Наука ПлоскоЗемье
2 754

Технология будущего из прошлого. Гидропоника

Краткая видео-выжимка, если лень читать
В закладки

Землю населяют около 7,7 млрд людей. Каждый день прирост составляет около 230 тысяч. При этом 800 млн человек испытывает нехватку пищи каждый день. Я не буду призывать вас: "Давайте кушать меньше, чтобы и другие смогли поесть!" Потому что это бред сумасшедшего. Трудность нехватки еды не в чрезмерном потреблении в развитых странах, а в отсутствии нормальных условий для выращивания пищи в бедных. Отсутствие условий связано с большими пустынными территориями, как в Нигере (меня же не забанят, да?); постоянными военными конфликтами, как в ЦАР; засухой и саранчой, как на Мадагаскаре. На эти трудности наслаивается сокращение пахотных земель по всей планете. Возникает вопрос: где выращивать еду, если места становится всё меньше? Решением этой сложной задачи может стать гидропоника.

Гидропоника - метод выращивания растений без почвы в воде, содержащей растворённые питательные вещества

Новое - это хорошо забытое старое

Плавучие сады индейцев

Практическое применение гидропоника получила задолго до формирования теоретической базы знаний об этом методе. Племена Южной Америки и Мексики уже в 1100 году применяли плоты из тростника, на которые укладывалась грязь из вулканической породы, и высаживались растения. Эти плоты сплавляли к ближайшим озерам, вода в которых была необходимой температуры. Минеральные вещества из грязи постепенно переходили в раствор и становились доступными для питания растений. Подобные сооружения находили и в других частях света. В 1275 году Марко Поло встретил плавучие сады в Китае. Точная информация о первооткрывателях этой технологии не известна, но на сегодняшний день это самые старые гидропонные сооружения известные истории.

Уильям Фредерик Герик

Основателем современной гидропоники считается Уильям Ф. Герик. Он ввёл термин "гидропоника" и доказал возможность выращивания разных видов растений в ёмкостях с питательным раствором. На его технологии во время Второй Мировой войны создали первое промышленное воплощение гидропоники. Во время тихоокеанской кампании армия США столкнулась с трудностями при возделывании пищи на местных скалистых и пересыщенных солями почвах. Транспортировка пищи в отдалённые уголки была очень дорогой и нецелесообразной идеей, также сложность представляла японская авиация, которая периодически нападала на транспортные конвои. Поэтому в срочном порядке на острове Уэйк были созданы гидропонные плантации, которые еженедельно приносили 20 кг помидоров, 10 кг фасоли, 20 кг кукурузных початков и 20 кг зелёного салата. Опыт оказался успешным, поэтому такие же плантации создали на авиабазе Хаббания в Ираке и в богатом нефтью, но не едой Бахрейне.

Гидропонные сады на острове Вознесения

Соль, кислород и инертные кубы

Довольно долго представления о питании растений складывались на ошибочных суждениях Аристотеля. В своих трудах он утверждал, что растения питаются органическими веществами и лишь обеспечивают перераспределение органики. Только в XVII веке Иоганн Баптист ван Гельмонт провёл опыт, который поставил под сомнение представления Аристотеля. В XVIII веке Джозеф Пристли и Ян Ингенгауз открыли миру явление дыхания растений и усвоение углекислого газа. Окончательное опровержение этой теории в 1840 г. представил в своей книге немецкий агрохимик Юстус фон Либих. Он писал следующее: "Растительные организмы, или, следовательно, органические соединения, являются средством питания и поддержания жизни людей и животных. Источником питания растений, напротив, является исключительно неорганическая природа".

Источником питания растений являются неорганические вещества

Гидропонику от традиционного земледелия отличает то, что растения могут расти на инертной подложке (керамзит, минеральная вата, кокосовый войлок), которая обеспечивает физическую опору растению (но не питание!). Питание растений обеспечивает водно-солевой раствор, рецептура которого подбирается к сортам растений. Однако раствор для салата подойдёт и для помидоров, это в небольшой степени повлияет на вкус.

Набор питательных растворов одного из лидеров рынка

В тепличных условиях приходится учитывать тонкости, которые в природе происходят самопроизвольно. В природе дождевая вода до того как упадёт на землю растворяет кислород, после чего насыщает кислородом корни растений. Растения без кислорода погибнут. Им как и животным он необходим для дыхания. Поэтому при выращивании растений гидропоникой важно обеспечивать корни постоянным притоком кислорода. Кроме того, агрохимики выявили зависимость между объёмом поступающего кислорода и темпами роста растений чем больше кислорода, тем активнее рост.

Что ещё важно при выращивании растений? Свет. Растения - это единственные организмы способные получать энергию напрямую от света (привет, протоссы!). Причём облучение узким спектром даст слабое не жизнеспособное растение. Каждое растение облучается определённым световым потоком, причём этот спектр меняется при переходе от вегетационного периода к стадии цветения. Обычно это смещение общей температуры света с 6500 К к 2700 К соответственно. В вегетационный период используют LED-освещение, а при цветении ДНат-лампы.

Очень много ламп

Вертикальные поля

Агроинженеры за столетнюю современную историю технологии придумали множество её разновидностей. Наиболее простой вариант - это системы периодического затопления. Обычно её применяли на заре промышленного освоения технологии. Идея заключается в периодическом затоплении горшка с растением питательным раствором и последующего его опорожнения. При вытекании раствора создавалась зона пониженного давления, что позволяло обновить воздух и повысить содержание кислорода. Недостатками системы было обязательное постоянное присутствие человека, потому что цикл должен повторятся довольно часто. Также данный вариант не сильно масштабировался, поэтому большого распространения в промышленности он не получил.

Система периодического затопления

Использование технологий, в которых количество растворённого кислорода увеличилось, стало логическим продолжением прошлых идей. Созданная Алленом Купером в 1960-х техника питательного слоя учла недостатки предыдущей системы, упор был сделан на насыщение раствора кислородом и масштабируемость. Устройство представляет собой немного наклонённый жёлоб с отверстиями, распределёнными через равные промежутки. В отверстия вставляются кубики минеральной ваты с укоренившимися растениями. Из бака снизу по трубе поступает питательный раствор к противоположному концу желоба. Раствор образует тонкую плёнку жидкости, увлажняет субстрат и обеспечивает насыщение корней кислородом. Большая площадь соприкосновения с воздухом позволяет растворится значительному объёму кислорода. Раствор из желоба стекает обратно в бак и возвращается в цикл.

Техника питательного слоя

Параллельно с предыдущей технологией развивались системы капельного орошения. Она получила распространение благодаря своей простоте и дешевизне. В лотки с растениями по капиллярам поступает раствор, а его излишки стекают по установленному под растениями желобу. Однако эта система имеет и минусы. Кубики периодически приходится промывать чистой водой, чтобы смыть закристаллизовавшиеся соли на подложке. На это уходит много воды, что не слишком экономично.

Система капельного полива
Форум Dzagi

Наиболее современная и практически применимая технология называется аэро-гидропоника. Устройство системы похоже на питательный слой, но с одним отличием. Раствор в данном случае не поступает через желоб, а распыляется несколькими форсунками. За счёт этого образуется ещё большая поверхность соприкосновения с воздухом, следовательно к корням поступает ещё больше кислорода.

Установка аэро-гидропоники

Эту технологию ошибочно называют аэропоникой. В аэропонике раствор распыляется при помощи ультразвуковых распылителей, которые разбивают частички воды до нескольких микрометров. Таким образом питательные вещества проникают сразу в корень. В теории это звучало отлично, но на практике мембраны, создающие колебания, быстро обрастают солями. В результате распыление прекращается, а растения не получают пищу и кислород.

Но это лишь база гидропоники. Современные исследования направлены на автоматизацию и укрупнение гидропонных технологий. Это установки в виде колеса с освещением в центре карусели.

Барабанная гидропонная установка

A и V-образные стеллажи, увеличивающие общий выход продукции с 1 метра квадратного. Или ещё лучше: многоэтажные гидропонные установоки.

Клубника в январе

Самый яркий пример использования гидропоники - это пищевая промышленность Нидерландов. Нидерланды крупнейший поставщик продовольствия в мире, который незначительно уступает по объёмам производства только США. Однако площадь Голландии 42 508 квадратных километра, а площадь США в 231 раз больше.

Как?! Гидропоника и высокоэффективное земледелие. Более половины территории страны используется для сельского хозяйства. Голландия мировой лидер по производству фруктов, картофеля, лука и вторая по экспорту овощей. Большинство семян производимых в мире также получают в Нидерландах.

Mother Russia Seeds

Радует, что в России гидропоника тоже начала быстро развиваться. Создатель "Alawar" Александр Лысковский наигравшись в "Весёлую ферму" решил создать настоящую. iFarm Project совсем недавно привлёк миллионные инвестиции.

Российский урбанизм без кавычек
iFarm Project

Фермы строятся в формате модульного конструктора с набором унифицированных расходных материалов (семена, удобрения, датчики). Их можно разместить в пустующих складах, цехах заводов, подвалах и на крышах зданий. Каждый объект подключен к единой облачной системе управления параметрами выращивания и единой системе организации распределенного сбыта.

Плюсы гидропоники

  • Полный контроль над ходом выращивания
  • Экономия воды
  • Меньше потребность в пестицидах
  • Нет надобности в гербицидах
  • Лучше вкус
  • Выше выход с единицы площади
  • Зимой можно есть клубнику

Один большой минус

Одна ошибка может убить весь урожай.

Бурное развитие гидропоники не оставит нас в будущем голодными (наверно) и позволит отведать лучших фруктов и овощей. Спасибо за внимание.

Статья подготовлена на основе книги Уильяма Тексье "Гидропоника для всех"

#лонг

Материал опубликован пользователем. Нажмите кнопку «Написать», чтобы поделиться мнением или рассказать о своём проекте.

Написать
{ "author_name": "ПлоскоЗемье", "author_type": "self", "tags": ["\u043b\u043e\u043d\u0433","long"], "comments": 27, "likes": 110, "favorites": 62, "is_advertisement": false, "subsite_label": "science", "id": 42122, "is_wide": false, "is_ugc": true, "date": "Mon, 11 Mar 2019 18:09:04 +0300" }
{ "id": 42122, "author_id": 118438, "diff_limit": 1000, "urls": {"diff":"\/comments\/42122\/get","add":"\/comments\/42122\/add","edit":"\/comments\/edit","remove":"\/admin\/comments\/remove","pin":"\/admin\/comments\/pin","get4edit":"\/comments\/get4edit","complain":"\/comments\/complain","load_more":"\/comments\/loading\/42122"}, "attach_limit": 2, "max_comment_text_length": 5000, "subsite_id": 112327 }

27 комментариев 27 комм.

Популярные

По порядку

Написать комментарий...
8

Мастера гидропоники не работают в проектах владельца алавара. Они свои "полисадники" держат сокрытые от глаз и получает очень солидный лавандос благодаря тишине.

Ответить
2

Гыгыгы, гидропоника. Прячут её, ну вы поняли почему, да? Лавандос рубят, гыгыгы

Статья про гидропонику, в комментариях кто-то "оригинально" шутит про траву

Ответить
–6

Всегда будет совковая лопата считающая себя самым умным. Смарите типа, кто-то пошутил, а я понял шутки и я ее вам объясню.

Ответить
0

Можно было проще.
Объяснять шутку это как препарировать лягушку. Вы узнаете, что внутри, но лягушка умрёт в процессе.

Ответить
1

Он франшизу хочет из этого сделать

Ответить
4

Спасибо, интересная статья. Надеюсь, доживем до того момента, когда в каждой квартире будет по автоматическому генератору овощей.

Ответить
12

"Автоматический генератор овощей" - это мечта нашего правительства.

Ответить
10

это уже не мечта, им осталось только "сорняки" прополоть :(

Ответить
0

Слишком широкий задел на лулзы и рофлы.

Ответить
0

А ещё в каждой квартире по колодцу и своим солнечным панелям!

Ответить
0

Имеешь в виду по телевизору с телеканалом Россия 24?

Ответить
2

Аж захотелось работать в таком месте, ходить среди стеллажей и проверять как всё растёт.

Ответить
1

Мне кажется гидропоника слишком дорогая для стран типа Нигера (хотя у меня по географии 4 - столица Индии - Тадж-Махал), плюс слишком сильная зависимость от профессионалов (все-таки сейчас это высокотехнологичный процесс), значит обучать - дорого, технологически не просто - значит тоже дорого (скорее всего в странах вроде Нидерландов получше - мало земли, доступнее технологии). Как решение супер-мега проблемы в маленьком масштабе нормально, однако системное решение для целой страны, да еще и без свободного доступа к воде (ну мне так кажется) построить будет сложно и очень затратно. За статью спасибо, сама технология конечно интересная)

Ответить
1

Рентабельность таких проектов в наших условиях невысокая. Хорошо работает при дешевом финансировании, потому в Европе сделать проще. Технологически еще стоит упомянуть, что подобное интенсивное выращивание требует источник тепла и углекислого газа. Последний недешевый.

Ответить
0

Сделать рядом костер ?

Ответить
0

Не далеко от истины. Использование собственной котельной с отфильтровкой СО2 - распространенное решение.

Ответить
0

открывать ферму в подвале дешевого кабака. интересно даже что вырастет на перегаре и душных шутках

Ответить
0

Пытаясь нажать раздел Наука, у меня вылезает 404.
С телефона норм.

Ответить
0

Гидропоника. 1999 год

Ответить
0

System shock 2? Там разве не далёкое будущее?

Ответить
0

В этот год вышла игра

Ответить
0

Один большой минус - дороговизна.

Ответить
0

Смотря где брать...

Ответить
0

Гидропоника <3

Ответить
0

А как же сила земли?

Ответить
0

Трудность нехватки еды не в чрезмерном потреблении в развитых странах, а в отсутствии нормальных условий для выращивания пищи в бедных.

Нихрена. С количеством выращиваемой еды в мире сейчас всё нормально. Проблема исключительно финансово-логистическая. И гидропоника эту проблему не решает никак, так как если в беднейших странах нет денег на закупку еды, то у них нет денег и на гидропонику.

Ответить
0

Прямой эфир

[ { "id": 1, "label": "100%×150_Branding_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox_method": "createAdaptive", "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "ezfl" } } }, { "id": 2, "label": "1200х400", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "ezfn" } } }, { "id": 3, "label": "240х200 _ТГБ_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fizc" } } }, { "id": 4, "label": "240х200_mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "flbq" } } }, { "id": 5, "label": "300x500_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "ezfk" } } }, { "id": 6, "label": "1180х250_Interpool_баннер над комментариями_Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "clmf", "p2": "ffyh" } } }, { "id": 7, "label": "Article Footer 100%_desktop_mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fjxb" } } }, { "id": 8, "label": "Fullscreen Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fjoh" } } }, { "id": 9, "label": "Fullscreen Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fjog" } } }, { "id": 10, "label": "Native Partner Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyb" } } }, { "id": 11, "label": "Native Partner Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyc" } } }, { "id": 12, "label": "Кнопка в шапке", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fdhx" } } }, { "id": 13, "label": "DM InPage Video PartnerCode", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox_method": "createAdaptive", "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "clmf", "p2": "flvn" } } }, { "id": 14, "label": "Yandex context video banner", "provider": "yandex", "yandex": { "block_id": "VI-250597-0", "render_to": "inpage_VI-250597-0-1134314964", "adfox_url": "//ads.adfox.ru/228129/getCode?pp=h&ps=clmf&p2=fpjw&puid1=&puid2=&puid3=&puid4=&puid8=&puid9=&puid10=&puid21=&puid22=&puid31=&puid32=&puid33=&fmt=1&dl={REFERER}&pr=" } }, { "id": 15, "label": "Плашка на главной", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "byudo", "p2": "ftjf" } } }, { "id": 17, "label": "Stratum Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fzvb" } } }, { "id": 18, "label": "Stratum Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "tablet", "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fzvc" } } } ]
Невероятно! Skyrim портировали на...
Подписаться на push-уведомления