Выбор питательной среды - субстрата

К выбору питательной среды для выращивания роз и других растений следует подходить с особой тщательностью, принимая во внимание такие фундаментальные параметры, как:

• Отсутствие токсичных элементов.

• Отсутствие патогенных организмов, особенно вызывающих заболевания корней.

• Хорошие физико-химические характеристики.

• Возможность контроля минерализации и кислотности раствора внутри питательной среды и дренированного раствора.

• Низкая цена.

• Баланс и оптимальное соотношение воды/воздуха.

• Доступность в продаже.

• Равномерное распределение воды.

• Простота в обращении.

• Значение pH подярка 5,0-6,5 и низкая электропроводность.

• Устойчивость физико-химических характеристик, по крайней мере, на протяжении всего цикла роста растения.

• Простота и экологичность при утилизации.

Особое внимание следует уделять двум из перечисленных выше характеристик: наличию токсичных элементов и патогенных организмов, которые могут повредить развитию растений, и физико-химическим свойствам, которые являются основным параметром при выборе питательной среды и которые практически невозможно изменить после высаживания растения в субстрат. Рекомендуется избегать субстратов, которые легко разрушаются под воздействием слабокислотных питательных растворов. Не следует помещать их на дно контейнера для питательной среды, так как это может привести к образованию липкой грязи, вредной для корней растений.

Физические характеристики питательной среды, субстрата

a) Аэрация. Наличие воздуха в питательной среде очень важно. Воздух напрямую влияет на обмен веществ и рост растения. Зазоры между частицами субстрата определяют, сколько воздуха и кислорода будет поступать к корням. Более того, хорошая циркуляция кислорода (O2) в этих зазорах жизненно необходима для устранения углекислого газа (CO2), который образуется при «дыхании» корней. Если уровень кислорода в питательной среде опускается ниже 2%, то рост корней замедляется (на поглощение корнями O2 и последующую выработку CO2 влияет температура питательной среды: при повышении температуры на 10°C скорость потребления O2 и выработки CO2 удваивается). Если анаэробные условия или недостаток кислорода сохраняются даже на короткий промежуток времени, это может привести к гибели части корневой системы и ухудшению общего состояния растения. Анаэробные условия имеют также косвенные эффекты, такие как выработка корнями токсичных веществ (этанола и этилена) и снижение количества серы и марганца (нехватка). Было выяснено, что объем, занимаемый воздухом, должен составлять не менее 40-50% общего объема субстрата, чтобы избежать описанных выше проблем. Однако согласно другим исследованиям необходимый объем воздуха после полива и дренирования может составлять примерно 20-25% от общего объема. Как показывает практика, проблемы с аэрацией возникают, например, когда поры и зазоры между частицами субстрата слишком малы, и вода надолго задерживается в них после орошения.

b) Водоудерживающая способность. Это количество воды, которую субстрат способен удерживать после дренирования. Количество воды должно быть таким, чтобы не возникал риск гниения, не блокировался доступ кислорода к корням, но в то же время не было недостатка во влаге. Водоудерживающая способность напрямую связана с пористостью субстрата (наличием макропор и микропор). Мы полагаем, что во избежание негативных последствий показатель водоудерживающей способности должен составлять примерно 35-50% от общего объема питательной среды.

c) Пористость. Этот показатель обозначает объем, не занятый минеральными или органическими частицами. Свободная пористость, которая интересует нас в первую очередь, представляет общий объем пор внутри питательного субстрата, освободившихся после дренажа воды. Свободная пористость должна составлять приблизительно 15-25% от общего объема после окончания дренирования, в этом случае для корней обеспечивается достаточный газообмен. С ростом корней пористость снижается.

Химические характеристики питательной среды, субстрата

a) pH. Как уже упоминалось, важность показателя pH в основном связана с тем, как он влияет на доступность питательных элементов в субстрате. Также очень важно, чтобы субстрат не менял своих физико-химических характеристик при контакте с обычными полукислыми питательными растворами (pH=5,0-6,0). Поэтому необходимо исключить субстраты, содержащие значительные количества углекислых солей. Их насыщенность повышается при контакте с кислотными растворами, а также они дают щелочную реакцию при более высоких значениях pH (7,0-7,5). Подобный эффект может усилиться, если попытаться снизить показатель pH питательного раствора (pH < 5).

b) Емкость катионного обмена (ЕКО). Этот показатель обозначает способность питательной среды удерживать или поглощать положительно заряженные ионы питательного раствора. Величина ЕКО зависит от свойств глины и от наличия в субстрате гумуса и выражается в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. И глина, и гумус способны удерживать или поглощать катионы (и анионы) питательного раствора и постепенно отдавать их корням растения. Процесс обеспечивают мельчайшие (или коллоидные) частицы размером менее 2 микрон (0,002 мм) с отрицательным зарядом и малой положительной мерой. Не все катионы поглощаются с одинаковой силой и интенсивностью, но существует некая шкала «предпочтений», связанная с электрическим зарядом, согласно которой некоторые ионы, например, Ca++, поглощаются коллоидными частицами более активно, а следовательно медленнее возвращаются в раствор, чем, например, ионы K+, как показано ниже:

Показатель ЕКО изменяется в зависимости от кислотности среды ( ЕКО увеличивается при приближении pH к нейтральному значению 7) и используемого питательного субстрата. У торфа, вермикулита, кокосового торфа и большинства органических субстратов ЕКО колеблется от низкой до высокой. У песка, перлита, минеральной ваты, стекловаты, керамзита и большинства минеральных субстратов ЕКО бывает низкой или очень низкой. Таким образом видно, что в различных питательных субстратах схемы удобрения будут различаться по эффективности в зависимости от физических характеристик субстрата, а также от объема и частоты подачи удобрений. В общем случае оптимальным является показатель ЕКО в диапазоне 6-15 мг-экв/100 г. Значения в 5-6 мг-экв/100 г указывают на низкую емкость катионного обмена в данном субстрате.

c) Соотношение C:N. Этот показатель обозначает степень и скорость разложения в органических питательных средах. Мы не будем подробно объяснять значение соотношения C:N, скажем только, что высокие значения (>50-80) указывают на большую стабильность субстрата, что особенно подходит для выращивания роз в горшках или контейнерах.

d) Минерализация. Кратко говоря, чем ниже минерализация, тем проще подобрать подходящую схему удобрения растений. Следует обращать особое внимание на уровень содержания хлористых и натриевых солей. Как правило, при минерализации в 200-400 μS проблем с выращиванием роз не возникает

Неорганическая питательная среда, субстрат

a) Пемза. Это силикат алюминия, образовавшийся в результате расширения газов в вулканической лаве с последующим быстрым остыванием. На стадии застывания происходит быстрое высвобождение находящихся в пемзе паров, что вызывает повторное наполнение газами. В итоге получается легкий пористый материал с разнородной зернистой структурой (гранулы разных размеров). Пемза, как правило, содержит калий и натрий, а также в небольших количествах кальций и магний. При первом использовании (самостоятельно или в смеси), пемза высвобождает натрий. Если натрий также содержится в поливной воде, это приводит к кратковременному повышению pH. Пемза – надежный материал, который можно подвергать паровой стерилизации без риска нарушить структуру. Благодаря этому его можно использовать несколько лет подряд, что снижает ежегодные затраты фермера. Пемза обычно продается в гранулах 2-6 мм в диаметре. У пемзы, которую производят для сельскохозяйственных нужд, водоудерживающая способность составляет 45%, объем воздуха – 40%, а объемная плотность – 500 кг/м3. Необработанная пемза тоже часто используется в смесях или укладывается на дно горшка для лучшего дренирования. Она также является основным сырьем для производства перлита. Сейчас основным поставщиком пемзы является Исландия, в меньшем количестве производит пемзу Греция.

b) Вулканический камень. Широко распространен в Италии, но также используется в некоторых странах Африки, например, в Уганде и Эфиопии. В Кении (фото 8) используется реже (там больше распространен кокосовый субстрат). Во всех странах с вулканическими почвами вулканический камень довольно часто используют в качестве среды для выращивания. Можно использовать его отдельно или в смеси с кокосовым торфом, чтобы повысить способность удерживать воду. Преимущества вулканического камня: низкая стоимость, хорошая аэрация и удобство в обращении.

c) Перлит. Это вулканическая порода на основе силиката алюминия. После первого измельчения породу подвергают воздействию высоких температур (около 900-1000°C). При такой температуре находящиеся внутри породы вода и газы быстро испаряются, в результате образуются небольшие, пористые, сферические белые гранулы. Как и некоторые другие материалы, которые теперь применяются в сельском хозяйстве, перлит изначально использовался в строительстве для изоляции. Перлит химически инертен, его показатель ЕКО (Емкость катионного обмена) едва ли не самый низкий среди всех возможных субстратов (0,15 мг-экв/100 г), а показатель кислотности нейтрален (pH+7,0-7,5). Размер гранул варьируется от 1 до 5 мм, а объемная плотность перлита составляет 100 кг/м3. Внутренние поры закрыты, так что субстрат удерживает воду только на поверхности гранул или в промежутках между гранулами. Шершавая поверхность гранул – это основной фактор, определяющий водоудерживающую способность субстрата, что обеспечивает быстрый сток воды, но также сильно снижает водоудерживающую способность (которая различается при разных размерах гранул). В целом, если использовать в качестве питательной среды перлит, гранулы которого составляют более 50% общего объема и по диаметру не превышают 1,5, это может привести к избыточной влажности, если глубина контейнера больше 2-3 см. Когда используется только перлит или он преобладает в смеси, в субстрате может накапливаться алюминий (перлит высвобождает алюминий при первом использовании в качестве питательной среды), поэтому не следует использовать слишком кислые питательные растворы. Когда перлит стареет и начинает разрушаться, его цвет меняется с белого на желтый. После завершения сельскохозяйственного цикла субстрат можно использовать повторно, если подвергнуть паровой стерилизации.

d) Минеральная вата. Этот субстрат чаще всего используется для выращивания роз, особенно в Японии, Северной Корее и странах на севере Европы (в Голландии). Он образуется путем расплава вулканической породы (60%) и кокса (20%) при температуре около 1500°C. В жидком виде эти вещества объединяют с карбонатом кальция (увлажняющее вещество) и фенольными смолами (закрепитель) и помещают в камеру с вращающимся на большой скорости валом (диском), где расплав вытягивается в тонкие волокна диаметром 0,05 мм. Раньше волокна располагали в контейнере горизонтально, но сейчас их располагают вертикально, чтобы обеспечить лучшее дренирование и аэрацию. К минеральной вате добавляются другие материалы, чтобы лучше скрепить волокна и гарантировать устойчивость структуры на срок до 7 лет и больше (для одного растения). При необходимости минеральную вату можно использовать повторно до трех раз подряд при условии паровой стерилизации. Объем произведенной ваты в 90 раз превышает объем исходных материалов. Вата стерильна, химически инертна (обеспечивает корням только опору), ее пористость составляет 95% (5% волокон на 95% пустот), а плотность – 75 кг/м3. Стандартный блок объемом 10 литров (100х10х10 см) после насыщения водным раствором и свободного стока воды удерживает около 65% воды и 30% воздуха (примерно 6,0-6,5 литров после каждого полива). Основной химический состав минеральной ваты:

Указанные элементы не поступают к растению. Кроме того, минеральная вата обеспечивает выгодное соотношение твердых частиц (волокон), жидкости (питательный раствор) и газа (воздуха). Соотношение жидкости и газа зависит от высоты блока и насыщенности и может колебаться от 92:4 (на высоте 7,5 см) и 78:18 (на высоте 10 см) до 54:42 (на высоте 15 см).

Подытожим основные преимущества минеральной ваты:

• Хорошая водоудерживающая способность.

• Удачное соотношение вода/воздух.

• Стерильность (отсутствие в питательной среде патогенных микроорганизмов).

• Устойчивость и надежность структуры на протяжении всего периода выращивания.

Из всех выпускаемых видов минеральной ваты для выращивания роз чаще всего используют блоки, покрытые или не покрытые тонкой пластиковой пленкой. Размеры блоков по длине, ширине и высоте составляют 100x20x7,5 см или 100x15x7,5 см. Второй вариант наиболее распространен в Голландии.

Однако у минеральной ваты есть и свои недостатки, а именно:

• Неустойчивость структуры при кислотности pH ниже 5,2. В кислой среде субстрат начинает разрушаться из-за распада фенольных смол.

• Дороговизна поддерживающих конструкций (по сравнению с конструкциями для других субстратов).

• Высокие требования к технологическому уровню теплицы.

• Трудности при утилизации после использования. В сухой и жаркой среде легко разносится ветром, что может вызвать у сотрудников проблемы с дыханием.

Органическая питательная среда

Кокосовый субстрат. Это естественный продукт, в основном производимый на Цейлоне, где он широко распространен и применяется для производства канатов, корзин, веревок и т.д. Поставляется в мешках или прессованных блоках разных размеров полностью высушенным и обернутым в пластиковую пленку. Кокосовый субстрат обладает следующим характеристиками:

• Содержание органического вещества – примерно 85-90% от сухого веса.

• Размер частиц от 2 до 10 мм.

• pH в диапазоне 5,0-6,0.

• Электропроводность порядка 250-300 mS.

• ЕКО (Емкость катионного обмена) в диапазоне 60-90 мг-экв/100 г.

• Содержание лигнина – 40-60% веса, благодаря чему структура субстрата остается устойчивой в течение многих лет.

• Соотношение C:N около 60-80.

При высоте нагнетания в 10 см (-10 кг/см2) физические свойства в глубине кокосового субстрата следующие:

• Сухая объемная плотность 90-95 кг/м3.

• Усадка (относительное сокращение объема) 20-25% (объем к объему).

• Пористость 90-95% (объем к объему).

• Объем воды 70-75% (объем к объему).

• Объем воздуха 18-20% (объем к объему).

Одна из особенностей этого субстрата, который становится все более популярным, это его способность при намокании увеличиваться в 4-5 раз по сравнению с объемом сухого вещества.

Под кокосовым торфом или кокосовым субстратом мы подразумеваем смесь веществ различной зернистой консистенции: кокосовой пыли и охлопьев (очень мелкие частицы), осколков кокосовой скорлупы (более крупные частицы) и кокосового волокна (длинное и тонкое). У каждого вещества своя водоудерживающая способность и соотношение воздуха и воды.

Например, способность удерживать воду делает кокосовую пыль непригодной для круглогодичного использования при выращивании роз. Этот субстрат отдельно или в смесях хорош для развития растений на начальном этапе.

Для выращивания роз в горшках или мешках необходимо использовать смеси с более крупными и неровными гранулами, чтобы обеспечить нужное соотношение воды/воздуха между поливами. На практике необходимо поддерживать между поливами постоянную минерализацию и электропроводность питательной среды и не допускать излишней влажности и нехватки воздуха в субстрате в холодную и облачную погоду. Это значит, что при усилении или ослаблении полива уровень минерализации и объем воздуха в субстрате не должен изменяться.

Чтобы избежать покупки некачественного кокосового торфа, следует приобретать только сертифицированный товар, качество (химические и физические характеристики) которого гарантировано признанными органами контроля.

Дата: Пятница, 14 Марта 2014