Войти
Салат и пшеница, выращенные в аэропонике, НАСА, 1998 Аэропоника - это процесс выращивания растений в среде воздух или туман без использования почвы или агрегат среда. Слово «аэропоник» происходит от греческого значений слова aer (ἀήρ, «воздух») и ponos (πόνος, «труд»). Аэропонное культивирование отличается от выращивания как традиционной гидропоники, аквапоники, и in vitro (культуры ткани растений ). В отличие от гидропоники, в которой в качестве питательной среды используется жидкий питательный раствор и необходимые минералы для поддержания роста растений, или аквапоники, в которой используются вода и рыбные отходы, аэропоника проводится без питательной среды. Иногда ее считают разновидностью гидропоники, поскольку вода используется в аэропонике для передачи питательных веществ.
Основной принцип аэропонного выращивания - выращивание растений в замкнутой или полузакрытой среде с помощью опрыскивания свисающие корни растения и нижний стебель с помощью распыленного или распыленного обогащенного питательными веществами водного раствора. Листья и корона, часто называемая навесом, простираются выше. Корни растений отделяются друг от опорной конструкции завода. Часто пенопласт сжимается вокруг нижнего стержня и вставляется в отверстие в аэропонной камере, что снижает трудозатраты и расходы; для более крупных растений решетчатая конструкция используется для уменьшения веса растительности и фруктов.
В идеале, окружающая среда защищена от вредителей и болезнь, чтобы растения могли расти здоровее и быстрее, чем растения, выращенные на среде. Однако, поскольку большинство аэропонных сред не полностью закрыто от внешнего мира, вредители и болезни могут по-прежнему представлять угрозу. Контролируемая среда способствует развитию, здоровью, росту, цветению и плодоношению растений любого вида и культурных сортов.
Из-за чувствительности корневой системы аэропоника часто сочетается с традиционной гидропоникой, которая используется как аварийный «хранитель урожая» - резервное питание и водоснабжение - при выходе из строя аэропонного аппарата.
Аэропоника высокого давления определяется как доставка питательных веществ к корням через распылительные головки размером 20–50 микрометров с использованием высокого давления (80 фунтов на квадратный дюйм (550 кПа)) диафрагменного насоса.
Многие виды растений можно выращивать aeroponically. 
Крупным планом первого запатентованного аэропонной структуры поддержки завода (1983 г.). Его неограниченная поддержка растений обеспечивает нормальный рост в среде воздух / влажность и используется до сих пор. Воздушные культуры оптимизируют доступ к воздуху для успешного роста растений. Материалы и устройства, удерживающие и поддерживающие выращиваемые аэропоникой растения, не должны содержать болезней или патогенов. Отличие настоящей аэропонной культуры и аппарата состоит в том, что они обеспечивают минимальные возможности поддержки растений. Минимальный контакт между структурой растительной и поддержкой позволяет для максимального количества воздуха, чтобы достичь завода. Долгосрочное аэропонное выращивание требует, чтобы корневая система была свободна от ограничений, окружающих стеблевую и корневую системы. Физический контакт сведен к минимуму, так что он не препятствует естественному росту и расширению корней или доступу к чистой воде, воздухообмену и свободным от болезней условиям.
Кислород (O2) в ризосфере (корневой зоне) необходим для здорового роста растений. Поскольку аэропоника проводится на воздухе в сочетании с микро- каплями воды, почти любое растение может вырасти до зрелости на воздухе при обильном поступлении кислорода, воды и питательных веществ.
Некоторые производители предпочитают аэропонные системы другим методам гидропоники, потому что усиленная аэрация питательного раствора доставляет больше кислорода к корням растений, стимулируя рост и помогая предотвратить образование патогенов.
Чистый воздух поставляет кислород, который является отличным очистителем для растений и аэропонной среды. Для естественного роста растение должно иметь неограниченный доступ к воздуху. Для успешного физиологического развития растения должны иметь возможность расти естественным образом. Если естественный рост растений ограничивается опорной конструкцией, риск повреждения растений и тем самым заболевания увеличивается.
Некоторые исследователи использовали аэропоники для изучения влияния состава корневой зоны газа на производительность завода. Соффер и Бургер [Soffer et al., 1988] изучали влияние концентрации растворенного кислорода на образование придаточных корней в том, что они назвали «аэрогидропоникой». Они использовали трехуровневую гидро- и аэросистему, в которой три отдельные зоны были сформированы внутри корневой зоны. Концы корней были погружены в резервуар с питательными веществами, в то время как середина секции корня получала туман с питательными веществами, а верхняя часть находилась над туманом. Их результаты показали, что растворенный O 2 необходим для образования корней, но далее показали, что для трех испытанных концентраций O 2 количество корней и длина корня всегда были больше в центральная запотевшая секция, чем погруженная секция или незапотевающая секция. Даже при самой низкой концентрации запотевшая часть успешно укоренилась.
Аэропоника может также включать управление уровнями CO. 2 в воздухе внутри системы, что, в свою очередь, влияет на скорость фотосинтеза внутри растений.
Выращивание при искусственном освещении позволяет увеличить время роста и надежность по сравнению с солнечным освещением и может использоваться в сочетании с аэропоникой.
Аэропоника может ограничить передачу болезней, поскольку уменьшается контакт растений с растениями и каждый импульс распыления может быть стерильным. В случае почвы, агрегатов или других сред болезнь может распространяться по всей питательной среде, заражая многие растения. В теплицах эти твердые среды требуют стерилизации после каждого урожая, и во многих случаях их просто выбрасывают и заменяют свежими стерильными средами.
Явным преимуществом аэропонной технологии является то, что если конкретное растение это делает заболеть, это может быть быстро удалить из структуры поддержки завода, не нарушая или заражения других растений.
Базилик, выращенный из семян в аэропонной системе, расположенной внутри современной теплицы, впервые был получен в 1986 году. Благодаря безболезненной среде, уникальной для аэропоники, многие растения могут расти с более высокой плотностью (количество растений на квадратный метр) по сравнению с более традиционными формами выращивания (гидропоника, техника почвы и питательной пленки [NFT]). Коммерческие аэропонные системы включают аппаратные средства, которые позволяют приспособиться к расширяющейся корневой системе сельскохозяйственных культур.
Исследователи описали аэропонику как «ценный, простой и быстрый метод предварительного скрининга генотипов на устойчивость к определенному фитофторозу или корневой гнили».
Изолирующий характер аэропонной системы позволил им избежать осложнений, возникающих при изучении этих инфекций в почвенной культуре.
Аэропонное оборудование включает в себя использование распылителей, мистеров, туманообразователей или других устройств для создания тонкого тумана раствора для доставки питательных веществ к корням растений. Аэропонные системы обычно представляют собой системы с замкнутым контуром, обеспечивающие макро- и микросреду, подходящую для поддержания надежной и постоянной воздушной культуры. были разработаны изобретения для облегчения аэропонного опрыскивания и распыления. Ключом к развитию корней в аэропонной среде является размер капли воды. В коммерческих применениях для покрытия больших площадей корней с использованием воздуха используется гидрораспылительный спрей с углом 360 °. Распыление под давлением.
В одном из вариантов метода распыления используется ультразвуковые туманообразователи для распыления питательных растворов в аэропонных устройствах низкого давления.
Размер капли воды i имеет решающее значение для поддержания роста аэропоники. Слишком большая капля воды означает, что корневой системе доступно меньше кислорода. Слишком мелкие капли воды, такие как те, что генерируются ультразвуковым распылителем, приводят к чрезмерному корневому волоску без развития боковой корневой системы для устойчивого роста в аэропонной системе.
Минерализация ультразвукового преобразователи требуют технического обслуживания и могут выйти из строя. Это также недостаток металлических форсунок и мистеров. Ограниченный доступ к воде приводит к тому, что растение теряет отечность и увядание.
НАСА профинансировало исследования и разработку новых современных материалов для повышения надежности аэропоники и сокращения затрат на техническое обслуживание. Также установлено, что для длительного аэропонного выращивания необходим гидрораспыленный туман с микрокаплями размером 5–50 микрометров.
Для долгосрочного выращивания система тумана должна иметь значительное давление, чтобы заставить туман проникать в плотную корневую систему (системы). Повторяемость является ключом к аэропонике и включает размер гидрораспыленных капель. Разложение спрея из-за минерализации туманных головок препятствует доставке водного питательного раствора, что приводит к нарушению баланса в воздушной среде культивирования.
Были разработаны специальные маломассивные полимерные материалы, которые используются для устранения минерализации в системах гидрораспыления и струйных форсунок следующего поколения.
Крупный план корней, выращенных из семян пшеницы с использованием аэропоники, 1998 Дискретный характер интервала и продолжительности аэропоники позволяет измерять поглощение питательных веществ с течением времени в различных условиях. Барак и др. использовали аэропонную систему для неразрушающего измерения скорости поглощения воды и ионов для клюквы (Barak, Smith et al. 1996).
В своем исследовании эти исследователи обнаружили, что, измеряя концентрации и объемы вводимых и исходящих растворов, они могли точно рассчитать скорость поглощения питательных веществ (что было проверено путем сравнения результатов с измерениями изотопа N- ). После проверки их аналитического метода Barak et al. Далее были получены дополнительные данные, характерные для клюквы, такие как суточные вариации усвоения питательных веществ, корреляция между поглощением аммония и оттоком протонов, а также взаимосвязь между ионами концентрация и усвоение. Подобные работы не только показывают перспективность аэропоники как инструмента исследования усвоения питательных веществ, но также открывают возможности для мониторинга здоровья растений и оптимизации культур, выращиваемых в закрытых помещениях.
Атомизация (>65 фунтов на квадратный дюйм (450 кПа)), увеличивает биодоступность питательных веществ, следовательно, сила питательных веществ должна быть значительно снижена, иначе разовьется ожог листьев и корней. Обратите внимание на большие капли воды на фото справа. Это вызвано слишком длинным циклом подачи или слишком коротким циклом паузы; либо препятствует как росту боковых корней, так и развитию корневых волосков. Время роста и плодоношения растений значительно сокращается, если циклы кормления максимально сокращены. В идеале корни никогда не должны быть более чем слегка влажными или слишком сухими. Типичный цикл подачи / паузы: < 2 seconds on, followed by ~1.5–2 minute pause- 24/7, however, when an accumulator system is incorporated, cycle times can be further reduced to < ~1 second on, ~1 minute pause.
Вскоре после своего развития аэропоника стала ценным инструментом исследования. Аэропоника предложила исследователям неинвазивный способ исследования развивающихся корней. Эта новая технология также позволила исследователям использовать в своей работе большее количество и более широкий диапазон экспериментальных параметров.
Возможность точно контролировать уровни влажности корневой зоны и количество подаваемой воды делает аэропонику идеально подходящей для изучение водного стресса. К. Хубик оценил аэропонику как средство получения устойчивых растений с минимальным водным стрессом для использования в экспериментах по физиологии засухи или наводнения.
Аэропоника - идеальный инструмент для изучения морфологии корней . Отсутствие агрегатов предлагает исследователям легкий доступ ко всей неповрежденной структуре корней без повреждений, которые могут быть вызваны удалением корней из почвы или агрегатов. Было отмечено, что аэропоника производит больше нормальных корневых систем, чем гидропоника.
Аэропонное выращивание относится к растениям, выращиваемым в воздушной культуре, которые могут развиваться и расти нормальным и естественным образом.
Аэропонный рост означает рост, достигнутый в воздушной культуре.
Аэропонная система относится к аппаратным средствам и системным компонентам, собранным для поддержания растений в атмосфере воздуха.
Аэропонная теплица - это стеклянная или пластиковая конструкция с контролируемым климатом и оборудованием для выращивания растений в воздухе / тумане.
Аэропонные условия относятся к параметрам окружающей среды в воздушной культуре для поддержания роста растений для определенного вида растений.
Аэропонные корни относятся к корневой системе, выращенной в воздушной культуре.
В большинстве аэропонных садов низкого давления корни растений подвешены над резервуаром с питательным раствором или внутри канала, соединенного с резервуаром. Насос низкого давления подает питательный раствор через форсунки или ультразвуковые преобразователи, который затем стекает или стекает обратно в резервуар. По мере того, как растения достигают зрелости в этих единицах, они, как правило, страдают от сухих участков корневой системы, которые препятствуют адекватному усвоению питательных веществ. Эти устройства из-за стоимости не имеют функций для очистки питательного раствора и адекватного удаления недержаний, мусора и нежелательных патогенов. Такие устройства обычно подходят для лабораторного выращивания и демонстрации принципов аэропоники.
Корни внутри системы аэропоники высокого давления Аэропонные методы высокого давления, когда туман создается насосом (-ами) высокого давления, обычно используются при выращивании ценные культуры и образцы растений, которые могут компенсировать высокие затраты на установку, связанные с этим методом садоводства.
Системы аэропоники высокого давления включают технологии для очистки воздуха и воды, а также системы доставки.
Коммерческие аэропонные системы включают аппаратные средства устройств высокого давления и биологические системы. Матрица биологических систем включает улучшения для продления жизни растений и созревания сельскохозяйственных культур.
Биологические подсистемы и компоненты оборудования включают системы контроля сточных вод, профилактику заболеваний, функции устойчивости к патогенам, точное время и повышение давления питательного раствора, нагревание и охлаждение датчики, температурный контроль решения, эффективные световые решетки потока, охват фильтрации спектра, отказоустойчивые датчики и защита, сокращенные возможности обслуживания и экономии труда, а также эргономика и длительность- Термин особенности надежности.
Коммерческие аэропонные системы, такие как устройства высокого давления, используются для выращивания ценных культур, где на постоянной коммерческой основе осуществляются многократные севообороты.
Передовые коммерческие системы включают сбор данных, мониторинг, аналитическую обратную связь и подключение к Интернету различных подсистем.
Трехмерная диаграмма автономной коммерческой системы Aeroponics 2020 В 1911 г. В. М. Арциховский опубликовал в журнале «Опытная агрономия» статью «О воздушных культурах растений», в которой рассказывается о своем методе физиологического исследования корневой системы путем распыления в окружающий воздух различных веществ - методе аэропоники. Он сконструировал первые аэропоники и на практике показал их пригодность для выращивания растений.
В. Картер в 1942 году первым исследовал выращивание культур на воздухе и описал метод выращивания растений в водяном паре, чтобы облегчить исследование корней. По состоянию на 2006 год аэропоника используется в сельском хозяйстве по всему миру.
В 1944 году Л.Дж. Клотц был первым, кто обнаружил запотевшие паром растения цитрусовых в рамках своего исследования болезней корней цитрусовых и авокадо. В 1952 году Г.Ф. Мастерок выращивал яблони методом опрыскивания.
В 1957 году Ф.В. Вент впервые придумал процесс выращивания на воздухе как «аэропонику», выращивая кофейные растения и помидоры с подвешенными на воздухе корнями и применяя аэрозольный туман для
GTi's Genesis Rooting System, 1983 Первое коммерчески доступное аэропонное устройство было произведено и продано GTi в 1983 году. Оно было известно тогда как Genesis Machine - из фильма Звездный путь II: Гнев Хана. Genesis Machine продавалась как «Система укоренения Genesis».
Устройство GTi включало в себя устройство открытого цикла с водяным приводом, управляемое микрочипом, и доставляло гидрораспыление под высоким давлением. питательный спрей внутри аэропонной камеры. Машина Genesis подключена к электросети и к электросети.
Аппарат GTi срезал вегетативные черенки аэропонно, достиг 1983 года. Аэропонное культивирование произвело революцию в клонировании (вегетативном размножении) от черенкование растений. Многие растения, которые ранее считались трудными или невозможными, стало легче размножать стеблевыми черенками в аэропонике, например, нежные лиственные породы или кактусы, чувствительные к бактериальной инфекции черенков. Общий успех размножения с использованием аэропоники заключается в том, что система создает вокруг корня сильно аэрированную среду, которая способствует хорошему развитию корневых волосков (Soffer and Burger, 1988). Также наблюдается большее развитие корней и роста благодаря питательным веществам, доставляемым растениям через систему аэропоники (Santos and Fisher 2009). Поскольку корни не выращиваются в какой-либо среде для укоренения, это сводит к минимуму риск заражения растений корневыми заболеваниями (Mehandru et al. 2014).
Использование аэропоники важно для содействия размножению растений с низким степень успеха вегетативного размножения, растения, которые имеют важное медицинское применение, растения, пользующиеся большим спросом, и создание новых сортов определенных видов растений. Leptadenia reticulata - важное растение, используемое в медицине, которое также имеет низкую скорость размножения как семенами, так и черенками (Mehandru et al. 2014). Аэропоника упростила размножение некоторых этих важных лекарственных растений (Mehandru et al. 2014). Ulmus Americana, которая была почти полностью уничтожена голландской болезнью вяза, наряду с другими сортами этого вида, также продемонстрировала некоторый успех за счет размножения с помощью аэропоники, что позволило более доступным на рынке деревьям вязов (Oakes et al. 2012). 195>
Аэропоника - более жизнеспособная альтернатива традиционно используемому процессу верхних чиновников (Peterson et al. 2018). Вероятность успеха при использовании аэропоники выше по сравнению с верхними господами, а с верхними господами есть недостатки, такие как необходимость применения больших объемов воды, наличие потенциально антисанитарных условий, нерегулярное запотевание и возможное вымывание питательных веществ из листвы. (Петерсон и др., 2018). Короче говоря, клонирование стало проще, потому что аэропонный аппарат инициировал более быстрое и чистое развитие корней благодаря стерильной, богатой питательными веществами, насыщенной кислородом и влажной среде (Hughes, 1983).
Клонированная аэропоника пересаживают прямо в почву Аэропоникс значительно продвинул технологию культивирования тканей. Он клонировал растения за меньшее время и уменьшил количество рабочих операций, связанных с методами культивирования тканей. Аэропоника может уничтожить посадки на стадии I и стадии II в почву (проклятие всех производителей тканевых культур). Растения тканевых культур необходимо высаживать в стерильную среду (стадия I) и разложить для последующего переноса в стерильную почву (стадия II). После того, как они достаточно окрепнут, их пересаживают прямо в полевую почву. Помимо трудоемкости, весь процесс культивирования тканей подвержен болезням, инфекциям и сбоям.
С помощью аэропоники фермеры клонировали и пересаживали растения с воздушными корнями прямо в полевую почву. Аэропонные корни не были подвержены увяданию и потере листьев или потере из-за шока при пересадке (с чем гидропоника никогда не справится). Из-за своего здоровья растения с воздушной корневой системой были менее подвержены заражению патогенами. (Если относительная влажность корневой камеры превышает 70 градусов по Фаренгейту, вероятно развитие грибковых мошек, водорослей и анаэробных бактерий.)
Усилия GTi открыли новую эру искусственного жизнеобеспечения растений, способных к растет естественным путем без использования почвы или гидропоники. GTi получила патент на полностью пластиковый метод и устройство аэропоники, управляемое микропроцессором в 1985 году.
Аэропоника стала известна как средство экономии времени и средств. экономические факторы вклада аэропоники в сельское хозяйство обретали форму.
Тепличное хозяйство Aeroponic Growing System GTi, 1985 К 1985 году GTi представила оборудование для аэропоники второго поколения, известное как "Genesis Growing System". Этот аэропонный аппарат второго поколения был замкнутой системой. В нем использовались переработанные сточные воды, которые точно контролируются микропроцессором. Аэропоника переросла в способность поддерживать прорастание семян, что сделало GTi первой в мире аэропонной системой для растений и урожая.
Многие из этих устройств с разомкнутым контуром и замкнутые аэропонные системы все еще работают.
Аэропоника со временем покинула лаборатории и вышла на арену коммерческого выращивания. В 1966 году пионеру в области коммерческой аэропоники Б. Бриггсу удалось внедрить корни черенков лиственных пород путем их укоренения. Бриггс обнаружил, что черенки с воздушным укоренением более жесткие и твердые, чем черенки, образующиеся в почве, и пришел к выводу, что основной принцип укоренения воздухом является правильным. Он обнаружил, что деревья с воздушными корнями можно пересаживать в почву без шока при пересадке или нарушения нормального роста. Шок после трансплантации обычно наблюдается при гидропонных трансплантатах.
В Израиле в 1982 году Л. Нир разработал патент на аэропонный аппарат, использующий сжатый воздух низкого давления для доставки питательного раствора к подвешенным растениям. пенополистирол внутри больших металлических контейнеров.
Летом 1976 года британский исследователь Джон Превер провел серию аэропонных экспериментов около Ньюпорта, остров Уайт, Великобритания, в которой салат (сорт Tom Thumb) выращивали от семян до созревания за 22 дня в полиэтиленовых пленочных трубках, сделанных жесткими с помощью сжатого воздуха, подаваемого с помощью вентиляторов вентиляторов. Оборудование, используемое для преобразования питательной воды в капли тумана, было поставлено Mee Industries из Калифорнии. "В 1984 году совместно с Джоном Преуэром, коммерческим производителем с острова Уайт - питомник Kings Nurseries - использовал другой дизайн системы аэропоники для выращивания растений клубники. Эти растения процветали и дали большой урожай клубники, которая были выбраны клиентами питомника. Система оказалась особенно популярной среди пожилых клиентов, которые оценили чистоту, качество и вкус клубники, а также тот факт, что им не приходилось сутулиться, когда собирали фрукты ».
В 1983 году Р. Стонер подал патент на первый микропроцессорный интерфейс для доставки водопроводной воды и питательных веществ в закрытую аэропонную камеру из пластика. Стоунер продолжал развивать множество компаний, исследующих и разрабатывающих аэропонное оборудование, интерфейсы, биоконтроль и компоненты для коммерческого выращивания аэропоники.
Первая коммерческая аэропонная теплица для производства аэропоники пищевых продуктов - 1986 В 1985 году компания Стоунера, GTi, была первой компанией, которая производила, продавала и применяла крупномасштабные аэропонные системы с замкнутым контуром в теплицах для коммерческого растениеводства.
В 1990-х годах GHE или General Hydroponics [Европа] думали попытаться внедрить аэропонику в рынок гидропоники для хобби и, наконец, пришел к системе Aerogarden. Однако это не могло быть классифицировано как «настоящая» аэропоника, потому что Aerogarden производил крошечные капельки раствора, а не мелкий туман раствора; тонкий туман должен был воспроизвести настоящий дождь Амазонки. В любом случае продукт был представлен на рынке, и производитель мог широко утверждать, что выращивает свою продукцию на гидропонике аэропонами. Спрос на аэропонное выращивание на рынке хобби был установлен, и, более того, он считался окончательной техникой гидропонного выращивания. Разница между истинным ростом аэропонного тумана и ростом аэропонной капли стала очень размытой в глазах многих людей. В конце девяностых годов британская фирма Nutriculture была достаточно воодушевлена разговорами в отрасли, чтобы испытать настоящее аэропонное выращивание; хотя эти испытания показали положительные результаты по сравнению с более традиционными методами выращивания, такими как NFT и Ebb Flood, были недостатки, а именно стоимость и обслуживание. Чтобы добиться истинной аэропоники тумана, пришлось использовать специальный насос, что также представляло проблемы с масштабируемостью. Капельно-аэропонику было проще производить, и, поскольку она давала сопоставимые результаты с аэропоникой тумана, Nutriculture начала разработку масштабируемой и простой в использовании капельно-аэропонной системы. В ходе испытаний они обнаружили, что аэропоника идеально подходит для размножения растений ; растения можно было размножать без среды и даже выращивать на них. В конце концов, Nutriculture признала, что лучших результатов можно было бы добиться, если бы растение было размножено в их фирменном аэропонном пропагаторе X-stream, и перешло на специально разработанную капельно-аэропонную систему выращивания - Амазонку.
В 1986 году Стоунер стал первым человеком, продавшим свежие продукты, выращенные в аэропортах, в национальную сеть продуктовых магазинов. Он дал интервью NPR и обсудил важность водосберегающих характеристик аэропоники как для современного сельского хозяйства, так и для космоса.
НАСА Технология жизнеобеспечения GAP с необработанными бобами (левая трубка) и обработанными биоконтролем фасолью (правая трубка), возвращенная с космической станции «Мир» на борту космического челнока - сентябрь 1997 г. Впервые растения были выведены на орбиту Земли в 1960 г. в рамках двух отдельных миссий, 134>Спутник 4 и Discoverer 17 (обзор первых 30 лет роста растений в космосе см. В Halstead and Scott 1990). Во время первой миссии были перевезены семена пшеницы, гороха, кукурузы, ярового лука и Nigella damascena. в космос, и во время последней миссии клетки Chlorella pyrenoidosa были выведены на орбиту.
Эксперименты с растениями позже были выполнены на различных Бангладеш, Китае, а также совместные советско-американские миссии, в том числе «Биоспутник II» (программа «Биоспутник» ), Скайлаб 3 и 4, Аполлон-Союз, Спутник, Восток и Зонд. Некоторые из самых ранних результатов исследований показали влияние низкой силы тяжести на ориентацию корней и побегов (Halstead and Scott 1990).
Последующие исследования продолжили изучение влияния низкой гравитации на растения на организменном, клеточном и субклеточном уровнях. На уровне организма, например, множество видов, включая сосну, овес, маш, салат, кресс и Arabidopsis thaliana показал снижение роста проростков, корней и побегов при низкой гравитации, тогда как салат, выращенный на Cosmos, показал противоположный эффект роста в космосе (Halstead and Scott 1990). Похоже, что на поглощение минералов влияет и растения, выращиваемые в космосе. Например, горох, выращенный в космосе, показал повышенные уровни фосфора и калия и пониженные уровни двухвалентных катионов кальция, магний, марганец, цинк и железо (Halstead and Scott 1990).
В 1996 году НАСА спонсировало исследование Стоунера по естественному жидкостному биоконтролю, известному тогда как ODC (борьба с органическими заболеваниями), который активирует рост растений без использования пестицидов в качестве средства борьбы с патогенами в закрытом помещении. система петлевой культуры. ODC получают из природных водных материалов.
К 1997 году эксперименты Стонера по биоконтролю были проведены НАСА. Технология GAP (миниатюрные камеры для выращивания) BioServe Space Technologies доставляла раствор ODC в семена фасоли. Трижды эксперименты ODC были проведены в GAP, доставленном в МИР космическим челноком; в Космическом центре Кеннеди ; и в Государственном университете Колорадо (Дж. Линден). Все GAPS были помещены в полную темноту, чтобы исключить свет как переменную эксперимента. Эксперимент НАСА должен был изучить только преимущества биоконтроля.
Эксперименты НАСА на борту космической станции MIR и шаттла подтвердили, что ODC вызывал повышенную скорость прорастания, лучшее прорастание, усиление роста и механизмы естественных болезней растений при применении к бобам. в закрытом помещении. ODC теперь является стандартом для аэропонного выращивания без использования пестицидов и органического земледелия. Производители почвы и гидропоники могут извлечь выгоду, включив ODC в свои методы посадки. ODC соответствует стандартам USDA NOP для органических ферм.
Проращивание семян салата-латука НАСА. День 30. В 1998 году Стоунер получил финансирование НАСА на разработку высокоэффективной аэропонной системы для использования на Земле и в космосе. Стоунер продемонстрировал значительно увеличенные темпы роста сухой биомассы у растений салата, выращенных в аэропонных системах, по сравнению с другими методами выращивания. Впоследствии НАСА использовало многочисленные достижения в области аэропоники, разработанные Стоунером.
Были проведены исследования с целью выявления и разработки технологий быстрого роста растений в различных условиях гравитации. Среда с низкой плотностью создает такие проблемы, как эффективная доставка воды и питательных веществ к растениям и восстановление сточных вод. Производство пищевых продуктов в космосе сталкивается с другими проблемами, включая обработку воды, минимизацию использования воды и минимизацию веса систем. Производство продуктов питания на планетных телах, таких как Луна и Марс, также потребует работы в условиях пониженной гравитации. Из-за разной динамики жидкости, присутствующей при разных уровнях силы тяжести, основное внимание при разработке систем роста растений уделялось оптимизации систем доставки питательных веществ.
В настоящее время используется ряд методов доставки питательных веществ (как на Земле, так и в условиях низкой гравитации). Субстрат-зависимые методы включают традиционное культивирование почвы, зеопонику, агар и ионообменные смолы, содержащие питательные вещества. Помимо выращивания в зависимости от субстрата, были разработаны многие методы, не использующие почву, включая технику питательной пленки, приливы и отливы, аэропонику и многие другие. Благодаря высокой пропускной способности питательного раствора гидропонные системы могут способствовать быстрому росту растений. Это требует больших объемов воды и значительной рециркуляции раствора, что затрудняет управление растворами в условиях микрогравитации.
Для доставки питательных веществ в аэропонные системы используются гидрораспылители, которые минимизируют потребление воды, увеличивают насыщение корней кислородом и обеспечивают отличный рост растений. Расход питательного раствора в аэропонных системах выше, чем в других системах, разработанных для работы в условиях низкой гравитации. Устранение субстратов с помощью Aeroponics и необходимость в больших запасах питательных веществ сокращают количество отходов, которые необходимо обрабатывать другими системами жизнеобеспечения. Устранение необходимости в субстрате также упрощает посадку и сбор урожая (упрощая автоматизацию), снижает вес и объем расходных материалов и устраняет потенциальный путь передачи патогенов. Эти преимущества демонстрируют потенциал производства аэропоники в условиях микрогравитации и эффективного производства продуктов питания в космическом пространстве.
В 1999 году Стоунер, финансируемый НАСА, разработал надувной маломассивный аэропонная система (AIS) для космоса и земли для высокопроизводительного производства продуктов питания. Эти достижения очень полезны в космической аэропонике.
Резюме: инновация Aeroponics International (AI) представляет собой автономную, автономную, надувную установку для выращивания аэропоники со встроенными системами окружающей среды для контроля и доставки питательных веществ / тумана к корням. Эта надувная аэропонная система удовлетворяет потребности подтемы 08.03 «Инфраструктура жизнеобеспечения космических аппаратов» и, в частности, технологии систем доставки воды и питательных веществ для производства продуктов питания. Надувная природа нашей инновации делает ее легкой, позволяя спускать воздух, поэтому она занимает меньше места во время транспортировки и хранения. Он улучшает нынешнюю конструкцию аэропонной системы AI, в которой используются жесткие конструкции, в которых используются более дорогие материалы, производственные процессы и транспортировка. В качестве стационарной аэропонной системы эти существующие крупногабаритные устройства работают очень хорошо, но их транспортировка и хранение могут быть проблематичными.
На Земле эти проблемы могут препятствовать экономической целесообразности аэропоники для коммерческих производителей. Однако такие проблемы становятся непреодолимым препятствием для использования этих систем в длительных космических полетах из-за высокой стоимости объема и массы полезной нагрузки во время запуска и транспортировки.
Усилия НАСА привели к разработке множества передовых материалов для аэропоники. для земли и космоса.
Прорастание семян салата-латука НАСА - день 3 Аэропоника обладает многими характеристиками, которые делают ее эффективным средством выращивания растений.
Прорастание семян салата-латука НАСА - День 12 Растения, выращенные с использованием аэропоники, проводят 99,98% времени на воздухе и 0,02% - в прямом контакте с гидрораспыленным питательным раствором. Время, проведенное без воды, позволяет корням более эффективно поглощать кислород. Кроме того, гидрораспыленный туман также значительно способствует эффективному насыщению корней кислородом. Например, NFT имеет пропускную способность питательного вещества 1 литр в минуту по сравнению с пропускной способностью аэропоники 1,5 миллилитра в минуту.
Уменьшение количества поступающих питательных веществ приводит к уменьшению количества питательных веществ, необходимых для развития растений.
Еще одним преимуществом уменьшения пропускной способности, которое имеет большое значение для использования в космосе, является уменьшение объема используемой воды. Это уменьшение пропускной способности объема воды соответствует уменьшению объема буфера, что значительно снижает вес, необходимый для поддержания роста растений. Кроме того, объем сточных вод с растений также уменьшается с помощью аэропоники, уменьшая количество воды, которую необходимо обработать перед повторным использованием.
Относительно низкие объемы раствора, используемые в аэропонике, в сочетании с минимальным количеством времени, в течение которого корни подвергаются воздействию гидрораспыленного тумана, сводят к минимуму контакт корней и распространение патогенов между растениями.
Прорастание семян салата-латука НАСА (крупный план среды корневой зоны) - День 19 Аэропоника позволяет лучше контролировать окружающую среду вокруг корневой зоны, в отличие от других В системах роста растений корни растений не всегда окружены какой-либо средой (как, например, в гидропонике, когда корни постоянно погружаются в воду).
С помощью аэропоники в корневую зону можно вводить множество различных питательных растворов без необходимости смывать какой-либо раствор или матрицу, в которую ранее были погружены корни. Такой повышенный уровень контроля был бы полезен при исследовании влияния разнообразного режима внесения питательных веществ на корни интересующего вида растений. Аналогичным образом аэропоника допускает более широкий диапазон условий роста, чем другие системы доставки питательных веществ. Интервал и продолжительность распыления питательных веществ, например, можно очень точно настроить в соответствии с потребностями конкретного вида растений. Воздушная ткань может находиться в совершенно иной среде, чем корни.
Конструкция аэропонной системы позволяет легко работать с растениями. Это происходит в результате отделения растений друг от друга и того факта, что растения находятся в подвешенном состоянии в воздухе, а корни не попадают в какой-либо матрикс. Следовательно, сбор отдельных растений довольно прост и понятен. Точно так же удаление любого растения, которое может быть заражено каким-либо типом патогена, легко выполняется без риска выкорчевывания или заражения близлежащих растений.
Крупный план аэропонной кукурузы и корнеплодов внутри аэропонной (воздушной) установки, 2005 г. Аэропонные системы более рентабельны, чем другие системы. Из-за уменьшенного объема подачи раствора (обсужденного выше) в системе в любой момент времени требуется меньше воды и меньше питательных веществ по сравнению с другими системами доставки питательных веществ. Также отпадает необходимость в подложках, как и во многих движущихся частях.
С помощью аэропоники вредное воздействие семенного фонда, зараженного патогенами, можно свести к минимуму. Как обсуждалось выше, это происходит из-за разделения растений и отсутствия общей матрицы роста. Кроме того, благодаря закрытой контролируемой среде аэропоника может быть идеальной системой выращивания для выращивания семян, свободных от патогенов. Закрытие ростовой камеры, в дополнение к изоляции растений друг от друга, о которой говорилось выше, помогает как предотвратить первоначальное заражение патогенами, занесенными из внешней среды, так и минимизировать распространение любых патогенов, которые могут существовать от одного растения к другим.
Современная аэропоника позволяет с высокой плотностью высаживать многие пищевые и садовые культуры без использования пестицидов - благодаря уникальным открытиям на борту космического челнока Аэропоника - это усовершенствованная система искусственного жизнеобеспечения для не повреждающей поддержки растений, прорастания семян, контроля окружающей среды и быстрого неограниченного роста по сравнению с методами гидропоники и капельного орошения, которые десятилетиями использовались традиционными земледельцами.
Современные методы аэропоники были исследованы в центре исследований и коммерциализации НАСА BioServe Space Technologies, расположенном в кампусе Университета Колорадо в Боулдере, штат Колорадо. Другое исследование включает исследование системы замкнутого цикла в Исследовательском центре Эймса, где ученые изучали методы выращивания пищевых культур в условиях низкой гравитации для будущей колонизации космоса..
В 2000 году Stoner получил патент на технологию биоконтроля для борьбы с органическими заболеваниями, которая позволяет выращивать в аэропонных системах естественным путем без использования пестицидов.
В 2004 году Эд Харвуд, основатель AeroFarms, изобрел аэропонную систему для выращивания салата на микрофлисовой ткани. AeroFarms, использующая запатентованную Harwood аэропонную технологию, в настоящее время управляет самой большой крытой вертикальной фермой в мире, исходя из годовой мощности роста в Ньюарке, штат Нью-Джерси. Используя аэропонную технологию, ферма может производить и продавать до двух миллионов фунтов не содержащей пестицидов листовой зелени в год.
Аэропонный биофарминг, 2005 г. Аэропонный биофарминг используется для выращивания фармацевтических препаратов внутри растений. Технология позволяет полностью изолировать сточные воды и побочные продукты биофармацевтических культур, которые остаются внутри объекта с замкнутым контуром. Совсем недавно, в 2005 году, в исследовании ГМО в Государственном университете Южной Дакоты доктором Нилом Ризом была применена аэропоника для выращивания генетически модифицированной кукурузы.
По словам Риза, это исторический подвиг. выращивать кукурузу в аэропонном аппарате биомассирования. Прошлые попытки университета выращивать все виды кукурузы с использованием гидропоники закончились неудачей.
Используя передовые методы аэропоники для выращивания генетически модифицированной кукурузы, Риз собрал полные початки кукурузы, в то же время удерживая пыльцу кукурузы и отработанные сточные воды и предотвращая их попадание в окружающую среду. Сдерживание этих побочных продуктов гарантирует, что окружающая среда останется безопасной от заражения ГМО.
Риз говорит, что аэропоника дает возможность сделать биофарминг экономически практичным.
В 2006 году Институт биотехнологии во Вьетнаме Национальный сельскохозяйственный университет совместно со Стонером учредил аспирантуру по аэропонике. Университетский исследовательский центр Agrobiotech под руководством профессора использует аэропонные лаборатории для продвижения производства мини-клубней картофеля во Вьетнаме для производства сертифицированного семенного картофеля.
Аэропоника картофеля эксплантаты на 3-й день после введения в аэропонную систему, Ханой Историческое значение для аэропоники состоит в том, что это первый случай, когда нация специально призывает аэропонику для дальнейшего развития сельского хозяйства. сектора, стимулировать экономические цели фермерских хозяйств, удовлетворять возросшие потребности, улучшать качество продуктов питания и увеличивать производство.
«Мы показали, что аэропоника в большей степени, чем любая другая форма сельскохозяйственных технологий, значительно улучшит производство картофеля во Вьетнаме. У нас очень мало пахотных земель, аэропоника имеет для нас полный экономический смысл», - заявил Тач.
Аэропонная теплица для картофельного мини-клубня Ханой 2006 Вьетнам присоединился к Всемирной торговой организации (ВТО) в январе 2007 года. Воздействие аэропоники во Вьетнаме будет ощущаться на уровне фермерских хозяйств.
Интеграция аэропоники во вьетнамское сельское хозяйство начнется с производства недорогих сертифицированных экологически чистых миниклубней, которые, в свою очередь, будут поставляться местным фермерам для их посадки семенного и товарного картофеля. Фермеры, выращивающие картофель, получат выгоду от аэропоники, потому что их семенной картофель будет без болезней и выращиваться без пестицидов. Что наиболее важно для вьетнамских фермеров, это снизит их эксплуатационные расходы и увеличит их урожайность, - говорит Тач.
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с Aeroponics. |
