Виды гидропонных систем: сравнение 6 методов

Какие бывают типы гидропонных систем?

Существует шесть основных типов гидропонных систем: фитильная система, глубоководная культура (DWC), техника питательного слоя (NFT), система прилив-отлив, капельные системы с субстратом и аэропоника. Главное различие между ними — способ доставки воды, питательных веществ и кислорода к корням.

У всех гидропонных систем одна цель, но каждый метод подходит для разных культур, бюджетов и уровней подготовки. Пассивные системы, такие как фитильная и метод Кратки, не требуют насоса и подходят для небольших пряных трав. Активные системы с рециркуляцией, такие как NFT, DWC и прилив-отлив, преобладают в коммерческом выращивании листовой зелени и производстве посадочного материала. В системах с капельной подачей раствора в субстрат выращивают большую часть тепличных томатов, огурцов и перцев. Если вы только знакомитесь с темой, начните с нашей статьи о том, что такое гидропоника.

Как работает гидропонная система?

В гидропонной системе выращивания почву заменяет питательный раствор. Насос, сила тяжести или капиллярные силы доставляют раствор к корням, растения поглощают воду и минеральные вещества, а в системе с рециркуляцией остаток стекает обратно в резервуар для повторного использования. Растениевод поддерживает концентрацию питательного раствора (EC) и pH в заданных диапазонах и обеспечивает поступление кислорода к корням.

Компоненты гидропонной системы

Независимо от типа, основные компоненты гидропонной системы во многом одинаковы:

• Резервуар: светонепроницаемый бак для питательного раствора.
• Насос и трубопроводы: погружной или линейный насос, подающие трубы, возвратные линии и клапаны.
• Ёмкости и конструкции для выращивания: каналы, желоба, плавающие платформы, поддоны, гидропонные вёдра или субстратные маты.
• Гидропонные стаканчики и субстраты: сетчатые стаканчики с губчатыми пробками, минеральной ватой, кокосовым субстратом или керамзитом для закрепления растений.
• Аэрация: воздушные насосы и распылители воздуха для DWC; свободное падение и слив раствора в других системах.
• Контроль и управление: приборы для измерения EC и pH, таймеры, а на более крупных фермах — контроллер дозирования.
• Свет: солнечный свет в теплицах или LED-фитосветильники для гидропоники в помещениях.

Что такое замкнутая гидропонная система?

Замкнутая гидропонная система обеспечивает рециркуляцию питательного раствора: всё, что не поглотили растения, возвращается в резервуар, где раствор пополняют, корректируют его состав и используют повторно. NFT, DWC, прилив-отлив и большинство аэропонных систем относятся к замкнутым. Открытая система со сбросом дренажа каждый раз подаёт свежий раствор и выводит дренаж за пределы системы; так работают многие теплицы с капельным поливом субстрата, хотя всё больше хозяйств собирают и обеззараживают дренажную воду для повторного использования. Замкнутые системы экономят воду и удобрения, но требуют более строгой гигиены, поскольку заболевания корней могут распространяться через общий раствор.

Шесть основных методов гидропоники

1. Фитильная система

Фитильная система — самый простой тип гидропоники. Фитили из ткани или шнура за счёт капиллярных сил подают раствор из резервуара в субстрат, например перлит или вермикулит. Насосов и движущихся частей нет, поэтому система недорогая и бесшумная. Недостаток — ограниченная подача раствора: фитили не обеспечивают потребности крупных растений с высоким водопотреблением, а субстрат может оставаться слишком влажным. Система подходит для небольших пряных трав, учебных занятий и простых настольных установок, но не для коммерческого производства.

В близком по принципу методе Кратки растения подвешивают над баком с неподвижным раствором. По мере потребления раствора растениями его уровень снижается, и у верхней части корней образуется воздушный зазор. Для одного цикла выращивания салата это, пожалуй, самая простая гидропонная система, однако она не рассчитана на непрерывное производство.

2. Глубоководная культура (DWC)

В DWC корни растений находятся непосредственно в глубоком слое аэрируемого питательного раствора. В небольших установках используют гидропонную систему на основе ведра объёмом 5 галлонов с распылителем воздуха; на коммерческих фермах — длинные бассейны с плавающими плитами из пенопласта, на которых размещаются сотни растений. Большой объём воды сглаживает колебания температуры и EC, благодаря чему DWC отличается стабильностью и прощает небольшие ошибки. Воздушные насосы должны работать непрерывно, а температуру воды следует поддерживать примерно на уровне 18–22 °C, чтобы сохранять высокое содержание растворённого кислорода. RDWC — глубоководная культура с рециркуляцией — объединяет несколько вёдер или баков с одним резервуаром, что обеспечивает общий раствор и упрощает управление им. Подробнее читайте в нашем руководстве по глубоководной культуре.

3. Техника питательного слоя (NFT)

В NFT тонкий слой раствора течёт по наклонным каналам, обычно с уклоном примерно 1–3%. Нижняя часть корней находится в слое раствора на дне, а верхняя — во влажном воздухе, что обеспечивает отличное снабжение кислородом. NFT расходует мало воды, достаточно легка для вертикальных стеллажей и А-образных конструкций и служит стандартным решением для коммерческого выращивания салата и пряных трав. Её слабое место — практически полное отсутствие запаса воды: при остановке насоса корни могут высохнуть за несколько часов, поэтому важны сигнализация и резервное электропитание. См. наше руководство по гидропонным системам NFT или систему NFT с циркуляцией воды для овощей.

4. Прилив-отлив (затопление и слив)

Система прилив-отлив ненадолго, обычно на 10–30 минут, заполняет поддон или стол раствором, затем сливает его обратно в резервуар, втягивая свежий воздух в субстрат. Она подходит для горшечных растений, рассады и питомников, поскольку каждый горшок равномерно поливается снизу, а листья остаются сухими. Коммерческие хозяйства используют приливные и передвижные столы, например переносной приливный рассадный стол для овощных культур. В нашем руководстве по системам прилив-отлив рассмотрены настройка циклов и конструкция столов.

5. Капельные системы и системы с субстратом

Капельные системы подают раствор к каждому растению через капельницу в ёмкость с субстратом: кокосовые или минераловатные маты, мешки с перлитом или голландские вёдра (Bato). Полив выполняется короткими импульсами в течение дня, а дренаж либо собирается и возвращается в оборот, либо сбрасывается. Это основной метод для длинностебельных культур с длительным циклом выращивания, таких как томаты, огурцы и перцы, а также для клубники в приподнятых желобах. Часто начинают с полного комплекта голландских вёдер с насосом. Капельные системы легко масштабируются и хорошо сочетаются с узлами фертигации.

6. Аэропоника

В аэропонике корни находятся в воздухе внутри закрытой камеры или башни и часто, короткими циклами, опрыскиваются мелкодисперсным питательным туманом. Отличное снабжение кислородом и очень низкий расход воды могут ускорять рост на ранних этапах. Однако форсунки засоряются, таймеры и насосы должны быть надёжными, а при отказе корни очень быстро высыхают. Башенные системы низкого давления широко применяются для листовой зелени и пряных трав. Подробное сравнение приведено в статье «Аэропоника и гидропоника».

Какой тип гидропонной системы лучше подходит для каждой культуры?

Универсальной лучшей гидропонной системы не существует. Правильный выбор зависит от культуры, масштаба производства и того, насколько тщательно вы можете контролировать работу системы.

Подробное сопоставление трёх наиболее распространённых коммерческих решений представлено в статье «NFT, DWC и голландские вёдра: сравнение».

Вертикальные башни и настенные гидропонные сады

Вертикальные башни, стеллажи и настенные гидропонные сады — не отдельные методы, а варианты компоновки, использующие один из шести методов, описанных выше. В гидропонной стене раствор обычно подаётся по принципу NFT или капельного полива через расположенные друг над другом карманы или каналы, а в большинстве башен используется капельная подача или аэропонное распыление внутри колонны. Наши вертикальные гидропонные башни и стеллажи применяют принципы NFT, капельного полива и аэропоники в многоярусных конструкциях.

Как пошагово организовать гидропонную систему?

Независимо от того, хотите ли вы создать гидропонный сад для учебного класса или спроектировать теплицу, организация гидропонной системы следует одной и той же последовательности:

1. Выберите культуру. Для листовой зелени подходят NFT или DWC; для длинностебельных культур — капельный полив субстрата; для рассады — прилив-отлив.
2. Выберите тип и компоновку системы по таблице выше с учётом доступного пространства, освещения и бюджета.
3. Нарисуйте схему гидропонной системы. Отметьте резервуар, насос, подающие линии, каналы или поддоны, возвратные линии и слив. Простая схема помогает выявить ошибки в уклонах и дренаже ещё до покупки компонентов.
4. Подберите объём резервуара и параметры насоса. Более крупные резервуары лучше сглаживают колебания EC, pH и температуры; насос должен обеспечивать достаточные расход и напор для самого удалённого канала.
5. Выберите субстраты и стаканчики для выращивания. Губчатые пробки или кубики минеральной ваты — для проращивания, сетчатые стаканчики — для NFT и DWC, кокосовые или минераловатные маты — для капельного полива.
6. Проверьте качество воды и приготовьте питательный раствор. Начните с целевого EC для выбранной культуры и отрегулируйте pH примерно до 5.5–6.5.
7. Сначала запустите систему с водой, чтобы проверить герметичность, подачу и слив, затем высаживайте растения.
8. На начальном этапе проверяйте ежедневно EC, pH, уровень и температуру раствора и записывайте внесённые изменения.

Что можно выращивать на гидропонике и какие семена лучше подходят?

Большинство овощей, пряных трав и цветов можно выращивать на гидропонике. Лучшие результаты дают компактные скороспелые сорта: маслянистый кочанный салат, ромэн и листовой салат, базилик, кориандр, мята, пак-чой, кейл, томаты черри и клубника нейтрального светового дня. Для гидропонного сада обычно лучше всего подходят дражированные или необработанные семена. Их проращивают в губчатых пробках или кубиках минеральной ваты, поддерживают влажность до появления корней снизу, а затем пересаживают растения в систему.

Советы производителя по проектированию гидропонных систем

• Защищайте резервуар от света. Свет в баке способствует росту водорослей, которые конкурируют за кислород и засоряют линии.
• Используйте пищевые пластики с UV-стабилизацией для каналов и баков, особенно в теплицах.
• Предусмотрите отключения электроэнергии. NFT и аэропонике нужны сигнализация и, в идеале, резервное питание; DWC требует непрерывной работы воздушных насосов.
• Предусмотрите удобную очистку. Каналы и поддоны должны легко сниматься, промываться и дезинфицироваться между циклами выращивания.
• Закладывайте возможность расширения. Полная гидропонная система с производительностью на 20% выше текущей потребности обойдётся дешевле, чем последующая перестройка.

Mars Vertical Farm производит каналы NFT, бассейны DWC, приливные столы, голландские вёдра и вертикальные стеллажи на своём заводе в Шанхае и экспортирует их растениеводам на нескольких континентах. Если вам нужна помощь в выборе типа системы, сообщите, какую культуру вы планируете выращивать и каковы размеры вашей площадки, и наши инженеры предложат компоновку и коммерческое предложение.

Источники

• Консультационная служба Иллинойсского университета: учебные материалы по гидропонике
• Консультационная служба Университета штата Пенсильвания: гидропонные системы и принципы питания растений