Аэропоника – все, что вам нужно знать

Что такое аэропоника?

Аэропоника – это метод выращивания растений без использования почвы. Это часть более широких «беспочвенных» методов выращивания, которые также включают гидропоника и aquaponics.

Но в отличие от этих двух других методов, здесь не используются заполнители или субстраты. Иногда растение можно удерживать на месте с помощью очень легкого субстрата, такого как кокосовая койра, при этом корень свисает без опоры.

Вместо этого питательные вещества доставляются к растению через капли или распыленный туман аэрозольной воды, содержащей растворенные питательные вещества.

Источник: Современный фермер

Основная цель этого метода — обеспечить максимальный контроль над условиями роста растений, а также удалить большую часть среды для болезней (почвы и воды).

Размер рынка аэропоники представляет собой В 2.7 году этот показатель составит $2023 млрд, и ожидается, что к 17.4 году он вырастет до $2033 млрд при среднегодовом темпе роста 20.5%.

Наука аэропоники

В аэропонике питательные вещества, такие как фосфат, калий и азот («NPK»), а также микроэлементы растворяются в воде, что обеспечивает почти 100% эффективность использования удобрений. Отличие от гидропоники в том, что вода присутствует не всегда, а регулярно распыляется на корни.

Аэропонику можно разделить на две разные конструкции: системы низкого и высокого давления.

Системы высокого давления используйте мощные насосы и форсунки под высоким давлением, чтобы распылять туман под высоким давлением прямо на корни. Давление может достигать 60-90 фунтов на квадратный дюйм. Туман насыщен кислородом, что позволяет эффективно усваивать питательные вещества.

Системы низкого давления используйте легкий туман или капли для полива корней растения. В этой системе туман представляет собой легкий распыл капель, обеспечивающий медленное и регулярное поглощение питательных веществ. Это предпочтительнее высокого давления для чувствительных растений, корни которых могут быть повреждены высоким давлением, или для низкотехнологичного подхода к методу. Низкое давление иногда называют «соакапоникой», поскольку корни пропитываются туманом, а не подвергаются воздействию высокого давления.

Что можно вырастить с помощью аэропоники?

Теоретически почти любое растение можно выращивать с помощью аэропоники. Однако соображения стоимости приводят к тому, что культуры, выращиваемые в аэропонике, в основном такие же, как и в гидропонике: дорогостоящие, высококачественные культуры с устойчивым рыночным спросом в любое время года.

Таким образом, системы аэропоники особенно приспособлены для выращивания:

• Листовая зелень (салаты, шпинат и т. д.).
• Травы.
• Клубника.
• Помидоры.
• Паприка.
• Огурец.

В дополнение к этим культурам, благоприятным для гидропоники и аэропоники, аэропоника может выращивать корнеплоды, которые гниют при постоянном погружении в воду. Таким образом, можно выращивать картофель, морковь и другие клубнеплоды.

Культуры, для которых химический состав важен и поэтому требует стабильных и предсказуемых условий роста, например, марихуана, также получают выгоду от методов аэропоники.

Плюсы аэропоники

Некоторые преимущества аэропоники аналогичны преимуществам других беспочвенных методов, которые мы более подробно обсуждали в наших статьях».Гидропоника – все, что вам нужно знать(Основной ключ) и Аквапоника – все, что вам нужно знать"

• Снижение потребления воды, 80-95% от обычного сельского хозяйства.
• Почти 100% использование удобрений без загрязнения.
• Гербициды не нужны.
• Контроль над условиями роста.
• Максимальное использование пространства, особенно в сочетании с вертикальным земледелием.

В дополнение к этому, аэропоника имеет несколько уникальных преимуществ.

Борьба с вредителями и болезнями

Отказ от почвы, очевидно, устраняет риск заболеваний, передающихся через почву. Однако гидропоника по-прежнему уязвима для болезней, передающихся через воду, поскольку корни постоянно болтаются в одной и той же порции воды.

Имея гораздо меньше воды в системе, становится легче контролировать воду на наличие болезнетворных микроорганизмов. Это также облегчает очистку, фильтрацию или стерилизацию воды в случае обнаружения загрязнения.

В результате аэропоника представляет собой метод ведения сельского хозяйства, который требует гораздо меньшего использования пестицидов, даже меньше, чем гидропоника.

Наличие очень чистой воды и отсутствия почвы также делает аэропонику одним из самых безопасных методов выращивания для потребителей с минимальной вероятностью заражения вредными бактериями.

Более быстрый рост

Благодаря чрезвычайному уровню оксигенации корней, растения в условиях аэропоники могут расти в 2-3 раза быстрее, чем в гидропонике, что зачастую быстрее, чем в горшечных растениях в теплицах или открытом грунте.

Это может сделать одну и ту же обрабатываемую поверхность сверхпродуктивной для выращивания быстроурожайных культур, таких как листовая зелень.

Корнеплоды

Как упоминалось ранее, аэропоника — единственный метод беспочвенного вертикального земледелия, совместимый с выращиванием корнеплодов, таких как картофель, морковь, пастернак и т. д.

Источник: Чипотато 

Кроме того, поскольку корни свисают непосредственно для опрыскивания, к ним можно получить прямой доступ. Это может быть серьезным преимуществом при выращивании корнеплодов в вертикальном земледелии, поскольку сбор урожая становится более практичным и не требует очистки собранных клубней от почвы.

Минусы аэропоники

Стоимость

Как и во всех беспочвенных методах выращивания, стоимость является проблемой, особенно начальные затраты. Аэропоника требует специальных помещений, оборудования, датчиков, фильтров и т. д. Помимо гидропонных систем, для нее также требуются насадки (промышленного класса для систем высокого давления) и мощные насосы, а также резервуары под давлением.

Мониторинг pH и питательных веществ

Это не уникально для аэропоники, но здесь еще более чувствительно. Это связано с тем, что объем воды сильно уменьшается, что делает концентрацию питательных веществ намного выше.

Это также означает, что питательные вещества не должны быть слишком концентрированными. Поскольку нет почвы или воды, которые могли бы обеспечить буфер, количество питательных веществ, доставляемых растениям, необходимо точно рассчитывать.

Это делает его намного более сложным и наукоемким, чем другие методы выращивания, при которых небольшая перегрузка питательными веществами не будет иметь никакого значения.

Таким образом, системы аэропоники постоянно балансируют между слишком высокой концентрацией питательных веществ (вызывающей ионный и pH-стресс растения) и слишком низкой (вызывающей неоптимальный рост).

Устойчивость

Гидропонные системы по своей природе более искусственны, чем выращивание культур в открытом грунте. Это означает, что они зависят от того, что все идет гладко:

• Цепочка поставок деталей и компонентов.
• Электроснабжение.
• Электронная подключенная система для высокоавтоматизированных и сложных операций.
• Квалифицированный персонал, способный эффективно выполнять необходимый мониторинг и техническое обслуживание.

Несмотря на то, что существуют способы смягчить эти риски, например, за счет резервирования систем или увеличения запасов (что увеличивает затраты на установку) или локализации поставок энергии за счет производства возобновляемой энергии, аэропоника никогда не будет такой устойчивой, как поливаемая дождем культура на открытом воздухе. поле.

Все это можно сказать и о гидропонике. Но это еще более важно для аэропоники, поскольку корни нуждаются в постоянном тумане, чтобы оставаться увлажненными и не получать повреждений.

Таким образом, даже несколько часов простоя из-за неисправного насоса или источника питания могут сорвать весь урожай аэропоники. По этой причине некоторые аэропонные системы имеют резервную гидропонную систему для затопления сельскохозяйственных культур в случае временного отказа аэропоники. Конечно, такие резервные копии только увеличивают затраты и сложность.

Многогранность

А сложность — это еще одна проблема аэропоники. Мало того, что систему необходимо контролировать на наличие болезней и баланс питательных веществ, она также содержит гораздо больше частей, чем гидропонная система. Каждый корень опрыскивается индивидуально одной или несколькими форсунками, испускающими туман. Эти форсунки могут засориться или выйти из строя. Каждый из них снабжен собственной системой трубопроводов.

Чем больше деталей, тем больше вероятность того, что что-то пойдет не так, что делает аэропонику в целом гораздо более трудоемкой в ​​обслуживании и мониторинге системой, а также более сложной в первоначальной настройке.

Инновации в аэропонике

Светодиодное освещение

Светодиодные фонари являются важнейшим технологическим вмешательством в аэропонику. Эти светильники потребляют гораздо меньше энергии, излучают меньше тепла и служат дольше, чем другие источники света.

Кроме того, не весь спектр видимого света полезен растениям для фотосинтеза, поэтому специальные светодиоды без зеленого света могут еще больше снизить потребление электроэнергии искусственным освещением.

Источник: Агритектура

Интернет вещей и автоматизация на основе датчиков

Снижение стоимости датчиков и электроники сделало возможным непрерывный мониторинг температуры, влажности, освещенности, уровня pH и объема питательных веществ.

Такое сельское хозяйство на основе датчиков помогает отслеживать и корректировать ситуацию в режиме реального времени, чтобы условия всегда оставались оптимальными. Учитывая особенно высокий уровень мониторинга, необходимый для аэропоники, дешевые и мощные датчики для этого метода даже важнее, чем для любого другого.

Технологии на основе искусственного интеллекта

Как уже упоминалось, аэропоника требует интенсивного мониторинга водной системы, болезней, уровня питательных веществ и т. д.

ИИ может помочь оптимизировать условия окружающей среды, включая освещение, влажность и уровень питательных веществ. ИИ также помогает оптимизировать инвестиции и снизить затраты, создавая персонализированные планы роста для каждого типа растений.

Он также может использовать машинное зрение или биохимические тесты, чтобы предупреждать о патогенах до того, как человек сможет или выяснить, не получает ли растение достаточно или слишком много некоторых питательных веществ.

Наконец, с появлением автономных сельскохозяйственных роботов мы можем представить себе систему аэропоники, в которой посадка, обрезка, сбор урожая и замена растений могут быть полностью автоматическими.

Ультразвуковые фоггеры

«Традиционная» аэропоника использует форсунки низкого или высокого давления для создания тумана с более или менее крупными частицами аэрозольной воды.

Альтернативой является использование ультразвука для создания сверхмалых капель воды, похожих на туман. Частицы могут достигать размера 10 микрон. По этой причине это иногда называют «фогпоникой».

Источник: Деревья.com

Одним из типов культур, который получает выгоду от использования тумана, являются саженцы и клоны, у которых еще нет корневой системы. При использовании аэропоники эти растения могут получить либо слишком мало и высохнуть, либо слишком много, и засориться и задохнуться/гнить.

Fogponic предлагает гораздо более низкое давление, что идеально подходит для хрупких растений. Туман также можно распространить на гораздо большую площадь, что снижает сложность и проблему, связанную с наличием слишком большого количества насадок и заменой их всего несколькими туманообразователями.

Он также обеспечивает меньше питательных веществ, что является плюсом для клонирования или рассады, но может стать проблемой для более крупных зрелых растений.

Однако система имеет некоторые ограничения:

• Выделение тепла: распылитель может перегреться, и туман высохнет.
• Накопление солей: отложения солей из питательных веществ могут накапливаться даже в большей степени, чем при аэропонике, и засорять форсунки и трубопроводы. Может потребоваться регулярная очистка щеткой или растворением соли в уксусе/кислоте.

Источник: Луттусгроу

Космическая аэропоника

В условиях новой космической гонки и планов США, России и Китая по созданию постоянных баз на Луне и Марсе вопрос о том, как прокормить десятки или даже сотни астронавтов, становится все более актуальным.

Чем больше людей, тем меньше будет экономически целесообразно импортировать все продукты питания с Земли. Тем не менее, эти искусственные среды обитания будут небольшими, и каждый килограмм/кубический метр среды обитания и возможной теплицы будет стоить дорого, чтобы построить и доставить на место.

Таким образом, производство продуктов питания на месте имеет смысл для снижения транспортных расходов, а также для производства кислорода и переработки воздуха в качестве дополнительного бонуса, но только при условии высокой эффективности. Стоимость, а также дефицит пространства и воды делают аэропонные системы очень хорошим вариантом для производства продуктов питания в космосе, а снижение риска заболеваний растений — ещё один аргумент в их пользу.

Возможность выращивать очень энергоемкие корнеплоды, такие как картофель, которые также легко есть без слишком сложного приготовления (в отличие от зерновых), также отдает предпочтение аэропонике перед другими решениями.

Вдобавок ко всему, водяной туман, вероятно, будет гораздо более практичным, чем жидкая вода без гравитации.

И это не просто концепт, прототип уже прошел испытания на МКС под Техническая демонстрационная программа eXposed Root On-Orbit Test System (XROOTS).

Источник: НАСА

Создание аэропонной установки

В целом гидропоника проще, дешевле в изготовлении и проще в обслуживании, чем аэропоника.

Поэтому, планируя построить аэропонную установку, вам следует ответить на хороший вопрос: Почему стоит выбрать аэропонику, а не гидропонику?

Тем не менее, существует множество случаев использования, когда имеет смысл отдать предпочтение аэропонике:

• Выращивание рассады или клонирование.
• Выращивание корнеплодов в вертикальном фермерском хозяйстве.
• Выращивание видов растений, которые очень чувствительны к болезням, передающимся через воду.
• Экстремальные ограничения на водоснабжение (пустынные места) с упором на использование даже меньшего количества воды, чем при гидропонике.
• Более быстрый рост увеличивает ценность:
  • Наличие пространства имеет решающее значение, например, в городском сельском хозяйстве и ультралокальном культивировании.
  • Спрос быстро колеблется или его трудно предсказать, поэтому более быстрый оборот позволяет быстро реагировать на растущий или сокращающийся спрос.

В большинстве случаев в коммерческих целях будет использоваться аэропоника, поскольку ее сложнее настроить и эксплуатировать, чем более простую гидропонику.

Тем не менее, можно использовать самодельные системы меньшего размера, так как они очень быстро обеспечат оборот при небольшом объеме, позволяя, например, иметь небольшую систему в доме или квартире, где бы проточная гидропоника и резервуары для воды. быть неудобным.

Заключение

Аэропоника — это мощная модернизация гидропоники для определенных условий, обеспечивающая превосходные показатели в отношении скорости роста, использования воды, риска заболеваний и использования пространства.
Однако это еще более сложная, дорогая и трудная в обслуживании система.

Обилие форсунок или скопление соли в случае фогпоники потребуют постоянного внимания для оптимальной настройки системы. А любая неудача быстро приведет к увяданию и гибели растения.

Таким образом, аэропоника, скорее всего, является системой, подходящей либо для небольшого хобби-проекта, где пространство является самым большим ограничением и требует быстрого оборота, либо для высокотехнологичной, очень опытной коммерческой команды, готовой оптимизировать свои сельскохозяйственные операции в помещении.

И вполне возможно, что аэропоника — это будущее закрытого земледелия благодаря более широкому ассортименту культур, включая корнеплоды, меньшему расходу воды, меньшим потерям от болезней и даже более быстрому обороту урожая.
Это может быть даже правдой, когда человечество выйдет в космос.