4.1 Введение

В садоводческом растениеводстве определение безпочвенного культивирования охватывает все системы, обеспечивающие растениеводство в безпочвенных условиях, при которых снабжение водой и минералами осуществляется в питательных растворах с или без растущей среды (например, каменная вата, торф, перлит, пемза, кококос волокна и т.д.). Системы безпочвенной культуры, широко известные как гидропонные системы, могут быть далее разделены на открытые системы, где излишки питательных веществ не перерабатываются, и закрытые системы, где избыточный поток питательных веществ из корней собирается и перерабатывается обратно в систему (рис. 4.1).

Системы безпочвенной культуры стали одним из возможных решений, позволяющих избежать почвенных заболеваний, которые всегда были проблемой в отрасли выращивания тепличных культур.

В настоящее время системы безпочвенного выращивания широко распространены в садоводческой практике в большинстве европейских стран, хотя не во всех странах это происходит в больших масштабах. Преимущества безпочвенных систем по сравнению с почвенными культурами:

• Без патогенов начинается с использования субстратов, отличных от почвы, и/или упрощенного контроля почвенных патогенов.
• Рост и урожайность не зависят от типа/качества почвы обрабатываемой площади.
• Улучшение контроля роста за счет целенаправленной поставки питательного раствора.
• Потенциал повторного использования биогенного раствора, позволяющего максимизировать ресурсы.
• Повышение качества продукции за счет более эффективного контроля других параметров окружающей среды (температуры, относительной влажности) и вредителей.

Рис. 4.1 Схема систем открытого цикла (a) и замкнутого контура (b)

В большинстве случаев используются системы с открытым контуром или перекачиванием отходов, а не системы замкнутого контура или рециркуляции, хотя во все большем числе европейских стран такие системы являются обязательными. В этих открытых системах отработанный и/или избыточный питательный раствор осаждается в грунтовые и поверхностные водные объекты или используется при выращивании на открытом поле. Однако, что касается экономических и экологических проблем, то безпочвенные системы должны быть как можно более закрыты, т.е. там, где происходит рециркуляция питательного раствора, где субстрат повторно используется и где используются более устойчивые материалы.

К преимуществам закрытых систем можно отнести:

• сокращение количества отходов.

• Меньшее загрязнение грунтовых и поверхностных вод.

• Более эффективное использование воды и удобрений.

• Увеличение производства благодаря лучшим вариантам управления.

• Снижение затрат за счет экономии материалов и увеличения производства.

Существует также ряд недостатков, таких как:

• Требуемое высокое качество воды.

• Высокие инвестиции.

• Риск быстрого рассеяния почвенных патогенов рециркулирующим раствором питательных веществ.

• Накопление потенциальных фитотоксических метаболитов и органических веществ в рециркулирующем питательном растворе.

В коммерческих системах проблемы диспергирования патогенов решаются путем дезинфекции воды с помощью методов физической, химической и/или биологической фильтрации. Однако одним из основных факторов, препятствующих использованию культуры рециркулирующих питательных растворов для тепличных культур, является накопление солей в оросительной воде. Как правило, наблюдается устойчивый рост электропроводности (EC) за счет накопления ионов, которые не полностью поглощаются посевами. Это особенно справедливо в условиях аквапонии (AP), где хлорид натрия (NaCl), включенный в корм для рыб, может накапливаться в системе. Чтобы исправить эту проблему, было высказано предположение о том, что дополнительный шаг опреснения может улучшить баланс питательных веществ в многоконтурных системах AP (Goddek and Keesman 2018).