Гидропоника, малообъемная культура, капельный полив и другие передовые технологии в растениеводстве

В конце в ХХ века в растениеводстве появились новые технологии, которые позволили управлять растениями и изменили подходы к их выращиванию. Вместе с новыми технологиями пришли и новые термины. Я считаю, что мне в жизни повезло. Вместе с коллегами внедрял новые технологии в хозяйстве, где работал. Если сказать образно — пришел на аэродром, где летали планеры и примитивные самолеты, и прошел ряд этапов вплоть до реактивной авиации. Об этом и расскажу немного.

Новые технологии позволили управлять растениями

В конце ХХ века бурно развивалась наука. Появились водорастворимые удобрения, дешевые насосы и электродвигатели. В Японии росли города, урабанизационные процессы сокращали земельные ресурсы, которых и так было не много. В Великобритании и других европейских странах экологи добились запрещения добычи торфа — и теплицы остались без субстрата. Человек пробовал выращивать растения на космической орбите, и это тоже требовало новых технологий.  

Что такое гидропоника

Поэтому и возникла гидропоника. Название это произошло от двух греческих слов — вода и работа. Можно перевести как рабочий раствор.

Гидропоника — способ выращивания растений на искусственных средах

Человек решил дать растению с помощью воды все то, что оно брало из почвы. Поэтому гидропо?ника — это способ выращивания растений на искусственных средах, без почвы или вообще на водном растворе. При выращивании гидропонным методом растение питается корнями не в почве, которая более или менее обеспечена минеральными веществами и поливается чистой водой, а в: 

• водной среде, влажно-воздушной, сильно аэрируемой

или 

• твердой, но пористой среде, влаго- и воздухоёмкой. 

Последняя способствует дыханию корней и требует сравнительно частого (или постоянно-капельного) полива рабочим раствором минеральных солей, приготовленным по потребностям этого растения.

В качестве заменителей почвы могут использоваться гравий, щебень, а также некоторые пористые материалы — керамзит, вермикулит и другие. Такие заменители называются инертными, они мало взаимодействуют с корнями. А поначалу была революционная мысль: выращивать «без ничего», на одной воде. Химическое производство достигло больших высот, у агрономов был полный набор микро- и макроэлементов в водорастворимых солях.

Но что бы корень жил, ему необходимо не только питание, но и кислород для дыхания. Поэтому первые установки выглядели так:

• либо растение размещали в пенопластовом поплавке — вершки плавали, подставляя вегетирующие органы солнцу, корешки были погружены в циркулирующий раствор питательных солей, в который впрыскивался компрессором кислород (рисунок № 1); 
• либо вариант, представленный на рисунке № 2: корень растения находился в закрытой камере, питательный раствор впрыскивался в виде тумана, остатки отводились и вновь впрыскивались. 

Схема гидропоники

Теплицы с такими установками были во многих странах — в Бельгии, Нидерландах, Японии, Германии. Были и в Советском Союзе — в показательном совхозе Марфино, рядом с ВДНХ. Везде эти технологии показывали журналистам, руководителям и прочим гостям. О них были хвалебных статьи. Но… Значительного прироста урожайности они не давали. Постоянно работающие насосы, потреблявшие много электроэнергии,  делали технологию дорогостоящей, а производство — убыточным. И самое главное: если заболевало хоть одно растение, то споры грибковой инфекции попадали в раствор и разносились по всей теплице. И моментально заболевали все растения. Ученым опять пришлось внимательно посмотреть на жизнь растения в природе.

Как агрономы и инженеры учились у природы

В природе почва состоит из трех фаз — твердой, жидкой и газообразной. И питательные элементы прикреплены к почвенному поглощающему комплексу, из которого корневой волосок впитывает то, что эму нужно. То есть, вместо воды необходимо использовать какие-то материалы с высокой адсорбцией, которые впитывали бы питательные вещества. И эти материалы, относительно недорогие, нашлись в строительном комплексе: минеральная вата, перлит, цеолит. Теперь питательные вещества из капельницы попадали, например, в пакет, набитый минеральной ватой, или в емкость, наполненную перлитом или цеолитом. А в этом пакете или емкости росло растение.

Капельница

Правда, инженерам пришлось создать такое устройство, как капельный полив. То есть, от труб к каждому растению шла капельница. И каждое растение через определенный промежуток времени получало порцию раствора, в котором содержались основные микро- и макроэлементы. Количество раствора и его состав задавался на компьютере (компьютеры к тому времени стали недороги). Если нужно было больше азота — впрыскивалось больше азотного удобрения, а если калия, то впрыскивалось больше калийного удобрения. Насос включался на тот промежуток времени, который требуется, чтобы выдать каждому  растению заданную норму раствора. И самое главное — человек смог управлять растением.

Насытить почву необходимым элементом, а потом убрать этот питательный фон совсем не просто. А теперь, если плохо цветет растение — увеличиваем содержание калия и концентрацию раствора. Растение в стрессе, калийное питание стимулирует закладку цветов. И пошло цветение. А начался налив плодов — увеличиваем азотное питание; азот — основной строительный материал. Эффект был значительным.

Я читал в литературе, что рассада томата должна быть коренастой и с цветочной кистью. А как этого добиться? Особенно в темном январе. Полил растение — и пошло жирование, не остановить. Вырастала большая рассада без кистей. А при поливе раствором удобрений (1-2 грамма на литр) вырастала качественная рассада. И сразу её под капельницу, в ежовые рукавицы. Не жировать, работать. Как выглядит теплица с томатами на минеральной вате, видно на фотографии: 

Теплица с томатами на минеральной вате

И еще один важный аспект: применение капельного полива вместо дождевания позволило снизить влажность в теплице. Убраны благоприятные условия для болезней — растения стали меньше болеть. Убрали почву — исчезли почвенные вредители (нематоды) и вредители, которые, которые окукливались в почве, например трипсы. И это тоже увеличило урожайность.

До применения гидропоники я читал, что урожайность томатов в теплицах Нидерландов 50 килограммов с одного квадратного метра. Мы получали 25- 27, а в солнечные годы ударники труда — до 29-30 килограммов с квадратного метра. И я не понимал, как это получается у голландцев. Но с приходом новых технологий и мы стали получать 40- 50 килограммов с квадратного метра. Немного меньше нидерландских овощеводов — из-за скупого северного солнца. А краснодарские овощеводы уже догнали зарубежных коллег. Как говорится, не учите жить, а лучше помогите материально, или базис определяет надстройку, а технологии — результат.

Проблемы новых технологий и их решения

Но с применением инертных материалов для гидропоники возникли проблемы. Самая главная проблема — утилизация. Понятно, что применять субстрат долго невозможно: в нем накапливаются вредители и болезни, продукты жизнедеятельности растений, да и просто он засоляется. И вот не реже, чем раз в 2 года нужно из гектара теплиц вывезти и утилизировать пару грузовиков перлита или цеолита. И это еще куда не шло, а пару грузовиков минеральной (строительной) ваты попробуй пристроить.

Вторая проблема — инертный субстрат все равно недостаточно влагоемкий. И если вдруг сломался насос или нет электроснабжения, растения сразу гибнут. К тому же, из-за своей малой влагоёмкости он не прощает ошибок агрономов: задал не ту дозу полива, не то питание — проблемы с урожайностью. Ну и конечно, цена субстрата. Как понимаете, и минеральная строительная вата, и перлит с цеолитом стоят недешево. Кто бывает в строительных магазинах, тот знает.

Поэтому ученые и агрономы в разных странах пришли к необходимости использовать органические неинертные субстраты — создать гидропонику, приближенную к природе. Малообъемную культуру. То есть, применять почти природные субстраты — торф, кокосовую копру, солому — но в малом, ограниченном объеме с применением капельного полива.  

Растения на кокосе

С одной стороны, относительно дешевый субстрат. Легко утилизируется: торф и кокос, пропитанный удобрением, все с удовольствием берут для улучшения почвы в открытом грунте. И рассаду я в нем выращивал. И если неполадка в системе полива или электричество исчезло, растения дольше проживут. И ошибки агрономов такой субстрат сглаживает. Но способность управлять растением все равно осталась. Поэтому и выращивают томаты и огурцы в пакетах, набитых кокосовой копрой (это оболочка от кокосового ореха, отходы производства с острова Цейлон).

Приглашаю на небольшую фотоэкскурсию в теплицу: 

Вид теплицы

Заглянем внутрь — увидим, как выглядит корневая система томатов, растущих этом субстрате:

Корневая система

Не только растениям тут комфортно:

Местный охранник

Управлять процессами помогает компьютерная техника: 

Пульт управления

Так выглядит растворный узел:

Баки с удобрениями

Но вернемся к земным проблемам садоводов-любителей. Гидропоника  и другие научные достижения — это хорошо. Ну а нам что с этого?

Научные достижения и дачный огород

• Первое

Активное применение капельного полива. Списанные линии капельного полива я привозил в свой садовый кооператив — и технология пошла в народ. А сейчас они и в продаже есть. Растяните линию капельного полива в теплице, разложите капельницы под растения, подсоедините к водопроводу. И все. Открыли пару раз в день на 10 минут; ну, в жаркий день или на юге — там побольше и почаще. И все. Не нужно с лейкой или со шлангом по теплице корячиться. А еще нет избыточной влажности в теплице, и риск заболеваний снижается.

• Второе

Огурец плохо растет в телицах на старых, зараженных патогенами почвах. Если у вас такая проблема — применяйте малообъемную культуру. Набейте мешок или ведро торфосмесью, установите капельный полив и растите огурец на гидропонике. Это доступно и продвинутому любителю.

• И третье

Поливая растение раствором удобрений, а не чистой водой, можно им управлять. Концентрация удобрений — 1-2 грамма на литр. Желаете цветения — увеличиваем концентрацию и повышаем содержание калия, желаем роста растения и завязавшихся плодов — немного снизим концентрацию и увеличим содержание азота в питательном растворе.

Вот кратко и все. Желаю вам продуктивно использовать то, что придумало человечество в овощеводстве.