Спосіб вирощування рослин методом гідропоніки

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к выращиванию растений методом гидропоники и может быть использовано в теплицах при возделывании овощей и цветов. Известен способ автоматического обеспечения растений питательными веществами, включающий регулирование минерального состава питательного раствора по значению рН и общей электропроводности посредством внесения трех концентрированных растворов, первый из которых является щелочным и содержит одну часть питательных веществ, второй - кислотным и содержит вторую часть питательных веществ, а третий содержит остальные питательные вещества (патент США №3578431, кл. А 01 G 31/00). Недостатком известного способа является то, что концентрированные растворы не содержат кислоту, а регулирование величины рН только за счет подачи различного количества солей не позволяет вести его в широком диапазоне без нарушения оптимального соотношения между питательными веществами, что приводит к недобору урожая и снижению качества продукции. Известен способ выращивания растений методом гидропоники, включающий контроль значения рН и общей концентрации раствора в смесительной емкости, при отклонении которых от номинальных значений производят добавление кислоты и заранее приготовленных концентрированных растворов, содержащих, по крайней мере, нитратный азот, калий, фосфор, кальций и магний и в которых, во избежание выпадение минеральных элементов в осадок, разделены сульфат - и фосфат - ионы с ионами кальция, до достижения номинальных значений рН и общей концентрации питательного раствора (Тепличное овощеводство на малообъемной гидропонике/Х.Симитчиев, В.Каназирска, К.Милиев, П.Джуров. - М.: Агропромиздат, 1985. - С. 50-51). Этот способ является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и поэтому принят в качестве прототипа. Недостатком известного способа является то, что приготовленный раствор имеет жестко установленное соотношение между основными элементами минерального питания, а в зависимости от освещенности растений они потребляют элементы в различных соотношениях. Задачей изобретения является создание способа выращивания растений методом гидропоники, в котором путем изменения количества растворов и порядка их подачи в зависимости от освещенности растений регулируют общую концентрацию и соотношение между концентрациями калия и нитратного азота, приводя их к оптимальному соотношению для данной освещенности, что приводит к повышению урожайности культур и качества растительной продукции. Поставленная задача решается благодаря тому, что способ выращивания растений методом гидропоники, включающей контроль значений рН и общей концентрации питательного раствора в смесительной емкости, при отклонении которых от номинальных значений производят добавление кислоты и заранее приготовленных концентрированных растворов, содержащих, по крайней мере, нитратный азот, калий, фосфор, кальций и магний, до достижения нормальных значений рН и общей концентрации питательного раствора, отличающийся тем, что дополнительно готовят концентрированный раствор, содержащий сернокислый калий, измеряют освещенность растений и в зависимости от ее значения изменяют общую концентрацию и соотношение между концентрациями калий и нитратного азота путем подачи различного количества растворов, содержащих сернокислый калий и нитратный азот, причем при снижении освещенности увеличивают прямо пропорционально подачу раствора сернокислого калия и уменьшают подачу растворов, содержащих· нитратный азот, и при этом прямо пропорционально повышают общую концентрацию питательного раствора. Известно, что минеральное питание растений в значительной степени зависит от освещенности растений, с повышением которой усиливается транспирация и, следовательно, для поддержания водного баланса растений на оптимальном уровне необходимо уменьшать общую концентрацию минеральных удобрений в питательном растворе. Кроме того, в зависимости от уровня освещенности необходимо изменять соотношение между калием и азотом, путем увеличения, или уменьшения количества одного из них в питательном растворе для обеспечения сбалансированного питания растений и снижения накопления в продукции нитратов. При низком уровне освещенности увеличивают содержание в растворе калия, снижая при этом содержание азота (Тепличное овощеводство на малообъемной гидропонике / Х. Симитчиев, В. Каназирска, К. Милиев, П. Джуров. - М.: Агропромиздат, 1985. - С. 55, 111). При беспочвенном выращивании аммиачный азот составляет не более 4% азота питательного раствора, следовательно, необходимо поддержать на определенном уровне соотношение между концентрациями ионов калия и нитрат-ионов, которое изменяется в пределах 0,3-0,56. Освещенность растений в теплицах изменяется как в течение года, так и в течение суток. Кроме погодных условий, на ее величину оказывает влияние загрязненность остекленной поверхности, наличие непрозрачных элементов конструкций теплицы, ориентация теплицы относительно стран света (Микроклиматические основы тепличного овощеводства, - М.: Колос, 1982. - С, 26-36). Поэтому в соответствии с предлагаемым способом при приготовлении питательного раствора контролируют его общую концентрацию, величину рН и соотношение между концентрациями калия и нитратного азота, номинальные значения которых устанавливают на основании измерения величины освещённости растений. Приготовленные концентрированные растворы сернокислого калия и растворы остальных минеральных удобрений подаются насосами-дозаторами в емкость для питательного раствора до достижения номинального значения общей концентрации раствора, при этом подача раствора сернокислого калия устанавливается в зависимости от соотношения между концентрациями калия и нитратного азота, которое определяется по величине освещенности растений. Кислотность питательного раствора устанавливается внесением кислоты до достижения номинального значения величины рН. На графике представлены изменения общей концентрации питательного раствора и соотношение концентраций калия и нитратного азота в зависимости от освещенности растений. График построен на основании экспериментальных данных. Пример. Огурцы выращивали на минеральной вате. 'Исходный питательный раствор приготавливался по рецепту Зонне-вельда. По этому рецепту приготавливали концентрированные растворы минеральных удобрений А и Б с таким расчетом, чтобы концентрации минеральных элементов в них были в 100 раз выше, чем в питательном растворе, и обеспечивалось минимальное соотношение между концентрациями калия и нитратного азота: Кроме того, готовили концентрированный раствор сернокислого калия с концентрацией 4,35 г/л (концентрация ионов калия CKK+/K2SO 4 = 1.95 г/л) и 30%-ный раствор ортофосфорной кислоты. Концентрация нитрат-ионов С KNO3- = 71,3 г/л, соотношение между концентрациями ионов калия и нитратионов CKK+/СKNO3- = 0-3. Питательный раствор готовили в смесительной емкости путем подачи насосами-дозаторами концентрированных растворов удобрений и кислоты пропорционально потоку воды. Приготовленный раствор из смесительной емкости подавали в систему капельного полива. Перед каждой подпиткой измеряли освещенность растений и по графикам определяли значение общей концентрации питательного раствора и соотношение между концентрациями калия и нитратного азота. В конце марта освещенность растений в 10 час. составила 10 тыс. лк. По графику (чертеж) определили, что общая концентрация питательного раствора CΣ3 должна составлять 2,0 г/л, а соотношение между концентрациями калия и нитратного азота Общая концентрация раствора где CΣ- общая концентрация раствора, г/л; Сі - концентрация ионов в растворе г/л; СK+ СNO3- - соответственно концентрация ионов калия и нитрат-ионов, г/л. Разделив обе части уравнения на СNO3- получим Так как соотношение между концентрацией нитрат-ионов и ионов, входящих в состав питательного раствора, за исключением ионов калия, является неизменным, то величина является постоянной для конкретного питательного раствора. Она определяется по рецепту питательного раствора как сумма отношений концентрации всех ионов, за исключением ионов калия, к концентрации нитрат-иона. Для рассматриваемого раствора она составляет 2,07. Следовательно, Подачу насосов-дозаторов растворов А и Б GH по отношению к потоку воды GHB устанавливали в соответствии с соотношением Концентрацию сернокислого калия в питательном растворе определяли по заданному соотношению между концентрациями калия и нитратного азота, вычитая при этом количество калия, вносимое с растворами А и Б: Подачу насоса-дозатора сернокислого калия GHK2SO4 по отношению к потоку воды устанавливали в соответствии с соотношением: Измеряли также рН воды, которая составляла 7,45. Определяли количество кислоты, которое необходимо добавить к воде для достижения рН 6,0 по результатам потенциометрического титрования. Оно составило 1,5 мл на 1 л воды. Освещенность растений в теплице к 12 ч возросла и составила 16 тыс. л к. По графику определяли, что общая концентрация питательного раствора Cå 3 должна составлять 1,85 г/л, а соотношение между концентрациями калия и нитратного азота СK3+/С3NO3- =0,415. Аналогично определяли концентрацию нитрат-ионов в питательном растворе по формуле (5): Подачу насосов-дозаторов растворов А и Б по отношению к потоку воды устанавливали в соответствии с соотношением Концентрацию сернокислого калия в питательном растворе определяли по формуле (6) Подачу насоса-дозатора по отношению к потоку воды устанавливали в соответствии с соотношением При этом значение рН не изменялось, поэтому вносили кислоту в количестве 1,5 мл на 1 л воды. Аналогично производили измерение освещенности растений и производили корректировку состава питательного раствора перед каждой подпиткой. Параллельно выращивали огурцы по способу, принятому нами в качестве прототипа. Максимальное содержание нитратов в овоща х, выращиваемых по предлагаемому способу, составило 200 мг/кг, по способу, принятому в качестве прототипа, - 320 мг/кг. Использование предлагаемого способа по сравнению со способом, принятым в качестве прототипа, позволило увеличить урожайность огурцов на 8,3%.