Лучшее измерение эффектов среды в гидропонике — Наука в гидропонике

В традиционной гидропонной парадигме мы хотим, чтобы среда была как можно более химически инертной. Идеальная среда с этой точки зрения не должна поглощать питательные вещества, не выделять питательные вещества, не разлагаться и не реагировать каким-либо образом с питательным раствором. Однако ни один из общедоступных источников среды не соответствует этим свойствам, поэтому мы должны быть бдительны и должным образом настраивать среду, которую мы используем, в соответствии с потребностями нашей гидропонной установки. В этой статье я собираюсь рассказать об идее использования прямого сравнительного теста питательного раствора со средой, чтобы понять эффект, который будет иметь среда при воздействии целевых питательных веществ, и как это может помочь нам лучше настроить наши растворы. играть с выбранной средой для выращивания.

Во-первых, давайте разберемся, как среда взаимодействует с гидропонным раствором. СМИ могут делать следующее:

• Растворить в растворе (это то, что происходит, если ваш носитель представляет собой что-то вроде песка или известняка). В этом случае среда химически реагирует с питательным раствором, поэтому среда в процессе необратимо теряется. Это может произойти очень быстро, например, с известняком, или очень медленно, например, с песком.
• Реагируйте и уберите что-то из решения. В этом случае среда может использовать ионы в растворе для проведения реакций, создающих новые нерастворимые вещества. Например, если у вас есть среда, содержащая большое количество каменного фосфата, этот фосфат может вызвать осаждение фосфатов тяжелых металлов.
• Высвобождение ионов в обменных местах в среду. Это отличается от растворения, потому что среда не разрушается в процессе, а опустошает «места хранения», содержащие некоторые ионы, которые предпочитают раствор, а не эти места. Этот процесс в принципе обратим, и при соответствующих условиях эти участки могут пополняться одинаковыми или разными ионами.
• Возьмите ионы в обменные места в среде. Это процесс, противоположный описанному выше. В этом случае среда получит некоторые ионы в «места хранения», потому что эти ионы предпочитают среду гидропонному раствору. Следовательно, раствор будет обеднен этими ионами, поскольку они хранятся в среде.

Наибольший интерес для нас представляют третий и четвертый пункты выше, под этим обычно понимается «обменная емкость» медиа. Это определяет, сколько и какие питательные вещества может хранить среда. Различные среды могут иметь места хранения с разным сродством, и в гидропонных установках мы обычно стремимся к минимальному энергетическому состоянию этих мест хранения, поскольку они связаны с нашим питательным раствором. Среда, которая уже находится в равновесии с питательным раствором, не будет стремиться изменить его, в то время как среда, далекая от равновесия с раствором, сильно изменит его в сторону точки равновесия.

Подумайте о кокосовой койре, обычно используемой среде в гидропонике, которая может иметь широкий спектр различных значений емкости ионного обмена и множество различных ионов изначально в своих «местах хранения» из-за различий в материалах и обработках, проводимых разными компаниями. Кокосовая койра изначально содержит большое количество ионов калия и натрия, но некоторые компании обрабатывают ее нитратом кальция, который изменяет все эти «места хранения» на содержание кальция. Эти два источника кокоса будут по-разному взаимодействовать с нашим питательным раствором. В первом случае кокосовая койра будет обменивать большую часть своего калия на ионы Ca и Mg в растворе — потому что эти ионы имеют более высокое сродство к «местам хранения», а во втором случае небольшое количество Ca будет обмениваться на другие ионы (поскольку все ионы находятся в равновесии со всеми местами хранения). Изменения в растворе очень разные, и требуются совершенно разные подходы к изменению состава питательных веществ.

Традиционные тесты почвы могли бы дать нам некоторый ответ, они определенно показали бы, что ионы, которые могут обмениваться, различны в обоих случаях. Но они мало что говорят нам о равновесном положении среды по отношению к нашему целевому питательному раствору. Чтобы сделать вещи более реалистичными, мы можем провести тест, в котором мы пропустим наш реальный питательный раствор через колонку со средой, это именно то, через что мы собираемся пропустить его в реальной жизни (конечно, без растений). Затем мы собираем входное и выходное решение и проводим лабораторный анализ обоих этих решений. Затем мы можем сравнить результаты и увидеть, насколько медиа на самом деле меняет состав нашего входного решения, а затем мы можем принять решение о корректировке. Такой тест будет проходить следующим образом:

1. Подготовьте самый крепкий окончательный раствор, который будет использоваться в процессе выращивания. (например, раствор, который используется на пике образования плодов томатов)
2. Отберите пробу этого исходного раствора для отправки на химический анализ.
3. Наполните бюретку столбиком среды на высоту контейнеров, в которых будут находиться растения.
4. Заполните бюретку питательным раствором.
5. Запустите столько раствора, сколько требуется, чтобы собрать образец того же объема, что и первый.
6. Отправьте оба образца на анализ.

Разница в питательных веществах между обоими растворами покажет нам, что мы должны делать изначально, чтобы поддерживать постоянный состав питательного раствора, учитывая взаимодействие со средой. Если взаимодействие слишком сильное, это также может сказать нам, что мы не должны использовать этот носитель без предварительной обработки, чтобы избежать дисбаланса. Например, такие среды, как биоуголь, могут иметь чрезвычайно высокое сродство к хелатам металлов и соединениям азота, и если мы пропустим наш раствор через среду и выяснится, что он впитал почти все наше железо и аммоний, мы бы не захотели просто добавить больше нитратов и тяжелых металлов, но мы хотели бы предварительно обработать среду концентрированным раствором, а затем повторить тест, чтобы убедиться, что среда находится на уровне активности, который мы можем скорректировать.

Приемлемый источник среды не должен сильно влиять на питательный раствор.. Любая среда, которая делает это в тесте обмена среды, требует коррекции, чтобы способность брать элементы из питательного раствора была снижена. Тест точно скажет вам, что средства массовой информации находят наиболее привлекательным, и тогда будет значительно легче спланировать варианты лечения. Кокосовое волокно, которое показывает, что оно поглощает почти весь кальций, необходимо будет обработать раствором нитрата кальция, а биоуголь, который поглощает много аммония, необходимо будет обработать раствором сульфата аммония. Это несколько недорогих предварительных обработок, которые избавят вас от многих душевных страданий при гидропонной установке и значительно облегчат управление текущим процессом выращивания.

Это один из самых простых и дешевых тестов, который можно провести для устранения медиа-эффектов.. Однако он ни в коем случае не является всеобъемлющим, поскольку не показывает нам другие важные свойства среды, которые могут иметь решающее значение для выбора. Важно учитывать, что этот тест дает нам лишь представление о химических свойствах и взаимодействиях с фактическим питательным раствором, который мы собираемся использовать. Другие анализы конкретных сред и более сложные тесты стока сред могут быть необходимы для полного охвата взаимодействий на протяжении всего сельскохозяйственного цикла.