Растения для нормального роста и развития нуждаются в свете, углекислом газе (CO₂), воде и минеральном питании. Эта статья посвящена последнему фактору, а именно — субстрату.
Минеральное питание растений: основные методы
Минеральное питание может осуществляться двумя основными методами:
- Корневая подкормка. Этот способ предполагает внесение питательных веществ непосредственно в корневую систему. Он может реализовываться как в бессубстратных технологиях (например, гидропоника, аэропоника), так и с использованием различных субстратов, таких как почва, торф, кокосовое волокно и другие.
- Внекорневая подкормка. В этом случае питательные вещества вводятся непосредственно на листья растений, что позволяет ускорить усвоение определенных элементов и минимизировать их потерю через корни.
В ходе нашей исследовательской работы мы применяли различные методы подкормки, включая бессубстратные технологии, минеральную вату с системой капельного полива и нейтральные субстраты, такие как кокосовый субстрат и торфо-грунтовые смеси. Результаты наших экспериментов показали, что использование торфа в качестве субстрата наиболее эффективно на начальных этапах роста, способствуя динамичному развитию растений.
Проблемы при работе с традиционными субстратами
Несмотря на положительный результат, при работе с торфом и другими традиционными субстратами мы выявили несколько значительных проблем:
- Нарушения водного режима и сложности в подаче минеральных веществ.
- Избыточное накопление питательных веществ, что затрудняет поддержание стабильных значений кислотности (pH) и электропроводности (EC).
- Необходимость постоянной корректировки питательных растворов на различных этапах роста растений.
С учетом этих проблем, мы поставили перед собой задачу создать субстрат, который требовал бы минимального внимания со стороны исследователей. Мы стремились разработать продукт, способный поддерживать нейтральный pH на протяжении всего цикла развития растений, а также содержащий все необходимые минеральные вещества и микроэлементы.
Разработка буферизированного субстрата
В ходе экспериментов с различными компонентами было достигнуто создание буферизированного субстрата, который имеет следующие характеристики:
- Устойчивость к перепадам влажности и способность к удержанию минеральных веществ.
- Прогнозируемое высвобождение питательных веществ: на начальных этапах роста растения требуют меньшего количества питания, в то время как на более поздних стадиях, например, в генеративной фазе, потребности увеличиваются.
- Оптимальные условия для дыхания корней, что предотвращает их замокание и гниение.
Эффективность субстрата в условиях эксперимента
На стадии эксперимента семена помещаются в специально подготовленный субстрат, который поливается один раз. В дальнейшем контейнеры с семенами периодически затопляются чистой водой. Этот процесс обеспечивает стабильный водный режим, предотвращая переувлажнение, и поддерживает необходимые условия для роста растений. В течение суток субстрат успевает впитать и удерживать достаточное количество воды, а его компоненты регулируют pH на уровне 6,5, что способствует оптимальному минеральному питанию.
Проблемы доступности субстрата
После прочтения данной работы у читателя может возникнуть вопрос о доступности разработанного субстрата для широкого использования.
На данный момент наш субстрат был протестирован исключительно в условиях специализированного лабораторного комплекса, где он оптимизирован для работы с высокими уровнями фотосинтетически активной радиации и низким дефицитом давления водяного пара. Это создает идеальные условия для транспирации растений, которые сложно достигнуть в других внешних условиях. Следовательно, для использования субстрата за пределами нашего комплекса — потребуется воссоздание специфических факторов, таких как уровень CO₂, который влияет не только на фотосинтез, но и на транспирацию.
Транспирация у растений — процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы, такие как листья, стебли и цветки.
Транспирация обеспечивает удаление из растения лишней воды. При этом освобождается место в сосудах, и вода опять может всасываться из почвы вместе с растворёнными солями. Также транспирация охлаждает растение и защищает его от перегрева в жаркую погоду.
Уникальность и перспективы субстрата
Наш субстрат был разработан с учетом специфических условий в наших лабораторных комплексах, для целей ускорения прохождения фенологических фаз (спидбридинга). Мы столкнулись с рядом проблем при использовании стандартных субстратов, что стало стимулом для создания собственного продукта.
Разработанный субстрат позволяет обеспечить стабильный рост растений в целях спидбридинга, минимизируя необходимость постоянного вмешательства и регулировки условий — каждый лабораторный комплекс КлимБиоТех оснащается данным субстратом.
Автор исследования: Александр Фрейманс
Редактор: Полина Данилова