Στον τομέα της υδροπονίας, πολλά γίνονται από την επιλογή του συστήματος, των λαμπτήρων σας και του θρεπτικού διαλύματος. Χιλιάδες άρθρα έχουν γραφτεί για τα θέματα, αλλά ένα συστατικό του εσωτερικού σας χώρου καλλιέργειας που συχνά παραβλέπεται είναι τα αναπτυσσόμενα μέσα ή υπόστρωμα. Η κατανόηση της χημείας των υποστρωμάτων και του πώς αυτή επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτών είναι μια σημαντική, αλλά συχνά αγνοούμενη, πτυχή στην ανάπτυξη της καλλιέργειας. Σε αυτό το άρθρο, θα εξερευνήσουμε την επιστήμη και, στη συνέχεια, θα δούμε πώς η επιλογή του υποστρώματος επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτών.
Η επιστήμη
Μπορούμε γενικά να αναλύσουμε την επιστήμη πίσω από τα υποστρώματα σε χημικά. Ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων (CEC), pH και ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), και η φυσική. πορώδες γεμάτο αέρα (AFP), Ικανότητα συγκράτησης νερού (WHC) και χύδην πυκνότητα. Εστιάζοντας πρώτα στη χημική ουσία, το CEC μετρά την ικανότητα ενός υλικού να απορροφά και να διατηρεί ανταλλάξιμα κατιόντα, γνωστά αλλιώς ως θετικά φορτισμένα θρεπτικά ιόντα (όπως Ca, Mg, K και NH4). Όσο υψηλότερη είναι η μέτρηση – συνήθως εκφρασμένη σε εκατοστά ανά κιλό υλικού (cmol kg-1) – τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των θρεπτικών ουσιών που μπορεί να διατηρήσει ένα υπόστρωμα και να διαθέσει για τις ρίζες των φυτών και τόσο πιο ανθεκτικό θα είναι στην έκπλυση κατά τη διαδικασία ποτίσματος . Με άλλα λόγια, μετρά την ικανότητα αποθήκευσης του καλλιεργητικού σας μέσου. Ένα υψηλότερο CEC είναι γενικά επιθυμητό επειδή σημαίνει ότι το μέσο όχι μόνο απορροφά αλλά και απελευθερώνει κατιόντα από το θρεπτικό σας διάλυμα, βοηθώντας στη σταθεροποίηση του pH και των συγκεντρώσεων θρεπτικών συστατικών.
Το Χημικό
Το pH είναι μια κλίμακα από το 0 έως το 14 που μας δείχνει την οξύτητα/βασικότητα ενός υγρού (μπορεί να πάει κάτω από 0 και πάνω από 14 – αλλά αυτό είναι μια άλλη ιστορία). Όσο μικρότερος είναι ο αριθμός, τόσο περισσότερα ελεύθερα ιόντα υδρογόνου (Η+) και τόσο μεγαλύτερη είναι η οξύτητα. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός, τόσο περισσότερα ελεύθερα ιόντα υδροξειδίου (OH−), τα οποία σηματοδοτούν μεγαλύτερα επίπεδα αλκαλικότητας. Το ουδέτερο 7 (αν και αυτό μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τη θερμοκρασία του διαλύματος) σηματοδοτεί το σημείο όπου υπάρχουν ίσες συγκεντρώσεις Η+ και ΟΗ-. Ένα pH από 5,2 έως 6,5 είναι το εύρος που ονομάζουμε συνήθως «ζώνη ανάπτυξης». Αυτή είναι μια ουσιαστική πτυχή της χημείας του υποστρώματος, επειδή το pH επηρεάζει τη διαθεσιμότητα των θρεπτικών συστατικών σε ένα φυτό. Λάβετε τα επίπεδα και είτε θα λιμοκτονήσετε είτε θα κάνετε υπερβολική δόση της καλλιέργειας. Το πολύ χαμηλό pH αυξάνει τη διαθεσιμότητα μικροθρεπτικών συστατικών σε επίπεδο που μπορεί να προκαλέσει φυτοτοξική απόκριση, να προκαλέσει τοξικότητα αμμωνίου, έκπλυση φωσφόρου και ανεπάρκεια ασβεστίου και μαγνησίου. Αλλά ένα πολύ υψηλό pH και τα φυτά σας μπορεί να υποφέρουν από έλλειψη σιδήρου και βορίου. Κυρίως, θα πρέπει να κάνετε την έρευνά σας, καθώς η απαίτηση pH είναι διαφορετική για διαφορετικά είδη. Μερικοί χρειάζονται χαμηλό pH (όπως η μελιτζάνα ή τα βατόμουρα), ενώ άλλα ευδοκιμούν σε περιβάλλον υψηλού pH (για παράδειγμα, σταφύλια ή σπανάκι).
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC) είναι ο τρόπος με τον οποίο κάποιος μετρά το συνολικό επίπεδο των διαλυμένων αλάτων ή ελεύθερων ιόντων στο υπόστρωμα. Αυτό συνήθως περιγράφεται σε μονάδες deciSiemens ανά μέτρο (dS/m). Το πολύ αλάτι μπορεί να επηρεάσει αρνητικά το οσμωτικό δυναμικό (ψs) του καλλιεργητικού σας μέσου, με αποτέλεσμα την απώλεια νερού και το στρες στις ρίζες των φυτών σας.
Το Φυσικό
Η υφή και η δομή ενός επιλεγμένου υποστρώματος έχουν καθοριστική επίδραση στο πορώδες του αέρα και στη συγκράτηση νερού. Όλα τα υποστρώματα είναι ουσιαστικά ένα δίκτυο πόρων, που καταλαμβάνονται είτε από αέριο είτε από νερό και διαχωρίζονται από μεταλλικά σωματίδια. Το WHC των μέσων είναι το ποσοστό όγκου του νερού που μπορεί να συγκρατηθεί από ένα κορεσμένο μέσο καλλιέργειας μόλις αποστραγγιστεί. Το AFP μετριέται με το πόσο από αυτόν τον χώρο πόρων καταλαμβάνεται από τον αέρα, ομοίως μετά την αποστράγγιση. Έπειτα, υπάρχει η χύδην πυκνότητα, η μάζα ανά μονάδα όγκου ενός υποστρώματος, που γενικά εμφανίζεται ως γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό (g/cm3), δηλαδή ο λόγος της μάζας ενός στερεού όγκου (m) προς τον όγκο του (V), διαφορετικά εκφράζεται ως ρb= mV.
Γενικά, όσο πιο υγρό και συμπαγές είναι το μέσο, τόσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα όγκου και τόσο μικρότερος είναι ο αριθμός των χώρων πόρων. Αυτό είναι σημαντικό γιατί όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος των χώρων πόρων, τόσο καλύτερη είναι η αναλογία αέρα προς νερό. Η χύδην πυκνότητα είναι περισσότερο ένα ζήτημα όταν συζητάμε την ανάπτυξη με βάση το έδαφος. Τα περισσότερα από τα υποστρώματα που χρησιμοποιούνται στην υδροπονία έχουν σχετικά χαμηλή πυκνότητα όγκου. Η αναλογία αέρα προς νερό περιγράφει την ισορροπία του διαθέσιμου νερού και αέρα γύρω από τη ζώνη της ρίζας. Είναι απαραίτητο για την ικανότητα ανταλλαγής θρεπτικών συστατικών, τη ρύθμιση του pH, τα ευεργετικά μικρόβια και την πρόληψη ασθενειών.
Οργανικό vs Ανόργανο
Τα υποστρώματα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, τα οργανικά και τα ανόργανα. Μην συγχέετε τη λέξη «βιολογικό» εδώ με τον όρο που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τις φυσικές μεθόδους καλλιέργειας. Στη χημεία, «οργανικό» σημαίνει μια ένωση που περιέχει άνθρακα (όπως κοκοφοίνικα ή τύρφη), και ανόργανη σημαίνει ότι η ένωση ΔΕΝ έχει άνθρακα (όπως πετροβάμβακας ή περλίτης). Ο πετροβάμβακας είναι κατασκευασμένος από διοξείδιο του πυριτίου (SiO2), μια χημικά αδρανή ουσία. Οι ισχυροί ομοιοπολικοί δεσμοί μεταξύ του πυριτίου και του οξυγόνου σημαίνουν ότι δεν διαλύεται στο νερό, δεν άγει ηλεκτρισμό ή δεν συνδέεται με άλλες ουσίες – συμπεριλαμβανομένων των ελεύθερων ιόντων H+ και ιόντων H3O στο θρεπτικό σας διάλυμα. Αυτό σημαίνει ότι έχει χαμηλή ρυθμιστική ικανότητα, που οδηγεί σε μεγαλύτερο εύρος διακύμανσης του pH γύρω από τη ζώνη της ρίζας – αν και μπορούμε να το διορθώσουμε με τακτικό ξέπλυμα και συνεχή παρακολούθηση. Ο πετροβάμβακας, ο περλίτης, η άμμος και τα περισσότερα ανόργανα υλικά έχουν CEC περίπου μηδέν, επομένως δεν έχουν σχεδόν καμία επίδραση στη διαθεσιμότητα κατιόντων γύρω από τη ζώνη της ρίζας. Ο βερμικουλίτης, ένα ένυδρο ορυκτό που θερμαίνεται σε διαστολή, έχει εξαιρετικά χαμηλή πυκνότητα όγκου, μέση CEC και υψηλό WHC στα 100-150 meq/100 g, επομένως υπάρχει κίνδυνος ασιτίας οξυγόνου στη ζώνη της ρίζας. Άλλα μέσα περιλαμβάνουν πήλινες μπάλες LECA, οι οποίες έχουν εξαιρετικές ιδιότητες αποστράγγισης και αερισμού και είναι χημικά αδρανείς. Έχουν χαμηλό WHC και CEC αλλά υψηλό AFP.
Στην οργανική γωνία, το κοκοφοίνικα αποτελείται από πολλά διαφορετικά οργανικά μόρια, συμπεριλαμβανομένων υδατανθράκων, πολυσακχαριτών και υπολειμματικών αλάτων όπως το νάτριο (Na+), το κάλιο (K+) και το χλωρίδιο (Cl-). Αυτές οι ενώσεις συνδέονται με και απορροφούν ελεύθερα ιόντα Η+, προκαλώντας διακυμάνσεις του pH γύρω από τη ζώνη της ρίζας. Αυτό, με τη σειρά του, βοηθά στην απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών. Έχει υψηλό CAC, διπλάσιο πορώδες από το Rockwool και WHC που, στο 88%, είναι ακόμη μεγαλύτερο από την τύρφη. Από την άλλη πλευρά, το κοκοφοίνικα διατηρεί το οξυγόνο, με αποτέλεσμα αυξημένη μικροβιακή δραστηριότητα, μια χαρά εάν τα βακτήρια ή οι μύκητες είναι φιλικά, αλλά λιγότερο όταν δεν είναι. Το υψηλό WHC του κοκοφοίνικα σημαίνει ότι είναι ευαίσθητο σε υπερβολικό πότισμα.
Η τύρφη, ένα άλλο οργανικό υπόστρωμα, έχει κάποια ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων, και ως εκ τούτου, ρυθμίζει καλά τις αλλαγές των θρεπτικών συστατικών στη ζώνη της ρίζας. Έχει υψηλό WHC, είναι σχετικά όξινο με pH 4,4 και είναι επιρρεπές στο να γίνει αρκετά ασταθές. Συνιστάται ένα διαβρεκτικό για να γίνει πιο απορροφητικό. Ως βιολογικό προϊόν, μπορεί επίσης να αποσυντεθεί, να φράξει το σύστημα άρδευσης και να οδηγήσει στην ανάπτυξη μυκητιακών σπορίων. Η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου ανακοίνωσε ότι οι ερασιτέχνες κηπουροί στην Αγγλία δεν θα μπορούν να αγοράζουν κομπόστ τύρφης από το 2024, ενώ σχεδιάζεται σταδιακή κατάργηση για τους εμπορικούς καλλιεργητές σύντομα. Αυτό είναι μέρος ενός ευπρόσδεκτου σχεδίου για την προστασία των ευάλωτων τυρφώνων και συνιστάται ανεπιφύλακτα να αποφύγετε την ενσωμάτωση τύρφης στον χώρο καλλιέργειας σας, ανεξάρτητα από το πού ζείτε.
Το καλύτερο υπόστρωμα;
Το ιδανικό υπόστρωμα είναι ομοιόμορφο στην υφή και στην παραγωγή του, έχει χαμηλή πυκνότητα όγκου, υψηλό πορώδες, είναι συνήθως χημικά αδρανές, έχει χαμηλά επίπεδα διαλυτών αλάτων και γενικά επίπεδο pH μεταξύ 5,2 και 6,5. Θα πρέπει επίσης να είναι απαλλαγμένο από παράσιτα, παθογόνα και οτιδήποτε τοξικό για την καλλιέργεια σας! Αλλά τελικά, αυτό που είναι πιο σημαντικό από την επιλογή του υποστρώματος είναι ο καλλιεργητής να κάνει την έρευνά του και να επιλέξει ένα υπόστρωμα συμβατό με το υδροπονικό του σύστημα. Τα συστήματα Wick απαιτούν υψηλότερο WHC, που σημαίνει ότι η κοκοφοίνικα είναι η προτιμώμενη επιλογή μέσου. Αλλά προσέξτε το υπερβολικό πότισμα και σκεφτείτε ένα ειδικά σχεδιασμένο θρεπτικό διάλυμα για να αντισταθμίσει το CEC του. Εν τω μεταξύ, τα συστήματα καλλιέργειας βαθέων υδάτων είναι πιο κατάλληλα για το χαμηλότερο WHC των αργιλικών βότσαλων και οι λάτρεις του ολικού ελέγχου των θρεπτικών ουσιών προτιμούν το εξαιρετικά χαμηλό CEC και το υψηλό AFP του περλίτη. Μπορείτε ακόμη να εξερευνήσετε τη δυνατότητα ανάμειξης και αντιστοίχισης. τελικά η επιστήμη εξερευνά!
