Физические свойства субстратов

Корнеобитаемые среды имеют весьма большие различия по физическим и химическим свойствам, что существенно влияет на урожай выращиваемых растений. Все субстратные модификации гидропонного метода основываются на том, что растения высаживаются на каком-либо твердом носителе с размером частиц от 3 мм и выше. Этот субстрат размещается в изолированных от основного грунта бетонных коробах, поддонах, ведрах и периодически несколько раз в сутки смачивается питательным распором, поступающим из запасного резервуара. Постоянно находясь в контакте со смоченной питательным раствором поверхностью гранул субстрата, растение получает необходимое количество минеральных веществ и воды. Условия их поступления связаны с гранулометрическим составом используемого субстрата, смачиваемости его поверхности водой, пористостью гранул, способом подачи раствора и техникой ее осуществления. К настоящему времени испытано около  двух десятков субстратов - носителей питательного раствора, часть которых используется в практике: это природные и искусственные материалы, совершенно инертные и такие, поверхность которых обладает физической и химической активностью. Они отличаются различным комплексом физических свойств, имеющих большое значение для корневого питания растений.

Основные физические свойства минеральных и пластмассовых субстратов приведены в табл. 1.

Удельный вес минеральных субстратов, равный 2,1-2,8 т/м3,  в 2,0-2,5 раза превышает удельный вес пластмасс, что достигается степенью вспученности сырья при обжиге. Пористые минеральные среды получают либо из глины (керамзит, аглопорит), либо из твердой горной породы (перлит, вермикулит) путем обжига в специальных печах при температуре 1100-1300 °С.

Питательный раствор в капиллярах пористых материалов задерживается лучше, чем в непористых, и равномернее используется растениями.

Водоудерживающая способность субстрата зависит от количества, размера и формы капилляров. В пористых субстратах помимо открытых межагрегатных и внутриагрегатных пор содержатся и закрытые изолированные внутри гранул поры, которые не сообщаются с внешним раствором. Особенно много закрытых пор у перлита; керамзит содержит их значительно меньше, но уступает вермикулиту и пористой пластмассе по объему сквозных открытых капилляров. Общий объем открытых и закрытых пор дает суммарную пористость, величина которой тесно связана с объемным весом корнеобитаемой среды.

Пористые субстраты обладают значительной механической поглотительной способностью и инерционностью при введении и удалении питательного раствора. При выращивании растений в капиллярах могут накапливаться вводимые с раствором соли, а также продукты разрушения, образующиеся при взаимодействии раствора с субстратом. Поэтому корнеобитаемая среда должна обладать высокой химической устойчивостью и противостоять воздействию агрессивного питательного раствора.

Ценным свойством пористых субстратов является их буферность, сглаживающая резкие колебания концентрации и состава питательного раствора, которые наблюдаются в непористых субстратах.

Пористые материалы значительно легче непористых. Это преимущество пористых сред проявляется не только в более удобном обращении с ними, но также в возможности получения хорошей рассады, корни которой легко извлекаются из таких субстратов неповрежденными.

В этой технологии возможен неизбежный в субстратном методе процесс почвообразования и деструкции субстрата, который связан с засолением поверхностного слоя, с появлением подвижного алюминия, токсичного для корневой системы, и т.п., все это приводит к периодической замены субстратов, связанной с большими затратами труда и материалов.