Что отвечает за виды субстратов
#Роль субстратов при размножении растений
The role of substrates in propagation
J.M. Costa, Horticultural Production Chains Group, Wageningen University, by Netherlands
FlowerTECH 2003. Vol. 6. № 7. P. 22-27. Перевод
Развитие корневой системы — важнейший фактор, от которого зависит успех получения сеянцев и растений из укорененных черенков при размножении
Производство посадочного материала (сеянцев и укорененных черенков) одна из наиболее важных отраслей садоводства, которая активно использует новейшие научные достижения и разработки в области технологий выращивания, субстратов, сертификации и систем управления микроклиматом для повышения эффективности размножения растений и получения выровненного посадочного материала высокого качества.
Выравненность и качество посадочного материала определяется рядом факторов, которые условно делят на три группы:
Таким образом, одним из важнейших факторов при размножении растений является ризосфера. В настоящее время современные питомники используют для укоренения контейнеры, горшки или кассеты, наполненные субстратом. Это позволяет лучше контролировать почвенные условия и параметры воздушной среды, оптимизировать образование и рост корней у черенков и при прорастании семян.
В настоящее время используется несколько типов субстратов (органических и неорганических), которые могут применяться в чистом виде или в смеси с другими (табл. 1 и 2). Субстрат, который можно считать наиболее универсальным, гарантирующим успешность культивирования и высокое качество посадочного материала (хорошее развитие корневой системы и надземной части растений) выделить трудно. При приобретении субстрата обычно учитываются стоимость, доступность, однородность и личные предпочтения агронома.
Ризосфера, в свою очередь, должна обладать следующими свойствами:
— снабжать растение влагой. Следует избегать водного стресса (особенно это касается листовых черенков), кроме того, хорошая влагообеспеченность создает благоприятные условия для фотосинтеза и обеспечивает тургор тканей стебля. Влага также необходима для прорастания семян.
— обеспечивать хорошую аэрацию. В основании черенка при укоренении начинается камбиальная деятельность, затем формирование каллуса, из которого образуются корни. Эти процессы сопровождаются интенсивным дыханием. Метаболическая активность семян увеличивается в период прорастания, дыхание усиливается, и соответственно возрастает потребность в кислороде.
— обладать светонепроницаемостью в зоне укоренения. Для образования придаточных корней желательно, чтобы зона укоренения черенка находилась в темноте. Темнота также является благоприятным условием для прорастания семян большинства культур.
— обладать достаточной плотностью, чтобы черенки были неподвижны и образующиеся корни не повреждались;
— быть свободной от возбудителей болезней и сорняков;
— быть однородной и не содержать крупных комков и камней.
— иметь низкую концентрацию растворимых солей, поскольку высокое содержание солей приводит к повреждению молодых листьев сеянцев во время прорастания, а также молодых корешков;
— предусматривать возможность стерилизации.
Основные виды субстратов
Наиболее часто применяемые субстраты — торф, перлит, вермикулит и минеральная вата. В последнее время к ним добавились кокосовое волокно и компостированная кора. Кокосовое волокно также может использоваться в качестве субстрата при посеве семян.
Кубики из минеральной ваты удобны для размножения растений стеблевыми черенками, при их применении обеспечивается экономия затрат труда, можно избежать использования контейнеров и кассет, а также максимально уменьшить травмирование растений при пересадке. Этот способ широко используется в Голландии для размножения срезочных сортов роз черенкованием или прививкой. Однако следует учитывать, что кубики из минеральной ваты способны удерживать очень большое количество влаги по сравнению с другими более пористыми субстратами, такими, как, например, перлит (табл. 1). Переувлажнение может привести к ухудшению укоренения и в результате к уменьшению количества корней у стеблевых черенков. Кроме того, минеральная вата не должна пересыхать, так как после этого ее очень трудно увлажнить вновь, поэтому особое внимание следует уделять управлению поливом. Кубики пемзы или прессованного торфа можно использовать для размножения побеговыми черенками (например, хризантем).
Посев семян часто проводят в торфяные кубики или в неорганические субстраты (перлит, вермикулит). Крупнозернистый перлит используется как субстрат для прорастания семян, а мелкозернистый — для присыпания (заделки) семян (табл. 1). Крупнозернистый вермикулит, перлит и даже песок можно равномерно рассыпать по поверхности ячеек кассеты для сохранения влаги вокруг семян, надо ответить, что такой слой мульчи обеспечивает доступ кислорода. Песок, используемый для заделки семян или в составе субстрата, необходимо стерилизовать.
Субстратные смеси
Большая часть коммерческих смесей для размножения растений содержит мох сфагнум, перлит, вермикулит, песок, кальцинированную (пережженную) глину в различных пропорциях (табл. 2). В смесях для кубиков содержание сфагнума может варьировать от 30 до 70 %.
Смесь торфа с перлитом пользуется популярностью, поскольку она обеспечивает высокий объем воздушных пор и обладает достаточной водоудерживающей способностью. Другая традиционная смесь — песок и торф. Она может использоваться в нескольких видах и в различных пропорциях (табл. 2). Песок увеличивает аэрацию, но он тяжелый (табл. 1), что затрудняет транспортировку и работу с ним. Смеси торфа с вермикулитом или торфа с перлитом также используются при размножении как декоративных, так и овощных культур. Агроном должен знать свойства каждого компонента смеси (табл. 1) и, чтобы уменьшить риск, следует использовать готовые смеси. Смешивание субстратов не всегда возможно и если оно проведено неправильно, могут возникнуть проблемы, связанные с недостаточной однородностью и физическим повреждением компонентов.
Тенденции в применении субстратов для размножения
В Западной Европе и США отмечена тенденция к частичной замене субстратов на основе торфа на мелкоизмельченную кору. Но этот наполнитель используется при размножении растений не так часто, как, например, для выращивания растений в контейнерах, поскольку молодые растения (недавно укорененные черенки и сеянцы) более чувствительны к качеству субстрата (однородности, содержанию элементов питания, концентрации солей и интенсивности процессов разложения).
Оздоровление растений и субстратов очень важно при размножении, но в настоящее время налагаются все большие ограничения на использование пестицидов. В связи с этим защита растений при выращивании продукции, а также при размножении должна проводиться преимущественно с использованием биологических методов. Возможно, что в будущем увеличится доля использования компостов, обладающих способностью подавлять развитие болезней, что достигается за счет действия антибиотических соединений (например, фенолов) и быстрого размножения почвенной бактериальной и грибной микрофлоры, которая подавляет развитие патогенов путем антагонизма и конкуренции. Такие субстратные смеси могут быть получены с помощью включения в их состав подавляющих болезни органических добавок (например, определенных типов сфагновых мхов), инокулированием компостов микроорганизмами для биологического контроля численности патогенов (например Trichorderma spp, Pseudomonas sp.) или включением с состав субстрата микроорганизмов, способствующих оздоровлению растений (например микоризы VAMF).
В будущем использование добавок (например, увлажняющих агентов), вероятно, будет уменьшаться. Повышается спрос на субстраты высокого качества с хорошей спецификацией продукции и документацией, а также на субстраты для определенных ботанических видов и групп растений, что связано с увеличением специализации при размножении культур.
Таблица 1. Основные субстраты (органические и неорганические), используемые при размножении растений черенками и семенами
О субстратах
По происхождению субстраты делят на естественные и искусственные. К естественным относят органические (торф, мох) и минеральные (гравий, песок и др.), а к искусственным — минеральные, полученные на основе обработки минеральных заполнителей (керамзит, вермикулит и др.), и синтетические, являющиеся производными различных химических процессов (поливинилхлорид, ионообменная смола).
Как и любой материал, субстрат характеризуется рядом общих физико-механических показателей (плотность, твердость, прочность и т. д.). Но когда речь идет об использовании субстрата в качестве заменителя почвы, важное значение приобретают особые его свойства: водовместимость, водоудерживающая способность, влагоемкость, поскольку они во многом определяют условия питания растений.
Различают инертные и химически активные субстраты. К первым причисляют такие, которые не сорбируют на своей поверхности ионы питательного раствора и продукты метаболизма — обменных реакций растений — и не выделяют в раствор каких-либо веществ (кварцевый гравий, синтетические материалы, полученные в результате полимеризации). Ко вторым относят те, что обладают емкостью поглощения и сорбируют ионы питательного раствора или продукты метаболизма растений (ионообменные смолы).
Гравий и щебень — самые распространенные и долговечные субстраты под овощные и цветочные культуры. Обычно берут кремневый или кварцевый гравий либо гранитную щебенку. Большое значение имеют размеры частиц этих материалов. Лучший результат в ряде исследований получен на гранитном щебне с частицами от 3 до 15 миллиметров. Гравий и щебень не должны содержать углекислый кальций: он может подщелачивать раствор и вызывать выпадение фосфатов в виде нерастворимого осадка.
Во многих хозяйствах под субстрат широко используют торф. В воздушно-сухом состоянии торф способен удерживать воды вдесятеро больше собственной массы, в нем находится и достаточное количество воздуха, необходимого для дыхания корней.
Субстрат вулканический туф
Субстрат перлит
В качестве субстрата применяют также вулканический туф и перлит. Туф представляет собой цементированные рыхлые продукты вулканических извержений. Перлит — стекловидная горная порода того же происхождения. Хотя оба материала инертны, однако при длительном использовании на них осаждаются соли, в результате чего происходит обеднение питательного раствора (прежде всего фосфором и калием). Одним из путей предотвращения этого процесса, особенно в условиях сильного испарения, может служить полив субстрата водой, очищенной от солей.
Из искусственных минеральных субстратов наиболее широко применяют керамзит. Его получают обжигом легкоплавких глин при температуре 1150 — 1130 градусов в виде коричневых пористых гранул размером 5—40 миллиметров.
Керамзит легких сортов с насыпной объемной массой 200—450 килограммов на кубический метр за несколько ротаций, то есть смен растений, заметно разрушается. При поливе его частицы всплывают и травмируют корни. Поэтому возделывать растения следует на керамзите с объемной массой 550—650 килограммов на кубический метр. По физико-химическим свойствам керамзит инертен: он не изменяет pH питательного раствора; однако если получен из карбонатных глин, то отдает в раствор значительные количества кальция и поглощает фосфор.
К сожалению, многие гранулированные субстраты в процессе эксплуатации стареют. Урожай постепенно начинает снижаться при длительном (5—7 лет) использовании субстрата из-за накопления в нем продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, корневых остатков.
Старение субстрата и связанная с тем утрата плодородия искусственного поля, надо полагать, были серьезными обвинениями в адрес гидропоники. Ведь когда в таких теплицах вдруг начал снижаться урожай, а отчего это происходило, не сразу разобрались, многие поостыли к гидропонике, что, вероятно, отразилось на ее развитии.
Но любая наука переживает критические моменты, драматические ситуации. Есть они и в истории нашего направления. Важно другое: ученые не отступили, они продолжили поиск и смогли успешно преодолеть трудности роста промышленной гидропоники.
Главная проблема, с которой столкнулись специалисты через 5—6 лет эксплуатации гидропонных комплексов, состояла в том, что, действительно, урожайность растений начала падать и, естественно, экономическая эффективность да и вообще преимущества новой технологии, казалось, могли быть утраченными. Однако в ряде научно-исследовательских организаций, в частности в Агрофизическом институте (Е. И. Ермаков), был разработан принципиально новый подход к вопросу взаимодействия системы растение — искусственная корнеобитаемая среда, что позволило дать теоретическое объяснение причин снижения урожая и предложить эффективный метод их устранения. Вкратце этот метод мы только что описали.
Вопрос о субстрате — один из важнейших, а может быть, и основной в гидропонике. Ведь, как говорит ученый, ИКС — искусственная корнеобитаемая среда — и есть та «почва», на которой зиждется коренное отличие гидропонного способа возделывания растений от обычного.
Свежая, еще ни разу не занятая растениями искусственная корнеобитаемая среда (ИКС) после увлажнения представляет собой трехфазную систему: твердая фаза — гранулы, жидкая — питательный раствор, воздушная — заполняющий пространства между увлажненными гранулами воздух. После того как в этой среде поселятся корни растений, возникает живая — биогенная фаза, в которую входят корневая система и микрофлора. Эта фаза все время меняется в результате непрерывного развития биологических организмов.
Еще одна особенность ИКС. У природной почвы нет «дна» — корни растений беспрепятственно могут проникать на любую доступную им глубину. Кроме того, влага в ней свободно перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях на большие расстояния. Совсем иначе обстоит дело в поле искусственном. Глубина почвозаменителя всего-навсего 20— 25 сантиметров, и нетрудно вообразить себе картину смешения и противоборства корней в этом ограниченном бетонным ложем стеллажа пространстве.
В таких условиях резко возрастают нагрузки на частицы субстрата. И далеко не все материалы, в остальном обладающие рядом ценных агрофизических свойств, способны их выдержать. Самым прочным субстратом, как уже отмечалось, зарекомендовал себя керамзит, который в процессе длительной эксплуатации разрушается очень мало.
Гранулированные корнеобитаемые среды состоят из частиц, близких по форме к шарообразным. А сыпучее тело, частицы которого обладают сферической формой и одинаковыми размерами, принято называть «идеальной почвой». Так что при изучении и оценке физических свойств и поведения в них влаги гранулированные ИКС оценивают по закономерностям, присущим почве «идеальной». Именно керамзит соответствует всем требуемым параметрам настолько, что в настоящее время является самой распространенной ИКС промышленной гидропоники.
Водно-воздушные условия в ИКС во многом определяются размерами гранул, продолжительностью использования почвозаменителей, количеством накопившегося в них мелкозема, а также гидрофильностью и гидрофобностью материала. В процессе эксплуатации гранулы керамзита покрываются органо-минеральной пленкой, отчего значительно повышается влагоемкость субстрата. За 5—7 лет эксплуатации в ИКС накапливаются мелкозем (минеральные частицы) и органические остатки.
Мелкозем связан с ветровой эрозией земель. Ветер разгоняет почвенные частицы, сталкивает друг с другом, разбивая до пыли, до мелкозема. Происходит выветривание, снижение плодородия почвы. С годами свои плодородные свойства теряет, в частности от появления мелкозема, и керамзит.
Откуда же берется мелкозем в искусственных средах?
Была изучена и взаимосвязь в искусственной почве между давлением к среде, ее влагопроводностью и влажностью. Водный обмен растений в субстрате более напряженный, чем в почве. Корни, заполняя весьма ограниченное пространство, день ото дня меняют характеристику ИКС. Влага поступает к ним периодически и сразу в больших дозах (в жаркие дни 2—5 раз в сутки). Столько же раз нижняя часть корневой системы оказывается в условиях переувлажнения. При этом поры керамзита заполняются раствором и некоторые оказываются словно запечатанными. Тогда в них, как и в изолированных водяными пробками капиллярах, повышается содержание биогенного С02 и других метаболитов.
А что же происходит с корнями при увлажнении? На их поверхности изменяются осмотическое давление, соотношение элементов минерального питания, газовый режим. И хотя считается, что высокая межагрегатная пористость крупнозернистых ИКС, а также возможность полива их через любой промежуток времени обеспечивают оптимальные условия водного и воздушного обменов корней, игнорировать все особенности состояний ИКС в процессе эксплуатации — значит, пренебрегать реальными факторами, от которых в большой степени зависит эффективность гидропонного производства.
Получается, что ИКС — создание человека — порой выходит из повиновения и задает своему творцу непростые вопросы, решение которых требует новых усилий, продолжения исследований.
Да, это так. Но ведь речь идет о полноценном заменителе такой сложной природной среды, как почва, об основе жизни растений.
Напомним, что почвой называют не всякую землю, а только ту, которая обладает свойством плодородия. Это свойство определяется действием микроорганизмов. Они-то, участвуя в круговороте веществ, создают в почве запас доступных для растений элементов минерального питания, а также обеспечивают их разнообразными органическими соединениями — витаминами, антибиотиками, стимуляторами и ингибиторами роста и рядом других. Взаимодействия же почвенных организмов с растениями разнообразные и очень сложные.
Вот хотя бы такой аспект. Органические вещества в почве минерализуются. При этом выделяется углекислота. Часть ее перехватывают листья растений и используют в фотосинтезе. А что происходит в ИКС, было изучено, к сожалению, гораздо позже того, как уже стали применять гидропонику в широких масштабах. Считалось, например, что растения на ИКС надо «подкармливать» углекислотой, поскольку предполагался ее дефицит из-за отсутствия почвы. Словом, субстратам отводилась роль инертной корневмещающей среды, служащей только опорой для корней и накопителем питательного раствора.
Потом взгляд на ИКС существенно и справедливо изменился. Было установлено, что при многолетнем использовании субстратов возникает процесс первичного почвообразования со всеми вытекающими отсюда последствиями. Проведенные во Всесоюзном научно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологии сравнительные анализы дерново-подзолистой почвы, керамзита, песка и торфяной смеси, на которых долгое время выращивались томаты, подавали практически одинаковую общую численность обитающих в них микроорганизмов.
При частой смене питательного раствора на корнях растений размножаются многочисленные колонии всевозможных микроорганизмов. Питаются эти организмы корневыми выделениями и могут служить для растений добавочным источником полезных веществ. В прикорневой зоне ИКС, отметим еще раз, микрофлора так же многочисленна, как и в естественной почве. Нет существенной разницы и в выделении углекислоты почвой и субстратом. Так что установку дополнительных источников углекислоты следует связывать со стремлением получить в защищенном грунте больший, чем на почве, урожай.
Под воздействием питательного раствора меняется структура поверхности частиц почвозаменителя. Здесь появляются пленки минеральных соединений, которые почти не взаимодействуют с раствором, тем самым снижая химическую активность ИКС. Это явление, кстати, натолкнуло на идею специально наносить на гранулы пористые пластмассовые или минеральные пленки. В процессе интенсивного биогенного разрушения почвозаменителей в сильнокислой среде на поверхности частиц ИКС образуется кремниевая кислота. Наиболее устойчив к ней так называемый сельскохозяйственный керамзит, получаемый из очищенной глины, который в основном и используется в промышленной гидропонике.
В течение срока эксплуатации почвозаменитель «переживает» как бы три этапа. Первый — период его взаимодействия только с питательным раствором. В это время на поверхности частиц происходят начальные, но значительные изменения. Второй — собственно рабочий, весьма продолжительный срок нормальной службы на выращивании растений. Тут поверхностные свойства частиц преобразуются, как мы уже отмечали, под действием метаболитов и микрофлоры. На третьем в системе растение — субстрат — питательный раствор нарушается равновесие, падает активность ИКС, отчего снижается урожай.
Когда биогенное разрушение искусственных сред стали рассматривать как первичный почвообразовательный процесс, тогда были объяснены причины их старения и предложен эффективный способ регенерации.
За годы эксплуатации в ИКС накапливаются органические вещества (в пересчете на гумус до 2 килограммов на квадратный метр). Это приводит в итоге к образованию на частицах субстрата органоминеральных пленок, которые, как выяснилось, весьма похожи на аналогичные пленки первичных частиц естественных почв. На начальном этапе пленки возникают в результате взаимодействия гранул с кремниевой кислотой, на втором — от того, что при биогенном разрушении на них осаждаются органоминеральные пленки железо-гумусовых соединений. Чтобы восстановить работоспособность субстрата, надо на третьем этапе предотвратить этот почвообразовательный процесс. Но как?
Наиболее целесообразный путь и предложил Е. И. Ермаков: при помощи щелочных растворов удалять избыток соединений, одновременно сохраняя (не растворяя) стабилизирующие пленки, на которых можно получать урожаи, более высокие, чем на новом, свежем субстрате. Именно поэтому кислоты здесь не годятся. Под их влиянием появляется подвижный алюминий, который пагубно действует на растения. Так, попытка в одном из совхозов рассолить субстрат — гранитный щебень — 0,5-процентиым раствором соляной кислоты обернулась гибелью рассады на всей обработанной площади. Водные же растворы едкого кали слабой концентрации практически не разрушают твердой фазы ИКС. А о технологии регенерации по методу Е. И. Ермакова мы уже рассказывали.
Однако не все тайны искусственного поля еще доступны науке. Разгадка их — впереди.
Обзор субстратов для малообъемного выращивания: плюсы и минусы
Все больше тепличных хозяйств в России предпочитают малообъемную технологию выращивания сельхозкультур. Рынок быстро реагирует на потребности агропрома и предлагает разные виды субстратов, так что выбрать подходящий зачастую бывает непросто
О том, какими свойствами они обладают и как не запутаться в их разнообразии, рассказывает агроном-консультант компании ТЕХНОНИКОЛЬ, кандидат с.-х. наук Александра Старцева.
Преимущества малообъемной технологии
Переход тепличных хозяйств на малообъемную технологию связан с ее очевидными преимуществами: пористость субстратов намного выше, чем в почве (в каменной вате, например, она доходит до 95-97%). Это сокращает энергетические затраты растений на преодоление сопротивления почвы, что обеспечивает дополнительную прибавку урожая. Капиллярные свойства субстрата, а также поддержание необходимого объема дренажа в процессе выращивания дают возможность кислороду беспрепятственно поступать к корням: содержание воздуха в корневой зоне может составлять 35-40%. За счет благоприятной аэрации и более точного регулирования влажности формируется меньшая масса корней, но с лучшими поглотительными свойствами. Малообъемная технология позволят лучше контролировать условия выращивания культур. В результате уменьшается расход воды, удобрений, пестицидов, а также снижаются трудозатраты.
Но используя малообъемную технологию, агроном должен тщательного соблюдать необходимые условия, регулярно контролировать среду обитания корней и быстро реагировать на потребности растений. Каждый вид субстрата имеет свои специфические свойства, преимущества и недостатки, которые нужно учитывать для эффективного управления ростом культур.
Субстраты делятся на две большие группы: неорганические (минеральная вата, стекловата, пемза, перлит, вермикулит, гравий, гранитный щебень, песок, керамзит, цеолиты, гидрогель) и органические (торф, кокос, опилки, древесная кора, рисовая шелуха).
Наиболее распространены торф, кокос и минеральная вата. Некоторые субстраты можно комбинировать, составляя из них смеси для получения необходимых свойств. Например, торф смешивают с перлитом для улучшения дренажных возможностей субстрата.
При выборе субстрата важно обращать внимание на его структуру и прочность, водно-физические, биологические и химические характеристики.
Свойства твердой фазы
Каменная, или минеральная вата – это расплавленные при высокой температуре (1400-17000 С) вулканические породы. По химический составу этот субстрат близок к почве, основным компонентом которой также является кремнезем (диоксид кремния). Кремнезем обладает высокой твердостью и прочностью. Соединения кремния играют роль минерального каркаса почвы, он входит в состав наиболее устойчивых к разрушению минералов. Добавление доломита позволяет получить более тонкое и длинное волокно, что положительно влияет на пористость, структуру и прочность субстрата. Так, например, толщина волокна субстрата SPELAND всего 3-5 мкм.
Торф и кокос – органические компоненты, которые могут со временем разлагаться и давать усадку. Прочность и необходимые водно-физические свойства кокосового субстрата сохраняются благодаря разному соотношению мелкой и крупной фракции. Чем мельче фракции кокоса, тем быстрее он усаживается и теряет механическую стабильность.
В минеральной вате прочность, механическая стабильность и долгосрочность использования обеспечиваются хаотичным расположением волокон: в кубиках оно вертикально-хаотичное для улучшения дренажных свойств, а в матах – горизонтально-хаотичное, за счет чего питательный раствор распределяется равномерно по всему объему субстрата.
Кроме того, благодаря легкости и пористости (95-97% порового пространства) каменная вата легче транспортируется, чем торф и кокос.
Водно-физические свойства складываются из трех составляющих: твердая (обеспечение прочности), жидкая (распределение питательного раствора) и газообразная (обеспечение корней достаточным количеством кислорода).
Распределение воды
Субстраты обладают разными водно-физическими свойствами. На влагоемкость кокоса влияет соотношение крупной и мелкой фракции – чем мельче фракция, тем субстрат более влагоемкий. При этом он быстрее усаживается, а преобладание крупной фракции делает субстрат более пористым и долговечным.
В минеральной вате содержится больше доступной воды, чем в торфе и кокосе. После стекания раствора в субстрате из каменной ваты остается около 80-85% питательного раствора, 10-15% объема занимает воздух и 3-5% составляют сами волокна.
Средние значения доступной влаги для минваты – 60-80%, для торфа и кокоса – 30-40%, содержание связанной воды в каменной вате составляет в среднем 4-7%, тогда как в торфе и кокосе – 30-40%.
В каменной вате легкодоступной для растений воды больше, чем в любом виде субстрата. Это означает, что при таком снижении влаги, когда на других субстратах уже наблюдается увядание растений, на минеральной вате они все еще способны поглощать воду. Но на минвате испарение воды из субстрата происходит более интенсивно, чем в других средах. Это связано с хорошими капиллярными свойствами каменной ваты, поэтому ее полив проводятся чаще. Торф – наиболее влагоемкий субстрат, и поливать его можно реже. Если в хозяйстве есть проблемы с системой полива, то лучше использовать торф. Перерыв в поливах, возможный на торфе, на каменной вате будет губительным.
Большое значение имеет градиент влажности субстрата: влага должна распределяться максимально равномерно по его высоте. Важно, чтобы каменная вата была пропитана сверху донизу, как губка, а внизу не происходило застоя влаги. Этого можно добиться благодаря выбору качественного субстрата, а также правильной стратегии полива. При поливе под действием силы тяжести питательный раствор постепенно опускается вниз. Избыток жидкости проходит через дренажные отверстия. В то время как свежий воздух втягивается в верхние слои мата, обеспечивая корневую систему новой порцией кислорода.
Поэтому при использовании субстратов из каменной ваты многое будет зависеть от стратегии поливов, которая является одним из основных рычагов управления развитием растений. Перед применением минеральной ваты надо убедиться, что поверхность пола теплицы выровнена, чтобы влага внутри матов распределялась равномерно.
Влагоемкие субстраты способствуют вегетативному росту растений и быстрому увеличению корневой системы. Более сухие субстраты обеспечивают генеративное развитие культур. Кокосовый субстрат в начале выращивания направляет растения вегетативно, поэтому он хорошо подходит для летнего оборота.
Аэрация субстрата
Плотность субстрата не должна быть слишком высокой. Чем она больше, тем ниже порозность и тем меньше у корней доступа к кислороду. При этом устойчивость субстрата к деформации будет выше. Плотность каменной ваты SPELAND подобрана в зависимости от требований культур: у матов SPELAND VEGA она составляет 72 кг/м3, кубиков SPELAND MID – 85 кг/м3, SPELAND FLORA – 85 кг/м3.
Чрезмерная плотность субстрата сдерживает образование новых корней, которые в основном и поглощают калий, кальций и магний. В процессе минерализации торф со временем уплотняется, что может привести к дефициту кислорода в корневой зоне. При недостатке кислорода снижается поглощение воды растениями, наблюдается отток калия, магния, фосфора и сульфатов из корня в питательный раствор. Кроме того, в анаэробных условиях накапливается нитрит-ион, который оказывает токсичное действие на корневую систему. Кокос более длительный срок сохраняет свою структуру по сравнению с торфом. А каменная вата дает минимальную усадку за счет равномерного распределения волокон.
Качественные характеристики органических субстратов могут различаться не только в зависимости от производителя, но и даже внутри одной партии. Далее рассмотрим биологические и химические свойства некоторых субстратов.
Биологические свойства
Органические субстраты являются благоприятной средой для развития микроорганизмов. В них изначально могут присутствовать патогены (например Pitium, Fusarium).
Каменная вата – практически стерильный субстрат, так как при изготовлении он подвергается действию высоких температур.
Минвата обладает высокой устойчивостью к патогенам. В то же время ее трудно заселить полезными микроорганизмами – для них там нет питания. Только через определенный период, когда у растений появляется корневая система, биопрепараты становятся оправданными, так как микроорганизмы смогут функционировать за счет корневых выделений и отмерших корней. Применение биопрепаратов необходимо начинать на этапе выращивания рассады, чтобы наполнить субстрат полезными микроорганизмами, которые будут сопротивляться патогенам.
Преимущество использования органических субстратов заключается в более простом способе утилизации. Утилизация минеральной ваты достаточно затратна.
При нагревании кокосового субстрата более 28ОС происходит разложение органического вещества, а снижение кислорода провоцирует активность анаэробных микроорганизмов. Из-за этого в корневую среду выделяются фенольные вещества, которые могут обжечь растения.
Химические свойства
В отличие от торфа минеральная вата инертна и не обладает буферностью, в результате чего ею легко управлять в процессе выращивания растений. Если торф и кокос в связи с высокой емкостью катионного обмена способны прощать ошибки агрохимиков, то каменная вата быстро откликается на изменение питательного раствора. А это требует четкого соблюдения технологии питания растений.
Перед посадкой кокос промывают от солей, используя повышенные дозы кальциевой селитры для насыщения поглощающего комплекса. В зависимости от характеристик торфа его подготовка может включать раскисление, иначе повышенная кислотность субстрата будет блокировать часть кальция и магния.
Минеральная вата не требует промывания, ее сразу насыщают питательным раствором. Субстраты с ограниченной катионной адсорбционной способностью не влияют на состав раствора, которым они наполняются в начале периода посева, и поэтому нет никаких оснований вносить в них удобрения заранее. В таких случаях состав питательного раствора, используемого для насыщения, соответствует тому составу субстратного раствора в корневой среде, который необходим в начале вегетационного периода.
Если поливная вода содержит много балластных веществ (натрий и хлор), то лучше использовать минеральную вату, так как ее легко промыть от токсичных элементов. В то время как емкость катионного обмена в кокосе будет задерживать данные ионы и препятствовать полноценному питанию.
В процессе минерализации органического вещества в торфе может накапливаться аммиачный и нитратный азот, что оказывает токсичное действие на корни растений.
В закрытых системах с рециркуляцией дренажного раствора применение кокоса и торфа недопустимо, так как мелкие частицы засоряют систему фильтрации. В странах с ограниченными водными ресурсами законодательство обязывает хозяйства пользоваться рециркуляцией дренажного раствора. Это позволяет снизить расход воды и удобрений на 25-30%, а по сравнению с выращиванием на торфе без рециркуляции раствора расход воды и удобрений снижается в 1,5-2 раза.
Таким образом, идеальный субстрат для малообъемной технологии выращивания растений должен быть легок в управлении, иметь большую порозность, низкую насыпную плотность, благоприятную аэрацию и высокую влагоудерживающую способность. Корни в таком субстрате свободно распределяются по всему объему, формируется сильная корневая система, обладающая высокой поглотительной способностью.
Так, например, каменная вата SPELAND легко управляема и процессы, происходящие в ней, более предсказуемые, чем в почве и органических субстратах. Это возможно благодаря небольшому объему, постоянству химического состава и природы минеральной части субстрата, а также отсутствию буферности, микроорганизмов и органического вещества. Она устойчива к высоким температурам и действию химических соединений. После пропарки и обеззараживания каменная вата не теряет своих свойств. В ней можно выращивать почти все овощи, кроме корнеплодов.
Каждый субстрат имеет свои преимущества и недостатки, производители овощей выбирают наиболее подходящий к конкретным условиям материал, и каменная вата с каждым годом занимает все большие площади тепличных хозяйств.
(Автор: агроном-консультант компании ТЕХНОНИКОЛЬ, кандидат с.-х. наук Александра Старцева).