Гидропонный питательный раствор: в поисках идеальной формулы

Гидропонный питательный раствор: в поисках идеальной формулы

Рассматривая теоретические вопросы, касающиеся питательного раствора, мы упомянули два основных способа его получения: покупка в магазине в готовом виде, либо самостоятельное приготовление из полуфабрикатов — водорастворимых удобрений, имеющихся в продаже.

Самостоятельное приготовление раствора предполагает наличие некой формулы или рецепта, на основе которых он будет приготовлен, и в сегодняшнем очерке мы поговорим именно об этом: что это за формулы, какие они бывают и какая из них с большими основаниями может считаться идеальной для любительского гидропонного выращивания.

Термины и определения

Поскольку в русскоязычном разговорном обиходе — к примеру, на форуме любителей гидропоники — термины «формула», «композиция» и «рецепт» порой используются в разных (иногда — противоположных) смыслах, для большей ясности давайте сразу договоримся о значении этих понятий.

Формула питательного раствора (англ. solution formulation) — это набор удобрений (а если точнее, водорастворимых химических соединений — солей, хелатов и кислот), входящих в состав раствора, с указанием количества (обычно в граммах на литр или миллилитров на литр). Пример формулы:

KNO3 (Калиевая селитра) — 200 г/л
H3BO3 (Борная кислота) — 1 г/л
FeDTPA (Хелат железа) — 0,1 г/л … и т. д.

Элементная композиция (англ. elemental composition) — это набор химических элементов, входящих в состав раствора, с указанием их количества (обычно в ppm). Пример элементной композиции:

Калий — 230 ppm
Азот — 200 ppm
Магний — 50 ppm … и т. д.

И формула, и композиция описывают одно и то же — химический состав раствора, только на разном уровне: формула описывает состав раствора на «верхнем» уровне (уровне композитных соединений), а композиция — на «нижнем» уровне (уровне базовых элементов, из которых данные композитные соединения состоят). Зная элементную композицию раствора, с помощью специальной программы-калькулятора вы можете подобрать подходящий набор солей (причём, не обязательно именно тех, которые использовал сам автор раствора!) и воспроизвести практически любую нужную формулу в домашних условиях, что очень удобно и выгодно.

Термин «рецепт» (англ. recipe) встречается в англоязычной литературе по гидропонике не столь часто и обычно является синонимом термина «формула» — хотя, на мой взгляд, рецепт раствора, подобно кулинарному рецепту, должен включать в себя всю информацию, необходимую для получения правильного результата: и формулу, и композицию (т. е. ингредиенты), и последовательность действий (т. е. способ приготовления). Так или иначе, если ваш собеседник (допустим, участник форума) использует данный термин, во избежание непонимания уточните, что конкретно он/она имеет в виду.

В поисках идеальной формулы

А теперь переходим к рассмотрению вопроса, который часто можно встретить на форумах, посвящённых гидропонике. Его можно сформулировать следующим образом:

«Что выгоднее:

а) выращивать все растения на одном и том же питательном растворе (назовём его идеальным или универсальным), либо

б) выращивать каждый вид растений на растворе, тщательно подогнанном под индивидуальные потребности данного вида (к примеру, отдельный раствор для помидоров, отдельный раствор для огурцов, и т. д.) и прочие индивидуальные факторы?»

Для ответа на этот вопрос давайте обратимся к истории гидропоники.

Формула Хогланда-Арнона — первый прототип универсального раствора

Основой для большинства современных составов гидропонных питательных растворов и главным кандидатом на звание «идеальной» формулы является формула Хогланда-Арнона (Hoagland and Arnon) — учёных из агроколледжа Калифорнийского университета в Беркли, США. Первый вариант формулы был опубликован в 1933 г, второй, незначительно модифицированный, — в 1950 г.

О широчайшей известности данной формулы говорит хотя бы то, что циркуляр, в котором она была опубликована, стал самой цитируемой в мире публикацией по растениеводству. Современный интернет завален сотнями вариантов «модифицированных формул Хогланда», зачастую без указаний, что, собственно, было модифицировано.

По отзывам выращивателей, использующих формулу Хогланда-Арнона в своей практике, данный раствор хорошо подходит для широкого спектра культур и потому вполне может называться универсальным. На нём можно выращивать как мощные, высокорослые растения (помидоры, перцы), так и менее прожорливые малоформатные овощи (например, листовой салат); во втором случае раствор нужно разбавить.

В качестве претензий к данной формуле, в литературе упоминались следующие моменты:

недостаточно широкий банк исходных биологических образцов. Дело в том, что единственным источником данных для составления формулы Хогланда-Арнона послужило усреднённое содержание питательных веществ в тканях лишь одного вида растений — помидора. Почему авторы формулы решили, что пищевой рацион помидора столь же хорошо подойдёт всем остальным растениям, неизвестно, но подобное решение вполне заслуженно является объектом научной критики.

неправильное практическое применение, которое выражается в неучёте дополнительных параметров, необходимых для воспроизводимости результатов и обеспечения максимальной урожайности. Проще говоря, данная формула сплошь и рядом применяется не совсем так, как планировали её авторы:

«…формула Хогланда-Арнона рассчитана на применение в объёме 4 галлона раствора на одно растение, с еженедельной заменой. Если какой-либо параметр изменится (например, объём раствора, число растений, частота замены раствора), это может заметно сказаться на урожайности. (Отсюда.)

Что можно ответить на эту критику? Если Хогланду и Арнону просто-напросто повезло и их смелая догадка — о том, что соотношение питательных элементов в рационе помидора можно успешно использовать для выращивания всех прочих растений — случайно оказалась верной, что ж, прекрасно, тем лучше для индустрии! Ну а то, что большинство выращивателей использует эту формулу не по протоколу, со всей очевидностью является недосмотром самих выращивателей, а отнюдь не авторов формулы. Так или иначе, вышеупомянутые претензии не препятствуют её популярности среди энтузиастов гидропонного выращивания по всему миру.

Существуют ли другие универсальные формулы?

Да, конечно! Среди наиболее известных — формула Штайнера (1961), формула Морган (2002) и… десятки других. Полагаю, не сильно ошибусь, если предположу, что каждый сколько-нибудь известный учёный-теоретик или практик гидропоники осчастливил этот мир хотя бы одним универсальным раствором собственного изготовления. За что им, разумеется, огромное спасибо!

Известно, что разные растения (допустим, помидор и мята) имеют очень разные потребности в определённых питательных элементах (к примеру, в калии). Каким же образом эти растения могут одинаково хорошо расти на одном и том же растворе?

Во-первых, благодаря общей способности растений (как живых существ) к адаптации. Во-вторых, благодаря правильному взаимному соотношению ионов в растворе. По мнению нидерландского исследователя Абрама Штайнера, выращивание множества разных растений на одном растворе возможно благодаря удачно подобранному балансу между ионами отдельных элементов (к примеру, между ионами калия, кальция и магния или азота, фосфора и серы). Если пропорции различных ионов в формуле подобраны удачно, растениям требуется меньше энергии для усвоения питательных элементов из раствора, поэтому в правильно составленном растворе они быстрее растут.

Надо ли говорить, что согласно Штайнеру, наиболее удачно ионы сбалансированы… совершенно верно, в растворе Штайнера! Как бы то ни было, его гипотеза о правильном балансе ионов отлично объясняет, почему универсальных формул может быть не одна, а много: ведь если ионы в каждой такой формуле сбалансированы правильно, все эти формулы должны быть одинаково пригодны для использования.

Рецепт приготовления 100 галлонов раствора Штайнера

Реагент

Кол-во (*)

Концентрация элементов (ppm)

Калиевая селитра (KNO3)

67 г

25 N, 65 K

Кальциевая селитра [Ca(NO3)2∙4H2O]

360 г

147 N, 180 Ca

Сульфат калия-магния [K2SO4•MgSO4 (?)]

167 г

80 K, 48 Mg, 37 S

Сульфат калия (K2SO4)

140 г

154 K, 63 S

Хелат железа (Fe 330 330—10% Fe)

11,5 г

3 Fe

Ортофосфорная кислота (H3PO4) (75%)

50 мл

48 P

Концентрат микроэлементов (см. ниже)

200 мл

Рецепт концентрата микроэлементов
(16 л, достаточно для приготовления 8000 галлонов раствора)

Сульфат марганца (MnSO4∙4H2O)

55,0 г

0.5 Mn

Борная кислота (H3BO3)

86,5 г

0.5 B

Сульфат цинка (ZnSO4∙7H2O)

16,8 г

0.2 Zn

Сульфат меди (CuSO4∙5H2O)

24,2 г

0.2 Cu

Триоксид молибдена (MoO3) (66%
Mo)

4,6 г

0.1 Mo

* Все количественные значения указаны в расчёте на 100 галлонов воды. (Отсюда.)

Для чего использовать разные растворы для разных растений?

Идея о необходимости дополнительного тюнинга питательного раствора под индивидуальные потребности растений появилась сравнительно недавно, в 1990-х годах. Её цель — дополнительное повышение урожайности и максимизация прибыли при коммерческом гидропонном выращивании.

Почему при коммерческом? Потому что именно коммерческие выращиватели могут себе позволить подобную роскошь. И дело тут не в стоимости химикатов, входящих в состав раствора (они-то как раз недороги), а в увеличении трудозатрат на обслуживание и тщательный мониторинг не одной, а сразу нескольких гидропонных систем с различными растворами. По словам Дэниела Фернандеса, химика-гидропониста, автора замечательного гидропонного калькулятора HydroBuddy, почти любой универсальный раствор («правильно составленный универсальный раствор», добавлю я от себя) обеспечит вам до 80% максимально возможной урожайности. А вот борьба за оставшиеся 20% может потребовать от вас такого количества дополнительных усилий, которые вряд ли того стоят, если вы выращиваете не ради прибыли, а для души.

Так что если вы не собственник агробизнеса и занимаетесь гидропоникой в качестве хобби, изготовление специального раствора под каждый отдельно взятый огурец или пучок шпината, скорее всего, окажется слишком уж хлопотным делом. Ведь не секрет, что обслуживание даже одной гидропонной установки, использующей один-единственный раствор, требует времени и внимания; если же вместо одного раствора вы решите использовать сразу три, ваши хлопоты могут утроиться — и тем самым заметно снизить удовольствие от процесса.

В качестве исключения

Так что же, выходит, все эти «спецрастворы для…» вообще не имеет смысла использовать в любительской гидропонике? Не совсем. В качестве исключения можно привести случай, когда в вашем гидропонном саде-огороде вы выращиваете какую-либо монокультуру — допустим, только огурцы, или только клубнику, или только листовой салат, и ничего кроме. Поскольку нужды различных культур в отдельных питательных элементах порой существенно отличаются (к примеру, потребность огурца в калии заметно выше, чем у многих других овощей), использование одного спецраствора, тщательно подогнанного под данную монокультуру, скорее всего, будет более выгодным, чем использование одного универсального раствора.

Итого

Выгодно ли использовать отдельные растворы для выращивания каждого отдельного вида растений? Мой ответ: да, конечно — при условии, что в комплекте со всеми этими растворами прилагается квалифицированный агротехнолог, работающий для вас на полную ставку.

Если же вы занимаетесь гидропоникой в качестве хобби (т. е. преимущественно ради удовольствия, а не ради прибыли), выращиваете разные виды растений и самостоятельно обслуживаете вашу гидропонную систему, вам выгоднее использовать один универсальный раствор, в который при необходимости можно добавлять нужные определённому растению питательные вещества, например, кальций или магний.

Какую именно формулу универсального раствора использовать? Рекомендую использовать ту, которая приносит достаточно хорошие, предсказуемые результаты и при этом проста в изготовлении; возможно именно она и будет лично для вас идеальной. В следующей беседе я поделюсь рецептом самодельного питательного раствора, на котором уже много лет успешно выращиваю все растения на моей балконной оранжерее.


Все очерки раздела «Заметки балконного выращивателя»

Понравилась эта статья? Поделитесь ей в соцсетях!

Поделиться
Отправить
3 комментария
Юрий 4 мес

С благодарностью от постоянного читателя за хороший материал.

Александр Токарев 4 мес

Пожалуйста, и хороших вам урожаев.

Игорь 4 мес

Как подобрать баланс? в калькуляторе «NPK 2.7» не получается.

Александр Токарев 4 мес

Игорь, если вы имеете в виду калькулятор NPK 1.27, то я им не пользуюсь, поскольку его дизайн меня как пользователя (и дизайнера) решительно не устраивает. Если вы имели в виду другой калькулятор, дайте, пожалуйста, ссылку, чтобы я понял, о чём речь.
Что касается баланса: насколько я понимаю, определение правильности ионного баланса — задача учёного, автора формулы/композиции раствора, а не программы-калькулятора. Поэтому если вас интересует раствор с правильным балансом, нужно взять хорошую формулу универсального раствора, которая этот баланс изначально предусматривает (например, раствор Штайнера), приготовить его согласно рецепту и использовать. Можно, конечно, с помощью калькулятора подгонять некую произвольную формулу под заданный баланс ионов, но мне кажется, это не особенно эффективная стратегия. Впрочем, если вам известна программа-калькулятор, которая умеет составлять формулу, отталкиваясь от заданного баланса ионов, сообщите, пожалуйста.

Игорь 4 мес

Вот: https://ibb.co/xfDVMSh
сильный перевес, не знаю как сбалансировать.
раствор Штайнера не нашел в нете.
да и вообще растворов может и много но какой из них хороший не понятно.

Александр Токарев 3 мес

Игорь, глядя на ваш скриншот из калькулятора NPK, я не понимаю, в каких единицах эта программа отображает баланс анионов-катионов. В молях? В миллиэквивалентах? В попугаях?... Не зная единицу измерения, невозможно правильно оценить ситуацию. Мне также не известна исходная формула раствора, которую вы используете для расчёта. По скриншоту я также не понимаю, насколько точно используемые вами удобрения укладываются в эту (неизвестную мне) формулу, и нет ли по какому-либо элементу избытка или недостатка. Поэтому, к сожалению, в данном случае я не имею возможности подсказать, как и с помощью чего всё это сбалансировать.

Мой совет: начните с формулы. Да, формул растворов действительно много, но какая из них лучше, можно понять только в ходе проверки на личном опыте. Выберите какую-нибудь одну, которая вам больше нравится, заведите в калькулятор, приготовьте раствор, вырастите на нём несколько растений, и тогда сможете оценить, насколько данный раствор вас устраивает, и нужно ли его дополнительно балансировать. Действие решает всё :)

Если хотите попробовать раствор Штайнера, я добавил его в пост, см. выше. На всякий случай уточняю: под правильным ионным балансом Штайнер имел в виду не столько арифметические суммы масс всех положительных и всех отрицательных ионов («все катионы» против «всех анионов»), сколько пропорции отдельных ионов по отношению друг к другу (к примеру, пропорцию ионов кальция к ионам магния и калия). Эти правильные пропорции уже заложены в его формулу, и если вы приготовите раствор без грубых технических ошибок, он должен быть вполне хорош для выращивания самых разных растений. Если возиться с расчётами по Штайнеру вам неохота, скоро я выложу пост про составление раствора, которым пользуюсь сам.

Популярное