Ведение эффективного сельского хозяйства в Ульяновской области без применения новых технологий нерационально в связи с тем, что почвенный покров области составляют по большей части достаточно бедные питательными веществами лесные и степные почвы. Кроме того, регион находится в зоне рискованного земледелия.
Изменение методов ведения сельского хозяйства никогда не было столь актуальным.
Таким образом, вопрос применения современных высокоэффективных технологий для выращивания сельскохозяйственных культур остается на сегодняшний день открытым во всем мире.
Актуальность . Обеспечение населения экологически чистой сельскохозяйственной продукцией круглый год.
Одним из альтернативных решений является использование гидропонных систем для получения сельскохозяйственной продукции. Эффективность данной технологии уже доказана многочисленными фактами.
Гидропоника позволяет производить продукты питания в любой точке мира, в любое время года и получать более высокие урожаи с меньшими затратами.
Новизна нашей идеи заключается в том, что в гидропонике традиционно используют минеральные удобрения, а мы предлагаем использовать органические.
Цель работы. Исследовать целесообразность и эффективность выращивания растений на гидропонике с применением органических удобрений нового поколения.
Задачи.
- Изучить имеющийся опыт и выделить региональные особенности земледелия Ульяновской области.
- Рассмотреть основные понятия в области выращивания растений в гидропонных установках.
- Изучить особенности сельскохозяйственных культур, участвующих в эксперименте, условия их выращивания.
- Получить практические навыки применения технологии выращивания растений без почвы с использованием цифровых технологий.
- Сравнить эффективность применения органических и минеральных удобрений при выращивании овощных культур в гидропонных системах.
- Изучить эффективные методики диагностики свойств субстрата и конечной продукции, их насыщенность питательными элементами.
- Разработать технологическую карту выращивания полюбившегося сорта или вида растений.
Объект исследования. Сельскохозяйственные растения.
Предмет исследования. Влияние факторов среды (свет, климат, субстрат, питание) на рост и развитие культурных растений и их химический состав.
Гипотеза. В гидропонных системах при заданных условиях возможно эффективное использование жидких органических удобрений.
В апреле 2022 года мы подали заявку на участие во Всероссийском проекте, инициированном Фондом «Поддержка проектов в области образования» совместно с негосударственным институтом развития «Иннопрактика», по научному направлению «Биоинженерные технологии» (исследование технологий беспочвенного выращивания растений и разработка технологических карт для сити-фермерства).
Наша заявка была одобрена, мы успешно прошли конкурсный отбор на участие в проекте.
Как победители, получили бесплатный исследовательский набор для проведения экспериментов (элементы гидропонной установки, лампы, регулятор освещенности), из которых собрали свою индивидуальную установку и провели свои уникальные эксперименты, приближаясь к профессии будущего «Ситифермер».
Рис. 1. Экспериментальная гидропонная установка
Что касается выбора культуры, вначале был соблазн попробовать что-либо экзотическое. Но мы решили спуститься с небес на землю. В настоящее время важной задачей является насыщение рынка в первую очередь овощными культурами. Поэтому наш выбор был в пользу распространенных: томат, огурцы, перец. Из экзотики решили попробовать выращивание пекинской капусты.
Наш субстрат состоит из торфа и перлита в соотношении 3:1.
Источник питательных веществ и состав:
1 — органическое удобрение «Organic Mix» (ферментированная мука бобовых, перьевая мука, рыбная костная мука, костная мука обезжиренная, жмых рапсовый, меласса, экстракт сахарной свеклы, шелуха какао, жмых кофе, жмых арахиса, мука люцерны, барда кукурузная, барда пшеничная, пивная дробина, водоросли морские микронизированные);
2 — эликсир № 1 для рассады «Organic Mix» (натуральные концентрированные растительные экстракты глубокой ферментации; легкоусваиваемая формула NPK 2–3-3. Mg, Ca, S, Fe, Zn, фульвовые и гуминовые кислоты, витамины, аминокислоты);
3 — минеральное удобрение Азофоска (азот, фосфор и калий 16:16:16).
Освещение искусственное, светодиодными лампами. Продолжительность 12 часов. Включение и выключение автоматическое, запрограммированное.
Аэрация питательного раствора осуществляется при помощи аквариумного компрессора.
Кратность эксперимента — 3.
Таблица 1
Технологическая карта
|
№ эксперимента |
Сроки |
Питательный раствор |
Результат |
|
1 |
14.06–06.08 |
1 емкость — органическое удобрение в гранулах «Organic Mix» 10г/л (с фильтрованием) 2 емкость — минеральное удобрение Азофоска 5г/л (с фильтрованием) |
Доказана возможность применения органических удобрений |
|
2 |
06.08–08.08 |
1 емкость — органическое удобрение в гранулах «Organic Mix» 10г/л (без фильтрования) 2 емкость — минеральное удобрение Азофоска 5г/л (с фильтрованием) |
Столкнулись с проблемой применения гранулированных удобрений в гидропонике. Наблюдалось вспенивание, раствор начал издавать отвратительный запах. Опыт пришлось прервать |
|
3 |
08.08-по настоящее время |
1 емкость — органическое удобрение «Organic Mix»- Эликсир № 1 универсальный 2,4 г/л. 2 емкость — органическое удобрение «Organic Mix»- Эликсир № 1 универсальный 1,6 г/л |
Получены жизнеспособные, плодоносящие растения |
На протяжении всего эксперимента проводился периодический мониторинг по двум направлениям: растительная диагностика и диагностика гидропоники.
Мы контролировали pH рабочего раствора, его электропроводность универсальным мультимонитором Kelilong PHT-02636.
Рис. 2. Контроль рН и ЕС
Определили фосфаты, нитриты и аммоний в субстрате и рабочем растворе с помощью тест-комплектов «Крисмас».
Рис. 3. Диагностика гидропоники
Мониторинг позволил контролировать содержание питательных элементов в рабочем растворе.
Также проверили готовую продукцию на содержание нитратов с помощью «Greentest». Содержание нитратов в исследуемых продуктах значительно ниже ПДК.
Рис. 4. Определение нитратов
Определили аминокислотный состав растений: томата, выращенного на грунте, томата, перца, огурца и капусты, выращенных на гидропонике с применением органический удобрений. Содержание обнаруженных аминокислот в исследуемых образцах достаточно высокое, что подтверждается качественной нингидриновой (цветной) реакцией, представленной на рисунках. Найдено 4 незаменимые аминокислоты лейцин, фенилаланин, валин и метионин.
В заключении мы провели органолептическую диагностику готовой экологически чистой продукции, эксперты высоко оценили ее качество.
Рис. 5. Органолептическая диагностика
Органические удобрения состоят из веществ животного и растительного происхождения, которые, разлагаясь, образуют минеральные вещества, имитируя естественные почвенные процессы: разложения органики до свободно усвояемых веществ. В итоге органические удобрения оказывают мягкое пролонгированное действие.
Рис. 6. Полученная сельскохозяйственная продукция
Результаты исследования наглядно доказали не только возможность, но и эффективность использования жидких органических удобрений при выращивании сельскохозяйственной продукции в гидропонных системах при заданных условиях. Таким образом, гипотеза была подтверждена.
Предложенная технология беспочвенного выращивания с использованием органических удобрений нового поколения позволит обеспечивать население круглый год сельскохозяйственной продукцией, соответствующей требованиям безопасности, ресурсосбережения, экономичности, простоты производства и применения.
Литература:
- Алиев Э. А. Выращивание овощей в гидропонных теплицах. — 2-е изд., доп. и перераб. — К.: Урожай, 1985.— 160 с.
- Бондаренко Е. В. Выращивание некоторых видов культур в малообъемной гидропонике // Молодой исследователь Дона. 2018. № 4 (13). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vyraschivanie-nekotoryh-vidov-kultur-v-maloobemnoy-gidroponike (дата обращения: 26.09.2022).
- Джонс, Дж. Б. 2005. Гидропоника: практическое руководство для беспочвенных производителей. КПР Пресс. Бока-Ратон. Флорида.
