Алиев Э.А. Выращивание овощей в гидропонных теплицах

Подождите немного. Документ загружается.

5. Схема выращивания овощей на гродане (минеральной вате):

—

подстилающая ппенке;

2 —

пласт

из

гродана;

3 —

покровная светопроницаемая

светоотражающая пленка;

4 —

питательный рассадный кубик

из

гродана;

5 —

пластмас-

совый поливочный трубопровод;

6 —

крестообразный разрез

покровной плвнке

для

установки рассадного кубика;

7 —

капельница;

8—датчик

прихода солнечной радиации;

9 —

емкости

концентрированными растворами минеральных удобрений;

10 —

вентиль;

II —

помпа; 12—регулирующий концеитрометр;

13 —

интегратор солнечной радиации;

14 —

регулируемый клапан подачи концентрированного раствора удобрений;

15 —

смеси-

тельная камера;

16 —

магистральный водопровод;

17 —

датчик концентрата;

18 —

регуля-

тор расходе поливной воды

(по

Тараканову

Г. И., 1982}.

хемопонике. Она выгодно отличается от гравийной культу-

ры своей простотой и доступностью для любого Х03ЯЙСТВЙ.

Однако при этом безвозвратно теряется значительная части

питательного раствора, загрязняя окружающую среду.

Опыты, проведенные в Левокумском виноградарском сов*

хозе производственного объединения «Ставропольвнно», по-

казали, что урожайность огурца при этом методе состав*

ляет

15—25

кг с 1 м

Более совершенным является автоматический капельный

полив, применяемый в гидропонных теплицах Дании. В та-

ких теплицах в качестве субстрата используется инертный

материал гродан (минеральная вата), укладываемый на

обычную полиэтиленовую пленку на ровной поверхности

грунта в теплице (рис. 5). Через систему полихлорвипило-

вых труб к каждому растению подведена капиллярная тру-

бочка (капельница) для одновременного орошения и под-

кормки растений. Компьютер регулирует концентрацию,

кислотность, время и количество подачи питательного рас-

творе, необходимого для увлажнения субстрата.

Этот метод увлажнения имеет несомненные преимущест-

ва перед другими,

так как

может обеспечить очень точное

равномерное распределение малого количества раствора

на

площади

без

увлажнения вегетативной массы растений

воздуха теплиц.

При капельном методе орошения вместо гродана можно

использовать предварительно произвесткованный малораз-

ложившийся сфагновый торф. Состав питательного раство-

ра при орошении торфа капельным методом должен состав-

ляться

учетом содержания

в нем

питательных элементов.

Потеря раствора здесь также неминуема.

В тепличных гидропонных комбинатах нашей страны

питательный раствор подают способом подтопления

(так

называемый субирригационный метод). Растения высажи-

вают

водонепроницаемые стеллажи

или

поддоны, напол-

ненные искусственными, хороню водопроницаемыми суб-

стратами,

которые питательный раствор подается снизу.

После прекращения подачи

он

самотеком удаляется

из

стеллажа или поддона (рис.

6).

Такое увлажнение субстра-

та создает оптимальные условия для аэрации корневой

си-

стемы растений.

4 5

Схема установки «Укргипросельхоз» для подачи раствора в гидро-

понную теплицу;

1—электромотор;

2—

заборный трубопровод; 3—редуктор; 4—концевые включатели;

—

верхняя крышка распределителя;

6 —

теплицы; 7—поплавковое реле; 8—резер.

еуар;

9 —

сливной трубопровод.

СУБСТРАТЫ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

ПРИ БЕСПОЧВЕННОЙ КУЛЬТУРЕ

ТРЕБОВАНИЯ К ХИМИЧЕСКИМ И ФИЗИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ

СУБСТРАТОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

При выращивании растений без почвы в качестве суб-

стратов могут быть использованы различные местные ма-

териалы. В тепличных гидропонных комбинатах Укпаины

используют преимущественно гранитный щебень, в Москве

и Ленинграде — измельченный керамзит, а в отдельных

гидропонных установках — вспученные вермикулит и пер-

лит, каменноугольный шлак и полихлорвиниловый субст-

рат. В некоторых случаях применяют органические суб-

страты: торф, мох, древесные опилки.

Для обеспечения нормального роста и развития расте-

ний субстрат должен отличаться определенными свойст-

вами.

Во-первых, он не должен содержать каких-либо ядови-

тых веществ, должен быть относительно химически инерт-

ным и нейтральным, чтобы не изменять химических и фи-

зико-химических свойств питательного раствопа. Некоторые

субстраты содержат карбонат кальция (СаСОз), который,

растворяясь под действием раствора и корневых выделе-

ний, подщелачивает раствор за счет повышения концентра-

ции иопов ОН

, образующихся при гидролизе:

CaCO

+ 2Н

0 5* Ca (OH)

+ H

;

Ca(OH)

*=*

Ca++

+ 20Н~.

Повышенпое содержание кальция в растворе вызывает

осаждение фосфатов. Таким образом, субстрат, содержа-

щий СаСОз, не способствует нормальному росту растений.

Во-вторых, субстрат должен обладать достаточной водо-

удержипающей способностью и хорошей аэрацией. Эти его

свойства в значительной степени зависят от размера час-

тиц. С их увеличением резко снижается водоудерживающая

способность субстрата и повышается его пористость. Такие

субстраты, как измельченные вермикулит, перлит и керам-

зит, обладают высокой водоудерживающей способностью, а

гравий и гранитный щебень — низкой.

В-третьих, субстрат должен быть достаточно прочным.

Некоторые из них, например, вермикулит, перлит и керам-

зит, непрочны и со временем крошатся, вследствие чего

уменьшается размер их частиц и ухудшается аэрация кор-

невой системы растений. Такие субстраты нужно менять

чгрел каждые 3—4 года, что экономически невыгодно.

При длительном использовании субстраты претерпева-

ют глубокие

физико-химические

изменения. Работами

Е.

И.

Ермакова

и Р. И.

Штреис

(1968)

установлено,

что

керамзит, перлит

другие субстраты подвержены медлен-

ному разрушению

под

действием корневых выделений, про-

дуктов жизнедеятельности микроорганизмов

питательно-

го раствора.

Наличие

растворе ионов водорода

) и

угольной

кислоты (НКОз

), образующихся

при

дыхании корней,

со-

здает предпосылки

для

ионного обмена между субстратом,

корнями растений

питательным раствором.

По данным

С. Н.

Алешина

(1952),

радиус катиона водо-

рода

сотни тысяч

раз

меньше,

чем

всех других катионов

(IO-

поэтому

он

может легко проникать

кристалли-

ческую решетку минералов

вызывать

ее

разрушение

результате обмена катионов.

Наибольшей объемной массой обладает гравий, наи-

меньшей вермикулит (табл.

1). В

последнем соотношение

твердой, жидкой

газообразной

фаз

более оптимально

для

роста

развития растений

(рис. 7).

Однако

он

механически

непрочен.

Основные физические свойства субстратов (Ермаков

Е.

И.,

1964)

Объемная

iмасса

(насып-

ная),

г/см*

Пористость

сухого

материала,

от

общего

объема

Водоулсржимающая

способность,

Пористость,

занятая

воздухом

при

оптимальном

увлажнении,

от

общего

объема

Субстрат

Объемная

iмасса

(насып-

ная),

г/см*

Пористость

сухого

материала,

от

общего

объема

сухой

массе

от

общего

объема

Пористость,

занятая

воздухом

при

оптимальном

увлажнении,

от

общего

объема

Гравий

1,60 40—45 5 8 31—32

Перлит

0,30

170 51 34—39

Вермикулит

0,20 90,-95 320 64 26-31

Керамзитовый

гравий

0,50 80-82 80 40 40-42

С физическими свойствами субстрата тесно связаны

их

водные свойства: влагоемкость

подопроводимость,

от

ко-

торых

значительной степени зависит водный режим рас-

тений.

Наибольшей водоудерживающей способностью отлича-

ется вермикулит. Низкая водоудерживающая способность

гравия объясняется, кроме отсутствия

нем пор, еще

сма-

чиванием частиц

при

соприкосновении

жидкостями. Твер-

дое тело

не

смачивается жидкостью, когда взаимное притя-

жение

ее

молекул между собой больше,

чем

притяжение

их

к молекулам твердого тела.

увеличении размера частиц

водоудерживающая способность гравия, щебня

керамзи-

та резко снижается.

Сравнительная физическая характеристика различных субстратов:

—

супесчаная почва;

б —

гравий

(2—3 мм в

диаметре);

в —

щебень (3— IS

мм в

диа-

метре);

г —

кварцевый песок;

д —

вермикулит;

е —

щебень;

1 —

вода;

2 —

воздух;

3 —

твердая фаза.

Остающаяся после увлажнения субстрата вода делится

па легко-

слабоподвижную.

Из

применяемых минераль-

ных субстратов больше всего легкоподвижной воды содер-

жит вермикулит, поэтому

при

выращивании овощных куль-

тур

его

можно увлажнять реже,

чем

другие субстраты:

солнечную погоду

раз в

день,

пасмурную

—

через день, на

гравии

щебне

— в

солнечную погоду

3—4 и в

пасмурную

2—3 раза

день.

В последние годы

гидропонных сооружениях Нидер-

ландов, Дании, Англии, ФРГ, Франции

других стран

в ка-

честве субстрата начали использовать искусственное волок-

но гродан,

т. е.

минеральную вату.

Гродан получают путем плавления различных минераль-

ных пород, преимущественно

из

диабаза или базальта

до-

бавлением фенолыюй смолы. Полимерный скрепляющий

материал придаст волокну жесткую структуру

свойства

водного адсорбента,

что

повышает общую водопоглощаю-

щую поверхность субстрата. Указанные компоненты сплав-

ляются

при

температуре 1600°С.

Из

сплавленной массы

вытягивают волокно, которое используют

на

изготовление

матов, гранул, горшочков

для

выращивания растений.

Гродан благодаря очень тонкому диаметру волокон

мк)

отличается оптимальными

для

выращивания расте-

ний физическими свойствами.

Это

высокопористый матери-

ал.

Пористость

его

достигает

97%,

влагоемкость — 82%.

Волокно гродана содержит следующие химические

ве-

щепна,

SiO

—

47,

—

14,

TiO

— 7,

— 3,

CuO

—

MgO

— 10,

O —

2 и

— 1.

Для пыращпваппя рассады используют блоки

из

грода-

на размером IOXIOXЮ

ля

выращивания расте-

ний— 90Х30ХЮ см.

В 1983

г. в

совхозе «Киевская овощная фабрика» Киев-

ской области

на

минеральной вате получили

27,6 кг

тома-

тов

Кроме гродана,

ряде стран

качестве субстрата

ис-

пользуют высокомолекулярные синтетические соединения

типа вспененного полистирола, полиуретана, термопласти-

ческих полимеров,

также синтетические пенистые смолы,

обладающие различными водно-физическими

химически-

ми свойствами,

что

необходимо учитывать

при

выращива-

нии растений.

Из физических свойств субстрата наиболее важное зна-

чение имеет объемная масса, соотношение твердой, жидкой

и газообразной фаз

механическая прочность субстрата.

Водно-физические свойства

его

оказывают существенное

влияние

на

процессы роста

развития растений.

На

искус-

ственных субстратах значительно увеличивается масса, объ-

ем,

адсорбирующая поверхность корней рассады (табл.

и усиливается

их

нагнетающая

метаболическая актив-

ность.

Развитие рассады огурца

на

различных субстратах

на 20-й

день

после пикировки

(Алиев

Э. А., 1971)

Общая-

адсорби-

рующая

поверх-

ность

корней.

Субстрат

Сырая

масса

одного

растенн

Пло-

щадь

листь-

Macca

корнсЛ

одного

растения,

4 0,3

0,62

0,71 0.103

9 ,0

1,01

1.0

0.320

3,7

66,2

1,04

1,10

0,376

10,3

133,0

1,96

0,532

11,2

147,0

1,93 2,14 0,620

Почвенно-перегнойная

смесь (контроль)

Песок

Опилки

Щебень

(3—8

мм)

Вермикулит

При этом изменяется морфологическое строение корне-

вой системы растений.

частности,

на

искусственных субст-

ратах они формируют сильно развитую компактную корне-

вую систему

несколько утолщенными

более короткими

корнями, тогда как

на

почве последние меньше ветвятся, но

сильно вытягиваются.

ПОДГОТОВКА

ЗАФОСФАЧИВАНИЕ СУБСТРАТА

ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

Правильный подбор

подготовка субстрата существен-

ным образом влияют

на

урожайность выращиваемых куль-

тур,

так как от

этого зависит обеспечение растений

не

только водой и кислородом воздуха, по и элементами мине-

рального питания.

Для выращивания растений необходимо использовать

субстрат определенной фракции, предварительно определив

степень засоренности его иылевагыми частицами. Наличие

их ухудшает аэрацию субстрата и затрудняет равномерное

наполнение поддонов питательным раствором. Из субстрата

эти частицы удаляют промывкой на вибросгатах.

Субстрат для выращивания растений не должен влиять

на состав питательного раствора. Поэтому заранее опреде-

ляют его кислотность, химический состав и инертность, т. е.

устанавливают, не вступает ли он в химическое взаимодей-

ствие с питательным раствором. Для этого его заливают

питательным раствором, в котором предвари гельно опреде-

ляют концентрацию элементов минерального питания и

реакцию. Через Ь—10 часов раствор фильтруют и снова

анализируют. Если химический состав питательного раство-

ра не изменился, субстрат используют для выращивания

растений. Если же частицы субстрата выделяют в раствор

много полуторных окислов кальция, в результате чего рас-

твор подщелачивается, то такой субстрат без предваритель-

ной обработки использовать для выращивания растений

нельзя. В щелочной среде в осадок выпадают фосфаты по-

луторных окислов и фосфаты кальция, которые оседают на

поверхности субстрата.

Горные породы состоят из минералов, содержащих по-

луторные окислы в трудиорастворимом состоянии. В рас-

творе они не могут появиться в большом количестве, тем

более, что кислотность раствора поддерживается выше

предела их растворимости. Кальций более подвижен, по-

этому в растворе его может оказаться достаточно для то-

го,

чтобы связать весь фосфор.

Для предупреждения связывания фосфора полуторными

окислами и кальцием свежий субстрат перед высадкой рас-

тений зафосфачивают, т. е. дают избыток фосфора с тем,

чтобы связать все имеющиеся ионы алюминия, железа и

кальция в виде фосфорнокислых солей. Практически суб-

страт заливают 2 %-ным раствором вытяжки из суперфос-

фата и выдерживают его в течение суток, после чего промы-

вают водой.

В производственных условиях, когда требуется обрабо-

тать сотни кубических метров субстрата, не всегда имеют-

ся резервуары для приготовления большого количества вы-

тяжки. На 1 га гидропонных теплиц при пористости щебня

45 % требуется 900 M

2 %-ной вытяжки, для чего необхо-

димо 18 т суперфосфата. Поэтому для обработки щебня ав-

тором предложено использовать 0,2%-ный раствор орто-

фосфорной кислоты. Карбонаты кальция, содержащиеся в

субстрате, при взаимодействии с ортофосфорной кислотой

образуют на его поверхности малорастворимую в воде

пленку фосфатов кальция, что улучшает химические свой-

ства субстратов, в результате чего они становятся пригод-

ными для возделывания растений. В навафосфачеииых же

субстратах фосфор, железо и другие питательные элементы

в первый же день из раствора выпадают в осадок (табл.3).

С целые определения до-

ступности для растений

осажденных фосфатов на

них выращивали рассаду

томата. С этой целью в гон-

чарные горшки диаметром

9 см засыпали зафосфачен-

нын и незафосфаченнын

субстраты, в которые зани-

кировали сеянцы 12-дневно-

го возраста. Рассаду выра

щивали с применением до-

полнительного досвечива-

ния на питательном раство-

ре без фосфорного и каль-

циевого питания.

Биометрический анализ

полученных данных пока-

зал,

что осажденные фос-

фаты доступны для корне-

вой системы растений. Сырая масса рассады на зафосфа-

ченном субстрате составила 8,14, на незафосфачениом —

5,87 г. Содержание неорганического фосфора в листовых

пластинках рассады составляло соответственно 224 и 72 мг

на 1 кг сырой массы.

Зафосфачивапие минеральных субстратов при беспоч-

венной культуре является эффективным и необходимым

приемом при значительном содержании в них карбонатов

кальция.

ЗАСОЛЕНИЕ И ЗАГРЯЗНЕНИЕ СУБСТРАТА,

СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

Широкое внедрение в производство гидропонного мето-

да выращивания растений выдвигает проблему продления

срока использования субстрата. В практике эксплуатации

гидропонных теплиц имеет место снижение урожайности

культур в процессе длительного его использования. Это

явление получило название старения субстратов. Мно-

гими нало.чонл гелями устгцюцдецо, что накопление солей

3. Влияние зафосфачивания суб-

страта на химический состав пита-

тельного раствора (Алиев Э. А.,

1971)

Содержание элементов

растворе.

ыг/л

после восьмичасового

•4

взаимодействия с

С а

ортофосфорной

кислотой субстрата

иезафос-

зафо

сфа-

,.ачешю- ченного

го

рН

5,8

7,8

6,2

IBO 32U 204

40 27,1

8G 29,4 81,3

236

214

231

1,8

0,2

1.1

на поверхности субстрата Происходит

процессе обмена

ионов

системе растение

—

почвозаменитсль

—

питатель-

ный раствор.

Следует отметить,

что в

последние годы

литературе

появились данные

об

ухудшении ростовых процессов

рез-

ком снижении продуктивности растений после 10—15-лет-

пего использования субстратов,

что

объясняется происхо-

дящими

в них

почвообразовательными процессами.

Известно,

что

природные почвы образовались

течение

тысячелетий

из

горных пород

при

непосредственном учас-

тии растений.

искусственном субстрате после 7—8-летне-

го использования возникает первичный почвообразователь-

ный процесс,

результате чего наблюдается устойчивое

подкисление

его до рН 4—4,5.

Исследованиями

Е. И.

Ермакова

(1975)

установлено,

что после длительного использования субстрата разрушает-

ся алюмосиликатиая

алюмоферросиликатная

его

части

высвобождением окислов кремния

алюминия.

При

этом

высвобожденная аморфная кремниевая кислота

тонко-

дисперсные соединения кальция, магния, алюминия

и же-

леза, осаждаясь

на

поверхности корней, угнетают рост

растений.

Через десять

лет

урожайность огурца

на

щебне снижа-

ется

на 6 %

(табл.

4).

Урожайность огурца

томата, выращенных

на

щебне различного

срока использования (Алиев

Э. А., 1977)

Огурец

Тома г

Субстраты

кг/м«

контро-

кг/м'

копт-

кг/м«

лю

кг/м'

ролю

Новый щебень (кон-

троль)

26,1 100 15,2 100

Семь

лет

использования

24,8 95 15,0 99

Десять

лет

использова-

ния

24,6 94 15,4 101

При длительном использовании субстрата

на его

поверх-

ности откладываются соли питательных веществ: калия,

кальция, магния, железа

фосфора,

т. е.

происходит засо-

ление субстрата, причем

увеличением срока

его

использо-

вания степень засоления повышается.

На засоленность субстрата влияет также концентрация

мигательного раствора, размер частиц субстрата, наличие

нем

пылевидных фракций,

также температурный режим

и режим влажности

теплицах.

Чем

выше концентрация

пи

га

гслыюго„раствора, згем больше солей откладывается

Отредактированно Администрацией

www.Ponics.ru

на поверхности субстрата. Субстрат

размером частиц

1—

мм

засоляется быстрее,

чем с

размером частиц

5—7 мм.

При наличии

субстрате пылевидных частиц питательные

элементы адсорбируются

на их

поверхности. Установлено,

что

субстрате

размером частиц 1—2

мм в

течение

од-

ного гола фосфора

(Р2О5)

откладывается

полтора,

каль-

ция

(CaO) —

четыре раза больше,

чем

этом

же

субстра-

те

размером частиц

5—7

мм.

Верхний слой засоляется

значительно сильнее,

чем

нижний.

процессе испарения

поды

верхних слоев субстрата соли, находящиеся

пита-

тельном растворе, остаются

на

поверхности щебня. Этот

процесс особенно интенсивно протекает

августе

сентяб-

ре после высадки растений

на

постоянное место

осенне-

зимнем культурообороте.

этот период температура

теп-

лицах достигает

30—35

°С. Значительная часть поверхности

субстрата

течение

40—45

дней остается непритененной.

Усиленная вентиляция воздуха

этот период ускоряет про-

цесс

его

засоления. Накопившиеся

на

поверхности субстра-

та соли вызывают растрескивание

гниение корневой шей-

ки огурцов.

Засоление субстрата

—

процесс управляемый.

Он за-

висит прежде всего

от

технологии выращивания растений

гнлропопных теплицах (Ващенко

С. Ф.,

Коробченко

Ю. Т.,

1066; Алиев

Э. А., 1971).

Содержание питательных элементов

щебне

до и

после обработки

p.i !личными окислителями, мг/кг (Алиев

Э.

Л.,

1977)

Способ обработки"

• а

«ей,

N-N0,

CaO

Сумма

со-

мг/кг

Процент

лоченнызс

Лез обработки

1.5 697,1 48,6479.9 21.5 10.3 36.8 11,8 1208,2 —

Промывка водой

— 579,1 26,2 463,915,8 11,5 27,9 0,9 1133,0 6,2

1,5

%-ный раствор

едкого калия

0,3 274,0 62,9 292,019,9 9,8 34,1 0,7 902,7 26,3

%-ный раствор

карбатиона

— 515,0 17,7312,2 47.4 29,4 27,9 0,5 949,7 21,4

%-ный раствор

формалина

— 575,0 19,3261,815,2 15,4 18,9 — 813,4 32,6

Гипохлорит

на-

трия

(1000

мг ак-

тивного хлора

на

1л)

— -498,9 25,5453,3 20,8 8,8 28.9 — 1096,8 9,3

Хлорная вода

(1900

мг

актив-

ного хлора

на

1л)

1,8 524,3 33,0102,1 9,8 29,3 10,0 1,4 711,7 41,0