Питательные вещества, необходимые для развития, расте­ния получают из почвы. Почвой называют рыхлый верхний слой земли, измененный под влиянием климатических условий (во­ды, тепла, света, воздуха), растительных и животных организмов, а также под воздействием человека. Важнейшее свойство — плодородие почвы, показатель которого не является постоянным, а непрерывно меняется. Под влиянием смены климатических ус­ловий различные химические вещества разрушаются и разла­гаются, при этом содержащиеся в них элементы переходят в со­стояние, доступное для питания микроорганизмов почвы, которые играют большую роль в почвообразовательном процес­се. Особенно влияет на плодородие почвы деятельность чело­века. Различными агротехническими приемами обработки, вне­сением органических и минеральных удобрений, а также правильной системой орошения можно сравнительно быстро и коренным образом изменить ее плодородие.

В зависимости от наличия мелких глинистых частиц и пе­ска почвы носят то или иное название, характеризующее их ме­ханический состав.

При классификации почв по механическому составу уста­навливают процентное содержание в них частиц размером ме­нее 0,01 мм. Почва песчаная рыхлая содержит таких частиц от 0 до 5%, песчаная связная — 5-10%, супесчаная — 10-20%, суглини­стая легкая — 20-30%, суглинистая средняя — 30-45%, суглини­стая тяжелая — 40-60%, глинистая легкая — 50-70%, глинистая средняя — 70-80%, глинистая тяжелая — более 80%.

Почвенный перегной (гумус)— это важнейшая составная часть почвы, разложившееся органическое вещество. Оно об­разуется из отмерших растений и животных в результате дейст­вия микроорганизмов. При разложении органического вещест­ва выделяются минеральные соли, легко усвояемые растениями, а также углекислота, которая растворяет минеральную часть почвы.

Перегной придает почве хорошие физические свойства, улучшает структуру, повышает ее влагоемкость. Этим объясня­ется огромное значение применения органических удобрений (на­воза, торфа), способствующих увеличению содержания перегноя в почве, что повышает ее плодородие. Минеральные удобрения также необходимы для улучшения почвенного состава, так как со­держат высокий процент питательных веществ.

Важным свойством, серьезно влияющим на развитие рас­тений и деятельность микроорганизмов, является кислотность почвы (рН). О степени кислотности почвы и способах ее опре­деления подробнее будет рассказано дальше, сейчас отметим только, что наиболее благоприятные для большинства сельско­хозяйственных культур, в том числе для декоративных цветов, почвы слабокислые или с нейтральной реакцией. Избыток кис­лот в почве и их вредное действие на растения устраняют вне­сением в нее определенного количества извести. Используя в качестве верхнего слоя при озеленении крыши почву, цвето­вод должен знать ее кислотность, так как излишнее известко­вание наносит вред.

Выращивать растения можно не только в почве, откуда они получают питательные вещества, образующиеся естественным путем, но и без почвы, в культурном субстрате. Для этого не­обходимо соблюдение ряда условий.

Прежде всего, каждое растение требует места обитания, в котором оно может закрепиться корнями: в массе рисовой шелухи, гравия, торфяной крошки или каменноугольного шла­ка. Субстрат выполняет физическую роль и ничего общего с пи­танием растения не имеет. Для этого служит так называемый пи­тательный раствор.

Питательный раствор как естественный источник питания должен содержать все соединения, которые необходимы рас­тению для роста и плодоношения, в достаточной концентрации и в должных соотношениях. Опыты с питательными раствора­ми позволили настолько хорошо выяснить потребности куль­турных растений, что теперь можно составлять рецепты пита­тельных растворов. Регулярное контролирование содержания раствора и пополнение отдельных компонентов позволяют обеспечить растениям полноценное питание.

Микроорганизмы, населяющие естественную почву, не нуж­ны при выращивании растений без почвы благодаря использо­ванию питательного готового раствора: из него они получают всю пищу в легко усвояемой форме. Природа того или другого ис­кусственного субстрата не нуждается в воздействии со сторо­ны почвенных микроорганизмов.

Таким образом, мы можем выбирать материалы, которые после предварительной обработки будут соответствовать струк­туре спелой почвы (50% твердых частиц, 50% пористого прост­ранства).

Кроме культурного субстрата и питательных веществ, о ко­торых подробнее будет сказано ниже, решающее значение для развития растений имеют свет, вода, воздух и тепло. Недоста­точное воздействие хотя бы одного из перечисленных факторов ведет к плохому росту, болезням и гибели растений.

Культурный субстрат, в котором укореняются растения, нуж­но тщательно выбирать и при необходимости подвергать его предварительной обработке. В последние годы изучается при­годность для этого ряда материалов, многие из которых были при­знаны подходящими. Рассмотрим лишь важнейшие из них, уже получившие широкое распространение. Все используемые куль­турные субстраты должны обладать следующими свойствами:

а) химической нейтральностью;

б) высокой устойчивостью к выветриванию и разложению, что позволяет им сохранять свою структуру на протяжении длительного времени;

в) сыпучестью;

г) гигроскопичностью, обеспечивающей капиллярное под­нятие жидкости.

Наиболее распространенным субстратом, который в научной литературе описывают как идеальный, является вермикулит.

Вермикулиты представляют собой вторичные минералы, которые возникли в результате гидротермических изменений двух видов слюды: биотита и флогопита. Это водосодержащие магниево-алюминиевые силикаты, встречающиеся большей частью в качестве включений в таких породах, как дунит, серпен­тин и пироксенит. До настоящего времени обнаружены место­рождения вермикулита в ЮАР, Танганьике, США, Западной Ав­стралии, России и Японии.

Сейчас известны уже 11 сортов вермикулита. В качестве приблизительного состава можно указать следующий: 5% А1203, Г-е203, 22% ЭЮ2, 40% Н2О2. Вермикулитная руда слоит­ся, как слюда, и окрашена в цвета от темно-желто-коричнево­го до светло-коричневато-желтого, зеленого или бронзового. Удельный вес породы — 2,3-2,9 г/см3, после расслоения — 0,9 г/см3, точка плавления — 1360 °С, содержание воды — 20%. Добыча породы производится в открытых карьерах взрывным способом. Породу на месте подвергают грубому размолу и су­шат для облегчения дальнейшей переработки. После этого про­изводится дальнейший размол породы и сортировка по разме­рам частиц с помощью пневматических устройств. Нагревание руды для ее подсушивания допустимо только на короткое вре­мя и не более чем до 140 °С, с тем чтобы удалить только свобод­ную, но не конституционную воду, потому что в противном слу­чае уменьшается или вовсе теряется способность породы вспучиваться, необходимая для ее расслоения.

Ценность вермикулита заключается в его свойстве увели­чиваться в объеме при нагревании почти в 15 раз. Нагревание вызывает превращение химически связанной воды в пар, раз­деляющий наслоенные друг на друга микроскопические пла­стинки. При температуре 900-1100 °С руда доводится до крас­ного накала, но эта температура не должна сохраняться дольше 4-8 сек. После этого руду так же быстро охлаждают. В резуль­тате этих процессов она превращается в зернистый, легкий, ус­тойчивый сыпучий продукт. Такую обработку вермикулита на­зывают расслоением. После обработки конечный продукт приобретает золотистую окраску.

Данные свойства делают расслоенный вермикулит ценным и объясняют быстрый рост его применения, ограничиваемый только небольшим его производством: малый вес (1 м3 весит 100-125 кг), негорючесть, влагонепроницаемость (только 6,2% влаги после содержания при 100%-ной относительной влажно­сти в течение 300 часов), неразлагаемость, стойкость против на­секомых и грызунов и изолирующее действие по отношению к теплу, холоду, звуку и электричеству.

Расслоенный вермикулит представляет собой идеальный материал в качестве субстрата для выращивания растений без почвы: он химически инертен, сыпуч, прекрасно сохраняет струк­туру и может использоваться для выращивания растений без предварительной обработки.

Во многих районах можно приобрести термозит (домен­ный шлак), который после специальной обработки также ис­пользуют в качестве субстрата. Его приготавливают из шлака доменных печей, жидкого побочного продукта выплавки чугуна, превращаемого действием водяного пара в гравиеподобный высокопористый материал.

Однако термозит имеет более высокую щелочность, чем пемза или пенистая лава (до 43% СаО). Несмотря на это, его мож­но подготовить, полностью удалив известь. Преимуществом термозита является низкая стоимость, выгодно отличающая его от ранее упоминавшихся материалов. По тем же причинам следует уделить особое внимание каменноугольным шлакам, ко­торые можно приобрести по очень низкой цене.

Для рентабельности беспочвенных промышленных уста­новок большое значение имеет стоимость субстрата, и поэто­му поиски дешевых материалов начались уже давно. Пригод­ными для использования оказались хорошо прокаленные каменноугольные или коксовые шлаки; все другие сорта шлаков (например, шлак бурого угля) вообще непригодны для этой цели.

Необходимое количество шлака тщательно очищают от постороннего мусора и затем механически измельчают. При большой потребности производственных установок в субст­рате для измельчения шлака большей частью пользуются кам­недробильными машинами, но можно обойтись простой трам­бовкой. Из измельченного субстрата необходимо отобрать фракции с диаметром частиц 0,15 мм. После этого проверя­ют, не нуждается ли субстрат в предварительной химической обработке.

При испытании на пригодность из массы шлака берут при­мерно 1 кг материала и высыпают его в стеклянную банку для кон­сервирования. Во вторую банку наливают примерно 0,5 л воды, а затем 0,5 л концентрированной серной кислоты. Разведенной кислотой полностью покрывают шлак. Если на поверхности рас­твора образовывается пена, появляются пузырьки газа с запа­хом тухлых яиц, то весь шлак необходимо подвергнуть химиче­ской обработке. Однако если подобного не происходит, значит, шлак пригоден к использованию.

Перед применением его тщательно промывают обычной водой для удаления всех вредных соединений, а также остатков серной кислоты. Для проверки полноты удаления кислоты в слив­ную воду (после многократного промывания) опускают лакму­совую бумажку; в данном случае допустима лишь слабокислая реакция.

Шлаки не полностью отвечают требованиям, поскольку их частицы имеют острые края, что делает их несыпучими. Одна­ко этот недостаток устраняют добавлением к шлаку (перед только что описанной обработкой) примерно 10% кварцевого песка.

Кварцевый песок, базальтовая крошка и дробленый гранит химически нейтральны, что обусловлено высоким содер­жанием в них силикатов. Однако они не поглощают влаги, поэтому их можно использовать в качестве примесей к другим материалам, например, к шлаку или пемзе.

При выращивании некоторых культур, предпочитающих уме­ренно влажные места (например, кактусов и т.п.), полезно добав­лять базальтовую крошку к другим хорошо поглощающим воду субстратам.

Большое значение для растений, выращиваемых в культур­ном субстрате, имеет присутствие в нем гумусных веществ, которые не являются в данном случае источником питания. Дей­ствие гумусных веществ проявляется благодаря следующим их особенностям:

— они способствуют поглощению питательных веществ, так как повышают растворимость минеральных солей и не да­ют им осаждаться из раствора, образуя комплексы с органи­ческими соединениями; кроме того, корни растений, покрытые слоем гумусных веществ, лучше поглощают питательные неор­ганические вещества;

— благодаря присутствию гумусных веществ питательный раствор приобретает «буферность», т. е. большую устойчи­вость против смещения реакции;

— в гумусе содержатся различные растворимые вещест­ва или сопутствующие им продукты: антибиотики, ростовые, эс-трогенные вещества и т. д., которые могут усваиваться расте­ниями и способствуют их лучшему развитию.

В последние годы промышленностью разработаны стан­дартные субстраты, не требующие дополнительных добавок и обработки и предназначенные специально для садов и цвет­ников на крыше. Вот некоторые их них.

В качестве субстрата используются спрессованные плиты технофлора. Они состоят из эластичной полиуретановой пены и имеют стабильную структуру. При их изготовлении к полиуретановой пене добавляют удобрения, минеральные вещества и сорбент. Один квадратный метр плиты технофлора толщиной 10 см накапливает свыше 40 л воды, что даже в условиях чрез­вычайно засушливого лета позволяет выращивать некоторые виды растений без дополнительного полива.

В системе «Агро-Фоам» субстратом служат плиты из торфяно-гумусно-пенопластовой смеси. Их изготавливают тол­щиной от 12 до 40 см. В зависимости от высоты плиты могут ис­пользовать для создания газонов, посадки почвопокровных и древесных растений.

Высота слоя субстрата зависит от вида выращиваемых рас­тений, назначения и свойств субстрата. Так, для газонных пло­щадей, по которым не будут передвигаться, достаточна высота слоя 5, для нагружаемых газонных площадей — не менее 10, для высоких трав и почвопокровных кустарников — 15-25 санти­метров.

Для жизнедеятельности растений, посаженных не в почву, а в культурный субстрат, необходим питательный раствор.

Проблема приготовления питательного раствора в совре­менных условиях решается просто, так как в продаже имеются многочисленные смеси питательных солей, иногда специаль­ного назначения, для выращивания растений без почвы. Часть из них выпускают в форме таблеток, что удобно при их приме­нении. Следуя инструкции и используя обыкновенную воду, не­сложно приготовить питательный раствор нужной концентра­ции. Однако обязательно необходимо проверять рН каждого приготовленного раствора. РН — это показатель кислотных или щелочных свойств раствора.

Существует шкала рН, которая имеет величины от 1 до 14. Химически чистая вода нейтральна, и рН равен 7. Раствор со значением рН меньше 7 будет кислым, выше 7 — щелочным.

Знать это важно, поскольку было установлено, что пита­тельный раствор для выращивания растений без почвы должен иметь рН между 5,5 и 6,5, т. е. быть слабокислым. Если значение рН выше нейтрального, рост растений обычно задерживается, и чем выше будет значение рН, тем сильнее задержка роста. Объ­яснить это можно тем, что высокое значение рН (от 7,0 и выше) приводит к переводу железа, марганца, фосфора, магния и каль­ция в нерастворимые и неусваиваемые растением соедине­ния. Поэтому раствор всегда должен иметь соответствующее зна­чение рН (от 5,5 до 6,5).

Вспомогательное средство для определения рН раствора — реактивная бумага. Полоску бумаги опускают в контролируемый раствор, и в зависимости от его свойств бумага окрашивает­ся. Достаточно сравнить окраску бумаги со шкалой цветов, и можно сразу установить рН данного раствора.

Примерно 75% проб воды, исследованных до настоящего времени, содержит много карбонатов, и вода обладает щелоч­ными свойствами, т. е. ее рН выше 7,0. Следовательно, прежде чем добавлять в воду питательные соли, ее нужно подкислить, для чего используют техническую серную кислоту. Осторожно до­бавив немного кислоты в воду и размешав, снова определяют значение рН. Так действуют до тех пор, пока не установят зна­чение рН от 5,5 до 6,5.

После этого можно растворять соли. Проверка значения рН должна производиться быстро и часто — не реже одного ра­за в 4-5 дней.

Некоторые цветоводы предпочитают использовать для растворов питательные соли, приготовленные самостоятель­но. Приведем несколько примеров рецептов питательных рас­творов, хорошо зарекомендовавших себя на практике. Они разработаны ведущими сельскохозяйственными исследова­тельскими учреждениями за рубежом и в нашей стране. Коли­чество веществ указано в граммах на 1 литр воды.

Рецепт № 1 (по Герикке)

Монокальцийфосфат — 0,140;

Калийная селитра — 0,550;

Кальциевая селитра — 0,100;

Сульфат магния (кристаллический)— 0,140;

Сульфат железа (двухвалентный) — 0,020;

Сульфат марганца — 0,002;

Бура — 0,002;

Сульфат цинка — 0,001;

Сульфат меди — 0,001.

Рецепт № 2 (поЭллису)

Нитрат кальция — 1,000; Сульфат магния — 0,500;

Монокалийфосфат — 0,300; Сульфат аммония —0,100; Цитрат железа — 0,050;

Сульфат марганца — 0,002; Бура — 0,002;

Сульфат цинка — 0,001; Сульфат меди — 0,001.

Рецепт № 3. Питательный раствор Высшей сельскохо­зяйственной школы в Вейенштефане (Германия), приготавлива­емый из удобрений. Количество (граммы) указано в расчете на 500 л воды. РН готового раствора доводят серной кислотой до значения 5,3-5,7. На каждый литр готового раствора необходи­мо добавить 1 см3 раствора микроэлементов Хогланда (состав раствора указан в рецепте № 4).

Рецепт № 4. Раствор микроэлементов по Хогланду. Количество указано в граммах в расчете на 18 л дистиллиро­ванной воды.

Хлористый литий — 0,5;

Сульфат меди — 1,0;

Борная кислота — 11,0;

Сульфат алюминия — 1,0;

Хлористое олово (двухвалентное) — 0,54;

Йодистый калий — 0,5;

Сульфат цинка — 1,0;

Двуокись титана — 1,0;

Хлористый марганец (двухвалентный) — 7,0;

Сульфат никеля — 1,0;

Нитрат кобальта — 1,0;

Бромистый калий — 0,5.

Выращивая растения, следует помнить, что в холодный и теп­лый периоды они потребляют разное количество питательного раствора. Зимой растениям нужно гораздо меньше питательных веществ, чем летом.

Смену всего раствора в период естественного покоя доста­точно производить через восемь недель. При обновлении пи­тательного раствора, особенно в зимнее время, лучше поль­зоваться чуть подогретой водой, чтобы избавить корневые си­стемы от «холодного шока», поскольку растения благоприят­но реагируют на слегка теплую воду для полива.