Вертикальная гидропоника
Текст: А. Аминов, директор; И. А. Суходолов, гл. агроном, вертикальные фермы Citycrop
Современное сельское хозяйство сталкивается с огромными проблемами, связанными с увеличением мирового населения и растущей нехваткой природных ресурсов, в частности воды и земли. Кроме того, использование химикатов и удобрений для повышения производства продуктов питания создает серьезные риски для окружающей среды и продовольственной безопасности.
В связи с этим большое количество людей по всему миру начало заниматься сити-фермерством — выращиванием овощных, ягодных и зеленных культур в городских условиях на вертикальных фермах. Такой вид растениеводства приобретает популярность благодаря множеству сопутствующих преимуществ, например значительной экономии на логистике и ресурсах.
БАШЕННЫЙ ТИП
Сегодня в сити-фермерстве используются самые передовые технологии — гидропоника, аэропоника и аквапоника. Контролируемые климатические условия позволяют выращивать урожай независимо от погодных условий. Существует тенденция переоборудования заброшенных зданий, складов, подвалов в качестве места производства, благодаря чему сокращаются расходы на капитальное строительство.
Одним из успешных вариантов сити-фермерства является система вертикального земледелия башенного типа. Ее ключевым элементом выступают разборные запатентованные башни, подвешенные к опорному брусу. Один стеллаж с четырьмя балками длиной 1,5 м содержит 12–15 кв. м посевной площади, в то время как в многоярусной технологии оборудование с 10 балками, то есть пятью ярусами, — всего 4–5 кв. м. На одной стойке можно разместить до четырех вертикальных полей. К балкам также крепятся полив и дренаж. Лампы освещения устанавливаются между полями в ряд и светят на них в обе стороны. Вся система автоматизирована. Доступ к светильникам для мониторинга и сервисных работ максимально упрощен. Также можно с легкостью изменить плотность освещения: переместить, убрать, добавить лампы или настроить их спектр. Благодаря разборной конструкции башни пересаживать рассаду, не повреждая корни, возможно удобно и быстро. Помимо этого процесс удаления старых корней и очистки конструкции происходит скорее и проще. На вертикальных фермах башенного типа можно выращивать различные овощные культуры и ягоды: базилик, мяту, кейл, руколу, щавель, салат, томат, огурец и клубнику.
СРАВНИТЬ НА ПРАКТИКЕ
С целью изучения эффективности возделывания сельскохозяйственных культур в башенных установках были проведены практические опыты. Работа осуществлялась в 2020–2022 годах на огурцах коктейльного типа в вертикальной ферме и стеклянной теплице типа антрацит. В первом случае плотность посадки составляла 11,46 шт/кв. м, и растения выращивались в башнях высотой 2,5 м. Субстратом служила капиллярная лента. В процессе использовалось только искусственное освещение с помощью светодиодных модулей, включавших диоды Samsung LM301B. Их мощность равнялась 30 Вт 4000K + 660 nm. Фотопериод достигал 16/8 часов света/темноты, температура воздуха — 23–25°С, относительная влажность — 60–70%, CO2 — 600 ppm, pH — 5,6, EC — 2,4. В теплице плотность посадки была стандартной — 2,5 шт/кв. м. Растения выращивались на шпалере высотой 2,5 м с последующим прищипыванием. В качестве субстрата использовался верховой торф. Искусственное освещение не применялось, температура воздуха составила 24–26°С, относительная влажность — 70%, CO2 — 800 ppm, pH — 5,4, EC — 2,3.
Сбор плодов проводился раз в 2–3 дня в течение 10 недель. Результаты показали, что растения, выращенные в условиях вертикальной фермы, имели значительный прирост урожайности по сравнению с образцами из теплицы вследствие использования светодиодов и увеличенной плотности посадки. Так, по итогам шестой недели эксперимента на вертикальных установках продуктивность равнялась 6,67 кг/кв. м, в теплице — 1,24 кг/кв. м.
Следует отметить, что башенные установки также нуждаются в дезинфекции. Ее схема обычно включает на первом этапе ликвидную обработку растений дезинфектантом «Фармайод» концентрацией 0,1–0,5%. После этого применяется баковая смесь бактерицидов и инсектоакарицидов, включающая препараты «Фитолавин» (0,2%) и «Фитоверм» (1...5%), с концентрацией рабочего раствора 0,3/0,06%. На втором этапе осуществляется обеззараживание и очищение системы капельного полива с помощью 2–3%-ного раствора средства СИД 2000 с четырехчасовой экспозицией и последующей промывкой чистой водой до полного ухода раствора. На завершающей стадии выполняется мытье конструкций 0,5–1%-ным раствором препаратов «Фармадез» или «Бионет».
ВОСТРЕБОВАННЫЙ ПРОДУКТ
Помимо этого в 2021–2022 годах был проведен опыт по выращиванию цветков цукини. Ввиду большого количества ресторанов итальянской кухни в крупных городах существует спрос на подобный продукт, однако только в вертикальных фермах его можно производить круглый год независимо от солнечной радиации и погоды. В рамках эксперимента технология выращивания была примерно такой же, как при возделывании огурца коктейльного типа. Основной задачей выступало получение преимущественно мужских цветков, которые востребованы во многих ресторанах. Регуляция этого параметра выполнялась с помощью биостимуляторов.
Сбор цветков проводился каждый день в течение 10 недель. Результаты показали, что растения цукини, выращенные в условиях вертикальной фермы, имели более рентабельную урожайность вследствие увеличенной плотности посадки. Также благодаря биостимуляторам производитель данного продукта может подстраиваться под нужды потребителя. Возделывание цветков цукини в башенных установках возможно осуществлять каждый месяц в течение всего года, в отличие от традиционных технологий.
В целом по итогам опытов, прошедших в 2020–2022 годах, в компании было внедрено производство пяти новых культур с маржинальностью от 30 до 60% в зависимости от растения, что свидетельствует о конкурентоспособности данного вида агробизнеса. Тем не менее актуальны дальнейшие исследования для изучения потенциала растениеводства в коммерческих масштабах с помощью интеграции искусственного интеллекта и Интернета вещей наряду с полным контролем важных факторов — температуры, влажности, уровней CO2, света и питательных веществ.