4.4 Физиология растений

4.4.1 Механизмы поглощения

Среди основных механизмов, участвующих в питании растений, наиболее важным является поглощение, которое для большинства питательных веществ происходит в ионной форме после гидролиза солей, растворенных в питательном растворе.

Активные корни являются основным органом растения, участвующим в поглощении питательных веществ. Анионы и катионы поглощаются из питательного раствора, и, находясь внутри растения, они вызывают выход протонов (HSUP+/SUP) или гидроксилов (OHSUP-/SUP), которые поддерживают баланс между электрическими зарядами (Haynes 1990). Этот процесс, сохраняя ионное равновесие, может привести к изменению рН раствора по отношению к количеству и качеству поглощаемых питательных веществ (рис. 4.6).

Практические последствия этого процесса для садовода имеют двоякое значение: обеспечить адекватную буферную способность питательного раствора (при необходимости добавление бикарбонатов) и вызвать незначительные изменения рН при выборе удобрения. Влияние удобрений на рН связано с различными химическими формами используемых соединений.

Рис. 4.6 Поглощение ионов корневой системой растения

Например, в случае N наиболее распространенной формой является азотный азот (NOSub3/subsup-/SUP), однако при снижении pH азот может подаваться в виде аммонийного азота (NHSub4/Subsup+/SUP). Эта форма, когда она поглощается, вызывает высвобождение HSUP+/SUP и, следовательно, подкисление среды.

Климатические условия, особенно температура воздуха и субстрата и относительная влажность, оказывают существенное влияние на поглощение питательных веществ (Pregitzer and King 2005; Masclaux-Daubresse et al. 2010; Marschner 2012; Cortella et al. 2014). В целом, наилучший рост происходит там, где есть несколько различий между температурой подложки и температурой воздуха. Тем не менее, устойчиво высокие температурные уровни в корневой системе оказывают отрицательное воздействие. Неоптимальные температуры снижают поглощение N (Dong et al. 2001). В то время как NHSub4/Subsup+/SUP эффективно используется при оптимальных температурах, при низких температурах бактериальное окисление снижается, вызывая накопление внутри растения, которое может вызвать симптомы токсичности и повреждения корневой системы и воздушной биомассы. Низкие температуры на корневом уровне также тормозят усвоение K и P, а также транслокацию P. Хотя имеющаяся информация о влиянии низких температур на поглощение микроэлементов менее ясна, как представляется, поглощение Mn, Zn, Cu и Mo в наибольшей степени затронуто (Tindall et al. 1990; Fageria et al. 2002).

4.4.2 Основные питательные вещества, их роль и возможные антагонизмы

Надлежащее управление питанием растений должно основываться на основных аспектах, которые зависят от поглощения и использования макро- и микропитательных веществ (Sonneveld and Voogt 2009). Макропитательные вещества необходимы в относительно больших количествах, в то время как микроэлементы или микроэлементы необходимы в небольших количествах. Кроме того, наличие питательных веществ в растении в случае безпочвенных систем представляет собой более или менее последовательные явления синергии и антагонизма (рис. 4.7).

Азот (N) _ Азот поглощается растениями для получения аминокислот, белков, ферментов и хлорофилла. Наиболее используемыми азотными формами для удобрения растений являются нитраты и аммония. Нитраты быстро усваиваются корнями, сильно подвижны внутри растений и могут храниться без токсического воздействия. Аммоний может поглощаться растениями только в небольших количествах и не может храниться в больших количествах, поскольку он оказывает токсическое воздействие. Количество, превышающее 10 мг LSUP-1/SUP, ингибирует поглощение растений кальция и меди, увеличивает рост побегов по сравнению с ростом корней и приводит к сильному зеленому цвету листьев. Дальнейшие эксцессы концентрации аммиака приводят к фитотоксическому воздействию, например хлорозу на окраинах листьев. Избыток предложения азота приводит к высокому вегетативному росту, увеличению продолжительности цикла посевов, сильному зеленому цвету листьев, низкому набору плодов, высокому содержанию воды в тканях, низкому лигнификации тканей и высокому накоплению нитратов в тканях. Как правило, дефицит азота характеризуется бледно-зеленым цветом старых листьев (хлороз), снижением роста и старением.

Рис. 4.7 Синергия питательных веществ и антагонизмы среди ионов. Связанные ионы представляют синергетическое или антагонистическое отношение в зависимости от направления стрелки

Калий (К) _ Калий является фундаментальным для деления и расширения клеток, синтеза белка, активации ферментов и фотосинтеза, а также выступает в качестве транспортера других элементов и углеводов через клеточную мембрану. Он играет важную роль в поддержании осмотического потенциала клетки в равновесии и регулировании открытия устьицы. Первые признаки дефицита проявляются в виде желтоватых пятен, которые очень быстро некротизируют по краям старых листьев. Растения с дефицитом калия более восприимчивы к внезапным перепадам температуры, стрессу воды и грибковым атакам (Wang et al. 2013).

Фосфор (P) _ Фосфор стимулирует развитие корней, быстрый рост почек и количество цветков. P впитывается очень легко и может накапливаться без повреждения растения. Его фундаментальная роль связана с образованием высокоэнергетических соединений (АТФ), необходимых для метаболизма растений. Средние объемы, запрашиваемые растениями, являются довольно скромными (10— 15% потребностей N и K) (Le Bot et al. 1998). Однако, в отличие от того, что происходит в почве, P легко выщелачивается в безпочных культурах. Повидимому, поглощение P снижается при низких температурах субстрата (\ 13 ˚C) или при увеличении значений pH (\ 6,5), что может привести к симптомам дефицита (Vance et al. 2003). В этих условиях повышение температуры и/или снижение рН эффективнее, чем дополнительные поправки фосфорных удобрений. Избыток P может уменьшить или заблокировать поглощение некоторых других питательных веществ (например, K, Cu, Fe) (рис. 4.7). Дефицит фосфора проявляется в зелено-фиолетовом цвете старых листьев, который может сопровождаться хлорозом и некрозом в дополнение к задержке роста вегетативной верхушки. Однако эти симптомы неспецифичны и затрудняют выявление недостатков P (Uchida 2000).

_Кальций (Ca) _ Кальций участвует в формировании клеточной стенки, мембранной проницаемости, делении и расширении клеток. Хорошая доступность дает растению большую устойчивость к грибковым атакам и бактериальным инфекциям (Liu et al. 2014). Поглощение очень тесно связано с потоком воды между корнями и надземными частями. Его перемещение происходит через ксилему и поэтому особенно зависит от низких температур на корневом уровне, уменьшения подачи воды (засуха или соленость раствора) или чрезмерной относительной влажности воздуха. Поскольку Ca не является подвижным в пределах завода, недостатки начинаются с последних образованных частей (Adams 1991; Adams and Ho 1992; Ho et al. 1993). Основными симптомами являются задержка роста растений, деформация краев младших листьев, светло-зеленая или иногда хлоротическая окраска новых тканей и задержка роста корневой системы без мелких корней. Недостатки проявляются по-разному, например, апикальная гниль в помидорах и/или окрашивание листьев салата.

_Магний (Mg) _ Магний участвует в формировании молекул хлорофилла. Он иммобилизован при значениях pH ниже 5,5 и вступает в конкуренцию с поглощением K и Ca (рис. 4.7). Симптомами дефицита являются пожелтение между жилками листьев и внутренний хлороз базальных листьев. Поскольку Mg можно легко мобилизовать, растения с дефицитом магния сначала ломают хлорофилл в старых листьях и переносят Mg в более молодые листья. Таким образом, первым признаком дефицита магния является межвеинальный хлороз в старых листьях, в отличие от дефицита железа, где сначала появляется межвеинальный хлороз в самых молодых листьях (Sonneveld and Voogt 2009).

Сера (S) _ Сера требуется для установки в количествах, сопоставимых с количеством фосфора, и для оптимизации ее поглощения она должна присутствовать в соотношении 1:10 с азотом (McCutchan et al. 2003). Он всасывается в виде сульфата. Недостатки обнаруживаются нелегко, поскольку симптомы можно спутать с симптомами дефицита азота, за исключением того, что дефицит азота начинает проявляться из старых листьев, в то время как дефицит серы из самых молодых (Schnug and Haneklaus 2005). Питание S играет важную роль в уменьшении повреждений фотосинтетических аппаратов, вызванных дефицитом ФЭ (Muneer et al. 2014).

_Железо (Fe) _ Железо является одним из наиболее важных микропитательных веществ, поскольку он является ключевым во многих биологических процессах, таких как фотосинтез (Briat et al. 2015; Heuvelink and Kierkels 2016). Для улучшения абсорбции питательный раствор pH должен составлять около 5,5—6,0, а содержание Mn не должно становиться слишком высоким, поскольку эти два элемента впоследствии вступают в конкуренцию (рис. 4.7). Оптимальное соотношение Fe— Mn составляет около 2:1 для большинства культур (Sonneveld и Voogt 2009). При низких температурах эффективность усвоения снижается. Симптомы дефицита характеризуются межвеинальным хлорозом от молодых листьев к более старшим базальным, а также снижением роста корневой системы. Симптомы дефицита не всегда связаны с низким присутствием Fe в питательном растворе, но часто они обусловлены недоступностью Fe для растения. Использование хелатирующих агентов гарантирует постоянную доступность Fe для завода.

_Хлор (Cl) _ Хлор в последнее время считается микропитательным веществом, даже если его содержание в растениях (0,2— 2,0% dw) довольно высокое. Он легко впитывается растением и очень подвижен внутри него. Он участвует в фотосинтетическом процессе и регулировании открытия устьиц. Недостатки, которые довольно редко, возникают при типичных симптомах высыхания листьев, особенно на окраинах. Гораздо более распространенным является ущерб, вызванный избытком Cl, что приводит к заметной усадке растений, которая относительно различных чувствительности различных видов. Во избежание повреждения урожая всегда рекомендуется проверять содержание Cl в воде, используемой для приготовления питательных растворов, и выбирать подходящие удобрения (например, Ksub2/subSOSub4/Sub, а не KCl).

_Натрий (Na) _ Натрий, если он превышает его, вредно для растений, так как он токсичен и мешает поглощению других ионов. Например, антагонизм с K (рис. 4.7) не всегда вреден, поскольку у некоторых видов (например, томатов) он улучшает вкус фруктов, в то время как у других (например, бобов) он может снизить рост растений. Подобно Cl, важно знать концентрацию в воде, используемой для приготовления питательного раствора (Sonneveld and Voogt 2009).

_Марганец (Mn) _ Марганец является частью многих коферментов и участвует в расширении корневых клеток и их резистентности к патогенам. Его доступность контролируется рН питательного раствора и конкуренцией с другими питательными веществами (рис. 4.7). Симптомы дефицита аналогичны симптомам Fe, за исключением появления слегка затонувших областей в межвеинных областях (Uchida 2000). Коррекцию можно внести путем добавления MnSOSub4/sub или понижения pH питательного раствора.

_Boron (B) _ Boron необходим для посадки фруктов и развития семян. Методы поглощения аналогичны тем, которые уже описаны для Ca, с которыми он может конкурировать. Уровень pH питательного раствора должен быть ниже 6,0, а оптимальный уровень, как представляется, составляет от 4,5 до 5,5. Симптомы дефицита могут быть обнаружены в новых структурах, которые выглядят темно-зелеными, молодые листья значительно увеличивают свою толщину и имеют кожистую консистенцию. Впоследствии они могут появиться хлоротические, а затем некротические, с ржавой окраской.

Цинк (Zn) _ Цинк играет важную роль в некоторых ферментативных реакциях. Его поглощение сильно зависит от pH и P питания питательного раствора, а значения pH от 5,5 до 6,5 способствуют поглощению Zn. Низкая температура и высокий уровень P уменьшают количество цинка, поглощаемого растением. Недостатки цинка встречаются редко, и они представлены хлоротическими пятнами в межвеальных областях листьев, очень короткими междоузлами, эпинастией листьев и плохим ростом (Gibson 2007).

Медь (Cu) _ Медь участвует в дыхательных и фотосинтетических процессах. Его поглощение снижается при значениях pH выше 6,5, в то время как значения pH ниже 5,5 могут привести к токсическому воздействию (Rooney et al. 2006). Высокие уровни аммония и фосфора взаимодействуют с Cu, снижая доступность последнего. Чрезмерное присутствие Cu мешает поглощению Fe, Mn и Mo. Недостатки проявляются в межвеинальном хлорозе, который приводит к коллапсу тканей листьев, которые выглядят как высушенные (Gibson 2007).

_Молибден (Mo) _ Молибден имеет важное значение в синтезе белка и в метаболизме азота. В отличие от других микропитательных веществ, он лучше доступен при нейтральных значениях рН. Симптомы дефицита начинаются с хлороза и некроза вдоль основного ребра старых листьев, в то время как молодые листья появляются деформированные (Gibson 2007).

4.4.3 Управление питательными веществами в соответствии с требованиями растений

После развития систем безпочвенного садоводства в 1970-х годах (Verwer 1978; Cooper 1979) были разработаны и скорректированы различные питательные растворы в соответствии с предпочтениями производителей (таблица 4.4; De Kreij et al. 1999). Все смеси следуют принципам избыточной доступности всех элементов для предотвращения недостатков и баланса между (двувалентными) катионами, чтобы избежать конкуренции между катионами в поглощении питательных веществ растений (Hoagland and Arnon 1950; Steiner 1961; Steiner 1984; Sonneveld and Voogt 2009). Как правило, ЕС разрешается подниматься в корневой зоне в ограниченной степени. Например, в томатах питательный раствор обычно имеет EC около 3 dS msup-1/sup, в то время как в корневой зоне плит каменной ваты ЕС может вырасти до 4—5 dS msup-1/sup. Однако в странах Северной Европы для первого орошения новых каменноватных плит в начале производственного цикла биогенный раствор может иметь EC до 5 dS msup-1/sup, насыщая подложку каменной ваты ионами до EC 10 dS msup-1/sup, который впоследствии будет промываться через 2 недели. Для обеспечения достаточной промывки корневой зоны в типичной системе капельного орошения каменной ваты около 20— 50% дозируемой воды собирается в качестве дренажной воды. Затем дренажная вода перерабатывается, фильтруется, смешивается с пресной водой и пополняется питательными веществами для использования в следующем цикле (Van Os 1994).

При производстве томатов увеличение ЕС может быть применено для усиления синтеза ликопина (способствуя ярко-красной окраске плодов), общего содержания растворимых твердых веществ (TSS) и содержания фруктозы и глюкозы (Fanasca et al. 2006; Wu and Kubota 2008). Кроме того, растения томатов имеют более высокую степень поглощения N, P, Ca и Mg и низкое поглощение K на ранних (вегетативных) стадиях. После того, как растения начинают развивать фрукты, производство листьев замедляется, что приводит к сокращению потребностей в N и Ca, в то время как потребность в K возрастает (например, Zekki et al. 1996; Silber, Bar-Tal 2008). В листьях салата, с другой стороны, увеличение EC может способствовать заболеванию ожогом в условиях горячего выращивания. Huett (1994) продемонстрировал значительное сокращение количества листьев с болезнью ожога на растение, когда ЕС был снижен с 3,6 до 0,4 дС мсуп-1/суп, а также когда состав питательных веществ K/Ca был уменьшен с 3, 5:1 до 1, 25:1. В ЗС управление питательными веществами сложнее, чем в гидропонике, поскольку они в основном зависят от плотности рыбных запасов, типа корма и скорости кормления.

4.4.4 Свойства питательных растворов

Фосфор - это элемент, который встречается в формах, сильно зависящих от рН окружающей среды. В корневой зоне этот элемент можно найти как POSub4/Subsup-3/SUP, HPOSub4/Subsup2-/SUP и HSub2/subposub4/subsup-/SUP ионы, где последние два иона являются основными формами P, поглощаемых растениями. Таким образом, когда рН слегка кислый (pH 5—6), наибольшее количество P представлено в питательном растворе (De Rijck and Schreens 1997).

Калий, кальций и магний доступны растениям в широком диапазоне рН. Однако наличие других ионов может помешать их растительности из-за образования соединений с различными сортами растворимости. При pH выше 8,3 ионы Casup2+/SUP и MgSUP2+/SUP легко осаждаются в виде карбонатов, реагируя с COSub3/Subsup2-/SUP. Кроме того, сульфаты образуют относительно прочные комплексы с Casup2+/SUP и MgSUP2+/SUP (De Rijck and Schreens 1998). По мере увеличения рН с 2 до 9 увеличивается количество SOSub4/Subsup2-/SUP, образующих растворимые комплексы с MGSUP2+/SUP в виде MGSOSub4/Sub и KSUP в виде KSOSub4/SubSup-/SUP (De Rijck and Schreens 1999). В целом наличие питательных веществ для поглощения растений при рН выше 7 может быть ограничено из-за осадков Boron, Fesup2+/SUP, MnSup2+/SUP, PoSub4/SubsUp3-/SUP, Casup2+/SUP и MgSup2+/SUP из-за нерастворимых и недоступных солей. Наиболее подходящие значения рН биогенного раствора для развития сельскохозяйственных культур лежат между 5,5 и 6,5 (Sonneveld and Voogt 2009).

4.4.5 Качество воды и питательные вещества

Качество подаваемой воды крайне важно в гидропонных системах и системах АП. Для долгосрочной рециркуляции химический состав должен быть хорошо известен и часто контролироваться во избежание дисбаланса в питании питательных веществ, а также во избежание накопления некоторых элементов, приводящих к токсичности. De Kreij et al. (1999) сделали обзор химических требований к качеству воды для гидропонных систем.

Перед началом работы необходимо провести анализ водоснабжения на макро- и микроэлементах. На основе анализа может быть составлена схема питательного раствора. Например, если используется дождевая вода, особое внимание следует уделять Zn, когда сбор осуществляется через необработанные желоба. В водопроводной воде могут возникнуть проблемы с Na, Ca, Mg, SOSub4/Sub и HCOSub3/Sub. Кроме того, могут использоваться поверхностные и скважинные воды, которые также могут содержать количество Na, Cl, K, Ca, Mg, SOSub4/Sub и Fe, а также микроэлементов Mn, Zn, B и Cu. Следует отметить, что все клапаны и трубы должны быть изготовлены из синтетических материалов, таких как ПВХ и ПЭ, и не содержать деталей Ni или Cu.

Часто бывает так, что запасы воды содержат определенное количество Ca и Mg, поэтому содержание необходимо вычесть из количества в питательном растворе, чтобы избежать накопления этих ионов. HCOSub3/sub должен компенсироваться предпочтительно азотной кислотой, около 0,5 ммоль LSU-1/SUP, которую можно поддерживать в качестве pH буфера в питательном растворе. Фосфорная и серная кислоты также могут использоваться для компенсации pH, но и то, и другое быстро дает избыток HSub2/subposub4/subsup-/SUP или SOSub4/sup2-/SUP в питательном растворе. В системах АП азотная кислота (HNOSub3/Sub) и гидроксид калия (KOH) могут также использоваться для регулирования рН и в то же время подачи макроэлементов в систему (Nozzi et al. 2018).

4.5.1 Управление качеством воды

Для приготовления питательных растворов предпочтительно использовать простые удобрения (гранулированные, порошковые или жидкие) и вещества (например, кислотные соединения), влияющие на рН. Интеграция питательных элементов в раствор учитывает оптимальные значения количества каждого элемента. Это должно быть сделано с учетом потребностей вида и его сортов с учетом фенологических фаз и субстрата. Расчет питательных добавок должен производиться с учетом условий используемой воды в соответствии со строгим набором приоритетов. В приоритетном масштабе магний и сульфаты расположены на дне, на одном уровне, потому что они имеют меньшую питательную ценность, и растения не несут ущерба, даже если их присутствие в обильном питательном растворе. Эта характеристика имеет благоприятную практическую обратную связь, поскольку позволяет использовать эти два элемента, чтобы сбалансировать питательный состав по отношению к другим макроэлементам, дефицит или избыток которых может быть отрицательным для производства. В качестве примера можно рассмотреть питательный раствор, в котором требуется интеграция только калия или только нитрата. В данном случае используются соли сульфат калия или нитрат магния. Фактически, если бы использовался наиболее распространенный нитрат калия или нитрат кальция, то уровни нитрата, в первом случае, и кальция, во втором случае, автоматически увеличились бы. Кроме того, когда анализ используемой воды показывает дисбаланс между катионами и анионами, и для того, чтобы иметь возможность рассчитать питательный раствор с ЕС в равновесии, проводится коррекция значений воды, снижающих уровни магния и/или сульфатов.

Ниже приводятся руководящие принципы в отношении формулирования питательных растворов:

1. Определение вида и требований к сорту. Необходимо учитывать условия возделывания и характеристики воды. Для удовлетворения потребностей растений в теплое время и при интенсивном излучении раствор должен обладать более низким содержанием EC и K, что контрастирует с большим количеством Ca. Вместо этого, когда температура и яркость достигают суб-оптимальных уровней, рекомендуется повысить значения EC и K, уменьшая значения Ca. В отношении сортов важно отметить, что существуют значительные вариации, особенно для значений NOSub3/subsup-/SUP, из-за различной вегетативной активности сортов. Для томатов фактически используется в среднем 15 ммоль LSup-1/SUP NOSub3/sup-/SUP (таблица 4.4), а в случае сортов, характеризующихся низкой вегетативной энергией, и в некоторых фенологических фазах (например, создание плодов в четвертой ферме) принимается до 20 мм LSUP-1/SUP NOSub3/sup-/SUP. В случае, если некоторые элементы, такие как Na, присутствуют в воде, чтобы уменьшить ее эффект, который особенно отрицателен для некоторых культур, необходимо увеличить количество NOSub3/sup-/SUP и Ca и, возможно, уменьшить K, сохраняя EC на том же уровне.

Таблица 4.4 Питательный раствор при гидропонном выращивании салата (DFT) томатов, перца и огурцов (капельное орошение плит из каменной ваты) в Нидерландах (De Kreiji et al.1999)

стол тхед tr class=“заголовок» th rowspan=“2”/th THPH/th ТЭ/ТХ THNHSub4/Sub/th ТК/ч ТКА/т тмг/т ThnoSub3/sub/th THSOSub4/Sub/th ТС/т THFE/th THMN/th THZN/th В тайб/т THCU/th THMO/th /tr tr class=“заголовок» ч/т ТНД мсуп-1/суп/т thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th thmmol LSup-1/Sup/th /tr /thead tbody tr class=“нечетный» TDSalate (Вагенинген УР) /td td5.9/td td1.7/td td1.0/td td4.4/td td4.5/td td1.8/td тд10.6/тд td1.5/td td1.5/td td28.1/td td1.5/td td6.4/td тд47.0/тд td1.0/td td0.7/td /tr tr class=“даже» TDСалатце/TD td5.8/td td1.2/td td0.7/td td4.8/td td2.3/td td0.8/td td8.9/td td0.8/td td1.0/td td35.1/td td4.9/td тд3.0/тд тд18.4/тд тд0.5/тд тд0.5/тд /tr tr class=“нечетный» TDСалатце/TD td5.8/td td1.2/td td/td тд3.0/тд td2.5/td td1.0/td тд7.5/тд td1.0/td тд0.5/тд тд50.0/тд td3.7/td td0.6/td td4.8/td тд0.5/тд td0.01/td /tr tr class=“даже» TdTomatorative/td td5.5/td td2.6-3.0/td td1.2/td тд13.0/тд td4.2/td td1.9/td тд15.4/тд td4.7/td td1.5/td тд15.0/тд тд10.0/тд тд5.0/тд тд30.0/тд td0.8/td тд0.5/тд /tr tr class=“нечетный» TdТоматный вегетативный/td td5.5/td td2.6/td td1.2/td td8.3/td td5.7/td td2.7/td тд15.4/тд td4.7/td td1.5/td тд15.0/тд тд10.0/тд тд5.0/тд тд30.0/тд td0.8/td тд0.5/тд /tr tr class=“даже» TDОгумбер/TD td5.5/td td3.2/td td1.2/td тд10.4/тд td6.7/td тд2.0/тд тд23.3/тд td1.5-2.0/td td1.5-2.0/td тд15.0/тд тд10.0/тд тд5.0/тд тд25.0/тд td0.8/td тд0.5/тд /tr tr class=“нечетный» TDPepper/TD td5.6/td тд2.5-3.0/тд td1.2/td тд5-7/тд td4-5/td тд2.0/тд тд17.0/тд td1.8-2.0/td td1.5-2.5/td тд25.0/тд тд10.0/тд тд7.0/тд тд30.0/тд td1.0/td тд0.5/тд /tr tr class=“даже» Распространение TDPlant/td td5.5/td td2.3/td td1.2/td td6.8/td td4.5/td тд3.0/тд td16.8/td td2.5/td td1.3/td тд25.0/тд тд10.0/тд тд5.0/тд тд35.0/тд td1.0/td тд0.5/тд /tr /tbody /таблица

Принято и изменено из Vermeulen (2016, личное общение)

2. Расчеты потребностей в питательных веществах должны быть получены путем вычитания значений химических элементов воды из указанных выше химических элементов. Например, установленная потребность в Mg перца (Capsicum sp.) составляет 1,5 мм LSup-1/SUP, имеющих воду при 0,5 мм LSup-1/SUP, и 1,0 мм LSUP-1/SUP Mg должна быть добавлена к воде (требование 1,5 — 0,5 подачи воды = 1,0).

3. Выбор и расчет удобрений и кислот для использования. Например, имея в виду Mg, как в примере пункта 2 выше, можно использовать MgSOSub4/Sub или Mg (NOSub3/Sub) sub2/sub. Решение будет принято с учетом сопутствующего вклада сульфата или нитрата.

4.4.6 Сравнение гидропонной и аквапонной продукции

В течение своего жизненного цикла растения нуждаются в нескольких основных макро- и микроэлементах для регулярного развития (бор, кальций, углерод, хлор, медь, водород, железо, магний, марганец, молибден, азот, кислород, фосфор, калий, сера, цинк), обычно поглощаемые питательным раствором (Bittsanszky et сол. 2016). Концентрация и соотношение питательных веществ среди них являются наиболее важными переменными, способными влиять на поглощение растений. В системах ЗС отходы метаболизма рыбы содержат питательные вещества для растений, однако следует учитывать, особенно в коммерческих масштабах, что концентрации питательных веществ, поставляемых рыбой в системах ЗС, значительно ниже и несбалансированны для большинства питательных веществ по сравнению с гидропонными системами (Nicoletto et al. 2018). Как правило, в АП с соответствующими темпами вылова рыбы уровни нитратов достаточны для хорошего роста растений, в то время как уровни К и Р, как правило, недостаточны для максимального роста растений. Кроме того, кальций и железо также могут быть ограничены. Это может привести к снижению урожайности и качества сельскохозяйственных культур, и поэтому необходимо обеспечить интеграцию питательных веществ в целях содействия эффективному повторному использованию питательных веществ. Микробные сообщества играют решающую роль в динамике питательных веществ систем АП (Schmautz et al. 2017), превращая аммоний в нитрат, а также способствуя переработке твердых частиц и растворенных отходов в системе (Bittsanszky et al. 2016). Усвоение N и P растениями представляет собой лишь часть количества, удаляемого из воды (Trang and Brix 2014), что указывает на то, что микробные процессы в корневой зоне растений и в субстрате (при наличии) и во всей системе играют важную роль.

Состав кормов для рыб зависит от типа рыбы, и это влияет на высвобождение питательных веществ от метаболического выхода рыбы. Как правило, рыбный корм содержит источник энергии (углеводы и/или липиды), незаменимые аминокислоты, витамины, а также другие органические молекулы, необходимые для нормального обмена веществ, но некоторые из которых клетки рыбы не могут синтезировать. Кроме того, следует учитывать, что потребности растений в питании варьируются в зависимости от видов (Nozzi et al. 2018), разновидности, жизненного цикла, продолжительности дня и погодных условий и что недавно (Parent et al. 2013; Baxter 2015) закон Liebig (рост растений контролируется самым скудным ресурсом) были заменены сложными алгоритмами, которые учитывают взаимодействие между отдельными питательными веществами. Оба этих аспекта не позволяют просто оценить последствия изменения концентраций питательных веществ в гидропонных системах или системах АП.

Таким образом, возникает вопрос о том, необходимо ли и эффективно добавлять питательные вещества в системы АП. Как сообщает Bittsanszky et al. (2016), системы АП могут эксплуатироваться эффективно и, таким образом, успешно, если особое внимание будет уделяться непрерывному мониторингу химического состава рециркулирующей воды на предмет адекватных концентраций и соотношений питательных веществ и потенциально токсичного компонента, аммония. Необходимость добавления питательных веществ зависит от вида растений и стадии роста. Часто, хотя плотность рыб является оптимальной для подачи азота, следует, по крайней мере, добавлять P и K минеральными удобрениями (Nicoletto et al. 2018). В отличие от, например, салата, помидоры, которые должны приносить плоды, созревают и созревают, нуждаются в дополнительных питательных веществах. Для того, чтобы рассчитать эти потребности, можно использовать программное обеспечение, например HydroBuddy, которое является свободным программным обеспечением (Fernandez 2016), которое используется для расчета количества необходимых минеральных питательных добавок.