С каждым днем на планете Земля становится все больше людей — и все меньше верхнего слоя почвы, воды и земли, на которых можно выращивать пищу. Что оставляет нас с вопросом: как мы будем устойчиво кормить будущие поколения людей? Некоторые исследователи полагают, что гидропоника — метод выращивания продуктов питания с водой, питательными веществами и светом, но без почвы — может быть частью решения. Но работает ли это? Это безопасно? Действительно ли это устойчиво? И производит ли она пищу, которая так же питательна, как пища, выращенная на почве?
Индустриальное сельское хозяйство производит много продовольствия, но оно также разрушает планету. Чрезмерная зависимость от пестицидов и других агрохимикатов, механизации и монокультур приводит к истощению верхнего слоя почвы и водоносных горизонтов, загрязнению воды и воздуха и дестабилизации климата. А изменение климата может затруднить выращивание продовольствия в предстоящие годы, поскольку засухи, наводнения и экстремальные погодные условия угрожают продовольственной безопасности миллиардов людей по всему миру. Итак, появляются ли варианты, которые устраняют эти недостатки и могут создать нашу продовольственную систему для более устойчивого будущего?
Сторонники регенеративного сельского хозяйства, пермакультуры и других новых устойчивых методов производства продуктов питания отмечают, что мы можем поглощать углерод в почве, создавать более насыщенные питательными веществами продукты питания, уменьшать или устранять зависимость от агрохимикатов и создавать более насыщенные питательными веществами, устойчивые и устойчивые продовольственные системы. Эти и другие низкотехнологичные решения работают с законами природы и направлены на улучшение, а не на эксплуатацию естественных живых систем.
Но как насчет гидропоники? На первый взгляд, это звучит совсем не естественно. Но работает ли это? И может ли это быть частью решения?
Что Такое Гидропоника?
Гидропоника - это вид сельского хозяйства или садоводства, в котором не используется почва.
Если почвы нет, вам может быть интересно, тогда в чем растут растения? В то время как мы все еще только царапаем поверхность в нашем стремлении понять, насколько сложен наш почвенный микробиом, в настоящее время широко распространено мнение, что для роста растений требуется всего 16 питательных веществ. Три из них — углерод, водород и кислород — доступны через воздухо- и водообмен. Остальные, наряду с гормонами роста, разработанными для имитации традиционных почвенных систем, могут быть растворены в воде, которая циркулирует вокруг корней растения. Гидропоника стремится использовать науку и технику для эффективной имитации жизненно важных элементов естественной среды растения, обеспечивая точное количество питательных веществ в точное время.
В то время как современное сельское хозяйство только недавно широко использует гидропонику, выращивание растений без почвы на самом деле не является новой концепцией. Иногда оспариваемые Висячие сады Вавилона считались одним из семи чудес света и, возможно, были одним из самых ранних примеров гидропоники. Египетские иероглифы также указывают на то, что водное садоводство использовалось древними цивилизациями, развивавшимися вдоль реки Нил. А ацтеки использовали гидропонику в своих плавучих садах в Мексике, сажая урожай на плотах, плавающих по поверхности озера Теночтитлан. Фермеры обучили корни прокладывать путь под плотом, получая доступ к питательным веществам озера, которые в противном случае были бы недоступны.
Проращивание семян и поедание ростков, чем люди занимаются уже тысячи лет, также технически является формой гидропонного сельского хозяйства. Если вам нравятся ростки брокколи или бобов мунг (или люцерны, подсолнечника или любых других ростков), вы специалист по гидропонике!
Современная гидропоника
Уильям Ф. Герике, биолог из Беркли, привнес гидропонику в массовое сознание в 1930-х годах. Впервые он поднял волну с помощью статьи 1929 года под названием “Аквакультура — средство растениеводства”, которая была опубликована в Американском журнале ботаники. Его утверждение о том, что фермеры и садоводы могут выращивать растения в воде, без почвы, вызывало насмешки и недоверие как со стороны ученых, так и со стороны садоводов. С таким же успехом он мог бы настаивать на том, что людям не нужно дышать воздухом.
Но Герике не отступил. Вместо этого он сделал то, что попытался бы сделать любой уважающий себя ученый, - он доказал это. В 1936 году Герике продемонстрировал растения томатов, выращенные без использования почвы, которые достигали 25 футов в высоту и давали до 17 фунтов плодов на растение. Он смог собрать почти тонну помидоров всего на 10 квадратных футах, что заставляет меня надеяться, что у него было много соседей, которые любили спагетти. Благодаря этой поразительной демонстрации и ее публикации в престижном журнале Nature в 1938 году гидропоника захватила воображение фермеров и ученых, которые увидели в этой технологии шанс произвести революцию в сельском хозяйстве и накормить мир более полно и эффективно.
Современная гидропоника — высокоточная, управляемая данными, автоматизированная и масштабируемая до размеров, невообразимых Герике (хотя, возможно, и не для ацтекских фермеров, которые выращивали сельскохозяйственные культуры на поверхности озера площадью 2100 квадратных миль) - выиграла от достижений в области химии, науки о данных и вычислительной техники. Сегодня, по оценкам Associated Press, объем продаж продуктов питания, произведенных с использованием гидропонной технологии, составляет 32 миллиарда долларов и быстро растет.
Преимущества гидропоники
Нравится вам это или нет, гидропоника, скорее всего, будет продолжать расширяться и развиваться с течением времени. И в тех частях мира, которые опустошены засухой и эрозией верхнего слоя почвы, это дает некоторые привлекательные преимущества.
Высокая Урожайность
Гидропоника обеспечивает более высокий выход калорий на единицу площади выращивания. Это одна из причин, по которой Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) помогает внедрять гидропонное земледелие в районах нехватки продовольствия, чтобы помочь производить больше сельскохозяйственных культур и кормить больше людей. Кроме того, растения, выращенные гидропонным способом, могут расти по крайней мере на 20% быстрее, чем их почвенные аналоги.
Контроль
В отличие от выращивания в почве, где существует так много различных воздействий (рН, свет, температура воздуха, микроорганизмы, наклон и т. Д.), гидропонное выращивание можно почти полностью контролировать. Это происходит потому, что он эффективно удаляет растение из естественной среды и вместо этого создает то, что, по крайней мере теоретически, является оптимизированной "экосистемой", предназначенной для роста в отсутствие почвы. Растения получают питательный раствор, который может быть во многих формах, но обычно это вода со смесью удобрений и минералов или микроэлементов, необходимых растениям для питания.
Меньше Воды
В больших масштабах гидропоника потребляет меньше воды — до 90% меньше, чем традиционные методы полива полевых культур, — потому что большинство гидропоники используют методы рециркуляции для минимизации отходов. В обычном сельском хозяйстве вода теряется из-за испарения, неэффективного орошения и эрозии почвы среди многих других факторов. Поскольку гидропоника исключена из естественного круговорота воды, она может сократить потери в этих областях.
Региональное разнообразие
Гидропоника позволяет фермерам выращивать продукты питания практически в любом месте. Например, гидропонные системы могут быть установлены в домах, теплицах или любом закрытом помещении. Даже климат пустыни, как в Египте и на Ближнем Востоке, может поддерживать гидропонное сельское хозяйство в масштабах, способных удовлетворить местные потребности в продовольствии. Ученые даже пытаются использовать технологию на Международной космической станции — на объекте под названием “Вегги” — для выращивания пищи для астронавтов, чтобы они могли оставаться в космосе для более длительных миссий. На самом деле, после долгих испытаний астронавты смогли съесть выращенную в космосе листовую зелень в 2015 году.
Непрерывное Производство
Гидропонная технология также обеспечивает непрерывное производство. В отличие от обычного сельского хозяйства, в котором в основном используются большие открытые поля, производителям гидропоники не нужно беспокоиться о смене времен года. Зерновые культуры можно выращивать и собирать круглый год, увеличивая предложение и уменьшая потребность в консервировании продуктов питания.
Меньше Токсинов
В то время как традиционное сельское хозяйство в значительной степени зависит от химических гербицидов и пестицидов, гидропонные системы не требуют многого, если какое-либо из этих токсичных применений. Поскольку в буквальном смысле нет почвы для обитания патогенов, немногие вредители или болезни могут выжить в правильно поддерживаемой гидропонной установке. И хотя химические вещества иногда все еще являются частью гидропонного выращивания, большинство домашних систем могут оставаться свободными от пестицидов и других вредных агрохимикатов.
Недостатки гидропоники
Наряду с этими значительными преимуществами гидропонное сельское хозяйство также сопряжено с некоторыми проблемами и проблемами.
экологические последствия
Гидропонное выращивание может сэкономить воду, но для этого также может потребоваться значительная инфраструктура, поскольку обычно это делается в помещении. А для огромного количества трубок, а также контейнеров для питательных сред, как правило, требуется большое количество пластика. Со временем могут быть разработаны менее ресурсоемкие методы, но на данный момент это большой недостаток. А некоторые гидропонные системы зависят от светильников для выращивания растений, которые потребляют значительно больше энергии, чем сельское хозяйство на открытом воздухе на почве. Некоторые также используют химические удобрения, которые также не являются возобновляемыми. И хотя гидропоника может сэкономить много воды при внедрении в больших масштабах с помощью методов рециркуляции, мелкие домашние садоводы могут не испытывать такой экономии воды.
Кроме того, гидропоника представляет собой нечто вроде упущенной возможности практиковать одну из самых обнадеживающих возможностей, которые предлагает целостное регенеративное сельское хозяйство, а именно поглощение углерода и пополнение почвы.
Уязвимость системы
Гидропонные системы могут стать очень сложными. И если одна из частей — например, насос, струна или таймер — выйдет из строя или будет установлена неправильно, под угрозой окажется весь урожай. Как и все масштабируемые системы, гидропоника может пожертвовать отказоустойчивостью ради эффективности.
Экономический Контроль
Крупномасштабные гидропонные фермы требуют значительных инвестиций в инфраструктуру, которые сопровождаются высокой ценой, которая может исчисляться миллионами. Это может затруднить доступ к нему, если у производителей нет глубоких карманов или их не поддерживают инвесторы. Если масштабировать, возможно ли, что это приведет к маргинализации мелких фермеров и передаче наших сельскохозяйственных систем в руки крупных компаний и венчурных капиталистов?
Питание
Пищевая ценность продуктов, выращенных на гидропонике, может варьироваться, хотя уровни витаминов, как правило, одинаковы, независимо от того, выращивается ли овощ на гидропонике или в почве. В целом, гидропонные растения могут быть такими же насыщенными питательными веществами, как и растения, выращенные в обычной почве. Но не все растения, выращенные на гидропонике, имеют одинаковое содержание минералов, которое в основном зависит от используемого питательного раствора. Кроме того, необходимо провести дополнительные исследования, чтобы полностью понять, могут ли гидропонные фрукты и овощи производить те же вторичные метаболиты растений, что и обычные продукты, которые могут влиять на все - от вкуса до лекарственной эффективности. Это отсутствие исследований вызывает опасения, что растениям, выращенным в воде, а не в почве, может не хватать какого-то неизвестного растительного питательного вещества. Со временем это может привести к непредвиденному дефициту питательных микроэлементов в продуктах питания, выращенных таким способом.
Органика, Этика и маркировка
Вам может быть интересно, могут ли продукты, выращенные на гидропонике, быть сертифицированными органическими, поскольку большинство из них не используют пестициды? Это спорная тема. Многие органические фермеры говорят "нет". Они объясняют, что центральным элементом органического земледелия является создание здоровой почвы (что также может быть способом поглощения углерода из атмосферы).
Джим Кокран, владелец фермы Swanton Berry Farm, одной из старейших сертифицированных органических ферм по выращиванию клубники в Калифорнии, рассказывает нам: “Хотя я приветствую работу, которую выполняют мои друзья в гидропонной индустрии, гидропонное производство не соответствует принципам органического земледелия, связанным с созданием почвы. Я был бы совершенно счастлив, если бы моя клубника конкурировала с должным образом выделенной, выращенной на гидропонике клубникой, без использования органической этикетки, на разработку и внедрение которой в сознание потребителей ушло более 30 лет. Сертификация выращенных на гидропонике культур как органических обесценивает эту этикетку”.
Но Министерство сельского хозяйства США видит это по-другому и постановило, что продукты питания, выращенные на гидропонике, могут быть сертифицированы как органические, если они не содержат ГМО, химических пестицидов, химических удобрений и осадка сточных вод. К лучшему или к худшему, на момент написания этой статьи Министерство сельского хозяйства США сертифицировало по меньшей мере 41 гидропонную операцию как органическую.
И хотя некоторые розничные торговцы маркируют продукты, выращенные на гидропонике, они не обязаны этого делать. Коммерчески производимые продукты, которые, скорее всего, будут выращиваться гидропонным способом, - это листовой салат, помидоры, перец, огурцы, клубника, кресс-салат, сельдерей и некоторые травы.
Типы гидропонных систем
Существует 7 основных типов гидропонных систем. Вот как работает каждый из них.
- Фитильная система
Эта система, названная так из-за ее функционального сходства с фитилем свечи, является самой простой установкой. Питательные вещества перекачиваются из резервуара для воды по струне в питательную среду, в которой находятся растения. Этот подход является популярным выбором для домашних садоводов, которые хотят попробовать гидропонику. Но это не очень хорошо для более крупных растений, потому что струна не в состоянии обеспечить их достаточным количеством воды. А неправильная настройка или использование материалов могут привести к летальному исходу для растений.
- Система Глубоководной Культуры
Также называемый методом Кратки, в честь его создателя, садовода Гавайского университета Б. А. Кратки (который, и я не выдумываю это, получил степень по “Науке о сорняках” в Университете Пердью в 1971 году), эта система работает, помещая растения в горшки поверх плавающего держателя, чтобы корни находились в среде для выращивания. Он рециркулирует воду, сокращая количество отходов, и является недорогим и очень низким уровнем технического обслуживания. Однако этот метод также не подходит для крупных растений или растений с длительным периодом роста, потому что они должны быть достаточно легкими, чтобы хорошо удерживаться на плавучем плоту.
- Система технологии питательной пленки (NFT)
Эта система используется во многих вертикальных фермах, которые по сути являются небоскребами для растений. В некоторых из них могут разместиться тысячи квадратных футов гидропонных систем выращивания. NFT также является наиболее распространенным типом для использования в домашних, лабораторных и коммерческих условиях. Он работает, обеспечивая непрерывный поток питательных веществ к растению и обратно в резервуар, используя слегка направленную вниз трубку. У этой конструкции есть два преимущества: для нее не требуется таймер, потому что насос работает 24/7, что на одну настройку меньше (но может быть проблематично при отключении электроэнергии). И это устраняет необходимость в питательной среде. Но это немного более высокий уровень обслуживания, так как садоводы должны следить за тем, чтобы корни растений не росли таким образом, чтобы засорять систему. И они должны периодически проверять, правильно ли работает насос, чтобы растения получали достаточное количество питательных веществ.
- Система приливов и отливов
Этот метод использует насос по таймеру для регулирования поступления питательных веществ из резервуара в лоток для выращивания. Питательные вещества стекают обратно в резервуар после того, как они полностью охватят корни растений. Эта система может быть настроена в соответствии с потребностями производителя и эффективно использует воду и энергию, но требует значительного количества питательной среды.
- Капельная Система
Эта система использует таймер, который контролирует, когда питательный раствор передается через группу капельных линий, чтобы обеспечить крошечные капли воды для растений. Это относительно недорого и дает больше контроля над расписанием. Но это, вероятно, излишне для небольшого домашнего сада и может привести к потере большого количества воды.
- Аэропоника
Аэропоника, по-видимому, является одним из самых сложных вариантов гидропоники. Растения подвешены в воздухе, не требуя питательной среды. А таймер управляет системой распыления, чтобы часто доставлять питательные вещества к корням. Таким образом, с помощью этой системы корни подвергаются большему воздействию кислорода.
- Аквапоника
В аквапонике рыба — а иногда и другие водные животные, такие как улитки, креветки и раки, — и сельскохозяйственные культуры объединяются в одну симбиотическую систему. Отходы, которые могут быть вредны для рыб в высоких концентрациях, отфильтровываются из системы растениями, которые используют их для собственного питания. Хотя рыбоводство часто является экологически катастрофическим, не все рыбоводческие хозяйства одинаковы. Аквапонические фермы уникальны тем, что они сочетают разведение рыбы с гидропоникой, и они работают вместе, чтобы создать то, что, по крайней мере, потенциально может стать более устойчивой системой, в которой каждый элемент может принести пользу всему.
Как Насчет Выращивания На Гидропонике В Домашних Условиях?
Все больше и больше людей проявляют интерес к домашнему гидропонному садоводству. И для этого есть несколько веских причин — наиболее важно то, что это позволяет им выращивать продукты питания круглый год с высокой урожайностью на квадратный фут. Некоторые из лучших продуктов для гидропонного выращивания включают чемпионов по здоровью, таких как шпинат, салат, зелень, перец, огурцы, бок чой и сельдерей. И, конечно же, тонны помидоров!
Базовая гидропонная система садоводства нуждается в богатом питательными веществами водном растворе, источнике света - будь то солнечный свет или лампы для выращивания — семена или растения, а также питательная среда.
Если вы хотите погрузиться глубже, вы найдете здесь обзор того, как выращивать продукты питания гидропонным способом в домашних условиях, и некоторые ресурсы, которые помогут вам сделать следующий шаг.
И если вы хотите попробовать это сами, вот видео, в котором показано, как настроить базовую систему гидропоники с использованием 27-галлонного контейнера и системы распыления ПВХ-труб.
Гидропонные рецепты
Независимо от того, выращиваете ли вы когда-нибудь или едите пищу, выращенную гидропонным способом, мы надеемся вдохновить вас некоторыми свежими и питательными рецептами с использованием трав и овощей, которые можно выращивать гидропонным способом.
Супер просто (и вкусно!) Мятный чатни - это легкая и освежающая приправа, которую вы можете хранить в холодильнике, чтобы использовать в еде в течение всей недели, чтобы добавить аромат и много питательных веществ. Устали от одного и того же старого салата? Затем используйте свои домашние овощи, чтобы приготовить сытный, выносливый и божественный салат Фарро с базиликом и лимоном с белой фасолью, рукколой и помидорами. И сделайте простой салат из огурцов и редиса в начале недели, потому что вкус становится лучше с каждым днем, когда овощи маринуются. Счастливого гидропонного выращивания (и еды)!
- Супер просто (и вкусно!) Мятный чатни
супер легкий мятный чатни в блюде
Используйте по крайней мере одну (мяту) и до трех (мяту, кинзу и халапеньо) ваших выращенных на гидропонике трав и овощей, чтобы приготовить этот ароматный чатни, который можно использовать поверх бургеров с фасолью, в качестве овощного соуса или в мисках с зерном. Его так же легко приготовить, как выращивать продукты — просто добавьте все ингредиенты в кухонный комбайн и смешайте!
- Салат Фарро с лимоном и базиликом с белой фасолью, Рукколой и помидорами
салат фарро с лимоном и базиликом в миске
Используйте ингредиенты из вашего гидропонного сада, чтобы создать красочный, восхитительный и сытный салат, приготовленный из базилика, рукколы и помидоров — всех овощей, которые легко выращивать с помощью гидропонной системы. Выращивать больше, чем просто эти три овоща? Без проблем. Салат и заправка достаточно универсальны, так что добавление разнообразных вкусов и текстур может только добавить к этому восхитительному блюду.
- Простой салат из огурцов и редиса
салат из огурцов, спаржи и редиса в миске
Чем дольше вы оставляете это блюдо (желательно на ночь), тем интенсивнее становится вкус, так что это идеальный выбор заранее. Когда вы используете свежие продукты из своего сада, аромат еще больше усиливается. В этом вся прелесть выращивания собственной продукции! Хотя мы предлагаем огурец, редьку и спаржу, вы можете добавить в маринад практически любые овощи, которые у вас есть под рукой (или которые вы выращиваете). Это блюдо может стать хрустящей закуской или легким дополнением к вашему основному блюду.
Сельскохозяйственное движение, чтобы наблюдать за
руками, держащими органический салат на гидропонной ферме iStock.com/Panupong
Пьекленг
Гидропоника может быть эффективным методом выращивания продуктов питания в помещении или на небольших площадях, позволяя лучше контролировать процесс выращивания растений без необходимости в почве. И в крупномасштабном коммерческом сельском хозяйстве это может иметь преимущества, особенно в регионах с экстремальным климатом или недостаточным количеством осадков. Поскольку наш мир сталкивается с растущими проблемами, связанными с опустыниванием и изменением климата, гидропоника может сыграть ценную роль в обеспечении человечества продовольствием.
Но гидропонное сельское хозяйство также, как правило, зависит от большого количества пластика и других невозобновляемых компонентов. А в некоторых коммерческих гидропонных операциях используются химические питательные вещества, которые не являются устойчивыми и в которых может даже не хватать важных минералов. Возможно, наиболее тревожным является то, что гидропонное земледелие - это упущенная возможность использовать сельское хозяйство для поглощения углерода и улучшения здоровья почвы.
Но, несмотря на свои преимущества и недостатки, гидропонное сельское хозяйство, вероятно, останется здесь и, как ожидается, будет расширяться в будущем. И независимо от того, решите ли вы использовать гидропонику для выращивания собственной пищи или употреблять пищу, выращенную гидропонным способом, это личный выбор со многими факторами, которые необходимо учитывать.
Примечание редактора: Начать работу с садом, особенно в помещении или с ограниченным пространством, может быть непросто. Но если вы заинтересованы в выращивании собственной пищи и не хотите лишних хлопот, пытаясь разобраться во всем самостоятельно, вы можете упростить большую часть процесса с помощью автономной гидропонной системы. Торговый дом «Кедр» предлагает вертикальную систему озеленения в стиле аэропоники, которая позволяет выращивать различные травы, зелень или даже фрукты и овощи на площади менее 0,3 квадратных метра. (Вы можете выращивать до 84 растений одновременно!)