Jak działa aeroponika

Około 700 milionów lat temu rośliny zaczęły osiedlać się na lądzie. Wcześniej tylko oceany tętniły życiem, a teren Ziemi nie zawierał żadnych prócz prostych grzybów. Pierwsze gatunki roślin, które przeskoczyły z morza na ląd, były tak proste i delikatne, że nie pozostawiły po sobie żadnych skamieniałości. W rzeczywistości odkryto je tylko teoretycznie poprzez zbadanie zegara molekularnego tych pierwszych roślin – serii mutacji znalezionych w strukturze genetycznej organizmu.

Atmosfera Ziemi została stworzona poprzez poświęcenie niezliczonych roślin, które rosły, siały, ewoluowały i umierały. Mówiąc prościej, rośliny dosłownie ukształtowały atmosferę odpowiednią do przetrwania. Na szczęście dla nas to także atmosfera, w której żyją ludzie i wszystkie inne ziemskie organizmy.

W latach 80. izraelscy naukowcy opracowali nową (i lepszą) metodę uprawy roślin. Znany jako aeroponika, proces ten powoduje wzrost roślin bez gleby i bardzo małej ilości wody. Rosnąca popularność aeroponiki jest symbolem pragnienia ludzkości, by ukształtować planetę zgodnie z naszymi potrzebami, tak jak zrobiły to te pierwsze rośliny 700 milionów lat temu. Czas pokaże, czy ta metoda uprawy stanie się również zbawczą łaską, która wymazuje całe spustoszenie, jakie stworzyliśmy w wyniku tego pragnienia. Omówimy historię i ewolucję aeroponiki, a także stojącą za nią technologię, zaczynając od następnej strony.

1. Historia aeroponiki
2. Systemy aeroponiczne
3. Plony aeroponiczne
4. Korzystanie z aeroponiki

Mówiąc najprościej, aeroponika to metoda uprawy roślin w bezglebowym środowisku z bardzo małą ilością wody. Zasadniczo rośnie bez ziemi. Pomimo tego postępu aeroponika miała dość powolny start. Techniki uprawy roślin bez gleby zostały po raz pierwszy opracowane w latach dwudziestych XX wieku przez botaników, którzy wykorzystywali prymitywną aeroponikę do badania struktury korzeni roślin [źródło: Barak, et al ]. Ten brak gleby znacznie ułatwił badania: w aeroponice korzenie roślin zwisają w powietrzu, a na miejscu utrzymywane są tylko łodygi roślin. Jednak skok logiczny, który doprowadził do uprawiania roślin w ten sposób w celach rekreacyjnych, a nie akademickich, nastąpił dopiero w latach 70. XX wieku. Hydroponika, podobna technologia, w której korzenie roślin hoduje się w wodzie bogatej w składniki odżywcze, a nie w glebie,

Hydroponika (rosnące korzenie w bogatym w składniki odżywcze podłożu na bazie wody zamiast w glebie) stała się popularna na Zachodzie w latach 70. XX wieku. Jednak badania i wykorzystanie systemów aeroponicznych kontynuowano za kulisami, a technika ta zadebiutowała publicznie, gdy w 1982 r. otwarto pawilon „The Land” w Disney's Epcot Center.

Wysunięcie aeroponiki na dalsze światło reflektorów wymagałoby zainteresowania NASA. W latach 90. badania i udoskonalanie tych technik rozpoczęły się po tym, jak NASA sfinansowała projekt małej operacji aeroponicznej. Zaangażowanie NASA nadałoby rozwijającemu się ruchowi aeroponicznemu zdecydowanie futurystyczny obraz.

Pomimo tego obrazu koncepcja systemu aeroponicznego jest w rzeczywistości dość prosta. Dowiedz się, jakie to proste, na następnej stronie.

Wyobraź sobie deskę z otworami wywierconymi w równych odległościach od siebie i podłączoną stabilizatorem, takim jak guma piankowa. Po tym, jak rośliny wykiełkują z nasion na bezglebowym podłożu, takim jak wełna mineralna (włóknisty materiał utkany z pasm lawy), przesadza się je na deskę. Gdy roślina rośnie, górne części rośliny (korona) wyrastają nad deską, podczas gdy korzenie zwisają poniżej.

Pod tablicą znajduje się zamknięty obszar znany jako komora korzeniowa. Cel tego obszaru jest dwojaki: chroni korzenie przed światłem i przechowuje pożywkę/roztwór wodny, który je karmi. Pompa miskowa wypycha roztwór przez rurę z szeregu dysz, które rozpylają roztwór i rozpylają drobną mgłę bezpośrednio na korzenie. W zamkniętym systemie to, co nie zostanie wchłonięte przez korzenie, spada z powrotem do komory roztworu i ponownie przechodzi przez nią. Pompa jest ustawiona na automatyczny zegar i dostarcza tę pożywkę o dużej mocy w regularnych odstępach czasu.

Systemy aeroponiczne A-frame są również szeroko stosowane. Zamiast desek poziomych systemy A-frame wykorzystują wysokie stożki wykonane z ram PCV i osłonięte siatką drobiową i plastikiem. Wnętrze służy jako komora korzeniowa. Korzenie rośliny zwisają pod kątem w dół wewnątrz stożka, podczas gdy rośliny rosną w górę przez plastik z boku. (Pomyśl o tipi Chia Pet .) Systemy z ramą typu A mają zdecydowaną przewagę nad systemami poziomymi, ponieważ wymagają mniej powierzchni kwadratowej dla tej samej gęstości roślin, ponieważ systemy są ułożone w górę, a nie na zewnątrz.

Ten rodzaj myślenia odzwierciedla podstawowe założenie aeroponiki – używanie minimalnej ilości danych wejściowych, aby uzyskać maksymalną wydajność. Kolejnym ważnym aspektem jest brak gleby. Gleba zapewnia roślinom stabilność, ciepło i łatwy sposób dystrybucji składników odżywczych i wody. Ale gleba też jest skąpa, zwłaszcza jeśli chodzi o dostarczanie roślinom tlenu.

Może się to wydawać sprzeczne z intuicją, ponieważ pierwszą rzeczą, jakiej dowiedziałeś się o roślinach, jest to, że zużywają one dwutlenek węgla i uwalniają tlen. To prawda, że ​​rośliny potrzebują dwutlenku węgla, aby za pomocą fotosyntezy przekształcić światło słoneczne w cukry. Ale używają też tlenu do rozbicia tych cukrów na użyteczne formy energii. Więcej tlenu oznacza większy wzrost roślin, a rośliny otrzymują więcej tlenu w warunkach aeroponicznych, z korzeniami wystawionymi na działanie powietrza i nieobciążonymi gęstą glebą.

Sposób dostarczania składników odżywczych i wody również świadczy o skuteczności aeroponiki. Pożywki stosowane na roślinach wymagają tylko niewielkiej ilości wody. W systemach zamkniętych zużycie wody jest jeszcze bardziej ograniczone. Dysze atomizujące zapewniają najbardziej efektywne dostarczanie składników odżywczych, ponieważ zamieniają wodę w drobną mgiełkę. Rośliny wchłaniają składniki odżywcze przez swoje korzenie poprzez osmozę, selektywną absorpcję związków przez ściany komórkowe. W rezultacie korzenie mogą łatwiej przyswajać składniki odżywcze, ponieważ są one dostarczane przez mgiełkę.

Aeroponika, jak już zapewne zauważyłeś, to wzrost roślin na sterydach. Dlatego nie powinno Cię dziwić, że rośliny uprawiane aeroponicznie wytwarzają większe plony owoców i większe korzenie. Zaskakujące jest to, o ile więcej owoców może wydać roślina.

Istnieje wiele niepotwierdzonych dowodów potwierdzających pogląd, że uprawa aeroponiczna może być lepsza od uprawy w warunkach naturalnych. To samo powiedzą Ci internetowe fora dyskusyjne wśród wielbicieli aeroponii.

Badania naukowe również przyniosły mnóstwo dowodów na poparcie tego twierdzenia. Badania przeprowadzone w latach 1991-92 na Sardynii we Włoszech wykazały, że niektóre hybrydowe odmiany pomidorów wytwarzały obfite „owoce o doskonałej jakości handlowej” w bardzo krótkim czasie, wystarczającym do tego, aby proces stosowany przez naukowców był opłacalny do komercyjnego wykorzystania [źródło: Leoni, et al. ]. Co oni zrobili? Badacze z Sardynii zastosowali system aeroponiczny o dużej gęstości (HDAS), z roślinami rosnącymi blisko siebie. Ponieważ korzenie roślin nie konkurują o składniki odżywcze w tej samej glebie, można je uprawiać w gęstych nasadzeniach aeroponicznie. Co więcej, pomidory aeroponiczne były gotowe do owocowania cztery razy w ciągu jednego roku, a nie jedno lub dwa razy obserwowane w warunkach polowych.

W 2001 roku badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Arizony przyjrzało się wpływowi aeroponiki na rośliny cenione za lecznicze właściwości ich korzeni. Naukowcy zbadali dwie odmiany roślin, jeżówkę i łopian, i stwierdzili zaskakujące wyniki. Podczas gdy uprawa echinacei padła ofiarą epidemii grzybów i owadów, plony były nadal porównywalne do tych obserwowanych w naturalnych warunkach polowych. Łopian znacznie przewyższał swoje odpowiedniki uprawiane na zewnątrz: zbiory korzeni z roślin łopianu testowanych w badaniu University of Arizona dały prawie 1000 (tak, tysiąc) procent więcej niż średnio w przypadku łopianu z upraw polowych. Co więcej, naukowcy wskazali, że brak gleby ułatwiał zbiory upraw aeroponicznych.

NASA osiągnęła podobne wyniki: w 1997 r. agencja kosmiczna wysłała na stację kosmiczną Mir różne aeroponicznie uprawiane sadzonki azjatyckiej fasoli, jednocześnie obserwując uprawianą aeroponicznie grupę kontrolną na Ziemi, która stosowała identyczny system uprawy. Jedyną zmienną oddzielającą uprawy Miru i Ziemi była grawitacja. Fasolę kosmiczną uprawiano w warunkach zerowej grawitacji, podczas gdy uprawę ziemską uprawiano w normalnych warunkach atmosferycznych. Zboża w Mirze faktycznie rosły lepiej niż fasola uprawiana na Ziemi.

Sukces testu był bardzo cenny dla NASA. Okazało się, że rośliny jadalne mogą nie tylko rosnąć, ale i dobrze prosperować w warunkach zerowej grawitacji. Wykazał również, że ten system aeroponiczny przyda się podczas długich lotów kosmicznych i misji. Może się też przydać podczas ewentualnej kolonizacji innych planet.

Więc dobrze, ludzkość jest uratowana. Dysponujemy technologią rolniczą, która nas wspiera. Jednak wiele osób korzysta obecnie z aeroponiki. Hodowcy korzystający z tej technologii są nie tylko w czołówce; ich połączone wysiłki mogą zakończyć się uratowaniem ludzkości przed pakowaniem się w poszukiwaniu innego domu.

Ponieważ systemy aeroponiczne są tak łatwe w użyciu po ich zbudowaniu — ustawienie świateł do uprawy i liczników czasu pompy ściekowej pozwala na względnie bez użycia rąk — technologia ta staje się coraz szerzej stosowana.

Małe firmy komercyjne uznały tę technologię za przydatną do cięcia kosztów i zwiększania zysków. Rolnik bazylii z Kolorado ma czas na codzienną pracę jako optometrysta, a jednocześnie dostarcza zioła do ponad 100 okolicznych restauracji [źródło: Weaver ]. Systemy aeroponiczne obniżają koszty, takie jak woda, nawóz i gleba: ostatecznie wszystko, czego potrzebujesz, to roztwór składników odżywczych i woda wymagana do jego wymieszania. Zmniejsza również wymagania przestrzenne. Ze względu na wszystkie te cechy uprawy aeroponicznej, małe osobniki mogą lepiej konkurować z większymi hodowcami.

Aeroponika stała się ulubionym narzędziem wśród poważnych hodowców innej odmiany roślin – marihuany. Coraz liczniejsi hodowcy donic zaczęli uprawiać w pomieszczeniach. Wiele osób stwierdza, że ​​technologia ta zapewnia wyższe plony przy mniejszym zapotrzebowaniu na miejsce [źródło: Escondido ]. Brak wody potrzebnej do wzrostu aeroponicznego również czyni tę metodę atrakcyjną. Pojedyncza dojrzała roślina marihuany może wymagać nawet 15 galonów wody dziennie [źródło: Ecology Center]. Niezwykle wysokie rachunki za wodę mogą zniechęcić organy ścigania. Plantatorzy, którzy przenoszą swoją działalność do wewnątrz, zwłaszcza ci, którzy decydują się na uprawę w mieście, odkryją, że mają towarzystwo. Miejscy ogrodnicy odkryli, że aeroponika dobrze odpowiada ich potrzebom. W miastach często brakuje gleby, co sprawia, że ​​korzystanie z aeroponiki jest dobrą opcją uprawy w mieście.

Uprawa roślin spożywczych na dachach iw mieszkaniach, by posłużyć się innym przykładem, ujawnia pewne oczywiste zalety. Uprawa własnej żywności staje się coraz bardziej atrakcyjna wraz ze wzrostem cen żywności, ale te same ceny żywności opierają się na zagrożeniu dla środowiska. Wyjaśnijmy: Każdy produkt żywnościowy ma koszt transportu, ilość pieniędzy i zasobów przeznaczonych na przeniesienie go z miejsca pochodzenia na stół obiadowy. Wiele osób zaangażowanych w ruch ogrodnictwa miejskiego uważa, że ​​lokalna produkcja żywności obniża zarówno ceny, jak i wpływ na środowisko. Przeniesienie grejpfruta z Florydy do Nowego Jorku wymaga dużej emisji dwutlenku węgla; lokalna uprawa żywności — zwłaszcza w komunalnym systemie aeroponicznym w budynku mieszkalnym — radykalnie zmniejsza te skutki.

Woda stała się również punktem spornym wśród ludzi w XXI wieku. Około 70 procent wody zużywanej przez ludzi jest wykorzystywane w rolnictwie, a około 45 procent jest tracone z powodu tandetnych technik nawadniania [źródło: UNESCO , WAPA ]. Wykorzystanie wody przez aeroponika w zamkniętym systemie, który ją recyrkuluje, drastycznie zmniejsza zużycie wody nawet o 98 procent [źródło: NASA ].

Im więcej ludzi rodzi się na świecie, ziemia staje się coraz rzadsza. Grunty orne są często tworzone przez wyrównywanie lasów i innych ekosystemów. Podobnie miasta, przedmieścia i przedmieścia. Łącząc wzmożony wzrost działalności człowieka z produkcją żywności na tych terenach, zamiast rezerwować obszary wiejskie do produkcji żywności, ludzie mogliby drastycznie zmniejszyć swój wpływ na środowisko i umożliwić powrót części gruntów uprawnych do stanu naturalnego. Pozwolenie na naturalizację tych obszarów powinno pozwolić na powrót lasów, prawdopodobnie prowadząc do większej ilości dwutlenku węgla usuwanego z powietrza, co przede wszystkim pomogło ludzkości w rozwoju i rozkwicie.

Powiązane artykuły

Więcej świetnych linków

Źródła