Воздух в питательном растворе

10.10.2023 Автор: RastOk Hydroponics

Права: RastOk Hydroponics

В последнее время мы наблюдаем значительный рост использования воздушных компрессоров
для увеличения количества кислорода, содержащегося в питательных растворах,
используемых для полива растений или в системах выращивания растений.

Кажется, что каждый сити-ферфер рассматривал или рассматривает возможность использования этих аэрационных систем при выращивании растений, но в чем их польза?

📎 Каковы плюсы и минусы использования таких систем и при каких условиях их следует использовать?

📎 Другие ключевые вопросы, которые следует задать: почему они используются?

📎 Что происходит с питательным раствором при их использовании?

Основополагающие принципы воды.

Во-первых, вода не только содержит молекулу воды H2O, она также содержит растворенные твердые вещества, которые могут варьироваться от полезных для растений веществ, таких как кальций и железо, до менее полезных веществ, таких как натрий и свинец. Может содержать растворенные газы, такие как кислород и углекислый газ.

🔥 Чем горячее вода, тем меньше она будет удерживать эти газы.

💧  Чем выше концентрация растворенных веществ, тем меньше газа будет удерживаться в структуре воды, так как молекула воды будет занята взаимосвязями с этими веществами и не удержит молекулы кислорода.

Когда вода движется и находится в постоянном состоянии движения так, что она подвергается взаимодействию с воздухом, наличие газов остается стабильным. При застое воды газы начинают выходить из неё, поднимаясь через толщу, в результате чего на дне будет ощущаться недостаток газов, которые будут концентрироваться сверху,- это процесс стагнации. В этой застойной водной толще могут начать происходить многие изменения, однако это не тема для рассмотрения в данной статье и не имеет принципиального значения.

Образование карбонатов.

Газы, присутствующие в воде, влияют на многие аспекты: физическое, ионное состояние элементов и pH воды. По мере того, как углекислый газ (CO2) движется через толщу воды, он вступает в реакцию с ионами, такими как кальций, и рН начинает увеличиваться по мере образования карбонатов.

Для подготовки питьевой воды используется следующий механизм: в воду добавляется карбонат кальция, который действует как буфер pH, чтобы улучшить вкус воды и избежать проблем с водопроводом из-за слишком высокого или слишком низкого pH. В этом случае буфер будет компенсировать изменения pH от кислых или щелочных соединений, которые могут присутствовать в воде, так что pH остается постоянным до тех пор, пока вода хранится в герметичных резервуарах.

Реакции могут также происходить и с другими газами в воде, включая кислород. Кислород является окислителем, и поэтому он будет соединяться с ионами в воде, образуя новые комбинации. Эти новые комбинации, скорее всего, выпадут из раствора или станут недоступными для растения. Это очень важно, когда кислород присутствует в богатой ионами поливной воде, используемой в качестве удобрения.

Растворенный воздух важен!

Атмосфера состоит из множества различных газов, и некоторые из них растворяются в воде.

👉 Воздух, растворенный в воде, важен тем, что одновременно способствует и препятствует жизни 👈

В этой ситуации важными газами являются кислород в двухатомной форме O2 и двуокись углерода CO2.

Кислород должен быть в двухатомной форме, чтобы быть полезным для жизни. Кислород в форме O2 - реактивной формы, также известной как «свободные радикалы», вреден для всех форм на основе углерода, потому что он ищет что-то, с чем можно соединиться, а углерод является оптимальным партнером. Кислород формы O2 является источником кислорода для жизни в воде, и это относится как к растениям, так и к животным. Перекисные соединения здесь не действуют, потому что высвобождающийся кислород является реактивным свободным радикалом, поскольку H2O2 превращается в H2O + O2. Углекислый газ, конечно, не требуется корневой системе, но он нужен для воздействия на рН, замедляя эти колебания.

⚠️ Недостаток кислорода благоприятствует и развивает нежелательную анаэробную форму жизни, которая может быть причиной застоя и возникающих в результате запахов, в дополнение к токсинам, которые могут выделяться, и множеству болезней.

Корни растений, растущих в воде, должны иметь достаточный уровень кислорода, чтобы функционировать должным образом. Не только корням, но и другим полезным микроорганизмам для выживания и/или развития требуется определенное количество кислорода. Однако требуемые уровни кислорода могут отличаться. Корни наземных растений редко сталкиваются с концентрированным кислородом, так как воздух должен диффундировать через поры почвы, но это, безусловно, намного лучше, чем низкий уровень кислорода, обычно присутствующий застойной в воде.

Очень важно отметить, что разные газы по-разному растворяются как в воде, так и в воздухе. Например, CO2 легко растворяется в воде, но кислород и азот растворяются не так легко. В целом вода будет содержать много газа, а это означает, что при растворении бОльшего количества CO2 другие газы, такие как кислород и азот, удаляются из системы. Кроме того, когда температура или соленость повышаются, непропорциональное количество газов будет покидать раствор быстрее, чем более легко растворяемые газы, такие как CO2.

Когда и как аэрировать воду для растений?

Есть 2 основных способа заставить воздух попасть в воду:

✅ растворение из атмосферы при сильном течении;

✅ насыщение воды воздухом (диффузия);

В то время как некоторые рыбы и водные растения могут поглощать достаточно кислорода, чтобы выжить при концентрации около 5 частей на миллион, наземные растения не могут поглощать такое количество кислорода. Наземные растения требуют особого ухода при выращивании в воде. Следует различать растение, выращенное в воде, или растение, которое подвергается воздействию воды только изредка.

Когда вода в резервуаре, содержащем питательные вещества (удобрения), остается неподвижной, из нее начинают выходить растворенные газы, скапливаясь в толще воды так, что на нижних уровнях растворенных газов меньше, а вверху больше.

В системах DWC (глубоководной культуре) или аквапонике для наземных растений уровень кислорода должен быть повышен сверх того, что может быть поглощено, просто путем перемешивания воды. В зависимости от температуры воды и уровня солености этот процесс может быть сложным, поэтому в игру вступает необходимость диффузии кислорода. В этой системе существуют некоторые риски, особенно если среда, из которой берется воздух, сильно насыщена CO2.

Риск колебания pH:

Это приведет к колебаниям pH в основном в сторону увеличения, так как CO2 соединяется с кальцием. Дополнительный эффект заключается в том, что меньше О2 будет улавливаться молекулами воды, так как СО2 быстро растворяется и вытесняет О2. Нужно быть очень осторожным при подаче воздуха из такого источника. Необходимо соблюдать рН - чем больше доступность питательных веществ, тем быстрее и заметнее колеблется pH.

Во всех других системах, в которых вода добавляется периодически, например, системы, в которых используется глиняная галька, минеральная вата, песок, почва, торф, кокосовое волокно или любые другие, где корни не находятся постоянно в воде, постоянная оксигенация не должна быть такой же интенсивной, как для аквапоники или DWC.

✔️ Воздух, подаваемый через компрессор с распылителем в резервуар, который естественным образом растворяется в воде, даже с питательным раствором, содержащимся в резервуаре, работает хорошо. Это помогает избежать застоя, поддерживать надлежащий уровень O2 в течение всего срока выращивания и поддерживать стабильный уровень pH, избегая неконтролируемых колебаний, которые происходят из-за богатого CO2 воздуха.

👉 Дополнительный кислород может не потребоваться для здоровья корней, потому что действие дренажа будет втягивать воздух в поры субстрата и обеспечивать достаточный уровень O2 для поглощения на поверхности корней. Большая часть кислорода в воде на самом деле не будет использована, так как он не будет оставаться достаточно долго, чтобы быть поглощенным.

📌 Кроме того, корни, которые не живут в воде, — это не те же самые корни, которые привыкли жить в воде; есть некоторые различия, такие как толщина перицикла, которая контролирует количество воды, перемещающейся в растении. Воздействие воды без кислорода на корни растения, которые не эволюционировали к жизни в воде более чем на двадцать минут приведет к гибели корня.

В гибридных системах, таких как приливы и отливы (EBB&Flow), перекачки воды и последующего сброса ее обратно в нижний резервуар достаточно для поддержания нужного количества растворенного воздуха во всей системе. В средах с высоким содержанием СО2 может случиться так, что бОльшее количество СО2 растворится в воде с питательным раствором. Однако это произойдет не так быстро, если аэрировать питательный раствор воздухом без высокого содержания CO2. Следует обращать внимание на проблемы с pH, и резервуары необходимо менять чаще, чем это было бы необходимо в помещениях без интегрированной в него системы подачи CO2.

Таким образом, в системах, которые не требуют постоянного содержания корней в воде, лучше ограничить использование воздушных компрессоров, поскольку кислород в этой системе будет поступать в основном за счет диффузии в субстрат после полива: простая система, позволяющая смешивать воздух в резервуаре в течение нескольких минут каждый час или около того, удовлетворит необходимые потребности.

В гидропонных системах с инертным субстратом, который удерживает мало воды, таких как керамзит или метод питательной пленки (NFT), чтобы иметь концентрации O2, равные или превышающие 40 частей на миллион или достичь 60 частей на миллион (что является лучшим решением), может потребоваться большее насыщение кислородом.

Регулировка содержания воздуха в воде - одна из ключевых задач

Воздух, безусловно, является важным компонентом в поливной воде, но его необходимо контролировать, чтобы не нарушить баланс системы. Настоящая задача заключается в том, чтобы не превысить необходимые уровни, чтобы не создавать больше проблем, чем пользы.

Сити-фермер должен быть сообразительным и понимать, что нужно, каких результатов ожидать и каковы реальные затраты.

Если застой является проблемой для Вас даже при использовании простейших методов, упомянутых в этой статье, для любой системы, включая полностью погруженную корневую систему, то ответом может быть система меньшего размера с более частыми заменами питательного раствора.

С уважением, ваш RastOk.