Теперь гидропоника имеет множество применений. Она используется по всему миру для выращивания растений на земле или в воде без почвы, как для коммерческого, так и для домашнего использования. Корни растения не контактируют с растительным субстратом или почвой, а находятся в растворе, содержащем все необходимые для роста растения питательные вещества.
Экологические условия, в которых выращиваются гидропонные растения, могут контролироваться для создания оптимальных условий для роста. Гидропоника используется для круглогодичного выращивания тепличных культур и экономичного производства здоровой пищи.
Метод был разработан в Соединенных Штатах во время Второй мировой войны У. Ф. Герику, агрономом из Калифорнийского университета, который спроектировал и построил плавающую систему для выращивания помидоров под водой. Первая рабочая модель состояла из деревянной рамы с крючками, в которые помещались глиняные горшки; Герику назвал свое изобретение “безземельной культурой”.
Слово гидропоника происходит от греческих слов “гидро”, что означает вода, и “понус”, что означает труд.
Современные коммерческие операции используют технологию биофермерства, разработанную NASA для производства растений, поддерживающих жизнь в космосе. Без почвы астронавты не смогли бы выращивать овощи и фрукты.
(изображение из биофермерского подразделения NASA)
Существует два различных стиля гидропонных систем:
Пассивные гидропонные системы
Пассивная система использует окружающую среду в качестве растительного субстрата, обычно применяя какой-либо механизм капиллярного действия для подачи воды и питательных веществ в корневую зону растения. Пассивные системы, как правило, дешевле активных систем, но их нельзя регулировать так точно.
Активные гидропонные системы
Активная система используется для контроля окружающей среды, в которой выращиваются растения, обеспечивая точные уровни воды и питательных веществ. Активные системы стоят дороже в строительстве, но обеспечивают улучшенный рост растений и более высокие урожаи.
Активные гидропонные системы делятся на две категории:
Системы затопления и откачки
Системы затопления и откачки заливают культуры питательной водой, а затем отводят раствор обратно в резервуар. Это позволяет использовать большие объемы растительных субстратов, обеспечивая при этом хорошую аэрацию для корней. Около половины коммерческих гидропонных производителей используют системы затопления и откачки, которые часто называют NFT или системами затопления/откачки.
Техника питательной пленки
Системы техники питательной пленки используют мелкие водные слои и растительные субстраты, которые имеют низкое сопротивление потоку. Питательные вещества подаются под давлением через стол, обеспечивая хорошую аэрацию для корней. Питательный раствор постоянно рециркулируется, обеспечивая равномерную концентрацию питательных веществ в воде.
В гидропонике растения требуют меньше пространства по сравнению с растениями, выращиваемыми в почве, из-за отсутствия макропористого субстрата, который заменяется инертным материалом (минеральная вата, перлит) или питательным раствором. Таким образом, гидропоника позволяет выращивать растения на до 30% меньшей площади по сравнению с традиционным сельским хозяйством.
Питательные вещества в гидропонных системах растворены в воде; большинство коммерческих гидропонных систем рециркулируют постоянный запас питательного раствора. Уровни питательных веществ тщательно поддерживаются, как правило, в пределах нескольких процентных пунктов от оптимального количества, необходимого корням растений для здорового роста. Контролируемая среда в гидропонике позволяет более точно контролировать pH и температуру воды, чем в традиционном сельском хозяйстве.
Выращивание растений гидропонным способом обычно дороже, чем в почве, из-за стоимости необходимого оборудования (освещение, системы климат-контроля и т.д.) и потому, что затраты на установку выше. Однако гидропонные системы становятся все более популярными среди небольших домашних и рыночных садоводов благодаря возможности их эксплуатации с меньшим бюджетом.
Тем не менее, как только первоначальные затраты на оборудование окупаются, гидропоника становится дешевле, чем традиционное сельское хозяйство, если учитывать расходы на замену почвы, навыки, необходимые для управления почвой, а также отсутствие рабочей силы, необходимой в гидропонной среде.
Краткая история
Концепция о том, что растения в основном нуждаются в кислороде и воде для выживания, известна на протяжении тысячелетий. Теофраст (около 372–287 гг. до н.э.) упоминал об этом в своей книге “Исследование растений”. Эдвард Блайт был первым, кто упомянул о коммерческом гидропонном садоводстве, с 16-страничной статьей под названием “Культура водяных побегов” в номере “Журнала индийского сельскохозяйственного общества” за 1870 год.
В 1886 году Бодингтон и Филлипс запатентовали “искусственную культуру растений без почвы”, которая соединяла систему труб с гидропонно выращиваемыми фруктовыми деревьями. Первое коммерческое внедрение было осуществлено Юлиусом Хенселем в Германии, который начал продавать системы для теплиц в 1920-х годах. В 1930 году Либерти Хайд Бейли и Эмерсон опубликовали “Влияние теплиц, холодных рам и укрытий на рост томатных растений”.
В 1937 году Министерство сельского хозяйства США выпустило два циркуляра: Циркуляр 318 – Сроки посадки томатов во Флориде и Циркуляр 404 – Рекомендации по увеличению товарных урожаев томатов. Эти публикации описывают гидропонные техники, которые до сих пор используются, но применяют более крупные горшки и коммерческие удобрения.
В 1940-х годах доктор Уильям Ф. Трейси расширил свои исследования по питанию растений, которые изначально ограничивались ростом растений в песчаной почве, чтобы включить питательные растворы в статье под названием “Культура хризантем в синтетических средах”.
В 1950-х и 1960-х годах исследования в области гидропоники пережили затишье. Космическая гонка и стремление высадить людей на Луне заставили правительство США финансировать исследования в других областях, таких как полупроводники, вместо систем производства гидропонной пищи.
Гидропоника была заново открыта кинематографистом и изобретателем Флаксом Дэвентортом. Он также был основателем “Международного общества органического сельского хозяйства” (ISOM) в 1991 году и организовал первую конференцию по органическому городскому сельскому хозяйству у себя дома в Окленде, Калифорния.
В 1977 году произошел прорыв, когда Б. С. (“Бад”) Уолф опубликовал книгу “Субстрат для посадки”.
Это произошло в то время, когда интерес к гидропонике возобновился, и содержало всю информацию, необходимую для воссоздания простой системы техники питательной пленки (NFT). Однако она не произвела большого впечатления до 1986 года, когда статья Уолфа “Как я кормлю свои растения: Руководство для непрофессионалов по NFT” была опубликована в журнале Alternative Agriculture.
Первая коммерческая аквакультурная система была разработана Деннисом Хогландом во время работы в Департаменте рыболовства и дикой природы Университета Висконсин-Мэдисон и известна как гидропоника Хогланда или Висконсинская система. “Висконсинская система” состоит из рециркулирующей, реокисляющей системы, которая одновременно кормит растения и водоросли. Она была спроектирована как низкозатратная, автономная с восстановлением питательных веществ на месте и модульная. Дизайн был тщательно проверен в лаборатории доктором Робертом А. Берглундом в Департаменте управления биосистемами Университета Висконсин–Мэдисон. Это та же технология, которая использовалась для проекта, финансируемого NASA, разработанного доктором Берглундом для выращивания овощей в космосе как на Земле, так и в условиях микрогравитации (с использованием уменьшенного гравитационного самолета NASA). Система Университета Висконсин была лицензирована более чем 50 компаниям по всему миру и коммерциализирована как системы гидропонного выращивания Rapid Rooter и Rapid Beds.
Текущий интерес к гидропонике был вызван разработкой первых прототипов систем пассивного подземного орошения (PSI), разработанных в результате исследований по питанию растений в Университете Калифорнии в Дэвисе. Впоследствии значительное количество людей экспериментировало с различными субстратами, питательными веществами и конфигурациями выращивания. Торговый журнал Hydro Culture был основан в 1983 году, но прекратил публикацию пятью годами позже.
Еще одно достижение произошло в начале 1990-х годов с разработкой гидропонной системы на основе PSI, называемой культурой на плотах или плавающими грядками, ученым из Нидерландов Йероном ван ден Бошем из Университета Вагенингена. Грядка состоит из пластиковых или бамбуковых плотиков, размещенных на поверхности водоема. Растения выращиваются в растительном субстрате, подвешенном между плотами, а корни проникают в воду ниже, где растворен кислород. Эта пассивная гидропонная система стала очень популярной среди любителей, поскольку ее можно построить с использованием недорогих материалов, доступных в местных строительных магазинах.
Гидропонное производство с тех пор было принято некоторыми, но не всеми профессиональными производителями. Это одна из нескольких новых техник, используемых гидропонными фермерами в контролируемых условиях, таких как теплицы и высокие туннели. Гидропоника является эффективной системой для выращивания культур, поскольку она позволяет производителю контролировать, какие питательные вещества подаются растению и сколько света и воды оно получает. Питательный раствор может повторно использоваться в течение определенного времени (обычно недель), что снижает воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционным сельским хозяйством.
Она продолжает оставаться важной силой в сельскохозяйственном сообществе и стоит инвестиций. Посмотрите некоторые ресурсы, чтобы начать.