Гідропонне землеробство – переваги, недоліки та вплив на навколишнє середовище

Можливо, ви не знайомі з терміном гідропоніка, але він важливий для нашого прагнення до сталого розвитку. У цій публікації ми розглянемо, що таке гідропонічне землеробство, переваги та недоліки гідропоніки, а також як вона впливає на навколишнє середовище.

Зміст

Що таке гідропонне землеробство?

Рослини вирощують на гідропоніці у багатій на поживні речовини воді з або без механічної допомоги інертного середовища, такого як перліт, пісок або гравій. Для наукових досліджень живлення рослин рослини здавна вирощували з корінням, зануреним у воду та розчини добрив.

Цей метод культивування використовувався в ранній комерційній гідропоніці (грецьке hydro-, що означає «вода», і ponos, що означає «праця»). Однак гравійне вирощування — при якому гравій підтримує рослини на водонепроникній грядці або лаві — замінило цю техніку через проблеми підтримки рослин у нормальному вертикальному положенні для росту та аерації розчину.

Були ефективно використані численні типи субстратів, такі як розплавлений сланець, пісок, пемза, перліт, рисове лушпиння, гранітна крихта, розплавлена порода, спрядена у волокна, глиняні гранули та кокосова койра.

Періодично прокачується розчин добрива, який часто складається із синтетичних добрив або екскрементів риби чи качки; частота та концентрація цього розчину залежить від типу рослини та факторів навколишнього середовища, таких як температура та світло. Відкачування часто відбувається автоматично, і розчин стікає в резервуар.

Розчин добрива складається з різних хімічних сполук, які класифікуються для використання в сільському господарстві чи садівництві та містять різну кількість основних елементів, необхідних для росту рослин, таких як калій, фосфор і азот, а також різні мікроелементи або другорядні елементи, такі як сірка , магній і кальцій.

Тести, що проводяться регулярно, показують, чи потрібно більше хімікатів або води, хоча розчин можна використовувати нескінченно довго. Як правило, хімічні компоненти можна комбінувати сухими і зберігати на складі. Концентрація розчину та частота закачування зростають у міру збільшення рослин.

12 плюсів і мінусів гідропонного землеробства | Earth.Org

Типи гідропонного землеробства

Активна система
Пасивна система

Активна система

В активній системі водний розчин, який перекачується, дає корінням рослин негайний доступ до поживних речовин. Оскільки ця система більш складна, деякі виробники можуть вважати її складною. Живильний розчин передається з резервуара до коріння насосами активної системи. Додатковий розчин після поглинання корінням повертається в резервуар.

Пасивна система

Насоси не потрібні в пасивних системах для переміщення розчину. Рослини скоріше занурюються в розчин, який потрапляє до коріння за допомогою різноманітних механізмів, таких як капілярні мережі, затоплення та сила тяжіння. Використовувати цей вид гідропонного землеробства просто, оскільки для нього не потрібні насоси.

З іншого боку, фермер повинен регулярно замінювати воду. Крім того, відсутність насосів сприяє росту водоростей, потенційно погіршуючи якість води.

Переваги гідропонного землеробства

Гідропоніка – продуктивна система вирощування рослин, і, напевно, вона буде однією з найбільш практичних і стійкі методи виробництва їжі незабаром. Серед його основних переваг:

Не вимагає грунту
Виробництво високоякісної їжі для більшого населення
Зменшене споживання води
Зниження кількості шкідників і грибків
Покращена врожайність
Оптимальне використання територіального/регіонального різноманіття
Сприяє створенню мікроклімату
Сезонність і передбачуваність
Культури ростуть швидше
TTime-SavingSystem
Вимагають менше праці
Скорочує ланцюг поставок

1. Не вимагає грунту

Перша і найбільш очевидна перевага гідропонного садівництва полягає в тому, що воно не потребує ґрунту. Чому це актуально? Один з найбільші проблеми, з якими стикається сільське господарство і земна куля сьогодні - це деградація землі. Сільське господарство на деградованому ґрунті стає все важчим і важчим.

Деградація землі може відбуватися через хімічні та фізичні процеси. Фізична деградація пов'язана з фізичним порушенням сільськогосподарського обладнання та природною ерозією. Забруднення та інші форми забруднення викликають хімічне погіршення. Деградація будь-якого типу залишає ґрунт без поживних речовин і непридатним для вирощування поживних культур.

Тому що гідропонні овочі не загострюють ерозія грунту, вони можуть пом’якшити наслідки деградації землі. Оскільки поживні речовини для цих культур надходять із хорошого верхнього шару ґрунту, наслідки кризи також не вплинули на них.

2. Виробництво високоякісної їжі для більшого населення

Оскільки гідропонні системи знаходяться всередині, виробники мають меншу ймовірність зараження шкідниками, тому вони не використовують пестициди. Крім того, рослини отримують необхідні поживні речовини безпосередньо в розчині, що дозволяє їм рости швидше і без хвороб.

Окрім високої якості, гідропонна система може підтримувати більшу популяцію в міських умовах, збільшуючи доступність місцевої їжі в цих місцях.

3. Зменшене споживання води

Порівнюючи гідропонне землеробство зі звичайним сільським господарством, використовується набагато менше води. Значну частину цього пояснює повторне використання гідропонної системи та рециркуляція водного розчину через труби. Після цього зайва вода повертається в резервуар живильного розчину.

Через це гідропоніка є корисним методом землеробства в регіонах, де посуха спричинила дефіцит води. З іншого боку, звичайне землеробство використовує багато води, значна частина якої витрачається даремно через недостатнє зрошення та випаровування. Зрештою, дуже мало води потрапляє до рослин.

4. Зниження рівня шкідників і грибків

Оскільки ґрунт не потрібен для гідропонного росту рослин, випадків захворювань, що передаються через ґрунт, менше. Крім того, оскільки цей метод вирощування здійснюється в закритому приміщенні в контрольованому середовищі, ймовірність зараження комахами.

5. Покращена врожайність

Рослини, вирощені на гідропоніці, мають регульоване та спостережене середовище. Крім того, коріння ростуть швидше, коли необхідні поживні речовини надходять до них безпосередньо.

Оскільки культиватори не залежать від пори року, середовище в приміщенні також підвищує продуктивність. Це означає, що врожай можна вирощувати цілий рік, не хвилюючись про втрату врожаю через кліматичні коливання, нашестя шкідників або проблеми від наземних тварин і птахів.

6. Оптимальне використання територіального/регіонального розмаїття

Економія місця є однією з головних переваг гідропонного садівництва. Оскільки рослини в традиційному сільському господарстві повинні шукати поживні речовини в ґрунті, вони розвивають глибше коріння.

Однак на гідропоніці коріння отримують поживні речовини відразу, тому їм не потрібно їх шукати. Оскільки гідропонні рослини мають менш глибоке коріння і потребують менше місця, вони є чудовим вибором для міських жителів, які живуть у закритих приміщеннях, посушливих регіонах і суворо холодному кліматі.

Оскільки все середовище контролюється і рослини отримують лише необхідну кількість макро- та мікроелементів, гідропонне землеробство дозволяє ефективно використовувати поживні речовини.

У порівнянні з рослинами, вирощеними за допомогою традиційного землеробства, де рослини залежать від поживних речовин, присутніх у ґрунті, які залежать від різних параметрів навколишнього середовища, рослини, вирощені за допомогою гідропоніки, як відомо, досягають кращої врожайності та високої швидкості росту, забезпечуючи оптимальні необхідні поживні речовини для зростання.

Коливання температури, вологості та якості води, наприклад, можуть піддавати рослинам стрес і змінювати їх біохімічний склад, що може вплинути на ріст і якість продукції.

7. Сприяє мікроклімату

За допомогою гідропонної теплиці садівники можуть налаштувати ідеальне середовище для кожної культури завдяки технології мікроклімату. Виробники можуть створити оптимальний мікроклімат для кожного типу культур, які вони вирощують, відповідно регулюючи клімат у закритій системі.

Гідропонна теплиця може мати секцію, де шпинат зберігається при прохолодній температурі 55°F. Ближче до 70°F салат ромен можна вирощувати в іншому місці. Виробники можуть виробляти більше типів в одній системі, коли вони керують мікрокліматом навколо кожної культури.

8. Сезонність і передбачуваність

Більшість сільськогосподарських культур обмежено вирощуванням у певних сезонах і кліматичних умовах. Бакалійні магазини імпортують літні овочі з усього світу, коли споживачі вимагають їх у розпал зими. Це загострює питання, пов'язані з транзитом проблема парникових газів.

Інша тема передбачуваності. На врожайність сільськогосподарських культур впливає багато факторів. Ранній мороз, посуха, повіньабо буря може знищити ціле поле посівів, і фермер часто безсилий зупинити це.

За допомогою закритих гідропонних ферм виробники можуть стабільно збирати врожай протягом року. Незалежно від пори року ці культури ростуть цілий рік. Крім того, урожай набагато більш передбачуваний, оскільки він захищений від проблем, які можуть призвести до втрати врожаю.

9. Культури ростуть швидше

Здатність гідропонної технології збирати врожай швидше, ніж звичайні технології, є обнадійливим прогресом. Якщо кожна рослина вирощується в ідеальних умовах, можна отримати більші та швидші врожаї.

Однак багато виробників, які використовують гідропоніку, стверджують, що їхні культури дозрівають вдвічі або навіть менше, ніж ті, які вирощують у ґрунті. Зелені листові овочі демонструють цю швидкість найбільше; однак прибуток можна отримати майже з будь-яким типом гідропонних установок.

10. Система економії часу

Традиційне землеробство дає врожай, який не завжди може бути достатнім або придатним з точки зору якості та кількості, і фермерам потрібно багато часу та зусиль, щоб керувати обробкою землі, прополкою, поливом та фумігацією.

З іншого боку, все, що вам потрібно зробити з гідропонікою, це поставити її у вибраному вами місці та спостерігати, як ростуть ваші рослини. Хоча на початковому етапі можуть знадобитися кошти та зусилля, правильне управління гарантує значну віддачу в довгостроковій перспективі.

11. Вимагайте менше праці

Грунтове землеробство потребує багато праці і, мабуть, є податковим. Людський дотик все ще потрібний у певних процесах, таких як збирання тендітних культур, навіть якщо багато аспектів цього методу вирощування можна автоматизувати.

Незважаючи на те, що в гідропонних теплицях все ще потрібна людська праця, менший розмір будівель дає змогу виконувати роботу швидше, дозволяючи виконати більше роботи з меншою кількістю працівників. Крім того, на цих підприємствах не використовуються шкідливі хімічні пестициди.

Кар’єри в галузі гідропоніки працюють в умовах, схожих на лабораторії, уникаючи ризиків, пов’язаних із традиційною сільськогосподарською працею, на користь гідної оплати праці та пільг.

12. Скорочує ланцюг поставок

Відстань, яку повинні пройти свіжі товари від сільської місцевості, де вони збираються, до полиць продуктового магазину, де вони продаються, є однією з найбільших проблем у нашому ланцюгу поставок.

Якщо ви часто відвідуєте фермерський ринок по сусідству, ви, ймовірно, знаєте, наскільки приємніші на смак свіжі продукти. Свіжу їжу можна вирощувати на гідропоніці та збирати за кілька хвилин або годин до споживання клієнтами.

Бакалійні магазини можуть пропонувати свіжіші продукти — часто зібрані за лічені години або дні — завдяки гідропонним фермам. Щоб забезпечити білий вибір харчових продуктів, таких як салати в пакетиках і свіжі трави, вони також можуть співпрацювати з гідропонними теплицями.

Завдяки коротшому ланцюжку постачання вони можуть забезпечувати споживачів їжею безпосередньо з ферми, усуваючи потребу в посередниках.

Недоліки гідропонного землеробства

У порівнянні з традиційним сільським господарством, гідропонне землеробство є більш простим і ефективним. Як і все приємне, гідропонне землеробство не позбавлене проблем.

Висока вартість налаштування
Залежність від фіксованого джерела живлення або системи
Технічне обслуговування та моніторинг високого рівня
Схильність до хвороб, що передаються через воду
Вимагає спеціального досвіду

1. Висока вартість налаштування

Вартість установки гідропонної системи висока. Це особливо актуально для великомасштабної системи з ретельно розробленою архітектурою.

Початкове встановлення водоочисної станції, резервуара для поживних речовин, освітлення, повітряного насоса, резервуара, регулятора температури, EC, контролю кислотності та систем водопостачання може вимагати значного початкового бюджету, залежно від автоматизації та технології, що використовується для налаштування гідропонної системи. .

2. Залежність від фіксованого джерела живлення або системи

Електрика необхідна як для пасивних, так і для активних систем гідропоніки для роботи різних частин, включаючи освітлення, водяні насоси, аератори, вентилятори тощо. Тому втрата електроенергії вплине на всю систему. Якщо виробник не помітить відключення електроенергії в активній системі, це може бути шкідливим для рослин.

3. Технічне обслуговування та моніторинг високого рівня

При вирощуванні рослин на гідропоніці потрібно більше контролю та мікроменеджменту, ніж при традиційному вирощуванні рослин. Усі компоненти системи — освітлення, температура та кілька параметрів поживного розчину, включаючи рН та електропровідність — потребують постійного моніторингу, щоб створити ретельно відрегульоване середовище для вирощування.

Щоб уникнути накопичення та засмічення, живильний розчин також необхідно регулярно зливати та поповнювати, а компоненти системи слід часто очищати.

4. Схильність до захворювань, що передаються через воду

Постійний потік води через гідропонну систему підвищує небезпеку деяких інфекції, що передаються через воду для рослин, навіть якщо вирощування рослин таким чином допомагає знизити ризик хвороби, що передаються через грунт.

Ці хвороби іноді можуть поширюватися від однієї рослини до іншої через водні розчини. Це може призвести до зникнення кожної рослини в системі.

5. Вимагає спеціального досвіду

Гідропонна система передбачає багато технічних деталей. Інструменти та процедури системи вимагають відповідної підготовки та досвіду роботи з ними. Без необхідних знань рослини навряд чи будуть процвітати, що може негативно вплинути на врожайність і призвести до значних втрат.

Чи можуть гідропонні рослини бути сертифікованими органічними лише тому, що вони вирощені без використання пестицидів? Враховуючи, що органічне землеробство передбачає підвищення родючості та якості ґрунту, деякі органічні фермери виступають проти цієї ідеї.

Надання органічної акредитації гідропонній системі є неправильним, оскільки для неї не потрібен ґрунт. Однак, Дев'ятий окружний суд вирішив на користь Міністерства сільського господарства США, дозволивши рослинам, вирощеним на гідропоніці, бути сертифікованими органічними, якщо вони позбавлені стічних вод, генетично модифікованих організмів і хімічних добрив.

Вплив гідропоніки на навколишнє середовище

Збереження води
Енергоефективними
Менше використання пестицидів
Менше використання землі
Зменшення викидів вуглецю: свіжі продукти та легкий доступ
Сталі культури

1. Водозбереження

Може здатися, що система використовує більше води, тому що вона «гідропонна», але це не так. У порівнянні зі звичайними сільськогосподарськими методами, заснованими на ґрунті, гідропонні системи використовують значно менше води та переробляють і повторно використовують стічні води.

Крім того, системи поливу в цих теплицях забезпечують воду прямо до коренів рослин, що призводить до невеликого випаровування та стоку та забезпечує точну кількість води, яку потребують рослини. У сукупності ці ініціативи споживають у десять разів менше води, ніж звичайні методи ведення сільського господарства.

2. Енергоефективний

Системи, які використовують гідропоніку, природно, є енергоефективними. Щоб максимізувати ріст рослин, ретельно відрегульована температура, вологість і освітлення зменшують потребу в додатковій енергії для підтримки ідеальних умов росту. Світлодіодні ліхтарі для вирощування є більш енергоефективними та можуть бути адаптовані для забезпечення точного спектру світла, якого потребують рослини.

Вищезгадана водна система споживає значно менше енергії для перекачування та розподілу води, водночас рециркулюючи поживні речовини та воду. Нарешті, багато гідропонних теплиць споживають менше енергії, ніж навіть звичайні теплиці, оскільки вони мають енергоефективні системи опалення та охолодження.

3. Менше використання пестицидів

Оскільки гідропонні системи стійкі до шкідників і хвороб, вони потребують менше пестицидів, що означає, що менше хімікатів викидається в навколишнє середовище, і фермери можуть працювати в безпечнішій атмосфері.

Згідно з дослідженнями, пестициди можуть вбивати комах, птахів і водні види, крім того, що вони потрапляють у ґрунтові води та поширюються вітром. Гербіциди не потрібні, тому що бур’яни також не проростають. Гербіциди не потрібні, тому що бур’яни також не проростають.

Оскільки гідропонні ферми вимагають менше землі та легше доступні для громад, які можуть не мати легкого доступу до свіжих продуктів, багато з них розташовані поблизу або навіть у міських центрах.

4. Менше використання землі

Оскільки гідропонні системи побудовані вертикально, вони займають менше місця та вимагають менше площі. 2.7 мільйона порцій листової зелені можна виробляти щорічно в гідропонній теплиці площею 1.5 акра.

Розглянемо як приклад Gotham Greens. Засноване в 2009 році підприємство управляє понад 1.2 мільйонами квадратних футів гідропонних теплиць у семи штатах Сполучених Штатів. Розташована на даху компанії Whole Foods, їхня бруклінська теплиця стала одним із найбільших тепличних виробників салату в Північній Америці.

5. Зниження викидів вуглекислого газу: більш свіжі продукти та легкий доступ

Щоб продукція перейшла з поля на полицю продуктового магазину, може знадобитися тиждень або більше, причому 50% фруктів і 20% овочів надходять з-за меж країни.

У міських регіонах гідропонне землеробство може виробляти їжу менш ніж за 48 годин, від теплиці до полиці. Порівняно з іншими можливостями, викиди значно нижчі, оскільки продуктам не потрібно так далеко подорожувати.

У той час як розчин добрива в гідропоніці можна повторно використовувати необмежено довго, самі поживні речовини потрібно замінювати, коли вони виснажуються. Коли розчин капає з каналів у поживний резервуар, вони збирають його. Фермери також можуть отримувати поживні речовини з різних джерел. Рибні відходи використовуються як джерело поживних речовин в одному методі, який називається аквапоніка.

6. Стійкі культури

За допомогою гідропонних систем зернові культури можна вирощувати цілий рік у будь-якому місці, створивши ідеальне середовище для вирощування. Це може призвести до більшої врожайності, ніж звичайні методи землеробства, особливо в поєднанні з покращеним контролем над постачанням поживних речовин.

Використовуючи гідропонні технології, деякі підприємства стверджують, що можуть вирощувати у 240 разів більше врожаю, ніж на звичайних фермах. Теплиці можуть швидше отримувати більш здорову продукцію, використовуючи технологію моніторингу здоров’я та прогресу врожаю.

Ризики в гідропонній промисловості

Як і будь-що інше, ця галузь, що розвивається, може бути схильна до певних небезпек, як-от:

Пошкодження майна: Через високі витрати на запуск цих систем і будинків для вирощування будь-яке пошкодження може призвести до великих фінансових втрат.
Пошкодження водою: пошкодження врожаю та майна може статися через витік або іншу несправність системи.
Перебої з електропостачанням може завдати шкоди гідропонним тепличним рослинам, оскільки вони здебільшого покладаються на технології для підтримки ідеальних умов вирощування.
Хімічна обробка: У гідропоніці використовуються різноманітні хімічні речовини, такі як поживні речовини, регулятори рН тощо. У результаті співробітники повинні розуміти безпечні методи поводження з хімікатами, щоб запобігти нещасним випадкам.

Заключні думки

Гідропонне землеробство — продуктивна технологія вирощування кімнатних рослин, яка має ряд переваг. Без використання пестицидів це дозволяє садівникам набагато швидше вирощувати багаті поживними речовинами рослини.

Він має певні недоліки, але їх переваги переважують. Гідропоніка – це цілорічна техніка, яку можуть застосовувати громади, компанії та окремі особи для вирощування рослин, вільних від хвороб, за умови, що вони мають необхідні знання та використання стійкі джерела енергії.