Гидропоника против почвы, все, что вы хотели знать – Наука в гидропонике

Гидропоника стремится выращивать растения без почвы. Но разве это лучше? В этом посте мы собираемся глубоко погрузиться в рецензируемую литературу, сравнивающую почвенные культуры с гидропонными. Мы рассмотрим документы, в которых сравниваются урожайность, качество, стоимость и воздействие на окружающую среду. Это поможет нам определить, какой метод выращивания лучше и при каких обстоятельствах. В этом сравнении «гидропоника» охватывает любую культуру, выращиваемую без почвы, в том числе выращиваемую в беспочвенной среде.

Как сравнить

Может быть трудно сравнивать беспочвенную и почвенную культуру из-за множества способов, которыми можно сделать и то, и другое. Почвенные культуры можно выращивать с внесением удобрений или без них, с ограничениями полива или без них, с органическими или синтетическими удобрениями, в теплице или на поле и т. д. Различные почвы также могут иметь совершенно разные качества и свойства. Точно так же гидропонные культуры используют самые разные системы и питательные растворы. По этой причине я сосредоточу свой анализ на публикациях, в которых делается попытка прямого сравнения продуктов, выращенных одними и теми же исследователями с использованием обоих методов.

Я также рассмотрю литературные обзоры, которые попытаются описать глобальную картину. Эти статьи могут быть важны, поскольку они могут помочь нам оценить влияние почвенной и беспочвенной культуры в гораздо большем масштабе. Это может помочь нам увидеть влияние всех различных используемых методов и то, как наклон шкалы в одну сторону может повлиять на общую картину.

Качество

Во многих различных исследованиях сравнивалось качество овощей и фруктов, выращенных в гидропонных и почвенных культурах. В таблице ниже показаны некоторые из этих исследований и моя оценка «победителя» в каждом из них с учетом их выводов. Я также проанализировал эти обзоры по этому вопросу (12, 13), просмотрел публикации по этому вопросу.

Ссылка	Продукт	Свойство	Победитель
1	Салат из баранины	Срок годности	земля
1	Салат из баранины	Качество	земля
2	Клубника	Размер	гидро
3	Латук	Плотность питательных веществ	гидро
4	Соя	Плотность питательных веществ	гидро
5	Клубника	Плотность питательных веществ	гидро
6	Клубника	Плотность питательных веществ	гидро
6	Малина	Плотность питательных веществ	земля
7	Клубника	Питательная плотность и вкус	гидро
7	Малина	Питательная плотность и вкус	гидро
8	Клубника	Плотность питательных веществ	земля
9	Клубника	Качество	земля
10	Огурец	Качество	гидро
11	Перец	Антиоксиданты	гидро
12	тыква	Качество	гидро

Приведенные выше результаты показывают нам, что, хотя гидропоника может дать лучшие или равные результаты по сравнению с почвой, это никоим образом не гарантируется. Если условия гидропонной системы не контролируются должным образом или почва гораздо более высокого качества, гидропонная система может работать хуже.

Ни почва, ни гидропонные системы не являются гарантией лучшего или худшего качества. Неверно утверждать, что почвенные культуры — даже выращенные органическим способом, как в некоторых из приведенных выше исследований — всегда могут дать лучшие результаты по сравнению с гидропонными культурами. Плотность питательных веществ, свежесть, вкус и качество могут быть такими же хорошими или даже лучше в гидропонной системе.

Однако из-за большего контроля, который гровер осуществляет в гидропонной системе, неопытному гроверу, вероятно, в среднем легче добиться лучших результатов в почве. Это связано с тем, что почвенная культура более снисходительна и заботится о большем количестве аспектов, которые гроверу пришлось бы напрямую контролировать в гидропонной системе, таких как химические условия корневой зоны.

Урожай

Я бы посоветовал сначала прочитать этот пост в блоге, который я написал об урожайности гидропоники. В нем я рассказываю о проблеме урожайности в гидропонике и о том, что наиболее часто упоминаемые показатели урожайности на акр, взятые из нескольких книг, не ссылающихся должным образом на их источники, нельзя считать надежными. Поэтому для сравнения с почвой нам следует обратиться к публикациям, в которых были проведены собственные эксперименты по сравнению обоих типов культур.

Из статей, которые я просмотрел по этому вопросу, ни одна из них не дала почве преимущество. Все статьи показали увеличение урожайности в пересчете на продукт, произведенный на растение или площадь, при гидропонном выращивании (14, 15, 16, 17, 18). Тем не менее, было особенно трудно найти статьи, сравнивающие почвенные и беспочвенные методы выращивания непосредственно с точки зрения урожайности (как видите, я нашел только 5). Вероятно, это связано с тем, что широко распространено мнение, что гидропонные культуры всегда дают более высокую урожайность с акра, поэтому мало кто удосуживается непосредственно изучить эту разницу.

Величина различий в доходности также интересна. Хотя в книгах, описанных в моем посте о «урожайности гидропоники», приводятся различия более чем на два порядка, исследования показывают различия, которые всегда ниже одного порядка и в большинстве случаев ниже двукратного увеличения урожайности. Это означает, что, хотя гидропонные культуры более продуктивны на единицу площади, ожидать увеличения урожайности в 10 раз при переходе от почвы к беспочвенной культуре неразумно. В зависимости от урожая увеличение только на 20-30% может быть разумным.

Также важно понимать, что более высокие урожаи связаны с более сложными гидропонными установками. По этой причине максимальное увеличение урожайности может быть достигнуто только за счет гораздо более крупных капитальных вложений.

Воздействие на окружающую среду

Воздействие гидропонных культур на окружающую среду во многом зависит от того, как они обращаются с питательными растворами (18, 25). Открытые гидропонные системы потребляют значительно больше воды и удобрений, чем закрытые. В закрытых системах тип системы и усилия по очистке и повторному использованию питательных растворов будут играть ключевую роль в определении воздействия на окружающую среду (19, 20). Учитывая это, открытая гидропонная система крайне нежелательна с точки зрения воздействия на окружающую среду. Однако, если вы обрабатываете сток (22), это было бы желательно по сравнению с почвенной системой, в которой используются синтетические удобрения.

Обратите внимание, что воздействие гидропонных систем на окружающую среду резко возрастает, если в них используется искусственное освещение. Если это так, то почвенный подход всегда будет иметь меньшее воздействие, если только для производства энергии не используются возобновляемые источники.

В случае почвы воздействие на окружающую среду может сильно различаться в зависимости от используемых методов выращивания. Подходы к органическому выращиванию окажут значительно меньшее воздействие по сравнению с традиционным почвенным земледелием, в основном из-за более низких затрат энергии и из-за того, что они позволяют избежать загрязнения почвы и водоносных горизонтов большим количеством нитратов и фосфатов (21).

При рассмотрении воздействия на окружающую среду также важно учитывать урожайность на единицу площади. В то время как закрытая гидропонная культура может иметь более высокое воздействие на окружающую среду на акр используемой земли, чем органическая почвенная культура, если она производит в 3 раза больше продукта, воздействие на окружающую среду на грамм произведенных фруктов или овощей может быть намного ниже. Хотя я не смог найти никаких прямых исследований, сравнивающих воздействие почвы и гидропоники на окружающую среду, было бы разумно предположить, что закрытая гидропонная система должна оказывать меньшее воздействие на окружающую среду на грамм продукта, если урожайность на единицу площади значительно выше. выше по сравнению с органическим почвенным подходом.

С учетом сказанного подход, который использует низкие энергозатраты, очень эффективно использует воду и имеет высокую плотность посадки, может быть идеальной системой выращивания с точки зрения воздействия на окружающую среду. Я предлагаю вам прочитать мой пост в блоге об аквапонике, если вам интересна эта тема. Закрытые гидропонные системы, в которых вместо вновь приготовленных гидропонных питательных веществ используются очищенные сточные воды, также могут быть системами с чрезвычайно низким уровнем воздействия и высокой производительностью (22, 26).

Расходы

Деньги важны в сельском хозяйстве, так как они часто являются основным фактором при определении системы выращивания. Гидропонные культуры имеют более высокие начальные затраты по сравнению с почвой. Это связано с тем, что минимальная гидропонная установка значительно сложнее минимальной настройки почвы. Однако, даже если речь идет о теплицах, гидропонные установки часто будут иметь более высокие начальные затраты (23).

Хотя начальные затраты выше, стоимость жизненного цикла гидропонных установок может быть ниже из-за более высокой урожайности, удобрений и эффективности использования воды. Это особенно актуально, когда вы выращиваете высокоэффективные культуры, такие как салат. В этом исследовании (24) они сравнили урожайность, стоимость и эффективность использования воды при различных гидропонных и защищенных почвах. Гидропонные установки NFT были намного более эффективными с точки зрения водопотребления и гораздо более осуществимыми с экономической точки зрения.

Гидропонные культуры также имеют доступ к областям, которые традиционно недоступны для почвенного земледелия. Например, гидропонные культуры можно выращивать на крышах и при некоторых условиях приносить значительно больше денег, чем солнечные батареи (25). В этом случае гидропонные культуры заполняют нишу, не имеющую аналога в почве, поскольку эта площадь никогда не будет использоваться для почвенного земледелия.

Заключение

Лучший производитель почвы лучше, чем худший производитель гидропоники. Лучший гидропонный гровер лучше, чем худший гровер из почвы. Самое главное, когда вы решаете выращивать определенным образом, — это стремиться делать это таким образом, который приводит к более высокому качеству, максимизирует урожайность, минимизирует воздействие на окружающую среду и, по возможности, с низкими затратами.

Почвенное земледелие имеет свое место. Это дешевле для начала, требует меньше материалов, может выполняться в гораздо большем масштабе и может давать высококачественные и устойчивые результаты при правильном выполнении. Гидропонная культура предлагает более высокие урожаи на единицу площади, потенциально меньшее воздействие на окружающую среду и более низкие затраты на жизненный цикл. Однако это стоит дороже и требует значительно больше знаний и внимания для получения сопоставимых результатов.

Вы выращивали в почве и гидропонике? Какой вам больше нравится? Дайте нам знать в комментариях ниже!