Инновационные технологии выращивания растений. Что такое гидропоника и аэропоника? Инновационные технологии выращивания растений Что такое аэропоника

Аэропоника - это современный метод выращивания различных культур в воздушной среде без почвы. Этот способ хорошо подходит для домашних условий и для небольших приусадебных участков, так как экономит место и время, при этом обеспечивая высокий урожай. Сущность метода заключается в орошении корней питательным раствором и насыщение их кислородом воздуха, так как от количества кислорода, доступного корням, зависит рост и урожайность всего растения. Корни при этом свободно свисают в специальных емкостях, поэтому их рост ничем не затормаживаются, а доступ кислорода не перекрывается почвой.

Методики аэропоники

1. Побеги растений размещаются на специальных стеллажах, а корни помещаются в герметичные емкости. Внутри этих емкостей распыляется питательный раствор через определенные интервалы времени. В них же, между периодами опрыскивания, создается воздушная среда, богатая кислородом. Данный процесс полностью автоматизирован и не требует дополнительного вмешательства;

2. Второй способ более бытовой, представляет собой компактную установку, которую можно соорудить самостоятельно, с датчиками и электронными контролерами, выполняющими автоматически уход за любыми культурами.

Преимущества аэропоники

Данная система выращивания позволяет:

За счет компактности собирать урожай, в несколько раз превышающий урожай открытого грунта, на скромной территории или даже дома;
Создавать искусственный климат, соответствующий выращиваемой культуре;
Получать несколько урожаев в год;
Использовать вертикальное пространство, создавая многоярусные системы на небольшой территории или в квартире;
Выращивать экологически чистый урожай;

Обратите внимание.

Аэропоника исключает вред, наносимый болезнями, сорняками и вредителями, в отличие от выращивания растений в почве. Поэтому не требует использования пестицидов и гербицидов.

Снизить расход воды и удобрений;
Ускорить рост и сроки созревания растений;
Оборудование легко очищается и обновляется перед новой посадкой. Для этого достаточно убрать прежние культуры и промыть систему орошения. При этом отсутствует грязь и пыль.

Создание аэропоники своими руками

Для создания аэропоники достаточно иметь несколько пластиковых контейнеров, форсунки или опрыскиватели, шланги, герметик, насос с таймером, бак с питательным раствором. Чтобы соорудить аэропонику, нужно выполнить несколько этапов:

В основании контейнера установить форсунки, число которых зависит от числа выращиваемых растений;
В нижней части форсунки прикрепить шланг;
Герметизировать место соединения шланга и форсунки с помощью силикона;
Подсоединить бак с питательным раствором к насосу с таймером, который необходим для автоматизации процесса опрыскивания корневой системы и контроля периодичности опрыскивания. Только что посаженные культуры следует орошать каждые пять минут, а более взрослые - один раз в 18 минут;
Присоединить шланг, идущий от форсунки, к насосу;
Сделать прорезь в крышке контейнера или вместо крышки использовать кусок поролона;
Разместить высаживаемые культуры, например, картофель в прорезь крышки или в поролон, таким образом, чтобы корневая система свободно свисала;
Включить насос и установить время опрыскивания.
Вместо наноса с таймером можно использовать воздушный компрессор, присоединенный к баку с питательными веществами. А перед форсунками необходимо поместить электромагнитный клапан. Подобная аэропоника позволяет выращивать зелень: петрушку, укроп, салат и др.

Аэропоника - это удобный, выгодный и малозатратный способ для выращивания растений на небольшой территории, обеспечивающий получение богатого урожая до пяти раз в год.

При классической аэропонике корни растений висят в воздухе и периодически опрыскиваются (или омываются) питательным раствором. В современном варианте этой агротехнологии корни постоянно погружены в питательный туман.

Под аэропоникой понимают агротехнику выращивания растений без почвенного субстрата. При этом само растение поддерживается некоторой опорной системой, а его корни, свободно висящие в воздухе, орошаются питательным раствором. В этом главное отличие аэропоники и гидропоники, которая предполагает погружение корней в раствор. Подача раствора на корни производится в виде микрокапель или аэрозоля (тумана) в зависимости от распыляющего устройства.

Чтобы предотвратить пересыхание корней, подача раствора ведется периодически через интервал времени от нескольких секунд до нескольких минут. Такая агротехника освобождает растения от почвенных болезней и вредителей, т.е. они растут более здоровыми, чем растения на грядках, однако у них гипертрофированно большие и длинные корни, причем за счет остальных частей растений.

Известные принципы построения простейших аэропонных установок

На современном рынке товаров для садо- и овощеводов-любителей можно найти любое оборудование для энтузиастов агропоники. Имеются даже одно- и многоярусные промышленные аэропонные установки (типа установок «Урожай»). Однако новичкам в этом деле лучше всего не нести чрезмерных затрат, а, используя простейшие и недорогие устройства, создать простейшую аэропонную установку для выращивания своих первых растений.

Простейшие аэропонные установки строятся по следующим трем принципам:

Установка с водяным насосом.
Установка с воздушным компрессором.
Ультразвуковая установка.

Оборудование для первых двух типов установок обычно является не специализированным, а приспособленным – от автомобиля и различной быттехники.

Установка с водяным насосом

Схема устройства установки такова: бак с питательным раствором оборудован включаемым в цикле насосом, который, создавая необходимое давление, подает раствор по шлангам к форсунке (распыляющей его и орошающей корни растения. Само же растение держит над закрытым сосудом мягкий зажим (можно взять лист поролона), а его корни постоянно находятся во взвеси из мельчайших капель питательного раствора.

Лучше всего сюда подходят диафрагмовые или мембранные насосы. Они могут создать давление в диапазоне 2-70 атм, а также подают раствор из бака, установленного намного ниже их самих. Такому насосу под силу обеспечить подачу давления сразу на ряд форсунок, имеющих диаметр сопла от 0,4 мм и дающих на выходе частицы взвеси диаметром до 10 мк.

К сожалению, подавляющее большинство центробежных аквариумных помп не обеспечат требуемым давлением даже форсунки, имеющие диаметр сопла более 0,8 мм.

Для таких форсунок в простейших аэропонных установках лучше брать автонасосы подачи омывателя на лобовое стекло или на фары. Однако более одной форсунки такой насос заведомо не потянет, создав просто струю раствора вместо аэрозоли.

Установка с воздушным компрессором

В этой схеме простейшей аэропонной установки над раствором в баке формируется воздушная прослойка с давлением до 15 атм от компрессора. Вниз от бака отходит трубка подачи раствора под давлением на форсунку Имея диаметр сопла от 0,4 мм, форсунка создает взвесь с диаметром частиц до 10 мк.

Если в компрессор не встроен датчик давления, то его устанавливают вверху бака с раствором. Здесь же должен быть и клапан, обеспечивающий аварийный сброс давления.

Компрессором может послужить безмасляный автокомпрессор с функцией автоотключения при достижении заданного давления, хотя он и является источником довольно сильного шума.

Данный тип установок не может оснащаться аквариумными компрессорами из-за низкого (менее 1 атм) обеспечиваемого ими давления.

Аэропоника ультразвуковая

Основой его является пьезокерамический элемент в виде плоской мембраны, к которой подводится переменное напряжение с частотой, равной резонансной частоте мембраны (около 1.7 МГц). В результате пьезоэлектрического эффекта мембрана начинает механически колебаться с той же частотой. если она погружена в питательный раствор, то в примыкающих к мембране его слоях чередуются между собой области разрежения и сгущения жидкости.

В областях разрежения из-за явления кавитации жидкость вскипает без нагрева только за счет понижения ее давления, а в воздух выбрасываются отдельные мелкие частицы жидкости. Над мембраной появляется туман из отдельных капелек, диаметр которых напрямую зависит от частоты колебаний мембраны.

Температура тумана, полученного таким способом, не превышает 40 °С, поэтому его называют «холодным». Но это всё же вдвое выше оптимальной температуры в прикорневой зоне. Если попытаться охлаждать раствор над мембраной, то это снизит производительность установки. То же самое будет, если охлаждать уже сам туман перед подачей его в прикорневую зону – он начнет конденсироваться. Несбалансированность теплового режима аэрозоля-тумана сдерживает применение ультразвука в аэропонике.

Вторым сдерживающим недостатком является низкое содержание солей в частицах тумана, которое, может быть, и нормально для рассады и молодых растений, но для взрослых плодоносящих растений необходима как минимум вдвое большая концентрация солей.

Если мембрана погружена в жидкость на 25-30 мм, то ее производительность составляет 0,3-0,5 л преобразованного в туман питательного раствора в час. Этого хватит небольшому числу растений.

При работе пьезомембрана сильно нагревается, а покрывающий слой жидкости охлаждает ее. Чтобы не допустить перегрева пьезомембран, все подобные генераторы тумана должны быть оснащены устройством защиты от «сухого» включения.

Для пьезомембран увлажнителей воздуха характерна конденсация солей на них во время простоя, что вынуждает регулярно чистить их поверхности от солей. Для генераторов тумана аэропонных установок простой не бывает более 20 мин, поэтому соли не осаждаются на их мембранах, и очищать их не нужно.

Аэропоника (видео)

Как видно, оборудование для простейших аэропонных установок может быть укомплектовано достаточно легко. Соорудить же такую установку по силам любому хотя бы немного знакомому с техникой человеку. После этого можно будет на собственном опыте испытать все преимущества (и недостатки) этой современнейшей агротехнологии.

В тепличном хозяйстве все большее распространение получают инновационные технологии выращивания растений без почвы – гидропоника и аэропоника. Можно сказать, что аэропоника – это частный случай гидропоники, при котором корни растений располагаются не в субстрате, а в воздухе. При этом питательные вещества доставляются к корням в виде капель или мелкодисперсного влажного тумана посредством распыления. Культуры, выращиваемые посредством аэропоники, характеризуются высокой скоростью вегетации. Более интенсивное поглощение питательных веществ (в растворе все минеральные вещества находятся в легко усваиваемой форме) позволяет растению не тратить силы на отращивание мощной корневой системы и быстрее приступить к цветению и плодоношению. Кроме того, количество и качество плодов также повышается. Например, если с куста картофеля, выращенного в грунте, удается собрать около 10-12 клубней, то аэропонный метод выращивания позволяет увеличить урожай до 100 клубней с одного куста.

Аэропоника — способ выращивания растений без почвы

Установка для аэропоники – дорогостоящее изделие, которое имеет смысл покупать только владельцам крупных теплиц, ориентированных на продажу выращенной продукции. Если же у вас есть только небольшая домашняя теплица или балкон, на котором вы проводите сельскохозяйственные опыты в небольших объемах, то можно попробовать соорудить аэропонную установку своими силами.

Аэропоника своими руками может быть создана при помощи насоса высокого давления, который качает питательный раствор из внешнего бака и подает его к распылителю. Растение при этом закреплено с помощью мягкого зажима (можно использовать синтетические поролоновые листы или пенопласт) в верхней части посадочной емкости. Распылитель для аэропоники постоянно или периодически создает вокруг корней мелкодисперсную взвесь питательного раствора.

Важно правильно установить таймер насоса (помпы), который позволит орошать корни через четко установленные промежутки времени (или же непрерывно). Теоретически рассаду необходимо увлажнять каждые 5 минут, а взрослые растения – каждые 20 минут. Однако, в зависимости от условий и влажности окружающей среды (зимой, как правило, влажность воздуха очень мала и в комнатных условиях не превышает 30%, а летом эта характеристика увеличивается до 60-70%), эти промежутки могут значительно сократиться. К сожалению, даже при кратковременной просушке при неправильно установленном таймере или отключении электричества, растения при аэропонном выращивании могут погибнуть.

Размер частиц в дисперсной взвеси раствора при такой схеме выращивания зависит от распылителя, форсунки для аэропоники и от давления, создаваемого насосом. Насосы с давлением на выходе до 1 атм создают аэрозоль с размером частиц от 100 мк – это довольно крупные капли, которые обрызгивают корни растений. Лучше использовать насосы высокого давления (2-70 атм) для получения мелкодисперсного тумана с размером капель до 10 мк.

Способ №2. Аэропоника с применением воздушного компрессора

При этом варианте аэропонной установки используется воздушный компрессор, который нагнетает воздух в герметичную емкость с питательным раствором. При этом создается высокое давление, достигающее 15 атм (это зависит от мощности компрессора), выталкивающее раствор через трубку к форсунке, перед которой находится электромагнитный клапан. При подаче напряжения, клапан открывается и форсунка начинает распылять питательный раствор на корни растения. Эта конструкция при использовании форсунки с соплом от 0,4 мм позволяет получить легкий туман из питательного раствора с размером частиц не более 10 мк.

При использовании данной схемы, растение закрепляется в посадочной емкости при помощи пенопласта или поролона так же, как и при первом варианте.

Способ №3. Ультразвуковая аэропоника

Мелкодисперсные капельки питательного раствора можно получить не только при прохождении жидкости через форсунки, но и при помощи ультразвуковых установок. Проще всего использовать для этих целей ультразвуковой генератор тумана, который можно приобрести в магазине. Принцип действия этого прибора основан на эффекте образования пара в жидкости при местном понижении давления, которое возникает во время прохождения ультразвуковой волны. Эта волна создается при помощи пьезокерамического элемента, который выполнен в виде плоской мембраны. При этом над пьезокерамическим элементом в жидкости образуются волны пониженного и повышенного давления, периодически чередующиеся друг с другом. Там, где образуется область повышенного давления, вода вскипает и выбрасывает в воздух мелкодисперсные капли.

Ультразвуковая аэропоника оборудование которой предусматривает применение генератора тумана не совершенна. Во-первых, пар, создаваемый генератором, имеет температуру около 40 градусов, что примерно в 2 раза превышает оптимальную температуру для корневой зоны. Эта особенность приводит к тому, что пар необходимо охлаждать, например, вентилятором. Во-вторых, генерируемый туман из питательного вещества содержит слишком малую концентрацию солей, что недостаточно для взрослого растения.

Однако даже эти недостатки не мешают новаторам-огородникам создавать аэропонные установки в своих теплицах или даже в городских квартирах. Многие ученые и биологи согласны, что за аэропоникой – будущее овощеводства. Ниже представлен видеоролик на эту тему, в котором рассказывается о процессе выращивания картофеля с помощью аэропоники в промышленных масштабах.

(22 оценок, среднее: 4,14 из 5)

В сельском хозяйстве с 2006 года применяется современный инновационный метод выращивания различных культур в воздушной среде без использования почвы – аэропоника. Благодаря этому способу получают высококачественные круглогодичные урожаи, независимо от погодных условий, качественного состояния грунта. Конечно, в крупных хозяйствах фермеры стараются использовать промышленное дорогое аэропонное оборудование. Но совсем несложно сделать такие установки самостоятельно, что успешно и практикуют мелкие садовничества, дачники и овощеводы.

Первые опыты выращивания растений в воздухе без использования грунта с применением аэропонного образца провел профессор В. П. Арциховский еще в 1911 году. Ученым американцем Ф. В. Вентом в 1957 г. была разработана, а затем испытана в практических условиях беспочвенная технология, получившая официальное название «аэропоника». Универсальное оборудование, которое считается одним из первых для этого метода культивирования, было произведено в России ученым Ю. Ц. Мартиросяном. Разрабатывалась аэропонная установка «Урожай-9000» специально для культивации в сельском хозяйстве.

Необходимые материалы

Что необходимо для того, что собрать аэропонику самостоятельно? Понадобятся такие комплектующие:

Берется прозрачная вместительная емкость, на дно устанавливаются выбранные распылители, к ним аккуратно подводится шланг. Все стыки тщательно обрабатывают герметиком из силикона. Другой конец шланга подсоединяют к компрессору с таймером. Затем высаживают выбранные растения. Для этого в герметичную крышку, которой закрывается вся емкость, прикрепляются специальные небольшие горшочки без дна. Вместо крышек для установок часто используют вырезанные из пенопласта пластины с отверстиями.

Смесь из питательных веществ аккуратно заливают в контейнер, плотно закрывают. С помощью насосов раствор будет поступать к распылителям. Начинают работать форсунки, и таким образом питательная взвесь усваивается корнями выращиваемых растений .

Аэропонику своими руками можно собрать буквально за несколько часов. Необходимо помнить, что корневая система растений не должна пострадать от пластиковых деталей всей установки.

Система с применением воздушного компрессора

При сборке беспочвенной системы насос, используемый для подачи питательной смеси, можно заменить воздушным компрессором (внешним) . Все стыки при подключении такого оборудования с емкостью тщательно герметизируются, чтобы обеспечить необходимое давление в контейнере с питательным раствором. Чаще всего установки с использованием воздушного компрессора применяют для культивирования разной зелени.

Чтобы установка отлично функционировала, ее оборудуют манометром, а качественное распыление питательных веществ обеспечивают электромагнитными клапанами.

Ультразвуковая установка

В системах с климатическим контролем часто используют необычную аэропонику – ультразвуковую . Один из ярких примеров разновидности такой установки – это «генераторы туманов». В ее основе находится способность звуковых волн, которые проходят через питательную смесь в емкости, вызывать образование пузырьков. Когда они лопаются, микрочастицы питательного раствора попадают в воздух. Генерируют ультразвук с помощью пьезокерамических элементов в форме диска или своеобразной мембраны.

При использовании ультразвуковых установок есть ограничения, связанные с тем, что температура образованного ультразвуковой волной тумана составляет примерно 40 градусов, а вот у питательного раствора температурный режим не должен превышать 20 градусов. Используя ультразвуковую установку, смесь часто приходится охлаждать, что не совсем благоприятно сказывается на работе оборудования. Поэтому в такой аэропонной установке используют раствор только невысокой концентрации, и подходит эта технология для выращивания только различной рассады или зелени.

Питательный раствор

В специальной литературе приведено множество рецептов того, как сделать питательный раствор для беспочвенных установок . В качестве основных элементов чаще всего используют азот, фосфор, калий, другие компоненты. Главное, чтобы раствор хорошо усваивался корнями выращиваемых растений. Смеси обычно состоят из солей кальция, цитратов, сульфатов металлов.

Не используют в растворах жесткую и трубопроводную воду , чтобы ненужные примеси не попали в смеси. Поэтому обязательно берут дистиллированную либо дождевую воду. Смягчают жидкость с помощью фильтров или специальных таблеток. Солевые растворы готовят по отдельности, затем перемешивают, аккуратно разбавляют обеззараженной водой.

Соли для растворов хранят в герметичных баночках, в сухом, темном месте. Рецепты солевых растворов разрабатывались преимущественно для другого метода – гидропоники, но их с успехом применяют и в аэропонике.

Достоинства и недостатки беспочвенного метода

Технология аэропоники заключается в утверждении, что главным компонентом выращивания растений беспочвенным способом считается кислород, а в питательной смеси, которая поступает к корням в результате капельного полива, содержатся другие дополнительные составляющие. Стоит отметить главные преимущества аэропоники:

Среди недостатков аэропоники выделяют:

большие требования к гигиенической защите корневой системы;
зависимость от автоматизированных систем управления конструкцией, необходимость быстрого ремонта в случае поломок, затраты на реконструкцию;
постоянный контроль наличия питательных веществ в растворе и качественного поступления их к корневой системе.

Таким образом, несмотря на незначительные недостатки, инновационным и эффективным методом беспочвенного выращивания растений считается аэропоника . Оборудование для самостоятельной сборки системы можно приобрести в специализированных магазинах, выбрать бюджетные варианты, организовать домашнюю урожайную технологию, а с ростом мощностей внедрить и промышленное производство.