15.2. Fertygacyjny układ recyrkulacyjny
Ma miejsce wtedy, gdy pożywka już raz wykorzystana i zgromadzona w zbiorniku (18) zostanie ponownie wprowadzona do obiegu (zbiornik 4). Przechodzi ona najpierw przez filtr (19), a potem pompowana jest (20) do przewodu zwrotnego (21), którym prze-dostaje się do zbiornika 4.
Powtórne wykorzystanie pożywki związane jest jednak z dwoma zasadniczymi problemami. Pierwszy, to nadmierny wzrost zawartości składników w wodach drenar-skich w stosunku do pożywki dostarczanej roślinom. Wynika on z przewagi procesu transpiracji wody przez rośliny nad szybkością pobierania składników pokarmowych. EC pożywki ze środowiska korzeniowego (mata) jest wyższe o 0,5–2,0 mS/cm-1 niż pożywki wyciekającej z kroplownika. Przy prawidłowym wypływie nadmiaru pożywki (20–30%) wzrost stężenia w macie, a tym samym w wodach drenarskich jest mały (różnica EC 0,5–
1,0 mS/cm-1). Przy wypływie mniej niż 20% wzrost stężenia pożywki może być bardzo
duży (różnica 1,0–2,0 mS/cm). Na przykład w uprawie dwóch odmian gerbery – ‘Leda’ i ‘Roulette’ w wodach drenarskich najbardziej wzrastała zawartość miedzi – średnio o 358, sodu o 170, magnezu o 70, żelaza o 64, fosforu o 51, cynku o 44, azotu azotano-wego o 38, wapnia o 34, potasu o 29, siarki siarczanowej o 15 i boru o 9%. W przypadku manganu i chlorków w matach było ich mniej niż na kroplownikach. W odniesieniu do chlorków jest to bardzo korzystne, gdyż wiele wód używanych do fertygacji ma ich nad-mierną zawartość. Wzrost stężenia składników w matach i wodach drenarskich zależy od odmiany, rodzaju podłoża, fazy fizjologicznej i pory roku. Odmiany, które tworzą dużą masę nadziemną, silniej „zatężają” pożywkę niż słabiej rosnące. Wzrost stężenia skład-ników w wełnie mineralnej jest wyższy niż w piance poliuretanowej. Największy wzrost stężeń występuje latem, gdyż panuje wtedy w szklarniach i tunelach wysoka temperatura. W tym okresie należy obniżyć zawartość składników w pożywce dostarczanej roślinom i utrzymać właściwy odpływ nadmiaru pożywki z mat. Właśnie, różny wzrost stężenia składników pokarmowych i balastowych w matach oraz wodach drenarskich stanowi za-sadniczą trudność w funkcjonowaniu systemów recyrkulacyjnych. Została ona jednak przezwyciężona. W przytoczonych wcześniej danych zaznaczono, że np. zawartość mie-dzi w wodach drenarskich wzrosła o 358%, czyli 4,58-krotnie, dlatego wody drenarskie powinny być 4,58 razy rozcieńczone, aby nie nastąpiło przekroczenie optymalnej zawar-tości miedzi w pożywce wprowadzonej do recyrkulacji. Zatem udział wód drenarskich w systemie cyrkulacyjnym może wynosić tylko 21,8% (100%: 4,58 = 21,8%). Oznacza to, że w celu przygotowania 1000 ml pożywki roboczej dostarczanej roślinom w systemie recyrkulacyjnym, 218 ml mogą stanowić wody drenarskie, a reszta, tj. 782 ml, powin-na być uzupełniopowin-na wodą pozbawioną miedzi. Ten roztwór powin-należy powin-następnie wzbogacić o pozostałe, brakujące makro- i mikroskładniki oraz uregulować odczyn przez odpo-wiednią kompozycję skoncentrowanych roztworów nawozowych w zbiornikach. W sys-temie recyrkulacyjnym uzyskuje się największą oszczędność wody i nawozów [Komosa 1997].
Z rozważań tych wynika, iż o efektywności upraw w systemach zamkniętych de-cyduje w największym stopniu jakość wody, służącej do sporządzania pożywek. Według Röbera [1989] powinna ona charakteryzować się następującymi właściwościami:
twardość węglanowa < 5°dH*,
pH 5,0 do 6,0,
przewodność elektryczna (18°C) = EC < 720 mS/cm-1**,
zawartość soli (jako KCl) < 450 mg/dm3,
sód (Na) < 30 mg/dm3,
siarczany (SO4) < 80 mg/dm3,
azotany (NO3) < 50 mg/dm3,
chlorki (Cl) < 35 mg/dm3,
wolny chlor (Cl2) 0,5 mg/dm3,
wartość graniczna dla zachowania smaku 0,5 mg/dm3,
wartość graniczna dla wody pitnej 0,3 mg/dm3,
dopuszczalna przejściowo dla wody pitnej 0,6 mg/dm3,
bor (B) < 0,5 mg/dm3,
żelazo (Fe) < 1 mg/dm3,
cynk (Zn) < 0,5 mg/dm3,
fluor (F; wskazana dla wody pitnej) < 1,5 mg/dm3,
tlen (O2) > 7 mg/dm3,
temperatura 15 do 20°C.
* Stopnie twardości określa się obecnie w mg/dm3: 1°dH = 10 mg CaO/dm3 = 0,179 mg CaO/dm3 = 0,357 pojemności kwasowej/dm3.
** Przewodność elektryczna wody używanej do uprawy metodą cienkowarstwowych kul- tur przepływowych (NFT), w aeroponice i na wełnie mineralnej powinna wynosić poniżej 250 mS/cm-1 (milisimensów).
15.3. Dezynfekcja pożywki w układach
recyrkulacyjnych
Uprawa roślin w zamkniętych obiegach pożywki jest oszczędna i proekologicz-na, ale sprzyja rozprzestrzenianiu się chorób. Pożywka jest jednak doskonałym środo-wiskiem do rozmnażania się, a następnie rozprzestrzeniania zarodników pasożytniczych grzybów z rodzajów Pythium, Phytophthora, Fusarium, Cylindrocarpon,
Cylindrocla-dium – powodujących zgnilizny korzeni lub podstawy pędu. Znajdować się w niej mogą
także grzyby należące do innych rodzajów i bakterie. Jeżeli na „drodze” pożywki pojawi się chociaż pojedyncza, chora roślina, to w krótkim czasie zakażone zostaną pozostałe. Dlatego konieczne jest zapobieganie takim stanom. Rośliny przeznaczone do uprawy w zamkniętych obiegach pożywki muszą być najwyższej jakości i wolne od chorób. Naj-lepiej, jeśli pochodzą z rozmnożenia in vitro lub z nasion całkowicie zdrowych. Pomiesz-czenia, urządzenia, sprzęty, podłoża i wszystko, co bierze udział w produkcji powinno być odkażone. Również higiena pracowników musi być zachowana na wysokim pozio-mie, o czym pisano już wcześniej (patrz s. 150).
Po zakończeniu cyklu produkcyjnego, a przed rozpoczęciem następnego koniecz-na jest dezynfekcja wszystkiego, co służyło do tej produkcji i dalej będzie wykorzystywa-ne (konstrukcje, stoły zalewowe, rynny, rury, miejsca pod stołami, stojakami, przejścia, drzwi itp.). Pożywka przed każdym kolejnym użyciem powinna być oczyszczona z ewen-tualnych resztek roślinnych oraz podłoża, a następnie zdezynfekowana. Znane są różne metody dezynfekcji pożywki.
Filtry piaskowe. Używane są powszechnie do uzdatniania wody pitnej.
Uwalnia-ją one pożywkę od związków organicznych i patogenów roślin. Filtr ma wysokość około 250 cm, a jego średnica jest uzależniona od oczekiwanej wydajności. W filtrze wyróżnia się trzy główne warstwy: najniżej położoną stanowi żwir, pośrednią – piasek, górną – woda. Żwir składa się z trzech frakcji. Najniżej znajduje się ta najgrubsza, o średnicy ziaren 16–32 mm, następnie pośrednia – o średnicy 8–16 mm, a najwyżej najdrobniejsza – 2–8-milimetrowa. Każda warstwa żwiru ma grubość 15 cm. Warstwa piasku (ziarna o średnicy mniejszej niż 2 mm) ma grubość 100–120 cm, a wody – 80–100 cm. Zde-zynfekowana pożywka jest odprowadzana do szklarni za pomocą rur znajdujących się w najniższej warstwie żwiru. Badania wykonane w Belgii wykazały, że przefiltrowana pożywka jest całkowicie uwalniana od zarodników grzybów i organizmów grzybopo-dobnych przy szybkości jej przepływu 300 l/godz./m2 (gdy przypuszcza się, iż ciecz jest bardzo skażona, trzeba zmniejszyć tę prędkość). Filtry piaskowe nie eliminują całkowicie z pożywki wirusów i nicieni. Temperatura pożywki nie powinna być niższa niż 10°C. Do prawidłowego funkcjonowania filtrów piaskowych konieczne jest zapewnienie tempe-ratury otoczenia powyżej 15°C. Dlatego u nas powinny być one instalowane wewnątrz szklarni lub budynku, co wiąże się ze stratą powierzchni użytkowej. Koszt dezynfekcji
1 m3 pożywki tą metodą w Belgii wynosi około 2 dolarów. Może zatem znaleźć
zastoso-wanie w naszych gospodarstwach ogrodniczych.
Promieniowanie UV (ultrafioletowe) według dotychczas wykonanych badań jest
najskuteczniejsze w sterylizacji pożywek. Źródłem promieni UV są specjalne rtęciowo-flu-orescencyjne lampy – rury z osłoną kwarcową. Ciecz przepływa przez komorę naświetlania takiego sterylizatora. Promienie UV o długości fali 254 nm emitowane są z niskociśnienio-wego promiennika umieszczonego wewnątrz komory (w około 10% odbijane lub absorbo-wane przez ciecz). Działają m.in. na kwas DNA organizmów znajdujących się w roztworze i powodują zahamowanie podziałów ich komórek. Przy dawce promieniowania 100 mJ/ cm2 pożywka jest całkowicie uwalniana do chorobotwórczych grzybów, bakterii i wirusów oraz od nicieni. W Belgii koszt dezynfekcji pożywki tą metodą kosztuje 4–6 dolarów. Koszt promienników UV i eksploatacja są drogie, ale działanie ich jest bardzo skuteczne.
Termiczna dezynfekcja polega na podgrzewaniu pożywki do 95–97°C w ciągu
30 sekund. Odbywa się to w specjalnych piecach. Odczyn pożywki przed odkażaniem tą metodą trzeba obniżyć do bardzo kwaśnego (pH = 4,0). Jest to metoda skuteczna w uwal-nianiu pożywki od wszystkich czynników chorobotwórczych i nicieni. Wadą są natomiast stosunkowo wysokie koszty budowy instalacji i eksploatacji.
Chemiczna dezynfekcja ze względu na szkodliwy wpływ na środowisko metoda
ta jest stosowana sporadycznie w niektórych gospodarstwach ogrodniczych. Polega na dodaniu do pożywki fungicydów zalecanych do zwalczania patogenów, które wywołują zgnilizny korzeni i podstawy pędów, np. Previcur 607 SL i Sarfun 500 SC w dawce 1 litr każdego z tych środków na 5–10 m3 pożywki, w zależności od stopnia zagrożenia choro-bą. Na rynku nie ma obecnie jednak środków zarejestrowanych konkretnie do tego celu. Zaletą chemicznej dezynfekcji jest łatwość jej przeprowadzenia, duża skuteczność oraz możliwość odkażenia cieczy w całym obiegu.
Niezależnie od metody dezynfekowania, niezbędna jest okresowa kontrola po-żywki wprowadzonej do obiegu, czy nie zawiera patogenów. Oceny takiej można do-konać w specjalistycznych laboratoriach za pomocą roślin pułapkowych lub pożywek selektywnych [Wojdyła 2004].
Przemysłowa produkcja roślin doniczkowych i rabatowych w wielu krajach pole-ga na pełnej mechanizacji i automatyzacji. Stosowane bywają rozmaite technologie. Jed-ną z nich, możliwą do wykorzystania w Polsce, jest kompleksowa technologia norweskiej firmy VEFI, określona jako VEFISYSTEM. Wykorzystywać w niej można 20 rodzajów tac wielokomórkowych, jednokrotnego i wielorazowego użytku. W tacach jednorazowe-go użytku produkowana jest rozsada przeznaczona do sprzedaży. Tace wielokomórkowe dają możliwość produkcji roślin z siewu nasion i sadzonek pędowych. Używane są także różne typy doniczek (pojemników), np. pojedyncze i zespolone oraz tace transportowe dostosowane do poszczególnych typów doniczek.
W technologii tej używa się małej ilości podłoża. Odpowiednim jest torf dobrze rozłożony (bez części włóknistych, gdyż mogą one powodować nieprawidłowe napeł-nianie komórek, przede wszystkim małych). Po napełnieniu tacy należy usunąć nadmiar torfu. Torf powinien być wilgotny, lecz nie należy go wciskać w komórki podczas ich na-pełniania. Czasami torf miesza się z nawozami. Takim gotowym podłożem przydatnym do produkcji wielu roślin jest np. FLORALUX.
Nasiona mogą być wysiewane ręcznym siewnikiem pneumatycznym lub za po-mocą automatycznej linii, która napełnia tace, wysiewa nasiona, przykrywa je cien-ką warstwą perlitu i nawadnia. Siewniki te mogą wysiewać punktowo nasiona kuliste i otoczkowane. Nawet bardzo drobne nasiona begonii i petunii, jeśli będą w otoczce, można wysiać pojedynczo do każdego otworu tacy wielokomórkowej. Przykrycie na-sion białym perlitem powoduje odbicie światła, co sprzyja powstawaniu korzystniejszych warunków kiełkowania i dalszego wzrostu roślin. Tace po wysiewie nasion można przy-krywać cienką włókniną. Kiełkowanie nasion odbywające się w komorach kiełkowniko-wych jest ściśle kontrolowane. Gdy na powierzchni podłoża w komórkach tac pojawią się pierwsze wschody, przenosi się je do szklarni lub tunelu i ustawia na specjalnych stelażach. Czasami tace ustawia się na matach podsiąkowych lub na folii. Nawadnianie przeprowadza się za pomocą dysz drobnokroplistych. Podczas słonecznej pogody rośliny powinny być nawadniane nawet dwa razy dziennie. Na początku stosuje się samą wodę, a później dodaje się do niej nawozów w pełni rozpuszczalnych. Nawadnianie trwa tak długo, aż przez otwory drenażowe zaczyna kapać woda. Następuje to dość szybko. Ro-śliny nie mogą być jednak przenawożone. Oszczędne nawożenie sprzyja wytworzeniu silnego systemu korzeniowego.
Przesadzenie roślin z tac wielokomórkowych do doniczek jest także częściowo zmechanizowane, zwłaszcza w zakresie napełniania doniczek podłożem. Rośliny wy-produkowane tym systemem mają jednakowy wygląd i znajdują się w tej samej fazie rozwoju, co podnosi ich walory handlowe [Viscardi 1995].