Учитывая большой интерес к теме гидропонного выращивания растений на установках «Фитопирамида», постараемся ответить, в виде виртуального интервью, на наиболее часто задаваемые вопросы.
Начнем с ответа на вопрос о многоярусной вегетационной установке «Фитопирамида» и о гидропонном способе выращивания растений, т. е. способе выращивания с использованием питательных растворов, основанных на растворенных в воде минеральных удобрениях.
- Что такое «Фитопирамида»?
«Фитопирамида» — это установка для многоярусного выращивания растений бессубстратным, аэроводным способом. Она представляет собой каркас, на котором на нескольких ярусах размещены вегетационные трубы. Количество ярусов зависит от вида выращиваемых растений. Многоярусность позволяет значительно эффективнее использовать площадь и объем теплицы. При равных затратах на отопление и содержание культивационного сооружения продуктивность единицы площади при многоярусном способе гораздо выше, а значит — возрастает и рентабельность производства.
На вегетационной установке «Фитопирамида» при помощи разработанной технологии можно успешно выращивать различные низкорослые культуры, такие как томат, баклажан, болгарский перец, салат, зеленные культуры и другие растения.
-Что находится в вегетационных трубах?
Современные технологии производства овощей защищенного грунта стараются исключить грунт. Грунтовые теплицы имеют ряд существенных недостатков, которые не позволяют получать большие урожаи с высокой рентабельностью.
В процессе эксплуатации в тепличном грунте в результате применения средств защиты растений, органических и минеральных удобрений накапливаются различные вещества. Это химические соединения, в том числе и соли тяжелых металлов. Накапливаются в них также вирусы и мнрогочисленные вредители растений: условия теплицы благоприятны для их размножения и в ней отсутствуют их естественные враги. Все это снижает продуктивность грунтовых теплиц и качество продукции. Борьба с вредителями в условиях теплицы осуществляется пропариванием и промораживанием грунта, но эффективность таких обработок невелика. Растения и тепличный грунт обрабатывают фунгицидами, пестицидами, гербицидами и антибактериальными препаратами, что дополнительно загрязняет грунт, поэтому в хозяйствах вынуждены его менять минимум раз в 5–6 лет. Все мероприятия по обработке и замене грунта — это очень значительная статья затрат. Невысокая урожайность, низкое качество продукции и высокие расходы на обработку и замену грунта побуждают тепличные хозяйства переходить на гидропонные технологии.
В соответствии с современными гидропонными технологиями растения чаще всего растут в субстрате, который увлажняют питательным раствором. В качестве субстратов используют различные материалы: минераловатные маты, кокосовое волокно, торф. Иногда — керамзит и гравий.
Но на «Фитопирамидах» по ряду причин применен бессубстратный метод выращивания, (это является конкурентным преимуществом нашей технологии).
Одна из причин — это дороговизна субстратов. Вторая — это дополнительные затраты на мероприятия по их замене и утилизации. Если использовать субстрат в многоярусных технологиях, да еще и для выращивания растений с короткими сроками вегетации, то количество субстрата многократно возрастет, что значительно снизит рентабельность и затруднит реализацию подобных проектов.
При определенных условиях растение может расти, развиваться и плодоносить без субстрата. Вот и возник естественный вопрос: «Можно ли вовсе обойтись без субстрата?»
Существуют определенные сложности при выращивании растений в водных растворах, с открытой корневой системой, тем более на многоярусных установках, но нам удалось решить проблемы технического, технологического и агрономического характера.
Корневая система растений на Фитопирамиде
-Так как же растут растения на «Фитопирамиде»?
В вегетационные трубы по определенной программе подается питательный раствор, при этом происходит периодическое подтопление корневой системы растения — и оно получает полноценное минеральное питание. При циклическом понижении уровня питательного раствора растение получает корневое воздушное питание — корень «дышит». В таких условиях растению не нужно бороться за влагу и элементы питания, ничто не препятствует проникновению воздуха к корням, а чем выше аэрация корнеобитаемого объема, тем быстрее формируется мощная корневая система, которая обеспечивает быстрый рост и развитие самого растения.
Аэроводный способ выращивания растений на установках «Фитопирамида» исключает условия накопления избыточного количества солей в корнеобитаемом объеме. Растения не испытывают воздействие грунтовых вредителей и возбудителей болезней, а значит — не требуется и борьба с ними. Все это благоприятно отражается на урожайности и экологичности продукции.
- Не вредны ли овощи, выращенные на гидропонике? Многих настораживает понятие «выращены в искусственных условиях». Так и кажется, что полученная продукция тоже искусственная.
Овощи, выращенные при помощи гидропонных технологий, в том числе и в светонепроницаемых помещениях на электрическом освещении, самые что ни на есть натуральные и абсолютно безопасны. Мы же не считаем детей, выхоженных в благоприятных условиях перинатального центра или вскормленных искусственными молочными смесями, искусственными людьми?!
- Что можно сказать о качестве продукции, выращенной подобным способом?
Корректнее говорить не о качестве, а о некоторых особенностях индивидуального восприятия. Вкус, цвет, размер и т. д. каждый из нас воспринимает по-своему.
Физиологически растения и их плоды, полученные в искусственных условиях, ничем не отличаются от «грунтовых». И что значит — «искусственные условия»?
Взамен суровых условий природы, в которых растение тратит жизненные силы на преодоление стрессовых ситуаций от засухи или чрезмерной обводненности, дефицита или избытка элементов питания, низкой или высокой температуры или резких ее колебаний, мы создаем самые комфортные условия внешней среды для данного вида растений. Это температура, влажность, воздушно-газовый режим, освещение и режим минерального питания. При таких условиях растение максимально быстро растет и развивается, что дает ему возможность максимально эффективно реализовать свой потенциал.
Метод субирригационной аэропоники, реализованный на «Фитопирамидах», исключает условия накопления избыточного количества солей в прикорневой зоне, позволяет легко осуществлять контроль и управление питанием, при этом корни растений находятся в идеальных условиях аэрации, что способствует значительному улучшению пищевых достоинств плодов.
В лаборатории СЭС мы проверяли томаты, выращенные на установках «Фитопирамида». При ПДК 300 мг/кг содержание нитратов в нашем случае составило 53,2 мг/кг, что почти в шесть раз (!) ниже допустимого значения.
Томаты на «Фитопирамиде»
Плоды обладают характерным помидорным запахом. Вкус ничем не отличается от привычного, летнего. Это вкусные кисло-сладкие плоды, мясистость и сочность которых зависит от сорта.
- Тем не менее, отличаются же по вкусу тепличные томаты от тех, которые выращены на грядке?
- Да, отличаются, но не только потому, что они выращены в теплице на гидропонике. Вкус зависит от многих факторов: степени спелости плода во время сбора, сроков сбора, количества света в этот период, температуры, сбалансированности элементов питания и т. п. Но при прочих равных условиях вкус скорее определяется не способом выращивания, а сортовыми особенностями.
Производители овощей защищенного грунта предъявляют ряд требований к свойствам растений и их плодов. В настоящее время в современных тепличных технологиях широко используются индетерминантые томаты, характеризующиеся сильным вегетативным ростом и высокой ремонтантностью. Кроме этого, томат должен обладать устойчивостью к целому ряду заболеваний, иметь высокую урожайность, определенный внешний вид плода, транспортабельность, способность к длительному хранению и другие характеристики. Селекционеры и генетики создают гибриды томата, максимально удовлетворяющие этим требованиям, но при этом вынуждены жертвовать некоторыми качествами, в том числе и вкусовыми.
Сегодня рынок насыщен продукцией турецкого, испанского, китайского и египетского производства. Не стоит говорить об уровне вкусовых и прочих качеств этого товара, а ведь именно это и формирует предубеждение потребителя. В то же время товар добросовестных отечественных производителей пользуется заслуженным спросом и не залеживается на прилавках.
В тепличных условиях на гидропонике очень даже возможно выращивание и вкусных томатов, но вкусные — это преимущественно низкорослые, детерминантные сорта и гибриды, которые в современных тепличных технологиях не используют.
На установках же «Фитопирамида» выращивают именно низкорослые томаты, среди которых существует огромное разнообразие розовоплодных и экзотических сортов с высоким содержанием сухого вещества, сахаров, витамина С и каротина. Плоды их имеют привлекательный вид и великолепные вкусовые качества.
- Вы говорите об экологичности овощей, выращенных на гидропонике, но минеральные удобрения, добавляемые в питательный раствор, это ведь «химия»!
- Человек ест различные продукты, испытывая при этом гастрономическое удовольствие. Желудку уже не важно, что съел человек, а организму человека не важно, что переваривал желудок. Следовательно вся пищеварительная система нужна человеку только для того, чтобы из пищи добыть в удобной для усвоения форме необходимые питательные вещества.
У растения нет ни рта, ни желудка. Оно не ест ни землю, ни гумус, ни навоз. Растение питается минеральными солями, которые образуются при разрушении природных и неприродных органических соединений почвенными бактериями. Кстати, по общей массе почвенные микроорганизмы составляют большую часть микроорганизмов нашей планеты: в 1 грамме чернозема содержится до 10 миллиардов живых микроорганизмов, или до 10 тонн на гектар.
Что такое грунт, или почва? Это твердые минеральные и органические частицы.
Плодородие почвы зависит от ее способности удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе. То есть, зависит от наличия в почве питательных веществ: азота, фосфора, калия, кальция, магния, серы, железа и других элементов в микродозах. Все это и есть «химия»!
Вода, химическая формула которой Н2О, служит транспортом, при помощи которого, питательные вещества, а фактически растворенные химические элементы, поступают в клетку растения в виде ионов. Таким образом, мы пришли к тому, что растению можно дать питание не в виде почвенного раствора, а в виде раствора, самостоятельно приготовленного на основе воды и минеральных солей.
В своей книге «Жизнь растения К. А. Тимирязев пишет: «Восемь тел исчерпывают список веществ, которые, безусловно, необходимо доставить корню для питания растений. Четыре из них — азот, фосфор, сера и хлор — образуют кислоты; эти кислоты, соединяясь попарно с четырьмя металлами — калием, кальцием, магнием и железом, образуют четыре соли. Этими четырьмя солями ограничивается вся потребность корня; из них-то и приготовляются питательные растворы. В настоящее время, соблюдая известные предосторожности, мы можем заменить почву этой совершенно прозрачной средой и, выращивая в водяном растворе самые разнообразные растения, доводить их до таких же нормальных размеров, каких они достигают в самой плодородной почве».
Теперь давайте разберемся, что безопаснее — как для растений, так и для нас, употребляющих плоды этих растений: гидропонный способ или традиционный способ выращивания в открытом грунте?
Предлагаем вспомнить из школьного учебника схему «Круговорот воды в природе».
Вода из мирового океана, испаряясь, превращается в пар, который собирается в облака. Затем, в виде осадков, она попадает на сушу, смывая вещества и перемещая их на значительные территории, и снова попадает в океан.
Но на известной школьной картинке отсутствуют атрибуты современной цивилизации.
Значительно реалистичнее отображает положение вещей рисунок 1. На нем показаны заводы и фабрики, тепловые электростанции, мусоросжигательные заводы, полигоны бытовых отходов и другие загрязнители окружающей среды.
Рис. 1. Круговорот загрязняющих веществ в природе
Выбросы и продукты деятельности этих объектов попадают в атмосферу, а также напрямую в грунт и водоемы. С дождем и посредством ирригации загрязняющие вещества перемещаются на поля, где способны накапливаться в поверхностном слое.
Сельскохозяйственные и пастбищные культуры, произрастая на таких почвах, абсорбируют вредные вещества и могут оказаться небезопасными как для людей, так и для животных. Более того, животные, употребляя корм с таких полей, производят навоз, в котором соли тяжелых металлов и другие вредные вещества концентрируются и опять, в виде удобрений, попадают на поля. Несложно проследить дальнейший путь вредных веществ в пищевой цепочке.
- Навоз в качестве удобрения… Это же органическое земледелие!
На нашей планете осталось очень мало мест, в экологическом отношении пригодных для земледелия вообще, а совершенно чистых практически не осталось. И даже если какая-то часть территории сегодня пока еще является экологически чистой, то нет гарантии, что завтра с осадками или с грунтовыми водами туда не попадут вредные вещества. Поэтому нужно очень осторожно ставить знак равенства между так называемым органическим земледелием в открытом грунте и экологически чистой продукцией диетического качества.
Органическое земледелие — это шаг назад в технологии производства растительной сельхозпродукции. Запрет на использование современных инструментов, интенсивных технологий на площадях, занятых под органическим земледелием, не предполагает получения высоких урожаев, и это в то время, когда значительная часть человечества недоедает и люди озабочены решением проблемы продовольственной безопасности.
- Зато органическое земледелие обеспечивает высокое качество продукции.
Многим так кажется. Давайте рассмотрим ситуацию, когда фермер внес на поле органические удобрения. Что может содержаться в навозе, мы уже обсудили раньше. А сейчас дополним картину. Кроме солей тяжелых металлов, с навозом в почву могут попасть яйца и личинки гельминтов, возбудители кишечных инфекций и т. д. и т. п. Печальные примеры органического земледелия нам демонстрировали кадры новостной хроники из Испании, Франции и Германии, когда от кишечной палочки там умерло несколько десятков человек.
Теперь о биоудобрении. Для чего нужен навоз или перегной на поле? Это источник азота, и других элементов, жизненно необходимых растению. Потребляя их, растение растет и развивается. Но для того чтобы весь азот, поступивший в растение, «переварился», нужны определенные условия: свет и тепло. А если в этот период была холодная погода, пасмурные дни, то азот будет накапливаться в растении и плодах в виде нитратов. Вот вам и качество органической продукции.
- А в гидропонике?..
В гидропонике же совершенно другая ситуация. Там содержание элементов в питательном растворе сбалансировано, состав и концентрация соответствуют фазе роста растения, чего невозможно добиться в грунте. В современных гидропонных теплицах предусмотрена автоматическая корректировка питательного раствора в зависимости от освещенности и температуры. То есть, если светит яркое солнце и в теплице тепло, то концентрация веществ в питательном растворе одна, а если холодно или пасмурно, то концентрацию меняют, чтобы растения могли наиболее комфортно «питаться» и в них не накапливались нитраты, другие вещества и их соединения.
- А что такое питательный раствор?
Для овощевода это набор макро- и микроэлементов, т. е. растворенные в воде минеральные соли, а для растений — «еда». Самый простой способ получить такой «суп» — это взять некоторое количество земли, поместить ее в емкость с водой и тщательно перемешать. Содержащиеся в земле соли металлов растворятся в воде. Когда мы отфильтруем твердые частицы, то получим питательный раствор, на котором можно выращивать растения. Правда, состав такого питательного раствора заранее будет неизвестен. Существует большая вероятность того, что в нем будут содержаться вещества, нежелательные или даже вредные для растений, либо концентрация одних элементов будет чрезмерной, а других будет не хватать для полноценного, гармоничного роста.
В случае же с гидропонными растворами все гораздо надежней. Растворы готовятся по специальным рецептам — и растение получает только то и только в тех количествах, которые необходимы ему в данный период. Добросовестный овощевод применяет для приготовления гидропонных растворов продукцию известных торговых марок, от производителей с безупречной репутацией. Чистота исходных веществ — абсолютная. Чистота воды тоже постоянно контролируется, так что вредным примесям и солям тяжелых металлов просто неоткуда взяться.
На вегетационных установках «Фитопирамида» при желании можно применить и органическое производство. Для этого достаточно заменить питательный раствор на основе минеральных солей на питательный раствор на основе различных вытяжек из природных продуктов.
Основой для органических питательных растворов могут быть – гуматы и фульваты.
Это вещества, образующиеся при гидролизе растительных субстратов с высоким содержанием протеинов, а также гидролизе протеинов глубоководных рыб, биологической переработки микроорганизмами остатков растений и животных.
Полезным дополнением могут послужить экстракты из морских водорослей - саргасума, ламинарии, фукуса пузырчатого которые являются источником высоэффективных природных гормонов. В настоящее время на рынке появились сертифицированные препараты «Хьюмик Тотал», «Фульвикс», «Альга 600» и другие, рекомендованные одним из авторитетнейших в мире институтом Маркет Экологии( IMO, Швейцария) для применения в органическом производстве сельскохозяйственной продукции. Эти препараты содержат природный комплекс аминокислот, витамины, макро-, микро- и мезоэлементы, а также важные эндогенные гормоны, высокомолекулярные углеводы, полисахариды и органический азот. Но цена на эти препараты пока достаточно высокая, что делает затруднительным их применение в массовом производстве растительной продукции, поэтому на сегодняшний день в подавляющем большинстве случаев в гидропонных технологиях пользуются высококачественными минеральными удобрениями.
- Оказывается, все так просто — засыпал порошок в воду и все?!
Да, примерно так. Но приготовление растворов — это очень ответственная технологическая операция, от которой, в конечном счете, зависит, как растения будут себя чувствовать, какой урожай смогут дать в будущем. В современных тепличных хозяйствах за параметрами питательного раствора следит целый комплекс сложного оборудования, управляемого компьютерами.
- «Но возникают различные негативные ассоциации, когда речь идет о «химических порошках».
Порошки эти не только не причиняют вреда растениям, но и безвредны для человека. Питательный раствор, приготовленный из так называемых «порошков», по своему составу близок к популярным минеральным водам, а по общей минерализации значительно менее насыщен, чем большинство из них (табл.1).
C большой долей достоверности можно сказать, что в гидропонике растения выращиваются на воде «Корал-Майн», из ставшей популярной в последнее время сети «Коралловый Клуб» (Coral Club). Ведь и там, и здесь в чистой воде растворены сухие минералы, которые для питания растений с чьей-то легкой руки названы минеральными удобрениями. Кстати, понятия «минеральная вода» и «минеральные удобрения» — очень близки.
Из таблицы 1 видно, что разница между минеральной водой и гидропонным раствором состоит только в том, что в растворе для питания растений содержание натрия и хлора значительно ниже, чем в минеральной воде, но присутствуют еще азот и фосфор.
Таблица 1. Показатели содержания элементов
|
Наименованиеминеральной воды |
Показатель, мг/л | |||||||
|
N |
P |
Са++ |
Mg++ |
Na+K |
Cl– |
Гидрокарбонаты (НСО3)- |
Общая минера-лизация |
|
| «Миргородская» | – | – | 50 | 25 | 1050 | 1400 | 350 | 3320–3950 |
| «Ессентуки 4» | – | - | 150 | 75 | 2500–2900 | 1900 | 3600–4500 | 8000–10 000 |
| «Ессентуки 17» | – | – | 200 | 300 | 3200–6000 | 4200 | 8000 | 12 000–18 000 |
| «Боржоми» | - | - | 150 | 150 | 2000 | 500 | 5000 | 5000–7500 |
|
«Корал-Майн» (1 пакетик на 0,5 л) |
- | - | 700 | 50 | - | - | нет данных | 1900–2000 |
| Питательный раствор | 180 | 80 | 220 | 60 | <350 | <50 | <250 | 1500–3500 |
Фосфор и азот вполне могут присутствовать и в минеральных водах, и в воде из скважин, колодцев. До определенных пределов это не является критерием, снижающим качество минеральных и артезианских вод. Как известно, в питьевой воде допускается присутствие нитратов до 45 мг/л.
- Но ведь бывают же случаи повышенного содержания нитратов и других элементов в тепличных овощах, выращенных на гидропонике?
Бывают, но это не недостаток метода и технологии. Повышенное содержание нитратов очень часто наблюдается и в грунтовых овощах.
Нитраты — соли азотной кислоты — являются нормальными продуктами обмена азотистых веществ любого живого организма: как растительного, так и животного, поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает. Даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах 100 мг нитратов и даже более.
Повышенное же содержание нитратов в тепличных овощах — это либо непрофессионализм, либо халатность, либо желание любой ценой получить урожай. Кстати, примеры нарушения технологии можно встретить в производстве и других продуктов питания — это и мясные изделия, и молочные, и кондитерские, и т. д.
К сведению
Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 325 мг.
- Из чего же готовят питательный раствор?
Из чистых, бесхлорных минеральных солей, которые широко используются в нашей жизни. Некоторые из них многим хорошо знакомы.
Азот вносят в виде различных соединений (нитрат кальция, нитрат аммония, карбамид и гидрат аммония, более известный как нашатырный спирт). Многие знают народный рецепт приема раствора нашатырного спирта внутрь для отрезвления, а карбамид входит в состав жевательной резинки, его также скармливают крупному рогатому скоту.
Магния сульфат — источник магния для растений, а для человека — лекарственное средство (магнезия). Используется в качестве раствора для внутривенного введения и в виде порошка для приема внутрь.
Калия сульфат — источник калия, присутствует в водах соленых озер, входит в состав искусственной карловарской соли. В медицине применяется как слабительное средство.
Калия монофосфат — источник калия и фосфора, используется в качестве минеральной подкормки для всех видов сельскохозяйственных животных и птиц, применяется в пищевой промышленности при консервировании.
Калий азотнокислый — источник калия и азота, используется и в пищевой промышленности — для приготовления твердых сыров и мясных изделий.
Железо, медь, марганец и другие элементы вносятся в микродозах. Все они содержатся и в составе комплексов поливитаминов с минералами, которые мы часто употребляем для улучшения самочувствия и укрепления здоровья.
Для корректировки водородного показателя (pH) питательного раствора традиционно используют азотную кислоту, применяемую в производстве лекарств (нитроглицерин), илифосфорную кислоту, которая широко применяется в пищевой промышленности, в частности в производстве газированных напитков. Кстати, pHгидропонного питательного раствора, в зависимости от потребности различных растений, лежит в пределах 5,5–7, что очень близко к водородному показателю биологических жидкостей человека. Для сравнения: рН лимфы крови — 7,37–7,43; слюны — 5,81–7,8; кислотность в пищеводе — 6–7. Близкие по этому показателю соки и напитки: черный кофе — 5; чай — 5,5–7; коровье молоко — 6,68; арбуз — 5,4; дыня — 6,5; чистая вода — 7.
В гидропонном питательном растворе суммарное количество всех внесенных и присутствующих в исходной воде веществ не превышает 1,5–3,5 г/л, то есть максимум 0,35%, что является мизерной концентрацией.
Ничто в жизни не является ни ядом, ни лекарством — все дело только в количествах. И если придерживаться простых правил в производстве, то человеку, который будет употреблять гидропонные овощи, абсолютно нечего бояться. Ему ничто не угрожает!
В отличие от грунта, где на питание растений большое влияние оказывает так называемый почвенный поглощающий комплекс, в гидропонике существует уникальная возможность контролировать и управлять всеми параметрами питания растений. Постоянный контроль гидропонного питательного раствора, корректировка рН, сбалансированность элементов питания и их концентрации на всех фазах развития растения позволяют получать высокие урожаи очень качественных овощей.
Более того, по мнению многих специалистов, только на гидропонике в контролируемых условиях закрытых культивационных сооружений можно получить экологически чистую продукцию диетического качества!
А. Селянский, Е. Лобашев