Μάρτιος 2015                             Αναστασία Σιάνου MSc  Αγροχημεία και Βιολογικές Καλλιέργειες Τεχνολόγος Γεωπονίας    

Μικρής κλίμακας υδροπονικά - αεροπονικά συστήματα είναι όλα εκείνα τα συστήματα που λειτουργούν σύμφωνα με τις αρχές της υδροπονίας - αεροπονίας και που μπορούν να προσαρμοστούν σε κάθε χώρο, εσωτερικό και εξωτερικό.

Τα συστήματα αυτά παρουσιάζουν τα εξής χαρακτηριστικά:

  • Είναι απλά και εύχρηστα.
  • Είναι οικονομικά.
  • Είναι επεκτάσιμα και ευέλικτα.
  • Δεν απαιτούν εξειδικευμένες γνώσεις για να λειτουργήσουν.
  • Τοποθετούνται εύκολα.
  • Έχουν δυνατότητα πλήρους αυτοματοποίησης της λειτουργία τους.
  • Είναι υψηλής απόδοσης.
  • Είναι ιδανικά για επαγγελματίες και ερασιτέχνες.

Σε αυτή την παρουσίαση επιλέχθηκε να αναφερθεί η γενική διάταξη αυτών των συστημάτων, έτσι ώστε να λυθεί κάθε απορία που αφορά την κατασκευή και να γίνει κατανοητό ότι ο καθένας και οπουδήποτε μπορεί να καλλιεργήσει  υδροπονικά, εφόσον επιθυμεί.

  • Επιπλέον επιλέχθηκε η καλλιέργεια εσωτερικού χώρου καθώς αυτή έχει τις περισσότερες ιδιαιτερότητες σχεδιαστικά, αλλά παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον γιατί μπορεί να γίνει κυριολεκτικά οπουδήποτε! Από τον πάγκο της κουζίνας με βότανα και αρωματικά μέχρι και ένα μη χρησιμοποιούμενο χώρο του σπιτιού με μαρούλια και τομάτες! Φρέσκα, υγιεινά, βιολογικά και απαλλαγμένα φυτοφαρμάκων!
  • Ακόμα θεωρώ ότι έχει μεγάλο ενδιαφέρον για ερευνητικούς σκοπούς καθώς σε ένα μικρό χώρο με πλήρως ελεγχόμενες συνθήκες μπορεί να προσομοιωθεί ένας μεγάλος αριθμός πειραμάτων με ξεχωριστές μεταχειρίσεις μόλις σε χώρο μερικών τετραγωνικών!
  • Οι ευφάνταστοι ερευνητές αυτού του είδους καλλιέργειας έχουν σχεδιάσει δεκάδες συστήματα όπου το καθένα έχει τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά του. Όμως η γενική ιδέα είναι η ίδια και αυτή θα παρουσιαστεί εδώ.
  • Τα μικρής κλίμακας υδροπονικά - αεροπονικά συστήματα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, τα προκατασκευασμένα και τα ιδιοκατασκευαζόμενα (DIY= Do It Yourself):
  • Τα προκατασκευασμένα συστήματα βρίσκονται στο εμπορείο εύκολα, και συνδυάζουν μια μεγάλη ποικιλία από εξαρτήματα και τρόπους λειτουργίας ώστε να ικανοποιούν και τον πιο απαιτητικό καλλιεργητή. Πολλά από αυτά χρησιμοποιούνται και σε ερευνητικά προγράμματα λόγω της αξιοπιστίας, της ευχρηστίας και του μεγέθους τους. Είναι πλήρη, έτοιμα να λειτουργήσουν και έχουν εγγύηση για τα υλικά και τη λειτουργία τους έτσι ώστε να είναι κατάλληλα για υδροπονία.
  • Τα DIY συστήματα κατασκευάζονται από τον ίδιο τον καλλιεργητή συνδυάζοντας μια σειρά από εξαρτήματα, ανάλογα με τις ανάγκες του.

 Do It Yourself συστήματα

 

Προκατασκευασμένα συστήματα

Η καλλιέργεια σε μικρής κλίμακας συστήματα

Υδροπονίας – Αεροπονίας

Ο καλλιεργητής αφού επιλέξει αν θα κατασκευάσει ο ίδιος το σύστημά του ή θα το προμηθευτεί προκατασκευασμένο από την αγορά, θα πρέπει να επιλέξει και το κατάλληλο σύστημα. Γενικά θα μπορούσαμε να πούμε ότι οι βασικές κατευθύνσεις στην επιλογή συστήματος είναι:

  • Καλλιέργεια με σύστημα Υδροπονίας μικρής κλίμακας με υπόστρωμα.
  • Καλλιέργεια με σύστημα Υδροπονίας μικρής κλίμακας χωρίς υπόστρωμα.
  • Καλλιέργεια με σύστημα Αεροπονίας μικρής κλίμακας.
  • Παρασκευής σποροφύτων ή/και μοσχευματων με σύστημα Υδροπονίας ή Αεροπονίας μικρής κλίμακας.

Όλες οι τεχνικές θεωρούνται εξίσου έγκυρες και χρειάζονται τα ίδια επίπεδα εμπειρίας, καθώς όλες ξεκινούν από το στάδιο του σπορόφυτου ή του μοσχεύματος, συνεχίζουν με την περίοδο της ανάπτυξης του φυτού και τελειώνουν με την περίοδο ανθοφορίας ή την καρποφορίας ανάλογα το είδος της καλλιέργειας!

Grow room και Συνθήκες του περιβάλλοντος

Όλες οι παραπάνω κατηγορίες βασίζονται σε κάποια στοιχεία που συνθέτουν το λεγόμενο Δώμα Ανάπτυξης ή Δώμα Καλλιέργειας γνωστό και ως Grow Room.

Το Δώμα Ανάπτυξης (Grow room) είναι μια καθορισμένη περιοχή όπου αναπτύσσεται η καλλιέργεια εσωτερικού χώρου (σε κάποιο κτήριο ή θερμοκήπιο).

Η καλλιέργεια μπορεί να γίνει σε κάποιο θερμοκήπιο αλλά και σε κλειστό εσωτερικό χώρο όπου η παραγωγή αναμένεται να είναι ιδιαιτέρως ικανοποιητική αφού εκεί μπορούν να ελεγχθούν πλήρως οι συνθήκες ανάπτυξης, αν ληφθούν υπόψη διάφοροι παράγοντες και αρκεί να παρακολουθούνται τακτικά οι παράμετροι ανάπτυξης του φυτού. 

Οι παράγοντες που ελέγχονται στην περιοχή του Δώματος Ανάπτυξης (Grow room) είναι:

  • Το Φως
  • Η Θερμοκρασία
  • Η Υγρασία
  • Ο Αερισμος, ο εξαερισμος και το CO2 (διοξειδίο του άνθρακα)

Στην εικόνα φαίνονται τα βασικά στοιχεία που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των ζωτικών παραμέτρων στο Δώμα Ανάπτυξης (Grow room) τα οποία θα παρουσιαστούν παρακάτω. 

Στην εσωτερική καλλιέργεια συνιστάται να απομονώνεται εντελώς η περιοχή καλλιέργειας από άλλες πηγές φωτός ώστε να επιτευχθεί ο μέγιστος έλεγχος των συνθηκών ανάπτυξης και η πλήρης διαχείριση της παραγωγής.

Για το λόγο αυτό έχει δημιουργηθεί το προκατασκευασμένο Δώμα που ονομάζεται Τέντα ή Tent ή εναλλακτικά χρησιμοποιούνται διάφορα δοχεία που εμποδίζουν την είσοδο του φυσικού φωτός στο χώρο και καθιστά δυνατή τον τεχνητό έλεγχο των περιόδων ημέρας και νύχτας.

Ένα πλεονέκτημα των έτοιμων (προκατασκευασμένων) Δωμάτων Ανάπτυξης είναι ότι καλύπτεται εσωτερικά με εξαιρετικό ανακλαστικό υλικό, που εγγυάται καλύτερη κατανομή του φωτός.

Αν κάποιος επιλέξει να μην χρησιμοποιήσει ένα τέτοιο Δώμα, μπορεί να καλύψει την περιοχή της καλλιέργειας με αντανακλαστικά φύλλα. 

Τέντα

Τα απαραίτητα στοιχεία για κάθε σύστημα στα στάδια ανάπτυξης και άνθισης

Τα απαραίτητα στοιχεία για κάθε υδροπονικό σύστημα για τα στάδια ανάπτυξης και άνθισης, διακρίνονται σε απαραίτητα κα προαιρετικά:

Τα απαραίτητα είναι:

  • Σύστημα φωτισμού

Λαμπτήρα

Μετασχηματιστή

Ανακλαστήρα

Χρονοδιακόπτη

  • Γλάστρες
  • Υπόστρωμα ή χωρίς αυτό
  • Μετρητή pΗ
  • Διορθωτής pΗ
  • Θρεπτικά στοιχεία για την ανάπτυξη
  • Θρεπτικά στοιχεία για την ανθοφορία – καρποφορία

Τα προαιρετικά είναι:

  • Θερμόμετρο και υγρασιόμετρο
  • Τέντες ή Ανακλαστικά φύλλα
  • Συσκευή ανάρτησης λαμπτήρων
  • Υγραντήρας
  • Ανεμιστήρας

Επιλογή του συστήματος φωτισμού

Το φως στην εσωτερική καλλιέργεια και είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας.

Τα φυτά πρέπει να λαμβάνουν τη σωστή ποσότητα και το σωστό φάσμα φωτός που προσομοιάζει τον κύκλο της ζωής που παρέχεται με φυσικό τρόπο από τον ήλιο σε μια υπαίθρια καλλιέργεια.

Από τη στιγμή που φυτεύονται οι κύβοι πετροβάμβακα στο υπόστρωμα ή τοποθετούνται στα γλαστράκια, είναι καιρός να αρχίσει να παρέχεται φως στο φυτό.

Για να γίνει αυτό θα πρέπει να δημιουργηθεί ένα σύστημα φωτισμού που να είναι σε θέση να παράσχει το απαραίτητο φάσμα και ένταση φωτός για την ανάπτυξη και την ανθοφορία του φυτού που προσομοιώνουν το φως του ήλιου.

Ένα σύστημα φωτισμού εσωτερικού χώρου αποτελείται από:

  • Μετασχηματιστή
  • Λαμπτήρα
  • Ανακλαστήρα
  • Μετασχηματιστή.

Χρησιμοποιείται για να παρέχει το απαιτούμενο ηλεκτρικό φορτίο για να ανάψει η λάμπα. Υπάρχουν 2 τύποι μετασχηματιστών στο εμπόριο, ο μαγνητικός και ο ηλεκτρονικός. 

Μετασχηματιστής Λάμπα ή λαμπτήρας

 

Ανακλαστήρας

Λάμπα ή λαμπτήρα.

Παρέχει ένα συγκεκριμένο φάσμα φωτός που προσομοιώνει το φως του ήλιου. Υπάρχουν διάφοροι τύποι των λαμπτήρων στο εμπόριο ειδικά για την εσωτερική καλλιέργεια. Οι διαφορές είναι στον τομέα της τεχνολογίας τους και το διαφορετικό χρωματικό φάσμα.

Υπάρχουν 5 τύποι λάμπας: HPS, CFL, MH, LED και PL. Ο κάθε τύπος λαμπτήρα έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Για την περίοδο της ανάπτυξης χρειάζεται κυρίως το μπλε φάσμα ενώ για την περίοδο ανθοφορίας, το πορτοκαλί / κόκκινο φάσμα. Υπάρχουν λαμπτήρες που καλύπτουν ξεχωριστά την περίοδο ανάπτυξης και την περίοδο της ανθοφορίας και λάμπες που ακτινοβολούν συνδυαστικά (DUAL) καλύπτοντας και τις δύο περιόδους. 

Ανακλαστήρα.

Χρησιμοποιείται για να συγκρατεί τη λάμπα και να διαχέει το φως ομοιόμορφα σε όλη τη επιφάνεια της καλλιέργειας. Υπάρχουν πολλοί τύποι ανακλαστήρων με διαφορετικά μοντέλα, σχήματα και χρήσεις. Μπορούμε να πούμε όμως ότι υπάρχουν 2 κύριες κατηγορίες: οι κλασικοί ανακλαστήρες και αερόψυκτοι ανακλαστήρα.

Επιπλέον συστήνεται όλο το Grow room να είναι επενδεδυμένο με ανακλαστικό υλικό για την καλύτερη διάχυση του φωτός.

Παρακολούθηση και έλεγχος της θερμοκρασίας

Η θερμοκρασία στο Δώμα Καλλιέργειας είναι μια πολύ σημαντική παράμετρος που πρέπει να ελέγχεται και να ρυθμίζεται.

Η βέλτιστη περιοχή θερμοκρασίας είναι μεταξύ 21-28 °C και μπορεί να παρακολουθείται από ένα απλό μέσο, όπως ένα θερμόμετρο ή θερμο - υγρασιόμετρο.

Υπάρχουν διάφορα μοντέλα, ωστόσο, συνίσταται να χρησιμοποιείται ένα ψηφιακό θερμόμετρο με λειτουργία Min / Max το οποίο σας επιτρέπει να δείτε την πραγματική θερμοκρασία και την ελάχιστη και μέγιστη θερμοκρασία που επιτυγχάνεται κατά τη διάρκεια μιας χρονικής περιόδου. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να δούμε αν η θερμοκρασία έχει φτάσει πάνω από το επιθυμητό ελάχιστο ή μέγιστο όριο, και θα κριθεί η επέμβαση που θα πρέπει να γίνει για τη διαχείρισή της.

Η θερμοκρασία στο Δώμα Ανάπτυξης - Grow Room είναι υψηλή

Για να μειωθεί η θερμοκρασία στο χώρο που αναπτύσσονται τα φυτά χρησιμοποιείται συνήθως ένας εξαεριστήρας ή ένας ανεμιστήρας. Ο εξαεριστήρας εξάγει το ζεστό και παλιό αέρα και κατά συνέπεια η θερμοκρασία μειώνεται. Ο εξαεριστήρας μπορεί να ελεγχτεί από ένα θερμοστάτη, ο οποία αντικαθιστά το έργο του ανεμιστήρα σε κορυφές από τις πιο θερμές περιόδους, οι οποίες αναπτύσσονται γενικά κατά τη διάρκεια των ωρών φωτός. Κατά την σκοτεινή περίοδο οι θερμοκρασίες πέφτουν.

Εάν ο ανεμιστήρας εξαγωγής δείχνει να δυσκολεύεται να ανταποκριθεί τις θερμοκρασίες, μπορεί να συμβουλεύει για να προσθέσετε κλιματισμό.

Η θερμοκρασία στο Δώμα Ανάπτυξης - Grow Room είναι χαμηλή

Για να αυξηθεί η θερμοκρασία κατά την ανάπτυξη των φυτών μπορεί να να προστεθεί μια ηλεκτρική θερμάστρα, όπου μπορεί επίσης να ελέγχεται από ένα θερμοστάτη.

Έλεγχος και διαχείριση της υγρασίας

Η υγρασία είναι άλλη μια βασική παράμετρος που πρέπει να διατηρείται υπό έλεγχο στο χώρο της καλλιέργειας.

Η ιδανική υγρασία για το χώρο της ανάπτυξης είναι 50 - 60%. Το υγρασιόμετρο είναι το όργανο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ποσοστού υγρασίας σε ένα χώρο. Όταν η υγρασία είναι πολύ υψηλή, μπορεί να αρχίσει να αναπτύσσεται μούχλα, η οποία μπορεί να προκαλέσει την  προοδευτική φθορά των φυτών.

Εάν η υγρασία είναι υψηλή, είναι αρκετά απλό να χρησιμοποιηθεί η ίδια μέθοδο όπως με τη θερμοκρασία και την εφαρμογή του απορροφητήρα, ο οποίος θα εξάγει τον υγρό αέρα.

Όταν η υγρασία είναι χαμηλή, αρκεί να προσθέσετε έναν υγραντήρα στο δωμάτιο ανάπτυξης.

 Υγραντήρες

Διαχείριση του αερισμού, του εξαερισμού και του CO2

Ο αερισμός και ο εξαερισμός, δηλαδή το σύστημα που θα εισάγει ή θα εξάγει τον αέρα μέσα στο Δώμα Ανάπτυξης πρέπει να έχει την  ικανότητα να καλύπτει τις ανάγκες του φυτού και του χώρου.

Επιπλέον είναι σημαντικό να αφαιρεί οσμές, να βοηθά στη ρύθμιση της θερμοκρασίας, της υγρασίας και την ανταλλαγή του αέρα από ένα χώρο.

Η ανταλλαγή αέρα στο δώμα είναι σημαντική γιατί εξασφαλίζει την υγιή ανάπτυξη των φυτών και την προστασία του από ανάπτυξη ασθενειών. Επιπλέον βοηθά στον έλεγχο της θερμοκρασίας και της υγρασίας και την εισαγωγή του CO2.

Εξαερισμός

Όταν η καλλιέργεια γίνεται σε εσωτερικούς χώρους, είναι πιθανό η ποσότητα του CΟ2 να μην επαρκεί, καθώς οι απαιτήσεις των φυτών ειδικά στην περίοδο ανάπτυξης, είναι μεγάλες. Εφόσον συμβεί αυτό, μπορεί να επιβραδυνθεί η ανάπτυξη του φυτού.

Για να διατηρηθεί σε υψηλό επίπεδο η περιεκτικότητα του CΟ2 στο Grow Room, πολλές φορές είναι αρκετό να ανανεώνεται ο αέρα με τη βοήθεια ενός ανεμιστήρα.

Ωστόσο, η έντονη κυκλοφορία του αέρα μπορεί να μειώσει υπερβολικά τις θερμοκρασίες και σε αυτή την περίπτωση τοποθετείται κάποιο σύστημα απελευθέρωσης CO2. 

 CO2

Νερό και λίπανση

Η ποιότητα του νερού στην εσωτερική καλλιέργεια είναι επίσης ένα βασικός παράγοντας, που επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτών και την απορρόφηση των θρεπτικών στοιχείων. Υπάρχουν 3 βασικοί παραμέτροι οι οποίοι θα πρεπει να παρακολουθούνται και να ρυθμίζονται:

  • pH
  • ΕC-ηλεκτρική αγωγιμότητα
  • θερμοκρασία

Γενικά στην υδροπονία μικρής κλίμακας συνίσταται να χρησιμοποιείται νερό που προέρχεται από φίλτρανση και συχνά προτείνεται η αντίστροφη ώσμωση. Τα αποτελέσματα ης ανάπτυξης των φυτών είναι εντυπωσιακά και διευκολύνεται αρκετά η ρύθμιση των άλλων παραμέτρων. 

Φίλτρα

Τα λιπάσματα, τα ενισχυτικά ανάπτυξης και άνθισης, οι ωφέλιμοι μικροοργανισμοί, είναι σημαντικά για την ανάπτυξη των φυτών και για μια επιτυχή καλλιέργεια. Ακόμα περισσότερο σημαντική είναι για την υδροπονική - αεροπονική  καλλιέργεια, αφού όλες οι συνθήκες είναι πλήρως ελεγχόμενες.

Υπάρχουν πολυάριθμοι τύποι θρεπτικών ουσιών στην αγορά, ωστόσο, είναι σημαντικό να ελεγθεί ότι τα θρεπτικά συστατικά που χρησιμοποιούνται είναι προσαρμοσμένα στον τύπο της καλλιέργειας. Για παράδειγμα, αν η καλλιέργεια γίνεται σε έδαφος θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα λίπασμα ειδικά για αυτό που αποτελείται από στοιχεία που ενσωματώνονται με τα στοιχεία που βρίσκονται στο έδαφος και τα οποία σαφώς δεν ενδείκνυται για αδρανή υποστρώματα, όπως τα χαλίκια αργίλου ή πετροβάμβακα.

Έπειτα οι περιγραφές και οι μέθοδοι χρήσης των θρεπτικών ουσιών θα πρέπει να ενδείκνυται για τα διάφορα στάδια ανάπτυξης και ανθοφορίας. Η κάθε σειρά προϊόντων λίπανσης, φέρει οδηγίες χρήσης και δοσολογίες. Για το λόγο αυτό, πολλές φορές οι κατασκευαστές των διαφόρων σειρών προϊόντων παρέχουν τα δικά τους συστήματα κύκλων άρδευσης και προτείνουν προϊόντα και δοσολογίες σε σχέση με τον εβδομαδιαίο κύκλο ανάπτυξης του φυτού.

Επιπλέον για τα μικρής κλίμακας υδροπονικά συστήματα υπάρχουν λιπάσματα που είναι σύμφωνα και με τη συμβατική και με τη βιολογική μέθοδο καλλιέργειας!