Aqu @teach: Выращивание башен

Растущие башни представляют собой вертикальные трубы, через которые вода, богатая питательными веществами, распределяется сверху, обычно через капельный излучатель, создавая тем самым «дождь» внутри башни, когда она капает над корнями растений, которые подвешены в воздухе. Башни, или колонны, могут быть либо полыми, либо заполнены подложкой, которая обеспечивает поддержку корней и способствует рассеиванию воды. В простейшей форме растущая башня может представлять собой участок ПВХ трубы с отверстиями, нарезанными по бокам. В своем сравнительном исследовании салата, выращенного в гидропонной башне и традиционной горизонтальной системе NFT, Touliatos et al. 2016 обнаружили, что башенная система произвела в 13,8 раза больше урожая, чем горизонтальная система, рассчитанная как отношение урожайности на занимаемую площадь этажа. Однако средний вес салата, выращенного в горизонтальной системе, был значительно выше веса салата, выращенного в вертикальной системе. В то время как урожайность была равномерной в горизонтальной системе, масса съёма свежего веса снижалась от верха до основания башни, скорее всего в результате градиентов в доступности питательных веществ и интенсивности света. Аналогичные градиенты света были зарегистрированы в других теплицах с использованием гидропонных башен (Liu et al. 2004; Ramírez‐Gómez et al. 2012) . Земляника, выращенная в вертикальных ПВХ-башнях, заполненных перлитом при плотности растений 32 растений/м² , произвела товарный урожай 11,8 кг/м² , однако урожайность на одно растение снижалась на 40 г с каждым уменьшением высоты башни на 30 см, в результате неоптимальных световых условий в нижние участки башни (Дурнер 1999). Диаметр башен также будет влиять на рост растений. Значения содержания воды в высоких и узких башнях будут ниже, чем в более коротких и широких башнях, имеющих одинаковый объем растущей среды на единицу длины, а корни растений будут подвергаться более значительным суточным колебаниям температуры, которые могут повлиять на поглощение питательных веществ и нарушить углеводный обмен в корень, что приводит к замедлению роста (Helleret al. 2015).

Tower Farms аэропонная система (рис. 1) является модульной: в трехметровой башне можно выращивать 52 листовых зелени, трав или плодовых культур или 208 микрозелени. Каждая башня из ПВХ, предназначенная для пищевых продуктов, оснащена небольшим насосом мощностью 50 Вт и таймером, который включает насос на 3 минуты и выключается на 12 минут в непрерывном цикле. Хотя технически каждая башня имеет площадь менее 1 м², 2 м² на каждую башню будет включать достаточно места для башен, дозирующей станции, прохода и площади скамейки распространения. В Европе система Tower Farms распространяется компанией Ibiza Farm.

Рис. 1: Система Tower Farm https://ibiza.farm/

В своем опросе коммерческих производителей аквапоники Love et al. (2015) отметили, что почти треть этих производителей используют растущие башни. Однако сравнительные данные об урожаях, получаемых от аквапонических башен и обычных горизонтальных аквапонных систем, отсутствуют. ZipGrow — вертикальная гидропонная технология, разработанная для производства вертикальных культур высокой плотности от компании Bright Agrotech, которая управляет 400-башней вертикальной аквапонной системой в Ларами, штат Вайоминг (рис. 2). Плотность их расстояния составляет одну башню на каждые 0,7 м². Урожай высаживается в канал, который проходит по длине одной стороны каждой жесткой УФ-стойкой ПВХ квадратной трубки. Растения растут в собственной запатентованной среде компании под названием Matrix Media, которая изготавливается из переработанных бутылок с водой и связующего оксида силикона. Растущая среда, орошаемая сверху капельницами, дает много преимуществ аквапонной системе. ^{Во-первых, он имеет чрезвычайно высокую биологическую площадь поверхности около 82-88 м 2/м3, что позволяет системе иметь очень высокие темпы нитрификации и способствует здоровому росту растений.} Во-вторых, он имеет коэффициент пустоты 91% из-за своей волокнистой природы. Такая высокая пористость создает высокоаэробную среду для корней растений и обогащения кислородом питательной воды, проникающей через башню, а также обеспечивает высокую скорость перколяции. Кроме того, из-за аэробной среды твердые вещества могут собираться и разлагаться на носителях без создания анаэробной микросреды (Michael 2016). В Европе система ZipGrow распространяется Refarmers. Стандартная 5-футовая (152 см) башня обеспечивает механическую и биологическую фильтрацию от 0,7 до 1,1 кг зрелой рыбы. Рекомендуется использовать плотность запасов от 12 до 15 кг на м³ .

Рисунок 2: Система ZipGrow https://www.greenlifeplanet.net/product-page/zipgrow-tower

Как отмечалось выше, большинство башенных систем испытывают большие потери света. Это особенно касается четырехсторонних систем, которые испытывают почти 90% потери света от верхней передней части башни до нижней задней части башни массы башни, даже если они расположены щедро. Однако, когда башни ZipGrow массируются и управляются надлежащим образом, потери света очень низки, даже при 0,5-0,8 квадратных метров на башню. Есть три конфигурации, которые может использовать производитель, в зависимости от типа объекта обслуживания и подрезки: формообразующая конфигурация, конфигурация линий и облицовочные проходы. Производители также могут сохранять свет с помощью конвейерной обработки (рис. 3).

Рисунок 3: Конфигурации и режимы обрезки для башен ZipGrow https://info.brightagrotech.com/hubfs/blog-files/Infographics/ZipGrow_Tower_Spacing_Guide_ - Яркий\ _Agrotech.pdf

В 1,5 метровой башне ZipGrow можно выращивать 8-10 растений размера салата или 5-8 растений базильного размера, в зависимости от сорта. Массовые конфигурации башен, висящих рядами на стойке, как правило, являются лучшим вариантом для коммерческих производителей, ищущих высокую урожайность. Когда башни массированы и управляются должным образом, 0,7 м² на башню более чем достаточно, чтобы получить хороший урожай с естественным освещением. 50 см пространства между рядами позволяет получить доступ к башням. Башни также могут монтироваться на стенах (рис. 4).

Рисунок 4: Настенная система ZipGrow < https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Urban_Vertical_Farm_With_Woman_%26_Child.jpg >

Система ZipGrow использовалась в GrowUp Box, аквапонной ферме сообщества морских контейнеров с теплицей на крыше в центре Лондона (рис. 5). GrowUp Box имеет площадь всего 14 квадратных метров и может производить более 435 кг салатов и трав и 150 кг рыбы в год.

Рисунок 5. Ящик GrowUp < https://www.timeout.com/london/things-to-do/growup-box-tours >

В США NaturePonics разработала BooGardens (рис. 6), вертикальную систему с использованием бамбука, выращенного в Индонезии и на Филиппинах, которая может использоваться для использования в жилых и коммерческих аквапонах, гидропонах или аэропонах. Бамбук, собранный для того, чтобы сделать башни расти и может быть реконструирован три года спустя, что делает его самой устойчивой растущей башней системы на рынке.

Рисунок 6: Коммерческое подразделение аквапоники BooGardens < http://www.natureponics.net/boo-gardens/ >

Вариацией растущих башен является система уложенных горшков, подобная системе, производимой Verti-Gro для гидропонной обработки. Пятилитровые EPS горшки, которые обеспечивают изоляцию для улучшения роста корня, могут быть уложены до десяти горшков высотой, причем каждый горшок обеспечивает достаточное пространство для четырех растений. Горшки монтируются на поворотных пластинах на стояке из ПВХ, что означает, что их можно легко переворачивать для равномерного приема света (рис. 7). Эта система, запатентованная в 1994 году, была подвергнута ряду научных оценок. Было установлено, что стопки из 6 горшков работают значительно лучше, чем стопки из 7 или 8 горшков, как с точки зрения биомассы, урожайности, так и качества плодов, поскольку состав питательного раствора менялся по мере его прохождения через колонну и отрицательно сказался на росте растений в нижней части (Al-Raisy et al. 2010). Свет также может быть проблемой: интенсивность солнечного света, достигающего растительного навеса в нижней части башни из семи горшков, составляла всего 10% от того, что достигало верха, а субооптимальные условия освещения в средней и нижней частях отрицательно сказались на росте клубники и урожайности плодов. Растения на этих участках не разрабатывали оптимальное количество ветвяных коронок, а впоследствии производили меньше плодов по сравнению с растениями в верхней части (Takeda 2000). На качество фруктов также влияет положение растений на башне, при этом растения верхнего яруса имеют более высокие общие растворимые твердые вещества (TSS) и более низкую титруемую кислотность по сравнению с теми, которые производятся на нижних ярусах (Murthy et al. 2016). Сравнительное исследование гидропонного производства земляники с использованием стеков четырех горшков Verti-Gro и двух типов горизонтальной системы показало, что более низкая интенсивность света у основания башни и, следовательно, более низкая скорость фотосинтеза привели к снижению количества плодов, снижению веса плодов и снижению товарной ценности плодов по сравнению с горизонтальными системами. Низкий уровень освещенности вызывает стерильность и низкое качество пыльцы и, следовательно, снижение скорости оплодотворения, что может способствовать порочному производству плодов (Karimi et al. 2013).

Преимущества возможности роста высокой плотности растений в растущих башнях должны быть сбалансированы с количеством пространства, которое требуется для обеспечения равномерного распространения света, а также пространством ряда, необходимым для управления и обслуживания. Ширина рядов должна гарантировать, что продукция не будет скомпрометирована перемещением таких предметов, как тележки и ножничные подъемники. Растущие огни будут препятствовать перемещению людей и, таким образом, они должны быть частью растущей структуры, или выдвижными или подвижными, чтобы рабочие могли легко выполнять задачи, или посадочные конструкции должны быть подвижными, а огни остаются статичными.

Рис. 7: Система «Верти-Гро» https://www.vertigro.com/Verti-Gro-4-Tower-System-Automatic-p/vgk-16agp.htm

Уложенные системы горшков наиболее подходят для выращивания крупных и тяжелых растений, таких как плодоовощные культуры. Grow with the Flow ферма аквапоники в Дентоне, штат Небраска, использует башни, изготовленные из штабелированных горшков, для выращивания помидоров и огурцов, а также трав (рис. 8).

Рисунок 8: Выращивание башен в теплице с аквапоническим потоком < https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vertical_Tower_Aquaponic_System.jpg >

*Авторское право © Партнеры проекта Aqu @teach. Aqu @teach является стратегическим партнерством Erasmus+ в области высшего образования (2017-2020), возглавляемым Университетом Гринвича, в сотрудничестве с Цюрихским университетом прикладных наук (Швейцария), Техническим университетом Мадрида (Испания), Люблянским университетом и Биотехническим центром Naklo (Словения) . *