Краткий ответ
Гидропоника — это метод выращивания растений без почвы, при котором вода и растворённые минеральные питательные вещества поступают непосредственно к корням. Корни находятся в питательном растворе или в инертном субстрате, например минеральной вате или кокосовом субстрате. Производители контролируют концентрацию питательного раствора (EC), pH, содержание кислорода и освещение, что обычно обеспечивает более быстрый рост и меньший расход воды по сравнению с выращиванием в почве, но требует более высоких первоначальных затрат.
Что такое гидропоника?
Гидропоника — это способ выращивания растений без почвы, при котором корни получают водный питательный раствор со всеми необходимыми культуре минеральными элементами. Корни либо находятся непосредственно в растворе, либо растут в инертном субстрате, например минеральной вате, кокосовом субстрате или перлите, который удерживает растение, но сам почти или совсем не снабжает его питательными веществами.
Таким образом, самое простое определение гидропоники — «беспочвенная культура с управляемым питательным раствором». Слово происходит от греческих корней со значениями «вода» и «работа». В 1930-х годах его популяризировал Уильям Герике из Калифорнийского университета, который выращивал крупные растения томата в водной культуре и ввёл этот термин. Сегодня гидропонное сельское хозяйство охватывает всё: от ведра объёмом 5 галлонов на балконе до теплиц площадью во много гектаров и полностью закрытых фабрик растений.
Что означает надпись «выращено на гидропонике» на этикетке?
Если на продукции указано, что она выращена на гидропонике, это означает, что растение весь жизненный цикл находилось в беспочвенной системе и получало воду и растворённые минеральные вещества через корни, а не из полевой почвы. Большинство гидропонной продукции в супермаркетах — это салат, пряные травы, томаты, огурцы, перец и клубника, обычно выращенные в теплицах или на фермах в помещениях.
Как работает гидропоника?
Растениям не нужна почва сама по себе. Им нужны вода, кислород у корней, минеральные питательные вещества, свет, углекислый газ и подходящая температура. Почва — лишь один из способов обеспечить растения водой и питательными веществами. Гидропоника заменяет её системой, которая подаёт их напрямую и в отмеренных количествах.
Если изобразить схему практически любой гидропонной системы, на ней будут одни и те же элементы:
- Резервуар (бак или ёмкость) с питательным раствором.
- Способ подачи раствора: насос, капельницы, тонкий слой раствора в канале, затапливаемый лоток, туманообразующие форсунки или просто корни, свисающие в бак.
- Корневая зона: сетчатые стаканчики, каналы, вёдра, субстратные маты или плавающие платформы, удерживающие растения.
- Подача кислорода: воздушные насосы и аэрационные камни, падающая вода или периодический слив, обеспечивающий доступ воздуха к корням.
- Контрольные приборы: как минимум EC-метр и pH-метр; на более крупных фермах — автоматический контроллер гидропоники, дозирующий питательные вещества и кислоту.
- Свет: солнечный свет в теплице или LED-фитолампы в помещении.
В рециркуляционной (закрытой) системе раствор стекает обратно в резервуар и используется повторно. В проточной (открытой) системе каждая порция раствора проходит через субстрат один раз, после чего дренажный раствор сбрасывают или используют в другом месте.
Цикл выращивания на гидропонике: шаг за шагом
- Проращивание семян. Семена прорастают в губчатых пробках, кубиках минеральной ваты или небольших лотках, которые увлажняют чистой водой или слабым питательным раствором.
- Пересадка. Когда корни показываются из пробки, рассаду переносят в сетчатые стаканчики, каналы, субстратные маты или вёдра.
- Питание. Система подаёт питательный раствор непрерывно или по таймеру.
- Контроль. Производитель проверяет EC (концентрацию питательного раствора), pH, температуру воды и уровень раствора: обычно ежедневно в небольшой системе и непрерывно с помощью датчиков в коммерческой.
- Долив и замена. Воду добавляют по мере её потребления растениями; весь раствор заменяют или корректируют его состав каждые несколько недель либо по результатам анализов.
- Сбор урожая и очистка. После сбора урожая каналы, лотки и баки очищают перед следующим циклом выращивания.
Какие основные типы гидропонных систем существуют?
Существует шесть распространённых методов гидропоники и несколько гибридных вариантов. В нашем полном руководстве по типам гидропонных систем приведено их подробное сравнение; таблица ниже даёт краткий обзор.
| Система | Как корни получают питание | Типичные культуры | Подробнее |
|---|---|---|---|
| Техника питательного слоя (NFT) | Тонкий слой раствора течёт по наклонным каналам | Салат, пряные травы, листовая зелень, клубника | Руководство по NFT |
| Глубоководная культура (DWC) | Корни свисают в аэрируемый раствор, часто под плавающими платформами | Салат, базилик, листовая зелень | Руководство по DWC |
| Система прилив-отлив (затопление и слив) | Лоток затапливается по таймеру, затем раствор сливается обратно | Рассада, горшечные растения, пряные травы | Руководство по системе прилив-отлив |
| Капельное орошение / выращивание в субстрате | Капельницы подают раствор в субстратные маты, мешки или вёдра с субстратом | Томаты, огурцы, перцы, клубника | Голландские вёдра (Dutch bucket) и субстратные маты |
| Аэропоника | Корни висят в воздухе и орошаются мелкодисперсным распылением | Листовая зелень, пряные травы, размножение растений | Аэропоника и гидропоника: сравнение |
| Фитильная система и метод Кратки (пассивные) | Капиллярные фитили или бак с неподвижным раствором, без насоса | Невысокие пряные травы, обучение, любительское выращивание | Только для домашнего использования |
Варианты глубоководной гидропоники, такие как RDWC (рециркуляционная глубоководная культура), объединяют несколько вёдер с одним резервуаром, благодаря чему раствор становится общим и его проще контролировать. Гидропонная установка на основе ведра объёмом пять галлонов — это, по сути, отдельный модуль DWC или капельного орошения, поэтому она популярна как способ освоить гидропонику перед расширением производства.
Что нужно растениям в гидропонной системе?
Питательный раствор
Питание на гидропонике должно обеспечивать все необходимые элементы: азот, фосфор, калий, кальций, магний и серу, а также железо, марганец, цинк, медь, бор и молибден в небольших количествах. Коммерческие производители обычно готовят два концентрированных маточных раствора (A и B), чтобы кальций не выпадал в осадок при взаимодействии с сульфатами и фосфатами. Концентрацию оценивают по электропроводности (EC). Листовую зелень обычно выращивают при значениях примерно 0.8–1.8 mS/cm, а плодовые овощные культуры, например томаты, — примерно 2.0–3.5 mS/cm, в зависимости от стадии развития, климата и сорта.
pH
Большинство гидропонных культур лучше всего растут при pH около 5.5–6.5 — в пределах более широкого диапазона 5.0–7.0, который консультационная служба Университета штата Пенсильвания указывает для овощей. За пределами этого интервала железо, фосфор и кальций становятся менее доступными, даже если присутствуют в растворе. В нашем руководстве по питанию растений на гидропонике, EC и pH приведены рецептуры и целевые значения для разных культур.
Кислород и температура
Корни дышат. Тёплая вода содержит меньше растворённого кислорода, поэтому большинство производителей стремятся поддерживать температуру раствора около 18–22 °C. Некоторые добавляют в гидропонные резервуары небольшие дозы перекиси водорода (H2O2) в качестве окислителя, но она также вредит полезным микроорганизмам и требует осторожного дозирования; хорошая аэрация, чистые баки и правильная температура важнее.
Субстраты
Субстраты закрепляют растение и сглаживают колебания влажности. Часто используют минеральную вату, кокосовый субстрат, перлит, керамзит и губчатые пробки. Каждый из них обеспечивает разное соотношение воды и воздуха; см. наше руководство по субстратам для гидропоники.
Освещение
В теплицах основную часть освещения обеспечивает солнце, а зимой используют досветку. В помещениях LED-светильники для гидропоники уже стали стандартом благодаря своей эффективности и меньшему нагреву по сравнению с лампами прежних типов. Система гидропонного освещения часто является крупнейшим потребителем электроэнергии на ферме в помещении, поэтому эффективность светильников и фотопериод требуют тщательного планирования.
Каковы плюсы и минусы гидропоники?
Преимущества и польза гидропоники
- Экономное использование воды. Рециркуляционные системы теряют воду главным образом через растения, а не из-за просачивания в глубокие слои почвы или испарения с её открытой поверхности, поэтому для той же культуры могут расходовать лишь небольшую долю воды по сравнению с выращиванием в открытом грунте.
- Более быстрый и равномерный рост. Корни получают питательные вещества и кислород без необходимости разрастаться в почве в их поисках, поэтому листовая зелень часто достигает уборочной зрелости раньше и более равномерно.
- Более высокая урожайность с квадратного метра. Плотная посадка и вертикальные конструкции, такие как стеллажи, башни и гидропонные стены, позволяют эффективнее использовать площадь пола.
- Независимость от местоположения. Культуры можно выращивать на непахотных землях, крышах, складах и в грузовых контейнерах — рядом с покупателем.
- Меньше почвенных вредителей и сорняков, что обычно сокращает применение пестицидов и гербицидов.
- Точный контроль питания, который позволяет получать более стабильное качество от партии к партии.
Недостатки и ограничения гидропоники
- Более высокие первоначальные затраты на конструкции, каналы, насосы, контроллеры, а в помещениях — также на освещение и климат-контроль.
- Зависимость от электроснабжения. В NFT и аэропонике отказ насоса может вызвать стресс у корней за считаные часы; резервное питание и аварийная сигнализация оправдывают затраты.
- Требования к навыкам и контролю. EC, pH и температура воды требуют регулярного внимания, а ошибки сказываются сразу на всех растениях.
- Риск заболеваний, передающихся через воду. В рециркуляционной системе возбудитель корневой инфекции может быстро распространиться через общий раствор.
- Ограничения по культурам. Массовые полевые культуры, такие как зерновые и большинство корнеплодов, редко окупаются на гидропонике.
Итак, полезна ли гидропонная продукция? Овощи, выращенные на гидропонике, в целом сопоставимы по пищевой ценности с выращенными в почве; качество больше зависит от сорта, освещения, управления питанием и свежести на момент продажи, чем от наличия почвы. Возможность сертифицировать гидропонную продукцию как органическую зависит от правил конкретной страны, и эти правила различаются.
Чем гидропоника отличается от выращивания в почве?
| Параметр | Гидропоника | Выращивание в почве |
|---|---|---|
| Подача питательных веществ | В растворённом виде, с непосредственным измерением и корректировкой концентрации | Постепенно высвобождаются из почвы и удобрений |
| Расход воды | Низкий в рециркуляционных системах | Выше; потери из-за дренажа и испарения |
| Использование площади | Плотное размещение; возможны вертикальные и многоярусные конструкции | Преимущественно в один ярус |
| Первоначальные затраты | Выше | Ниже |
| Требуемые навыки | Ежедневный контроль EC и pH | Буферные свойства почвы лучше сглаживают ошибки |
| Наиболее подходящие культуры | Листовая зелень, пряные травы, культуры на шпалере, клубника | Практически любые культуры, включая зерновые и корнеплоды |
Что можно выращивать на гидропонике?
На гидропонике можно вырастить практически любое растение, но с экономической точки зрения выгоднее быстрорастущие культуры с высокой стоимостью продукции:
- Листовая зелень: салат, шпинат, кейл, пак-чой, руккола. Для них подходят NFT, DWC и вертикальные стеллажи.
- Пряные травы: базилик, мята, кориандр, петрушка, шнитт-лук.
- Плодовые овощные культуры: томаты, огурцы, перец и баклажаны, обычно выращиваемые в теплице на субстратных матах с капельным поливом или в голландских вёдрах (Dutch bucket).
- Клубника: в приподнятых желобах, на А-образных конструкциях и в вертикальных системах.
- Микрозелень и проростки.
- Гидропонный зелёный корм: ячмень или пшеница, проращиваемые в лотках на «гидропонную траву» для кормления сельскохозяйственных животных.
- Цветы и посадочный материал, которые на начальном этапе часто выращивают на столах с системой прилив-отлив.
Выращивание плодовых деревьев на гидропонике в коммерческом масштабе непрактично. Так называемое гидропонное дерево или «космическое дерево» обычно представляет собой вертикальную башню, на которой вокруг центральной колонны размещается множество небольших растений.
Как начать выращивание на гидропонике?
Устанавливаете ли вы настольный гидропонный комплект или планируете бизнес на гидропонике, последовательность действий одна и та же:
- Сначала выберите культуру и рынок сбыта. Культура определяет выбор системы, расстояния между растениями и климатических условий.
- Выберите систему, подходящую для культуры. NFT или DWC — для зелени, выращивание в субстрате с капельным поливом — для культур на шпалере, система прилив-отлив — для размножения растений.
- Проверьте вашу воду. EC, щёлочность и содержание натрия в исходной воде определяют рецептуру питательного раствора и необходимость фильтрации или обратного осмоса.
- Спланируйте освещение и микроклимат. Выберите теплицу или помещение, предусмотрите вентиляцию, отопление, охлаждение и осушение воздуха.
- Подберите насосы и трубопроводы для всей системы с запасом производительности и резервным электропитанием.
- Начните с малого, фиксируйте все данные, а затем расширяйте производство, когда показатели EC, pH и урожайности станут стабильными.
Коммерческие хозяйства обычно закупают каналы, стеллажи и дозирующее оборудование у специализированных поставщиков гидропонных систем, а не собирают их из деталей из строительного магазина: при масштабном производстве важны материалы, пригодные для контакта с пищевой продукцией, правильные уклоны и устойчивость к ультрафиолету. Наш ассортимент гидропонных каналов, столов и субстратов охватывает системы NFT, DWC, системы с голландскими вёдрами (Dutch bucket) и системы прилив-отлив, а гидропонная система с PLC, изготовленная под заказ, обеспечивает автоматическое дозирование и управление. Для производства полностью в помещении гидропонная вертикальная фабрика растений для листовой зелени объединяет стеллажи, освещение и управление микроклиматом.
Mars Vertical Farm имеет 20+ лет опыта производства гидропонного оборудования в Шанхае и поставляет его хозяйствам по всему миру. Если Вы планируете проект, сообщите нам культуру, площадь площадки и целевой объём производства, и наши инженеры предложат компоновку системы и коммерческое предложение.
