Пассивная гидропоника по методу Кратки
Б.А. Кратки, Садовод-исследователь
Гавайский университет CTAHR / TPSS
Центр сельскохозяйственных исследований Бомонт
875 Комохана
Хило, Гавайи 96720 США
Аннотация
Пассивный гидропонный метод подвеcного горшка требует только первоначального наполнения резервуара питательным раствором без необходимости циркуляции, которого должно быть достаточное количество, чтобы обеспечить весь период роста.
Электричество и насосы при этом способе выращивания не используются.
Резервуары наполняются почти до верха (8 см или более от верха в зависимости от глубины резервуара и размера горшков) подходящим питательным раствором для выращиваемой культуры.
Конические пластиковые контейнеры (в идеале, сетчатые горшки или посадочные контейнеры с дополнительными отверстиями в боковых стенках), в которых саженцы находятся в субстрате, пересаживают так, чтобы они поддерживались крышкой резервуара.
Нижние 2 см или более посадочных контейнеров погружаются в питательный раствор, таким образом, автоматически поливая и удобряя растения действием капиллярного подсоса.
Когда уровень питательного раствора в резервуаре падает ниже посадочных емкостей, из них начинают появляться новые корни.
Нижняя часть этих корней погружена в питательный раствор, а верхняя часть находится во влажном воздушном слое между крышкой и питательным раствором.
Повышение уровня питательного раствора дождевыми осадками или добавками выше 2 см после этго момента может привести к травме растения.
Рост растений продолжается до тех пор, пока не останется менее 10 процентов исходного питательного раствора, тогда культура прекращает рост и готова к сбору урожая.
Описаны способы выращивания этим методом огурцов (Cucumis sativus L.), салата (Lactuca sativa L.) и томатов (Lycopersicon esculentum Mill.).
По этой методологии было выдано 2 патента США, и ей пользуются любители-садоводы, исследователи, учебные заведения (полив в выходные дни не требуется!) и коммерческие производители.
Введение в пассивную гидропонику по методу Кратки (Kratky)
Подвесной горшок, как пассивный гидропонный метод, является уникальной и мощной техникой для выращивания овощей, потому что весь урожай может быть выращен только при однократном первоначальном внесении воды и питательных веществ.
Эта система чрезвычайно эффективна и экономична в использовании воды.
Этот метод полностью исключает дополнительные производственные затраты и сложности, связанные с аэрацией и циркуляцией, включая потребность в электроэнергии и насосах во многих традиционных гидропонных системах.
Основные понятия пассивных гидропонных систем включают:
- Верхняя часть корневой системы должна подвергаться воздействию воздуха с высокой относительной влажностью;
- Корни не должны высыхать;
- Нижняя часть корневой системы должна собирать воду и питательные вещества;
- Уровень раствора питательных веществ может оставаться неизменным или снижаться, но не должен повышаться, иначе корни «утонут».
В подвесном горшке пассивной гидропонной системы растения растут в небольшом количестве субстрата, удерживаемого перфорированным контейнером, который поддерживается неподвижной крышкой над баком (рис. 1).
Нижняя часть контейнера изначально погружена в питательный раствор.
Молодое растение автоматически поливается капиллярным увлажнением субстрата.
Уровень питательного раствора падает ниже дна посадочного контейнера по мере роста растений.
В этот момент прямое смачивание субстрата капиллярным подсосом больше невозможно, но вновь появляющиеся корни вполне способны поглощать питательный раствор.
Эти понятия являются предметом патентов США 5,385,589 и 5,533,299 (Kratky, 1995, 1996).
Метод пассивной гидропоники в 5-литровой бутыли
Самым простым вариантом этого метода является пластиковая бутыль объемом 5 литров, содержащая воду и 5,8 граммов гидропонного удобрения Chem-Gro 10-8-22 (рис. 2, Кратки, 2002).
Бутыль должна быть закрашена или затемнена, чтобы препятствовать попаданию света и росту водорослей.
Сетчатый горшок высодой 7,5 см (конусообразный пластиковый горшок с прорезями для прорастания корней) наполняют субстратом и засеивают или пересаживают салат.
В качестве альтернативы можно использовать классический контейнер для рассады с дополнительными отверстиями, просверленными по бокам.
Сетчатый горшок поддерживается горлышком бутыли.
Нижние 2-3 см сетчатого горшка погружаются в питательный раствор, и весь субстрат в горшке увлажняется капиллярным подсосом, таким образом, молодое растение автоматически поливается.
По мере роста растения питательный раствор опускается ниже дна сетчатого горшка, так что он больше не может непосредственно увлажняться питательным раствором.
Однако нижняя часть активной корневой системы развивается и поглощает необходимую воду и питательные вещества для растения.
Между тем корни во влажном воздушном пространстве над питательным раствором морфологически изменяются в воздушные корни, становясь более толстыми и разветвленными, чтобы они могли поглощать больше кислорода.
Растение достигает зрелости (обычно около 6 недель после посева), и уровень питательного раствора обычно падает на 15-25 см ниже исходного уровня, потому что в бутылку не добавляется никакого дополнительного питательного раствора.
Увеличение зоны влажного воздуха между питательным раствором и чистым горшком не препятствует росту растений.
Салат проходит свою нормальную логарифмическую модель роста с очень быстрым темпом до зрелости.
В Хило, Гавайи, 200-граммовое растение салата обычно потребляет всего 3-4 литра питательного раствора с EC 1,5 мСм/см. Салат получается высокого качества.
Метод с 5-литровыми бутылками подходит только для быстрорастущих культур, таких как салат, для жизни которых требуется менее 5 литров воды.
Можно выращивать более долгосрочные культуры, такие как огурцы и помидоры, которые требуют большего количества воды в 5-литровой бутыли, позволяя уровню питательных веществ упасть примерно на 20 см, а затем поддерживать этот уровень с помощью поплавкового клапана или путем добавления питательного раствора для поддержания уровня в диапазоне около 3 см, но это громоздко и нивелирует простоту этого метода.
Модификацией этого метода является выращивание 3 или 4 растений в 20-литровом пластиковом ведре.
Садовники могут использовать этот метод для выращивания растений на карнизах, в подъездах и под свесами зданий.
Педагоги могут использовать этот недорогой метод, чтобы научить студентов концепциям выращивания растений.
Бутылки можно приготовить за один урок и они не требуют дополнительного ухода, поэтому вам не нужно беспокоиться о поливе в выходные дни.
Исследователи и фермеры могут использовать этот метод для проведения исследований и тестов составов питательных растворов, тестирования пестицидов и производства семян.
Выращивание салата методом пассивной гидропоники в коммерческих резервуарах
Эта концепция может быть расширена до резервуаров коммерческого размера (рис. 3).
В своей простейшей конфигурации резервуар изготавливают из фанеры и досок (1,2 х 2,4 м) и вкладыша из двух слоёв черного полиэтилена толщиной 0,15 мм (Kratky, 1993).
Другие варианты реализации этой концепции включают увеличение длины резервуара до 10 м и замену фанерного дна переработанным гофрированным кровельным железом.
Резервуар опирается на бетонные блоки или опору из пиломатериалов и выравнивается.
Резервуары покрыты пенополистирольными листами толщиной 2,5 см (плотность 0,032 г / куб. см), но можно также использовать экструдированные полистирольные плиты, фанерные листы или опорные пластиковые крышки.
Плиты из вспененного полистирола поддерживаются боковыми сторонами резервуаров.
Мягкие пластиковые горшки могут быть размещены на полу резервуара, чтобы обеспечить дополнительную поддержку в случае необходимости.
Отверстия в верхней крышке прорезаются кольцевой пилой. Расстояние между растениями для листового и кочанного салата обычно составляет 20 х 30 см.
Обычно вода добавляется в резервуар с помощью шланга, а исходные маточные растворы питательных веществ добавляются до желаемой концентрации.
Бак почти заполнен питательным раствором до посадки.
Например, производитель добавляет около 8 см питательного раствора (ЕС = 1,5-2,5 мСм/см) в бак высотой 9 см.
Одно-двухнедельный салат (или другие краткосрочные культуры, такие как кай-чой или травы) пересаживают в сетчатые горшки, которые, затем, пересаживают и поддерживают крышкой резервуара.
Обычно используются сетчатые горшки диаметром 5 см х 5 см или 3,8 см х 7,6 см.
Типичные субстраты это смеси торфа и кокоса, перлит, вермикулит и кубы оазиса.
Растения выращивают в пленочных укрытиях или теплицах.
Никакого дополнительного полива или удобрения не требуется для урожая. Листовой или кочанный салат готов к сбору примерно через 5 недель после пересадки в зависимости от сезона и сорта.
Садовод, как правило, сажает один урожай и собирает предыдущий урожай каждую неделю, и у него всегда есть несколько стадий роста салата в плёночных укрытии (ях), так что можно постоянно поставлять продукцию на рынок.
Салат собирают с помощью ножа или ножниц.
Сетчатые горшки снимаются и чистятся. Некоторые производители не выливают оставшийся питательный раствор; добавляется дополнительный объём для заполнения бака.
Другие производители, сливают резервуары после каждого урожая.
Можно завершить несколько посевов, не осушая резервуары.
Производители часто собирают урожай и пересаживают новую партию в резервуар в течение 24 часов, поэтому время простоя у резервуаров незначительное.
Метод пассивной гидропоники для помидоров (томатов)
Для выращивания томатов на гидропонике обычно требуется от 25 до 40 литров воды, чтобы произвести 1 кг овощей.
Большой резервуар необходим для удовлетворения потребности большого растения в большом количестве воды (рис. 4).
Расходы, связанные с постройкой этих резервуаров, ограничивают использования этого метода академическим любопытством, за исключением особых ситуаций.
Нами был построен резервуар шириной 0,6 м, длиной 3,6 м и высотой 0,4 м, который был заполнен 760 литрами питательного раствора с ЕС 1,5 мСм/см.
Двенадцать растений томата были пересажены в сетчатые горшки размером 3,8 х 7,6 см.
Урожай собирали до тех пор, пока не кончился питательный раствор.
Общий товарный урожай составил 24,79 кг, и получен коэффициент водопотребления 30,5 л питательного раствора на кг овощей.
Коммерческая версия этой системы потребовала бы резервуар, который был бы на несколько порядков больше.
Рекомендуется размещение сетки горшков на 10 см ниже верхней крышки для развитием мелких корней, а также в качестве опорной точки для обеспечения лучшей поддержки растений (Кратки и др., 1988).
Метод пассивной гидропоники для выращивания огурцов
Огурцы можно выращивать в большом пластиковом контейнере (100-130 литров) пассивным гидропонным методом без рециркуляции, который не требует электричества или насоса (рис. 5).
В качестве альтернативы можно использовать металлические бочки объемом 208 литров с пластиковыми вкладышами (Kratky et al., 2000), или пластиковые контейнеры для мусора, которые можно использовать на открытом воздухе, поскольку огурцы достаточно хорошо переносят дождь, а наклонные стороны крышки контейнера для мусора предотвращают попадание большей части дождя в контейнер.
Садовод заполняет контейнер водой в пределах 2 см от верха и добавляет гидропонное удобрение для достижения ЕС от 2,0 до 2,5 мСм/см.
Никакой дополнительной воды и удобрений не требуется, потому что плодоношение обычно заканчивается, когда большая часть питательного раствора потребляется растением.
Конусообразные пластиковые контейнеры для растений (диаметр 3,8 см х 21 см в высоту) используются в качестве посадочных контейнеров.
Контейнеры для растений обычно имеют отверстия только в нижней части, поэтому мы просверливаем 6 или более отверстий (диаметром 5-8 мм) по бокам, чтобы корни могли выходить как из нижней части, так и из боковых стенок контейнера.
Контейнер заполняется влажным субстратом и постукивается, чтобы немного уплотнить су для выращивания, но важно не утрамбовывать субстрат слишком плотно. По одному семяни огурца было посажено в каждую ячейку.
Отверстие диаметром 3,8 см вырезается в крышке резервуара с помощью кольцевой коронки на расстоянии около 8 см от края, и посадочный контейнер помещается в крышку.
Для каждого резервуара требуется только один посадочный контейнер.
Контейнер должен плотно прилегать к крышке резервуара.
Это поможет предотвратить попадание комаров и других насекомых в резервуар, который может стать местом размножения.
Нижние 2-5 см посадочного контейнера должны быть погружены в питательный раствор, при этом небольшое количество субстрата может попасть в питательный раствор.
Субстрат увлажняется действием капиллярного подсоса.
Если субстрат остается сухой, медленно добавьте сверху небольшое количество воды в субстрат в посадочном контейнере.
После того, как корни вышли из посадочного контейнера, крышку не следует снимать с контейнера, иначе корни могут быть повреждены.
Уровень питательного раствора будет снижаться по мере роста растения.
Добавление большего количества воды или удобрений в резервуар может привести к травме растения, поскольку повышение уровня питательного раствора в гидропонном резервуаре без циркуляции, как правило, приводит к повреждению растения из-за передозировки удобрениями.
Растения предпочитают, чтобы уровень питательного раствора оставался таким же или снижался по мере роста растений.
Со временем уровень питательного раствора упадет так, что останется менее 10 процентов исходного раствора.
Плодоношение, обычно, заканчивается вскоре после этого.
В случае бочки объемом 200 литров уровень питательного раствора в конце периода плодоношения был более чем на 70 см ниже дна посадочного контейнера, и для питания растений не требовалась механическая помощь.
Урожайность, превышающая 7 кг / 120-литровый резервуар, была получена в обычных условиях выращивания.
Борьба с сорняками может проводиться путем размещения матов против сорняков на земле под резервуарами.
Можно создать постоянную решетчатую систему, поскольку нет необходимости её демонтировать для обработки почвы.
Этот метод гидропоники идеально подходит для проектов начальной и средней школы, потому что материалы недорогие и легкодоступные, а полив в выходные дни не требуется.
Другие соображения
Комары могут размножаться в стоячем питательном растворе и стать одновременно угрозой здоровью растений и неприятностью для работников.
Они могут контролироваться бактериальными пестицидами Bacillus thuringiensis подвида israelensis (Furutani and Arita-Tsutsumi, 2001) или солеустойчивыми рыбами.
Для этого метода требуется хорошее качество воды, потому что концентрация солей будет увеличиваться по мере потребления питательного раствора.
Например, вода с начальным ЕС 0,2 мСм/см от солевых загрязнений будет концентрироваться до 2,0 мСм/см, когда останется только 10 процентов исходного питательного раствора.
Мы смогли завершить циклы выращивания для этих методов без изменения pH с помощью наших коммерчески доступных гидропонных удобрений.
Выводы
Весь урожай может быть выращен только при однократном первоначальном внесении воды и питательных веществ с помощью подвесного горшка без циркуляционного гидропонного метода.
Электричество и насосы не нужны.
Резервуары наполняются почти до верха (в зависимости от глубины резервуара) подходящим питательным раствором для выращиваемой культуры.
Крышка размещается на резервуаре. Конические пластиковые контейнеры (в идеале, сетчатые горшки или контейнеры для растений с дополнительными отверстиями в боковых стенках), в которых саженцы находятся в питательной среде, пересаживают так, чтобы горшки поддерживались крышкой.
Нижние 2 см или более контейнеров погружены в питательный раствор. Вся питательная среда в контейнерах становится влажной под действием капиллярного подсоса, таким образом, автоматически поливая и удобряя растения.
Уровень питательного раствора в резервуаре падает ниже посадочных контейнеров в течение нескольких недель, так что прямое смачивание субстрата больше невозможно.
Однако к этому времени корни прорастают из контейнеров, и их нижняя часть будет погружена в питательный раствор, а верхняя часть корней находится во влажном воздушном слое между крышкой и питательным раствором.
Плодоношение прекращается, когда остается менее 10 процентов исходного питательного раствора.
Самый элементарный метод заключается в заполнении 4-литрового пластикового флакона от сока или воды, внесении удобрений и посадке в сетчатый горшок.
Никакого дополнительного полива или удобрения не требуется в течение всего периода выращивания.
Салат может быть произведен коммерчески, используя ту же самую концепцию в мелком (9-14 см) резервуаре с питательным раствором, покрытом пенополистирольным листом.
Огурцы и помидоры могут быть получены аналогичным образом, за исключением того, что они требуют больший резервуар с питательным раствором.
Эта методика популярна среди любителей, образовательных учреждений (полив в выходные дни не требуется!), исследователей и коммерческих производителей.
К оглавлению раздела