Сможет ли гидропонная картошка заменить полевую в меняющемся климате
Прогнозируется, что на производство картофеля, одной из важнейших продовольственных культур, негативно повлияет грядущее глобальное потепление. Сможет ли гидропоника снизить потери при выращивании столового картофеля в наиболее уязвимых регионах, проверили норвежские ученые
В своей работе, опубликованной на портале MDPI, группа исследователей из Норвежского института биоэкономических исследований и Центра точного земледелия Департамента сельскохозяйственных технологий и системного анализа, приходит к выводу, что над контейнерной технологией еще предстоит поработать – не все так гладко, как хотелось бы.
«Производство картофеля вносит весомые вклад в обеспечение глобальной продовольственной безопасности. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), в 2019 году во всем мире было произведено более 370 миллионов тонн картофеля, что значительно больше, чем 334 миллиона тонн в 2010 году.
Картофель, происходящий из высокогорных регионов Южной Америки, развил морозостойкость, что позволяет легко выращивать его в районах с относительно суровыми условиями, где невозможно выращивать пшеницу или кукурузу.
Тем не менее, культура чувствительна как к избытку, так и к дефициту почвенной влаги.
Предполагается, что из-за климатических изменений наиболее значительные потери картофелеводческих угодий будут происходить в южной части Африки и тропических высокогорных районах. Более того, в Индии, втором по величине производителе картофеля в мире, к 2080 году ожидаются потери урожая на 11% из-за глобального потепления. Поэтому крайне необходимо изучить альтернативные производственные системы, пригодные в будущих климатических сценариях.
Гидропоника — метод выращивания без почвы с использованием питательного раствора. Эта производственная система устраняет зависимость от сельскохозяйственных угодий, снижает наличие болезней и может смягчить негативные последствия экстремальных погодных явлений.
Гидропонное производство картофеля также исследовалось в рамках финансируемого НАСА исследования как части систем жизнеобеспечения внеземных баз. Однако, гидропонный картофель требует продвинутой настройки производства, что может быть ограничивающим фактором для широкого внедрения этой технологии.
Изучено гидропонное производство миниклубней картофеля на основе субстрата, менее технологически сложной системы выращивания. Испытания перлита, почвы, комбинаций перлита и вермикулита, перлита и торфяного мха, перлита и почвы, перлита, почвы и компостированного навоза крупного рогатого скота, а также перлита, почвы и биогумуса показали, что урожай миниклубней был выше по сравнению с традиционным полем. Миниклубни из беспочвенной культуры показали больший размер и более высокий средний вес по сравнению с миниклубнями, выращенными в почвенной культуре.
Что касается выбора питательной среды, важны не только ее свойства и производительность, но экономические и экологические факторы, которые следует принимать во внимание в свете текущих климатических изменений.
Продукты на основе древесины получают из возобновляемых источников и поэтому представляют интерес в контексте экономики замкнутого цикла.
Ранее ученые предоставили доказательства того, что гидропонное выращивание картофеля возможно в средах на основе различных древесных фракций (кокосовое волокно, сосновая кора и опилки). На сегодняшний день древесному волокну не уделяется должного внимания в качестве потенциального субстрата для производства картофеля. Таким образом, целью данного тематического исследования было проверить возможность производства столового картофеля на гидропонике в автономной среде на древесном волокне.
Предварительное мелкомасштабное тематическое исследование было проведено в 2020 году на исследовательской станции NIBIO Apelsvoll, расположенной на юго-востоке Норвегии (примерно 250 м над уровнем моря).
Картофель сорта «Фольва» представляет собой среднеранний свежий сорт, потребляемый на рынке, выращивали гидропонным способом на древесном волокне (в течение 105 дней, с 25.06 по 07.10) в высоком политоннеле и в полевых условиях для получения эталонной культуры.
Между двумя системами выращивания была значительная разница температур. В среднем под политоннелем температура была на 0,9 ° C выше, чем в поле, с разницей на 1,3 ° C и 0,3 ° C в первой и второй части вегетационного периода, соответственно.
Для изучения различных аспектов гидропонного производства были выполнены два отдельных технико-экономических обоснования: (I) тест субстрата, направленный на понимание влияния различных типов древесного волокна и проблем архитектуры системы земледелия, и (II) тест фертигации для изучения влияния различные стратегии орошения.
В тесте на субстрат три семенных клубня высаживали в пластиковые мешки, заполненные 90 л древесных волокон (образуя цилиндрическое пространство для выращивания высотой и диаметром 45 см).
Были протестированы два варианта древесного волокна: волокно Hunton (HUN), произведенное из ели европейской с использованием метода дефибратора, и волокно Pindstrup (PIN) из сосны обыкновенной, произведенное паровым методом высокого давления.
Питательные растворы применяли капельно в течение 20 минут и запускали от 2 до 5 раз в день (в зависимости от температуры и условий облучения в туннеле), а также протестировали три режима фертигации, различные по продолжительности полива (3, 6 и 20 минут).
Картофель также выращивали в поле для сравнения.
По сравнению с полевым эталоном, растения, выращенные на гидропонике, были примерно в два раза больше, а вот разница в биомассе между двумя тестируемыми субстратами оказалась минимальной: побеги длиной 150 см и 9 и 8 побегов для HUN и PIN соответственно.
Более высокая урожайность наблюдалась при выращивании в PIN-волокне, чем в HUN.
По сравнению с картофелем, выращиваемым в полевых условиях, урожайность гидропоники была выше более чем на 200%. Хотя сухое вещество в клубнях, выращенных на гидропонике, было значительно ниже, чем в клубнях с поля.
Тест на субстрат показал, что при производстве клубней не использовалось все пространство контейнера, а только 20–25 см вокруг семенного картофеля, но корни росли повсюду в контейнере и в основном на дне.
Собранные клубни продемонстрировали определенные проблемы гидропонного производства на древесноволокнистых субстратах.
Некоторые клубни росли рядом со стенками контейнера, и все еще были слегка зелеными во время сбора урожая, другие деформированы или увеличены в размере, у третьих деградация кожуры указывала на избыток влаги.
Отобранные клубни, демонстрирующие проблемы производства, наблюдаемые во время эксперимента, включая деформацию (a, b), растрескивание (a, b), задержку созревания (c, d), разросшиеся глазки (e, f), деградация кожуры (f) и усиленный рост (g). Клубни, выращенные в полевых условиях, приведены для сравнения (h).
Сравнивая два варианта древесного волокна, клубни, выращенные в PIN, получились более однородными, чем в HUN, и сильнее прижатыми к субстрату.
Это исследование показало, что урожайность гидропонного картофеля на древесном волокне может превышать урожайность, полученную в традиционной системе выращивания картофеля. Однако качество клубней оставляет желать лучшего.
Достаточная аэрация корневой зоны является центральным фактором, влияющим на рост растений. Недостаток кислорода приводит к снижению всасывания питательных веществ и, кроме того, к серьезным повреждениям и дефектам клубней картофеля. Однако, это возможно корректировать правильной стратегией фертигации.
Оптимизация периодов и интервалов полива ограничит деградацию кожуры и станет важной целью будущих исследований в области производства картофеля на основе древесного волокна.
Проблемы с зелеными клубнями предположительно связаны с ограниченным пространством для роста в текущем исследовании. Зеленые клубни чаще всего находили у стенок контейнеров, в местах, подверженных большей части солнечного излучения.
По сравнению с полевым эталоном, содержание сухого вещества в клубнях, выращенных на гидропонике, было ниже, что указывает на менее зрелые клубни при сборе урожая, на неадекватный режим фертигации и высокую температуру под политоннелем.
Следовательно, в будущих исследованиях необходимо рассмотреть баланс между влажностью корневой зоны, составом питательного раствора и доступом кислорода.
Наконец, Фольва был единственным испытанным сортом, поэтому стоит включить в будущие тесты и сорта с более высокой рыночной стоимостью или сорта, которые вызывают затруднения при выращивании в почве».
Источник
Картофель. Выращивание методом гидропоники
Картофель выращивают с использованием различных методов гидропоники. В промышленных масштабах популярным является выращивание картофеля на поддонах. Известны и более современные методы выращивание картофеля. Одним из таких методов является аэро-гидропоника (см. ниже).
Выращивание картофеля на поддонах
Картофель следует сажать по углам квадрата со стороной 23 см. Поддоны должны иметь глубину 30 см. Клубни высаживают в 15-сантиметровый слой вермикулита на глубину 7,5 см. По мере роста растений вермикулит подсыпают до полной высоты поддона.
Питательная смесь для картофеля почти та же, что и для других овощных культур. Она только должна быть несколько беднее азотом и богаче фосфором. Общая потребность картофеля в питательных веществах не так велика, как потребность других растений. Растения достигают максимального развития, если в первый месяц роста они получают разбавленный вдвое питательный раствор. Затем следует выпустить из поддонов весь раствор, промыть субстрат чистой водой и давать растениям раствор нормальной концентрации до конца 12-й недели. В конце 8-й и 12-й недель раствор следует сменить. С начала 13-й недели вплоть до уборки урожая растения должны получать раствор половинной концентрации, но подавать питательные вещества нужно два раза в день, потому что для формирования клубней картофелю требуется максимальное количество воды.
В каждом случае целую или половинную дозу удобрений растворяют в 180 л воды. Рекомендуемая питательная смесь давала в опытах хорошие результаты в течение двух лет, но картофель не очень требователен и растет на любой хорошей питательной смеси. При использовании избыточных доз сухих удобрений урожай снижался, кроме того, картофель приобретал кислый вкус.
Если в качестве основного дренажного материала над слоем камня используется содержащий кальций не промытый песок, следует тщательно наблюдать за возможным появлением дефицита марганца и цинка, так как в щелочной среде соли марганца, входящие в состав смеси микроэлементов, могут быстро перейти в недоступную растениям форму. Связывание марганца и цинка происходит также в поддонах, заполненных смесью вермикулита с песком.
В первые недели вегетации картофель потребляет мало азота. Начиная с 5-й и кончая 12-й неделей его поглощение значительно увеличивается. В период формирования клубней прекращается рост надземной части и поглощение азота постепенно падает. При высоком отношении фосфора к азоту в питательной смеси возрастает урожай и повышается качество клубней. Растения должны непрерывно получать калий, причем важно также все время поддерживать правильное соотношение между калием и азотом в питательном растворе. Растение поглощает калий и азот в равных количествах, когда оно обеспечено обоими элементами.
Для картофеля достаточно 50 мг магния в 1 л раствора, но и более высокие дозы не токсичны для него. Однако, учитывая относительно невысокую потребность картофеля в минеральном питании, не рекомендуется, чтобы осмотическое давление питательного раствора превышало одну атмосферу. Кальций играет важную роль в жизни растений, но картофелю он нужен в небольшом количестве. Растения картофеля потребляют в четыре раза меньше кальция, нежели калия. При правильном составе питательного раствора на растениях не появляются признаки недостатка марганца и бора.
Картофель любит теплые дни и холодные ночи. Солнечный свет необходим для фотосинтеза, а холодные ночи способствуют накоплению крахмала. Урожай картофеля определяется главным образом температурой корневой среды, которая зависит не только от климатических условий, но и от физических свойств корневого субстрата. Именно этим вермикулит выгодно отличается от других материалов, например от песка, гравия, пемзы, гальки и т. д., так как все они очень сильно нагреваются летом и для охлаждения их приходится смачивать питательным раствором 3-4 раза в день. Пройдя сквозь горячий песок или гравий 3-4 раза, сам питательный раствор сильно нагревается.
Совершенно иначе обстоит дело с вермикулитом. Он является природным термоизолятором, поэтому в зоне клубнеобразования всегда поддерживается умеренная температура. При опрыскивании картофеля для уничтожения болезней и вредителей нельзя применять гексахлоран. Вермикулит может поглотить незначительную часть инсектицида, который придает картофелю затхлый запах, не исчезающий даже после варки.
Картофелю нужно много воды, но она должна вытекать из поддонов возможно быстрее. В жаркие дни питательный раствор следует подавать первый раз в 6 часов утра, второй раз — в 11 часов утра. При таком распределении подкормок растения будут хорошо обеспечены водой в самый жаркий период дня. Во время максимального роста у картофеля могут появиться признаки недостатка железа. Для устранения применять Основной раствор железа «А».
При посадке нельзя вдавливать клубни в вермикулит, так как это может привести к образованию воздушных карманов; после подкормки питательным раствором клубни окажутся на поверхности. Нужно пользоваться сажальным колом или совочком. Уложенные на дно ямок клубни следует засыпать вермикулитом. Площадь питания 23х23 см.
Выращивание картофеля методом аэро-гидропоники
Метод аэро-гидропоники дает возможность выращивания растений и получения оздоровленных семенных миниклубней картофеля в искусственных условиях, без применения почвы или других субстратов. В промышленных масштабах данный метод не получил популярности по причине низкой рентабельности, но тем не менее данная технология активно развивается.
Источник
Эксперимент по выращиванию картофеля на гидропонике
Миф это или реальность — здоровые клубни картофеля на гидропонике? В этом пытались разобраться ученые Белорусского ИЭБ им. В.И. Купревича. Эксперимент касался мини-клубней и, применительно к ним, ионообменных субстратов.
Ионообменные субстраты относятся к синтетическим, волокнистым (напоминающим минеральную вату или кокосовое волокно по своей консистенции) имеют множество отличий от привычных гидропонных субстратов, но все-таки близки к ним, так как помогают выращивать разнообразные культуры без почвы.
Суть работы данных субстратов в том, что они отдают растению находящиеся в них микро- и макроэлементы, взамен получая от растений продукты распада. Эта технология может относиться к одному из гидропонных методов благодаря тому, что подобный обмен возможен только при непосредственном участии воды.
Как растили картофель на гидропонике?
В качестве субстрата применяли смесь ионообменного субстрата и перлита, причем соотношение было 2:1, то есть 2 части ионообменного субстрата и 1 часть перлита.
Что касается выбранных сортов, то решено было опробовать технологию на сортах Никита, Лазурит, Фреска, Атлант, Луговский, Белорусский. Первые три сорта — ранние, последние три — поздние. Таким образом, можно говорить о чистоте эксперимента.
Высаживали культуру в виде черенков, углубляя их в субстрат на два сантиметра. Через 4 дня на черенках начали образовываться корни. Через неделю корни достигли в длину 1,5-2,0 сантиметра. Причем разница в длине корневой системы ранних и поздних сортов картофеля была незаметна — все корни имели примерно одинаковую длину.
Особенно много внимания в ходе эксперимента уделялось содержанию азота в аммонийной и нитратной форме в субстрате. Поливали растения обычной чистой водой.
На 15 сутки жизни рассаду пикировали и помещали в отдельные горшки, каждый из которых содержал 0,8 кг субстрата. Начался период вегетации. На протяжении следующих 20-ти дней растениям обеспечивался 16-ти часовой световой день лампами ДНаТ 400, мощностью 28000-35000 люкс.
На 35-й день картофель на гидропонике стал давать большое количество бутонов, а через 2 недели начали формироваться клубни.
Собирали урожай через 100 суток после начала периода вегетации. На каждом кусте образовалось по 10 полноценных клубней картофеля.
Так реально ли вырастить картофель на гидропонике? Исходя из результатов эксперимента, можно говорить о том, что это вполне возможно, но надо несколько изменить привычное и стереотипное мышление о беспочвенном выращивании, заглянув несколько глубже в возможности современных методов культивирования.
Двигателем развития растений является фотосинтез, а «топливом» для него служит свет. В естественных условиях световую энергию культуры черпают из солнечных лучей, а при индорной культивации растениеводу необходимо организовать эффективное искусственное освещение с помощью так называемых фитоламп.
Сравнительно не так давно выращивание растений, кроме домашних цветов, было исключительно сезонным, весенне-летним занятием. Ведь в отличие от приспособленных к подоконникам декоративных растений, плодово-ягодные культуры, не хотели нормально развиваться, зацветать и давать урожаи. Исключение составляла лишь некоторая зелень, но и ее выращивать в горшках на окнах было не с руки, даже без учета того.
Специальные удобрения для лимона дают цветоводу возможность вырастить здоровое цитрусовое растение, которое принесет качественные ароматные плоды, в домашних условиях.
Пересадка растений должна проводиться с учетом ряда нюансов, ведь это стресс для любой агрокультуры, а узнать наилучшие сроки для пересадки помогает лунный календарь.
Налет на листьях растений возникает по различным причинам, а значит первая задача садовода заключается в том, чтобы определить виновника, будь то вредители или грибки.
pH метры играют огромную роль в садоводстве, ведь для одних растений лучше подходит нейтральная среда, а другие предпочитают слабокислую или, наоборот, щелочную почву и воду для полива.
Стимулятор роста корней обеспечивает правильное и быстрое развитие подземной части растение, что, в свою очередь, положительно влияет на стебли, листья и плоды.
Правильная калибровка pH метра обязательна вне зависимости от модели прибора, она обеспечивает высокую точность измерений и продлевает срок эксплуатации устройства.
- Интернет магазин ООО «АгроДом»
- Страна: Россия
- E-mail: [email protected]
- Телефон: 8 (800) 555–42–84
- Мы работаем: пн-пт 09:00–22:00; сб 10:00–19:00; вс 12:00-20:00
Узнайте первым о предстоящих акциях и скидках. Мы не рассылаем спам и не передаем email третьим лицам
Источник
