Cách thức hoạt động của Hydroponics

Nếu bạn đã từng đặt một cành cây vào cốc nước với hy vọng rằng nó sẽ phát triển ra rễ, thì bạn đã thực hành theo hình thức thủy canh. Thủy canh là một nhánh của nông nghiệp mà cây trồng được trồng mà không cần sử dụng đất. Các chất dinh dưỡng mà cây trồng thường lấy từ đất thay vào đó được hòa tan vào nước, và tùy thuộc vào loại hệ thống thủy canh được sử dụng, rễ của cây trồng lơ lửng, ngập trong hoặc phun sương với dung dịch dinh dưỡng để cây trồng có thể lấy được các nguyên tố. nó cần cho sự phát triển.

Thuật ngữ thủy canh bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp cổ đại "hydros," có nghĩa là nước và "ponos," có nghĩa là công việc. Đôi khi nó có thể bị gọi nhầm là nuôi trồng thủy sản , hoặc nuôi trồng thủy sản, nhưng những thuật ngữ này thực sự được sử dụng thích hợp hơn cho các ngành khoa học khác không liên quan đến làm vườn.

Khi dân số trên hành tinh của chúng ta tăng lên và đất canh tác có sẵn để sản xuất cây trồng giảm, thủy canh sẽ cung cấp cho chúng ta một loại huyết mạch và cho phép chúng ta sản xuất cây trồng trong nhà kính hoặc trong các tòa nhà đa cấp dành riêng cho nông nghiệp. Hiện tại, khi giá đất đắt đỏ, cây trồng đang được sản xuất dưới đất, trên mái nhà và trong nhà kính bằng phương pháp thủy canh.

Có lẽ bạn muốn bắt đầu một khu vườn để có thể tự trồng rau , nhưng bạn không có không gian trong sân hoặc bạn bị sâu bệnh và côn trùng lấn át. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những kiến ​​thức cần thiết để thiết lập thành công một khu vườn thủy canh trong nhà của bạn và cung cấp những gợi ý về các loại cây có thể phát triển dễ dàng mà không cần đầu tư lớn.

1. Lịch sử của thủy canh và làm vườn không cần đất
2. Tại sao nên sử dụng hệ thống thủy canh?
3. Khoa học đằng sau chất dinh dưỡng thủy canh
4. Thiết bị thủy canh
5. Tự làm thủy canh tại nhà
6. Ghi nhãn Thực phẩm và Thủy canh
7. Trồng trọt bằng phương pháp thủy canh và tương lai của nông nghiệp

Mặc dù thật dễ dàng để tưởng tượng loại quy trình này được dán nhãn là một loạt các khoa học viễn tưởng thời đại mới , nhưng thực tế thủy canh đã được sử dụng hàng nghìn năm. Vườn treo Babylon nổi tiếng , một trong bảy kỳ quan của thế giới cổ đại , phần lớn được cho là hoạt động theo nguyên tắc thủy canh. Được xây dựng vào khoảng năm 600 trước Công nguyên ở Babylonia, hay Mesopotamia, các khu vườn nằm dọc theo sông Euphrates. Khu vực này có khí hậu khô hạn hiếm khi thấy mưa, và người ta tin rằng những khu vườn tươi tốt được tưới nước bằng hệ thống dây xích kéo nước từ sông lên và cho phép nó nhỏ giọt xuống từng bậc thang hoặc hạ cánh của khu vườn. cấu trúc.

Trong suốt thế kỷ 10 và 11, người Aztec đã phát triển hệ thống vườn nổi dựa trên phương pháp thủy canh. Bị đẩy ra khỏi vùng đất của mình, họ định cư tại Hồ Tenochtitlan. Không thể trồng trọt trên bờ đầm lầy của hồ, họ đã đóng bè bằng lau sậy và rễ cây. Những chiếc bè này được đắp một chút đất từ ​​đáy hồ, sau đó nổi lên giữa mặt nước. Cây trồng sẽ phát triển trên đỉnh bè, rễ của chúng vươn qua bè và xuống nước. Các tác phẩm của Marco Polo cho biết ông đã chứng kiến ​​những khu vườn nổi tương tự khi đến thăm Trung Quốc vào cuối thế kỷ 13 [nguồn: Indianetzone.com ].

Các nghiên cứu và xuất bản chính thức về thủy canh đã không bắt đầu cho đến thế kỷ 17. Ngài Francis Bacon, một nhà khoa học, triết gia và chính trị gia người Anh đã nghiên cứu về cách làm vườn không cần đất vào những năm 1620. Công trình nghiên cứu về chủ đề này của ông đã được xuất bản vào năm 1627 và đã khơi dậy một làn sóng nghiên cứu đáng kinh ngạc về thủy canh.

Năm 1699, một nhà khoa học người Anh khác, John Woodward, đã thực hiện các thử nghiệm liên quan đến sự phát triển của cây bạc hà trong các dung dịch nước khác nhau. Ông đã cố gắng trồng cây bạc hà trong nước mưa, nước sông và nước đã được trộn với đất và sau đó thoát nước. Ông nhận thấy rằng cây bạc hà phát triển nhanh hơn và tạo ra những cây khỏe mạnh hơn trong dung dịch nước đã được trộn với đất. Kết luận của ông là cây cối sẽ phát triển tốt hơn trong môi trường nước ít tinh khiết hơn là trồng trong nước cất. Ngày nay chúng ta biết rằng kết quả của anh ấy là do các khoáng chất còn lại trong nước sau khi nó được trộn với đất [nguồn: Glass ].

Một nhà khoa học Berkeley, William Gericke, đã thúc đẩy việc sử dụng thủy canh trong nông nghiệp thương mại. Sử dụng quy trình mà ông gọi là " nuôi trồng thủy sản ", ông đã giới thiệu những lợi ích của việc làm vườn không cần đất bằng cách trồng cà chua lớn trong nhà thông qua nước và dung dịch dinh dưỡng. Sau khi nhận thấy rằng thuật ngữ "nuôi trồng thủy sản" đã được sử dụng để mô tả việc nghiên cứu các sinh vật sống dưới nước, ông đã đặt ra thuật ngữ "thủy canh", mà chúng ta vẫn sử dụng ngày nay [nguồn: Jensen ].

Hai nhà khoa học Berkeley khác, Dennis Hoagland và Daniel Arnon, sau đó đã mở rộng nghiên cứu của Gericke. Năm 1938, họ xuất bản cuốn "Phương pháp nuôi cây bằng nước để trồng cây mà không cần đất", được nhiều người coi là một trong những văn bản quan trọng nhất từng được xuất bản về thủy canh. Một số dung dịch dinh dưỡng mà họ đã phát triển vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.

Theo một bài báo trên tạp chí Time năm 1938, một trong những ứng dụng thương mại đầu tiên của thủy canh đã xảy ra trong thời kỳ này dựa trên nghiên cứu diễn ra tại Berkeley. Các bồn chứa nước khoáng được sử dụng để trồng đậu, cà chua và rau trên Đảo Wake nhỏ bé, một vùng đất nhỏ ở Thái Bình Dương. Hòn đảo này từng được sử dụng làm điểm dừng tiếp nhiên liệu cho Pan-Am Airways , và thực phẩm trồng ở đó đã được sử dụng thành công để nuôi nhân viên và phi hành đoàn của hãng hàng không. Những tình huống tương tự cũng xảy ra trong Thế chiến thứ hai, khi thủy canh được sử dụng để trồng trọt cho quân đội trên các đảo cằn cỗi ở Thái Bình Dương [nguồn: Tạp chí Time ].

Scandal thủy canh

William Gericke được cho là người đặt tên cho hệ thống thủy canh, nhưng công việc của ông thường bị che khuất bởi tai tiếng. Mặc dù nghiên cứu thủy canh của anh ấy đã được thực hiện khi anh ấy đang làm việc tại UC Berkeley, anh ấy tuyên bố rằng công việc của anh ấy về lý thuyết đã được thực hiện liên tục, trong thời gian của riêng anh ấy. Do đó, ông từ chối chia sẻ bất kỳ công việc hoặc nghiên cứu nào của mình, và rời trường đại học trước khi xuất bản tác phẩm nổi tiếng của mình về chủ đề, “Hướng dẫn hoàn chỉnh để làm vườn ít đất”. Hoagland và Arnon được giao nhiệm vụ cố gắng tái tạo nghiên cứu của anh ấy, và may mắn thay cho tương lai của thủy canh, họ được ghi nhận với nhiều đóng góp của riêng mình cho khoa học [nguồn: Tạp chí Time ].

Vậy tại sao phải trải qua tất cả những rắc rối khi thiết lập hệ thống thủy canh? Rốt cuộc, con người đã trồng thực phẩm tốt trong hàng nghìn năm, nếu không muốn nói là hàng triệu năm bằng cách sử dụng chất bẩn kiểu cũ. Thủy canh mang lại một số lợi ích đáng kể so với canh tác truyền thống, và khi lời về những lợi ích này được lan rộng, nhiều người sẽ chuyển sang trồng thủy canh cho nhu cầu nông nghiệp của họ.

Đầu tiên, thủy canh cung cấp cho mọi người khả năng trồng thực phẩm ở những nơi mà nông nghiệp truyền thống không thể thực hiện được. Ở những khu vực có khí hậu khô cằn, như Arizona và Israel, phương pháp thủy canh đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ. Khoa học này cho phép người dân ở những khu vực này thưởng thức các sản phẩm được trồng tại địa phương và mở rộng sản xuất lương thực của họ. Tương tự, thủy canh rất hữu ích ở các khu vực đô thị dày đặc, nơi có đất ở mức cao. Ở Tokyo, phương pháp thủy canh được sử dụng thay cho phương pháp trồng cây dựa trên đất truyền thống. Hydroponics cũng rất hữu ích trong các địa phương từ xa, chẳng hạn như Bermuda. Với rất ít không gian có sẵn để trồng trọt, người Bermuda đã chuyển sang các hệ thống thủy canh, chiếm khoảng 20% ​​diện tích đất thường cần cho sự phát triển của cây trồng. Điều này cho phép người dân trên đảo thưởng thức các sản phẩm địa phương quanh năm mà không phải trả chi phí và nhập khẩu chậm trễ. Cuối cùng,thời tiết có thể có lợi từ phương pháp thủy canh. Những nơi như Alaska và Nga, nơi mùa vụ trồng trọt ngắn hơn, sử dụng nhà kính thủy canh, nơi có thể kiểm soát ánh sáng và nhiệt độ để tạo ra năng suất cây trồng cao hơn.

Chúng ta cũng phải xem xét những lợi ích môi trường đáng kể đối với việc sử dụng phương pháp thủy canh. Hệ thống thủy canh chỉ yêu cầu khoảng 10% lượng nước mà nông nghiệp dựa vào đất cần. Điều này là do hệ thống thủy canh cho phép tái chế và tái sử dụng nước và dung dịch dinh dưỡng, và thực tế là không có nước nào bị lãng phí. Điều này có thể có tác động khá lớn đến các khu vực khan hiếm nước, chẳng hạn như ở Trung Đông và các khu vực của châu Phi. Tương tự như vậy, thủy canh cần ít hoặc không cần thuốc trừ sâu và chỉ khoảng 25% chất dinh dưỡng và phân bón cần thiết cho cây trồng trên đất. Điều này không chỉ thể hiện việc tiết kiệm chi phí mà còn mang lại lợi ích cho môi trường vì không có hóa chất nào được thải vào không khí. Cuối cùng, chúng ta phải xem xét các tác động môi trường của giao thông vận tải. Vì thủy canh cho phép sản xuấtđược trồng tại địa phương và cần ít khu vực nhập khẩu cây trồng của họ hơn, giảm cả giá cả và phát thải khí nhà kính do giảm yêu cầu vận chuyển [nguồn: Jensen ].

Tiếp theo, thủy canh mang lại cho chúng ta lợi ích là thời gian thu hoạch ngắn hơn. Thực vật được trồng theo cách này có khả năng tiếp cận trực tiếp với nước và chất dinh dưỡng và do đó, không bị buộc phải phát triển hệ thống rễ rộng để cho phép chúng tìm thấy các chất dinh dưỡng mà chúng cần. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và tạo ra những cây xanh khỏe mạnh hơn trong khoảng một nửa thời gian so với nông nghiệp truyền thống.

Vậy tại sao thủy canh lại không chiếm ưu thế? Điều này là do một số nhược điểm riêng biệt liên quan đến các hệ thống này. Đầu tiên là vốn đầu tư cao so với canh tác trên đất. Mặc dù thủy canh thường rẻ hơn nhiều theo thời gian, nhưng nó đòi hỏi một khoản chi phí trả trước đáng kể để thiết lập bất kỳ loại hệ thống lớn hơn nào. Tiếp theo là nguy cơ mất điện, có thể khiến máy bơm ngừng hoạt động và làm hỏng mùa màng. Cuối cùng, nhiều người lo sợ rằng thủy canh đòi hỏi phải có bí quyết và nghiên cứu đáng kể, trong khi trên thực tế, nó rất giống với làm vườn truyền thống. Rốt cuộc, thực vật dựa vào một số chất dinh dưỡng để phát triển và những chất dinh dưỡng này không thay đổi, bất kể bạn đang sử dụng hệ thống nào.

Trước khi chúng ta có thể xem xét cách thức hoạt động của thủy canh, trước tiên chúng ta phải hiểu cách thức hoạt động của bản thân cây trồng. Nói chung, thực vật cần rất ít để phát triển. Chúng có thể tồn tại nhờ sự pha trộn đơn giản của nước, ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và các chất dinh dưỡng khoáng từ đất. Thực vật có thể biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học để tạo thành đường cho phép chúng phát triển và duy trì bản thân. Do đó, thực vật chuyển đổi carbon dioxide, nước và ánh sáng thành đường và oxy thông qua một quá trình gọi là quang hợp. Quá trình quang hợp đòi hỏi cây phải tiếp cận với một số khoáng chất nhất định, đặc biệt là nitơ, phốt pho và kali. Những chất dinh dưỡng này có thể có tự nhiên trong đất và được tìm thấy trong hầu hết các loại phân bón thương mại. Lưu ý rằng bản thân đất không cần thiết cho sự phát triển của cây: cây chỉ cần các khoáng chất từ ​​đất. Đây là tiền đề cơ bản đằng sau phương pháp thủy canh - tất cả các yếu tố cần thiết cho sự phát triển của cây trồng đều giống như cách làm vườn trên đất truyền thống. Thủy canh chỉ đơn giản là loại bỏ các yêu cầu về đất.

Có một số loại hệ thống thủy canh khác nhau, mặc dù mỗi loại đều dựa trên những khái niệm ban đầu giống nhau. Ở đây, chúng tôi sẽ xem xét từng loại, khám phá cách thức và lý do tại sao chúng được sử dụng và xem loại cây nào đáp ứng tốt nhất cho từng phương pháp.

Hệ thống Ebb và Flow yêu cầu một giá thể, chẳng hạn như đá trân châu , không phục vụ mục đích nào khác ngoài việc cung cấp sự ổn định cho rễ của cây. Thực vật không lấy chất dinh dưỡng từ chính môi trường. Hệ thống tầng và dòng chảy bao gồm một khay trong đó cây trồng được đặt trong giá thể; bên dưới khay đựng trong thùng riêng là bể chứa nước và các dung dịch khoáng. Nước từ bể chứa được bơm định kỳ lên khay. Điều này làm ngập khay và cho phép cây hút nước và chất dinh dưỡng. Dần dần, nước thoát trở lại bể chứa do trọng lực. Hệ thống Ebb và Flow hoạt động tốt nhất với các loại cây nhỏ như thảo mộc và thường được sử dụng trong các thiết lập thủy canh nhỏ hơn, chẳng hạn như trong nhà.

Kỹ thuật màng dinh dưỡng (NFT) là một hệ thống dựa trên nước mà không cần đất hoặc giá thể. Chúng được xây dựng bằng cách sử dụng các kênh gỗ, hỗ trợ lớp lót màng polyetylen. Các cây trồng như cà chua và dưa chuột được đặt trên các kênh, và nước được làm giàu chất dinh dưỡng được bơm đến đầu cao của mỗi kênh. Các kênh dốc xuống, và nước được thu thập ở cuối để được bơm trở lại qua hệ thống và tái sử dụng. Chỉ những cây có bộ rễ lớn mới hoạt động với kỹ thuật này.

Drip Systems are set up almost identically to an ebb and flow system, although instead of water being pumped through one large tube, it's pumped through many small tubes and drains onto the top of the plants. This system is ideal for plants that don't yet have a developed root system, and like an ebb and flow system, works best with smaller plants.

Aeroponics is another water based system, which, like NFT, requires no medium. Plants are suspended on a tray, with their roots freely dangling below. The entire tray is placed into a box that has a small amount of water and nutrient solution in the bottom. A pump system is used to draw the water up, where it's sprayed in a fine mist onto the entire plant and root in a continuous manner. This system is the most difficult to set up and manage, but it has great potential for large commercial uses.

Hệ thống Bấc tương tự như hệ thống ebb và flow ở chỗ chúng dựa trên phương tiện trung bình. Cây được đặt vào khay chứa đầy giá thể như đá trân châu hoặc len đá. Ở gốc mỗi gốc có đặt một sợi dây ni lông, dây ni lông được treo tự do, kéo dài quá đáy khay. Toàn bộ khay sau đó được đặt lên trên một bể chứa. Các dây nylon hút nước và chất dinh dưỡng, cuốn chúng vào rễ cây. Hệ thống này là mong muốn vì nó không cần mua máy bơm hoặc thiết bị khác [nguồn: Roberto ].

Để biết thêm về những gì liên quan đến việc thiết lập các loại hệ thống thủy canh khác nhau, hãy đọc phần tiếp theo.

Now that we've looked at the different type of hydroponic systems, let's take a look at some of the tools and accessories that work to complement the various systems

The most important part of any hydroponic system is, of course, the nutrient solution used. Hydroponic nutrient solutions are readily available from gardening centers and nurseries and are composed of a blend of such nutrients as nitrogen, potassium, calcium, magnesium and other minerals. Different nutrient solutions are used depending on what type of plants you're trying to grow, what system you're using and what mediums, if any, you're working with.

Như chúng ta đã thấy, thủy canh có thể được thực hiện có hoặc không có giá thể. Trong trường hợp sử dụng một phương tiện, có một số sự lựa chọn có sẵn, mỗi phương tiện đều có những lợi ích và hạn chế riêng. Một trong những giá thể phổ biến nhất được sử dụng trong làm vườn thủy canh là len đá, do thực tế là nó vừa phải chăng và có khả năng thoát nước dễ dàng. Các phương tiện phổ biến khác bao gồm đất sét, đá trân châu, vermiculite, cát và sỏi. Trong khi sỏi, đất sét và cát đều rẻ và dễ kiếm, chúng nặng và không cung cấp mức độ lưu thông nước như đá trân châu và vermiculite, đắt hơn nhưng cũng hiệu quả hơn.

Một khía cạnh quan trọng khác của thủy canh là sử dụng ánh sáng. Như chúng ta đã thảo luận trước đó, thực vật cần ánh sáng để thực hiện quá trình quang hợp. Ở những nơi không có hoặc không có nhiều ánh sáng tự nhiên, đèn Xả cường độ cao (HID) được sử dụng để thay thế. Có hai loại đèn chính được sử dụng để làm vườn và mỗi loại cung cấp ánh sáng cho các phần khác nhau của quang phổ. Metal Halide (MH) cung cấp ánh sáng từ đầu màu xanh lam của quang phổ và được sử dụng với cây non và các loại rau lá xanh. Đèn cao áp Natri (HPS) ở đầu đối diện của quang phổ và được sử dụng cho cây ăn trái hoặc cây có hoa [nguồn: Green Coast Hydroponics ].

Finally, any successful hydroponic system must be monitored so that PH levels are regulated. PH is a measure of hydrogen ion concentration, and gives us a value as to how acidic or alkaline the growth environment is. It must be kept within a certain range, depending on the plant and the medium used. The value can be measured using a PH testing kit, available at any gardening supply center.

Hydroponics with Mickey

Maybe you remember hearing the term hydroponics before, but you can't remember where. Would you believe it could have been on a family trip to Walt Disney World in Florida? Epcot Center's “Living with the Land” is an attraction dedicated to agriculture, with a large portion of the ride focused on hydroponics. Best of all, many fruits, vegetables and herbs, including those Mickey-shaped cucumbers, that are used in Disney restaurants are grown at the Epcot Center in the Land Pavilion, all through the use of hydroponics [source: Fehrenbacher].

Are you excited about what you've read so far about hydroponic gardening? Ready to start you own hydroponic garden and put theory into practice? Here, we'll compare the benefits and drawbacks to the different types of hydroponics system, and we'll discuss what kinds of plants can be grown at home using these systems.

When designing a home hydroponics system, it's generally recommended that a medium be used. This tends to support the use of either an ebb and flow or wick system. While a wick system is incredibly cheap and simple to use, it's hard to modify over time, and thus may produce poor results. There is concern over whether the plants are getting the right balance of nutrients, and if they're not, it can be difficult to adjust the nutrient flow. For these reasons, many at-home hydroponic systems tend to be of the ebb and flow variety. Any hydroponic gardening center, and in fact, most traditional nurseries carry all of the equipment required for setting of a home system.

To begin building your ebb and flow system, you first must obtain the required materials. A basic system will require:

If you're willing to use some materials you already have on hand, this system can be set up for as little as $50 [source: Bareroots Hydroponics].

To build your ebb and flow system, simply place the cuttings or seeds into the plant containers, stabilize them using the chosen medium, set the containers into the plastic tray and set it on the support structure. Fill the reservoir with three teaspoons of nutrient solution diluted in three gallons of water (11.36 liters). Install your tubing so that it runs from the top tray to the reservoir, and then set the aquarium pump in place. The timer should be set so that the pump causes the top tray to flood twice a day. Monitor PH levels every two weeks, and you should have no trouble growing your own hydroponic plants [source: Roberto].

The easiest plants to grow at home hydroponically are salad greens, such as lettuce and spinach. Herbs are fairly simple also, with basil , mint and parsley being popular choices. Tomatoes , cucumbers and peppers are possible, too, though these items require either a great deal of natural sunlight or the addition of grow lamps. Finally, any small plants and flowers can be grown using this system.

If you decide to grow plants that require a lot of light and sunlight is not readily available, consider adding an artificial lighting system. HPS lights work best for flowering plants or fruits, while metal halides work better for leafy greens like lettuce and spinach.

Certain plants can be difficult to grow using an ebb and flow system. These include potatoes , berries and bulb-based flowers , such as daffodils. While these items can be grown hydroponically, they work better in water-based systems, such as NFT or aeroponics, which are better suited for larger commercial applications.

Illegal Hydroponics

In recent years, drug enforcement officials all over the world have found some incredibly sophisticated hydroponic gardens in the grow homes of marijuana distributors. In June 2005, Las Vegas police netted almost $750,000 worth of marijuana from a man who had grown all of it hydroponically inside of his two homes [source: Braithwaite]. Then in July 2006, police in Australia nabbed a family who had grown over $2 million in marijuana plants using a highly developed hydroponic system in their homes [source: Crupi].

There's great debate over the use of organic labeling as it relates to hydroponics. As consumers become more focused on the origins of their food and its impact on their health, they frequently turn to foods labeled as organic. Requirements for organic labeling vary from state to state, with some states considering crops produced without pesticides as organic and other states qualifying the organic label to mean completely natural. In the very strictest standards, natural is defined as plants that are grown in the earth using traditional agricultural methods. Under these standards, no pesticides or chemicals may be used, and the plant nutrients that can be applied are strictly regulated.

Depending on the requirements, some food produced hydroponically can be called organic, as hydroponic systems don't necessarily require the use of pesticides or chemicals. Hydroponics does require the use of nutrient solutions, however, which generally require minerals to be extracted or produced, then altered to be made water-soluble. In this way, hydroponic plants are not organic by the very strictest definitions, but may be considered organic in some areas and by some people.

In deciding whether hydroponically grown crops may be beneficial for your needs, look closely at your state's requirements for organic labeling. Does "all natural" matter to you, or are you simply looking to minimize your exposure to pesticides? If organic labeling is important to you, it may be worth investigating this debate further, as hydroponics can produce crops that are considered organic in some areas, often at a much cheaper price than traditionally grown organic foods .

Interested in setting up a hydroponics system in your home? Read on to the next section for step by step instructions on building your system and what you can grow.

Super Vegetables

One of the biggest questions currently on the table concerning hydroponics is the possibility of growing vitamin -enriched food. Because of the controlled environment in hydroponic gardening, enhancements are possible that would not be feasible with traditional agriculture. A small farm in Virginia called Endless Summer has just received a $68,000 grant from the U.S. Department of Agriculture for their research and development of a “Super Lettuce.” The lettuce contains the average person's daily requirements of calcium and potassium and is available locally in the Washington D.C. and Virginia areas [Source: Murphy].

Hydroponics is the fastest growing sector of agriculture, and it could very well dominate food production in the future. As population increases and arable land declines due to poor land management, people will turn to new technologies like hydroponics and vertical farming to create additional channels of crop production. Currently, arable land comprises only around 3 percent of the Earth's surface, and the world population is around 6 billion people, resulting in around 1/5 hectare (2,000 square meters) of arable land per capita. By 2050, scientists estimate that the Earth's population will increase to 9.2 billion, while land available for crop and food production will decline. To feed the increasing population, hydroponics will begin replacing traditional agriculture [source: Chamberlain].

To get a glimpse of the future of hydroponics, we need only to examine some of the early adopters of this science. In Tokyo, on the island nation of Japan, land is extremely valuable due to the surging population. To feed the citizens while preserving valuable land mass, the country has turned to hydroponic rice production. The rice is harvested in underground vaults without the use of soil. Because the environment is perfectly controlled, four cycles of harvest can be performed annually, instead of the traditional single harvest.

­Hydroponics also has been used successfully in Israel, which has a dry, arid climate. A company called Organitech has been growing crops in 40-foot (12.19-meter) long shipping containers, using hydroponic systems. They grow large quantities of berries, citrus fruits and bananas, all of which couldn't normally be grown in Israel's climate. The hydroponics techniques produce a yield 1,000 times greater than the same sized area of land could produce annually. Best of all, the process is completely automated, controlled by robots using an assembly line-type system, such as those used in manufacturing plants. The shipping containers are then transported throughout the country [source: Organitech]

There has already been a great deal of buzz throughout the scientific community for the potential to use hydroponics in third world areas, where water supplies are limited. While the upfront capital costs of setting up hydroponics systems is currently a barrier, in the long-run, as with all technology, costs will decline, making this option much more feasible. Hydroponics has the ability to feed millions in areas of Africa and Asia, where both water and crops are scarce.

Hydroponics also will be important to the future of the space program. NASA has extensive hydroponics research plans in place, which will benefit current space exploration, as well as future, long-term colonization of Mars or the moon . As we haven't yet found soil that can support life in space, and the logistics of transporting soil via the space shuttles seems impractical, hydroponics could be key to the future of space exploration. The benefits of hydroponics in space are two-fold: It offers the potential for a larger variety of food, and it provides a biological aspect, called a bioregenerative life support system. This simply means that as the plants grow, they will absorb carbon dioxide and stale air and provide renewed oxygen through the plant's natural growing process. This is important for long-range habitation of both the space stations and other planets [source: Heiney].

For more information on hydroponics, getting your hands dirty in the garden and related topics, dig through the links on the next page.

Hydroponics Boldly Goes Where No Man Has Gone Before

Many people may remember the use of hydroponics in the “Star Trek” television series. Several of the Enterprise ships throughout the series had a hydroponics bay used to grow fruits and vegetables. Additionally, in “Star Trek Voyager,” Kes sets up a hydroponics garden in Cargo Bay 2 when food rations begin running low, and Neelix visits the hydroponics bay to obtain vegetables for his cooking in another episode [source: Star Trek Voyager Encyclopedia].

Related Articles

More Great Links

Sources