• 9.2.1. Основы метода

Для полноценного роста растения нуждаются в воде и кисло­роде, но эти жизненно важные вещества редко имеются в опти­мальном количестве при выращивании растений в почве или других твердых средах. Излишняя вода заполняет промежутки между частицами почвы и лишает корни кислорода. C другой стороны, хорошая аэрация обычно достигается лишь при недо­статке воды. При использовании метода питательной пленки эти недостатки удается преодолеть.

У растений, выращиваемых таким способом, корни развива­ются в тонком слое постоянно возобновляемого питательного раствора, содержащего все необходимые вещества. Уровень раствора поддерживается на строго определенной высоте, так что нижняя часть развивающейся подушки корней постоянно находится в растворе, а верхняя выступает над ним, но оказы­вается покрытой тонкой пленкой жидкости. Очень важно, чтобы эта пленка постоянно существовала, так как, если бы все корни оказались погруженными в раствор, им недоставало бы кисло­рода.

Рис. 9.1. Подушки корней кукурузы, выращенной по методу питательной плен­ки (Elmes, Mosse₁ 1984). В лоток (емкость) или в мешочек из муслина, рас­положенный ниже выходного патрубка, была помещена фосфатсодержащая порода (вид сверху). Слева — вид на подушку из корней сбоку. Корневые си­стемы так сильно переплетаются, что растения не нуждаются в опоре.

Основной отличительной особенностью метода питательной пленки является то, что корневая система каждого растения развивается настолько интенсивно и так тесно переплетается с корнями соседей, что растения не нуждаются в опоре (рис.9.1).

Таким образом, метод питательной пленки существенно от­личается от метода водных культур (гидропоники), когда вода и питательные вещества имеются в избытке, но аэрация корне­вой системы обычно недостаточна. Трудности закрепления рас­тений при выращивании по этому методу остаются и в том слу­чае, когда корни развиваются не в водной среде, а в толще инертного материала (например, песка, гравия или пемзы), смачиваемого питательным раствором за счет капиллярных сил. При таком культивировании условия выращивания очень близ­ки к таковым для почв и обладают всеми свойственными им недостатками.

Установки, использующиеся в методе питательной пленки, их эксплуатация и применение метода подробно описаны в кни­ге Купера (Cooper, 1979), откуда мы и взяли большинство при­водимых в данной главе сведений.

• 9. 1.1. Основные требования к оборудованию

Прямоугольная выровненная поверхность, на которой предпо­лагается выращивать растения, должна иметь двухсторонний уклон. По всей длине самой низкой ее части проходит канавка-ловушка. Ее выстилают непромокаемой полимерной пленкой и закрывают крышкой, чтобы туда не попадал свет и не проис­ходило испарение. Если питательный раствор подогревается, то и желобок, и крышка должны быть изолированы. В наиболее низкой части установки помещаются отстойник и насос для пе­рекачки раствора. Жесткие емкости (ячейки), в которых будут выращиваться растения, можно помещать прямо на выровнен­ную поверхность, начиная с верхней части установки и вплоть до канавки-ловушки, в которую из них стекают излишки рас­твора. Другой способ — покрыть всю поверхность бетоном или же сделать цементную полоску вокруг каждой емкости (ячей­ки), а затем поместить на поверхность с небольшим ровным наклоном гибкие емкости с плоским дном.

Питательный раствор подается насосом через полиэтилено­вую трубку в самую верхнюю часть установки, откуда через узкие полиэтиленовые же трубочки распределяется по емкостям. Под действием силы тяжести раствор стекает по ним очень тонким слоем к канавке-ловушке и возвращается к насосу. Около насоса к трубке подачи подсоединена возвратная трубка с ре­гулируемым клапаном, так что часть раствора перекачивается прямо в канавку и не протекает через емкости.

При этом можно, регулируя клапан, легко контролировать скорость протекания раствора через емкости; для перемешива­ния и аэрации подаваемый в систему раствор можно разбрыз­гивать в воздухе; при обслуживании установки можно опорож­нять кюветы-желобки, не прерывая циркуляции раствора в ем­костях: для этого следует просто переключить возвратный канал на слив. При этом в отстойнике будет достаточно раствора для обеспечения потребностей растений. На случай аварии нужно иметь запасной насос, а при отключении электричества может понадобиться аварийный генератор.

Рис. 9.2. Небольшая экспериментальная установка, применяющаяся для выра­щивания фасоли (Phaseolus vulgaris) по методу питательной пленки. Пита­тельный раствор подается с помощью насоса по пластмассовой трубке к даль­нему краю лотка и затем стекает из передней части лотка через широкую труб­ку в пластмассовую емкость (на переднем плане).

По размерам установки, использующиеся в методе питатель­ной пленки, сильно различаются: от очень больших, промыш­ленных, для массового выращивания, например, помидоров или салата до небольших установок для научных целей. На рис. 9.2 показана опытная установка.

• 9.2.3.Фитотоксичность

Ясно, что контактирующие с питательным раствором части уста­новки не должны выделять токсичные вещества, которые могли бы замедлить рост растений или даже вызвать их гибель. Без опаски можно использовать полиэтилен и, по-видимому, такие материалы, как полипропилен и акрилонитрилбутадиенстирол. Твердый поливинилхлорид фитотоксического действия не ока­зывает, но гибкий поливинилхлорид лучше не применять, так как иногда он оказывается фитотоксичным. В установках не следует использовать металлы, которые относятся к числу мик- ;роэлементов, поскольку в питательном растворе они могут на­капливаться до токсических концентраций. Так, не нужно при­менять трубки с гальваническим покрытием: цинк с их поверх­ности постепенно выщелачивается. Если о токсичности конструк- щионных материалов ничего не известно, то их следует предва­рительно выдерживать в аэрируемом питательном растворе, на котором выращиваются проростки.

• 9.2.4. Устройство емкостей, используемых в методе питательной пленки

Ширина емкостей варьирует от 10 до 23 см в зависимости от вида выращиваемых растений. Устройство их может существен­но различаться, но основной принцип, которого необходимо при­держиваться, состоит в том, что конструкция должна быть пло­ской и жесткой. Если поверхность, на которую помещают «мкости, неровная, они должны быть жесткими, если же осно­вание твердое и плоское, можно применять более дешевые гиб­кие емкости. Емкость из темного полиэтилена, которую при необходимости помещают в твердый каркас, должна быть до- «статочно глубокой, чтобы у нее можно было загнуть внутрь края, что уменьшает испарение и укрывает корни от света, но не препятствует росту стебля. При другой конструкции в осно­вании при его изготовлении заранее делают углубления, но та­кой способ годится только для выращивания растений с раски­дистыми листьями, например салата. Они закрывают емкость и предотвращают испарение. Известны многие варианты таких конструкций.

• 9.2.5. Опора для молодых растений

Для молодых растений, пересаженных в емкости устройства метода питательной пленки, нужна опора, так чтобы листья их находились на свету, а корни — в питательном растворе. Обыч­но проростки еще до образования корней высаживают в кубик из адсорбента, например из торфа, или же помещают в сосуды, содержащие среду для роста корней. За счет капиллярных сил корни в достатке получают и воду и питательные вещества из тонкого слоя протекающего раствора.

• 9.2.6. Болезни

Конструкция установки, использующейся в методе питательной пленки, как нельзя лучше способствует быстрому распростране­нию в ней патогенных микроорганизмов, однако связанные с этим проблемы оказались не столь серьезными, как представ­лялось вначале. Возможно, устойчивость выращиваемых по ме­тоду питательной пленки растений к возбудителям различных заболеваний, распространяемым вместе с питательной средой, обусловлена тем, что корни их не повреждаются механическим или иным способом, как это бывает при выращивании растений в почве, и тем самым отсутствуют «ворота инфекции».

• 9.2.7. Перспективы

Метод питательной пленки уже применяется для выращивания растений как в открытом грунте, так и в теплицах в Англии и ряде других стран. Кроме того, он может получить широкое распространение как метод исследования, поскольку позволяет легко контролировать условия выращивания. Можно поддержи­вать температуру питательной среды с помощью термостата, осуществлять постоянный контроль за pH как вручную, так и автоматически, оптимизировать концентрацию питательных ве­ществ. Для борьбы с заболеваниями и подавления нежелатель­ной микрофлоры в систему можно добавлять фунгициды, пести­циды и антибиотики. В опытных теплицах можно развертывать небольшие установки. Сделаны первые попытки создать устрой­ство для работы в стерильных условиях. В работе Купера (Cooper, 1979) обсуждаются интересные проекты использования метода питательной пленки в растениеводстве закрытого грун­та, а также для получения дерна, кормов для скота и каучука. В целом направление это представляется весьма перспективным.