Гидропоника будущего
Гидропонным технологиям суждено стать частью нашего будущего. На этот счет у меня нет никаких сомнений. Здесь неуместно вести дебаты на эту тему, но чтобы прокормить сотни голодающих во всем мире потребуется больше, чем просто пахотная земля и добрая воля. Будем надеяться на прорыв в гидропонной индустрии в сторону более щадящих экологических технологий выращивания овощей, а также на сдвиг в сторону качества, а не производительности.
Каково будущее этой технологии – гидропоники завтрашнего дня? В обозримом будущем, я думаю, не произойдет заметного отхода от методов, описанных выше. Я считаю, что решающие перемены наступят не в области аппаратных средств, а, так сказать, в области «программного обеспечения»
– того, чем мы заправляем наши питательные растворы. В этой области ведется много интересных исследований, и кое-какие ответы уже маячат на горизонте. Я обрисую некоторые возможные пути развития в главе, посвященной питательным растворам.
Однако ведутся исследования по совершенствованию или модификации существующих парниковых систем. Например, что если рассечь корневой войлок растения пополам и выращивать каждую половинку в разных желобах?© Тогда можно с одной стороны подать питательный раствор, а с другой воду. Или давать с каждой стороны разное питание, спровоцировать водный стресс, с одной стороны, и посмотреть, вырабатывает ли растение активные принципы? Что из этого сработает? Вырастет ли растение более здоровым, и повысится ли урожайность? В этом направлении ведутся исследования.
Также можно представить себе гибридные технологии. Например, дно лотка или желоба можно наполнить оксигенированной водой, а верхнюю часть наполнить туманом: это станет сочетанием аэро-гидропоники и аэропоники. Наверняка из этого получится отличная лабораторная система, но в больших масштабах она не будет оправдана экономически.
Несмотря на то, что современной гидропонике скоро стукнет 100 лет, есть еще множество возможностей для усовершенствований. Появление большого сообщества, лиц, выращивающих растения в комнатных гидропонных шкафах, во много раз увеличило число людей, применяющих гидропонику. Аналогичным образом возросло и количество светлых голов, способных думать о совершенствовании того, чем они занимаются. Если побродить по Интернету, то можно увидеть, что сообщество комнатных растениеводов весьма изобретательно. Надеюсь, кто-то из вас в поисках идеальной оранжереи найдет для всех нас эту самую систему будущего!
На чем же остановить выбор?
Разумеется, на этот вопрос нет однозначного ответа. Все зависит от размеров комнаты, которую вы хотите оборудовать, и от того, что вы собираетесь делать с помощью своей системы. Заботиться об одном маточном растении или о множестве маточных растений? О различных видах или одном-един- ственном? Что это будет – сад для продовольствия, для красоты или и то, и другое? Собираетесь ли вы распространять черенки или выращивать растения до созревания? Как правило, чем лучше система, тем быстрее рост и тем бдительнее надо быть. Некоторые гидропонные системы недешевы. Их производят фирмы средней руки, не имеющие средств производства больших компаний. Эта относительно высокая стоимость не должна вас обескураживать. Вложенные деньги быстро окупятся урожаем. И поскольку большая часть затрат приходится на труд, любой смышленый мастер способен быстро сконструировать для себя такую систему из нескольких трубных соединений, купленных у производителей или в хозяйственных магазинах. Так что первый фактор выбора – бюджет. Если нет денег, постройте сами из дешевых комплектующих, купленных в хозяйственных и оросительных магазинах либо у гидропонных компаний. Большинство производителей продают определенные детали, которые больше нигде не достать.
При выборе своей системы одним из решающих факторов является корневое пространство – объем контейнера, в котором предстоит расти корням. Самой поразительной разницей между растением, выросшим в грунте, и растением, выросшим в контейнере, является размер корневого войлока. Для некоторых растений с большой корневой системой, например, помидоров, пространство, отведенное для корневого войлока в беспочвенных системах, почти в 10 раз меньше, чем в почве (ср. 200 литров и +/-20 литров). Это имеет большие последствия для обработки, подпитки и орошения этого корневого войлока. Более того, когда растение утвердилось, и корневой войлок полностью развился, корни не прекращают расти на протяжении всей жизни растения, заменяя поврежденные или отмершие корни, в поисках новых источников воды и питательных веществ. Не бывает роста здоровых растений без размножения и удлинения корней. Значит, со временем корневой войлок становится плотнее, особенно в замкнутом контейнере. В такой ситуации важнейшим фактором становится оксигенация корневой зоны. Также происходят изменения в балансе поглощения минеральных веществ. Если хорошо ухаживать за корневым войлоком, то этот укороченный корневой войлок повысит свою эффективность по сравнению с большим корневым войлоком. Убедитесь, что объем ваших горшков и желобов обеспечивает достаточно места для роста корней. Различные исследования продемонстрировали, что глубина контейнера важнее его ширины: дайте корневому войлоку столько вертикального пространства, сколько это возможно.
Подробнее о том, какую систему и в каких целях использовать, рассказано в Книги “Гидропоника для всех” автор: Уильям Тексье.
Почему в России не развита технология гидропонного выращивания
Зависть берет, когда видишь, насколько далеко ушла «цивилизованная» Европа и в области еды. Стерильные помещения, чистота, высокие технологии. Почему же в России нет гидропоники, либо она ассоциируется с чем-то запретным?
Оглядываясь вокруг, человек, не привыкший видеть на прилавках магазинов большой ассортимент овощей, все еще воспринимает киви как экзотику. Чего уж ждать от бизнеса, который состоит из таких же людей. А тем более, от правительства, которое видит вокруг непаханые поля. Сей – не хочу.
Российские нанотехнологии на службе растений: разницы не видно
Что примечательно, если загуглить «проблемы агрокомплекса в России», то результат…нулевой! Есть стародавние материалы от 2009 года, когда еще Медведев был президентом. И локальные новости из разных регионов. Но факт остается: согласно данным Роснедвижимости для зарубежных читателей, земель под фермерские угодья за последние пять лет стало на 4,2 миллиона гектаров меньше. Однако простые потребители не заметили этого, так как импорт продуктов питания в городах составляет 60-75 процентов от общего числа продукции. Таким образом, есть нам стали давать еще меньше. Поэтому, популярность приобретает продукция небольших (и главное, частных) фермерских хозяйств, в идеале – гидропонических. Но почему, при всей очевидности такого выхода из проблемы насущной на данный момент нет?
Незаинтересованность власти
В малых европейских государствах все хорошо и сытно, но есть проблема малых площадей. И волей-не волей приходится думать о рациональном использовании земли, иначе через несколько лет придется закупать овощи у стран третьего мира. Поэтому, гидропонические хозяйства – это норма. В России же агрокомплекс находится на задворках интересов государства, поэтому до беспочвенного фермерства в масштабах страны – говорить пока что даже не смешно.
Учитывая общую тенденцию к сокращению посевных площадей на всей территории нашего государства, напрашивается вывод: чтобы вводить новшества в агросектор, необходимо реанимировать всю отрасль. То есть – вылечить от пьянства слесарей, обучить доярок, восстановить недостающие стены в коровниках и выгнать мышей из зернохранилищ. Попахивает утопичностью, превышающей Сочи-2014 в энное количество раз. Ну а если, после приказа из Москвы, на месте колхоза «Красный Крыжополь» воздвигнуть зеленые фермы, то профит от этого получит разве что участвующий в распиле средств, а конечный покупатель так и не получит желаемых помидорок.
Исторические предпосылки
После колхозов, вся агрокультура находится в глубокой яме, можно сколько угодно выяснять, кто виноват. Только вот наследие колхозов является бременем. Поэтому, реорганизация ферм и хозяйств не может пройти по мановению волшебной палочки Сами-Знаете-Кого. Пассивность фермеров – не национальная черта, а взращенная за годы совка привычка. Учитывая, что на Западе гидропонические фермы стали развиваться уже в 70-х годах, резко поворачивать русский бизнес в сторону хай-тека, все равно что дать эскимосу Айпад.
Рынок
Пока у государства не будет объективного акцента на развитие внутреннего рынка, не будет поддержки малых предприятий, которые сейчас сводят концы с концами, либо отбиваются от тепличных монстров и зарубежных конкурентов только за счет потребителей с разумным подходом к выбору. Тем не менее, агрофирмы вроде «Ашатли», все еще пользуются устарвешими методами выращивания продуктов на почве (пускай и в защищенном грунте теплиц).
Второй недостаток российского рынка – нацеленность на мясную и молочную продукцию, которая значительно скорее портится. При этом, импорт все равно составляет добрую треть (если не больше) свинины и курицы.
Розничным сетям также выгодно закупать салатные огурцы у Голландии (выращенные с помощью гидропонических систем, кстати), нежели искать аналогичные хозяйства в своем регионе. В итоге: доступных для российского бизнеса технологий, способных обеспечивать потребителей недорогими овощами, от которых не остается вкуса луговой трав во рту пока нет. А раз их нет, то и развиться сегмент не может. Замкнутый круг.
Стереотипы
Русский человек подозрительно относится к продукции, сделанной как-то не так. Гидропоника – эквивалентна ГМО, канцерогенам и находятся где-то рядом с ужасными демонами из стволовых клеток. А прогрессивное растениеводство, если не сильное колдунство, то явно что-то запретное.
Таким образом, при настоящем уровне образования и ресурсов, посвященных гидропонике, крайне сложно объяснить широким массам, важности гидропоники для будущего всей нации.
Сам же интерес бизнес среды происходит, разумеется, от желаний конечного потребителя. Которому безразлично, ест ли он грунтовый огурец, выращенный с помощью удобрений или безвкусный салатный помидор из теплицы. В конце – концов, летом можно дать волю желанию поесть свежих фруктов и овощей. А зимой – что попадется.
Возникает нелицеприятная картина. Пока в нашей стране существует установка на использование земли под агрокультуры – не будет города-сада и гидропонных ферм масштаба фантастических произведений.
Однако в этом есть и всесторонний плюс. Так как уровень потребностей среднего класса растет, то и желание получать свежие и здоровые овощи возникает само собой. А значит, такое игнорирование гидропоники со стороны крупного бизнеса и государства дает простор для домашних хозяйств. Которые, в свою очередь, могут перерасти в бизнес.
Перспективы
Несмотря на то, что в ближайшее время в России не будет глобальной программы по развитию гидропонных хозяйств, есть случаи, в которых необходимо использование гидропоники в быту. Например, северные города. В том же Магадане и Салехарде гораздо эффективнее и дешевле создавать зеленые фермы,нежели вести дорогущие овощи и фрукты. Да и полярникам, вахтерам, прочим отрезанным от цивилизации «космонавтам» можно и нужно обзавестись мануалом по выращиванию продуктов в субстратах.
Обычное побережье возле Салехарда. Чем не место под гидроферму?
По данным Института экономику Уральского отделения РАН, доля самообеспеченности северных регионов на 2012 год выглядела так:
Самообеспеченность населения северных территорий РФ в основной сельхозпродукции в 2011 г. (в % к нормативу)
Технология будущего из прошлого. Гидропоника
Землю населяют около 7,7 млрд людей. Каждый день прирост составляет около 230 тысяч. При этом 800 млн человек испытывает нехватку пищи каждый день. Я не буду призывать вас: “Давайте кушать меньше, чтобы и другие смогли поесть!” Потому что это бред сумасшедшего. Трудность нехватки еды не в чрезмерном потреблении в развитых странах, а в отсутствии нормальных условий для выращивания пищи в бедных. Отсутствие условий связано с большими пустынными территориями, как в Нигере (меня же не забанят, да?); постоянными военными конфликтами, как в ЦАР; засухой и саранчой, как на Мадагаскаре. На эти трудности наслаивается сокращение пахотных земель по всей планете. Возникает вопрос: где выращивать еду, если места становится всё меньше? Решением этой сложной задачи может стать гидропоника.
Гидропоника – метод выращивания растений без почвы в воде, содержащей растворённые питательные вещества
Новое – это хорошо забытое старое
Практическое применение гидропоника получила задолго до формирования теоретической базы знаний об этом методе. Племена Южной Америки и Мексики уже в 1100 году применяли плоты из тростника, на которые укладывалась грязь из вулканической породы, и высаживались растения. Эти плоты сплавляли к ближайшим озерам, вода в которых была необходимой температуры. Минеральные вещества из грязи постепенно переходили в раствор и становились доступными для питания растений. Подобные сооружения находили и в других частях света. В 1275 году Марко Поло встретил плавучие сады в Китае. Точная информация о первооткрывателях этой технологии не известна, но на сегодняшний день это самые старые гидропонные сооружения известные истории.
Основателем современной гидропоники считается Уильям Ф. Герик. Он ввёл термин “гидропоника” и доказал возможность выращивания разных видов растений в ёмкостях с питательным раствором. На его технологии во время Второй Мировой войны создали первое промышленное воплощение гидропоники. Во время тихоокеанской кампании армия США столкнулась с трудностями при возделывании пищи на местных скалистых и пересыщенных солями почвах. Транспортировка пищи в отдалённые уголки была очень дорогой и нецелесообразной идеей, также сложность представляла японская авиация, которая периодически нападала на транспортные конвои. Поэтому в срочном порядке на острове Уэйк были созданы гидропонные плантации, которые еженедельно приносили 20 кг помидоров, 10 кг фасоли, 20 кг кукурузных початков и 20 кг зелёного салата. Опыт оказался успешным, поэтому такие же плантации создали на авиабазе Хаббания в Ираке и в богатом нефтью, но не едой Бахрейне.
Соль, кислород и инертные кубы
Довольно долго представления о питании растений складывались на ошибочных суждениях Аристотеля. В своих трудах он утверждал, что растения питаются органическими веществами и лишь обеспечивают перераспределение органики. Только в XVII веке Иоганн Баптист ван Гельмонт провёл опыт, который поставил под сомнение представления Аристотеля. В XVIII веке Джозеф Пристли и Ян Ингенгауз открыли миру явление дыхания растений и усвоение углекислого газа. Окончательное опровержение этой теории в 1840 г. представил в своей книге немецкий агрохимик Юстус фон Либих. Он писал следующее: “Растительные организмы, или, следовательно, органические соединения, являются средством питания и поддержания жизни людей и животных. Источником питания растений, напротив, является исключительно неорганическая природа”.
Источником питания растений являются неорганические вещества
Гидропонику от традиционного земледелия отличает то, что растения могут расти на инертной подложке (керамзит, минеральная вата, кокосовый войлок), которая обеспечивает физическую опору растению (но не питание!). Питание растений обеспечивает водно-солевой раствор, рецептура которого подбирается к сортам растений. Однако раствор для салата подойдёт и для помидоров, это в небольшой степени повлияет на вкус.
В тепличных условиях приходится учитывать тонкости, которые в природе происходят самопроизвольно. В природе дождевая вода до того как упадёт на землю растворяет кислород, после чего насыщает кислородом корни растений. Растения без кислорода погибнут. Им как и животным он необходим для дыхания. Поэтому при выращивании растений гидропоникой важно обеспечивать корни постоянным притоком кислорода. Кроме того, агрохимики выявили зависимость между объёмом поступающего кислорода и темпами роста растений чем больше кислорода, тем активнее рост.
Что ещё важно при выращивании растений? Свет. Растения – это единственные организмы способные получать энергию напрямую от света (привет, протоссы!). Причём облучение узким спектром даст слабое не жизнеспособное растение. Каждое растение облучается определённым световым потоком, причём этот спектр меняется при переходе от вегетационного периода к стадии цветения. Обычно это смещение общей температуры света с 6500 К к 2700 К соответственно. В вегетационный период используют LED-освещение, а при цветении ДНат-лампы.
Гидропоника: опыт внедрения и перспективы
Один цикл выращивания салата — 38 дней. Так что в год можно снимать множество урожаев
Компания ООО «Аграрные технологии будущего» расположена в городе Хабаровск (Россия), производит салаты и пряные травы по технологии гидропоники. Первый завод компании был запущен в 2016 году.
Идею нового типа производства Андрей Шляховой, член совета директоров АО «Фонд развития Дальнего Востока и Байкальского региона», привез из Японии. Он увидел, как растения могут расти без грунта — расположившись в воде, наполненной необходимыми питательными веществами. Японская технология позволяла вместо привычных грядок и теплиц использовать, будто трюм космического корабля — огромное пространство, освещенное специальными лампами. В нем множество стеллажей служат ваннами для растений, которые в буквальном смысле слова плывут по ним по периметру помещения, проходя путь от ростка до взрослого салата, мяты, рукколы. Шляховой решил, что он должен первым привезти эту технологию в Россию, причем в свой родной город — Хабаровск. Так появились «Аграрные технологии будущего» и первый в России крупный завод, создающий растения с помощью проточной гидропоники в промышленных масштабах.
Самые эффективные 15 соток
Хабаровский завод — почти копия японского завода Mirai (ООО «Мираи Интэкс»). То же оборудование и та же площадь — 1500 кв. м. Но японцы не передали все тонкости технологии выращивания. И российской компании пришлось много экспериментировать, выяснять, как в искусственных условиях будет расти самая разная зелень (от базилика до цветов) и какой именно режим по влажности, минеральному составу, температуре и освещению оптимален для разных культур. Фактически пришлось создавать свою технологию. И этим отчасти объясняется то, что сейчас завод загружен на 45%. Основная культура — салат, точнее четыре вида салата, он занимает наибольшую площадь.
Полторы тысячи квадратных метров — кажется, что этого очень мало для сельского хозяйства. Это ведь 15 соток фактически, размер частного огорода. О каком промышленном производстве может идти речь? Но из-за того, что растения располагаются на нескольких уровнях, эффективная площадь завода — почти полгектара. Это тоже сложно назвать промышленными масштабами. Но надо понимать, что созревание в таких условиях происходит гораздо быстрее и круглый год. Один цикл выращивания салата — 38 дней. Так что в год можно снимать множество урожаев. Как утверждают сотрудники «Аграрных технологий будущего», а вместе с ними и цифры, гидропоника в четыре-пять раз эффективней обычной теплицы по урожайности. И требует в два раза меньше людей для обслуживания. Но все равно себестоимость такой продукции велика.
Сложности новой технологии
Марина Симакова, президент управляющей компании «Аграрные технологии будущего», которая ранее выращивала зелень только у себя на даче, стала специалистом по сельскому хозяйству, хотя и специфическому. Green Room, как ее обычно называют, — технология, которая только сейчас начинает распространяться. Симакова говорит, что прочитала всю литературу на английском, которая во всем мире за все время была выпущена по этой теме, и внимательно изучила кейсы — как удачные, так и неудачные. Многому научила грустная история самой крупной из гидропонных ферм — той, что была создана в Чикаго (4 тыс. кв. м) и обанкротилась в 2016 году. С нахождением своей ниши «Аграрные технологии будущего» стали намного дальше от того, чтобы последовать за чикагской компанией. Хотя до сих пор им приходится справляться со специфическими трудностями — начиная с зависимости от цен на электроэнергию и заканчивая «обратным сезоном». В тот момент, когда фермеры выводят на рынок свой урожай, наступает «обратный сезон»: время падения цен. К счастью, из-за гибкости всех систем завода и быстрого цикла созревания компания может адаптироваться, меняя ассортимент. Помогают и постоянные клиенты-рестораны, которые даже в «обратный сезон» предпочитают проверенную продукцию.
Сложности реализации
Продукция для региона относительно новая, значит, для позиционирования товара и для реализации нужен особый подход. Федеральных розничных сетей на Дальнем Востоке нет, есть только местные с плохо организованной логистикой. Поэтому компания налаживает сотрудничество в сегменте HoReCa по всему Дальнему Востоку, включая Владивосток, Камчатку, Сахалин, Благовещенск. С тех пор, как компания открыла эту нишу, ее выручка растет на 30-35% в месяц, и «Аграрные технологии» уже скоро выйдут на 100-процентную загрузку мощностей.
Не исключено и дальнейшее расширение и продвижение в центр России. Японские специалисты из Mirai (ООО «Мираи Интэкс») уже заключили с «Аграрными технологиями» партнерское соглашение о строительстве нового завода в центральной части России. В планах есть даже совместное развитие франчайзинговой сети. Руководство компании смогло получить льготы от государства и доступ к кредитованию. Новая технология хорошо зарекомендовала себя, поэтому в течение шести лет «Аграрные технологии» совместно со Сбербанком и Минсельхозом планируют подготовить программу по продвижению инновационной технологии Green room в России.
Гидропоника будущего: перспективы развития
Перспективы на будущее
Мы будем вести свое “обозрение” с совершенно особой точки зрения – объектом изучения для нас будет мировое продовольственное положение.
Наша старушка Земля должна каждый день кормить на 100 000 человек больше, чем накануне, и уже сегодня очень многие обитатели планеты вынуждены укладываться спать с голодным желудком. Неудивительно поэтому, что наши современники опасаются всемирного голода в не столь уж отдаленном будущем, поскольку производство продуктов питания явно отстает от роста численности населения земного шара.
Всевозможные “за” и “против” мы обсуждать не будем, откажемся также и от перечисления всех возможностей, позволяющих в гигантских размерах увеличить мировое производство продуктов питания. Мы опробуем лишь проанализировать, какую роль здесь может играть метод выращивания растений без почвы.
Профессор Боас, автор книги “Растения, удобрения и питание”, очень четко излагает имеющиеся возможности, констатируя следующее:
“. Простейшее и радикальнейшее средство гигантского умножения продуктов питания заключается в том, чтобы перевести биологическую способность растения – ассимилировать углекислоту – на техническую основу, то есть производить из углекислоты, воды и солей биологически высокоценные продукты питания в массовом количестве. Этим будут разгружены пахотные земли и увеличена площадь Земли”.
Что же из этих возможностей уже реализовано и не идет ли здесь речь всего лишь о пустых фантазиях?
Растениеводство на промышленной базе
Так назывался один из проектов, который в небольшом масштабе уже претворен в действительность. Даже не обладая даром прорицания, можно предсказать, что описанные здесь возможности имеют наилучшие перспективы для практического осуществления в большом масштабе, после того как материалы и источники энергии, которые списываются промышленностью как потери найдут полезное применение.
Всегда и везде, когда при помощи тепла производится другой вид энергии, отмечаются чувствительные потери. Превращают ли тепловую энергию в электрическую, механическую или химическую, всегда значительная часть первоначально произведенного тепла остается неиспользованной и теряется в качестве “теплопотерь”. Так, при производстве электрического тока из каменного угля 75 – 80% общей энергии списывается в качестве потерь. Теплопотери мы можем обнаружить в отработанной воде от конденсаторов, куда она часто подается из колодцев или рек, и ее температура большей частью составляет 20 – 25 град., то есть лежит в таких пределах, что ее практически больше никак нельзя использовать. Однако картина совершенно меняется, если для конденсаторов в циркуляционном токе будет использоваться та же охлажденная вода. Тогда отработанная вода может иметь температуру до 40 град.
Уже в течение многих лет пытаются каким-либо образом использовать эти тепловые отходы. К сожалению, безуспешно пытались теплой охлаждающей водой обогревать рабочие и жилые помещения. Лишь в последнее время удалось применить тепловые отходы для обогрева теплиц с помощью воздухоподогревательных агрегатов. А принципе они напоминают радиаторы грузовых автомашин, в которых температура охлаждающей воды понижается воздухом, пронизывающим радиатор. Радиатору соответствует агрегат для подогрева воздуха, причем искусственно продуваемый воздух точно так же нагревается и затем обогревает культивационное помещение. Этот метод уже в достаточной степени проверен и, по мнению экспертов, очень подходит, во-первых, для разумного использования промышленных тепловых отходов и, во-вторых, для создания надежно функционирующей дешевой системы обогрева теплиц.
Рис. 52. Растениеводство на промышленной основе: 1 – завод; 2 – газопровод для отработанного газа; 3 – шлаки; 4 – газоочистительная установка; 5 – теплицы; 6 -воздухо-подогревательное устройство; 7 – вода для охлаждения машин: а – холодная; б – теплая; 8 – уголь.
Мы уже упоминали, что тепловые отходы при производстве электроэнергии в форме охлаждающей воды имеют температуру около 40 град. В доменных печах температура охлаждающей воды достигает даже 80 град. Было бы глупо оставлять неиспользованными такие источники энергии.
Таким образом, мы видим, что теплицы могут успешно обогреваться неиспользованными ранее тепловыми отходами, и благодаря этому создается первая предпосылка для круглогодового садоводческого производства (рис. 52). Кто-нибудь может возразить, что в сугубо промышленных районах садоводы будут испытывать затруднения в получении требующихся количеств органических удобрений (навоза). В результате механизации в городе и деревне поставщики навоза стали почти редкостью.
Мы уже знаем должный ответ на это возражение. Этой беде можно успешно противопоставить методы выращивания растений без почвы, причем при гравийной культуре можно даже в известной степени использовать и другие отходы промышленности, а именно каменноугольные шлаки. Эта возможность довольно важна, если учесть, сколько будет стоить равное количество препарированного гравия, которое теперь может быть заменено шлаками самого предприятия, ранее расходовавшего средства на их удаление.
Таким образом, у нас есть теплица, действующая без почвы, в которой, во-первых, находит применение известное количество шлака, почти не представляющего ценности в каком-либо ином отношении, во-вторых, эта теплица обогревается с помощью промышленных тепловых отходов, что почти не отражается на производственных затратах установки. Однако вышесказанным еще не заканчивается перечень идей.
Каждый современный растениевод знаком с огромной ролью углекислоты (собственно двуокиси углерода) для питания растений. В конце концов известно, что сухое вещество растения почти наполовину состоит из углерода, первоначально поглощенного в форме углекислоты воздуха. Обычный воздух содержит 0,03% этого соединения, и в нормальных условиях только этим и располагают ассимилирующие растения. Соответственные научные исследования показали, что продуктивность растений может быть повышена при некотором обогащении воздуха углекислотой, и усиление снабжения растений углекислотой позволяет добиться значительных прибавок урожая. Вообще пышный рост растений в каменноугольный период, когда возникли наши мощные отложения каменного угля, вероятно, справедливо объясняют значительно большим содержанием углекислоты в воздухе в то время.
Промышленные газовые отходы, удаляемые через заводские трубы, содержат в среднем 20% углекислоты и, кроме того, крайне ядовитые для людей и растений окись углерода и сернистый газ. Используя технические возможности и некоторые химические показания, можно получать совершенно чистую углекислоту, пропуская газы через очистительные колонки. Таким образом, ничто не мешает нам превращать газ в превосходные овощи. Концентрация углекислоты может быть соответствующим образом снижена подмешиванием обычного воздуха, и в этой форме она может подаваться в теплицы через уже упомянутые агрегаты для подогрева воздуха. Следовательно, мы в полном смысле слова единой операцией решаем две задачи: обогрева теплицы и одновременно подкормки культур газообразным удобрением.
Вышеизложенные рассуждения должны были бы довольно ясно показать, что использование этих современных возможностей способно обеспечить производство значительных количеств свежих овощей в промышленных центрах. Эти методы, безусловно, не представляют собой домыслов идеалиста, занятого только вопросом о производстве продуктов питания, а, напротив, это логичные рассуждения сугубого реалиста, желающего помочь как промышленности, так и мировому производству продуктов питания путем использования отходов промышленности и источников бесполезного и безвозвратно теряемой энергии.
Водоросли — продукт питания будущего
Для начала мы должны твердо помнить, что водоросли – это также растения, отличающиеся от надземных прежде всего тем, что они не имеют корневой системы. Они поглощают питательные вещества свей своей поверхностью. Водоросли уже в наши дни в больших масштабах выращивают в питательных растворах. Посмотрим же, насколько культура водорослей может смягчить трудности с питание населения земного шара.
Водоросли, вероятно, всегда употреблялись в пищу. Норвежские крестьяне, например, в периоды недостатка кормов скармливают скоту водоросли, преимущественно видов Fucus и Laminaria, которые они собирают на берегу моря. В США в качестве корма для скота продаются так называемые брикеты из водорослей. Бесспорными мастерами в рациональном использовании и приготовлении этих морских растений, по-видимому, все же являются японцы. Они искусственно выращивают водоросли на мелководье (например, в Токийской бухте) и используют их, приготавливая различнейшим образом для питания населения. Хлеб из водорослей, так называемый нори, получил широкую известность благодаря своему хорошему вкусу и полезности.
С некоторого времени ученые всех стран уделяют этим неизменным водным растениям все больше внимания. Японский исследователь Хироши Тамийа считает даже, что “водоросли важнее, чем атомная энергия”. Он обосновывает это свое мнение, перечисляя многочисленные ценные свойства водорослей.
Рис. 53. Заводская установка для выращивания водорослей: 1 – газгольдер для углекислоты; 2 – резервуар с питательным раствором; 3 – перекачивающий насос; 4 – источники искусственного света; 5 – прозрачные резервуары для выращивания; 6 – помещение для переработки.
При современном положении вещей из водорослей, если учитывать только важнейшие продукты, можно приготавливать следующие продукты питания: хлеб, овощи, супы, мармелад, яичный порошок, шоколад, а также пищевой лед, желатин, топливные масла, ткани для одежды и мешковину.
Целенаправленное разведение водорослей ничем не ограничивается. Они размножаются невероятно быстро. По данным опытов одной исследовательской станции, можно, например, рассчитывать на удвоение зеленой массы водоросли хлореллы через каждые 24 часа при благоприятном освещении и обеспечении питательными веществами. Что это может означать, нетрудно увидеть при математическом подсчете. Сооружение современной “фабрики водорослей” очень несложно (см. рис. 53). Для питания водорослей требуется лишь уже известный нам питательный раствор, а также углекислота, которую мы можем получать из газовых отходов промышленности или из других источников. При помощи солнечного света или же искусственного освещения (в ночное время или в периоды ненастной погоды) водоросли строят из этих исходных веществ органические соединения (жиры, белки, крахмал и т.д.).
В современных установках питательный раствор в прозрачных культивационных каналах “заражается” водорослями, принудительно циркулирует в замкнутой системе и постоянно снабжается из особых вместилищ необходимыми солями и углекислым газом. Болезни и паразиты, могущие повредить водоросли, исключаются благодаря изоляционным мероприятиям и могут быть даже полностью ликвидированы добавлением к питательному раствору известных антибиотиков. Этим обеспечивается возможность беспрепятственного и наиболее пышного роста водорослей.
При жизни нашего поколения культура водорослей еще не станет конкурентом традиционного земледелия, однако она уже сейчас вполне может закрыть некоторые пробелы в обеспечении пищей, а в слабо развитых и перенаселенных областях – создать дополнительные резервы продуктов питания. Короче говоря, она способна “разгрузить” пахотные земли и увеличить площадь Земли.
Оба эти произвольно взятые примера ясно показывают, какие возможности повсеместно открывает человечеству выращивание растений на питательном растворе. Это обстоятельство должно быть стимулом для нас, цветоводов-любителей, самим сооружающим подобные установки, поскольку выращивание растений без почвы должно доставлять нам не только удовольствие. У нас имеется возможность, исходя из приобретенного опыта, подсказывать ученым-исследователям новые идеи или даже способствовать открытию совершенно нового направления в развитии. Ведь метод выращивания растений без почвы вообще только еще развивается и в некоторых отношениях почти не исследован.
Мы примем к сведению слова проф. Бетге:
“Если мы хотим выбраться из затишья водных культур, то сейчас должна быть начата очень интенсивная кропотливая работа на широчайшей основе. Она должна быть нацелена не только на детальную проработку методов культивирования, но и самой техники водной культуры. В этой области большое значение имеет увлечение любителей методами водных культур, так как любитель может накапливать знания, пользуясь небольшими легко обозреваемыми установками, и затем предоставлять свои выводы в распоряжение больших предприятий, которые не в состоянии экспериментировать в столь большом масштабе на своих больших установках.”
Гидропоника. Опыт разных стран
Среди современных методов выращивания культур гидропоника занимает особое место как экологически безопасная, ресурсосберегающая, обладающая большим потенциалом технология, дальнейшее развитие и усовершенствование которой поможет решить глобальные проблемы человечества, включая наиболее значимую среди них – обеспечение продовольствием всё возрастающего количества жителей нашей планеты. Если в начале ХХ-го века население Земли составляло 1,5 миллиарда человек, то сегодня оно превысило 7,6 миллиардов.
Такая ситуация требует дальнейшего повышения производительности в аграрном секторе, что в условиях применения традиционных технологий привело к интенсивному использованию удобрений и пестицидов, насыщающих почву небезопасными химическими веществами. Вследствие климатических изменений огромные территории, отведенные под земледелие, страдают от засухи. Генетически модифицированные продукты не могут полностью обеспечить потребительский рынок, а их влияние на наш организм нельзя считать полностью изученным. Все эти факторы подтверждают необходимость поиска новых, более эффективных методов выращивания культур, одним из которых может стать гидропоника.
История появления гидропоники связана с многовековыми исследованиями ученых, в результате которых было проведено огромное множество экспериментов, позволивших определить оптимально сбалансированный питательный состав для обеспечения жизнедеятельности растений. Как оказалось, почвенная среда для культур не обязательна, а наибольшее значение в их питании имеют такие элементы: азот, калий, фосфор, кальций, магний, железо, сера. Растения успешно растут и развиваются, если их корневая система контактирует с водной средой, содержащей в правильно составленных пропорциях все необходимые вещества. Этот факт стал основополагающим для развития гидропоники как нового метода растениеводства.
На сегодняшний день гидропонная технология получила всеобщее признание и широко распространилась во многих странах мира. Лидерами в этой сфере являются такие страны как Нидерланды, Франция, Великобритания, Израиль, Канада, Австралия, где в течение нескольких десятилетий экспериментальным путём проводились поиски и разработки более совершенных, адаптированных к местным условиям и отвечающих определённым требованиям потребительского рынка способов беспочвенного выращивания культур. В результате возникли несколько направлений, отличающихся технологическими особенностями: типом используемого субстрата, либо же полным его отсутствием, уровнем технологичности процесса (низко- или высокотехнологичный, с компьютерным управлением), масштабами производства (промышленное или небольшое фермерское хозяйство) и т. п.
Нидерланды – страна, где разработаны передовые технологии и выращиваются лучшие гидропонные культуры, хорошо известные не только в государстве, но и далеко за его пределами. Нидерландские цветы, выращенные с применением гидропонных технологий, очень популярны и неизменно пользуются большим спросом во всем мире. Нидерланды остаются самым крупным поставщиком цветочных растений на мировом рынке, а производство цветочной продукции представляет собой очень важную отрасль в народном хозяйстве страны. Это особенно впечатляет, если принять во внимание климатические особенности Нидерландов – холодный и продолжительный зимний период с короткими и немногочисленными солнечными днями. В таких условиях теплицы должны обеспечивать растения дополнительным подогревом и освещением.
Масштабы развития гидропоники как способа растениеводства в Нидерландах объясняются печальным результатом разрушительной деятельности человека, когда продолжающееся веками культивирование сельскохозяйственных растений привело к эрозии почв, их разрушению, а также накоплению в них болезнетворных организмов. В итоге традиционное растениеводство превратилось в очень ненадёжный и рискованный вид трудовой деятельности. Поэтому в 70-е годы прошлого века нидерландские фермеры постепенно перешли на гидропонные технологии, которые оказались для них более перспективными и прибыльными. Гидропоника позволила полностью снизить риск потери урожая в результате неблагоприятных условий окружающей среды, избежать возможных почвенно-генетических заболеваний культур и повысить уровень рентабельности производства.
Основной объект инвестиционных вложений нидерландских фермеров, приносящий им стабильный доход – это современные теплицы, оборудованные с применением новейших компьютерных технологий, способных контролировать и регулировать температурный, влажностный режим, уровень углекислого газа, степень и продолжительность освещения, проводить мониторинг питательных веществ, а также руководить системой смешивания и подачи раствора к растениям. В сочетании с трудолюбием и профессионализмом растениеводов такие инвестиции являются гарантом достижения финансового успеха этой отрасли в масштабах всего государства.
Значительную помощь и поддержку частным тепличным хозяйствам оказывает правительство Нидерландов, с чьей помощью в стране созданы и функционируют научно-исследовательские центры. Ученые занимаются разработкой новых, более совершенных методов гидропоники, определяют формулы питательных растворов для различных культур в определённых стадиях их роста и в своей деятельности тесно сотрудничают с владельцами тепличных хозяйств, а также оказывают им по необходимости помощь. В случае возникновения каких-либо проблем, связанных с применением гидропонных технологий, фермеру достаточно проинформировать об этом правительственный исследовательский центр, который тут же направит к нему эксперта для осмотра посевов, выявления проблем и предоставления решения по их устранению. Такое гармоничное сотрудничество растениеводов и государственных структур – залог экономического успеха Нидерландов.
Подобный опыт развития тепличных хозяйств с применением беспочвенных технологий растениеводства существует и во Франции. Организованные правительством научно-исследовательские учреждения проводят многочисленные эксперименты с гидропонной культивацией, сравнивая полученные результаты и аналогичные показатели, достигнутые при выращивании различных культур в традиционных почвенных хозяйствах. Итог предсказуем: гидропонные методы превосходят обычные технологии по показателям роста, урожайности и качества продукции. Именно качество сельскохозяйственных продуктов очень ценится во Франции, поэтому гидропоника как способ получения органической пищи приобретает всё больше приверженцев среди фермеров и общественности. Высокая конкуренция на рынке сбыта продукции способствует активному внедрению передовых беспочвенных технологий, что также приветствуется и поощряется материально правительством страны.
Великобритания, где несколько десятилетий назад был разработан первый из методов гидропоники N.F.T. (техника питательной плёнки), демонстрирует собственный алгоритм сотрудничества фермеров и правительства. Центр передовых гидропонных технологий находится на северо-востоке Великобритании, в Стокбридж-Хаусе. Он финансируется не только правительством, но и вкладами фермеров, занимающихся растениеводством с применением гидропоники на коммерческой основе. Принцип N.F.T. состоит в полном отсутствии субстрата (гравия, щебня, мха, древесной щепы и т. п.), когда растения размещаются непосредственно в пластиковых трубах, по которым и подается питательный раствор. Задачей центра является определение причин возникновения практических проблем и их решение, а также разработка новых гидропонных технологий, исследование действия питательных веществ на новые культуры и др. Для дальнейшего развития гидропоники в стране разработаны первоклассные современные теплицы, оснащенные компьютерными технологиями, контролирующими питание и параметры окружающей среды. Английские фермеры, применяющие беспочвенные технологии выращивания культур, составляют достойную конкуренцию представителям других стан на Европейском рынке.
Гидропоника в Израиле очень давно была признана самым действенным и целесообразным методом повышения продуктивности сельского хозяйства. Израильтяне на практике подтвердили высокий уровень квалификации в области разработки передовых агротехнологий, превратив пустынные земли в цветущий сад. И хотя капельное орошение, созданное и успешно применяемое в Израиле, нельзя причислить к гидропонному методу, оно, тем не менее, признано одним из самых важных достижений в области земледелия за последние 35 лет.
Сегодня развитие гидропоники в стране достигло очень высокого уровня благодаря более совершенной по сравнению с технологией пищевой плёнки аэрогидропонике. Израильские ученые, одним из которых был доктор Х. Софер, установили, что при насыщении кислородом питательного раствора, подающегося к корням растений, можно достичь более высоких темпов роста, увеличить урожайность культур и даже повысить их сопротивляемость к различным заболеваниям. Особенно эффективным этот метод оказался при выращивании растений из черенков. Такое открытие оказалось очень важным для дальнейшего совершенствования гидропонных технологий, так как доказало важность кислорода для успешного развития культур.
Австралия, где гидропоника успешно применяется уже не одно десятилетие, прочно вошла в количество наикрупнейших экспортёров в страны Тихоокеанского региона как поставщик растительной продукции, выращенной с помощью беспочвенных технологий. Любимая культура, которая выращивается австралийскими фермерами гидропонным методом – это клубника.
Австралийцев можно встретить на любой выставке или конференции по гидропонике. Они одними из первых оценили и применили эту технологию, как наиболее соответствующую их климатическим особенностям. Сегодня Австралия – одна из ведущих стран в области производства гидропонного оборудования, и мало кто может составить ей в этом конкуренцию.
Канада также нашла свою нишу на рынке гидропонных культур. Сегодня она является важным поставщиком овощей, выращенных гидропонным способом, для Соединенных Штатов Америки. Большая часть томатов, огурцов, сладкого перца, которые продаются зимой в американских супермаркетах, выращиваются с применением гидропоники в Канаде. Огромные водные ресурсы страны и невысокая себестоимость электроэнергии позволяют использовать для гидропонного выращивания растительных продуктов питания огромные, ультрасовременные, высокотехнологичные тепличные комплексы и получать высокие доходы от реализации этой продукции.
