Історія гідропоніки
Гідропоніка ґрунтується на сучасних технологіях але, не дивлячись на складність, в її основі лежать прості принципи. Все нове - це добре забуте старе.
Ми, що живуть в світі високих технологій, не винайшли гідропоніку, хоча і думаємо, що це наша заслуга. Гідропоніка - це, насправді, найстаріша форма вирощування рослин.
Як відомо, життя у воді зародилася раніше наземних рослин на мільйони років. Тому гідропонні фотосинтетические морські водорості і бактерії існували ще до появи рослин на суші.
У 18 столітті дослідники виявили, що рослини поглинають необхідні мінеральні поживні речовини у вигляді неорганічних іонів у воді. У природних умовах грунт діє як резервуар з мінеральними поживними речовинами, але сама грунт не є необхідною умовою для росту рослин. Коли мінеральні поживні речовини в грунті розчиняються у воді, коріння рослин здатні їх поглинати.
Перші згадки про гідропоніці з'явилися в давнину, коли люди почали займатися вирощуванням рослин в штучних умовах.
600 рік до н. е. Знамениті Висячі сади Семіраміди у Вавилоні. Часто кажуть, що це перша письмова згадка про гідропоніці. На жаль, славетні насадження давнину не підпадають під визначення про гідропоніці: хоча рослини і росли в жолобах, в яких постійний потік води вимив їх коріння, самі жолоби-то були наповнені землею. Так вийшло, що жолоба не зовсім вже «висіли». Справа в неправильному перекладі грецького слова, яке означало «нависання». Як би там не було, це найдавніше письмове свідчення про застосування великий зрошувальної системи, вбудованої в будівлю.
1100 рік. Індійські племена Південної Америки і Мексики (ацтеки і інші) застосовували плоти, звані «чинампа». для збільшення площ орної землі. Вони використовували переплетені стебла очерету, очерету і кукурудзи для побудови плавучих «острівців» на озерах. На такий каркас вони накладали багату поживними речовинами бруд з вулканічної землі.
Ці плавучі острови потім використовувалися для вирощування сільськогосподарських культур. Рослини отримували харчування як з мулистій бруду, так і з коренів, пророслих в воду. Такі озера були дуже багаті розчиненими солями, вода була прохолодна і добре насичена киснем. Цей метод використовувався і в інших куточках світу. У 1275 році Марко Поло зустрів плавучі сади в Китаї, і вони, можливо, теж були винайдені в інших частинах світу. Ніхто не знає, де і коли плавучі сади були застосовані вперше, але очевидно, що це дійсно перша гідропонна технологія, застосована людиною.
1699 рік. Джон Вудвард. натураліст, історик, цікавився ботанікою, а також член Королівського товариства Англії, провів перший експеримент, який доводить, що рослини отримують живлення з грунту і за допомогою води. Нам невідомо, що знали про цей предмет інші люди на землі, але до 1699 року західна людина поняття не мав, як і чому ростуть рослини. У першому експерименті по гідропоніці Вудвард продемонстрував, що рослини краще ростуть в річковій воді, ніж у чистій, дистильованої: тобто, рослини, мабуть, витягають з води щось таке, що сприяє їх росту. Він вирощував рослини в воді, в яку додавав різну кількість грунту. Таким чином, Вудвард продемонстрував, що чим більше у водному середовищі грунту, тим краще зростання рослин - отже, вони отримують з грунту щось корисне.
Після цього знання про фізіології рослин розвивалися повільно. Знадобилося ще сто років, щоб інший британський вчений, Джозеф Прістлі. продемонстрував, що рослини змінюють склад повітря навколо себе. Згодом він «відкрив» кисень і довів, що рослини поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. У 1779 році Ян Інгенхауз відкрив, що для фотосинтезу рослинам необхідне світло. Отже, тільки на зорі XIX століття нам стали відомі основні механізми росту рослин, але ми не знали, які саме елементи необхідні для цього росту.
У 1896 році К.А. Тімірязєвим вперше в Росії продемонстрований метод вирощування рослин на поживних середовищах. У Нижньому Новгороді на Всеросійській художньої та промислової виставці він демонстрував рослини, які росли в милому скляному кубі. Всі його рослини були поміщені в судини, заповнені розчинами мінеральних солей. У той час цей метод визнали «блюзнірським» і він не набув поширення далі лабораторних досліджень.
1920 -1930 роки. Засновником сучасної гідропоніки, особливо в англо-саксонському світі, вважається доктор Вільям Ф. Герік. У його послужному списку дві важливі заслуги. Він першим вивів водну культуру з лабораторії і поставив на промислову основу. Він також ввів термін «гідропоніка». Його робота привернула багато уваги. У ті буремні часи суспільство переживало серйозні зміни завдяки безлічі наукових відкриттів.
У ті ж роки, коли Герік удосконалював «апаратні засоби» системи, Денис Р. Хогланд працював над «програмним забезпеченням», тобто поживними речовинами. У 1933 році він оприлюднив формулу свого розчину, відомого як «розчин Хогланда». Ця формула мало змінилася в наступні роки (в основному завдяки впровадженню хелати заліза), але її основа залишилася незмінною. Формула як і раніше залишається еталонної для багатьох дослідницьких лабораторій по рослинництву, які періодично застосовують її в своїх експериментах. Вона все ще застосовується промисловими плантаціями, яким не хочеться витрачати гроші на поліпшені формули.
Однак не можна не відзначити, що на той час, коли Герріка проводив свої досліди, в Європі вже діяли подібні установки. Ймовірно, найважливіша з них була створена в радянському інституті плодівництва з ініціативи "російського Лібіха" - проф. Д.Н. Прянишникова. Результати робіт цієї значної наукової установки були практично реалізовані радянської полярної експедицією вже в 1937 р
З 1936 року методом гідропоніки почали вирощувати овочеві та квіткові рослини в оранжереях у нас в країні. Перший НДІ, який працює з безпідставними методами, був утворений в Мінську. Метод аеропоніки був розроблений саме там. У Київському ботанічному саду випробовувалися перші Радянські аеропонние установки, і вельми успішно.
1940 -1944 роки. Перше великомасштабне застосування гідропоніки. На жаль, для цього треба було, щоб почалася війна. На островах в Тихому океані армія США зіткнулася з проблемою харчування безлічі солдатів. Постачання продовольством, особливо свіжим, було пов'язане з небезпеками при транспортуванні і з труднощами при вирощуванні на скелястих островах, де грунт часто насичена сіллю, а води мало. Тоді вдалися до гідропоніці. Мабуть, їм це сподобалося, так як гідропоніку продовжували практикувати і після війни, аж до п'ятдесятих років. Вони використовували подушку з гравію - систему, винайдену Робертом і Алісою Уітроу в Університеті Пардью, так звану «систему нутрікультури». Ця система лежить в основі того, що зараз називають системою періодичного затоплення або приливно-відливної системою. І звичайно, вона не має нічого спільного з сучасним брендом «Nutriculture». Та система являла собою великомасштабну систему жолобів, заповнених гравієм і затоплюваних живильним розчином кілька разів на день, після чого вони повільно просихають.
Система нутрікультури "Роберта і Аліси Уітроу
Після цього деякий час нічого особливого не відбувалося. Тут зіграла роль і висока собівартість установи такого підприємства, і технологія, яка потребувала вдосконалення. Одним з перешкод було те, що гравій або пісок - найулюбленіші субстрати того часу - дуже важкі або компактні для цих цілей. Як і раніше ще не було знайдено дієвий спосіб утримування заліза в розчині. У ці роки було розпочато безліч проектів в пустельних районах світу. Більшість, якщо не всі, закінчилися провалом, зумовивши занепад цієї технології на кілька десятиліть.
1960 -1970 роки. Відбулися суттєві зрушення, що повернули до життя гідропоніку: мінеральна вата, раніше застосовувалася в якості будівельної ізоляції, стала використовуватися з невеликими змінами як субстрат для вирощування рослин. Виробляються штучні хелати, що дає можливість ефективніше утримувати мікроелементи в розчині. На ринку з'явилися складні солі, наприклад моноамонійфосфат (в зарубіжній літературі - MAP), що внесло різноманітність у джерела розчинної фосфору. Одночасно переживає бурхливий розквіт промисловість пластмас, і в парникової галузі стали використовувати безліч нових матеріалів. Теплиці поступово переходять зі скла на пластикові покриття. На зміну бетонним гідропонним ванн приходять пластмасові жолоби, пластмасові лотки, пластмасові плівки.
У Росії в цей час ведеться активне обговорення гідропоніческіх методів вирощування. У науково-популярних журналах з'являються статті. виражають надії щодо перспектив для використання гідропоніки в сільському господарстві СРСР.
Приклади гідропонних систем на основі техніки живильного шару (NFT)
Метод гідропоніки на основі живильного шару позначається NFT і розшифровується як Nutrient Film Technique (дослівно "Техніка Поживною Плівки"). Суть методу проста: маємо злегка нахилену площину, по якій тонкою плівкою стікає живильний розчин. На цю площину ставиться шматочок мінеральної вати, в якій був закоріненим проросток. Його коренева система, проростаючи з вати, стелиться по зрошуваною площині і підхоплює з протікає розчину необхідні поживні речовини. У міру зростання рослини коріння займають практично всю площу зрошуваної площині. Таким чином, метод знаходиться на півдорозі від гідропоніки до аеропоніці, оскільки гідропонна основа практично відсутня.
В 1978году Лоуренс Брукс заснував фірму «Дженерал Гідропонікс». Він модернізував і вдосконалив великомасштабні гідропонні системи, урізавши їх до габаритів міської оранжереї. Він забезпечив систему найкращим для свого часу живильною речовиною, складеним доктором Келом Германом з наукового центру імені Еймса в НАСА. Ця технологія була вперше запропонована дрібним міським оранжерейщікам. Однак спочатку зростання ринку був повільним навіть в Каліфорнії. І бум почався тільки в 1980-х роках, коли десятки людей присвятили себе цьому заняттю.
Кел Герман і Лоуренс Брук, засновники General Hydroponics
У 1986 році ізраїльський вчений доктор Хіллель Соффер, працюючи в Університеті Каліфорнії в Девісі, розробив вир-вертушку - на сьогоднішній день найефективнішу гідропонну систему. Його дослідження вперше встановили пряму кореляцію між рівнем розчиненого кисню в живильному розчині і зростанням рослини. Коригуванням рівня розчиненого кисню він зміг змінити швидкість росту ficusbenjamina. Так були закладені основи аерогідропонікі - важливої галузі сучасної гідропоніки.
Насос-вир, розпилюючи розчин на коріння рослин і Rainforest - сучасна аеропонная система, що працює на його основі.
Приблизно в цей же час в США і Канаді з'явилося безліч фірм, до сих пір присутніх на ринку. Таким чином, з середини 1980-х років в гідропоніці намітилися два протилежних напрямки: великомасштабне промислове та домашнє. Багато стали любителями тропічних, лікарських або колекційних рослин.
Тим часом в Європі не відбувалося нічого особливого, за винятком Голландії. Вирощуючи безліч різних культур, головним чином кольорів, в величезних тепличних господарствах, голландці практикували свій власний варіант вирощування рослин в закритих приміщеннях. Крім іншого їм в заслугу можна поставити розробку методу «море зелені» - вирощування великої кількості дрібних рослин замість меншої кількості великих
Для того, щоб задовольнити потреби європейського ринку гідропоніки, Нусетта Кеди (Nocetta Kehdi) і Вільям Текс (William Texier) засновують європейську гілку компанії GH - General Hydroponics Europe.
Нусетта Кеди і Вільям Текс, засновники General Hydroponics Europe
В середині двадцятого століття було подолано безліч перешкод, в тому числі суворий контроль з боку держави, невідповідна середу харчування для коренів і використання непридатних матеріалів. Бетон, застосовуваний для побудови клумб, і вапняк гальванізованого, а залізні труби іржавіли, випускаючи при цьому токсини в поживні розчини. З розвитком пластмаси гідропоніка постала нарешті, як життєздатний спосіб вирощування рослин. Цей новий матеріал звільнив садівників від дорогих конструкцій і згубних для рослин хімічних речовин і елементів. Завдяки розробці відповідних насосів, таймерів, труб та ефективної живильного середовища гідропонні системи стали автоматичними, комп'ютеризованими і спрямованими на зниження фінансових витрат і фізичних зусиль.
Домашні гідропонні міні-установки і промислові системи гідропоніки
гідропоніка сьогодні
Безпідставне вирощування розвивається швидкими темпами. Сьогодні гідропоніка доступна як для приватного, так і для комерційного використання. На ринку існує безліч варіантів гідропоніческіх систем, від домашніх міні-установок до великих промислових систем. Все більше з'являється літератури, присвяченій гідропоніці - періодичні видання, навчальна література. Відкриваються нові інтернет-ресурси, присвяченій безпідставній вирощування рослин.
На сьогоднішній день будується безліч великих тепличних комплексів, багато вже побудованих, які довели свою ефективність. Все більше тепличних господарств на гідропоніці, справжніх фабрик овочів, виникає і в нашій країні - на Сахаліні, в Криму і в Заполяр'ї. У десятках наукових установ тривають пошуки найбільш простих і вигідних способів безпідставного вирощування овочів. У Заполяр'ї тепличних комбінатів не багато, але люди вирощують, тому будівництво теплиць на крайній півночі - справа часу.
Нещодавно народилася нова, не менш цікава галузь - застосування гідропоніки як в дизайні інтер'єру, так і в оздобленні фасадів і дахів. Рослинність на фасаді або даху будинку являє собою відмінну ізоляцію, а також ефективно поглинає двоокис вуглецю (CO2). У приміщенні можна вирощувати рослини, які очищають повітря від всіляких забруднюючих речовин і одночасно є вишуканою прикрасою. Ця галузь гідропоніки також швидко набирає обертів.
Останнім часом почали з'являтися організації, метою яких є застосування гідропонних методів для боротьби з голодом в перенаселених територіях, не забезпечених продовольством. Так звана "бюджетна" або "спрощена" гідропоніка грунтується на елементарних, часом навіть саморобних системах, і спрямована на поширення гідропоніческого методу вирощування серед країн, в яких особливо гостро стоїть проблема голоду, чистої води, і недостатньої кількості родючих земель.
"Гідропоніка і безпідставне культивування можуть стати панацеєю від проблем сучасного світу - глобальне потепління, погане харчування, нові захворювання, зростання цін на продукти харчування, використання генетично модифікованих продуктів, збільшення світових конфліктів, брак чистої питної води, виснаження грунтів, і інших проблем, пов'язаних з перенаселенням. Ми знаємо напевно, що майбутнє належить таким технологіям "- кажуть представники інституту.