Гидропоника в промышленности, или Откуда зимой свежие овощи

Гидропоника в промышленности, или Откуда зимой свежие овощи

После публикации моей статьи про картофель в комментариях был поднят вопрос о вкусе домашних, выращенных в парниках на приусадебном участке, и промышленных томатов.

Промышленное выращивание овощей, в том числе томатов, происходит в открытом грунте в южных регионах нашей страны, а так как большая часть России находится в зоне рискованного земледелия, то для получения урожая не обойтись без сооружений для защиты грунта от неблагоприятных погодных условий – теплиц. В этой статье мы поговорим о технологиях, которые используются в промышленном растениеводстве, и о том, какие шаги необходимо предпринять, чтобы вырастить эталонные томаты.

Какие бывают теплицы

Теплица – это защитное сооружение, предназначенное для выращивания по сути всех форм и видов растений. Но есть дополнительная деталь, которая позволяет называть теплицы «теплицами». Это отопление.

По назначению и использованию теплицы можно разделить на категории:

1. Производственные (промышленные теплицы по площади от 3 га и более, предназначенные для выращивания овощей, цветов и прочего) и фермерские (теплицы, площадь которых варьируется в диапазоне от 0,2 до 2 га).
2. Есть теплицы для проведения селекционных работ и под репродукционные работы.
3. К группе специализированных теплиц можно отнести зимние сады, оранжереи, вегетарии и даже торговые центры (Greenshop), например, садовые отделы магазинов OBI или подобные.
4. В последнюю группу выделяются теплицы, работу которых разберем подробнее, – фитотронно-тепличные комплексы или тепличные комплексы, работающие по методу малообъемной гидропоники или промгидропоники.

Основной моделью промышленных теплиц на сегодняшний день является многопролетная блочная теплица типа Venlo.

Источник. Блочная теплица типа Venlo

Площади тепличных комбинатов могут достигать сотен гектар. В России самым большим тепличным комплексом является агрокомбинат «Южный», который занимает площадь в 144 га.

Современные тепличные комплексы, как правило, состоят из нескольких основных блоков:

• административное здание,
• сервисная зона,
• склады средств защиты растений (СЗР) и удобрений,
• энергоцентр,
• производственные блоки, состоящие из отдела водоподготовки, растворного узла, рассадного отделения,
• тепличный блок (основная и самая большая часть).

Источник. Рассадное отделение

Источник. Энергоцентр: общий вид и вид крыши, на которой установлены сухие градирни

Блочные теплицы типа Venlo могут иметь пролет (расстояние между опорными колоннами) от 8 до 12,8 м, а высота колонны — 6 м.

Источник. Конструктивные элементы блочной теплицы

Микроклимат теплицы

Микроклиматом теплицы можно назвать совокупность всех физических параметров воздушной среды и среды корнеобитания. Регулирование микроклимата производится оборудованием систем отопления, вентиляции, полива, питания, подачи углекислого газа, освещения. При регулировании настроек микроклимата всегда надо учитывать влияние внешних климатических факторов, а также фитоценоза (фитоценоз – растительное сообщество, характеризующееся определенным составом и взаимоотношениями между растениями и окружающей средой). Проще говоря, растительная масса в процессе жизнедеятельности также нагревает окружающее пространство и при значительном объеме замедляет воздухообмен.

Система отопления предназначена для поддержания необходимого температурного режима в тепличном блоке, в качестве теплоносителя используется вода. Нагрев воды происходит в газовых котлах и когенерационных установках (Когенерация – процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии). Подача теплоносителя от котлов в теплицы осуществляется через смесительную гребенку на четыре контура:

• подлотковый – расположен под самой крышей и обеспечивает снеготаяние при интенсивном выпадении осадков;
• контур верхнего обогрева – регулирует температуру в верхней части теплицы для исключения проникновения холодного воздуха при резких понижениях наружной температуры и открывании системы проветривания (фрамуг);
• зональный – регулирует температуру и влажность в зоне роста растений;
• контур нижнего обогрева – основной регулирующий контур, который формирует заданный тепловой режим в теплице. Еще он используется как рельсы для перемещения тележек для ухода за растениями и сбора урожая.

Источник. Газовые котлы

Источник. Смесительная гребенка

Источник. Нижний контур обогрева с установленными на него тележками

Система вентиляции позволяет осуществлять естественный воздухообмен через вентиляционные проемы в крыше тепличного блока. Открытие фрамуг предусмотрено во всех пролетах теплицы, площадь вентиляционных пролетов может доходить до 25% площади всей кровли. Вентиляция обеспечивает поступление наружного воздуха в теплицу для поддержания допустимой температуры воздуха в период повышенной солнечной активности.

Система зашторивания предназначена для создания затенения при избыточной солнечной активности в весенне-летний период, а также для сохранения тепла в ночное время и в период сильных холодов. Система располагается под крышей теплицы, а также на боковых стенах.

Источник. Система зашторивания

Система испарительного доувлажнения воздуха позволяет повышать влажность воздуха за счет мелкодисперсного распыления воды через систему форсунок. Использование в системе форсунок с дисперсностью распыла в 100 микрон позволяет избежать образования на растениях капель воды, которые могут привести к ожогам растений, так как будут действовать как увеличительные стекла.

Система рециркуляции воздуха. Здесь все просто, установленные осевые вентиляторы перемешивают весь объем воздуха в теплицы для выравнивания температурного режима и влажности во всем объеме.

Система подачи углекислого газа. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности растениям необходимо более высокое, чем человеку, содержание углекислого газа в воздухе. Для использования в тепличных комплексах существует два источника двуокиси углерода: сжиженный газ и отходящие от котельной газы (дымовые), для использования которых применяют специализированное оборудование, состоящее из конденсатора, дозатора и контрольной аппаратуры.

Все вышеперечисленные системы позволяют создать оптимальные условия воздушной среды. Но для запуска в растениях одного из важнейших процессов фотосинтеза еще необходим свет, влияющий также на темпы роста, развитие и урожайность выращиваемых растений. На большей территории нашей страны его не хватает. В защищенном грунте применяют два способа освещения растений в условиях, когда солнечного света недостаточно:

• досвечивание (дополнительный источник света к естественному освещению),
• светокультура, когда лампы являются единственным источником света. В качестве источников света применяются светильники с натриевыми лампами высокого давления (ДНаТ, ДНаЗ) мощностью от 400 Вт, а также светодиодные светильники LED сине-красного или белого спектра.

Источник. Досвечивание растений лампами ДНаТ

Источник. Досвечивание растений LED-лампами сине-красного спектра

Источник. Общий вид тепличного комплекса с включенной системой досвечивания с использованием натриевых ламп

Источник. Общий вид тепличного комплекса с включенной системой досвечивания с использованием LED-ламп

Вода, как источник жизни на земле, также необходима растениям. Для этого в тепличном комплексе предусмотрена система капельного полива растений, которая позволяет поставлять необходимое количество воды прямо к корням каждого растения. Одной воды для роста растений недостаточно, поэтому в систему капельного полива встраивают систему питания растений комплексом минеральных удобрений. В комплект оборудования для системы капельного полива и питания растений входит:

• узел для приготовления питательных растворов с дозатором и насосами капельного полива, а также емкость для приготовления и хранения маточного раствора (маточный раствор в сельском хозяйстве – концентрированный, малообъемный раствор, заготавливаемый для последующего разведения в большем количестве воды и применения в работе);
• распределительная сеть капельного полива, состоящая из магистральных каналов, микротрубок и капельниц с заданным пропускающим объёмом;
• емкости для подготовки и хранения воды;
• установки очистки дренажной воды для повторного использования;
• емкости для сбора и хранения дренажной воды перед повторным использованием.

• теплица поддерживает в любой период времени года идеальный микроклимат;
• теплица позволяет экономить затраты на отопление;
• теплица в любой период времени может поддерживать оптимальный уровень СО2;
• теплица защищена от проникновения вредителей;
• в теплице Ultra Clima не происходит застоя воздуха. Это препятствует развитию заболеваний благодаря пленочным рукавам, расположенным под каждой грядкой. Более подробно про теплицы пятого поколения и технологию Ultra Clima можно узнать из видео, подготовленного компанией «Лаборатория инженерных систем», которая с начала 2017 года является правопреемницей НПФ «ФИТО» и входит в состав группы компаний «ФИТО».

Лотки изготавливаются на месте и подвешиваются по всей длине блока теплицы. Профиль лотка позволяет собирать дренажные растворы и перенаправлять их в емкости для сбора. При монтаже лотков создается уклон 0,2%, достаточный для отвода дренажных вод.

Источник. Схема профиля лотка

Источник. Подвесные лотки с расположенными на них матами с растениями

По всей длине лотков на них располагаются маты с субстратом (в нашем случае субстратом будет служить минеральная вата), на котором расположатся растения. При данном методе выращивания субстрат необходим для закрепления корневой системы и влагоудержания. Данную методику называют малообъемной, так как для полноценного развития томатов или огурцов требуется от двух до четырех литров субстрата на весь цикл роста растений.

Немного про минеральную вату. Минеральная вата, которую еще называют «каменной ватой», производится из базальтовых горных пород или сходных с ними диабазов. Измельченную горную породу смешивают с коксом и доводят до температуры плавления в 1600 о С. Затем из расплавленной массы делают волокна. В общем процесс чем-то схож с производством сахарной ваты. Первой использовать минеральную вату в качестве субстрата для растений стала датская компания «Гродания AG». Применение минеральной ваты, благодаря её нейтральной среде, позволяет агроному точно контролировать количество воды и минеральных веществ, поступающих к растению. Самым крупным производителем минеральной ваты на сегодня является группа ROCKWOOL и, в частности, входящая в её состав компания Grodan.

Источник. Мат с минеральной ватой фирмы Grodan

Система подачи питательного раствора к корням растений, описанная выше, относится к одному из пяти методов гидропоники, применяемых в промышленности (по Тараканову Г.И., 1982).

• Агрегатопоника – вышеописанный метод выращивания растений на твердых субстратах (в нашем случае — минеральная вата), обладающих небольшой влагоемкостью с периодической подачей минеральных удобрений.
• Водная культура – при которой корни растения постоянно или периодически погружены в питательный раствор (широко применяется для выращивания салата).
• Хемопоника – метод близок к выращиванию растений на почвосмесях. В качестве субстрата при данном типе выращивания используют сфагновый мох, древесную кору, опилки, рисовую шелуху, отходы хлопчатника, кокосовую стружку и др.
• Ионитопоника – совершенно новый метод. Растения выращиваются на субстрате, состоящем из двух типов ионообменных смол: катионита КУ-2 и анионита ЭДЭ 10П. Оба ионита не разлагаются при воздействии кислорода, света и при обычной температуре. В отличие от агрегатопоники питательные вещества находятся в субстрате, поэтому поливают только водой. По факту данный субстрат является искусственной почвой.
• Аэропоника – более развитая модификация гидропоники (в данной классификации водной культуры), при котором корни растения находятся не в водной среде, а в воздушно-капельной среде и имеют постоянный доступ к кислороду, что фактически исключает удушье растений.

Как вырастить томаты в защищенном грунте: основные шаги

Первое, с чего необходимо начать, — это правильно подобрать гибрид для выращивания. Основные требования к гибридам для выращивания в защищенном грунте: они должны быть высокопродуктивными, раннеспелыми, с комплексом устойчивости к болезням (ToMV; Ff 1,2,3; V; F 1,2; On). Плоды хорошо завязывается в условиях пониженной освещенности и должны обладать высокими товарными качествами, быть выровненными по размеру и форме, вкусными, высокоурожайными и подходящими для транспортировки.

Выбрав гибриды, необходимо подготовить все помещения и оборудование для выращивания. Помимо обычной уборки после предыдущих растений происходит обработка от грибной и бактериальной инфекции, а также вирусов, которые могли появится ранее. Для примера, систему и баки для маточного раствора могут промывать 5%-ным раствором препарата «Виркон С», пластиковые кассеты для рассады замачивают в 1%-ном растворе препарата «Вироцид», и, конечно, после всех процедур оборудование промывают чистой водой.

После всех этапов подготовки переходим непосредственно к выращиванию. Для этого в ячейки кассеты для рассады раскладываем небольшие «пробки» из минеральной ваты и насыщаем их водой. В каждую ячейку на «пробку» выкладываем семя томата и присыпаем небольшим количеством влагоудерживающего материала (перлит, вермикулит и др.). Кассеты с семенами устанавливаются на тележки и закатываются в камеры для проращивания. В специализированных камерах для проращивания, которые внешне похожи на промышленные холодильники, устанавливаются условия (повышенной температуры и влажности), которые позволяют ускорить процесс прорастания семян. Подросшие и окрепшие растения из камеры проращивания вместе с пробкой переставляют в кубики из минеральной ваты, которые в свою очередь расставляются по столам в рассадном отделении. Для поддержания влажности и поступления питания к молодым растениям специальные столы, которые имеют бортик, затапливают питательным раствором, тем самым насыщая им кубики с растениями.

Источник. Пробка из минеральной ваты

Источник. Стандартная кассета на 240 ячеекс предустановленными пробками

Источник. Кубик из минеральной ваты

Источник. Общая схема перемещения рассады

Весь процесс выращивания рассады происходит в выделенном помещении (рассадное отделение). После завершения цикла развития рассады ее перемещают в основной блок теплицы на постоянное место, перед этим за 4-5 суток температуру в основном блоке поддерживают на уровне 19 о С.

После перемещения растений в кубиках из рассадного отделения в основной блок их расставляют на маты, к каждому растению подводят капельный полив с питательным раствором. От каждого растения к верху теплицы натягивается шпагат, за который растение будет держаться пока растет.

Здесь хочу сделать небольшое отступление и немного рассказать о технологии прививки томатов (так же прививать могут и огурцы). Суть прививки в том, чтобы взять два гибрида: один из них будет давать томаты в большом количестве, но его корневая система слаба и не может раскрыть весь потенциал растения. Поэтому корневую часть берут от другого растения, и две эти части соединяют. Процесс прививки происходит на раннем этапе рассады. Он очень трудоемкий и может привести к большим потерям растений, которые не пережили такую операцию. Поэтому не многие предприятия применяют данную технологию. На сегодняшний день уже есть машины, позволяющие проделывать данную процедуру в автоматическом режиме за исключением подачи растений, но они ещё не получили массового распространения.

Вернемся к жизненному циклу растений и тем процедурам и операциям, которые проводят в этот период.

Высота шпалеры, к которой привязывают шпагат для роста растений, не превышает 6 м, а гибриды томатов используемые в защищенном грунте могут вырастать до 16-17 м. Соответственно, для того, чтобы растению было куда расти, запас шпагата сверху на шпалере немного приспускают, тем самым опускают всё растение, и у него появляется дополнительное место для роста вверх. К концу вегетации снизу у лотков скапливается большое количество скрученных стволов растений, с которых уже убрали всю лишнюю листву.

Во время вегетации растение подвержено различным заболеваниям, а также появлению вредителей, которые могут залетать во время проветривания. Для защиты растений применяют как химические препараты, так и биологические средства защиты, к которым относятся биопестициды и энтомофаги. Для внесения жидких средств защиты растений на листья во многих современных комплексах применяют специализированное оборудование (на видео – робот-распылитель Qii-Jet TAV-342).

Для защиты от насекомых-вредителей всё чаще применяются энтомофаги (насекомые хищники, которые не вредят растениям, но поедают вредных для нас насекомых), их покупают у специализированных предприятий по их разведению. Также ведется специальная селекция для улучшения характеристик таких насекомых.

Источник. Диглифус изеа Digliphus isaea

Источник. Хищный клоп Macrolophus pygmaeus

Насекомых-энтомофагов применяют не только при появлении вредителя, но и для профилактики. При этом, чтобы поддержать популяцию энтомофагов без естественных источников питания, приобретается специальный корм, который также способствует повышению жизнеспособности и интенсивному развитию.

Вырастив здоровое и сильное растение, создав ему все условия и защитив от болезней и вредителей, мы все еще можем не получить урожай. Для завязывания плодов томата необходимо провести опыление его цветков. В открытом грунте этим занимаются пчелы, поэтому для закрытого грунта специально разводят шмелей, и улья с ними расставляют по блокам тепличного комплекса, где необходимо начинать опыление.

Источник. Улей для со шмелями

Для регулирования количества шмелей в ульях перекрывают один из двух выходов. Но так как в каждом блоке теплиц может располагаться много ульев и они расположены друг от друга на достаточном удалении, данный процесс может затянутся во времени. Для решения этой проблемы применяются системы автоматического закрывания ульев, которые реагируют на освещение или другие параметры, а также могут управляться удаленно.

В регионах планеты, где есть сложности со шмелями, долгое время это приходилось делать вручную. Сейчас австралийская компания Arugga AI Farming разработала робота, который самостоятельно при помощи искусственного интеллекта распознает цветки и опыляет их.

После опыления цветков завязываются плоды и начинается процесс созревания. Есть гибриды томата с небольшими кистями, на которых плоды созревают примерно в одно и то же время, и это позволяет собирать кисть целиком. На других гибридах томаты в кисти созревают неравномерно: сначала те, что ближе к основному стволу растения, так как питательные вещества поступают к ним быстрее. Сбор томатов осуществляется рабочими вручную, созревание контролируется с помощью оценки интенсивности окраски плода.

Для оценки потенциальной урожайности и расчета времени начала уборки урожая в ближайшем будущем будут использовать роботов и технологии искусственного интеллекта, которые сейчас уже разработаны и проходят процесс корректировки и повышения точности (на видео – робот для сбора штучного томата от Root AI; робот для сбора урожая томатов от стартапа Metomotion). К таким роботам также можно отнести разработку Нидерландской компании Berg Hortimotive Group – робот Plantalyzer. Он автономно пробегает по теплице и целенаправленно фотографирует помидоры. Программное обеспечение и алгоритмы Vision оценивают зрелость плодов и преобразуют изображения в надежную и точную оценку урожая. Такие роботы по сбору урожая работают в разы медленней человека, но их точность стремится к 100%. При этом они могут работать 24/7.

Собранный урожай складывается в ящики на тележках и «паровозиком» транспортируется в зону хранения или упаковки.

Источник. Транспортировка готовой продукции в зону хранения

Также уже применяются и автоматические транспортировочные тележки, которые самостоятельно перемещаются между тепличным блоком и складским помещением.

Цифровые решения для растениеводства

Из-за больших затрат на отопление, освещение и другие процессы при круглогодичном производстве овощей в защищенном грунте, а также из-за огромного количества параметров и процессов, которые требуют постоянного контроля, такое направление, как растениеводство среди первых начало применять цифровые решения в своей практике.

Одним из самых распространенных решений для управления тепличным комплексом является оборудование и программное обеспечение компании Priva. Программа Priva Office Direct для контроллеров Compass, Compact CC, Connext используется для контроля климата, энергосбережения и водопотребления в теплицах. Теплица разделяется на блоки – климатические зоны. Для каждой климатической зоны (блока) можно устанавливать свои сценарии управления системами климат-контроля:

• системы отопления;
• систему форточной вентиляции;
• систему циркуляционных вентиляторов;
• системы горизонтального и вертикального зашторивания;
• систему увлажнения и охлаждения;
• систему подачи СО2;
• система искусственного досвечивания.

Источник. Программное управление Priva Office Direct

Для повышения эффективности труда и снижения производственных затрат компания Priva создала роботизированные системы. Например, это робот Kompano для удаления листьев.

Источник. Робот Kompano для удаления листьев

Сейчас компания Priva позволяет управлять своими сервисами Priva Operator, Priva Alarms и Access Control через единый облачный сервис Priva Connected.

Также широкое распространение на рынке получили решения DrainVision и PhytoVision для мониторинга роста и развития растений от компании Paskal.

DrainVisio оценивает уровень напитки субстрата (через измерение веса мата), строит графики объема и частоты поливов, объёма и частоты дренажа, а также процентного соотношения объема дренажа от полива. Решение непрерывно контролирует остаточный уровень удобрений, которые не усвоили растения.

Источник. Схема устройства системы мониторинга DrainVision

Источник. Фото устройства системы мониторинга DrainVision

PhytoVision – мониторинг роста растений на основе климатических данных.

Источник. Схема устройства системы мониторинга PhytoVision

Компания Grodan, крупнейший производитель субстратов из минеральной ваты, разработала систему GroSens, которая в режиме реального времени создает отчет о состоянии субстрата из каменной ваты (включает показатели содержания воды, концентрации солей, температуру и др.). Grodan также на своей базе разработала аналитическую программную платформу для обработки всего массива данных, поступающих от датчиков теплицы и данных об урожае, формируя на их основе умные рекомендации по стратегии выращивания.

При объединении всех вышеупомянутых технологий, систем и роботов в одном месте уже на сегодняшний день можно получить практически полностью автоматическую теплицу, но это история хотя и недалекого, но будущего. Сейчас часть из этих роботов и технологий искусственного интеллекта находится на этапе развития и пока еще стоит очень дорого. Полностью положиться на них фермеры не решаются из-за больших рисков. Поэтому в тепличных комплексах до сих пор трудится много людей. Для распределения заданий и отслеживания процесса и результатов работы применяются системы отслеживания труда. Принцип работы системы простой: у каждого сотрудника есть идентификационная карта. Приходя на работу, сотрудник получает сканер и регистрируется в системе. Перед заходом в междурядье сотрудник сканирует QR-код или RFID-метку рядка, в котором будет проводить работу, указывает тип работы. Например, сотрудник будет проводить сбор урожая. Соответственно, после прохода всего рядка работник взвешивает тележку с собранным урожаем и указывает в системе, сколько получилось. Такое отслеживание работ позволяет в реальном времени иметь конкретизированную по месту оперативную информацию.

Сельское хозяйство становится «умнее». Сегодня создание и обслуживание промышленного тепличного комплекса – это не простой сельскохозяйственный проект, а в первую очередь – проект сложный и высокотехнологичный. Более того, подобные задачи, как правило, требуют системного подхода и разносторонней экспертизы, а это не всегда могут предложить узкоспециализированные компании или сельскохозяйственные стартапы. Задача компании «ЛАНИТ-Интеграция», в которой я работаю, – использовать и создавать по-настоящему эффективные решения, соответствующие целям заказчика. Современная теплица – пример такого решения, и его реализация под силу теперь только игрокам с наработанной экспертизой в области ИТ и «цифры».

Гидропонные системы: виды и особенности, обзор лучших установок

Известно, что можно вырастить цветочную оранжерею или получить богатый урожай, не высадив ни единого ростка или семени в почву. Это стало возможным благодаря гидропонике. Наиболее верно гидропонику можно охарактеризовать как беспочвенную технологию выращивания.

В простейшем понимании с ней сталкивались многие садоводы-любители, высадив луковицы в ёмкости с водой для выгонки пера. Но настоящая гидропоника подразумевает применение специальных систем с использованием питательных растворов. Рассмотрим эти системы подробнее.

Что это такое?

Гидропонные системы – это искусственный комплекс условий для культивирования растений вне почвы в субстратах или на плавучих основаниях.

Автор книги «Гидропоника для всех. Всё о садоводстве на дому» Уильям Тексье пишет, что конструкция различных гидропонных установок схожа, и всегда включает в себя: бак, насос, опоры, подающие и возвратные шланги, кювету или поддон для саженцев. Но вариантов соединения и расположения этих частей много, поэтому много и разновидностей гидропонных установок.

Типы, разновидности и особенности

В «Руководстве по выращиванию овощей и зелени на гидропонике» по принципу подачи воды различают 2 основных типа гидропонных установок:

• Активный тип. В данных установках рабочий раствор нагнетается специальными помпами.
• Пассивный тип. В таких системах для подачи питательного раствора не используются насосы, влага подаётся лишь с помощью капиллярных сил.

Существуют также установки комбинированного типа. Здесь сочетаются оба варианта подачи жидкости к растениям.

По типу используемого твёрдого субстрата различают следующие виды гидропонных систем:

• Агрегатопонные – используется неорганический субстрат: гравий, песок, керамзит, щебень, синтетический агроперлит.
• Хемопонные – субстратом служат вещества органического происхождения: торф, опилки, кокосовое волокно, мох.
• Ионитопонные – применяются нерастворимые зернистые ионообменные смолы.
• Аэропонные – субстрата нет, а корневая система растения помещается в камеру без доступа света.

В книге Кейт Роберто «Пособие по гидропонике» есть наиболее распространённая на сегодня классификация гидропонных систем по используемой технологии. Остановимся на каждом виде и его особенностях подробнее.

Фитильные

Это самая простая установка пассивного типа. Понадобится лишь горшок с субстратом для закрепления растения, а также резервуар с питательным раствором, из которого к субстрату протянут фитиль. По этому фитилю влага с питательными веществами под действием капиллярных сил будет подниматься к корням растения.

В качестве фитиля может использоваться любой скрученный лоскуток ткани или верёвка с хорошими влагопроводящими свойствами. Изготовить такую систему и вырастить первое растение в технике гидропоники под силу любому новичку.

Достоинства:

• простота конструкции и сборки;
• минимум финансовых вложений;
• надёжность и долговечность: нечему ломаться.

Недостатки:

• нет насыщения раствора кислородом;
• не подходит для крупных растений;
• относительно низкая скорость роста по сравнению с выращиванием в системах активного типа.

Система плавучих платформ (или глубоководных культур)

Это самая простая установка активного типа. Состоит из открытого резервуара с питательным раствором с подключённым компрессором для аэрации. На поверхности раствора устанавливаются плавучие основания с отверстиями для корней растений. Или закрепляются сетчатые лоточки, обеспечивающие свободное свисание корневой системы. Корни напрямую получают всё необходимое из питательного раствора, обогащённого кислородом.

Часто такие системы используются при промышленном выращивании зелени, где в качестве резервуаров выступают длинные бассейны с минеральным раствором. А новички могут собрать такую систему самостоятельно, имея лишь аквариум с компрессом и кусок пенопласта.

Достоинства:

• самая дешёвая активная установка, можно начать с неё, пробуя свои силы в гидропонике;
• простота и надёжность конструкции;
• высокая скорость роста растений;
• большой резервуар обеспечивает растения всем необходимым в течение длительного времени;
• установка идеальна для быстрого выращивания сочной зелени.

Недостатки:

• резервуар придётся регулярно чистить, чтобы избежать корневой гнили;
• нужно следить за уровнем раствора, чтобы он не покрывал корневые шейки;
• необходимость регулярно пополнять раствором резервуар;
• такой способ не подходит для крупных высоких растений.

Установка периодического затопления

Часто используется в теплицах и отличается универсальностью: этим способом можно вырастить любые растения. Конструкция представляет собой 2 ёмкости, объединённые дренажной трубкой и снабжённые дополнительно насосом и таймером.

Корни культур, помещённые в ёмкость с субстратом, заполняются с помощью насоса питательной средой тогда, когда включается таймер. Спустя время раствор возвращается в резервуар по дренажу.

Достоинства:

• не требует серьёзных затрат;
• простота эксплуатации: работает автоматически, требуется лишь настройка;
• хорошее насыщение раствором и накопление его в субстрате;
• быстрое получение высоких урожаев.

Недостатки:

• зависимость от электросети;
• если временами не менять циркулирующий раствор, возможно микробное заражение и загнивание корней;
• возможность поломок и засоров: требует ремонта и сервиса.

Капельное распределение

Очень популярная система с относительно несложной конструкцией. При срабатывании таймера посредством помпы питательная среда направляется в поливочные трубки с капельницами, и осуществляется медленный полив.

Пройдя субстрат и насытив растения, жидкость по дренажу возвращается в резервуар, чтобы, обогатившись кислородом, снова направиться к капельницам. Такой капельный полив называют реверсионным. В случае, если полив настраивается без излишков, и всё впитывается растениями, говорят о нереверсионной капельной системе.

Достоинства:

• эффективность подтверждена использованием на крупных агропредприятиях;
• обеспечивается достаточное насыщение растений влагой и необходимыми минералами;
• поддерживается аэрация корней и раствора.

Недостатки:

• требует регулярной чистки для профилактики засоров;
• в системах кругового возврата среды есть риск плесневения прикорневой области;
• склонность мелких капельниц к засорам и поломкам.

Питательный слой

Принцип работы основан на применении силы гравитации. Представляет собой два резервуара: в нижнем налит удобряющий раствор, который помпой непрерывно подаётся на дно верхнего наклоненного резервуара. В верхней ёмкости на подставках без субстрата саженцы установлены так, что дна касаются только кончики корней. Именно их и непрерывно питает влага, после чего по наклону стекает в нижний основной куб. И круг возобновляется.

Достоинства:

• корни эффективно обогащаются кислородом;
• компактность системы;
• нет необходимости в субстратах, что сокращает затраты;
• быстрый рост культур.

Недостатки:

• зависимость от электросети;
• требуется тщательно контролировать работу помпы, потому что в случае её остановки корни резко сохнут;
• требуется регулярный уход и очистка.

Аэропонные

Это наиболее технологичные установки, где средой для корней служит воздух. Резервуар с удобряющей смесью всего один. Вверху на подставке с отверстиями для выхода корней высажены саженцы так, чтобы корни свободно висели в воздухе. Таймер автоматически включает насос, который подаёт богатый кислородом и минералами раствор к форсункам, где он мелкими капельками орошает корни.

Достоинства:

• самые быстрые темпы роста и созревания;
• максимальное питание и аэрация;
• экономия места при многослойном расположении саженцев, аэрозоль доберётся до всех корешков.

Недостатки:

• зависимость от сети: лучше обеспечить систему бесперебойной подачи энергии;
• частые засоры трубок и отверстий форсунок нуждаются в тщательной регулярной чистке;
• невозможность применения сгущённых питательных растворов.

Актуальный обзор лучших моделей

Рассмотрим самые популярные установки для беспочвенного выращивания с описанием плюсов и минусов на основе отзывов покупателей.

Модульный проращиватель – аэросад «Здоровья клад×4»

Это гидропонная мини установка для квартир, предназначенная для проращивания семян. Но, комбинируя удобрения, можно вырастить и свежую зелень. Состоит из четырёх трёхлитровых модулей с решётками для семян.

Имеются и дополнительные прорези для выращивания лука и мелких корнеплодов. Воздух нагнетается в контейнеры компрессором для аэрации. Зёрна прорастают очень быстро: за пару дней.

Стоит в среднем 2500 рублей.

Достоинства:

• малая мощность энергопотребления;
• доступная цена;
• бесшумность;
• возможность использовать модули по одному или совместно.

Недостатки:

• раствор не подаётся автоматически;
• очень малая площадь выращивания.

Мини ферма AquaPot Trio

Отечественная установка предназначена для выращивания овощей, цветов и зелени. Состоит из 4 объединённых ёмкостей (3 для высадки культур и 1 для удобряющего раствора). Есть варианты также из 2 или 8 ёмкостей. Но данный комплект оптимален.

Снабжена компрессором и помпой, а работа основана на методе глубоководных культур. Может использоваться на даче и дома.

Стоит около 6750 рублей.

Достоинства:

• субстрат идёт в комплекте;
• уровень среды контролируется автоматикой;
• низкое энергопотребление;
• возможность комбинирования ёмкостей.

Недостатки:

• в отзывах покупатели считают товар дорогим.

Система Wilma Small4 на 11 литров

Простая и надёжная установка. Включает 4 шестилитровых горшка. Работает по капельному типу. Имеется таймер подачи жидкой питательной среды. Полив идёт 15 минут. После высадки полив рекомендуется каждые 6 часов, а далее – каждые 3 часа.

Объём поддона рассчитан на 30 л, и раствор следует еженедельно обновлять. Субстратом может быть кокосовое волокно, керамзит и т.д.

Цена: 10050 рублей.

Достоинства:

• в комплекте разные капельницы под типы субстрата;
• полив автоматизирован.

Недостатки:

• дорого стоит;
• полноценный урожай только при мелкодисперсных субстратных основах.

Dutch Aero Complex 1

Профессиональная французская гидропонная система, позволяющая на площади 1 кв. метра высадить 60 саженцев. Состоит из 12 модулей. Работает по принципу аэропоники с орошающими форсунками, обеспечивая равномерное питание и аэрацию.

Всё делается автоматически, нужно лишь менять питающий состав и контролировать его качество.

Приобрести можно примерно за 46000 рублей.

Достоинства:

• подходит для профессиональной агротехники;
• экономное энергопотребление;
• компактность и модульные блоки.

Недостатки:

• чувствительность к сбоям в энергосети и отключению энергии;
• высокая стоимость.

GHE, Panda System Aero Box

Профессиональная и компактная мини ферма на 40 саженцев. Состоит из 8 модулей на 5 растений. Позволяет вырастить коммерческие объёмы зелени и овощей.

Совмещает в себе капельный полив и аэрацию. Имеет компрессор для аэрации и помпу на 100 Вт.

Стоит в среднем около 32000 рублей.

Достоинства:

• автоматизированный полив и распыление;
• компактность и простая эксплуатация.

Недостатки:

• зависимость от сети;
• высокая стоимость.

RainForest 2

Система на 36 ростков позволяет вывести хобби на профессиональный уровень. В середине расположен компрессор для аэрации среды, куда помещена корневая система. В работе совмещается принцип глубоководных культур с аэрацией.

Керамзитовый субстрат, литр удобрений и набор для ph-метрии в комплекте.

Разброс цен большой: от 26800 рублей до 35000 рублей, нужно выбирать.

Достоинства:

• компактность;
• низкое потребление энергии.

Недостатки:

• зависимость от сети;
• перебои в подаче энергии быстро высушат и погубят саженцы.

GHE, Ecogrower max

С помощью этой мини фермы можно вырастить овощи, ягоды, зелень и цветы. Компактный комплекс на 6 горшков может вполне обеспечить семейное потребление. Основывается на действии капельного полива. Помпа капельно доставляет среду к корням.

Если докупить центральный компрессор, можно сделать аэропонную систему.

Цены в разных интернет-магазинах отличаются в 2 раза: разброс от 15 до 30 тысяч рублей.

Достоинства:

• большой объём горшков;
• компактные габариты;
• экономный расход энергии;
• возможность модификации.

Недостатки:

• дорого стоит для такого количества саженцев.

GHE, Aeroflo 10

Французская система, выпускающаяся в разных комплектациях: от 10 до 60 мест для выращивания. Непрофессионалам достаточно и 10 мест. Работает на принципе питательных слоёв. Ростки помещаются в контейнеры с протекающей внизу аэрированной средой.

Объём аэрации и подачи раствора автоматизированы. Питающую жидкость следует менять раз в декаду. В комплекте идут удобрения.

Стоит около 20-30 тысяч рублей.

Достоинства:

• автоматика выращивания;
• экономия электроэнергии;
• простая установка и эксплуатация.

Недостатки:

• зависимость от сети;
• высокая цена.

GHE, Aero Farm 3

Компактная аэропонная система на 5 саженцев с 45-литровым баком. С её помощью можно выгонять рассаду, укоренять черенки и выращивать зелень. Можно расширить площадь посадки, докупив секции и комплектующие.

Компрессор постоянно снабжает корни кислородом. Особый материал системы ингибирует рост водорослей на стенках бака.

Комплекс можно купить по цене от 10200 рублей.

Достоинства:

• компактность установки;
• универсальность агротехники;
• возможность расширения площади посадок;
• низкий расход энергии.

Недостатки:

• зависимость от сети;
• при перебоях с энергией нужно мешать раствор для предотвращения гибели посадок.

Мини комплекс GHE, Cutting Board 27

Оптимальный вариант для новичков в гидропонике на 27 саженцев. Подходит для выращивания зелени, овощей и ягод. Работает по принципу глубоководных культур с дополнительной аэрацией. Вмещает 13 л раствора, который 5-ваттный компрессор интенсивно аэрирует. За счёт низкой мощности работает даже от аккумулятора и генератора.

Нужно лишь контролировать кислотно-щелочной баланс и менять раствор (примерно еженедельно).

Можно купить за 9362 рубля.

Достоинства:

• простое обслуживание;
• много мест для посадки;
• доступная цена;
• возможность аккумуляторного питания при перебоях в сети.

Недостатки:

• малый диаметр горшочков.

Вывод

В статье подробно рассмотрены виды гидропонных систем. А актуальный обзор популярных моделей позволит приобрести установку под любые цели (от профессиональной агротехники до огорода на подоконнике) и в самых разных ценовых сегментах: от бюджетного до премиального. Высоких вам урожаев!

Частые вопросы

Да, сдвиги ph могут быстро погубить растения: буквально за сутки. Поэтому ph-метрией нельзя пренебрегать даже при видимом благополучии саженцев.

Идеален диапазон от 18 до 23 градусов по Цельсию. Перегрев раствора приводит к гнили корней, а резкое переохлаждение к гибели.

Замену лучше производить еженедельно или раз в 10 дней.

Компрессор никогда нельзя выключать. Раствор необходимо аэрировать круглосуточно.

Всё просто: перед сбором плодов (за неделю) надо прекратить подкармливать растения удобрениями, а в резервуар помещать чистую воду. Также хорошо промывает плоды препарат «Flora Kleen».

Видео-совет: какую выбрать

Правила вертикального выращивания зелени

Для промышленного выращивания зелени, укропа, петрушки, базилика, салата, используют вертикальные многоярусные установки. В помещении они могут занимать всё пространство, от потолка до пола.

В оборудовании используется гидропонная или аэропонная технология. Зелень растёт на питательном растворе. Для домашнего выращивания трав используют компактные вертикальные установки.

Некоторые модели имеют декоративную составляющую. Какую установку выбрать для зелени? Как выращивать травы в домашних условиях?

Фермы с гидропоникой

Ферма для вертикального выращивания зелени представляют собой стеллаж с горизонтальными модулями, которые находятся на разных уровнях. На подобных системах выращивают травы, микрозелень, салат, шпинат.

Модули могут располагаться вертикально и составлять отдельный блок. На подобных установках высаживают кустовую зелень.

На фермах может быть установлена аэропоника или гидропонная технология полива. Питательный раствор находится в баке. В систему он подаётся с помощью насоса.

Полив автоматизирован, подключён к таймеру или к единому блоку управления теплицей. На гидропонных установках используют следующие технологии:

• DWC – метод глубоководных культур; модули наполняются питательным раствором, на котором развиваются растения; для аэрации используются распылители и компрессоры;
• NFT – технология питательного слоя; травы на питательном растворе развивают объёмную корневую систему; чтобы корни лучше проветривались, в модули поступает р-р в небольшом количестве; с питательным слоем соприкасаются только концы отростков; жидкость постоянно циркулирует в модулях;
• другие методы гидропоники, капельного орошения и периодического подтопления, на вертикальных фермах для выращивания зелени не применяют.

На гидропонике функционируют системы следующих производителей: Plenty, Freight Farm, Urban Crop Solution. Оборудование данных компаний приобретают для промышленных теплиц и для получения небольшого количества зелени.

На фермах предусмотрена система освещения, вентиляции. Посадка и сбор урожая автоматизирован.

Модуль представляет собой целую систему для посадки и полива зелени. Он состоит из лотка и поддона. В поддоне циркулирует питательный раствор. При использовании технологии DWC в нём размещаются распылители воздуха.

Лотки могут быть 2 видов с отверстиями для поступления жидкости к растениям или с ячейками для посадочных горшков. Для выращивания трав и микрозелени выбирают лотки с отверстиями. На нём располагают субстрат в виде мата из минеральной ваты, соломы или изо льна.

Домашние растениеводы собирают фермы своими руками. Изготавливают каркас, на котором располагаются модули. Каркас может быть деревянным или металлическим.

На нём предусматривают рельсы для установки контейнеров для выращивания растений. Контейнеры изготавливают из листов нержавеющей стали.

В них предусматривают опоры высотой до 1 см. Опоры проходят поперёк поддона. На них укладывают лист с мелкими отверстиями.

В поддон подводят трубку для полива. В нём же предусматривают систему отведения жидкости в бак. Глубина питательного слоя в поддоне должна быть не менее 1 см. В дальнейшем уровень р-ра снижают.

Фермы с аэропоникой

Многоуровневые вертикальные фермы с аэропоникой внешне схожи с гидропонной системой. Высадку растений проводят в лотки. Салат и шпинат выращивают в стаканах.

Для них специально предусмотрены отверстия в лотках, которые закрывают поддон. Для выращивания укропа, петрушки, базилика и микрозелени выбирают ёмкости с перфорированным дном.

В поддоне находится аэропонная система полива. Она состоит из труб небольшого диаметра, которые проходят по периметру модуля. На трубках вмонтированы мелкодисперсные форсунки, которые распыляют питательный раствор.

Вертикальные фермы для выращивания зелени на аэропонике представляют следующие производители: AeroFarm, AgroTechFarm, iFarm.

Внешне системы схожи с гидропоникой. Для выращивания микрозелени и трав предпочтительнее аэропоника. Об этом свидетельствуют отзывы растениеводов.

Аэропонику и гидропонику используют в нестандартных вертикальных системах для выращивания зелени. Своими руками гроверы выстраивают башни из труб. В них располагаются окошки для высадки растений. Зелёные кусты красиво смотрятся на колонне.

Травы высаживают в такие системы, как вертикальный сад. Это набор цветочных горшков, установленных этажеркой. Ёмкости фигурные, направлены в разные стороны. Все модули соединены с поливной трубкой. Пирамиду из горшков часто используют для цветов, клубники, для зеленых культур.

На башне или на системе вертикальный сад можно выращивать даже овощи, томаты и огурцы. Выбирают ампельные растения, которые отличаются длинными плетями.

За растениями требуется такой же уход, что и при выращивании на грунте. Кусты формируют, обрезают, удаляют пасынки. Для овощей организуют систему досветки.

Как вырастить зелень?

Семена зелени рекомендуют подготовить; проводят барботирование. Посевной материал укладывают в ёмкость. Наливают воду, укладывают распылительные трубки.

Компрессором в них нагнетают воздух. Семена будут находиться под воздействием воздуха. Обработку проводят 1-2 суток.

Процесс барботирования стимулирует обменные процессы в семенах. На вторые сутки они начинают проклёвываться. Сеянцы сразу высаживают. Можно добавить в воду стимулятор роста «Эпин» и один из антисептиков, такие как «Фитоспорин», «Фитолавин».

В лоток укладывают субстрат. Его напитывают питательным раствором. Используют тонкий мат из мин.ваты или из органического материала. Распределяют на нём семена.

Закрывают крышкой или плёнкой. Устанавливают в пропагатор для проращивания. Для сеянцев выдерживают температуру до 28-30 0С. Через 2 дня появляются всходы.

Лоток устанавливают на вертикальную ферму. Включают систему, гидропонику или аэропонику. Используют подсветку. Продолжительность светового дня для зелени 18 ч. Температура днём 18 0С, ночью снижают до 15-12 0С. Влажность в гроубоксе выдерживают 75%.

Через 2 недели травы порастают в субстрат, начинают развивать зелёную массу. Температуру воздуха днём увеличивают. Показатель зависит от характеристики культуры.

Для укропа днём выдерживают 25-28 0С, ночью 18-20 0С. Петрушка и базилик не любит сильной жары. Для трав выдерживают днём не более 20-22 0С, ночью, 12-15 0С.

Растения выращивают до тех пор, пока стебли достигнут высоты 15-20 см. В промышленных установках сбор урожая контролирует автоматика. Ножи срезают травы, отправляют на линию упаковки.

Можно срезать небольшой участок мата, упаковать в контейнер. В этом случае травы хранятся дольше.

Микрозелень высаживают таким же способом, что и укроп с петрушкой, но выращивают её несколько дней. Травы реализуют, когда они достигают не более 5 см. Переросшие ростки теряют свои характеристики, спросом они не пользуются. Посевной материал может представлять микс из семян различных культур.

Салат и шпинат высевают в стаканчики, на субстрат из торфа, кокосового волокна, из мин.ваты. В один стакан укладывают до 7-10 сеянцев. Стаканы закрывают полиэтиленовые пакетами, устанавливают в пропагатор.

После того, как появляются всходы, стаканчики размещают на вертикальную ферму. Для зелёных культур выдерживают определённый микроклимат, начинают полив.

Зелень салата и шпината обычно не срезают. Растения достают из системы. Стакан очищают от корней, дают стечь воде, упаковывают вместе с посадочным стаканом и субстратом. В таком виде овощные культуры хранятся дольше.

Вертикальные фермы являются основным оборудованием для выращивания зелёных культур. В них используют, как гидропонику, так и аэропонику. Для трав выбирают фермы с перфорированными лотками.

Для овощных зелёных культур больше подходят лотки с отверстиями для посадочных стаканов. Для растений выдерживают комфортный микроклимат. На фермах травы быстро развиваются, что позволяет получить скорый урожай.

Источник https://habr.com/ru/company/lanit/blog/545716/

Источник https://tehno-gid.net/access/gidroponnye-sistemy-vidy-i-osobennosti-obzor-luchshih-gidroponnyh-ustanovok.html

Источник https://dfermer.ru/vertikalnoe-vyrashhivanie/pravila-vertikalnogo-vyrashhivaniya-zeleni.html