Какви хидропонни системи за отглеждане на растения познава светът?

Агро Пловдив публикува откъс от книгата „За хидропониката от А до Я“ на проф. Христо Симидчиев и доц. Венета Каназирска , издадена 2017 г., със съгласието на авторите 

Част ІІ. Системи за безпочвено отглеждане на растенията

Класификацията на многобройните и различни системи на безпочвено отглеждане представлява не само научен интерес, но и практическа необходимост. Известни са различни класификации, основаващи се на различни принципи: на средата, в която се развива кореновата система (водна и субстратна култура); на вида на използвания субстрат; на циркулацията на хранителния разтвор и т.н.

През последните години се популяризира класификация на системите за безпочвено отглеждане в шест основни вида, които се различават по начина на подаване на хранителните разтвори: Хидропонна система с фитил, система „Прилив и Отлив“, техника на Тънкия хранителен слой, Водна култура, Аеропоника, Хидропоника с капкова система. Има стотици модификации на тези основни хидропонни системи.

Система с фитил (Wick System)

Системата с фитил е най-опростен вид хидропонна система. Тя е пасивна – не изисква електроенергия, помпи, таймери. Растенията се поставят в легло със субстрат (кокосови фибри, вермикулит, перлит, каменна вата и др.) и с фитили. Хранителният разтвор от резервоара се изкачва към корените на растенията по капилярен път. Фитилите са най-важната част от системата. Материята, от която са направени, трябва да е устойчива на средата и силно абсорбираща, за да може разтворът равномерно да се изкачва към корените на растенията. Фитилите се правят от пропиленови ленти, филц, въжета от памук, коприна или полиуретан и др. Броят на фитилите зависи от няколко променливи – от общия размер на системата, видовете растения, субстрата и материята, от която е направен филтърът. Растенията са в непосредствена близост до резервоара с хранителен разтвор, обикновено са над него, за да се използват по-къси фитили и поливането да е по-равномерно.

За аериране на разтвора се използва „камъче за въздух“ или аератор.

Тази система не е подходяща за отглеждане на растения, които изискват по-голямо количество вода като домати, краставици и др.

Препоръчва се за листни култури и билки. Подходяща е и за обучение на начинаещи производители.

Прилив и отлив (Ebb&Flow или Flood&Drain system)

При хидропонната система „Прилив и Отлив“ (Ebb&Flow), наричана още „Наводняване и Отводняване“ (Flood&Drain system), растенията са в саксии или терини със субстрат, подредени във водонепропусклив басейн  (легло или канал), който периодично се наводнява от 2 до 4-6 пъти дневно с хранителен разтвор и след кратки периоди от време (след 5-15 минути) разтворът се стича в резервоара по гравитачен път. Помпата за захранване с хранителния разтвор е свързана с таймер, който след наводняване на растенията изключва помпата и разтворът се стича към резервоара гравитачно. А след отводняване помпата се включва отново. Така се осигурява движение на разтвора и достъп на кислород до кореновата система. След оттичане на разтвора свеж въздух снабдява корените с кислород и така растенията не страдат от недостига му, въпреки че когато системата е в режим „наводняване“, количеството на разтворен кислород е по-малко. Когато се отглеждат големи растения като домати, краставици, пипер и наводняването трае по-дълго, е препоръчително разтворът в резервоара да се аерира.

Преливникът гарантира, че излишният разтвор ще изтече обратно към резервоара. Височината на преливната тръба определя височината на нивото на разтвора в басейна с растения. Честотата на наводняване и отводняване на субстрата зависи от отглежданата култура, фаза на развитието й и конкретните климатични условия. Растенията се поливат отдолу през дренажните отвори на саксиите и на териите.

Методът Ebb&Flow е надежден и се отличава с простота на работа и ниска цена на инвестицията. Има много разновидности. Основни елементи са водната помпа за наводняване на басейна, филтрите на дренажни отвори и таймерът. Системата изисква резервоарът с хранителен разтвор да е под нивото на басейна с растенията, за да може при отводняване разтворът да се стича обратно в резервоара по гравитачен път.

Тази хидропонна система е подходяща за отглеждане на разсади, саксийни растения, контейнерни култури.

Недостатък на системата е рискът от патогенна зараза. Поради това трябва стриктно да се спазва фитосанитарната хигиена.

Хидропонната система „Прилив и Отлив“ е стандарт в индустрията за посадъчен разсад в модерната оранжерия. Широко се използва и при отглеждане на саксийни цветя.

Технология на тънкия хранителен филм (Nutrient Film Technique – NFT)

Технологията NFT е хидропонен метод за отглеждане на растенията без субстрат. Инсталацията се състои от резервоар, помпи, филтри, тръби, сигнални уредби (аларми), хидроканали, събирателен канал за отвеждане на разтвора, аератор, стерилизатор и др.

Корените на растенията се развиват в хидроканали с непрекъснато течащ тънък филм от хранителен разтвор. Разтворът се изпомпва от резервоара, постъпва в горната част на хидроканалите и се връща в резервоара след стерилизация, т.е. системата е затворен тип. Така корените имат винаги достъп до влага.

Хидроканалите са различни видове. Изработени са ръчно или промишлено от полиетилен, поливинилхлорид или полипропилен. Материалите са нетоксични и безопасни за работа. Повърхността им е гладка, за да се поддържа тънък филм от течащия хранителен разтвор. Някои от каналите са с профилирано дъно, за да се осигури безпрепятствено движение на разтвора под корените.

Използва се и капилярна подложка, изработена от синтетична материя, която осигурява равномерно разпределение на хранителния разтвор в основата на канала и служи като временен резервоар на хранителен разтвор в случай на прекъсване на потока.

Хидроканалите може да са положени на повърхността на почвата, над нея на подпори или върху маси. Те трябва да са затворени, с отвори, достатъчни само за растенията, за да не прониква светлина в каналите и да се предотврати развитието на зелени водорасли.

Има определени изисквания към наклона, ширината и дължината на каналите, така че корените да не пречат на движението на разтвора. Каналите трябва да имат минимум 2 % наклон към водосборната (дренажната) тръба. Наклонът зависи от дължината на канала.

Наклонът на канала определя скоростта на движение на разтвора в него. При по-голям наклон скоростта на потока е по-голяма. Скоростта на движение на разтвора е от 0,5 литра/минута до 2 литра/минута и зависи от отглежданата култура. Например, за отглеждане на ягоди, салата и др. дребни култури, при ширина на канала 100-150 мм, скоростта на потока е 0,5 литра/минута. Каналите за домати, краставици и пипер са по-широки.

Дължината на каналите има важно влияние върху нивата на кислород в хранителния разтвор. Ако каналът е твърде дълъг, кислородът в разтвора ще се изчерпи постепенно и в края на канала растенията ще страдат от недостига му. Действителната максимална дължина на канала зависи от дебита, градиента и броя на растенията. Като правило се приема, че най-добра е дължината до 12 метра. По-дълги канали са възможни, ако се добавят хранителни вещества чрез инжектиране на хранителен разтвор в канала на интервали по дължината му.

Температурата на разтвора трябва да се поддържа между 18ºС и 21ºС, за да се намали загубата на кислород и гъбичната дейност. Това може да стане с охладител в резервоара с разтвор или да се намали дължината на хидроканалите, за да се стече разтворът по-бързо и да не се повиши температурата му.

По своята същност NFT е затворена хидропонна система с рециркулация на хранителния разтвор. С течение на времето се променят стойносттите на реакцията (pH) и солевата концентрация (ЕС) на разтвора. Това изисква редовен контрол, корекция на тези показатели и подмяна с пресен разтвор на 7-20 дни в зависимост от обема на резервоара и отглежданите растения. Поради циркулацията на разтвора нараства рискът от разпространение на болести. Това налага обеззаразяване на разтвора. От друга страна нивото на кислород в него намалява, което изисква редовната му аерация.

Резервоарите за хранителния разтвор трябва редовно да се почистват със сапунен разтвор, последвано от обилно изплакване с вода.

NFT е подходяща технология за отглеждане на билки и зеленчукови култури. Изключително важно е растенията да се поставят на постоянно място в хидроканалите, когато корените са се развили много добре в стартовите блокчета или саксийки, и са се показали навън.

Водна култура (Water Culture Systems)

При хидропонния метод Водна култура растенията се поддържат с помощта на стиропорова плаваща платформа, поставена директно върху резервоара с хранителния разтвор. Корените непрекъснато са потопени в разтвора, който се аерира. Въздушната помпа е основен елемент от системата, тъй като непрекъснатото аериране на разтвора е от решаващо значение за процеса.

Предимство на системата е, че е опростена и евтина – няма водни помпи, захранващи дюзи и филтри. Използва по-разредени хранителни разтвори в сравнение с другите хидропонни системи. Растенията се развиват бързо. Подходяща е за по-дребни (салати, билки) бързоразвиващи се водолюбиви растения, а е неподходяща за големи и с дълъг вегетационен срок растения. Основни недостатъци на Водната култура са необходимостта от непрекъсната аерация на хранителния разтвор, по-трудното поддържане на температурата му и необходимостта от смяната на разтвора на всеки една-две седмици. Освен това рискът от кореново гниене е голям, тъй като корените са непрекъснато потопени в хранителния разтвор.

Тази технология намира ограничено приложение в практиката.

Модификация на Водна култура е т. нар. технология Плаващи плотове (Floating Rafts  Technology). Плоскости от екструдиран стиропор с дебелина 4-6 см, с размери 120х60 см и с дупки за саксиите със субстрат и растения, или терини с разсад, плават като салове в басейн (резервоар) с хранителен разтвор, при което около 1/3 от височината на саксията е потопена в разтвора.

Важно изискване е да не прониква светлина в басейна с хранителен разтвор, за да се предотврати развитието на водорасли!

Системата има различни модификации и може да се адаптира за малки и големи стопанства за отглеждане на различни култури на открито или в оранжерии.

Например, при един от вариантите саксиите с растенията или кубчетата каменна вата са върху стиропорови плоскости, покрити с абсорбираща (капилярна) материя, краищата на която са потопени 14-15 см в басейн с хранителен разтвор. По капилярен път разтворът се изкачва и поддържа материята наситена с вода. Върху нея се поставя плътен плат (подобен на хастар), който служи като бариера за корените да се разрастват в абсорбиращата материя, и намалява изпарението на водата. Отгоре се подреждат саксии с плоско дъно или кубчетата от каменна вата, така че растенията да имат добър контакт с мократа повърхност, но без преовлажняване.

Тази технология е пасивна – хранителният разтвор не се движи, не циркулира. Тя е подходяща за отглеждане на разсади, листни култури, билки, саксийни цветя и култури, които не се нуждаят от опорна конструкция.

Опростен вариант на Floating Rafts  Technology са плаващите градини в крайречните райони на Бангладеш. Технологията е алтернатива за земеделските производители да отглеждат растителна храна (тикви, бамя, листни зеленчуци) в наводняваните от мусони територии.

Следва продължение: Що е аеропоника и аквапоника?