Основные различия между почвенным и безпочвенным растениеводством

Существует много сходств между наземным земледелием и менее почвенным производством, в то время как базовая биология растений всегда одна и та же (рис. 6.1 и 6.2). Вместе с тем следует изучить серьезные различия между почвенным и безпочвенным производством (таблица 6.1), с тем чтобы преодолеть разрыв между традиционной наземной практикой и более новыми методами, не содержащими почвы. Как правило, различия существуют между использованием удобрений и потреблением воды, способностью использовать необрабатываемые земли и общей производительностью. Кроме того, безпочвенное сельское хозяйство обычно является менее трудоемким. Наконец, безпочвенные методы поддерживают монокультуры лучше, чем наземное сельское хозяйство.

Удобрения

Химия почвы, особенно связанная с наличием питательных веществ и динамикой удобрений, является полной дисциплиной и достаточно сложной. Добавление удобрений требуется для интенсивного возделывания в почве. Однако фермеры не могут в полной мере контролировать доставку этих питательных веществ растениям из-за сложных процессов, происходящих в почве, включая биотические и абиотические взаимодействия. Сумма этих взаимодействий определяет доступность питательных веществ к корням растений. И наоборот, в безпочвенной культуре питательные вещества растворяются в растворе, который доставляется непосредственно растениям и может быть адаптирован специально к потребностям растений. Растения в безпочвенной культуре растут в изолированных инертных средах. Эти среды не мешают доставке питательных веществ, которые могут возникнуть в почве. Кроме того, средства массовой информации физически поддерживают растения и сохраняют корни мокрыми и аэрированными. Кроме того, в условиях наземного сельского хозяйства некоторые удобрения могут быть потеряны из-за сорняков и стока, что может снизить эффективность и вызвать экологические проблемы. Удобрения являются дорогостоящими и могут составлять значительную часть бюджета на наземное земледелие.

Индивидуальное управление удобрениями в безпочвенном земледелии имеет два основных преимущества. Во-первых, минимальные удобрения теряются в результате химических, биологических или физических процессов. Эти потери снижают эффективность и могут увеличить стоимость. Во-вторых, концентрация питательных веществ может быть точно контролирована и скорректирована в соответствии с требованиями растений на конкретных стадиях роста. Такой повышенный контроль может повысить производительность и качество продукции.

Использование воды

Использование воды в гидропонике и аквапонике значительно ниже, чем при производстве почвы. Вода теряется в результате наземного земледелия в результате испарения с поверхности, транспирации через листья, перколяции в недра, стока и роста сорняков. Однако в безпочвенной культуре единственным водопотреблением является рост урожая и транспирация через листья. Используемая вода является абсолютным минимумом, необходимым для выращивания растений, и лишь незначительное количество воды теряется для испарения из менее загрязненной среды. В целом аквапоника использует лишь около 10 процентов воды, необходимой для выращивания того же растения в почве. Таким образом, безпочвенное земледелие обладает большим потенциалом, позволяющим производить производство там, где вода является дефицитной или дорогостоящей.

Использование необрабатываемых земель

В связи с тем, что почва не нужна, в районах с необрабатываемыми землями могут использоваться методы безпочвенной культуры. Одним из общих мест для аквапоники являются городские и пригородные районы, которые не могут поддерживать традиционное почвенное земледелие. Аквапоника можно использовать на первом этаже, в подвалах (с использованием растущих огней) или на крышах. Городское сельское хозяйство может также уменьшить производственные последствия, поскольку потребности в транспорте значительно сокращаются; городское сельское хозяйство является местным сельским хозяйством и способствует развитию местной экономики и обеспечению продовольственной безопасности на местах. Еще одним важным направлением применения аквапоники является применение в других районах, где традиционное сельское хозяйство не может использоваться, например в чрезвычайно сухих районах (например, в пустынях и других засушливых климатических условиях), где почва обладает высокой соленостью (например, прибрежные районы и эстуариновые районы или острова с коралловым песком), где качество почвы было деградация в результате чрезмерного использования удобрений или утрата в результате эрозии или добычи полезных ископаемых или вообще в тех случаях, когда пахотные земли отсутствуют по причине землевладения, стоимости приобретения и прав на землю. Во всем мире площадь пахотных земель, пригодных для ведения сельского хозяйства, сокращается, а аквапоника — это один из методов, который позволяет людям интенсивно выращивать продукты питания в тех случаях, когда наземное земледелие затруднено или невозможно.

Производительность и урожайность

Наиболее интенсивная гидропонная культура может достичь на 20-25 процентов более высокой урожайности, чем наиболее интенсивная почвенная культура, хотя данные, округленные экспертами гидропоники, утверждают, что производительность в 2-5 раз выше. Это когда гидропонная культура использует исчерпывающее управление теплицами, включая дорогостоящие вводимые ресурсы для стерилизации и удобрения растений. Даже без дорогостоящих ресурсов аквапонные методы, описанные в этой публикации, могут быть равны гидропонной урожайности и более продуктивными, чем почва. Основная причина заключается в том, что безпочвенная культура позволяет фермеру контролировать, поддерживать и корректировать условия выращивания растений, обеспечивая оптимальные балансы питательных веществ в режиме реального времени, доставку воды, рН и температуру. Кроме того, в безпочвенной культуре не существует конкуренции с сорняками, и растения получают выгоду от более высокого контроля над вредителями и болезнями.

Снижение рабочей нагрузки

Непочвенная культура не требует вспашки, обработки почвы, мульчирования или прополки. На крупных фермах это означает снижение зависимости от сельскохозяйственной техники и использования ископаемого топлива. В мелкомасштабном сельском хозяйстве это означает более легкое и менее трудоемкое занятие для фермера, особенно в связи с тем, что большинство аквапонических единиц поднимаются с земли, что позволяет избежать суеты. Сбор урожая также является простой процедурой по сравнению с земледелием на почве, и продукты не нуждаются в обширной очистке для удаления загрязнения почвы. Аквапоника подходит для любого пола и многих возрастных классов и уровней способностей людей.

Устойчивая монокультура

С безпочвенной культурой вполне возможно выращивать одни и те же культуры в монокультуре, год за годом. Внутриземные монокультуры являются более сложными, поскольку почва «устает», теряет плодородие, увеличивается количество вредителей и болезней. В безпочвенной культуре просто нет почвы, чтобы потерять плодородие или проявлять усталость, и все биотические и абиотические факторы, препятствующие монокультуре, контролируются. Однако все монокультуры требуют более пристального внимания к борьбе с эпидемиями по сравнению с поликультурой.

Усиление осложнений и высокие начальные инвестиции

Трудовые ресурсы, необходимые для первоначальной установки и установки, а также связанные с ними расходы могут помешать фермерам принять культуру, не содержащую почву. Аквапоника также дороже, чем гидропоника, потому что производственные установки должны поддерживаться установками аквакультуры. Аквапоника является достаточно сложной системой и требует ежедневного управления тремя группами организмов. Если какая-либо часть системы выходит из строя, вся система может рухнуть. Кроме того, аквапоника требует надежного электричества. В целом аквапоника гораздо сложнее, чем садоводство на почве. После того, как люди знакомы с процессом, аквапоника становится очень простой и ежедневное управление становится проще. Существует кривая обучения, как и во многих новых технологиях, и любой новый аквапоник фермер должен быть посвящён обучению. Аквапоника не подходит для каждой ситуации, и преимущества следует взвешивать с затратами, прежде чем приступать к любому новому предприятию.

ТАБЛИЦА 6.1

Сводная таблица сравнения производства растений на основе почвы и без почвы

• Источник: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2014 год, Кристофер Сомервилл, Моти Коэн, Эдоардо Пантанелла, Остин Станкус и Алессандро Лователли, мелкомасштабное производство продуктов питания аквапоники, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Воспроизводится с разрешения. *