Краткий ответ
Глубоководная культура (DWC) — это метод гидропоники, при котором корни растений свисают в глубокий слой аэрируемого питательного раствора, а сами растения размещаются на плавающих платформах или в крышках над ним. В промышленных бассейнах глубина воды обычно составляет около 20–30 cm, температуру поддерживают примерно на уровне 18–22 °C, а содержание растворённого кислорода — выше ориентировочно 6 mg/L. Метод подходит для салата, листовой зелени и базилика.
Что такое глубоководная культура?
Глубоководная культура (DWC) — это метод гидропоники, при котором корни растений свисают непосредственно в глубокий слой насыщенного кислородом питательного раствора, а сами растения удерживаются над ним на плавающих платформах, в сетчатых горшках или крышках. Вместо тонкого слоя раствора или субстрата корни находятся в большом объёме воды, которую аэрируют распылителями воздуха или поддерживают в движении циркуляционными насосами.
Этот термин охватывает системы двух масштабов. Коммерческие хозяйства используют платформенные или бассейновые системы: длинные бассейны с гидроизоляционной мембраной, содержащие слой раствора глубиной примерно 20–30 cm, на поверхности которого плавают полистирольные платформы. Небольшие хозяйства и опытные площадки используют системы DWC в вёдрах, где каждое растение или небольшая группа растений размещается в отдельной аэрируемой ёмкости. Оба варианта относятся к водной гидропонике и основаны на одном принципе: много воды и много кислорода.
Это подробное руководство посвящено одной системе. Чтобы сопоставить DWC с другими методами, ознакомьтесь с нашим сравнением систем NFT, DWC и голландских вёдер (Dutch bucket), а также с дополнительным руководством по гидропонным системам NFT.
Как работает гидропонная система DWC?
Промышленная система глубоководной культуры состоит из пяти частей:
- Бассейны для выращивания: жёсткие каркасы либо бетонные или блочные стенки с мембраной, безопасной для контакта с пищевой продукцией, удерживающие питательный раствор.
- Плавающие платформы: листы полистирола с закрытыми ячейками или аналогичного материала с отверстиями для сетчатых стаканчиков или рассадных пробок. Они препятствуют попаданию света в воду, ограничивая рост водорослей.
- Аэрация: воздушные насосы, подающие воздух в линии распылителей или аэрационные камни вдоль дна бассейна, а в некоторых конструкциях — инжекторы Вентури на обратной линии.
- Циркуляция и обработка раствора: насос прокачивает раствор через фильтр, а часто также через чиллер или нагреватель, и возвращает его в бассейны, поддерживая равномерные значения EC, pH и температуры.
- Контроль и дозирование: датчики EC, pH, температуры и растворённого кислорода с ручной или автоматической корректировкой параметров.
По мере роста растений платформы можно перемещать вдоль бассейна: с одного конца высаживать рассаду, а с другого — собирать урожай. Такая конвейерная организация позволяет сосредоточить рабочие операции в одном месте и делает глубоководную гидропонику эффективной для непрерывного производства салата.
Что такое рециркуляционная глубоководная культура (RDWC)?
В рециркуляционной глубоководной культуре несколько ёмкостей или бассейнов соединены с центральным резервуаром, поэтому EC, pH и температуру всей системы регулируют в одном баке. Промышленные бассейны с плавающими платформами фактически являются рециркуляционными системами. В системах с вёдрами RDWC сокращает количество отдельных резервуаров, требующих проверки, но создаёт общий риск распространения болезни, если у одного растения развивается корневая гниль.
Какие расчётные параметры важны для системы глубоководной культуры?
Это типичные исходные значения для салата и листовой зелени. В более жарком климате, для более теплолюбивых культур и при другой схеме размещения растений на платформах они будут отличаться.
| Параметр | Типичный диапазон | Примечания |
|---|---|---|
| Глубина раствора | Примерно 20–30 cm в промышленных бассейнах; в материалах сельскохозяйственных консультационных служб указан диапазон 10–30 cm | Более глубокий слой воды сглаживает колебания температуры и EC, но увеличивает массу и стоимость. |
| Растворённый кислород | Старайтесь поддерживать уровень выше примерно 6 mg/L | Низкое содержание кислорода — наиболее частая причина плохого состояния корней в DWC. |
| Температура воды | Около 18–22 °C для салата | При температуре выше примерно 24 °C содержание кислорода снижается, а риск корневой гнили возрастает. |
| EC (салат) | Примерно 1.2–1.8 mS/cm | Ниже для рассады, выше для некоторых пряных трав и листовой зелени. |
| pH | Около 5.5–6.5 | Проверяйте ежедневно; в больших объёмах изменения происходят медленно. |
| Размер платформы | Часто около 60 × 120 cm | Платформы со взрослыми растениями становятся тяжёлыми; заранее продумайте их перемещение. |
| Нагрузка на пол | Около 200–300 kg/m² воды при глубине 20–30 cm | Прежде чем выбрать DWC, проверьте несущую способность плит перекрытий, антресолей и полов контейнеров. |
Почему кислород и температура имеют решающее значение для DWC
По мере нагревания вода удерживает меньше растворённого кислорода, а корни и микроорганизмы потребляют его больше. Поэтому система DWC, хорошо работающая в прохладный сезон, летом может испытывать проблемы. Практические меры включают теплоизоляцию стенок и дна бассейнов, затенение или охлаждение зоны выращивания, использование чиллера в жарких регионах и равномерное размещение распылителей вдоль бассейна, чтобы ни в одной зоне не возникал недостаток воздуха. Участки с низким содержанием кислорода обычно образуются в неглубоких краевых зонах и углах.
Какие культуры лучше всего растут в гидропонных системах глубоководной культуры?
- Салат: маслянистый кочанный, ромэн, дуболистный и многолистные типы — классические культуры для DWC. Рекомендации по сортам и климату приведены в нашем руководстве по выращиванию салата на гидропонике.
- Салатная зелень: руккола, пак-чой, татсой, мизуна, щавель и другие подобные быстрорастущие культуры.
- Пряные травы: особенно хорошо растёт базилик, а также мята, кинза и петрушка.
- Плодовые овощные культуры, такие как томаты, огурцы и перец, иногда выращивают в вёдрах или глубоких бассейнах, но им необходимы шпалеры и устойчивая опора, которую плавающие платформы обеспечить не могут.
Как обустроить систему глубоководной культуры?
Обустройство системы глубоководной культуры на коммерческой или опытной площадке обычно включает следующие этапы:
- Проверьте пол и площадку. Убедитесь, что плита или каркас выдержат полную нагрузку от воды, а площадка ровная, оборудована водоотводом и имеет электроснабжение для насосов и воздуходувок.
- Проанализируйте исходную воду. Высокая щёлочность, содержание натрия или хлоридов затруднят поддержание pH и EC. Может потребоваться обработка путём дозирования кислоты или обратного осмоса, например с помощью установки обратного осмоса (RO) для обессоливания подземной воды с управлением PLC.
- Постройте бассейны и уложите мембрану. Установите каркасы или стенки, при вероятных колебаниях температуры уложите снизу теплоизоляцию и смонтируйте мембрану, безопасную для контакта с пищевой продукцией, без резких складок и проколов. Позднее небольшие протечки под заполненным бассейном будет трудно обнаружить.
- Установите системы аэрации и циркуляции. Проложите линии распылителей по дну бассейна, установите циркуляционный насос, фильтр и обратную линию, а при необходимости с учётом климата добавьте чиллер или нагреватель.
- Заполните, проверьте и запустите систему только с водой. Заполните бассейны, проверьте их на протечки и убедитесь в равномерном выделении пузырьков и потоке по всей длине.
- Приготовьте питательный раствор. Доведите EC раствора до значения, необходимого культуре, затем отрегулируйте pH. Запишите исходные показатели.
- Выращивайте рассаду отдельно. Проращивайте растения в губчатых кубиках или кубиках из минеральной ваты в рассадном отделении и пересаживайте на платформы, когда корни выйдут за пределы рассадной пробки. Наши квадратные губчатые кубики для рассады подходят для стандартных отверстий в платформах; другие варианты представлены в руководстве по субстратам для гидропоники.
- Установите график контроля. Записывайте EC, pH, температуру и содержание растворённого кислорода как минимум ежедневно, а корни осматривайте еженедельно.
Как управлять питанием растений в глубоководной культуре?
Большой объём раствора — главное преимущество DWC: EC и pH изменяются медленно, поэтому система позволяет пропустить проверку без серьёзных последствий. Обратная сторона в том, что исправление ошибки, например передозировки кислоты, требует большого количества воды и удобрений. Корректируйте параметры небольшими шагами и давайте раствору перемешаться перед повторным измерением.
Доливайте свежую воду по мере её потребления растениями, добавляйте концентраты A и B при снижении EC и корректируйте pH в последнюю очередь. За несколько недель могут накопиться ионы, которые культура не использует, например натрий; частичная замена раствора или лабораторный анализ помогают определить, когда его следует обновить. Целевые значения EC и pH для отдельных культур приведены в руководстве по питанию растений, EC и pH в гидропонике. На коммерческих объектах часто устанавливают автоматический дозатор для круглосуточного поддержания целевых параметров.
Каковы преимущества и недостатки гидропоники DWC?
Преимущества
- Запас устойчивости при сбоях. При остановке насоса или отключении электроснабжения растения продолжают использовать большой объём воды; это даёт запас времени в часах, а не минутах, при условии восстановления аэрации.
- Стабильные условия в корневой зоне. Температура, EC и pH изменяются медленно.
- Простота и небольшое количество движущихся частей, а также отсутствие субстрата, который нужно покупать или утилизировать.
- Эффективная организация труда благодаря перемещаемым платформам.
- Быстрый рост листовой зелени при подходящих содержании кислорода и температуре.
Недостатки
- Большая масса. Вес воды исключает размещение на многих антресолях и верхних этажах и ограничивает количество ярусов на вертикальных фермах.
- Затраты на охлаждение. В жарком климате охлаждение больших объёмов требует энергии.
- Общая вода. Возбудители корневых болезней, такие как Pythium, могут распространиться по всему бассейну.
- Более высокая стоимость материалов на одно посадочное место из-за затрат на бассейны, мембраны, платформы и аэрацию.
Какие проблемы часто возникают в DWC и как их устранить?
| Проблема | Вероятная причина | Что делать |
|---|---|---|
| Бурые слизистые корни, увядание | Тёплая вода, низкое содержание кислорода, Pythium | Снизьте температуру, усильте аэрацию, удалите поражённые растения и проводите санитарную обработку между циклами выращивания. |
| Медленный рост по всему бассейну | Низкое содержание растворённого кислорода или низкая EC | Измерьте содержание растворённого кислорода (DO); проверьте распылители на засорение; скорректируйте EC. |
| Водоросли на платформах и в воде | Свет проникает через пустые отверстия или зазоры | Заполните или закройте неиспользуемые отверстия; держите платформы плотно сдвинутыми. |
| pH постоянно повышается | Высокая щёлочность исходной воды | Дозируйте кислоту или обрабатывайте воду; повторно проверьте щёлочность. |
| Неожиданное снижение уровня воды | Прокол мембраны или протечка соединения | Осмотрите швы и соединения; устраните повреждения перед повторным заполнением. |
От чего зависит стоимость системы глубоководной культуры?
Цены сильно зависят от масштаба, материалов и местной стоимости труда, поэтому полезнее рассматривать факторы затрат, чем общие ценовые ориентиры:
- Конструкция бассейнов: стальные или алюминиевые каркасы, бетонные или блочные стенки, толщина и качество мембраны.
- Платформы и посадочные места: материал платформ, плотность размещения отверстий и частота замены платформ.
- Аэрация и циркуляция: воздуходувки или воздушные насосы, линии распылителей, насосы и фильтры, подобранные с учётом общего объёма воды.
- Регулирование температуры воды: чиллеры или нагреватели, которые в очень жарких или холодных регионах могут составлять основную долю эксплуатационных расходов.
- Водоподготовка и дозирование: обратный осмос при низком качестве исходной воды, а также контроллеры EC и pH.
- Несущие конструкции: усиление пола, если здание не рассчитано на нагрузку от воды.
Основную долю эксплуатационных расходов обычно составляют электроэнергия для аэрации, перекачивания и охлаждения, трудозатраты на пересадку и сбор урожая, рассада и удобрения. Благодаря рециркуляции расход воды на килограмм салата невелик по сравнению с выращиванием в почве.
Подходит ли комплект DWC для начинающих или коммерческих хозяйств?
Для начинающих осваивать гидропонику DWC комплект с ведром, крышкой, сетчатым горшком, воздушным насосом и аэрационным камнем — недорогой способ научиться управлять условиями в корневой зоне. Гидропонные системы DWC такого типа широко используются для домашнего выращивания; они рассмотрены в нашем руководстве по домашним гидропонным системам. Выбирая лучший комплект DWC, обращайте внимание на непрозрачность ёмкостей, надёжность воздушного насоса и соответствие его производительности объёму, а также на удобство доступа для осмотра корней.
Промышленное производство методом глубоководной гидропоники — иная инженерная задача: важны соответствие размеров бассейнов вашему зданию, жёсткость каркаса под нагрузкой, качество мембраны, схема аэрации и водоподготовка. Систему индивидуального размера, такую как наши бассейны глубоководной культуры с плавающими платформами, проектируют с учётом этих параметров. Mars Vertical Farm производит их на своём заводе площадью 2,000+ m² в Шанхае и предоставляет коммерческие предложения в USD на условиях EXW, FOB Шанхай или CIF. Ознакомьтесь с гидропонными каналами, столами и субстратами или сообщите нам размеры вашей площадки, климат и план выращивания культур, чтобы получить схему DWC и коммерческое предложение.
