Hidroponika

A hidroponika vagy hidroponia a növénytermesztés azon módja, amely nem talaj közvetítésével, hanem tápfolyadék használatával működik.(Kivételt képez ez alól a takarmány termesztés, ahol nem feltétel a tápoldat használata. A magok magukban hordozzák a szükséges tápanyagokat a kezdeti fejlődéshez, akárcsak a vattás csíráztatás, az is hidroponika. Tápanyagra akkor nincs szükség amennyiben a termesztésre alkalmas takarmánymagvak jó minőségűek. Takarmány termesztési metódusoknál a talaj szilárdságát helyettesítő anyagok alkalmazása is szükségtelen. ) A növény nem a talajban (azaz nem földben) növekszik, hanem tápoldatban vagy tápoldattal rendszeresen átjárt anyagban, mint például perlit, kavics vagy kőzetgyapot. Bár természetes körülmények között a csapadék a termőföld közvetítésével dúsul tápanyagokkal és jut el a gyökerekhez, maga a talaj nem létszükséglet a növény fejlődése számára. Ha mesterségesen gondoskodunk a tápoldat gyökerekhez való eljuttatásáról, a termőföldre nincs többé szükség. Szinte bármely földben termő növény fejlődik hidroponikus körülmények között, de növényenként eltérő az alkalmazhatóság mértéke. Az egyik jellemző biológia házi feladat, a vizes közegen történő növénycsíráztatás is hidroponikus termesztési módszer.

Története

A hidroponika elnevezése alapjául a görög hydro (víz) és ponos (munka) szavak szolgáltak. Sir Francis Bacon egy évvel halála után, 1627-ben megjelent Sylva Sylvarum című könyvében ír talaj nélküli növénytermesztésről. 1699-ben John Woodward a borsmenta-vízikultúrájának gondozása során megfigyelte, hogy szennyezett víz felhasználásával jobban nőnek a növények, mint desztillált víz felhasználásával.

Az 1860-as években Julius von Sachs és Wilhelm Knop német botanikusok tökéletesítették az ásványi tápoldatok összetételét.

Növényfiziológusok a XIX. században tárták fel, hogy a növények a létfontosságú anyagokhoz a víz közvetítésével jutnak hozzá. Kiemelendő William Frederick Gericke, a University of California at Berkeley professzorának hozzájárulása, aki 1929-től kezdve aktív úttörője volt a tápoldat-alapú mezőgazdasági növénytermesztésnek, és ő vezette be a hidroponika szóösszetételt is. Szintén ennek az egyetemnek további két kutatója számos tápoldatot dolgozott ki. Módosított Hoagland oldatokat mindmáig használnak.

A hidroponika egy korai sikere a harmincas években a Wake Island szigeten történő növénytermesztés, az atoll termőtalajának hiányában. A Pan American Airlines légitársaság a sziget repülőterét üzemanyagfeltöltőként használta, és az utasokat friss zöldségekkel látták el.

Jelenleg a NASA folytat kiterjedt hidroponikai kutatásokat a CELSS program részeként, előkészítve a Mars meghódítását.

Technikája

Álló tápoldatos kultúra

A növény egy tápfolyadékot tartalmazó edényben él, mint például befőttes üveg, műanyag vödör vagy kád. Az oldat legtöbbször mérsékelt levegőztetésnek van kitéve. A tápoldat otthoni oxigénellátására alkalmas lehet egy akváriumi levegőztető. Ha a tápoldat oxigénellátása nem megfelelő, akkor a növény gyökerének csak egy része merül alá a folyadékba, hogy a gyökér levegőn levő részén keresztül elegendő mennyiségű oxigén jusson be. A tápoldat vagy periodikusan kerül cserére (pl. hetente), vagy a tápanyag-koncentráció elektromos vezetőképesség-mérővel mérhető csökkenésekor. A növényeket el lehet helyezni úszó bójákon, így biztosítva, hogy a tápoldat szintjének csökkenése ne csökkentse a gyökerek ellátását.

Folyamatos áramoltatásos kultúra

A növény gyökerein a víz folyamatosan vagy rendszeresen áramlik. A tápanyagfilm-technika (nutrient film technique) vékony rétegben áramoltatja folyamatosan a tápoldatot. A vékony folyadékfilm szabadon hagyja a gyökerek felső részét az oxigénellátáshoz. A lejtés, folyadékmennyiség és áramlási sebesség kialakítása gondoskodik az optimális táplálásról. Az áramlási felület kis egyenetlenségeiben kialakuló tócsák keletkezésének megakadályozására az 1:30 - 1:40 lejtésarány javasolt.

Aeroponika

Az aeroponikus termesztésben a szabadon levő, levegőnek kitett gyökerek folyamatosan vagy rendszeresen részesülnek köd- vagy permetképzésen keresztüli tápfolyadék-ellátásban. Egyik jelentősége, hogy gravitáció nélküli környezetben könnyebben kezelhető a tápanyag köd és permet formában, mint folyadék formában.

Passzív alsóöntözés

Hordozóanyagot használnak, amelyek üregei biztosítják a gyökerek oxigénellátását, míg a tápfolyadék alulról, a hajszálcsövesség által jut a gyökerekhez. Szerény odafigyelést igényel, azonban periodikusan gondoskodni kell a felhalmozódó sók hordozóanyagról való eltávolításáról. A passzív alsóöntözés előnyei az oxigénellátás és a magas páratartalmú levegő biztosítása, amelyek fontosak az orchidea-termesztésben.

Apály-dagály vagy árasztás-szivárgás

Legegyszerűbb formájában egy időzítőhöz kapcsolt szivattyú gondoskodik a tápfolyadék rendszeres felszivattyúzásához a hordozóanyag felszínéig. Ezt követően a tápoldat lefelé elszivárog, így elkerülve a pangó víz kialakulását.

Hordozóanyagok

A hordozóanyag kiválasztásának szempontjai széles körűek: hozzáférhetőség, ár, tömeg, szilárdság, a hordozóanyag kapcsolata a gyökérrel és a tápoldattal és az öntözés módja.

Agyaggranulátum

Hydroton márkájú duzzasztott agyagkavicsok

Az agyaggranulátumok kis agyaggömböcskék 1200 °C-on történő kiégetésével készülnek. A kiégetés hatására kitágul és porózussá válik, hasonlóan a pattogatott kukoricához. PH-semleges, önmagában nem tartalmaz tápanyagokat és nem tömörödik a használattal. Az újrafelhasználás mellett gazdaságossági és környezetvédelmi érvek szólnak, ugyanakkor a gyökerek belenőhetnek az agyaggömböcskébe, ami annak széttörésével közvetlenül megvizsgálható. Az agyaggranulátum előállítása a magas kiégetési hőmérséklet miatt jelentős energiaigénnyel jár együtt, ugyanakkor az agyag igen gyakran helyileg hozzáférhető, így nem igényel nagy energiaigényű szállítást.

Kókuszrost

Felhasználása környezetbarát, korábban a kókuszrostot nagy mennyiségben felhalmozták kókuszrost-lerakatok formájában. Jelentős sótartalma lehet. Gyakran tartalmazza a trichoderma gombát, mely gátolja a gyökerek rothadását és elősegíti azok fejlődését. Erős hajszálcsövesség jellemzi. Többször felhasználható, majd talajtrágyázás céljára továbbhasznosítható. Előnyeit a szállítás magas költsége és energiaigénye ellensúlyozza.

Perlit

Vulkanikus kőzet túlhevítésével készül és szélsőségesen könnyű anyaggá pattogzik fel. Kis sűrűsége miatt szárazon ki van téve a szél általi elhordásnak, továbbá árasztásos módszer esetén figyelembe kell venni, hogy fennmarad a vízen.

Homok

Olcsó és könnyen hozzáférhető, de nehéz, nem jól szivárogtatja el a vizet és felhasználások között sterilizálandó.

Kavics

Olcsó, jól levegőzik, de nagy tömegű, és hajszálcsövesség nem jellemzi. Ha nem megfelelő a vízáramlás, könnyen kiszáradnak a gyökerek.

Kőzetgyapot

A hidroponika talán legelterjedtebb hordozóanyaga. Bazaltkő olvasztásával és vattacukorhoz hasonlóvá tételével készül. Változatos formában, elsősorban táblákban áll rendelkezésre. A megfelelő sűrűségű kőzetgyapot alaktartó és elegendő szilárdságú a növények fizikai megtámasztásához. Jó folyadékelvezetést biztosít és újrahasznosítható. Kis sűrűsége könnyűvé teszi a mozgatását, kezelését. Száraz állapotban, például hordozás és vágás során a bőrre kerülve megtapad és viszketést okoz, mely alapos mosakodás és egy-két nap után elmúlik. A lebegő szálak belégzése kerülendő, mert kockázatos lehet az egészségre. Javasolt a kesztyű, maszk és hosszú szárú ruházat viselése.

Tápoldatok

lalaA hidroponikában leggyakrabban szervetlen, ionos állapotú tápanyagokat használnak. Leggyakoribb anyagok: Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺; NO₃⁻, SO₄²⁻, H₂PO₄⁻. További makro- és mikrotápanyagok: kálium-nitrát, kalcium-nitrát, magnézium-szulfát, vas, mangán, réz, cink, bór és nikkel.

A növények megváltoztatják a tápoldat összetételét: egyes anyagokat gyorsabban vonnak ki, mint másokat, és kivonásra kerül a víz. Savas vagy bázisos anyagok kiválhatnak a növényből. Az oldat összetételének pH-értéke így több ok miatt is változhat. A sókoncentrátumot alacsonyan, a tápanyagok állományát magasan kell tartani, míg ügyelni kell a megfelelő pH-érték fenntartására.

Kereskedelmi és környezetvédelmi jelentőség

A hidroponikus termelés a hagyományos, talaj-alapú (geoponikus) termelésben felhasznált vízmennyiség töredékét igényli. Ezért például száraz éghajlata miatt Izrael fejlett hidroponikus technológiát dolgozott ki. A világ legnagyobb hidroponikus termelőegysége az Egyesült Államokban található, területe kb. 1 négyzetkilométer, és éves termelése kb. 50 millió kilogramm paradicsom: EuroFresh Farms. A hidroponikus termelés gyakran kerül kombinálásra üvegházi termeléssel és vegyszermentes gondozással.

Források

• Zöldparadicsom, a hidroponikus rendszerek weboldala
• ZetaTalk: Terménymódosítások