Гидропоника для выращивания картофеля

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

Как выращивают картофель на гидропонике?

На гидропонике выращивают не только овощи, ягоды, цветы, но и корнеплоды. На субстрате и питательном растворе получают высокий урожай картофеля. Гидропонную систему устанавливают, как в теплице, так и на огородном участке.

Для выращивания на питательном растворе хорошо подходят следующие сорта: Любава, Удача, Искра, Адретта, Ломоносовский. Рекомендуют выбирать ранние культуры. Как вырастить картошку на гидропонике? Какие правила необходимо соблюдать?

Какую технологию выбрать?

Для картофеля чаще всего выбирают капельное орошение или систему периодического подтопления. Для корнеплодов выбирают оборудование с лотками и поддонами или с вёдрами. В цилиндрических вёдрах проще расположить клубни. Производители предлагают следующие системы:

• AquaPot; лучше выбрать систему XL; она состоит из 9 вёдер и бака для раствора;
• GHE WaterPack с отдельным контейнером для питательного р-ра;
• Willma; система состоит из цилиндрических вёдер и отдельного бака; вёдра устанавливаются в лоток для выведения излишков жидкости;

Для выращивания корнеплодов для употребления в пищу используют клубни небольшого размера. Из одной и той же партии картофеля можно использовать клубни не более 5 лет.

В дальнейшем требуется обновление посадочного материала. Это связано с тем, что картошка способна накапливать патологическую микрофлору, вирусы и бактерии, которые приводят к заболеваниям растений, к снижению урожая.

Для обновления сорта используют суперэлиту или элиту. Это мини-клубни. Их выращивают из рассады. Производители проводят посев картофеля семенами, получая саженцы. В дальнейшем их высаживают в гидропонную установку «картофельное дерево», КД-10. На гидропонике получают супер-суперэлиту и элиты.

Оборудование для домашнего выращивания картошки растениеводы используют оборудование, которое собирают своими руками.

• Используют вёдра из цветного пластика, чтобы свет не проходил к корнеплодам.
• Высота ёмкости не должна быть менее 30 см.
• В донной части проделывают дренажные отверстия.
• Рекомендуют установить вёдра в поддоны с желобами для отведения жидкости. Их можно приобрести у производителя.
• Бак для раствора устанавливают отдельно.
• В него погружают насос, который подаёт жидкость в капельницы.

Установку рекомендуют расположить в теплице или в обогреваемом помещении. В нём оборудуют систему освещения, обогрева, вентиляции. Легче приобрести гроубокс, в котором уже предусмотрено всё необходимое.

Картошка на гидропонике хорошо растёт на вермикулите. Материал хорошо удерживает влагу, плохо нагревается. Для нормального развития корнеплодам необходима прохлада.

В то же время травянистой части растения требуется тепло. Вермикулит хорошо справляется с задачей поддерживать комфортную температуру для картофеля. Керамзит, пемза, перлит требуется регулярно охлаждать водой.

Какой раствор использовать?

Для картофеля подходят растворы, которые готовят для овощных культур. В первые недели картофелю требуется много калия и фосфора. В азоте растения нуждаются в меньшем количестве.

Когда начинают развиваться листья и стебли, требуются нитраты. Их количество в питательной среде снижают, когда куст достигает максимального объёма.

Ботва картошки не будет развиваться без кальция. Его требуется небольшое количество, но растениям он необходим. Кальций вводят в виде монокальцийфосфата. Листья не будут развиваться без магния.

В растворе должно быть правильное соотношение кальция, калия и магния. Для картофеля, который высаживается клубнями, рекомендуют использовать следующий питательный раствор:

Раствор микроэлементов «А» предназначается для растений, которым необходима для нормального развития нейтральная кислотность питательной среды: 5,5-6,0. Концентрат можно приобрести у производителей или составить из удобрений. Его готовят в большом количестве, хранят в холодильнике.

• 22 мг – сульфат железа;
• 2,9 мг – борная кислота;
• 1,9 мг – сульфат марганца;
• 0,2 мг – сернистый цинк;
• 0,2 мг – медь сернокислая;
• 0,9 мг – серная кислота;
• вода 1 л.

Сухие смеси вместе не соединяют. Их разводят по отдельности в небольшом количестве воды и добавляют в ёмкость для раствора. При закладке клубней корнеплодов используют полноценный раствор.

Если выращивать на гидропонике картофель из рассады, то концентрацию базового р-ра уменьшают в 3 раза. Норму постепенно увеличивают по мере развития растения.

Как посадить?

Для посадки клубни подготавливают за месяц. Посадочный материал достают из хранилища, оставляют в тёплом и светлом помещении. При температуре 18 0С в картофеле начинаются обменные процессы.

В глазках формируются отростки. Если клубни крупные, то их разрезают. В каждой части должно оставаться до 3 живых глазков. Места среза рекомендуют обработать золой.

Перед закладкой сеянцев в субстрат проводят обработку раствором золы или препарата «Фитоспорин».

• В ёмкость укладывают немного щебня, песка и вермикулит. Слой субстрата не более 15 см.
• Субстрат напитывают раствором.
• Высадку проводят с помощью садового совка. Делают ямку, укладывают саженец, присыпают вермикулитом. Клубни не вдавливают в субстрат, могут остаться воздушные мешки. При поливе вермикулит постепенно вытолкнет картошку на поверхность.
• Глубина закладки 7 см. Шаг между сеянцами 25-30 см.

Полив проводят, когда появляются ростки. Рекомендуют накрыть контейнеры плёнкой, чтобы создать парниковый эффект. Плёнку ежедневно поднимают, чтобы обновить воздух.

Как выращивать?

Когда появляется молодая поросль, начинают полив. Субстрат увлажняют 3 раза в сутки. Если гидропоника находится на открытом участке, то частоту полива увеличивают до 4-5 раз в сутки. Температура раствора не должна превышать 15-18 0С. Для бака рекомендуют оборудовать яму.

Если картошка растёт в теплице, то днём для неё выдерживают температуру до 22-25 0С, ночью снижают до 15-18 0С. Такой должна быть температура субстрата и раствора. Световой день выдерживают в 16 ч. Влажность воздуха 65%. Кроме основного полива рекомендуют проводить орошение водой, смывать пыль с листьев.

Источник