Для посевов не всегда обязательны земельные площади. Давно известно выращивание растений без почвы — гидропоника, что означает «работа воды». Осуществлено много агрохимических опытов по выращиванию растений в сосудах, заполненных песком, смачиваемым питательными растворами. Однако применение этого метода в широком производственном масштабе начато лишь в последние годы.
Обычно при выращивании без почвы используют горизонтально расположенные лотки, заполненные каким-либо зернистым наполнителем — крупным песком, гравием, мелким щебнем гранита, базальта или андезита, крошкой известкового туфа, вулканическим шлаком и т. д. В слой наполнителя подается водный раствор питательных веществ, который полностью вытесняет воздух из корнеобитаемого слоя наполнителя. Затем подача раствора автоматически прекращается, и раствор стекает обратно в питающий резервуар.
На поверхности частиц наполнителя и корневых волосков растений остается пленка воды, содержащая питательные вещества. В перерывах между подачей раствора в поры наполнителя всасывается свежий воздух. При таком регулируемом водно-воздушном режиме создаются условия для питания растений водой и питательными веществами, для снабжения корней кислородом, гораздо более благоприятные, чем при почвенном выращивании. В начале методом гидропоники выращивались только овощи, ягоды и цветы и только в закрытых теплицах. Теперь гидропоника применяется и под открытым небом для выращивания зерновых, винограда, хлопка и даже саженцев плодовых деревьев. В СССР гидропоника нашла развитие в Московской, Ленинградской, Киевской, Рижской и многих других областях; растения выращиваются на экспериментальных базах, а также в хозяйственных теплицах и под открытым небом. Развиваются гидропонные хозяйства и в других странах: на Кубе есть гидропонная установка площадью 13 га, имеются или создаются гидропонные установки в ГДР, ЧССР, Италии, Франции, Голландии, Бельгии, ФРГ, Швейцарии.
Гидропонное земледелие имеет ряд преимуществ перед почвенным. Даже в установках под открытым небом посевы растений легче предохранить от сорняков и почвенных вредителей; в закрытых гидропонных теплицах можно создать почти полностью стерильные условия. Значительно снижается расход воды на поливку, так как уменьшается испарение воды и устраняются потери вследствие фильтрации,— вода используется только на питание растений и на транспирацию. При гидропонном выращивании растений отпадают такие трудоемкие работы, как вспашка, прополка, рыхление, значительно облегчается уборка урожая. Кроме того, создается возможность почти полной автоматизации всех работ, связанных с уходом за посевами. Возможно, что в дальнейшем в результате глубокого изучения процессов, происходящих в растениях, датчики автоматических устройств будут работать в соответствии с факторами, определяющими эти процессы. В результате всех этих преимуществ значительно повышается урожайность, сокращаются сроки вызревания продукции, снижается ее себестоимость, открываются большие возможности для повышения качества урожая.
В гидропонных теплицах с 1 м2 снимают 20—25 кг огурцов или помидор вместо 10—12 кг, выращиваемых в обычных теплицах. На открытых гидропонных участках экспериментальной базы Армянской академии наук в 1963 г. урожай различных сортов помидор составил 1024—1554 ц/га; при выращивании в почвенных условиях он не превышал 370—590 ц/га. В табл. 5 приведены данные этой базы по выращиванию моркови в почвенных и гидропонных условиях (Г. С. Давтян. Растениеводство без почвы. Сб. «Наука и человечество». М, «Знание», 1965).
Таблица 5
|
Показатель |
Обычные условия |
Гидропонные установки |
|
Урожайность, ц/га |
70—150 |
560—1200 |
|
Готовность урожая |
Сентябрь — октябрь |
Начало августа |
|
Трудозатраты, чел.-дни/т |
31 |
3 |
Научно-исследовательский институт хлопководства провел опыты по выращиванию хлопка в открытых бетонных траншеях, наполненных гравием. Растения развиваются в этих условиях быстрее, чем в почвенных посевах; число коробочек на кусте гораздо больше. Есть основания считать, что урожай при выращивании хлопка этим методом можно довести до 100—120 ц/га. В последнее время гидропонным методом начали выращивать богатый витаминами зеленый корм. На одной из закрытых установок Армянской академии наук площадью более 80 м2 ежедневно собирают зеленый мат с площади 14 м2. За 300 дней на установке можно получить 100—120 т зеленой массы, что соответствует урожаю зеленой травы на 30—35 га естественных сенокосов.
В будущем, когда возрастут ресурсы энергии, возможно, окажется целесообразным устройство закрытых многоэтажных автоматизированных фабрик по выращиванию наиболее ценных культур. Тогда гидропоника внесет весомый вклад в баланс посевных площадей.
Может существовать и подземное земледелие. Для этого производится глубокая выемка грунта и устанавливаются опоры: извлеченный грунт может быть использован для изменения рельефа поверхности суши, а громадные подземные пространства — для выращивания растений. В них можно создавать любые режимы освещения, влажности, температуры, состава атмосферы — любой искусственный климат — и снимать в любом географическом месте 2—3 урожая в год. И это не фантастика. На Иркутской ГЭС намечено организовать выращивание помидоров в потернах — длинных подземных бетонированных коридорах, проложенных в теле плотины.