• 12-636-18-51
  • wydawnictwo@plantpress.pl
ogrodinfo.pl
sad24.pl
warzywa.pl
Numer 10/2005

OD HYDROPONIKI DO NFT

Uprawy bezglebowe zdominowały produkcję ogrodniczą pod osłonami. Już przed wiekami ogrodnicy zaobserwowali lepszy wzrost i plonowanie roślin uprawianych w specjalnie spreparowanych podłożach obficie zasilanych wodą. W ten właśnie sposób prowadzone były, na przykład, wiszące ogrody Babilonu uznane za jeden z siedmiu cudów świata.

Pierwsze uprawy hydroponiczne

W pamiętnikach z podróży po Chinach Marco Polo opisuje pływające ogrody, które były kompozycjami kwiatów rosnących na pływających po wodzie platformach. Do dzisiaj na farmach demonstracyjnych w Chinach można spotkać baseny uprawowe wypełnione pożywką, po których pływają styropianowe "multiplaty" z rosnącymi w nich warzywami. Korzenie roślin rozwijają się w wodzie pobierając z niej składniki pokarmowe.

Aztekowie opracowali bardzo oryginalną technologię uprawy nazywaną Chinampas. Prowadzili oni uprawę warzyw i kwiatów na wyplecionych z sitowia i trzciny tratwach, pokrytych warstwą żyznego mułu pobieranego z dna jeziora. Korzenie roślin po przerośnięciu cienkiej warstwy mułu przerastały poprzez trat-wę bezpośrednio do wody. Mniejsze jednostki uprawowe łączono ze sobą w większe tratwy (nawet do 60 m długości) i spławiano w pobliże targowisk, gdzie — w zależności od popytu — można było bezpośrednio przed sprzedażą prowadzić zbiory. Przyczyną rozwoju tego rodzaju uprawy (którą możemy traktować jako pierwszą komercyjną uprawę prowadzoną w kulturach wodnych) był ograniczony dostęp do ziemi uprawnej.

W Europie już od XVI wieku kultury wodne wykorzystywano w badaniach fizjologicznych, nie było jednak wtedy jeszcze jakiejkolwiek wiedzy z zakresu mineralnego odżywiania roślin. Mimo intensywnych badań prowadzonych w wielu ośrodkach naukowych, praktyczne wykorzystanie kultur wodnych zaczyna się dopiero w XX wieku. Wielkie zasługi ma tutaj dr W. F. Gericke z uniwersytetu w Kalifornii, który w latach 1920–1930 opracował produkcyjne zasady uprawy w kulturach wodnych dla wielu gatunków roślin i nazwał ją hydroponiką (schemat klasycznego systemu hyd-roponicznego przedstawia rys. 1). W. F. Gericke udowodnił, że w hydroponice można uprawiać wiele gatunków roślin w tym warzywa, rośliny ozdobne i sadownicze. Na podstawie jego opracowań technologicznych klasyczne uprawy hydroponiczne wprowadzono do produkcji towarowej na terenie otwartym i pod osłonami.


Rys. 1. Klasyczny schemat uprawy hydroponicznej

Prawdziwy rozkwit upraw hyd-roponicznych nastąpił po wprowadzeniu do powszechnego użytku tworzyw sztucznych, które natychmiast wykorzystano, między innymi do budowy zbiorników, rurociągów i stelaży podtrzymujących rośliny. Pozwoliło to na obniżenie kosztów budowy takiego systemu i rozwiązało wiele problemów wynikających z wcześniejszego stosowania stali, drewna i betonu.

Cienkowarstwowe Kultury Przepływowe

Podstawowym problemem, który występuje podczas uprawy w kulturach wodnych, jest zapewnienie korzeniom roślin odpowiedniej ilości tlenu. Tylko dobrze natleniona pożywka zapewnia prawidłowy wzrost korzeni roślin (fot. 1) — brak tlenu w pożywce doprowadza do bardzo szybkiego ich gnicia. W celu wyeliminowania problemu ze zbyt niskim poziomem tlenu w pożywce opracowano między innymi technologię upraw aeroponicznych, w których system korzeniowy roślin okresowo zraszany jest pożywką nawozową (rys. 2.).


Fot. 1. Korzenie ogórków po 3 tygodniach uprawy w systemie hydroponicznym


Rys. 2. Schemat uprawy aeroponicznej

Problem prawidłowego napowietrzania pożywki był powodem wielu modyfikacji klasycznej hydroponiki. Typowe uprawy hydroponiczne prowadzone są obecnie prawie wyłącznie w laboratoriach doświadczalnych.

W praktyce produkcyjnej stosowane są inne, bardziej efektywne i mniej kłopotliwe rozwiązania.
Dr Allan Cooper na podstawie doś-wiadczeń laboratoryjnych opracował założenia technologii uprawy, którą nazwano Cienkowarstwowymi Kulturami Przepływowymi — NFT (Nutrient Film Technique). Głównym założeniem tej technologii jest umożliwienie roślinom rozwoju systemu korzeniowego w cienkiej warstwie pożywki przepływającej w obiegu zamkniętym (rys. 3). Pożywka po przepłynięciu przez powierzchnię uprawną wraca grawitacyjnie do zbiornika. Wysokość słupa wody w zbiorniku utrzymywana jest na stałym poziomie regulowanym zaworem pływakowym. Tak więc, wpływająca czysta woda rozcieńcza pożywkę w zbiorniku. Pożywkę tłoczy pompa, która pobiera ją ze zbiornika i kieruje na filtry. W zależności od potrzeb i zagrożenia patogenami, jest to zespół filtrów piaskowych lub dodatkowo urządzenie do dezynfekcji promieniami UV. Po przejściu przez filtry pożywka trafia do miksera nawozowego, który koryguje pH i doprowadza do zadanego EC. System ten pracuje 24 godziny na dobę, dlatego urządzenia te muszą być niezawodne.


Rys. 3. Schemat uprawy NFT

Systemy uprawowe

W NFT podstawowym elementem są rynny, w których uprawia się rośliny. Mogą to być odpowiednio ukształtowane całe powierzchnie (przypominające arkusze blachy falistej) lub pojedyncze kanały — rynny. Dla wymuszenia swobodnego przepływu pożywki rynny muszą być ustawione ze spadkiem 1–2%. Pożywka podawana jest do rynien przez cienkie rurki o średnicy 4–6 mm lub otwory nawiercone bezpośrednio w kolektorach (fot. 2). W zależności od przyjętego rozwiązania, wydatek pożywki dla pojedynczej rynny wynosi od jednego do kilku litrów na minutę.


Fot. 2. Kolektor zasilający rynnę uprawową

W zależności od rozwiązania technicznego, pojemniki z roślinami stawia się bezpośrednio na dnie rynien lub umieszcza kilka milimetrów nad nim. Pojemniki, w które wysiewa się nasiona lub sadzi rośliny, muszą być tak skonstruowane, aby swobodnie przerastające przez nie korzenie mogły rozwijać się w przepływającej pożywce (fot. 3).


Fot. 3. Przez dno doniczki umieszczonej w rynnie przerastają korzenie roślin

Uprawa w pojedynczych rynnach daje możliwości lepszego wykorzystania powierzchni uprawnej poprzez modyfikowanie odległości między rzędami roślin. Kiedy rośliny są jeszcze małe, rynny umieszcza się obok siebie, gdy rośliny się rozrastają, rynny można rozsunąć
(fot. 4 a i b).


Fot. 4. Uprawa sałaty w systemie NFT, w pojedynczych rynnach zsuniętych na początku wzrostu roślin a - z lewej) i rozsuwanych w miarę ich wzrostu b - z prawej)

Skład pożywki

Obecnie znane jest wiele pożywek nawozowych polecanych do systemów NFT, jedną z takich opracował Cooper (tabela):

Specyfiką tej technologii uprawy jest możliwość używania takiego samego składu pożywki dla wielu gatunków roślin. Cooper przeprowadził doświadczenie z uprawą wielu gatunków roślin ozdobnych i warzyw w takiej samej pożywce.

W literaturze można spotkać różne zalecenia dotyczące składu pożywek nawozowych dla NFT. Różnice te spowodowane są bardzo wysoką tolerancją wobec składu pożywki roślin uprawianych w cienkowarstwowych kulturach przepływowych. Badania przeprowadzone na pomidorach wykazały, że przy stężeniach azotu w pożywce w zakresie od 10 mg/dm3 do 320 mg/dm3 nie zaobserwowano różnic we wzroście i plonowaniu roślin. Dla fosforu był to zakres 5–200 mg/dm3, a potasu 20–375 mg/dm3.
Kluczową rolę gra tu nie stężenie składników, ale prawidłowa proporcja pomiędzy nimi. W praktyce, dla uniknięcia ryzyka spadku stężeń składników poniżej wartości deficytowych, bezpieczniej jest wykorzystywać wyższe stężenie pożywki. Należy przygotować ją z nawozów najlepszej jakości. Technologia NFT pozwala uprawiać rośliny nawet przy skrajnie niskim stężeniu składników mineralnych w pożywce. Pozwoliło to, między innymi, na wykorzystanie technologii NFT do oczyszczania z nadmiaru azotu wody w stawach rybnych  (w technologii okreslanej jako aquaponika). Kiedy ryby hodowane są w małej ilości wody, znacznie wzrasta w wodzie zawartość jonów amonowych (odchody). Woda ze zbiornika, w którym hodowane są ryby, przepompowywana jest przez filtr do zbiornika, gdzie zachodzi proces nitryfikacji polegający na biologicznym utlenieniu jonów amonowych do azotanowych (dzięki bakteriom z rodzaju Nitrosomonas Nitrobacter). Następnie woda przepompowywana jest do systemu NFT, gdzie — dzięki pobieraniu składników mineralnych przez rośliny — obniżany jest poziom zasolenia, a zwłaszcza zawartość azotu. Na końcu woda trafia z powrotem do zbiornika z rybami (rys. 4).


Rys.4 Schemat systemu aquaponika (trzy w jednym: ryby, bakterie, rośliny)

Zastosowanie

Uniwersalność systemu NFT pozwala na uprawę bardzo szerokiej gamy roślin przy zachowaniu maksymalnego bezpieczeństwa dla środowiska naturalnego.

W systemach NFT uprawiane są najczęściej warzywa liściowe i zioła dostarczane głównie do supermarketów. W szklarni ISK w Skierniewicach w systemie NFT z  owodzeniem uprawiano truskawki (fot. 5). Ukorzeniano także sadzonki truskawek pochodzące z mateczników prowadzonych w szklarni w systemie uprawy bezglebowej (fot. 6).
Okres ukorzeniania trwa w tym przypadku dwa tygodnie, następnie sadzonki są odcinane od roślin matecznych i przesadzane w wielodoniczki wypełnione substratem torfowym z dodatkiem nawozu Osmocote Start 12-11-17. Dzięki tej technologii wykorzystującej system NFT stosunkowo wcześnie można otrzymać silne sadzonki.


Fot. 5. Truskawki uprawiane w rynnie


Fot. 6. Bezglebowa produkcja sadzonek truskawki