Особенности выращивания растений по методу гидропоники

Особенности выращивания растений гидропонным методом

Устройства для выращивания растений по методу гидропоники.

Известно много устройств для выращивания растений без почвы, конструктивно отличных одно от другого, но все они имеют резервуар для питательного раствора, емкость для размещения растений и корнеобитаемой среды, а также насосное хозяйство для подачи раствора к корням растений.

Таблица 1. Физические свойства субстратов.

Субстраты

Размер частиц (мм)

Объемный вес
(1м³ в т)

Водовместимость
(% от общего объема)

Водоудерживающая
способность
(% к объему)

Песок

0,25-2

1,50-1,60

37

20

Гравий

3-5

1,60

43

9

Керамзит

1-3

0,61

53

30

Щебень

5-25

1,50-1,70

40

10

Перлит

1-3

0,25

52

51

Вермикулит

1-3

0,19

86

64

Полиэтилен гранулированный

3-5

0,48

49,5

3

Из истории. На Киевской овощной фабрике с 1962 г. по проекту «Укрниигипросельхоза» теплицы оборудовали сплошными бетонными водонепроницаемыми бассейнами площадью 125 м² средняя глубина которых 220 мм. Эти бассейны заполняли гранитным щебнем с размером частиц 3—15 мм. Под бассейнами были проложены асбоцементные трубы, по которым проходил теплый воздух, подогревающий щебень. Питание растений осуществляется автоматически, путем периодического подтопления щебня снизу при помощи дискового распределителя жидкости.

В совхозе «Ленинградский» применяют оборудование теплиц по проекту филиала Гипроторга. Емкости для размещения растений и субстрата выполнены в виде наземных стеллажей. Стеллажи изготовлены из 40-миллиметрового железобетона. Ширина стеллажей 900 мм, высота 200 мм, расстояние между ними 400 мм. Окаймляющий стеллаж вдоль стен теплицы объединяет все стеллажи в единый блок, обеспечиваемый из резервуара через магистральный желоб питательным раствором. Стеллажи установлены на пустотные железобетонные настилы, по которым циркулирует подогретый калорифером воздух.

По осевой линии вдоль каждого стеллажа проходит дренажная канавка, покрытая шифером. Питательный раствор по этим канавкам стекает к магистральному желобу и далее в резервуар для питательного раствора. Перекачка питательного раствора последовательно по блокам стеллажей производится от пульта управления по заданной программе с помощью насоса и распределителя жидкости. Преимущество стеллажных конструкции перед бассейнами заключается в меньшей потребности субстрата, питательного раствора, электроэнергии для перекачки раствора, в изоляции субстрата от занесения инфекции извне.

Опыты, проведенные в данном совхозе и ряде исследовательских институтов, позволяют предположить возможность дальнейшего уменьшения объема корнеобитаемой среды без ущерба для урожая растений.
В упрощенных устройствах растения выращивают на насыпных грядах из смеси искусственных субстратов. Чтобы субстрат не осыпался, его насыпают в рамку, устанавливаемую на плотно утрамбованный грунт, бетон, асфальт или пластикатную пленку. Никакой герметичности не требуется.

Субстрат для насыпных гряд должен быть обязательно обогащен мелкой фракцией, которая препятствует быстрому просачиванию питательного раствора или воды при орошении, заставляет его растекаться по поверхности и медленно и равномерно впитываться всей массой субстрата.

Лучшей основой для изготовления искусственных гряд является гравий и керамзит с величиной зерен 5—10 мм. На 2/3 такого материала прибавляют 1/3 по объему песка.
Гряды можно изготовлять и из чистого песка с размером зерен 0,25—2 мм. Такие гряды поливают питательным раствором не чаще раза в день. После полива растения полезно опрыскать водой для предохранения листьев от ожога.

Возможно также вносить в гряды питательные смеси, соответствующие рецептуре растворов для выращивания на искусственных средах в виде крепких растворов или в сухом виде, с последующим поливом гряд чистой водой. Такие подкормки вносят раз в 2 недели из расчета 30—60 г сухих солей на 1 м² или раз в неделю по 20—35 г сухих солей на 1 м² площади.
Для сокращения затрат ручного труда полив гряд можно проводить по бороздовой системе. В качестве борозды в середине гряды устанавливают узкую деревянную рамку шириной 8 см, с углублением в грунт наполовину, изнутри подсыпают ее песком или же грунт в ней уплотняют глинистой взвесью.

Питательные растворы.

Рецепт питательного раствора и способ его применен ни я играют в гидропонике решающее значение.
Биологический институт Ленинградского университета рекомендует следующий рецепт сбалансированного раствора (т. е. такого, в котором соотношение питательных элементов соответствует их содержанию в растениях при получении высоких урожаев).

Состав этого раствора, рассчитанный на приготовление из чистых химических препаратов, приведен в таблице № 2 (технические препараты азотнокислого кальция содержат ядовитые примеси).

Таблица 2. Сбалансированный питательный раствор для выращивания овощных растений.

Соли

Содержание (г/л)

Кальциевая селитра

0,90

Калийная селитра

0,65

Аммиачная селитра

0,07

Сернокислый магний

0,20

Фосфорнокислый калий

0,25

В каждом литре такого раствора содержится (в мг): N 221, Р 57, К 322, Са 152, Mg 19,4.
Соотношение N : Р : К : Са : Mg равно в нем 1 : 0,258 : 1,46 : 0,688 : 0,088.

Необходимо сказать, что при применении сбалансированного раствора, как и всяких растворов вообще, несмотря на обязательную корректировку рН в пределах 5,5, которая производится серной кислотой, из него используется немного больше половины содержащегося фосфора. Остальная часть фосфорной кислоты выпадает в виде нерастворимого осадка с кальцием и магнием и становится недоступной растениям. Этот общий недостаток не может быть исправлен увеличением концентрации фосфорной кислоты в растворе, так как это влечет лишь дополнительное образование осадка и удаление из раствора лишних количеств кальция и магния.

Таким образом, сбалансированные растворы на практике содержат избыточное количество азота и калия, что не влияет отрицательно на рост растений в первую половину вегетации и нежелательно во вторую, так как в растениях накапливаются нитраты, способствующие загниванию растений.

В табл. 3—5 приведены различные рецепты питательных растворов, применяемых в производстве.

Широкое распространение получил в нашей стране питательный раствор В. А. Чеснокова и Е. Н. Базыриной (табл. 3). Он составлен из обычных удобрений, применяемых для выращивания полевых культур. Дозировка микроэлементов, приведенная для этого раствора, обязательна для составления всех питательных растворов.

Таблица 3. Питательные растворы В. А. Чеснокова и Е.Н. Базыриной

Соли

Количество удобрений
(г на 1000л воды)

Питательные вещества
- элементы

Питательные вещества
- содержание (мг/л)

Питательные вещества
- соотношение

Калийная селитра

500

N

140

1

Суперфосфат

550

P

38.5

0.3

Магний сернокислый

300

K

190

1.3

Аммиачная селитра

200

Ca

165

1.2

Железо хлорное

6

Mg

30

0.2

Борная кислота

0,72

 

 

 

Марганец сернокислый

0,45

 

 

 

Цинк сернокислый

0,02

 

 

 

Медь сернокислая

0,02

 

 

 

Дифференцированные по фазам роста растворы Н. П. Родникова для огурца и Киевской овощной фабрики для томата приводятся в табл. 4—5.

Таблица 4. Состав питательного раствора по периодам жизни огуречных растений по Н.П. Родникову.

Соли

Количество удобрений (г на 1000 л воды) в фазу

Питательные вещества

рассады

усиленного роста и цветения

плодоношения

элементы

содержание (мг/л) в фазу

соотношение в фазу

рассады

уселенного роста и цветения

плодоношения

рассады

усиленного роста и цветения

плодоношения

Калийная селитра

310

514

924

N

126,0

168,0

182,0

1

1

1

Аммиачная селитра

252

252

-

P

57,9

57,9

57,9

0,459

0,344

0,318

Сульфат аммония

-

70

280

K

235,0

313,0

397,0

1,870

1,860

2,180

Хлористый калий

89

89

89

Mg

25,7

34,3

43,0

0,204

0,204

0,236

Сернокислый калий

213

213

-

 

 

 

 

 

 

 

Сернокислый магний

360

480

600

 

 

 

 

 

 

 

Двойной суперфосфат

300

300

300

 

 

 

 

 

 

 

Лимоннокислое железо

20

20

20

 

 

 

 

 

 

 
Таблица 5. Дифференцированный по периодам роста питательный раствор для выращивания томата в зимне-весенний период

Соли

Количество удобрений (г на 1000 л воды) в фазу

Питательные вещества

посадки рассады

усиленного вегетатив-
ного роста

массового цветения и завязыва-
ния плодов

массового плодо-ношения

конца плодо-ношения

элемен-
ты

содержание (мг/л) в фазу

соотношение в фазу

посадки рассады

усиленного вегетатив-
ного роста

массового цветения и завязыва-
ния плодов

массового плодо-ношения

конца плодо-ношения

посадки рассады

усиленного вегетатив-
ного роста

массового цветения и завязыва-
ния плодов

массового плодо-ношения

конца плодо-ношения

Калийная селитра

500

720

720

720

576

N

130,0

180,0

180

180

160

1

1

1

1

1

Аммиачная селитра

168

224

224

224

224

N

70

80

90

100

50

0,538

0,444

0,500

0,555

0,278

Сернокислый калий

-

-

37

70

-

K

167

280

300

317

220

1,280

1,550

1,670

1,760

1,220

Сернокислый магний

500

500

500

500

500

Mg

186

290

320

366

290

1,430

1,610

1,780

2,030

1,810

Суперфосфат

272

432

592

752

976

P

50

50

50

50

50

0,385

0,278

0,278

0,278

0,312

Фосфорная кислота

170

170

170

170

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Таблица 6. Расчетная таблица для составления питательных растворов (макроэлементы)

Элемент

Соли

Молекулярный вес

Действующее начало

Навеска соли (г) для получения 1г действующего начала

Азот

Азотнокислый аммоний

80

Азот аммиачный

5,70

Азот нитратный

5,70

Сернокислый аммоний

132

Азот аммиачный

4,72

Азотнокислый калий

101

Азот нитратный

7,21

Азотнокислый кальций

236

Азот нитратный

8,43

Фосфорнокислый аммоний (однозамещенный)

115

Азот аммиачный

8,20

Мочевина

60

Азот аммиачный

2,07

Калий

Азотнокислый калий

101

Калий

2,58-2,60

Хлористый калий

75

1,93

Сернокислый калий

174

2,20

Фосфорнокислый калий (однозамещенный)

136

3,48

Фосфор

Суперфосфат 6,85-8,2% по Р

-

Фосфор

16,00-12,20

Суперфосфат двойной 19,6-21,8 по Р

-

5,10-4,60

Фосфорнокислый калий (однозамещенный)

136

4,40

Кальций

Азотнокислый калий

236

Кальций

5,90

Сернокислый кальций

172

4,30

Суперфосфат

-

3,30

Магний

Сернокислый магний (английская соль)

246

Магний

10,10

Сернокислый магний (безводный)

120

4,90

В таблице №6 показано содержание действующего начала в различных питательных препаратах. С помощью расчетной таблицы можно легко заменить в рецептах одну соль другой и рассчитать добавку солей при корректировке состава питательного раствора на основании проведенных анализов.

Рецепты питательных растворов, характеризующиеся соотношением в них основных питательных элементов, сравнительно мало различаются между собой и сбалансированными растворами.
При составлении питательных растворов важным условием является состав воды. Содержащиеся в ней соли кальция и магния обязательно учитывают при составлении раствора. Все соли перед их внесением в раствор подвергают биологической проверке на содержание вредных веществ.

Биологическую проверку проводят выращиванием на применяемых солях рассады огурца или каких-нибудь других растений. Раствор обязательно должен подкисляться серной кислотой до рН 5,6, причем эта кислотность поддерживается постоянной корректировкой (не реже чем через день). Даже при промывании субстрата, на котором растут растения, водой ее предварительно подкисляют до того же рН. После увлажнения субстрата питательным раствором, которое производится 2—4 раза в день в зависимости от погодных условий и состояния растений, объем раствора в баке постепенно убывает.

В первую половину вегетации, когда необходимо добиться быстрого роста растений, убыль раствора в баке восполняют доливкой свежего раствора того же состава. Через 10—12 дней раствор обновляют, а в течение этого срока 1—2 раза полезно произвести полный химический анализ раствора и соответствующую корректировку его состава.

Во вторую половину вегетации, когда возникает опасность накопления в растениях избытка нитратов и частичного засоления субстрата, периодически потерю раствора в баке можно восполнять водой или раствором, разбавленным в 5—10 раз. Вместо разбавления раствора можно перед каждой сменой раствора в течение 2—3 дней подпитывать наполнитель водой, подкисленной серной кислотой до рН 5,5.

Все указанные мероприятия сглаживают избыточное азотное питание растений и предотвращают засоление субстрата, т. е. скопление в нем избытка питательных солей.
При необходимости увеличить темпы вегетативного роста выращиваемых растений промывку субстрата водой сокращают до одного дня, после чего подают в баки полный свежеприготовленный питательный раствор.  

Особенности агротехники овощных культур.

При выращивании без почвы растения предъявляют к основным факторам роста — теплу, свету, воздуху, питанию, воде — те же требования, что и к почвенной культуре. Изменяются лишь способы обеспечения растений необходимыми условиями жизнедеятельности, например водой, воздухом для корней, питанием, в результате чего возникают некоторые особенности агротехники.

Выращивание рассады.
Рассаду огурца и томата выращивают или в гончарных горшочках, или в пикировочных ящиках, заполненных керамзитом, гравием или гранитным щебнем мелкой фракции, с размером частиц 3—5 мм. Высота слоя субстрата, насыпаемого в ящики, 7—8 см. Субстрат должен быть обязательно стерильным; для обеззараживания применяют термическую обработку при температуре 100° в течение часа.

Состав питательного раствора тот же, что и для взрослых растений. Хорошие результаты дает применение раствора В. А. Чеснокова и Е. Н. Базыриной. Рассаду питают поверхностно, с помощью опрыскивателя, без повторного использования раствора. В солнечные дни поливают 2 раза питательным раствором, один раз — водой; в пасмурную погоду полив водой исключают.
Температура раствора 26—28°, субстрата 22—24°.
Посадочный материал сельдерея, петрушки, лука порея, салатов для осенне-зимнего выращивания в теплицах готовят обычным способом в полевых условиях, а перед посадкой в теплицу корни растений отмывают от земли водой.

Выращиванюе огурца.
Лучшими являются сорта Многоплодный марфинский и гибрид ВИР 1. При посадке в марте—апреле выращивают также гибрид ВИР 516. Площадь питания растений та же, что и на почве: расстояние между рядами растений двух соседних стеллажей 90 см, между рядами на стеллаже 40 см, в ряду 35—40 см. Можно применять однострочную схему посадки 130 х 18— 20 см, а подвязку растений вести на 2 стороны — веерообразно.

Высаживают рассаду в стерильный теплый субстрат, нагретый до температуры 22—28°. Такую температуру в субстрате следует поддерживать в течение всей вегетации растений.
Температура воздуха днем при солнечной погоде 28—30°, при пасмурной 22—24°, ночью 18—20°. Относительная влажность воздуха днем 85—90%, ночью несколько ниже.
Растения питают раствором, подогретым до 26—30°, 3—4 раза в сутки в зависимости от возраста растений и погоды. В солнечные летние дни раствор подают 4 раза — в 8; 12; 16; 20 часов, а в пасмурную погоду 3 раза — в 8; 13; 18 часов.
 
При подаче раствора верхний слой субстрата на глубину 1,5—2 см должен оставаться сухим. Во избежание засоления этого слоя субстрата в жаркую погоду его увлажняют сверху водой через день. Раз в 2—3 недели проводят внекорневые подкормки. Примерный состав раствора для внекорневой подкормки из расчета на 100 л воды (в г): мочевина 200, борная кислота 10, сернокислый марганец 10, сернокислый цинк 2, аммоний молибденовокислый 6. В этот раствор добавляют отдельно растворенные в горячей воде 25 г лимоннокислого железа.

На 100 м² площади теплиц с взрослыми растениями расходуется 25—30 л раствора. При увяданий отдельных растений их опускают и присыпают стебель субстратом. Через несколько дней на засыпанной части стебля образуются новые корни, что ведет к усилению роста растений.
В качестве уплотнителей молодых растений огурца выращивают пекинскую капусту на салат, лук на перо и др.

Семена пекинской капусты высевают после посадки рассады огурца вразброс по всей поверхности субстрата или же рядами вдоль борта стеллажа. Луи на перо при двустрочной посадке растений огурца сажают между строчками в 2—3 ряда, а при однострочной посадке огурца — вдоль бортов стеллажа. В последнем случае урожай уплотнителей значительно выше и достигает: капусты 1 кг, лука — 4 кг с 1 м².

Период выращивания огурца одним оборотом в условиях Северо-Запада может продолжаться с 15 января до 5—10 ноября. Урожайность за этот период 22—27 кг с 1 м².

Выращивание томата.
Сорта: для зимне-весенней культуры — Первенец, Ленинградский скороспелый, гибрид Джон Бер X Ленинградский скороспелый; для летне-осеннего периода — сорта, не поражающиеся бурой пятнистостью листьев (Ленинградский осенний, Ижорский). Период выращивания томата в зимне-весеннем обороте — январь — июнь, в летне-осеннем — июль — декабрь, продленным способом в один оборот — март — август.

Для зимне-весенней культуры рассаду выращивают с электродосвечиванием и начинают посев семян за 40—45 дней до высадки. Рассаду высаживают в стерильный теплый субстрат, в котором поддерживают температуру 22—26°. Площадь питания растений 90 X 40 X 35 см. Температура воздуха днем при солнечной погоде 26—28°, при пасмурной 22—24°, ночью 18—20°. Влажность воздуха 65—70%. Растения формируют в один стебель на 5—6 кистей, пасынки регулярно удаляют. Цветочные кисти обрабатывают стимулятором роста — препаратом ТУ.

Плодоношение растений начинается в конце апреля. Урожай томатов до июня составляет 6—7 кг с 1 м². Для продленной культуры и для летне-осеннего оборота рассаду выращивают без электродосвечивания за 50—55 дней. Растения вершкуют в конце августа. Для усиления ассимиляционного аппарата в осеннее время вместо вершкования можно выщипывать вновь образующиеся кисти. Температура воздуха в октябре — ноябре поддерживается в пределах 16—18°. Период плодоношения растений сентябрь — декабрь. Урожайность 3,5—4 кг с 1 м².

Лук на перо.
Посадочный материал — лук-выборок. Перед посадкой производят обрезку шейки луковицы. Луковицы сажают в субстрат мостовым способом. Первые 3—4 дня после посадки до укоренения лука его поливают теплой водой сверху, а затем подают питательный раствор, подогретый до 26—30°, путем подтопления снизу по 2 раза в день. За 2—3 дня до уборки урожая подачу раствора прекращают для подсушки корней.

Если лук выращивают после огурца или томата, то для его питания используют воду без добавления удобрений. Вода постепенно насыщается оставшимися в субстрате после предшествующей культуры солями. При температуре 18—20° лук готов к уборке за 21—24 дня, а при более низких температурах — за 26—30 дней.

Стерилизация субстратов.

Стерилизацию субстратов производят не реже одного раза в год, главным образом перед выращиванием основных тепличных культур — огурца и томата. Применяют химический метод обеззараживания 2%-ным раствором карбатиона или 3%-ным раствором формалина. Субстрат заливают указанными растворами на трое суток, а затем отмывают его водой.

Следует иметь в виду, что керамзит освобождается от остатков формалина не менее чем за 5—6, а от карбатиона за 8—10 промывок. Гравий и гранитный щебень отмываются легче, чем керамзит. Вермикулит и перлит после химической обработки становятся непригодными к дальнейшему использованию. Содержание в 1 л питательного раствора свыше 2 мг карбатиона и более 30 мг формалина губительно для растений.

Обеззараживание субстратов карбатионом и формалином убивает нематоду и возбудителей корневых гнилей. Для этой цели можно также применять термическую обработку субстратов при 100° в течение часа.

Меры борьбы, применяемые против болезней и вредителей надземно: растений, остаются теми же, что и при почвенной культуре. Обработку растений ядохимикатами следует проводить вечером или рано утром. В эти дни в первом случае исключают последнее вечернее питание растений, во втором — первое утреннее питание во избежание ожога листьев.