Аеропоніка – все, що вам потрібно знати

Що таке аеропоніка?

Аеропоніка - це метод вирощування рослин без ґрунту. Це частина ширших методів вирощування без ґрунту, які також включають гідропоніки та aquaponics.

Але на відміну від цих 2 інших методів, він не використовує жодного заповнювача чи субстрату. Іноді рослину можна утримувати на місці за допомогою дуже легкого субстрату, наприклад кокосової койри, при цьому корінь звисає без опори.

Замість цього поживні речовини доставляються до рослини через краплі або розпилений туман аерозолю, що містить розчинені поживні речовини.

джерело: Сучасний фермер

Основна суть цього методу полягає в тому, щоб забезпечити максимальний контроль над умовами росту рослин, а також видалити більшість середовища для хвороб (ґрунт і вода).

Розмір ринку аеропоніки представляє 2.7 мільярда доларів США у 2023 році та, як очікується, зросте до 17.4 мільярда доларів США до 2033 року з CAGR 20.5%.

Наука про аеропоніку

В аеропоніці такі поживні речовини, як фосфат, калій і азот («NPK»), а також мікроелементи розчиняються у воді, що забезпечує майже 100% ефективність використання добрив. Різниця з гідропонікою полягає в тому, що вода не завжди присутня, але регулярно розбризкується на коріння.

Аеропоніку можна розділити на 2 різні конструкції: системи низького тиску та системи високого тиску.

Системи високого тиску використовуйте потужні насоси та форсунки під високим тиском, щоб кинути туман під високим тиском прямо до коренів. Тиск може досягати 60-90 psi. Туман насичений киснем, що забезпечує ефективне споживання поживних речовин.

Системи низького тиску використовуйте м’який туман або краплі, щоб полити коріння рослини. У цій системі туман являє собою легкі бризки крапельок, які забезпечують повільне та регулярне поглинання поживних речовин. Це краще, ніж високий тиск для чутливих рослин, коріння яких може бути пошкоджено високим тиском, або для низькотехнологічного підходу до методу. Низький тиск іноді називають «соакапонікою», оскільки коріння просочується туманом замість цільового впливу високого тиску.

Що можна виростити за допомогою аеропоніки?

Теоретично за допомогою аеропоніки можна вирощувати майже будь-яку рослину. Однак через міркування щодо витрат культури, які вирощуються в аеропоніці, здебільшого такі ж, як і в гідропоніці: високоякісні культури високої вартості зі стійким ринковим попитом у всі сезони.

Тому системи аеропоніки особливо пристосовані для вирощування:

• Листова зелень (салати, шпинат тощо).
• Трави.
• Полуниця.
• Помідори.
• Паприка.
• Огірок.

На додаток до цих зручних для гідропоніки та аеропоніки культур, аеропоніка може вирощувати коренеплоди, які гниють під час постійного занурення у воду. Так можна вирощувати і картоплю, і моркву, і інші бульби.

Культури, для яких важливий хімічний склад і тому вимагають стабільних і передбачуваних умов зростання, як марихуана, також отримують користь від методів аеропоніки.

Плюси аеропоніки

Деякі переваги аеропоніки подібні до переваг інших безґрунтових методів, про які ми детально розповідали в наших статтях «Гідропоніка – все, що вам потрібно знати"І"Аквапоніка – все, що вам потрібно знати"

• Зменшене використання води, 80-95% традиційного сільського господарства.
• Близько 100% використання добрив без забруднення.
• Гербіцид не потрібен.
• Контроль за умовами зростання.
• Максимальне використання простору, особливо в поєднанні з вертикальним землеробством.

Крім цього, аеропоніка має кілька унікальних переваг.

Боротьба зі шкідниками та хворобами

Відмова від ґрунту, очевидно, усуває ризик хвороб, що передаються через ґрунт. Однак гідропоніка все ще вразлива до захворювань, що передаються через воду, оскільки коріння постійно бовтаються в одній і тій же порції води.

Маючи набагато менше води в системі, стає легше контролювати воду на наявність патогенів. Це також полегшує очищення, фільтрацію або стерилізацію води, якщо виявлено забруднення.

Як наслідок, аеропоніка – це метод ведення сільського господарства, який потребує набагато менше використання пестицидів, навіть менше, ніж гідропоніка.

Наявність дуже чистої води та відсутності ґрунту також робить аеропоніку одним із найбезпечніших методів культивування для споживачів, з невеликою ймовірністю будь-якого забруднення шкідливими бактеріями.

Швидший ріст

Завдяки надзвичайному рівню оксигенації коренів рослини в умовах аеропоніки можуть рости у 2-3 рази швидше, ніж у гідропоніці, часто швидше, ніж у горщикових рослинах у теплицях або на відкритому повітрі.

Це може зробити ту саму культиваційну поверхню надпродуктивною для таких культур, які швидко збираються, як-от листова зелень.

Коренеплоди

Як згадувалося раніше, аеропоніка — це єдиний безґрунтовий і вертикальний метод землеробства, сумісний із вирощуванням коренеплодів, таких як картопля, морква, пастернак тощо.

джерело: Цифровий картопля 

Крім того, оскільки коріння безпосередньо звисають для обприскування, до них можна отримати прямий доступ. Це може бути суттєвою перевагою для вирощування коренеплодів у вертикальному землеробстві, оскільки збирання врожаю стає надзвичайно практичним і без ґрунту для очищення зібраних бульб.

Мінуси аеропоніки

витрати

Як і для всіх безґрунтових методів вирощування, вартість є проблемою, особливо початкові витрати. Аеропоніка потребує спеціального обладнання, обладнання, датчиків, фільтрів тощо. Окрім гідропонних систем, вона також вимагає насадок (комерційного класу для систем високого тиску) і потужних насосів, а також резервуарів під тиском.

Моніторинг pH і поживних речовин

Це не унікально для аеропоніки, але тут ще більш чутливе. Це пояснюється тим, що об’єм води значно зменшується, що робить концентрацію поживних речовин набагато вищою.

Це також означає, що поживні речовини не повинні бути надто концентрованими. Оскільки немає ґрунту чи води, щоб забезпечити буфер, кількість поживних речовин, що доставляються рослинам, має бути точно розраховано.

Це робить його набагато складнішим і наукомістким, ніж інші методи вирощування, де невелике надлишок поживних речовин не матиме наслідків.

Таким чином, системи аеропоніки постійно проходять тонку межу між занадто високою концентрацією поживних речовин (спричиняючи іонний стрес і рН-стрес для рослини) і надто низькою (спричиняючи неоптимальний ріст).

Пружність

Гідропонні системи за своєю природою більш штучні, ніж посіви у відкритому грунті. Це означає, що вони залежать від того, що все працює гладко:

• Ланцюг поставок деталей і компонентів.
• Електропостачання.
• Електронна підключена система для високоавтоматизованих і вдосконалених операцій.
• Кваліфікована робоча сила, здатна ефективно виконувати необхідні моніторинг і обслуговування.

Хоча існують способи пом’якшити ці ризики, наприклад, за допомогою резервування систем або збільшення запасів (що збільшує витрати на налаштування), або локального постачання енергії за допомогою відновлюваної генерації електроенергії, аеропоніка ніколи не буде такою стійкою, як поливаний дощем урожай на відкритому повітрі. поле.

Все це можна сказати і про гідропоніку. Але це ще важливіше для аеропоніки, оскільки коріння потребують постійного туману, щоб залишатися зволоженим і не зазнавати пошкоджень.

Таким чином, навіть кілька годин відключень через несправний насос або блок живлення можуть зірвати весь урожай аеропоніки. З цієї причини деякі аеропонічні системи мають резервну гідропонну систему для затоплення посівів у разі тимчасової несправності аеропоніки. Звичайно, такі резервні копії лише додають витрат і ускладнюють роботу.

складність

А складність – це ще одна проблема аеропоніки. За системою потрібно не лише стежити за хворобами та балансом поживних речовин, вона також містить набагато більше частин, ніж гідропонна система. Кожен корінь обприскується окремо однією або декількома форсунками, що випускають туман. Ці сопла можуть забитися або вийти з ладу. Кожен оснащений власною системою трубопроводів.

Чим більше деталей, тим більше шансів, що щось піде не так, що робить аеропоніку системою, що потребує набагато більше обслуговування та моніторингу, і її початкове налаштування складніше.

Інновації в аеропоніці

світлодіодне освітлення

Світлодіодні ліхтарі є вирішальним технологічним втручанням в аеропоніку. Ці світильники споживають набагато менше енергії, випромінюють менше тепла та служать довше, ніж інші джерела світла.

Крім того, не весь спектр видимого світла корисний для рослин під час фотосинтезу, тому спеціалізовані світлодіоди без зеленого світла можуть додатково зменшити електроенергію, споживану штучною блискавкою.

джерело: Сільське господарство

Інтернет речей і автоматизація на основі датчиків

Зниження вартості датчиків і електроніки зробило можливим безперервний моніторинг температури, вологості, освітленості, рівнів pH і об’єму поживних речовин.

Це землеробство на основі датчиків допомагає відстежувати та коригувати в режимі реального часу, щоб умови завжди залишалися оптимальними. Враховуючи особливо високий рівень моніторингу, який вимагає аеропоніка, дешеві та потужні датчики навіть важливіші для цього методу, ніж для будь-якого іншого.

Технології на основі ШІ

Як згадувалося, аеропоніка вимагає ретельного моніторингу водної системи, захворювань, рівня поживних речовин тощо.

ШІ може допомогти оптимізувати умови навколишнього середовища, зокрема рівень світла, вологості та поживних речовин. AI також допомагає оптимізувати інвестиції та знизити витрати, створюючи персоналізовані плани розвитку для кожного типу рослин.

Він також може використовувати машинний зір або біохімічні тести, щоб попередити про патогени, перш ніж людина зможе, або з’ясувати, чи рослина отримує недостатньо або забагато деяких поживних речовин.

Нарешті, з появою автономних сільськогосподарських роботів ми можемо уявити систему аеропоніки, де посадка, обрізка, збирання та заміна рослин можуть бути повністю автоматичними.

Ультразвукові туманоутворювачі

«Традиційна» аеропоніка використовує сопла низького або високого тиску для створення туману з більш-менш великими частинками аерозолізованої води.

Альтернативою є використання ультразвуку для створення надмаленьких крапель води, схожих на туман. Розмір частинок може досягати 10 мікрон. З цієї причини це іноді називають «туманною понікою».

джерело: Trees.com

Одним з видів культур, які виграють від використання туману, є саджанці та клони, які насправді ще не мають кореневої системи. За допомогою аеропоніки ці рослини можуть отримати або занадто мало і висохнути, або занадто багато і засмітитися і задихнутися/загнити.

Fogponic забезпечує набагато нижчий тиск, що ідеально підходить для тендітних рослин. Туман також може поширюватися на значно більшу площу, зменшуючи складність і проблему наявності занадто великої кількості сопел і заміни їх лише кількома туманоутворювачами.

Він також забезпечує менше поживних речовин, бонус для клонування або розсади, але може стати проблемою для більших дорослих рослин.

Однак система має деякі обмеження:

• Вироблення тепла: розпилювач може перегрітися, і це висушить туман
• Накопичення солі: навіть більше, ніж у випадку з аеропонікою, відкладення солі з поживних речовин може накопичуватися та забити розпилювачі та труби. Може знадобитися регулярне чищення щіткою або розчинення солі в оцті/кислоті.

джерело: Luttusgrow

Космічна аеропоніка

З розгортанням нової космічної гонки та планами США, Росії та Китаю встановити постійні бази на Місяці та Марсі питання про те, як прогодувати десятки, а то й сотні астронавтів, стає актуальнішим.

Чим більше людей, тим менше економічного сенсу буде імпорт всієї їжі з Землі. Тим не менш, ці штучні середовища існування будуть невеликими, і кожен кілограм/кубічний метр середовища існування та, зрештою, теплиці коштуватимуть багато для будівництва та доставки на місце.

Тож виробництво їжі на місцевому рівні має сенс для зменшення транспортних витрат, а також вироблятиме кисень і перероблятиме повітря як додатковий бонус, але лише за умови високої ефективності. Вартість та дефіцит простору й води роблять аеропонні системи дуже хорошим варіантом для космічного виробництва продуктів харчування, а знижений ризик захворювань рослин є ще одним аргументом на їхню користь.

Можливість вирощувати дуже енергоємні коренеплоди, такі як картопля, які також легко їсти без надто складного приготування (на відміну від злаків), також надає перевагу аеропоніці над іншими рішеннями.

Крім того, туман води буде набагато практичнішим, ніж рідка вода без сили тяжіння.

І це не просто концепт, прототип якого вже випробуваний на МКС Технічна демо-програма eXposed Root On-Orbit Test System (XROOTS)..

джерело: NASA

Створення аеропонної установки

Загалом, гідропоніка простіше, дешевше будувати та легше підтримувати, ніж аеропоніка.

Отже, коли ви плануєте створити аеропонну установку, варто відповісти на запитання Чому варто вибрати аеропоніку, а не гідропоніку?

Тим не менш, є багато варіантів використання, коли має сенс віддати перевагу аеропоніці:

• Вирощування розсади або клонування.
• Вирощування коренеплодів у вертикальній системі землеробства.
• Вирощування видів рослин, дуже чутливих до захворювань, що передаються через воду.
• Надзвичайні обмеження у водопостачанні (пустельні місця), зосереджені на використанні навіть менше води, ніж на гідропоніці.
• Швидше зростання додає цінності:
  • Наявність місця має вирішальне значення, наприклад, у міському сільському господарстві та ультралокальному вирощуванні.
  • Попит швидко коливається або його важко передбачити, тому швидший оборот дозволяє швидко реагувати на зростаючий або скорочуваний попит.

У більшості випадків для комерційних операцій використовуватиметься аеропоніка, оскільки її налаштування та експлуатація складніші, ніж простіша гідропоніка.

Тим не менш, можна використовувати саморобні системи меншого масштабу, оскільки вони дуже швидко забезпечать оборот для невеликого об’єму, дозволяючи, наприклад, мати невелику систему в будинку або квартирі, де гідропонна проточна вода та резервуари для води бути незручним.

Висновок

Аеропоніка — це потужна модернізація гідропоніки для певних умов, що забезпечує чудові показники щодо швидкості росту, використання води, ризиків захворювань і використання простору.
Однак це ще більш складна, дорога і складна в обслуговуванні система.

Велика кількість форсунок або скупчення солі у випадку фогпоніки вимагають постійної уваги, щоб оптимально налаштувати систему. А будь-яка невдача швидко призведе до того, що рослина в’яне і гине.

Тож система аеропоніки, ймовірно, підійде для невеликого хобі-проекту, де простір є найбільшим обмеженням і дбають про швидкий оборот, або для високотехнологічної, досвідченої комерційної команди, готової оптимізувати свої сільськогосподарські операції в приміщенні.

І цілком можливо, що аеропоніка – це майбутнє сільського господарства в закритих приміщеннях завдяки ширшому асортименту культур, включаючи коренеплоди, меншому споживанню води, меншим втратам від хвороб і навіть швидшому обороту врожаю.
Щось, що може навіть бути правдою, коли людство виходить у космос.