Записи с меткой субстрат

Гидропоника вертикальная в эволюционном развитии

0

Рисунок 1 – «Верховой сад» Московского Кремля заложен в 1623 году садовником Назаром Ивановым

Рисунок 2 – Модель дома с садом на крыше по проекту Карла Рабитца.
Металлическая сетки Карла Рабитца очень популярная и часто используемая
в настоящее время


Рисунок 3 – Сад «Дерри энд Томз» в Лондоне


Рисунок 4 – Висячие сады на острове Изола Белла


Рисунок 5 – Бывший цементный завод, который Рикардо Бофилл
перестроил под свою студию и резиденцию


Рисунок 6 – В настоящее время признанное первенством в создании
крыш-садов обладает Германия


Рисунок 7 – Сад на крышах различных зданий


Рисунок 8 – Перспективная технология «Сад на крышах»


Рисунок 9 – «Вертикальные сады» (Vertical Garden System)


Рисунок 10 – Вертикальные сады на улицах Парижа, столица Франции
считается Меккой вертикальных садов


Рисунок 11 – Вертикальная композиция на основе альпийской флоры


Рисунок 12 – Модули Эмилио Ллобато


Рисунок 13 – Пейзажные зеленные стены

 

Биопоника и хайпоника

0

_Q4f4P8_aGI

Биопоника и хайпоника

Биопоника как значимая технология выращивания растений возникла в 2004, благодаря работе Вильяма Тексье.

Фирма «Копперт» и голландский специалист Ян Роденрайс (Jan Rodenrijs) пришел к ряду заключений, позволивших создать новую технологию выращивания растений в теплице на минеральной вате.

  • В США запрещено применение нитрата аммония. Это удобрение оказывает на растение ряд негативных эффектов из-за чего они становиться невостребованными как продукт питания.
  • Для того чтобы производить урожай не менее 80 кг/м2 (а это считается с экономической точки зрения наиболее рентабельным показателем) корневая система должна быть сильной, обладать резервностью и обеспечить растение водой и питательными элементами в течение всего вегетационного периода.
  • Гидропоника – это сложная живая система, поэтому возникают все новые и новые проблемы, даже несмотря на правильную организацию питания растения на минеральной вате, на интенсивное обогащение питательного раствора воздухом, на состав питательного раствора, на удержание рН уровня в определенных пределах и контроля электропроводности.

Выявлено, что главной причиной колебания рН уровня и распространения инфекций в тепличных условиях является недостаток почвенных микроорганизмов. Следовательно, необходимо искать способы усиления микробиологической активности субстрата, чтобы улучшить питание растений.

Ян Роденрайс пошел от обратного и попытался найти способ стимулировать развитие почвенной микрофлоры в минеральной вате, тем самым сбалансировать содержание отдельных групп микроорганизмов. Почвенные микроорганизмы питаются корневыми выделениями, так называемыми эксудатами. Американские ученые подсчитали, что на долю эксудатов приходится 15…20% общего углерода, связанного растением. Количество эксудатов зависит от количества произведенных растением ассимилятов. В свою очередь количество ассимилятов зависит от освещенности и от нагрузки, которую испытывает растение в период сбора урожая.

биоп_1

Роль бактерий в потреблении растениями минеральных элементов не до конца изучена и не достаточно оценена. Большинство людей этот процесс воспринимаю очень упрощенно. Ведущая голландская агрохимическая лаборатория Блгг (Blgg) разработала метод «soil food web» (sfw), который дает возможность измерять микробиологическую активность субстрата. Анализ субстратов из различных сельскохозяйственных районов выявил крайне большое различие именно в микробиологической активности, от которой на прямую зависела продуктивность выращиваемых растений. В рамках данного исследования было обнаружено, чем более стерильный субстрат стараются использовать, тем скорее в нем распространяются бактерии, в том числе и различные возбудители болезней. Биологический «вакуум» на самом деле вызывает противоположный эффект – субстрат быстро населяется патогенными бактериями.

Метод «soil food web» определяет по анализу ДНК наличие как полезных, так и патогенных микроорганизмов. Следовательно, можно сделать выводы о том, какие продукты и каком количестве следует вносить в субстрат. Добавки вносятся в резервуар и дозируются в поливную систему напрямую, минуя песчаный фильтр. Через некоторое время проводится анализ. Увеличивая или уменьшая количество добавок, можно управлять процессами роста и развития растения. Активность простейших микроорганизмов связана с минерализацией и прежде всего с высвобождением азота. Простейшие поедают бактерии, содержащие много азота.

Производственные испытания с применением биологических питательных растворов показали следующее:

  • Анализы растительного сока показывают, что использование отдельных элементов значительно улучшилось и при этом намного легче стало удерживать рН на необходимом уровне.
  • В растениях возникает избыток азота.
  • Снизилось содержание балластных элементов в рециркулируемом питательном растворе.
  • Содержание натрия и хлора стремительно понизилось и хлор в дренажной воде исчез. Практически во всех тепличных хозяйствах в питательном растворе используется хлорид натрия.
  • Растения сильно отличались по всем фенологическим показателям, были крупнее мощнее и лучше противостояли инфекциям.
  • Стимулирование образования почвенной микрофлоры улучшило потребление питательных элементов, а также снижение фунгицидной нагрузки в корневой зоне.
  • Применение новых биологических питательных растворов позволит использовать минеральную вату в течение нескольких лет без дезинфекции.

Немецкие исследования установили, что спустя 20 часов после высадки томата содержание бактерий в блоке возрастает в тысячи раз. Есть две возможности уберечь растения от патогенов – применять химические средства для того, чтобы как можно дольше удерживать стерильность субстрата. Либо второй вариант сдвинуть микробиологическое равновесие так, чтобы полезные микроорганизмы защищали растения от патогенной микрофлоры. Стимулируя развитие естественной микрофлоры, можно обойтись без дополнительного внесения популярных ныне микробиологических препаратов.

биоп_2

Остается открытым вопрос, что именно и каким образом влияет на развитие тех или иных микроорганизмов. Исследования в этом направлении продолжаются уже несколько лет, но пока не дали никакого практического результата. Нет ясного понимания, как связаны различия в физических свойствах грунтов и субстратов с их способностью противостоять патогенам.

В процессе изучения преимущества минеральной ваты по сравнению с органическими субстратами установлено, что способность субстрата защитить растения от питиума связана с его текстурой, содержанием органического вещества и рН уровнем. Дезинфекция (даже с применение ультрафиолета) рециркулируемого раствора не мешает развитию полезной микрофлоры и практически не влияет на содержание полезной микрофлоры в зоне корней.

Основным отличием между органическим питательным веществом и минеральным питательным веществом состоит в следующем: минерал, поглощаемый растением, в обоих случаях является одинаковым, но форма, в которой он наличествует в почве или в питательном растворе отличается. Непосредственно усваиваются растением минеральные соли, растворяемые в воде в виде ионов (элементов с электрическим зарядом). В органическом питательном веществе минерал является «комплексным». Он находится внутри органической молекулы, которую разлагают в процессе жизнедеятельности, на более мелкие компоненты в виде ионов, определенные бактерии. Этот процесс разложения всегда присутствует в почве. Таким образом, при создании искусственной биотехнической системы растение – субстрат, необходим третий компонент микроорганизмы. Создается сложное равновесие между:

  • генетически заложенными возможностями самого растения, а лучше все таки говорить о фитоценозе растений;
  • качеством и способностью сохранять свойства субстрата в процессе эксплуатации;
  • микробиологическим равновесием.

Существуют два пути, которые могут способствовать созданию благоприятной питательной среды в субстрате для растений. Это позволить природным процессам идти своим чередом. Разложение будет медленным. Либо ускорить процесс при помощи биологических питательных растворов. Но нужно учитывать, что большое количество органического вещества в системе может иметь и обратный эффект, блокировать питание корней.

Создать теплицу своей мечты – это как решить сложную головоломку. Вам предстоит кропотливая работа поиска, совпадающих между собой пазлов: свет, температура, влажность, уровень CO2 и биопоническая система питания.

Несомненно, микроорганизмы играют важную роль на рост, развитие и качество урожая. Их количество контролируется многими параметрами. Например, биопоника не компенсирует отсутствие освещения, нехватку CO2 или плохую генетику растений. Очень часто упускают из вида такой фактор как влажность, а он влияет на скорость, с которой развивается растение и на скорость поглощения растением жидкости. Но, главный враг биопоники это тепло, когда питательный раствор нагревается, микроорганизмы резко начинают размножаться и превращаться в ненасытных монстров из-за ускоренного метаболизма. Количество питательных веществ возрастает, стремительно растет электропроводность и в течение 24 часов могут погибнуть все корни. Именно поэтому стоит держать электропроводность на низком уровне в условиях биопоники.

биоп_6

Хайпоника – это высокотехнологичный способ выращивания растений с применением знаний о гидропонике, биопонике и современных компьютерных технологиях. Впервые томатный гибрид «Спрут F1» показали в 1985 году во время проведения международной выставки ЭКСПО в Японии. Чем же так удивляет томатное дерево:

  • Это обычный сорт томата, в настоящее время его сажают некоторые любители, высота при выращивании на огородной грядке не превышает 60…70 см. Весь секрет в «хайпонике».
  • Японское помидорное чудо – дитя компьютерных технологий. Это растение является индетерминантным (неограниченным в развитии) гибридом с генетической расположенностью к активному формированию новых побегов.
  • С применением современных биотехнологических методов использования полезных свойств различных видов микроорганизмов, являющихся неотъемлемой частью живой почвенной среды (Эффективных Микроорганизмов).
  • Оптимальным считается гидропонический метод, т.е. беспочвенный метод выращивания в искусственной, сверхпитательной среде, он обеспечивает хорошую воздухопроницаемость и кислородонасыщаемость корневой системы, контроль количества влаги и подсыхание корневых отростков.
  • Помидорный куст, выращенный из одного семечка.
  • Достигает почти 10 метров, высота 3 метра, а диаметр ствола – 20 см у основания.
  • При высоте томатного дерева 5 метров – диаметр кроны достигает 10 метров.
  • Кисти томатного гибрида закладываются с интервалом 2…3 листа. На каждой из них одновременно формируется по 6…7 плодов весом до 170 г.
  • Суммарный вес плодов годового урожая с такого куста, занимающего более 50 м2, составил 1,6 тонн.
  • Обладают огромной энергией роста, холодостойкостью, устойчивостью ко многим заболеваниям.
  • Уникальная особенность помидорного дерева является его беспредельная энергия роста, мощность, сверхурожайность и повышенная устойчивость к патогенам.
  • Сильно развитая корневая система и отлично развитый листовой аппарат.
  • Плоды томата имеют привлекательный внешний вид, правильную округлую форму, сочную и мясистую мякоть с великолепными вкусовыми качествами.
  • Длительность процесса развития томатного дерева в среднем составляет около полутора лет.
  • На протяжении первых 7…8 месяцев развития помидорного деревца нужно целеустремленно формировать его крону, не допуская завязи плодов.

Выращивание томатного дерева был и в России. 1987 году в лаборатории Института защиты растений Т.А. Протопопова в течение трех лет с помощью разработанного уникального препарата «Биостим». Для эксперимента взяли не чем не приметный отечественный сорт «Подарок» обычного томата. Применив разработанный в лаборатории препарат «Биостим» удалось резко повысить урожай. На третий год роста стебли томатов одеревенели, у них развилась мощная корневая система, обеспечивающая прирост урожая. Урожай составил 12,5 кг с каждого деревца и, вероятно, продолжал бы повышаться и дальше, но пришла очередная «Перестройка» и эксперимент пришлось прекратить.

Резюмируем

  • Бесспорно одно, гидропоника, биопоника, хайпоника – это технологии будущего. Вернуться к почвенному выращиванию растений уже довольно сложно, несомненно нас ждут новые открытия и новые технологии.
  • Самое важное в этих технологиях мы можем обходиться без вредной для человека дополнительной химии, а регулировать и формировать биотехническую систему теплицы можно с помощь правильной компоновки, сочетания, взаимодействия всех элементов этой системы. Это интересный и сложный путь познания внутренних процессов взаимосвязей отдельных структур.

Надеюсь, что своей статьей я вызвала у вас интерес к данной проблеме. Подпишитесь на новости, если эта тема вам не безразлична, оставьте комментарий о статье. За ранее благодарна с пожеланиями удачи и всех благ.

биоп_5

Особенности гидропоники без почвенного выращивания растений на субстрате

0

ieGo-FVRMdI

Этапы проектирования теплицы это выбор: конструкции теплицы – гидропонной установки – субстрата – питательного раствора – растение – системы освещения – системы отопления – системы полива. Это ядро проекта, но важно понимать, что каждый элемент взаимосвязан с другим элементом. Внутри теплицы растения формируют агрофитоклимат – зону своего обитания. Человек задает и контролирует параметры микроклимата теплицы, а у растения задача использовать предоставленные возможности, для реализации своего генетического потенциала. С одной стороны мы пытаемся заменить такую сложную природную среду, как почва, которая обладает свойством плодородия. Это свойство определяется наличием микроорганизмов, которые создают в почве запас доступных для растений элементов минерального питания, органическими соединениями (витаминами, антибиотиками, стимуляторами и ингибиторами роста и т.д.). Один из аспектов взаимодействия почвенных организмов с растениями состоит в том, что органические вещества в почве минерализуются, при этом выделяется углекислота. Часть ее – листья растений используется в фотосинтезе. Поэтому при многолетнем использовании субстратов возникает процесс первичного почвообразования со всеми вытекающими отсюда последствиями. При частой смене питательного раствора на корнях растений размножаются многочисленные колонии всевозможных микроорганизмов, которые служить для растений добавочным источником полезных веществ. Под воздействием питательного раствора меняется структура субстрата. В процессе эксплуатации почвозаменитель проходит три этапа. Первый — период его взаимодействия только с питательным раствором и на поверхности частиц происходят начальные не значительные изменения. Второй – рабочий этап, весьма продолжительный срок нормальной службы на выращивании растений под действием метаболитов и микрофлоры. На третьем в системе растение – субстрат – питательный раствор нарушается равновесие, снижается урожай. Либо идет замена, либо используются методы восстановления субстрата.

субст_5

 

Ученые из Ноттингемского Университета разработали новую технологию, которая позволит растениям извлекать азот из воздуха, а не из почвы и, как следствие, избавиться от вредных и дорогих удобрений. Фиксация азота, процесс в котором азот превращается в аммиак, жизненно важен для выживания и роста растений. Только бобовые (горох, фасоль и чечевица) имеют свойство использовать атмосферный азот и делают это с помощью азотфиксирующей бактерии, остальные растения азот берут из почвы. Поэтому все усердствуют и стараются как можно больше внести синтетических азотных удобрений. Огромное количество ученых овощеводов отмечают, что в овощеводстве (в том числе и тепличного растениеводства) имеет место неправильное использование пестицидов, минеральных и органических удобрений. Не правильное, и это надо исправлять. Главным открытием ученых из Ноттингемского Университета стал штамм азотфиксирующей бактерии в тростниковом сахаре, который способен внутриклеточно колонизировать все сельскохозяйственные культуры. Эта технология может наделить каждую клетку растения способностью фиксировать атмосферный азот. Последствия для сельского хозяйства огромны, ведь этот метод не является ни генетическим, ни биоинженерным и может обеспечить почти все потребности растений в азоте. Он основан на естественных азотофиксирующих бактериях, извлекающих азот из воздуха. Растения, покрытые этими бактериями, создают симбиотические, взаимовыгодные взаимоотношения для естественного производства азота. Когда-то прошла мимо меня информация о технологии без почвенного выращивания растений (жалко что не сохранилась), и называлась она биопоника. Там действительно описывались эксперименты с созданием питательной среды при помощи микроорганизмов. На сегодняшний день решила восстановить данную информацию в Интернете, ничего не нашла кроме рекламы о биопонических питательных растворах. Из того что было сообщено совершенно не понятно, что они имели в виду. Данное замечание было сказано для того, чтобы вы к любой рекламе относились критично, и не доверяли красивым словам.

субст_2

Управление формированием урожая растений

Существует целая индустрия продаж питательных растворов для гидропоники, идет поток рекламной информации о стимуляторах, усилителях, удобрениях, стабилизаторах и т.д. Скажу одно, если правильно организован технологический процесс и взаимодействие между режимами (температурным, световым, влажностным), то ни какая дополнительная химия вашим растениям не нужна.

Технологическая система тепличного производства подчинена решению основных проблем: увеличение продуктивности растений, получение экологически чистой растениеводческой продукции и минимум затрат. Решение ищут на двух взаимодополняющих уровнях регулирования биосистем – генетическом и эпигенетическом. Генетику мы трогать не будем, а эпигенетические метод – это такой подход, который позволяет оперативно и более полно использовать генетический потенциал уже существующих культурных растений, добиваясь высокой продуктивности и устойчивости. На практике он реализуется посредством технологических приёмов, основанных на действии различных регуляторных факторов. Наибольшей экологической безопасностью и технологичностью обладает излучение видимой области спектра – свет.

Управление формированием урожая базируется на оптимальном режиме фотосинтетически активной радиации (ФАР). Чем больше поступает солнечной энергии, тем относительно выше должны быть температура и концентрация СО2 в воздухе, но до определенного момента (компенсационной точки). Если температура оказывается выше этого уровня, то расход ассимилянтовна дыхание превалирует над приходом при фотосинтезе. Это ведет к опаданию завязей. Слабая освещенность вызывает вытягивание и последующее искривление стебля растения, задерживается формирование урожая, ухудшается товарное качество продукции. Если на определенном этапе развития заменить питательный раствор на воду можно вызвать временное голодание растений и тем самым стимулировать процесс образования завязей плодов у томата и получить эффект скороспелости. Любой стресс-фактор, который возникает в результате изменения условий окружающей среды неблагоприятно влияет на усвояемость питательных веществ растениями. Энергетика растения направляется на преодоление стресса, в результате чего растения томата останавливаются в росте и развитии, снижается урожайность, а в дальнейшем происходит потеря урожая. Например, при изменении рН питательного раствора с 6,0 до 4,0 сухая надземная масса растений томата уменьшается в 2,5 раза. В стрессовых условиях сбалансированные микроэлементы в питании томата способны нейтрализовать негативное воздействие на растения, способствовать их росту и развитию, и получить экологически чистый урожай.

Применение органических удобрений и использование биологически инертных почвозаменителей (гидропоника) ведут к резкому сокращению количества углекислого газа в теплице. Для обогащения атмосферы растения подкармливают углекислым газом в течение 3…5 ч в день при благоприятном освещении и температуре и обеспечивают концентрацию 0,1…0,15% объема воздуха. Источником углекислого газа может быть сухой лед, использование которого сопровождается снижением температуры летом.

Обеспечение кислородом растений в теплицах осуществляют с помощью проветривания и вентиляции. Наряду с оптимальными уровнями влажности и содержания углекислого газа в воздухе, в теплице должен быть определенный режим смены воздуха – кратность его обмена должна находиться в пределах 5…20 раз в час. При 30-кратном обмене воздуха в час температура внутри теплицы превышает температуру наружного воздуха не более чем на 10º С. Скорость движения воздуха над растениями допускается в пределах 5…10 м/с, в зоне растений – до 3 м/с. Смена воздуха важна для процессов дыхания и фотосинтеза, для сохранения нижних листьев.

субст_3

Еще раз о питательном растворе

Уровень pH (кислотно – щелочной баланс) – основной показатель качества воды, почвы, субстрата или питательного раствора. Отклонение от оптимального значения pH приводит к стресс-фактору угнетению, неспособности поглощать воду, питательные вещества, и в дальнейшем к гибели растения. Кислотность среды имеет особое значение для биохимических реакций, протекающих в живых системах и организмах. С одной стороны необходимо удерживать стабильный и постоянный уровень pH, с другой – рН раствора или воды может меняться в зависимости от условий среды выращивания, жизнедеятельности микроорганизмов, стадии развития растения, внесения добавок и удобрений (органические удобрения уменьшают уровень pH, а минеральные – повышают). А также pH понижается из-за поглощения и испарения воды растением, неравномерного потребления питательных компонентов, изменения ковалентных связей. Чтобы повысить и стабилизировать уровень pH, нужно просто добавить чистую воду. Как видим причин снижающих либо увеличивающих кислотность среды много, но как оказалось «идеального» уровеня pH не существует. Впервые о таблице поглощения узнали из книги «Гидропоника для всех» автора Ульяма Тексье.

Как видим из самой таблицы, поглощение Са, Р, Fe, Zn и Мn сильно зависит от pH. Благоприятный  интервал 5,5…6,5 , поэтому можно позволь варьировать этому фактору в определенном диапазоне.

Существует прибор, который автоматически контролирует уровень кислотности раствора посредством добавления реактивов pH Up и pH Down. ПИ регулятор анализа и внесения реагентов позволит растению нормально развиваться и не испытывать стрессов. Регулятор будет плавно повышать или понижать уровень pH для достижения заданных параметров гистерезиса.

субст_11

Резюмируем выше сказанное:

  1. Биотехническая система растение–субстрат–питательный раствор зависит от ряда факторов: конструктивные особенности установок используемой технологии; вид субстрата либо его отсутствие; рецепт питательного раствора; способа подачи раствора.
  2. Биотехническая система растение–субстрат–питательный раствор должна вписываться в общую систему микроклимата теплицы режимы освещения, температурный и влажностный.
  3. Концепция выращивания экологически чистого растительного продукта требует использования химических добавок по минимуму, а сосредоточиться на построение и применение технических решений стимулирования растений.

Надеюсь, что своей статьей я вызвала у вас интерес к данной проблеме. Подпишитесь на новости, если эта тема вам не безразлична, оставьте комментарий о статье. За ранее благодарна с пожеланиями удачи и всех благ.

субст_6

Вверх