Utafiti mkali uliofanywa katika uwanja wa kilimo cha hydroponic umesababisha maendeleo ya aina kubwa ya mifumo ya kilimo (Hussain et al. 2014). Kwa maneno ya vitendo haya yote yanaweza pia kutekelezwa pamoja na ufugaji wa maji; hata hivyo, kwa kusudi hili, baadhi yanafaa zaidi kuliko wengine (Maucieri et al. 2018). Aina kubwa ya mifumo ambayo inaweza kutumika inahitaji categorization ya mifumo tofauti ya udongo (Jedwali 4.1).

Jedwali 4.1 Uainishaji wa mifumo ya hydroponic kulingana na mambo tofauti

meza thead tr darasa=“header” ThCharacteristic/th Thcategories/th Thexamples/th /tr /thead tbody tr darasa=“isiyo ya kawaida” td rowspan=“6"mfumo usio na udongo/td td rowspan=“3"Hakuna substrate/td TDNFT (mbinu ya filamu ya virutubisho) /td /tr tr darasa=“hata” Tdaeroponics/TD /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDFT (mbinu ya mtiririko wa kina) /td /tr tr darasa=“hata” td rowspan=“3"Pamoja na substrate/td TDOrganic substrates (peat, nyuzi ya nazi, gome, nyuzi za kuni, nk) /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td Substrates isokaboni (jiwe pamba, pumice, mchanga, perlite, vermiculite, kupanua udongo) /td /tr tr darasa=“hata” Substrates za TDSynthetic (polyurethane, polystyrene) /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td rowspan=“2"Fungua/mifumo iliyofungwa/td TDOpen au kukimbia-tweast/td td Mimea ni kuendelea kulishwa na ufumbuzi “safi” bila kupona suluhisho lililotokana na modules za kilimo (Mchoro 4.1a) /td /tr tr darasa=“hata” TDimefungwa au kurejesha mifumo/td td Ufumbuzi wa virutubisho uliochafuliwa ni recycled na yapo na kukosa virutubisho kwa ngazi sahihi ya EC (Mchoro 4.1b) /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td rowspan=“2"Ugavi wa maji/td TDContinuous/TD TDNFT (mbinu ya filamu ya virutubisho) DFT (mbinu ya mtiririko wa kina) /td /tr tr darasa=“hata” Tdperiodical/TD Umwagiliaji wa TDrip, bomba na mtiririko, aeroponics/td /tr /tbody /meza

4.2.1 Mifumo ya Substrate imara

Mwanzoni mwa kilimo cha udongo katika miaka ya 1970, substrates nyingi zilijaribiwa (Wallach 2008; Blok et al. 2008; Verwer 1978). Wengi walishindwa kwa sababu kama vile kuwa mvua mno, kavu mno, si endelevu, ghali mno na kutolewa kwa sumu. Substrates kadhaa imara zilinusurika: pamba ya jiwe, perlite, coir (nyuzi ya nazi), peat, povu ya polyurethane na gome. Mifumo imara ya substrate inaweza kugawanywa kama ifuatavyo:

Substrates Hizi zinaweza kuwa kikaboni (k.m. peat, majani na nyuzi za nazi) au isokaboni (kwa mfano pamba ya jiwe). Wao ni sifa ya kuwepo kwa fibres ya ukubwa tofauti, ambayo hutoa substrate uwezo wa juu wa kuhifadhi maji (60— 80%) na uwezo wa kawaida wa hewa (porosity bure) (Wallach 2008). Asilimia kubwa ya maji yaliyohifadhiwa inapatikana kwa urahisi kwa mmea, ambayo inaonekana moja kwa moja katika kiwango cha chini cha substrate kwa kila mmea inahitajika ili kuhakikisha maji ya kutosha. Katika substrates hizi hakuna maji ya wazi na gradients ya salinity kando ya wasifu, na, kwa hiyo, mizizi huwa na kukua kwa kasi, sawasawa na kwa kiasi kikubwa, kwa kutumia kiasi kikubwa kilichopo.

Substrates Kwa ujumla ni isokaboni (k.mf. mchanga, pumice, perlite, udongo ulioenea) na huwa na ukubwa tofauti wa chembe na hivyo textures; wana porosity ya juu na ni bure ya kukimbia. Uwezo wa maji ni maskini (10— 40%), na maji mengi yaliyohifadhiwa hayapatikani kirahisi kwa mmea (Maher et al. 2008). Kwa hiyo, kiasi kinachohitajika cha substrate kwa mmea ni cha juu ikilinganishwa na yale ya nyuzi. Katika substrates punjepunje, gradient alama ya unyevu ni kuzingatiwa kwenye wasifu na hii inasababisha mizizi kuendeleza hasa chini ya vyombo. Ukubwa wa chembe ndogo, ongezeko la uwezo wa kuhifadhi maji, homogeneity ya unyevu na EC kubwa na kiasi cha chini cha substrate inahitajika kwa mmea.

Substrates kawaida zimefunikwa katika vifuniko vya plastiki (kinachojulikana kukua mifuko au slabs) au kuingizwa katika aina nyingine za vyombo vya ukubwa tofauti na vifaa vya maandishi.

Kabla ya kupanda substrate inapaswa kujazwa ili:

• Kutoa maji na virutubisho vya kutosha katika slab nzima ya substrate.

• Kufikia viwango sare EC na pH.

• Kufukuza uwepo wa hewa na kufanya wetting homogeneous ya nyenzo.

Ni muhimu pia kwa awamu substrate kavu baada ya kupanda ili kuchochea mimea kufuka homogeneous substrate utafutaji na mizizi ya kupata tele na vizuri kusambazwa mizizi katika ngazi mbalimbali na nje mizizi ya hewa. Kutumia substrate kwa mara ya pili kwa kurejesha upya inaweza kuwa tatizo kwa sababu kueneza haiwezekani kutokana na kufuta mashimo katika bahasha ya plastiki. Katika substrate ya kikaboni (kama vile coir), kupitisha zamu za umwagiliaji mfupi na za mara kwa mara, inawezekana kurejesha uwezo wa kuhifadhi maji ili kuitumia kwa mara ya pili, kwa urahisi zaidi kuliko substrates za inert (pamba ya jiwe, perlite) (Perelli et al. 2009).

4.2.2 Substrates kwa Mifumo ya Kati

Substrate ni muhimu kwa kushikamana kwa mizizi, msaada wa mmea na pia kama utaratibu wa lishe ya maji kutokana na microporosity yake na uwezo wa kubadilishana cation.

Mimea iliyopandwa katika mifumo isiyo na udongo ina sifa ya uwiano wa risasi/mizizi isiyo na usawa, mahitaji ya maji, hewa na virutubisho ambayo ni kubwa zaidi kuliko hali ya wazi ya shamba. Katika kesi ya mwisho, viwango vya ukuaji ni polepole, na kiasi cha substrate ni kinadharia ukomo. Ili kukidhi mahitaji haya, ni muhimu kupumzika kwenye substrates ambazo, peke yake au kwa mchanganyiko, zinahakikisha hali bora na imara ya kemikali-kimwili na lishe. Aina ya vifaa na sifa tofauti na gharama zinaweza kutumika kama substrates kama ilivyoonyeshwa kwenye Mchoro 4.2. Hata hivyo, bado, hakuna substrate moja ambayo inaweza kutumika ulimwenguni pote katika hali zote za kilimo.

Kielelezo 4.2 Vifaa vinavyotumika kama substrates katika mifumo isiyo na udongo

4.2.3 Tabia ya Substrates

Uzito wiani (BD) BD unaonyeshwa kwa uzito kavu wa substrate kwa kitengo cha kiasi. Inawezesha anchorage ya mizizi na inatoa msaada wa mimea. BD bora kwa mazao katika chombo inatofautiana kati ya 150 na 500 kg msup-3/sup (Wallach 2008). Baadhi ya substrates, kwa sababu ya BD yao ya chini na looseness yao, kama ilivyo kwa perlite (ca. 100 kg msup-3/sup), polystyrene katika CHEMBE (ca. 35 kg msup-3/sup) na yasiyo ya USITUMIE Sphagnum Peat (ca. 60 kg msup-3/sup), si mzuri kwa matumizi peke yake, hasa na mimea inayokua wima.

Jedwali 4.2 Makala kuu ya kemikali—ya kimwili ya peats na nyuzi za nazi. (dm = jambo kavu)

meza thead tr darasa=“header” th rowspan=“2"Tabia/th th colspan=“2"Maboga yaliyoinuliwa/th ThFen bogs/th th rowspan=“2"Fibre ya kokoni (coir) /th /tr tr Tdblond/Td TDbrown/Td TDBlack/td /tr /thead tbody tr darasa=“hata” TDOrganic jambo (% dm) /td td94—99/td td94—99/td td55—75/td td94—98/td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDash (% dm) /td td1—6/td td1—6/td td23—30/td td3—6/td /tr tr darasa=“hata” TDTotal porosity (% vol) /td td84—97/td td88—93/td td55—83/td td94—96/td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” Uwezo wa uhifadhi wa maji (% vol) /td td52—82/td td74—88/td td65—75/td td80—85/td /tr tr darasa=“hata” TDFree porosity (% vol) /td td15—42/td td6—14/td td6—8/td td10—12/td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TdBulk wiani (kg msup3/sup) /td td60—120/td td140—200/td td320—400/td td65—110/td /tr tr darasa=“hata” TDCEC (meq%) /td td100—150/td td120—170/td td80—150/td td60—130/td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDJumla ya nitrojeni (% dm) /td td0.5—2.5/td td0.5—2.5/td td1.5-3.5/td td0.5—0.6/td /tr tr darasa=“hata” TDC/n/td td30—80/td td20—75/td td10—35/td td70—80/td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDCalcium (% dm) /td td<0.4/td td<0.4/td td>2/td td—/td /tr tr darasa=“hata” TDPH (Hsub2/subo) /td td3.0—4.0/td td3.0—5.0/td td5.5-7.3/td td5.0—6.8/td /tr /tbody /meza

Chanzo: Enzo et al. (2001)

Porosity Substrate bora kwa mazao ya potted inapaswa kuwa na porosity ya angalau 75% na asilimia variable ya macropores (15— 35%) na micropores (40— 60%) kulingana na aina zilizolimwa na hali ya mazingira na mazao (Wallach 2008; Blok et al. 2008; Maher et al. 2008). Katika vyombo vidogo vidogo, porosity jumla inapaswa kufikia 85% ya kiasi (Bunt 2012). Mfumo unapaswa kuwa imara kwa muda na unapaswa kupinga compaction na kupunguza kiasi wakati wa awamu ya maji mwilini.

Uwezo wa Uwezo wa maji Uwezo wa maji huhakikisha viwango vya kutosha vya unyevu wa substrate kwa mazao, bila ya kupumzika kwa umwagiliaji mara kwa mara. Hata hivyo, uwezo wa kufanya maji haipaswi kuwa juu sana ili kuepuka asphyxia ya mizizi na baridi sana. Maji yanayopatikana kwa mmea yanahesabiwa kwa tofauti kati ya wingi wa maji katika uwezo wa kuhifadhi na iliyohifadhiwa kwenye hatua ya uharibifu. Hii inapaswa kuwa karibu 30 - 40% ya kiasi dhahiri (Kipp et al. 2001). Hatimaye, ni lazima izingatiwe kuwa na ongezeko la mara kwa mara la majani ya mfumo wa mizizi wakati wa ukuaji, porosity ya bure katika substrate imepungua hatua kwa hatua na sifa za hydrological za substrate zinabadilishwa.

_Cation Exchange Uwezo (CEC) _ CEC ni kipimo cha jinsi cations wengi inaweza kubakia juu ya substrate chembe nyuso. Kwa ujumla, vifaa vya kikaboni na CEC ya juu na uwezo mkubwa wa buffer kuliko madini (Wallach 2008; Blok et al. 2008) (Jedwali 4.2).

ph PH inayofaa inahitajika ili kukidhi mahitaji ya aina zilizolimwa. Substrates zilizo na pH ya chini zinafaa zaidi kwa mazao katika vyombo, kwani zinabadilishwa kwa urahisi zaidi kuelekea viwango vinavyotakiwa kwa kuongeza kalsiamu carbonate na pia kwa sababu zinakidhi mahitaji ya idadi pana ya spishi. Aidha, wakati wa kilimo thamani ya pH huelekea kupanda kutokana na umwagiliaji na maji matajiri katika kabonati. PH inaweza pia kutofautiana kuhusiana na aina ya mbolea inayotumiwa. Ni vigumu zaidi kurekebisha substrate ya alkali. Hii inaweza hata hivyo kupatikana kwa kuongeza mbolea za sulphur au physiologically acid (sulphate ya amonia, sulphate ya potasiamu) au mbolea za asidi (phosphate ya madini).

_Uendeshaji wa umeme (EC) _ Substrates zinapaswa kuwa na maudhui ya virutubisho inayojulikana na maadili ya chini ya EC, (angalia pia Jedwali 4.4). Mara nyingi ni vyema kutumia substrate ya inert ya kemikali na kuongeza virutubisho kuhusiana na mahitaji maalum ya mazao. Kipaumbele hasa kinapaswa kulipwa kwa viwango vya EC. Viwango vya juu vya EC vinaonyesha uwepo wa ions (kwa mfano Nasup+/Sup) kwamba, ingawa si kuwa muhimu kama virutubisho, inaweza kuwa na jukumu la kuamua katika ufaao wa substrate.

Afya na Usalama Afya katika mifumo na usalama kwa ushirika hutolewa na kutokuwepo kwa vimelea (nematodes, fungi, wadudu), vitu vyenye phytotoxic (dawa za kuulia wadudu) na mbegu za kupalilia. Baadhi ya vifaa viwandani (udongo kupanuliwa, perlite, pamba jiwe, vermiculite na polystyrene) kuhakikisha viwango vya juu vya utasa kutokana na joto la juu kutumika wakati wa usindikaji wao.

_Kudumisha _ Tabia nyingine muhimu ya substrate ni profile yake endelevu. Substrates nyingi ambazo hutumiwa kukabiliana na changamoto za kiikolojia zinazohusiana na provenance yao, mchakato wa uzalishaji na/au usindikaji baadae na mwisho wa maisha. Katika suala hili, substrates inayotokana na vifaa vya chini vya mazingira (iliyobadilishwa kwa njia ya kirafiki na hatimaye biodegradable) ni tabia ya ziada ya kuzingatia. Reusability ya substrate pia inaweza kuwa kipengele muhimu cha uendelevu wa substrate.

Cost Mwisho lakini sio mdogo, substrate lazima iwe na gharama nafuu au angalau gharama nafuu, inapatikana kwa urahisi na imara kutoka kwa mtazamo wa kemikali-kimwili.

4.2.4 Aina ya Substrates

Uchaguzi wa substrates ni kati ya bidhaa za asili ya kikaboni au madini ambayo ni sasa katika asili na ambayo ni wanakabiliwa na usindikaji maalum (kwa mfano Peat, perlite, vermiculite), kwa wale wenye asili hai inayotokana na shughuli za binadamu (k.m. taka au kwa-mazao ya kilimo, viwanda na miji shughuli) na asili ya viwanda kupatikana kwa michakato ya awali (kwa mfano polystyrene).

4.2.4.1 Vifaa vya kikaboni

Jamii hii inajumuisha substrates za asili za kikaboni, ikiwa ni pamoja na mabaki, taka na mazao ya asili ya kikaboni inayotokana na kilimo (mbolea, majani, nk) au, kwa mfano, viwanda, na-bidhaa za sekta ya kuni, n.k. au kutoka makazi ya miji, k.m. sludge ya maji taka, nk Vifaa hivi vinaweza kufanyiwa usindikaji wa ziada, kama vile uchimbaji na kukomaa.

Vifaa vyote vinavyoweza kutumika katika hydroponics pia vinaweza kutumika katika AP. Hata hivyo, kama mzigo wa bakteria katika suluhisho la AP inaweza kuwa kubwa zaidi kuliko ufumbuzi wa kawaida wa hydroponic, kwa hiyo inaweza kutarajiwa kwamba substrates za kikaboni zinaweza kukabiliwa na kiwango cha kuongezeka kwa mtengano, na kusababisha compaction ya substrate na matatizo ya aeration ya mizizi. Kwa hiyo, vifaa vya kikaboni vinaweza kuchukuliwa kwa mazao yenye mzunguko mfupi wa ukuaji, wakati substrates za madini zinaweza kupendekezwa kwa mazao yenye mzunguko mrefu wa ukuaji.

Peat

Peat, kutumika peke yake au kwa substrates nyingine, kwa sasa ni nyenzo muhimu zaidi ya asili ya kikaboni kwa ajili ya maandalizi ya substrate. Neno Peat linamaanisha bidhaa inayotokana na mabaki ya bryophytes (Sphagnum), Cyperaceae (Trichophorum, Eriophorum, Carex) na wengine (Calluna, Phragmites, nk) kubadilishwa katika hali ya anaerobic.

Vigogo vilivyoinuliwa vinatengenezwa katika mazingira ya baridi na ya mvua sana. Maji ya mvua, bila chumvi, huhifadhiwa juu ya uso na mabaki ya mboga na mboga, na kujenga mazingira yaliyojaa. Katika vinamasi vilivyoinuliwa tunaweza kutofautisha safu ya kina, iliyoharibika sana ya rangi ya giza (brown peat) na safu kidogo iliyoharibika, isiyojulikana ya rangi ya mwanga (blond peat). Peats zote mbili ni sifa ya utulivu mzuri wa miundo, upatikanaji mdogo sana wa virutubisho na pH tindikali wakati wao hasa tofauti katika muundo wao (Jedwali 4.2).

Peats za Brown, na pores ndogo sana, zina uwezo wa juu wa kuhifadhi maji na porosity chini ya bure kwa hewa na kuwa na uwezo wa juu wa CEC na buffer. Tabia za kimwili zinatofautiana kuhusiana na ukubwa wa chembe ambayo inaruhusu kunyonya maji kutoka mara 4 hadi 15 uzito wake mwenyewe. Kukulia vinamasi kawaida kukidhi mahitaji zinazohitajika kwa substrate nzuri. Aidha, wana mali ya mara kwa mara na yenye homogenous, na hivyo wanaweza kutumiwa kwa viwanda. Hata hivyo, matumizi ya peats hizi inahitaji marekebisho ya pH na, kwa mfano calcium carbonate (CacoSub3/sub). Kwa ujumla, kwa Sphagnum Peat na pH 3—4, 2 kg msup-3/sup ya CacoSub3/sup inapaswa kuongezwa ili kuongeza pH kwa kitengo kimoja. Tahadhari inapaswa kulipwa ili kuepuka kukausha kamili ya substrate. Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa peat inakabiliwa na michakato ya uharibifu wa microbiological ambayo, baada ya muda, inaweza kuongeza uwezo wa kuhifadhi maji na kupunguza porosity ya bure.

Vigogo vya Fen viko hasa katika maeneo ya joto (k.m. Italia na Ufaransa wa magharibi), ambapo Cyperaceae, Carex na Phragmites ni kubwa. Peats hizi hutengenezwa mbele ya maji yaliyomo. Oxyjeni, chumvi na maudhui ya kalsiamu ndani ya maji huruhusu kuharibika kwa kasi na humification, ikilinganishwa na kile kinachotokea katika vijiti vilivyoinuliwa. Hii husababisha giza sana, kahawia na Peat nyeusi na maudhui ya juu ya virutubisho, hasa nitrojeni na kalsiamu, pH ya juu, wiani wa juu na chini sana porosity bure (Jedwali 4.2). Wao ni badala tete katika hali kavu, na kuwa na plastiki ya ajabu katika hali ya baridi, ambayo inahusisha uwezekano mkubwa wa compression na deformation. Uwiano wa kaboni/nitrojeni (C/N) kwa ujumla ni kati ya 15 na 48 (Kuhry na Vitt 1996; Abad et al. 2002). Kwa sababu ya mali zake, peat nyeusi ni ya thamani ya chini na haifai kama substrate, lakini inaweza kuchanganywa na vifaa vingine.

Ikumbukwe kwamba katika baadhi ya nchi kuna gari la kupunguza matumizi ya peat na uchimbaji ili kupunguza madhara ya mazingira na mbadala mbalimbali za peat zimetambuliwa kwa mafanikio mbalimbali.

Fiber ya Nazi

Nazi fiber (coir) ni kupatikana kutoka kuondoa nyuzi maganda ya nazi na ni kwa-bidhaa ya copra (uzalishaji wa mafuta ya nazi) na sekta ya uchimbaji fiber, na inajumuisha peke ya lignin. Kabla ya matumizi, ni mbolea kwa miaka 2—3, na kisha ni dehydrated na USITUMIE. Kabla ya matumizi yake, inapaswa kurejeshwa upya kwa kuongeza hadi mara 2—4 za kiasi chake kilichosimamiwa na maji. Fibre ya kokoni ina sifa za kemikali—kimwili ambazo zinafanana na peat ya blond (Jedwali 4.2), lakini kwa faida za kuwa na pH ya juu. Pia ina athari ya chini ya mazingira kuliko mboji (unyonyaji wa kupindukia wa magogo ya peat) na sufu ya mawe ambapo kuna matatizo ya kutoweka. Hii ni moja ya sababu kwa nini inazidi kuliko katika mifumo soilless (Olle et al. 2012; Fornes et al. 2003).

Mbao makao Substrates

Substrates za kikaboni ambazo zinatokana na kuni au mazao yake, kama vile gome, chips za kuni au vumbi vya saw, pia hutumiwa katika uzalishaji wa mimea ya kibiashara duniani (Maher et al. 2008). Substrates kulingana na vifaa hivi kwa ujumla huwa na maudhui mazuri ya hewa na conductivities high ulijaa majimaji. Hasara zinaweza kujumuisha uwezo mdogo wa kuhifadhi maji, upungufu wa kutosha unaosababishwa na shughuli za microbial, usambazaji usiofaa wa chembechembe, immobilization ya virutubisho au madhara mabaya kutokana na mkusanyiko wa chumvi na sumu ya kiwanja (Dorais et al. 2006).

4.2.4.2 Vifaa vya isokaboni

Jamii hii inajumuisha vifaa vya asili (k.mf. mchanga, pumice) na bidhaa za madini zinazotokana na michakato ya viwanda (k.m. vermiculite, perlite) (Jedwali 4.3).

Jedwali 4.3 Tabia kuu za kemikali—za kimwili za substrates zisizo za kawaida zinazotumiwa katika mifumo isiyo na udongo

meza thead tr darasa=“header” Thsubstrate/th Uzito wiani (kg msup3/sup) /th thJumla ya porosity (%vol) /th ThFree porosity (%vol) /th Uwezo wa Uhifadhi wa maji (%vol) /th ThCEC (meq%) /th TheC (MS cmsup1/sup) /th Thph/th /tr /thead tbody tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDsand/td td1400—1600/td td40—50/td td1—20/td td20—40/td td20—25/td td0.10/td td6.4—7.9/td /tr tr darasa=“hata” TDPumice/td td450—670/td td55—80/td td30—50/td td24—32/td td—/td td0.08—0.12/td td6.7—9.3/td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDvolkano tuffs/td td570—630/td td80—90/td td75—85/td td2—5/td td3—5/td td—/td td7.0—8.0/td /tr tr darasa=“hata” TDvermiculite/Td td80—120/td td70—80/td td25—50/td td30—55/td td80—150/td td0.05/td td6.0—7.2/td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDperlite/Td td90—130/td td50—75/td td30—60/td td15—35/td td1.5-3.5/td td0.02—0.04/td td6.5—7.5/td /tr tr darasa=“hata” Tdexpanded udongo/td td300—700/td td40—50/td td30—40/td td5—10/td td3—12/td td0.02/td td4.5—9.0/td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” TDStone pamba/td td85—90/td td95—97/td td10—15/td td75—80/td td—/td td0.01/td td7.0—7.5/td /tr tr darasa=“hata” Tdexpanded polystyrene/TD td6—25/td td55/td td52/td td3/td td—/td td0.01/td td6.1/td /tr /tbody /meza

Chanzo: Enzo et al. (2001)

Mchanga

Mchanga ni nyenzo za asili zisizo za kawaida na chembe kati ya kipenyo cha 0.05 na 2.0 mm, inayotokana na hali ya hewa ya madini tofauti. Kemikali ya mchanga inaweza kutofautiana kulingana na asili, lakini kwa ujumla, inaundwa na silika 98.0— 99.5% (SioSub2/sub) (Perelli et al. 2009). pH ni hasa kuhusiana na maudhui ya carbonate. Mchanga wenye maudhui ya chini ya kalsiamu carbonate na pH 6.4—7.0 zinafaa zaidi kama nyenzo za substrate kwa sababu haziathiri umumunyifu wa fosforasi na baadhi ya microelements (k.m. chuma, manganese). Kama substrates zote madini asili, mchanga na CEC chini na chini buffering uwezo (Jedwali 4.3). Mchanga mwembamba (0.05—0.5 mm) ndio unaofaa zaidi kwa matumizi katika mifumo ya hydroponic katika mchanganyiko 10— 30% kwa kiasi na vifaa vya kikaboni. Mchanga mzuri (\ >0.5 mm) unaweza kutumika ili kuongeza uwezo wa mifereji ya maji ya substrate.

Pumice

Pumice inajumuisha alumini silicate ya asili ya volkeno, kuwa mwanga sana na porous, na inaweza kuwa na kiasi kidogo cha sodiamu na potasiamu na athari ya calcium, magnesiamu na chuma kulingana na mahali pa asili. Inaweza kuhifadhi kalsiamu, magnesiamu, potasiamu na fosforasi kutoka kwa ufumbuzi wa virutubisho na kutolewa kwa hatua kwa hatua kwenye mmea. Kwa kawaida ina pH neutral, lakini baadhi ya vifaa inaweza kuwa kupita kiasi pH, nzuri bure porosity lakini chini maji retention uwezo (Jedwali 4.3). Muundo hata hivyo huelekea kuzorota kwa haraka, kutokana na kuvunja rahisi kwa chembe. Pumice, aliongeza kwa peat, huongeza mifereji ya maji na aeration ya substrate. Kwa matumizi ya kilimo cha maua, chembe za pumice kutoka 2 hadi 10 mm kwa kipenyo hupendekezwa (Kipp et al. 2001).

Tuffs volkeno

Tuffs hupata kutoka mlipuko wa volkeno, na chembe kuanzia kati ya 2 na 10 mm kipenyo. Wanaweza kuwa na wiani wa wingi unaoanzia kati ya 850 na 1100 kg msup-3/sup na uwezo wa kuhifadhi maji kati ya 15% na 25% kwa kiasi (Kipp et al. 2001).

Vermiculite

Vermiculite inajumuisha phyllosilicates hydrous ya magnesiamu, alumini na chuma, ambayo katika hali ya asili na nyembamba lamellar muundo kwamba anakuwa matone madogo ya maji. Exfoliated vermiculite ni kawaida kutumika katika sekta ya maua na ni sifa ya high buffer uwezo na CEC maadili sawa na wale wa Peats bora (Jedwali 4.3), lakini, ikilinganishwa na hayo, ina upatikanaji wa virutubisho juu (5— 8% potassium na 9— 12% magnesiamu) (Perelli et al. 2009). NHsub4/subsup+/Sup inahifadhiwa sana na vermiculite; shughuli za bakteria ya nitrifying, hata hivyo, inaruhusu kupona sehemu ya nitrojeni iliyowekwa. Vile vile, vermiculite hufunga zaidi ya 75% ya phosphate kwa fomu isiyoweza kurekebishwa, ambapo ina uwezo mdogo wa kunyonya kwa Clsup-/Sup, Nosub3/subsup-/Sup na SOsub4/subsup-/sup. Tabia hizi zinapaswa kupimwa kwa makini wakati vermiculite inatumiwa kama substrate. Muundo wa vermiculite sio imara sana kwa sababu ya upinzani mdogo wa compression na huelekea kuzorota kwa muda, kupunguza maji ya maji. Inaweza kutumika peke yake, hata hivyo, ni vyema kuchanganya na perlite au peat.

Perlite

Perlite inajumuisha silicate ya alumini ya asili ya volkeno yenye 75% SiOSU2/Sub na 13% ALsub2/sub3/sub. Malighafi huvunjwa, sieved, kusisitizwa na joto hadi 700—1000 ˚C. katika joto hizi, maji kidogo yaliyomo katika malighafi hugeuka kuwa mvuke kwa kupanua chembe katika vikundi vidogo vidogo vya nyeupe-kijivu ambavyo, tofauti na vermiculite, vina muundo wa seli uliofungwa. Ni mwanga sana na una porosity ya juu ya bure hata baada ya kutembea. Ina hakuna virutubisho, ina kidogo CEC na ni karibu upande wowote (Jedwali 4.3) (Verdonk et al. 1983). pH, hata hivyo, inaweza kutofautiana kwa urahisi, kwa sababu uwezo buffer ni insignificant. pH wanapaswa kudhibitiwa kupitia ubora wa maji ya umwagiliaji na haipaswi kuanguka chini 5.0 ili kuepuka phytotoxic madhara ya alumini. Muundo wa kiini uliofungwa unaruhusu maji kufanyika tu juu ya uso na katika nafasi kati ya agglomerations, hivyo uwezo wa kuhifadhi maji ni kutofautiana kuhusiana na vipimo vya agglomerations. Inauzwa kwa ukubwa tofauti, lakini inayofaa zaidi kwa kilimo cha maua ni kipenyo cha 2—5 mm. Inaweza kutumika kama substrate katika vitanda vya mizizi, kwa sababu inahakikisha aeration nzuri. Katika mchanganyiko na vifaa vya kikaboni, huongeza upole, upungufu na upungufu wa substrate. Perlite inaweza kutumika tena kwa miaka kadhaa kwa muda mrefu kama ni sterilized kati ya matumizi.

Udongo uliopanuliwa

Kupanua udongo hupatikana kwa kutibu unga wa udongo katika karibu 700 C. aggregates imara hutengenezwa, na, kulingana na nyenzo kutumika udongo, wana maadili variable kuhusiana na CEC, pH na wingi wiani (Jedwali 4.3). Udongo ulioenea unaweza kutumika katika mchanganyiko na vifaa vya kikaboni kwa kiasi cha juu ya 10— 35% kwa kiasi, ambayo hutoa aeration zaidi na mifereji ya maji (Lamanna et al. 1990). Udongo uliopanuliwa na maadili ya pH juu ya 7.0 haufaa kwa matumizi katika mifumo ya udongo.

**Jiwe la sufu

Pamba ya jiwe ni substrate iliyotumiwa zaidi katika kilimo cha udongo. Inatokana na fusion ya alumini, kalsiamu na silicates magnesiamu na coke kaboni saa 1500—2000 ˚C. mchanganyiko kimiminika ni extruded katika 0.05 mm kipenyo kuachwa na, baada ya compression na kuongeza ya resini maalum, nyenzo akubali mwanga sana fibrous muundo na porosity high (Jedwali 4.3).

Pamba ya jiwe ni inert ya kemikali na, ikiwa imeongezwa kwenye substrate, inaboresha aeration yake na mifereji ya maji na pia hutoa anchorage bora kwa mizizi ya mimea. Inatumiwa peke yake, kama substrate ya kupanda na kwa kilimo cha udongo. Slabs kutumika kwa kilimo inaweza kuajiriwa kwa mzunguko kadhaa wa uzalishaji kulingana na ubora, kwa muda mrefu kama muundo una uwezo wa kuhakikisha porosity ya kutosha na upatikanaji wa oksijeni kwa mifumo ya mizizi. Kawaida, baada ya mizunguko kadhaa ya mazao, sehemu kubwa ya porosity ya substrate imejaa mizizi ya zamani, iliyokufa, na hii inatokana na compaction ya substrate kwa muda. Matokeo yake ni kisha kina kupunguzwa ya substrate ambapo mikakati ya umwagiliaji kuhitaji kukabiliana na hali.

Zeolites

Zeolites wanaunda hidrati alumini silicates sifa ya uwezo wa kunyonya vipengele gesi; wao ni juu katika macro- na microelements, wana high ajizi nguvu na wana high ndani ya uso (miundo na 0.5 mm pores). Substrate hii ni ya riba kubwa kama inachukua na polepole releases Ksup+/Sup na NHsub4/subsup+/Sup ions, wakati haina uwezo wa kunyonya clsup-/Sup na Nasup+/sup, ambayo ni hatari kwa mimea. Zeoliti huuzwa katika michanganyiko ambayo hutofautiana katika maudhui ya N na P na ambayo yanaweza kutumika katika upandaji wa mbegu, kwa ajili ya mizizi ya vipandikizi au wakati wa awamu ya kilimo (Pickering et al. 2002).

4.2.4.3 Vifaa vya usanifu

Vifaa vya usanifu ni pamoja na vifaa vya plastiki vya chini-wiani na resini za kubadilishana za ion- Vifaa hivi, vinavyoitwa “kupanua”, kwa sababu hupatikana kwa mchakato wa kupanua kwa joto la juu, bado havijatumiwa sana, lakini zina mali za kimwili zinazofaa kusawazisha sifa za substrates nyingine.

Polystyrene iliyopanuliwa

Polystyrene iliyopanuliwa huzalishwa katika granules ya kipenyo cha 4—10 mm na muundo wa seli iliyofungwa. Haipotezi, ni mwanga sana na ina porosity ya juu sana lakini kwa uwezo mdogo sana wa kuhifadhi maji (Jedwali 4.3). Haina CEC na karibu sifuri buffer uwezo, hivyo ni aliongeza kwa substrate (kwa mfano Peat) peke kuboresha porosity yake na mifereji ya maji. Ukubwa wa chembe unaopendelewa ni 4—5 mm (Bunt 2012).

Polyurethane Povu

Povu ya polyurethane ni nyenzo ya chini-wiani (12—18 kg msup-3/sup) yenye muundo wa porous unaoruhusu kunyonya maji sawa na 70% ya kiasi chake. Ni inert ya kemikali, ina pH karibu ya upande wowote (6.5—7.0), haina virutubisho muhimu vinavyopatikana kwa mimea na haipatikani utengano (Kipp et al. 2001). Katika soko inawezekana kuipata kwa njia ya granules, cubes mizizi au vitalu. Kama pamba ya jiwe, inaweza pia kutumika kwa kilimo cha udongo.

4.2.5 Maandalizi ya Substrates ya Kilimo Mchanganyiko

Substrates zilizochanganywa zinaweza kuwa na manufaa kupunguza gharama za jumla za substrate na/au kuboresha sifa fulani za vifaa vya awali. Kwa mfano, Peat, vermiculite na coir inaweza kuongezwa ili kuongeza uwezo wa maji-retention; perlite, polystyrene, mchanga coarse na udongo kupanua kuongeza porosity bure na mifereji ya maji; blonde Peat kuongeza acidity; kiasi kikubwa cha nyenzo hai au kiasi kufaa ya udongo udongo kuongeza CEC na buffer uwezo; na chini substrates decomposable kwa uimara kuongezeka na utulivu. Tabia ya mchanganyiko mara chache huwakilisha wastani wa vipengele kwa sababu kwa kuchanganya miundo hubadilishwa kati ya chembe za mtu binafsi na hivyo uhusiano wa sifa za kimwili na kemikali. Kwa ujumla, mchanganyiko na maudhui ya chini ya virutubisho yanafaa, ili uweze kusimamia vizuri kilimo. Uhusiano sahihi kati ya wajumbe tofauti wa mchanganyiko pia hutofautiana na hali ya mazingira ambayo inafanya kazi. Katika joto la juu ni busara kutumia vipengele ambavyo vina uwezo wa juu wa kuhifadhi maji na haziruhusu uvukizi wa haraka (k.m. peat) na, wakati huo huo, vina nguvu ya kuoza. Kwa upande mwingine, katika mazingira ya mvua, na mionzi ya chini ya jua, vipengele vinavyojulikana na porosity ya juu vinapendekezwa kuhakikisha mifereji mzuri. Katika kesi hiyo, itakuwa muhimu kuongeza substrates coarse kama vile mchanga, pumice, udongo kupanua na kupanua polystyrene (Bunt 2012).