Важность точности при приготовлении питательных веществ для гидропоники – Наука в гидропонике

Когда вы готовите свои собственные концентрированные питательные вещества для гидропоники, вам необходимо провести значительное количество измерений. Как следствие, вы отклонитесь от запланированной подготовки из-за ошибок, присущих этим операциям. Растения терпимы к широкому спектру условий, поэтому эти ошибки, хотя иногда и довольно серьезные, часто недостаточно велики, чтобы убить растения, и поэтому производители игнорируют их. Эти ошибки, однако, сильно помешают вам оптимизировать и улучшить питание растений до более высоких стандартов. В этом посте мы поговорим об этих ошибках, о том, почему и как они возникают, когда они важны и как их можно свести к минимуму, чтобы получить более воспроизводимые результаты.

Типы ошибок

Систематическая ошибка

Есть два типа ошибок, которые случаются при измерении чего-либо. Во-первых, это систематическая ошибка, которая является ошибкой, присущей проблемам калибровки прибора. Например, вы можете использовать кувшин объемом 1 галлон для приготовления концентрированных питательных веществ и всегда наполнять кувшин до отметки, которую вы на нем сделали. Эта отметка не будет равна 1 галлону, но, вероятно, значительно выше или ниже ее. Пока вы всегда используете один и тот же кувшин и наливаете до одной и той же отметки, это большое отклонение от 1 галлона всегда будет одинаковым. Пока измерительный прибор остается неизменным, т. е. не перекалиброванным, систематическая ошибка всегда остается неизменной по знаку и величине.

Случайная ошибка

Второй тип ошибок связан со случайностью процесса измерения. Представьте, что вы использовали маркер, чтобы сделать отметку на вышеупомянутом галлонном кувшине, и вы всегда пытаетесь отмерить до одной и той же отметки. Отметка имеет некоторую ширину, иногда вы наполняете свой кувшин до дна отметки, иногда до верха. Иногда поверхность, на которую вы кладете кувшин, где вы измеряете, не будет идеально выровнена, поэтому метка будет смещена, потому что она будет выше с одной стороны кувшина по сравнению с другой и т. д. Эта ошибка изменяется случайным образом при каждом измерении. Один раз у вас может быть +1%, другой -4% и т.д.

Где случаются самые большие ошибки

Когда вы делаете свои собственные гидропонные удобрения, вы будете измерять две вещи: объем и массу. Эти два измерения будут нести как систематические, так и случайные ошибки. Ошибки в весах более очевидны, поэтому производители всегда будут прилагать усилия, чтобы получить весы, которые достаточно точны для измерений, которые они хотят сделать. Для мелких производителей это означает получение весов, которые могут измерять +/- 0,01 г с приличной грузоподъемностью, обычно 500 г вполне достаточно. Также рекомендуется покупать гири для правильной калибровки этих весов, чтобы максимально уменьшить систематические ошибки.

Тем не менее, всегда убедитесь, что вы читаете как минимум 3 значащие цифры при измерении веса. Это означает, что если вам нужно измерить 1,673485 г, вам нужны весы, которые измеряют как минимум 2 цифры, чтобы вы могли измерить 1,67 +/- 0,01 г. Это удержит вашу ошибку ниже отметки 1%. Вот почему часто также используют шкалу +/-0,001 г для измерения таких вещей, как молибдат натрия. Вы также можете обойти эту проблему, приготовив более концентрированный раствор, так как ваши веса становятся больше, с большими объемами.

Объемы, однако, являются местом, где накапливаются самые большие ошибки. Большинство производителей будут использовать некалиброванные сосуды для измерения объема. Тот факт, что на чем-то нарисована линия с отметкой объема, не означает, что эта линия точна. Систематические ошибки в этих сосудах обычно очень велики, потому что они никогда не предназначались для точного измерения объема. Такие вещи, как ведра, мензурки, баки и кувшины, не следует использовать для измерения объемов.. Широкие контейнеры, такие как ведра и баки, также увеличивают ошибки, связанные с параллаксом — вашей способностью судить, находится ли уровень воды на линии — поэтому случайная составляющая вашей ошибки будет довольно большой.

Последствия в значениях питательных веществ

В лучших случаях — для кувшинов, ведер и баков — систематическая ошибка составляет около 10% при случайной ошибке +/- 5% (3 сигма). Если вы готовите концентрированный раствор, в котором конечная ожидаемая концентрация после разбавления составляет 200 частей на миллион К, то это означает, что ваше фактическое значение К в растворе будет на 10 % больше или меньше — в зависимости от того, каким образом систематическая ошибка вашего идет измерение объема – а потом отклонение +/-5% оттуда. Это означает, что вы должны получить значения от 170 до 230 частей на миллион в конечном растворе.

Это нормально, если речь идет о сохранении жизни растений. Раствор с концентрацией 170 частей на миллион будет поддерживать жизнь растений так же, как и раствор с концентрацией 230 частей на миллион. Именно по этой причине большинство производителей не видят немедленной необходимости уменьшать эти ошибки. Если вы выращиваете здоровые растения, а у вас их меньше или больше, чем вы планировали, в чем проблема?

Как неточность влияет на ваш процесс

Есть три способа, которыми неточно приготовленные растворы могут повлиять на ваш процесс. Во-первых, это делает вас очень уязвимыми к изменениям. Во-вторых, это затрудняет эффективную оптимизацию вашей установки, а в-третьих, это мешает другим воспроизвести ваши результаты.

Изменения в вашей настройке могут сильно повлиять на вас

Допустим, вы со временем оптимизировали свои питательные вещества и обнаружили, что оптимальным является 200 частей на миллион калия. В действительности у вас есть ведро, которое всегда измеряет на 10% меньше объема, и вы также случайным образом отклоняетесь от этого +/- 5%. Это означает, что ваши окончательные растворы в основном находятся в диапазоне 210-230 частей на миллион. Затем ваше надежное пластиковое ведро треснет, и вам нужно пойти и купить еще одно, и вы вдруг обнаружите, что не получаете таких же результатов. Теперь у вас есть ведро, которое случайно более точно измеряет объем. Вы сейчас кормите 190-210 частей на миллион, существенно меньше K. Вы никогда этого не знали, вы запутались, вы готовите все одинаково.

Ваша способность оптимизировать затруднена

Вторая проблема аналогична. Допустим, вы приготовили партию концентрированного раствора, чтобы сравнить кормление K при 180 ppm и K при 200 ppm. Вы готовите однокомпонентный раствор для проведения теста. Это ведро имеет систематическую ошибку +10% и случайную ошибку +/-5%. Для этой партии раствор оказался на 6 % более концентрированным, чем предполагалось (+10 % систематическим, -4 % случайным), поэтому в итоге вы получите 190,8 ppm и 212 ppm. Вы обнаруживаете, что препарат с концентрацией 200 частей на миллион работает лучше, поэтому решаете использовать его.

Однако у вас закончился исходный раствор, который вы приготовили для эксперимента, поэтому вы готовите его снова. Однако при этой подготовке вы получаете другую случайную ошибку — помните, что случайные ошибки различны каждый раз, когда вы измеряете, — и в итоге вы получаете случайную ошибку +1%, то есть общую ошибку +11%. Твои результаты не так хороши, как раньше, ты не знаешь почему. Причина в том, что вы кормите 222 части на миллион, в то время как в предыдущем эксперименте вы кормили 212 частей на миллион. Все время думая, что ты кормишь 200 частей на миллион.

Становится трудно делиться

Систематические и случайные ошибки могут сделать эффективный обмен результатами нецелесообразным. Представьте, что вы оптимизировали свою установку до такой степени, что вы уверены, что приготовленный вами раствор является лучшим для данной установки в определенных условиях. Затем вы хотите поделиться этим с другим гровером и рассказать ему, как смешивать вашу рецептуру. Этот человек пробует его и говорит вам, что ваше решение на самом деле работает не так, как вы думаете. Вы оба можете стремиться к одним и тем же целям, но на самом деле достигать совершенно разных результатов. При совместном использовании важно делиться числами, к которым вы стремитесь, а также ошибкой, связанной с этими значениями.

Как уменьшить количество ошибок

Подготовка высокоточных растворов для небольших масштабов

Самый простой способ уменьшить количество ошибок при приготовлении гидропонных растворов — это основывать все приготовления на небольших экспериментах, где приготовление может быть выполнено гораздо точнее с использованием калиброванного объемного материала. Посмотрите мои видеоролики о приготовлении гидропонных растворов, о том, как правильно готовить растворы и как охарактеризовать маточные растворы, чтобы узнать больше о том, как это делается.

Идея состоит в том, что эти небольшие приготовления могут сообщить вам такие вещи, как: количество воды, которое вам нужно добавить для данного объема исходного раствора, ожидаемая проводимость разбавлений и ожидаемая плотность исходного раствора. Помните, что соли занимают объем, поэтому для приготовления 1 галлона концентрированного исходного раствора вам потребуется гораздо меньше 1 галлона воды. С помощью этой информации вы сможете приготовить большее количество маточных растворов, поскольку вы знаете точное количество воды, которое нужно добавить для получения конечного объема, который вы можете точно измерить с помощью расходомера, вместо того, чтобы использовать какие-либо маркировки. Затем вы можете использовать измерение плотности, чтобы проверить точность подготовки.

Выполняйте меньше измерений

Каждое измерение, которое вы делаете, несет дополнительную ошибку. Лучше приготовить 2 концентрированных питательных раствора, чем иметь 10 растворов с разделенными солями, потому что вам нужно сделать на 8 измерений объема меньше. Если вы сведете к минимуму количество измерений, необходимых для получения питательного раствора, подаваемого растениям, вы также сведете к минимуму погрешность этих измерений. Сведите к минимуму измерения приборов с высокими погрешностями. Если ваши объемы имеют гораздо большую неточность, чем ваши веса, отдайте предпочтение уменьшению количества раз, когда вы измеряете объем по сравнению с весом.

Заключение

Точность — это то, к чему нужно стремиться. Он не закрывает двери, а только открывает их. Дело не в том, чтобы быть чрезмерно нечетким или одержимым этим, а в том, чтобы использовать это, чтобы помочь вам стать лучше. Лучшие практики, меньше ошибок, больше воспроизводимости, больше обучения. Это благотворный цикл. Ошибки есть всегда, знаете ли вы о них или нет. Игнорируйте их на свой страх и риск.

Если у вас есть неточный процесс, который приводит к значительным изменениям в составе вашего питательного раствора, то это, так или иначе, будет проблемой. Возможно, вы не сможете определить, вызваны ли изменения в вашем урожае ошибками или изменениями, вы не сможете воспроизвести результаты и не сможете осмысленно делиться результатами и исследовать их с другими. Высокая точность в гидропонике часто не требует больших затрат — инструменты для точной мелкомасштабной подготовки обычно стоят менее 200 долларов США — и они могут значительно улучшить качество ваших решений и выводы, которые вы можете сделать из экспериментов.

Вы сами готовите питательные растворы? Знаете ли вы, каковы ваши систематические и случайные ошибки? Поделитесь с нами в комментариях ниже!