Гідропоніка або позаґрунтове землеробство – це метод вирощування рослин (здебільшого сільськогосподарських культур), в якому замість ґрунту використовується нейтральний та інертний субстрат (наприклад, пісок, гравій, пуцолан, перліт, глиняні кульки, кам’яна вата тощо). Цей субстрат зрошується потоком водного розчину, який постачає кореневій системі рослин мінеральні солі та інші необхідні поживні речовини.
Слово «гідропоніка» походить від давньогрецьких слів ὕδωρ – вода та πόνος – робота, тобто словосполучення можна перекласти як «робочий розчин».
Історичні факти
Ідея використання гідропоніки з’явилась ще в античні часи. Прикладом її втілення можна вважати одне з семи чудес світу – Висячі сади Семіраміди, історичні свідчення про які датуються періодом існування Вавілонського царства. І хоча насправді ці сади вирощувались з використанням ґрунту, проте вони вважаються однією з перших спроб людства забезпечити культури поживними речовинами за допомогою водної системи зрошення.
Ще одним стародавнім прикладом застосування гідропоніки є чинампа або плаваючі сади ацтеків. Ця технологія подекуди збереглась і в наш час. Народи, що жили на берегах озер у високих горах Перу, таких як Тітікака, вирощували свої городи на поверхні води. Згодом ацтеки, які оселились на болотах поблизу майбутнього міста Мехіко, створили види плотів з очерету й тростини, які вкривали шаром мулу, відомого як чинампа, і вирощували в ньому овочі. Коріння таких рослин опинялось у воді озер, звідки отримувало потрібну вологу та поживні речовини. Так індіанські племена, самі того не підозрюючи, стали винахідниками примітивної аквакультури. Так само Марко Поло відзначав існування плавучих садів у Китаї. Китайці й досі використовують ці старовинні методи вирощування рослин.
Вчені, причетні до створення й розвитку гідропоніки
Найдавнішою опублікованою роботою про вирощування наземних рослин без ґрунту вважається книга Sylva Sylvarum або «Природна історія» англійського вченого і філософа Френсіса Бекона (1627 р.). Завдяки його праці водна культура стала популярним методом дослідження. У 1699 році англійський дослідник-натураліст і геолог Джон Вудворд опублікував свої експерименти з водною культурою з м’ятою кучерявою (колосоподібною). Він виявив, що рослини в джерелах з менш чистою водою ростуть краще, ніж рослини в дистильованій воді. А ряд його спостережень і дослідів доводять, що рослини живляться речовинами, які містяться як у воді, так і в землі.
У ХVIII столітті ботаніки зацікавились, яким же чином рослини живляться. І до 1842 року був складений список з дев’яти основних елементів, необхідних для росту рослин. Проте позаґрунтова культура, яку ми знаємо сьогодні, народилась у ХІХ столітті в Німеччині, зокрема після досліджень німецького ботаніка Юліуса фон Сакса, спрямованих на виявлення розчинних поживних речовин, що живлять рослини. Ці перші досліди вирощування рослин без ґрунту отримали назву гідропоніка, або гідрокультура, – слово, що походить від німецького Hydrokultur.
Винайдена технологія замінює традиційний ґрунт поживним розчином, який регулярно оновлюється. Вона дозволяє вирощувати значну кількість овочів та навіть деякі фрукти. Робота Юліуса фон Сакса, а також дослідження іншого німецького вченого, агрохіміка Вільгельма Кнопа, доводять роль води, повітря й ґрунту в живленні рослин. І саме в пошуках ролі кожного із складових елементів ґрунту вони зрозуміли, що їх можна повністю забезпечити штучним способом. Одночасно й незалежно один від одного вченим вдається вирощувати рослини в розчинах, що складаються з води та мінеральних солей. Так відкриття німецьких ботаніків Юліуса фон Сакса та Вільгельма Кнопа в 1859–1875 роках призвело до розвитку технології позаґрунтового вирощування культур.
Внаслідок їхніх відкриттів вчені почали активно цікавитись цією темою. Та лише в 1930 році Вільям Фредерік Геріке з Каліфорнійського університету створив першу комерційну гідропонну систему в Сполучених Штатах Америки. Під час Другої світової війни американці вирощували гідропонні овочі на вулканічних островах у Тихому океані, щоб забезпечити надходження вітамінів, необхідних для підтримки здоров’я їхніх солдатів, що перебували там у гарнізонах.
У наступні десятиліття з’являються додаткові технічні пристрої, що урізноманітнюють експлуатаційні можливості нового способу вирощування. Наприклад, використання мінеральної вати як субстрату в 1960-х роках, або британська система NFT (техніка живильних плівок) у 1970-х роках.
Сьогодні позаґрунтове рослинництво запроваджене в світовому сільському господарстві на мільйонах гектарів. Велика кількість свіжих овочів, таких як помідори, огірки, цукіні, салат, перець, стручковий перець, шпинат, броколі, квасоля, морква, буряк, картопля, ароматичні трави вирощені в теплицях, де застосовують гідропонні методи рослинництва. Те ж саме стосується й більшості квіткових культур, що використовуються у флористиці.
Впродовж останніх кількох десятиліть вчені-агрономи працюють над визначенням оптимального складу мінеральних солей та елементів у живильному розчині, що необхідні культурам для успішного зростання й розвитку. Результат їхньої довготривалої роботи довів, що для повноцінного живлення рослинам вкрай потрібні такі макро- та мікроелементи як залізо, магній, кальцій, фосфор, азот, сірка та інші. Загалом, крім вуглецю, водню й кисню рослини споживають близько шістнадцяти обов’язкових мікроелементів.
Вченим вдалося з’ясувати, що за відсутності в живленні, наприклад, калію, зростання рослин зупиняється, а брак кальцію призводить до припинення розвитку їх кореневої системи. Щоб відбувався процес утворення хлорофілу, рослинам необхідні такі важливі елементи як магній і залізо. А без фосфору й сірки не утворюються білки, життєво необхідні рослинним клітинам для формування протоплазми та ядра.
У чому полягає суть методу гідропоніки
Гідропоніка передбачає штучне створення оптимальних умов для вирощування рослин. Завдяки цьому методу можна забезпечити різним культурам спеціально підібраний режим живлення, максимально наближений до їхніх потреб, що надасть їх кореневій системі всі необхідні для розвитку й росту елементи. Завдяки цьому можна регулярно отримувати максимальні врожаї з найвищими якісними показниками.
Суть самої технології – це вирощування сільськогосподарських і декоративних культур гідропонним способом, при якому коренева система рослин знаходиться не в плодючому шарі ґрунту, а в субстраті, що слугує опорою для коренів і наповнюється водним розчином з поживними речовинами.
У теплицях та оранжереях закритого типу метод гідропоніки дозволяє вирощувати рослини в кілька ярусів, що заощаджує значну частину площі. До того ж обладнання дозволяє проводити регулювання концентрації вуглекислого газу, що сприятливо впливає на процес фотосинтезу, а також дає можливість встановлювати оптимальну для рослин вологість і температуру повітря, змінювати інтенсивність і тривалість освітлення всередині приміщення.
А оскільки живлення за такого способу вирощування подається до кореневої системи рослин дозовано і в легкодоступній для рослин формі – це значно економить ресурси та знижує трудовитрати. Тому гідропоніка особливо актуальна для районів зі складними кліматичними умовами, де існує нестача природної вологи.
Різновиди гідропоніки
Агрегатопоніка
Коренева система рослин у цьому разі розміщується в твердих, інертних, неорганічних субстратах, таких як керамзит, щебінь, пісок, гравій та подібних до них.
Хемопоніка
Цей спосіб гідропонного вирощування базується на субстраті з органічних матеріалів (мох, деревна стружка, тріски, тирса, верховий торф, мул тощо).
Іонітопоніка
Цей метод використовує для субстрату іонообмінні синтетичні матеріали (смоли, волокна, повсть, тканини) – так звані іонообмінники. Вони містять іони усіх необхідних культурам хімічних елементів, тому достатньо лише поливати кореневу систему рослин чистою водою.
Аеропоніка
У разі вирощування культур методом аеропоніки твердий субстрат не застосовується, а коренева система рослин знаходиться в повітряному середовищі. Зазвичай корені поміщають у спеціальні затемнені камери з мінеральною ватою, а поживні речовини вони отримують внаслідок зрошення живильними аерозолями. Цей метод надзвичайно економний, до того ж продукція, отримана за подібною технологією, не містить жодних шкідливих домішок.
Переваги застосування гідропоніки у вирощуванні культур
Головною перевагою гідропоніки є те, що цей метод дозволяє значно підвищити врожайність культур, оскільки всі необхідні корисні речовини прямують безпосередньо до кореневої системи. До того ж рослини, вирощені за допомогою гідропоніки, не отримують і не містять ніяких отруйних сполук, нітратів, солей важких металів, радіонуклідів чи інших шкідливих для людського організму речовин. Культури вирощуються в чистому середовищі, без бруду та сторонніх запахів.
Гідропоніка дозволяє враховувати індивідуальні потреби кожного різновиду рослин та повністю виключає вплив таких негативних факторів як пересихання, нестача вологи чи освітлення, кисневе голодування тощо.
Вирощування культур позаґрунтовим методом убезпечує рослини від ураження шкідниками, інфекціями, грибками та іншими захворюваннями, тому питання використання інсектицидів чи інших отрутохімікатів навіть не виникає.
Значно легше відбувається й пересаджування рослин, оскільки їх коренева система в разі використання гідропонного методу вирощування уникає травмування.
Недоліки методу гідропоніки
Безперечною і, певне, єдиною вадою цього методу вирощування є висока вартість обладнання для функціонування системи повноцінного життєзабезпечення рослин. Проте інвестиції в подібні проекти невдовзі повністю окупляються, оскільки культури, вирощені на гідропоніці, швидше зростають і дають багатший урожай.
Майбутнє землеробства пов’язане з гідропонікою
У наш час цей метод розвивається стрімкими темпами, оскільки тут запроваджуються ультрасучасні технології та останні наукові відкриття. Завдяки інноваціям постійно покращується якість живильного середовища, удосконалюється модель вирощування рослин, підвищується якість обладнання. Наприклад, останні розробки в проектуванні систем гідропоніки дозволяють максимально використовувати робочу площу приміщень. А це зменшує витрати на одиницю продукції та водночас значно збільшує врожайність.
Величезні промислові теплиці та оранжереї, де за цим методом вирощуються різні культури – овочі, ягоди, декоративні рослини – вже не вважаються фантастикою. Вдосконалення та осучаснення гідропоніки дозволяє комп’ютеризувати й автоматизувати практично всі основні операційні процеси цього методу, завдяки чому відбувається значна економія ресурсів, а застосування ручної праці у вирощуванні рослин полягає виключно в підготовці розсади та збиранні врожаю.
Поділитись в соцмережах:
