Тут будет размещаться обобщенная информация с чата @ponics_ru

FAQ: гидропоника для чайников

Q: Что такое гидропоника?
A: Гидропоника - это методика питания растений исключительно веществами, растворенными в воде, которую при этом называют питательным раствором. Это значит, что растению не нужна земля для жизни, развития и плодоношения. Все необходимое оно получает из питательного раствора.

Q: В чем отличие от выращивания в земле?
A: Для полноценного развития растений в земле им требуется посредники - микроорганизмы, которые перерабатывают органические структуры и высвобождают из них неорганические соли. Без этого невозможно полноценное развитие растений, так как они не усваивают органику самостоятельно. В гидропонике все необходимое сразу содержится в питательном растворе и в нужных количествах.

Q: Вред или польза?
A: В гидропонике в состав раствора можно включать только те элементы, которые необходимы для успешного развития и плодоношения растений. Только такой метод позволяет в теории вырастить абсолютно "чистый" результат, не содержащий непредсказуемых примесей. Состав же земли невозможно предсказать на 100%. Гидропоника - это методика предсказуемого выращивания и при правильном применении позволяет получить продукт высшего качества.

Q: Разве гидропоника - не опасная химия, а земля - не безопасная органика?
A: Растениям для полноценного развития необходимы лишь некоторые базовые элементы, поступающие в процессе питания:
азот, фосфор, калий, магний, кальций и сера - этих элементов нужно относительно много и потому они называются Макро элементы.
Железо, марганец, бор, медь, цинк и молибден - это уже микроэлементы, так как их требуется в сотни раз меньше.
Этих элементов в целом достаточно для успешного развития и плодоношения, но если растение сможет добраться до других элементов, например солей тяжелых металлов, цианидов и различных радиоактивных изотопов, то они могут оказаться в составе его тканей.
https://sbio.info/dic/11608

В современной гидропонике применяют такие вещества, которые содержат в своем составе только необходимые элементы и ничего лишнего. Это соли, состоящие из двух компонентов, оба из которых нужны растению.
Обычно количество этих солей в рабочем растворе не превышает 2-3 грамм на 1 литр, что меньше, чем во многих марках минеральных вод. При этом по составу минеральные воды и гидропонный рабочий раствор очень близки.

Q: Если гидропоника такая полезная, почему средствах массовой информации утверждают другое?
A: http://forum.ponics.ru/index.php?topic=2948.0

Q: С чего начать, может есть какая то литература дня новичков?
A: http://www.ponics.ru/2009/06/lib/ - тут хватит материала на первое время для тех, кто любит сперва углубиться в теорию.

Q: А если кратко, что нужно, чтобы начать выращивать на гидропонике?
Нужна гидропонная система, питательные соли, расчеты и контрольно-измерительные инструменты.

Q: Зачем нужна гидропонная система и какие они бывают?
В основном гидропонные системы делятся на активные или пассивные системы. Причем система может быть очень простая (просто горшок с поддоном) или сложная из множества трубок, насосов, контрольно-измерительных датчиков и механизмов управления характеристиками питательного раствора.
Задача системы, как и в земле, обеспечить баланс противоположных сущностный: с одной стороны дать корням воду и при этом дать корням воздух (конкретно кислород). Чем лучше достигается этот баланс, тем эффективнее эта система. В земле за нас это делают микроорганизмы и разные животные вроде червей. Еще земля имеет большой буфер по температурам, при этом важно не перегреть или не переохладить корни. В общем случае температура в зоне корней должна быть ниже температуры воздуха на 2-4 градуса.

Q: Какую систему выбрать?
A: Конструкции гидропонных систем делятся на пассивные, и активные. Пассивные от активных отличаются тем, что первые используют особенности конструкции установки и свойства субстратов и не требуют электроэнергии.
Ну и кратко - пассивные в целом менее эффективны для быстро растущих растений нежели активные, при этом активные часто менее надежны и как правило создают некоторый шум в работе.
Вот примеры пассивных установок:

подпор - горшок с керамзитом или любым пористым субстратом в тазике с раствором уровнем не выше 2/3.
фитиль - горшок с влагоемким субстратом связанным влагоемким шнуром-фитилем с питательным раствором.
простой полив - традиционный полив растения во влагоемком но пористом субстрате питательным раствором, требует периодическую промывку.

А тут варианты активных

капельный полив - раствор подается по мере высыхания субстрата под корень растению,
периодическое затопление - уровень раствора поднимается, а затем снижается. Условно корни дышат и пьют по очереди,
глубоководная культура (DWC) - большая часть корней погружена в раствор, в который подается воздух компрессором,
питательный слой (NFT) - большая часть корней лежит в постоянно текущем растворе,
аэропоника - корни свисают вниз в воздухе, раствор периодически распыляется на них под давлением.


Деление не четкое и может иметь комбинации различных идей.
Главная задача любой конструкции, давать корням и воду и воздух одновременно или по очереди.

Q: Ну разве воды и воздуха достаточно? Разве не требуется купить очень дорогие специальные удобрения для гидропоники?
A: Вокруг гидропоники давно создается ареол некой элитарности. Это на руку производителям "волшебных" бутылочек. Но на самом деле все вполне доступно. Все эти бутылочки состоят из смеси вполне обычных и широкодоступных компонентов - простых солей и хелатов. Любой дачник знаком с ними.

Q: Тогда где и что нужно купить для приготовления рабочего раствора?
A: Многие компоненты продаются теперь даже в супермаркетах по вполне доступным ценам. Кроме того во многих городах России популярны дачные магазины. Кое-что можно приобрести в аптеках. Еще один источник компонентов - магазины химических реактивов.

Вот список:
селитра кальциевая,
селитра калиевая,
селитра аммиачная,
селитра магниевая,
монофосфат калия,
сульфат магния,
сульфат калия

Это так называемые простые соли, содержащие макро элементы. При этом потребность растений в них хоть и велика, но все-же расход их совсем не большой. Одного килограмма этих удобрений хватает на приготовления 1-3 тонны рабочего раствора.
Есть еще микроудобрения. Их требуется и того меньше (примерно в 100-1000 раз). Продаются в маленьких пакетиках с надписью микроудобрения в торговых сетях (например леруа-мерлен).
Хелат железа,
сульфаты или хелаты цинка, меди, марганца,
Борная кислота и Молибдат аммония.

Q: Ого как сложно и много всего, прям всё желание отбивает. Неужели нельзя сократить список?
A: Данный список солей - это основа современной гидропоники. Из этих компонентов можно изготовить практически любой существующий гидропонный рабочий раствор, повторить составы различных отечественных и зарубежных хозяйств для разных культур. Довести эффективность выращивания до максимума корректировать состав по признакам нарушений питания и подбирать оптимальные компоненты в зависимости от фазы роста.

Но конечно есть путь проще. Существуют так называемые комплексные удобрения. Они представляют из себя смесь вышеописанных солей и хелатов. Во многих случаях можно подобрать пару или несколько таких компонентов, что-бы получить приемлемый раствор, на котором тоже будут расти и плодоносить растения.
Наиболее универсальной парой комплексных удобрений считается:
Хвойный акварин + Селитра кальциевая от БХЗ. в пропорции 1 к 1. При навеске по 1 грамму каждого на 1 литр воды можно успешно вырастить большинство культур, таких как томаты, огурцы, салаты, петрушку сельдерей и многое другое.

Для начала этого достаточно, для первого раствора и возможно этот подход полностью устроит.

Кроме того, можно заглянуть в эту тему: http://forum.ponics.ru/index.php?topic=4652.msg

Q: А что, если я всё же хочу разобраться с изготовлением растворов более серьезно?
А: Разным растениям обычно собирают несколько разный по составу рабочий раствор.
Тут стоит отметить, что существуют такие понятия как профиль питания и рецепт раствора.
Рецепт раствора сразу указывает, сколько грамм каких удобрений необходимо замешать и пересчитывать вес потребуется только пропорционально вашим объемам, а профиль сообщает лишь о том, сколько и каких элементов в итоге должно быть в рабочем растворе в миллиграммах на литр.
Рецепт
Этот вариант на первый взгляд новичка кажется наиболее удобным. Просто взял то, что написано в рецепте и намешал столько, сколько написано с поправкой на свои объемы. Но это только на первый взгляд просто.
На самом деле при соблюдении рецепта важно использовать идентичные по составу компоненты, что были у его автора, а в случае, когда их число превышает 5 это становится почти невозможным. Особенно печально выглядят попытки повторить рецепты мастеров гидропоники прошлого, вроде Кнопа или Чеснокова. Компонентов такой низкой чистоты, как у них найти сегодня довольно сложно и одинаковое название вовсе не означает идентичность состава.
Поэтому более логичным подходом является:
Профиль
Профиль питания не указывает вам из каких компонентов создан раствор, он лишь описывает необходимый атомный вес нужных элементов, а уже непосредственный состав раствора получается путем расчета из комбинаций доступных вам удобрений. Простыми солями из списка выше можно создать почти любой профиль питания. Это позволяет, в том числе, перевести рецепты из недоступных вам компонентов в рецепт из имеющихся.
Для этого требуется произвести расчеты самостоятельно или с помощью множества имеющихся калькуляторов.
Подробнее можно прочитать тут: https://t.me/ponics_ru/97172

Q: С расчетами в целом понятно, но ведь нужно теперь все отмерить и проверить?
Конечно, можно положиться на чутье и все делать на глаз, но так скорее всего ничего не получится. Гидропоника - это всё-же околонаучный, сознательный метод выращивания растений, а значит потребуются и "научные" инструменты.

Q: Можете подсказать список необходимых средств измерения, что и зачем, а так-же где это взять?
A: Конечно, вот он с убыванием по степени важности.

Весы электронные (желательно иметь точные 0.01 г до 200-500 грамм и менее точные 1г но с весом более 1кг) для создания растворов и концентратов.
EC/TDS метр - прибор для измерения удельной электропроводности воды. Позволяет косвенно следить за количеством в ней солей. Наиболее важный прибор без которого нет смысла даже начинать заниматься гидропоникой.
pH метр - прибор для измерения кислотности раствора. Важный прибор. Снизить частоту его применения можно только наработав определенную практику в гидропонике. Заменить индикаторными полосками не выйдет, так как оптимальный диапазон pH от 5.5-6.5 слишком узкий для цветовой градации. Обязательный прибор.
Измеритель температуры и влажности - важно иметь, желательно водонепроницаемый. Очень полезно контролировать влажность и температуру воздуха в зоне роста, а так-же температуру раствора/корней. Можно обойтись и без этого но в случае просьб о помощи эти параметры будут важны для диагностики.
Люксметр - прибор для измерения уровня освещения белым светом. Нужен для проверки достаточности искусственного или естественного освещения в зоне роста. Желательно иметь но не критично.


Кроме того, все необходимые приборы можно изготовить самостоятельно из легкодоступных компонентов на базе популярных
контроллеров семейства Arduino, беспроводных ESP8266 или микрокомпьютеров raspberry pi и ему подобных.

Q: Это все, что нужно чтобы вырастить урожай?
A: Конечно нет. Просто это то, чем обычно отличается гидропонное выращивание от традиционного. Остальные моменты, вроде микроклимата, светокультуры, агротехники и прочих вещей относится уже к общим принципам растениеводства или очень схожи.

ОБСУЖДЕНИЕ: http://forum.ponics.ru/index.php?topic=2969.0

В гидропонике используются 3 основных компонента растворов:
Чистые соли, Хелаты, Комплексы

Чистые соли или простые соли - термин в гидропонике означает, что компонент является устойчивой молекулой.
Устойчивая молекула содержит точное число атомов на единицу веса.
Зная формулу чистого вещества, можно точно рассчитать, сколько конкретных молекул содержится в единице веса.
Чистые соли, на самом деле не бывают чистыми. Есть понятие степень чистоты. https://ru.wikipedia.org/wiki/Квалификация_химических_реактивов.
То есть любая "чистая соль" доступная в свободной продаже, содержит некий процент "баласта". Чем его меньше - тем лучше.
Определить процент балласта можно только доверившись производителю.

Пример для человека с нулевым знанием химии:
Вещество - селитра калиевая, она же нитрат калия, она же калиевая соль азотной кислоты, оно же калий азотнокислый. Любое название вписываем в поиск и находим формулу:
Формула: KNO3
Наша задача выяснить, какой процент азоты (N) и калия (K). Можно подсчитать через соотношение масс каждого составного атома (см. моли и таблицу менделеева), но проще пойти воспользоваться любым химическим калькулятором например: http://ru.webqc.org/molecular-weight-of-KNO3.html
Тут видим, что:
Калий 38,6717 %
Азот 13,8539 %
Кислород 47,4745 %

Таким образом в 1 грамме (1000 мг) калиевой селитры содержится:
Калия 1000 * 0,3867 = 387 Мг
Азота 1000 * 0,1385 = 139 Мг азота в форме нитрата NO3

Если вам в профиле сказано, что нужно калия 300 Мг на литр то вам нужно рассчитать пропорцией:
1000 X
---- = -----
387 300

X = 1000 * 300 / 387 = 775 Мг
Значит, что-бы покрыть калием профиль потребуется 0,77 Грамм на 1 Литр.
Но при этом помимо калия вы вносите этой селитрой и азот.

775 * 0,1385 = 107,33 Мг азота в нитратной форме попадет в раствор.

Понятно, что в раствор в итоге вы будете добавлять и другие соли содержащие азот и калий. Все они суммируются.
Задача сводится к тому, чтобы подобрать вес вносимых солей, чтобы в сумме они давали максимально приближенные к профилю питания значения простых элементов.

Определяем чистоту соли по упаковке производителя. Например написано что K-38%. Гарантий никаких, но без химической лаборатории приходится верить. Плюс ищем на форумах химиков по конкретным упаковкам и производителям хоть какие-то подтверждения.

Пример
38/38,6717=0,98
Это означает, что производитель утверждает чистоту своей селитры 98%
При расчете, все значения получаемого веса чистых элементов из этой селитры нужно домножить на 0,98
Это будет поправкой на чистоту.
Вместо:
Калия 1000 * 0,3867 = 387 Мг
Азота 1000 * 0,1385 = 139 Мг
Получим:
Калия 1000 * 0,3867 * 0,98 = 378,966 Мг
Азота 1000 * 0,1385 * 0,98 = 135,73 Мг

В любом случае, критерий качества - это зрительная чистота предельно-насыщенного раствора, отсутствие осадка.

Определение предельной растворимости:
Предельная растворимость в воде - это такое значение в граммах чистой соли, которую можно растворить в 1 литре дистиллированной воды при определенной её температуре.

Например: для калиевой селитры это 379 грамм на 1 литр воды при 25 градусах. Но нужно учитывать, что при 10 градусах это уже 212 грамм.
Допустим вы растворили 379 грамм в литровой бутылке с водой в комнате, но оставили бутылку на улице и ночью температура упала до 10 градусов. Произойдет кристаллизация 167 грамм селитры, которая выпадет в осадок в виде прозрачных кристаллов. При этом сами они при возвращении к 25 градусам не растворятся, вернее их будет тяжело растворить. Но не страшно, берем бутыль и на горячую баню греем и потом трясем и снова греем и трясем, пока кристалы не исчезнут. Потому важно бутылки иметь прозрачные :)
Дело в том, что при растворении селитры калиевой происходит активное поглощение тепла. Например вы всыпаете в теплую воду селитру и начинаете встряхивать. По мере растворения вода будет значительно охлаждаться, что сразу снижает предел растворимости и потребуется подогреть раствор (всё таже водяная баня).

Хелаты.
Несмотря на то, что органические соединения (в основном те что содержат углерод в своем составе) в гидропонике сильно не приветствуются, к хелатам более теплое отношение.
Связанно это с тем, что хелатируют в основном микроэлементы, а значит и углерода вносится очень мало.
Упрощенно - хелаты это органические молекулы, которые захватывают в свой состав атомы металлов микроэлементов. Это позволяет резко повысить стабильность в растворе, особенно для железа и сильно снизить токсичность, таких веществ как неорганические водорастворимые соединения меди.
Растения могут легко извлекать нужные им атомы из хелатов.
Например доступное растениям железо сохранить в растворе кроме как хелатом на достаточный срок крайне проблемно, а потребность в нем растений высока, почти как макроэлемент, до 3 мг/л.

Комплексные удобрения.
1. Насколько я знаю, не существует комплексного удобрения ни в жидкой не в сухой форме, насыпав которое в воду вы получите достаточный для роста раствор. Это связанно с тем, что компоненты требуемые растению могут существовать более или менее стабильно только в очень низких концентрациях по отношению друг к другу не вступая в реакцию между собой. Это значит, что не получится взять и насыпать или налить некое вещество в воду и вырастить на нем растение, если конечно вода не содержит уже все необходимое, но тогда зачем удобрение?
2. Большинство продающихся комплексных удобрений нацелены на землю и простого обывателя. Земля прощает ошибки. Указания на пачке содержимого в виде - содержит то-то и то-то не менее чем столько, вполне обычная практика, а часто и вообще написано для клубники для весны для цветения и прочаяя подобная муть.
3. Форма азота важна. Для гидропоники мы используем только аммонийную NH4 и нитратную NO3 форму. Причем второй должно быть в 10 раз больше первой. В комплексных удобрениях обычно вообще не указана форма азота.
4. Практически не реально в продаже найти комплексное удобрение, которое будет по составу подходить для гидропонных профилей питания с минимумом добавок.

Таким образом получается, что простоты с комплексными удобрениями не получить. Можно попробовать взять комплексное удобрение как основу, а затем добавить не хватающие компоненты, но назвать это простым решением нельзя, скорее это вынужденное решение, когда простых солей нет возможности добыть.

Как готовить 3-х компонентные концентраты.
1. Предварительно изготавливаются насыщенные растворы макроэлементов см выше, каждый в свою ёмкость.
2. Предварительно все микроэлементы растворяются в своих емкостях и тут уже наоборот лучше сыпать поменьше. Конкретный критерий - минимальное значение в граммах, которое удастся взвесить максимально точно.
Задача растворения микроэлементов в отдельных жидкостях - повышение точности. Например отмерить 0,001 грамм не реально в домашних условиях. Но если мы отмерим 1 грамм и разведем водой до 1 литра (1000 мл), то взяв 1 мл кубовым шприцом мы с гораздо более высокой точностью получим 0.001 грамм в этом шприце.

После изготовления концентратов чистых солей и хелатов, делаем расчет смысл которого дать ответ на вопрос: сколько жидкости из бутылок с концентратом нужно налить, чтобы получить значение в граммах каждой растворенной в них соли.
На первых парах лучше всего изготовить рабочий раствор из всех компонентов соответственно полному рецепту нужного вам профиля и проверить как себя будет чувствовать ваше растение.

Если вы убедились, что рецепт рабочий и растению хорошо, но понимаете, что мешать постоянно по 14 компонентов слишком утомительно, то выход - это трехкомпонентные концентраты изготовленные для вашего рецепта.
Тут главное, что вы можете смешать насыщенные растворы вместе только конкретных чистых солей.

Бутылка-1 Макра-азотная
Селитра амиачная
Селитра калиевая
Селитра кальциевая

Бутылка 2 Макра-серно-фосфорная
Сульфат аммония
Сульфат магния семиводный
Монофосфат калия

Бутылка 3 Микра

Рассчитываем наливку бутылок таким образом, что-бы в результате получилось, удобная кратность концентратов, например 100 к 1.
Тогда для изготовления рабочего раствора вам останется выполнить следующие действия:

Например нужно изготовить рабочий раствор объемом 25 литров.
1. Наливаете 23-24 литра воды в тарированную ёмкость (заранее размеченная по литрам).
2. Наливаете 100 кратные концентраты по очереди в емкость с водой: 250 мл из азотной бутыли, перемешиваем. 250 мл микры и затем 250 серно-фосфорной макры.
3. Доводим уровень воды до 25 литров.
4. Измеряем EC, для проверки. Она должна совпадать с изготовляемыми ранее, на тапе отработки рецепта, раствором.
Всё раствор готов.

Если надо у меня уже есть в экселе форма для расчета концентратов.

Метод контроля EC (электропроводности)

Для простоты понимания.
ppm в описаниях рецептов - это физические граммы на 1 литр веществ которых вы насыпали / 1000. По сути контрольная величина, чтобы не ошибиться на порядок с расчетами.

ppm - в индикации приборов - это попытка разработчиков прибора дать домохозяйке понять, сколько соли (обычно поваренной) находится в её супе например. Вычисляется на основе электропроводности.

Электропроводность разных солей - разная. Вычислить, сколько солей (если их несколько) в граммах не может ни один прибор работающий на основе определения электропроводности.

ЕС - это электропроводность жидкости при 25 градусах.

Большинство современных приборов имеет термокомпинсацию, но она не может быть точной поскольку разные соли имеют разную функцию зависимости температуры раствора и электропроводности. Потому лучше замерять именно при 25 градусах.

В большинстве схем выращивания подразумевается использование EC-метра для контроля и управления концентрацией раствора. Это значит, что не важно сколько солей в граммах. Главное, чтобы их соотношения между собой были подходящими для конкретной культуры.
Например NPK 100:25:100 и NPK 200:50:200 - это один и тот-же раствор, но с разным значением EC. (не путать с NPK с упаковок удобрений)

Контролировать EC с помощью TDS метра для растворов с низкой концентрацией не сложно, достаточно выяснить его шкалу:
1. Измеряем ppm воды
2. Берем 5 грамм поваренной соли экстра и растворяем в 10 литрах воды
3. Измеряем ppm полученной жидкости и отнимаем от него ppm воды (см п.1) Это значение будет равно ЕС=1
4. Любые измерения делим на значение полученное в п.3 - это и будет реальное значение в ЕС из рецептов.
Не плохо еще:
* проверить линейность шкалы прибора (проверить растворы 2, 7, 10 грамм поваренной соли экстра на 10 литров воды)
* откалибровать до ровного значения например при EC=1, что-бы было 500 ppm, легче будет считать
* Купить нормальный EC метр, как правило такие приборы могут замерить крутые концентраты EC=10-20, что обычным ppm-TDS метром практически не реально сделать. Так можно измерять маточные концентраты.

Значения калибровочных навесок
Значения с учетом ЕС воды ~0.01 мСи/см

ЕС=1 мСи/см 0,49 гр/литр NaCl
ЕС=2 мСи/см 1 гр/литр NaCl
ЕС=3 мСи/см 1.53 гр/литр NaCl
ЕС=4 мСи/см 2.06 гр/литр NaCl
ЕС=5 мСи/см 2.61 гр/литр NaCl

Калибровка без весов подручными средствами

Нам понадобится:

пластиковая бутлка 0,5 из под Sprite для отмера 0,5 литра воды
аптечный кальция хлорид 10% в ампулах (100 мг/мл) по 5 мл в ампуле
емкость для смешивания и измерений.


Ход измерений

Наливаем в промытую бутылку из под спрайта воду до метки под горлышком, желательно осмос, но не критично. Температура должна быть комнатной.


В ампулах содержится 5 мл раствора CaCl2*6H2O высокой чистоты

Одна ампула + 500 мл воды дают ЕС=1,094 мСи/см
Две ампулы + 500 мл воды дают ЕС=2,084 мСи/см
Три ампулы + 500 мл воды дают ЕС=3,013 мСи/см

если ампулы по 10 мл, то объем воды необходимо увеличить до 1 литра.

Алиев Э.А. Выращивание овощей в гидропонных теплицах(формат DJVU)