Хидропонно земеделие – предимства, недостатъци и въздействие върху околната среда

Може да не сте запознати с термина хидропоника, но той е важен за нашия стремеж към устойчивост. В тази публикация разглеждаме какво представлява хидропонното земеделие, предимствата и недостатъците на хидропониката, както и как те влияят на околната среда.

Какво е хидропонно земеделие?

Растенията се отглеждат хидропонно във вода, богата на хранителни вещества, със или без механичната помощ на инертна среда като перлит, пясък или чакъл. За научни изследвания на храненето на растенията растенията отдавна се отглеждат с корените си, потопени във вода и разтвори на торове.

Тази техника на култивиране е използвана в ранната търговска хидропоника (гръцки hydro-, което означава „вода“ и ponos, което означава „труд“). Въпреки това, културата на чакъл - при която чакълът поддържа растенията във водоустойчиво легло или пейка - замени тази техника поради предизвикателствата за поддържане на растенията в нормално изправено положение за отглеждане и аериране на разтвора.

Ефективно са използвани множество типове субстрати, като стопени шисти, пясък, пемза, перлит, оризови люспи, гранитни стърготини, разтопена скала, изпредена във влакна, глинени пелети и кокосови влакна.

Периодично се изпомпва разтвор на тор - често направен от синтетични торове или екскременти от риба или патица; честотата и концентрацията на този разтвор варират в зависимост от вида на растението и факторите на околната среда като температура и светлина. Изпомпването често е автоматично и разтворът се изпразва в резервоар.

Разтворът на тора се състои от различни химични съединения, които са класифицирани за използване в селското стопанство или градинарството и съдържат различни количества основни елементи, необходими за растежа на растенията, като калий, фосфор и азот, както и различни следи или второстепенни елементи като сяра , магнезий и калций.

Провежданите редовно тестове разкриват дали са необходими повече химикали или вода, въпреки че разтворът може да се използва неограничено дълго време. Обикновено химическите компоненти могат да се комбинират сухи и да се съхраняват на склад. Концентрацията на разтвора и честотата на изпомпване се увеличават с нарастването на растенията.

12 предимства и недостатъци на хидропонното земеделие | Earth.Org

Видове хидропонно земеделие

Активна система
Пасивна система

Активна система

В активна система водният разтвор, който се изпомпва наоколо, дава на корените на растението незабавен достъп до хранителни вещества. Тъй като тази система е по-сложна, някои производители може да я сметнат за предизвикателство. Хранителният разтвор се пренася от резервоар към корените чрез помпите на активната система. Допълнителният разтвор се връща в резервоара, след като се абсорбира от корените.

Пасивна система

В пасивните системи не са необходими помпи за придвижване на разтвора. По-скоро растенията са потопени в разтвора, който достига до корените чрез различни механизми като капилярни мрежи, наводняване и гравитация. Използването на този вид хидропонно земеделие е лесно, защото не изисква никакви помпи.

От друга страна, фермерът трябва редовно да подменя водата. Освен това липсата на помпи улеснява растежа на водорасли, потенциално понижавайки качеството на водата.

Предимства на хидропонното земеделие

Хидропониката е продуктивна система за отглеждане на растения и вероятно скоро ще се нареди сред най-практичните и устойчиви методи за производство на храна . Сред основните ѝ предимства са:

Не изисква почва
Производство на висококачествена храна за по-голямо население
Намалена консумация на вода
Намален процент на вредители и гъбички
Подобрен добив
Оптимално използване на районното/регионалното разнообразие
Улеснява микроклимата
Сезонност и предсказуемост
Културите растат по-бързо
TTime-SavingSystem
Изискват по-малко труд
Скъсява веригата на доставки

1. Не изисква почва

Първото и най-очевидно предимство на хидропонното градинарство е, че не изисква почва. Защо това е уместно? Един от най-големите проблеми, пред които е изправено селското стопанство и светът днес, е деградацията на земята. Земеделието в деградирала почва става все по-трудно и по-трудно.

Деградацията на земята може да се случи чрез химични и физични процеси. Физическата деградация е свързана с физически смущения от земеделска техника и естествена ерозия. Замърсяването и други форми на замърсяване причиняват химическо влошаване. Деградацията и на двата вида оставя почвата лишена от хранителни вещества и негодна за производство на питателни култури.

Тъй като хидропонните зеленчуци не изострят ерозията на почвата , те могат да смекчат ефектите от деградацията на земята. Тъй като хранителните вещества за тези култури идват от добър почвен слой, те също не са засегнати от кризата.

2. Производство на висококачествена храна за по-голямо население

Тъй като хидропонните системи са вътре, производителите е по-малко вероятно да получат нашествие от вредители, следователно те не използват пестициди. Освен това растенията получават необходимите хранителни вещества директно в разтвор, което им позволява да растат по-бързо и без болести.

Освен че е с отлично качество, хидропонната система може да поддържа по-голямо население в градски условия, увеличавайки наличието на местно отгледана храна на тези места.

3. Намалена консумация на вода

Сравнявайки хидропонното земеделие с нормалното земеделие, се използва много по-малко вода. Повторното използване на хидропонната система и рециркулацията на водния разтвор през тръбите представляват голяма част от това. След това излишната вода се връща в резервоара с хранителен разтвор.

Поради това хидропониката е полезен метод за отглеждане в региони, където сушите са причинили недостиг на вода. От друга страна, конвенционалното земеделие използва много вода, голяма част от която се губи поради неадекватно напояване и изпарение. В крайна сметка много малко вода достига до растенията.

4. Намален процент на вредители и гъбички

Тъй като почвата не е необходима за хидропонен растеж на растенията, има по-малко случаи на заболявания, причинени от почвата. Освен това, тъй като този метод на отглеждане се извършва на закрито в контролирана среда, вероятността от заразяване с насекоми е голяма.

5. Подобрен добив

Растенията, отглеждани хидропонно, имат регулирана и наблюдавана среда. Освен това корените растат по-бързо, когато необходимите хранителни вещества им се дават директно.

Тъй като култиваторите не зависят от сезоните, вътрешната среда също повишава производителността. Това означава, че реколтата може да се произвежда през цялата година, без да се налага да се притеснявате, че реколтата ще бъде загубена поради климатични колебания, нашествия от вредители или проблеми от наземни животни и птици.

6. Оптимално използване на районното/регионалното разнообразие

Спестяването на пространство е едно от основните предимства на хидропонното градинарство. Тъй като растенията в традиционното земеделие трябва да търсят хранителни вещества в почвата, те развиват по-дълбоки корени.

При хидропониката обаче корените получават хранителните си вещества веднага, така че не е нужно да ги търсят. Тъй като хидропонните растения имат по-малко дълбоки корени и изискват по-малко място, те са чудесна възможност за градски жители, които живеят в затворени пространства, сухи региони и силно студен климат.

Тъй като цялата среда е контролирана и растенията получават само необходимото количество макро и микроелементи, хидропонното земеделие позволява ефективното използване на хранителните вещества.

В сравнение с растенията, отглеждани чрез традиционно земеделие, където растенията зависят от наличните в почвата хранителни вещества, които зависят от различни параметри на околната среда, растенията, отглеждани чрез хидропоника, са известни с това, че постигат по-добър добив и висок темп на растеж, като осигуряват необходимите оптимални хранителни вещества за растеж.

Промените в температурата, влажността и качеството на водата, например, могат да поставят растенията под стрес и да променят техния биохимичен състав, което може да окаже влияние върху растежа и качеството на продукцията.

7. Улеснява микроклимата

С хидропонна оранжерия, градинарите могат да персонализират идеалната среда за всяка култура благодарение на Micro-Climate Technology. Производителите могат да създадат оптимален микроклимат за всеки вид култура, която отглеждат, като регулират климата по подходящ начин в затворена система.

Хидропонната оранжерия може да има секция, където спанакът се съхранява при хладна температура 55°F. По-близо до 70°F, римската салата може да се отглежда на друго място. Производителите могат да произвеждат повече видове в една система, когато управляват микроклимата около всяка култура.

8. Сезонност и предвидимост

По-голямата част от културите се отглеждат само в определени сезони и климатични условия. Търговците на хранителни стоки внасят летни зеленчуци от цял свят, когато потребителите ги търсят в разгара на зимата. Това изостря проблема с парниковите газове, свързани с транзита.

Темата за предвидимостта е друга. Многобройни фактори влияят върху добива на културите. Ранна слана, суша , наводнение или буря могат да унищожат цяло поле с реколта и земеделският производител често е безсилен да ги спре.

С хидропонни ферми на закрито, производителите могат последователно да събират реколтата си през цялата година. Независимо от сезона, тези култури растат през цялата година. Освен това добивите са много по-предсказуеми, защото са защитени от проблеми, които биха могли да доведат до провал на реколтата.

9. Културите растат по-бързо

Капацитетът на хидропонната технология за прибиране на реколтата по-бързо от конвенционалните техники е окуражаващ напредък. По-големи и по-бързи култури могат да бъдат произведени, когато всяко растение се отглежда в идеални условия.

Въпреки това, много производители, които използват хидропоника, твърдят, че техните култури узряват за половината време или дори по-малко от тези, които се произвеждат в почвата. Зелените листни зеленчуци проявяват тази скорост най-много; Въпреки това, печалби могат да бъдат постигнати с почти всеки тип хидропонно растение.

10. Система за спестяване на време

Традиционното земеделие дава реколта, която може да не винаги е подходяща или подходяща по отношение на качество и количество, и отнема много време и усилия от фермерите, за да управляват обработката, плевенето, поливането и фумигацията.

От друга страна, всичко, което трябва да направите с хидропониката, е да я поставите на избраното от вас място и да наблюдавате как вашите растения растат. Въпреки че може да има първоначален разход на средства и усилия, правилното управление гарантира значителна възвръщаемост в дългосрочен план.

11. Изисквайте по-малко труд

Основаното на почвата земеделие изисква много работа и може би е облагащо. Човешкото докосване все още е необходимо при определени процеси, като например прибирането на крехки култури, въпреки че много аспекти на този метод на отглеждане могат да бъдат автоматизирани.

Въпреки че все още се изисква човешки труд в хидропонните оранжерии, по-малкият размер на сградите прави възможно по-бързото завършване на работните места, което ви позволява да свършите повече работа с по-малко работници. Освен това не се използват вредни химически пестициди върху работниците в тези съоръжения.

Кариерите в хидропониката работят в среди, подобни на лаборатории, като избягват рисковете, свързани с традиционния селскостопански труд в полза на уважаваното заплащане и ползи.

12. Скъсява веригата за доставки

Разстоянието, което пресните стоки трябва да изминат от селските райони, където се събират, до рафтовете на магазина за хранителни стоки, където се продават, представлява едно от най-големите предизвикателства в нашата верига за доставки.

Ако посещавате често фермерския пазар в квартала си, вероятно сте наясно колко по-приятен е вкусът на пресните продукти. Пресните ястия могат да се отглеждат чрез хидропоника и да се събират минути или часове преди да бъдат консумирани от клиентите.

Бакалиите могат да предложат по-пресни храни - често прибрани за няколко часа или дни - благодарение на хидропонните ферми. За да осигурят избор на храни с бели етикети като пакетирани салати и пресни билки, те могат да си сътрудничат и с хидропонни оранжерии.

Поради по-късата верига на доставки, те могат да доставят храна на своите потребители директно от фермата, елиминирайки необходимостта от посредници.

Недостатъци на хидропонното земеделие

В сравнение с традиционното земеделие, хидропонното земеделие е по-просто и по-ефективно. Като всяко хубаво нещо, хидропонното земеделие не е лишено от проблеми.

Висока цена за настройка
Зависимост от фиксиран захранващ източник или система
Поддръжка и мониторинг на високо ниво
Податливост към болести, предавани по воден път
Изисква специална експертиза

1. Висока цена за настройка

Разходите за инсталиране на хидропонна система са високи. Това е особено валидно за широкомащабна система с внимателно проектирана архитектура.

Първоначалното инсталиране на пречиствателна станция за вода, резервоар за хранителни вещества, осветление, въздушна помпа, резервоар, температурен контролер, EC, контрол на киселинността и водопроводни системи може да изисква значителен първоначален бюджет в зависимост от автоматизацията и технологията, използвани за настройка на хидропонната система .

2. Зависимост от фиксиран източник на енергия или система

Електричеството е необходимо както за пасивните, така и за активните хидропонни системи, за да управляват различните части, включително осветителни тела, водни помпи, аератори, вентилатори и т.н. Следователно загубата на мощност ще окаже влияние върху цялата система. Ако производител не забележи прекъсване на захранването в активна система, това може да е вредно за растенията.

3. Високо ниво на поддръжка и мониторинг

При хидропонно отглеждане на растения са необходими повече надзор и микроуправление, отколкото при конвенционалното отглеждане на растения. Всички компоненти на системата - осветление, температура и няколко параметъра на хранителния разтвор, включително pH и електрическа проводимост - трябва да бъдат постоянно наблюдавани, за да се създаде щателно регулирана среда за отглеждане.

За да се избегне натрупване и запушване, хранителният разтвор също трябва да се източва и допълва редовно, а компонентите на системата трябва да се почистват често.

4. Податливост към болести, предавани по воден път

Постоянният поток на вода през хидропонна система увеличава опасността от някои инфекции, предавани чрез вода, за растенията, дори когато култивирането на растения по този начин помага за намаляване на риска от почвени заболявания.

Тези заболявания понякога могат да се разпространят от едно растение на друго чрез водни разтвори. Това може да доведе до изчезването на всяко растение в системата.

5. Изисква специална експертиза

Хидропонната система включва много технически подробности. Инструментите и процедурите на системата изискват някой с подходящо обучение и опит да ги управлява. Без необходимите познания е малко вероятно растенията да процъфтяват, което може да има вредно въздействие върху продукцията и да доведе до значителни загуби.

Могат ли хидропонните растения да бъдат сертифицирани като органични само защото са отгледани без използването на пестициди? Като се има предвид, че органичното земеделие води до подобряване на плодородието и качеството на почвата, някои биологични фермери се противопоставят на тази идея.

Даването на биологична акредитация на хидропонна система е неправилно, защото не изисква почва. Деветият окръжен съд обаче реши в полза на USDA, като разреши хидропонно отглежданите растения да бъдат сертифицирани като биологични, стига да не съдържат отпадъчни води, генетично модифицирани организми и химически торове.

Екологични въздействия на хидропониката

Пестене на вода
Енергийна ефективност
По-малко използване на пестициди
По-малко използване на земя
Намален въглероден отпечатък: по-пресни продукти и лесен достъп
Устойчиви култури

1. Опазване на водата

Може да изглежда, че системата използва повече вода, защото е „хидропонна“, но това не е така. В сравнение с конвенционалните земеделски техники, базирани на почвата, хидропонните системи използват значително по-малко вода и рециклират и използват повторно отпадъчни води.

В допълнение, напоителните системи в тези оранжерии осигуряват вода направо до корените на растенията, което води до малко изпарение и оттичане и доставя точното количество вода, необходимо на растенията. Когато се комбинират, тези инициативи използват до десет пъти по-малко вода от конвенционалните земеделски техники.

2. Енергийна ефективност

Системите, които използват хидропоника, са естествено енергийно ефективни. За да се увеличи максимално растежа на растенията, внимателно регулираната температура, влажност и осветеност намаляват нуждата от допълнителна енергия за поддържане на идеални условия за отглеждане. LED лампите за отглеждане са по-енергийно ефективни и могат да бъдат пригодени да осигурят точния светлинен спектър, който растенията изискват.

Гореспоменатата водна система използва значително по-малко енергия за изпомпване и разпределяне на вода, докато рециркулира хранителни вещества и вода. И накрая, много хидропонни оранжерии консумират по-малко енергия дори от конвенционалните оранжерии, тъй като имат енергийно ефективни системи за отопление и охлаждане.

3. По-малко използване на пестициди

Тъй като хидропонните системи са устойчиви на вредители и болести, те изискват по-малко пестициди, което означава, че по-малко химикали се отделят в околната среда и че фермерите могат да работят в по-безопасна атмосфера.

Според проучвания пестицидите могат да убиват насекоми, птици и водни видове в допълнение към навлизането в системите на подпочвените води и разпространението чрез вятъра. Не са необходими хербициди, тъй като също няма поникнали плевели. Не са необходими хербициди, тъй като също няма поникнали плевели.

Тъй като хидропонните ферми изискват по-малко земя и са по-лесни за достъп за общности, които може да нямат лесен достъп до пресни продукти, много от тях са разположени близо до или дори в градските центрове.

4. По-малко използване на земята

Тъй като хидропонните системи са изградени вертикално, те заемат по-малко място и изискват по-малко площ. 2.7 милиона порции листни зеленчуци могат да се произвеждат годишно в хидропонна оранжерия от 1.5 акра.

Помислете за Gotham Greens като пример. Създадено през 2009 г., предприятието управлява над 1.2 милиона квадратни фута хидропонични оранжерии, обхващащи седем щата в Съединените щати. Разположена на покрива на Whole Foods, тяхната оранжерия в Бруклин се превърна в един от най-големите производители на оранжерийна маруля в Северна Америка.

5. Намален въглероден отпечатък: по-пресни продукти и лесен достъп

Може да отнеме седмица или повече, докато продукцията пътува от полето до рафтовете на магазините за хранителни стоки, като 50% от плодовете и 20% от зеленчуците идват извън нацията.

В градските региони хидропонното земеделие може да генерира храна за по-малко от 48 часа, от оранжерията до рафта. В сравнение с други възможности, емисиите са значително по-ниски, тъй като продуктите не трябва да пътуват толкова далеч.

Докато торовият разтвор в хидропониката може да се използва повторно за неопределено време, самите хранителни вещества трябва да бъдат заменени, тъй като са изчерпани. Докато разтворът капе от проходите в хранителен резервоар, те го събират. Земеделските производители могат да получат хранителни вещества и от различни източници. Рибните отпадъци се използват като източник на хранителни вещества в един метод, наречен аквапоника.

6. Устойчиви култури

С хидропонните системи културите могат да се отглеждат целогодишно на всяко място, като се създаде идеалната среда за отглеждане. Това може да доведе до по-високи добиви в сравнение с конвенционалните земеделски техники, особено когато се комбинира с подобрен контрол върху снабдяването с хранителни вещества.

Използвайки хидропонни техники, някои фирми твърдят, че могат да отглеждат до 240 пъти повече култури, отколкото биха могли в конвенционалните ферми. Оранжериите могат да дадат по-здравословна продукция по-бързо, като използват технология за наблюдение на здравето и напредъка на културите.

Рискове в хидропонната индустрия

Подобно на всичко друго, тази развиваща се индустрия може да бъде обект на определени опасности, като например:

Имуществена щета: Поради високите разходи за стартиране на тези системи и къщи за отглеждане, всяка повреда може да доведе до големи финансови загуби.
Щети от вода: повреда на реколтата и имущество може да възникне в резултат на теч или друга неизправност на системата.
Прекъсвания на захранването може да навреди на хидропонните оранжерийни растения, тъй като те разчитат предимно на технология за поддържане на идеални условия за отглеждане.
Боравене с химикали: Хидропониката използва различни химикали, като хранителни вещества, регулатори на pH и др. В резултат на това членовете на персонала трябва да разбират техниките за безопасна работа с химикали, за да предотвратят инциденти.

Заключителни мисли

Хидропонното земеделие е продуктивна техника за култивиране на стайни растения, която предлага няколко предимства. Без използване на пестициди, това позволява на градинарите да произвеждат богати на хранителни вещества растения много по-бързо.

Има определени недостатъци, но те са компенсирани от предимствата. Хидропониката е целогодишна техника, която може да се прилага от общности, фирми и отделни лица за отглеждане на растения, устойчиви на болести, стига да имат необходимите знания и да използват устойчиви енергийни източници.