Составление и приготовление питательного раствора

Навык оставления и приготовление питательных смесей играет исключительную роль при освоении гидропоники. Но стоит понимать, что это весьма трудоемкий и затратный по времени процесс. Даже опытные гидропонисты отдают предпочтение готовым системам кормления, таким как Hydroponics Kit. Это будет более подходящим вариантом для новичка и избавит вас от хранения изобилия сырья и лабораторного оборудования.

Далее будет рассмотрен пример составления и приготовления раствора заданной концентрации питательных элементов.

Перед началом составления питательной смеси, необходимо подобрать раствор максимально подходящий для данной культуры, климата и метода выращивания. Рекомендации по подпору питательных смесей описаны в статье "Подбор питательных растворов", а база растворов для выбора - в разделе сайта "Рецепты питательных смесей для гидропоники".

 

Пример составления питательного раствора

Для примера расчета, возьмем весьма популярный "Питательный раствор Чеснокова и Базыриной". Концентрация питательных элементов выражена в содержании миллиграмм элемента в 1 литре раствора [мг/л]. На сайте это выглядит следующим образом:

 

Для удобства рекомендую составлять таблицу.Удобно использовать программу "Microsoft Excel", или специализированные программы для расчета питательных смесей. Таблица будет иметь следующий вид:

Компонент смеси	Вносим, г/л	N	P	K	Ca	Mg
...
В готовом растворе, мг/л
Заданный раствор, мг/л

 

Перенесем в таблицу концентрацию элементов из базы (содержание аммонийного и нитратного азота в данном примере не учитываем).

Компонент смеси	Вносим, г/л	N	P	K	Ca	Mg
...
В готовом растворе, мг/л
Заданный раствор, мг/л		140	38.5	190	165	30

 

Далее необходимо подобрать вещества из которых будет готовиться будущая смесь. Как правило, это минеральные удобрения.

Начинать стоит из компонента, внести который мы хотим лишь одним веществом. Я предпочитаю начинать с кальция или магния. Начнем с магния.

 

Магний

Магний чаще всего вносять в питательную смесь в виде сульфата магния. Нам необходимо иметь состав данного удобрения, описанный на упаковке продукции, причем стоит обратить внимание на способ выражения состава. Чаще всего состав удобрений выражают в массовых долях либо в пересчете на содержание чистых элементов, либо их оксидов. К примеру запись MgO = 16.2% говорит нам о том, что 100 грам удобрения содержат 16,2 грамма MgO. Для составления смеси нам необходимо совершить пересчет на содержание в удобрении чистого магния Mg.

Известно что на 1 массовую единицу MgO, приходиться 0,603 массовых единиц Mg. Данная цифра рассчитывается исходя из молярных масс соединений и простых веществ, и может встречаться под термином "Оксид фактор". Данные цифры для разных веществ приведены в статье "Оксид фактор", или могут быть рассчитаны онлайн калькулятором молярных масс на странице статьи "Молярная масса химических соединений".

Составим простую пропорцию:

• 16,2 г MgO примем за 1 массовую единицу,
• тогда х г Mg составят 0,603 массовых единиц.

x = 16.2 · 0.603 = 9.77 г

Получаем следующий результат: 100 грамм удобрения содержат 9,77 грамм чистого магния. Внесем данные в таблицу:

Компонент смеси	Вносим, г/л	N	P	K	Ca	Mg	MgO
Сульфат магния, масс.%						9.77	16.2
...
В готовом растворе, мг/л
Заданный раствор, мг/л		140	38.5	190	165	30

 

Теперь необходимо рассчитать количество удобрения, которое необходимо внести для получения раствора с концентрацией магния 30 мг/л. Концентрация 30 мг/л говорит нам, что 1 литр раствора содержит 30 миллиграмм магния, или, переводя в граммы, 0,03 грамм магния. Для расчета вновь составим простую пропорцию:

• 100 грамм удобрения вносят 9,77 грамм Mg,
• тогда х грамм удобрения внесут 0,03 грамм Mg.

x = 100 · 0.03 / 9.77 = 0.31

Вывод: необходимо вносить 0,31 грамм удобрения "сульфат магния" на 1 литр раствора. Заполним таблицу:

Компонент смеси	Вносим, г/л	N	P	K	Ca	Mg	MgO
Сульфат магния, масс.%	0,31					9.77	16.2
...
В готовом растворе, мг/л						30
Заданный раствор, мг/л		140	38.5	190	165	30

 

Кальций

Кальций в питательный раствор можно внести в виде нитрата кальция (кальциевая селитра). Допустим состав удобрения следующий: .CaO = 27%, N = 14.9 %. Расчеты проводим аналогично расчету по магнию.

Оксид фактор для CaO составляет 0,715. Содержание чистого кальция в удобрении:

Ca = 27 · 0.715 = 19.3 %

В раствор необходимо внести 165 мг кальция на 1 литр.

• 100 грамм удобрения вносят 19,3 грамм Ca,
• тогда х грамм удобрения внесут 0,165 грамм Ca.

x = 100 · 0.165 / 19.3 = 0.855

Вывод: необходимо вносить 0,855 грамм удобрения "кальциевая селитра" на 1 литр раствора.

Важно! Стоит учесть, что нитрат кальция, помимо кальция, вносит в раствор и азот. Содержания азота в удобрении 14,9 %. Выходит, что 0,855 грамм удобрения дополнительно с кальцием внесут 0,127 грамм азота (0,855 · 14,9 / 100), что равно 127 мг. Заполним таблицу:

Компонент смеси	Вносим, г/л	N	P	K	Ca	CaO	Mg	MgO
Сульфат магния, масс.%	0,31						9.77	16.2
Нитрат кальция, масс.%	0,855	14,9			19,3	27
...
В готовом растворе, мг/л		127			165		30
Заданный раствор, мг/л		140	38.5	190	165		30

 

Фосфор

Фосфор в питательный раствор чаще всего вносят в виде суперфосфатов или монофосфата калия. В примере применим монофосфат калия. Состав удобрения будет следующий: P₂O₅ = 50%, K₂O = 33%. По-скольку удобрение вносит как и калий, так и фосфор, стоит сделать выбор по чем вести расчет. Для примера, рассмотрим худший вариант, когда мы не угадываем с первого раза. Далее станет яснее к чему это все.

---

Начнем расчет по калию. Аналогично прошлым расчетам:

Оксид фактор для K₂O составляет 0.83. Содержание чистого калия в удобрении:

• K = 33 · 0.83 = 27.39 %

В раствор необходимо внести 190 мг калия на 1 литр.

• 100 грамм удобрения вносят 27,39 грамм K,
• тогда х грамм удобрения внесут 0,190 грамм K.

x = 100 · 0.190 / 27.39 = 0.69

Вывод: необходимо вносить 0,69 грамм удобрения "монофосфата калия" на 1 литр раствора.

Важно! Вместе с калием вноситься и фосфор.

Оксид фактор для P₂O₅ составляет 0.436. Содержание чистого фосфора в удобрении:

P = 50 · 0.436 = 21.8 %

В раствор вносим 0,69 грамм удобрения "монофосфата калия", а следовательно 0,15 грамм фосфора (0,69 · 21,8 / 100). 0,15 грамм = 150 мг, а это значительно больше, чем нам необходимо. Вывод: ведем расчет начиная с фосфора.

---

Расчет по фосфору. Аналогично прошлым расчетам:

 

Оксид фактор для P₂O₅ составляет 0.436. Содержание чистого фосфора в удобрении:

P = 50 · 0.436 = 21.8 %

В раствор необходимо внести 38,5 мг фосфора на 1 литр.

• 100 грамм удобрения вносят 21,8 грамм P,
• тогда х грамм удобрения внесут 0,0385 грамм P.

x = 100 · 0.0385 / 21.8 = 0.177

Вывод: необходимо вносить 0.177 грамм удобрения "монофосфата калия" на 1 литр раствора.

Важно! Вместе с фосфором вноситься и калий.

Оксид фактор для K₂O составляет 0.83. Содержание чистого калия в удобрении:

K = 33 · 0.83 = 27.39 %

В раствор вносим 0.177 грамм удобрения "монофосфата калия", а следовательно 0,048 грамм калия (0.177 · 27.39 / 100). Заполним таблицу:

Компонент смеси	Вносим, г/л	N	P	P2O5	K	K2O	Ca	CaO	Mg	MgO
Сульфат магния, масс.%	0,31								9.77	16.2
Нитрат кальция, масс.%	0,855	14,9					19,3	27
Монофосфат калия, масс.%	0.177		21.8	50	27.39	33
...
В готовом растворе, мг/л		127	38.5		48		165		30
Заданный раствор, мг/л		140	38.5		190		165		30

 

Азот

В раствор осталось внести часть азота и калия. Начнем с азота. Азот вносят в питательный раствор в различных формах. Применим нитрат калия, так как это наиболее уместно, учитывая недостаток калия. Допустим, нитрат калия (калийная селитра) имеет следующий состав: N = 13.6%, K₂O = 46%.

Содержания азота в удобрении 13.6 %. Необходимо внести 13 мг азота (140-127 мг). Составим пропорцию:

• 100 грамм удобрения вносят 13,6 грамм N,
• выходит x грамм удобрения вносят 0,013 грамм N.

x = 100 · 0.013 / 13.6 = 0.096

Вывод: необходимо вносить 0.096 грамм удобрения "нитрат калия" на 1 литр раствора.

Важно! Вместе с азотом вноситься и калий.

Оксид фактор для K₂O составляет 0.83. Содержание чистого калия в удобрении:

K = 46 · 0.83 = 38,18 %

В раствор вносим 0.096 грамм удобрения "нитрат калия", а следовательно 0,037 грамм калия (0.096 · 38,18 / 100). Сумарно в растворе 85 мг калия  (37+48 г). Заполним таблицу:

Компонент смеси	Вносим, г/л	N	P	P2O5	K	K2O	Ca	CaO	Mg	MgO
Сульфат магния, масс.%	0,31								9.77	16.2
Нитрат кальция, масс.%	0,855	14,9					19,3	27
Монофосфат калия, масс.%	0.177		21.8	50	27.39	33
Нитрат калия, масс.%	0,096	13,6			38,18	46
...
В готовом растворе, мг/л		140	38.5		85		165		30
Заданный раствор, мг/л		140	38.5		190		165		30

 

Калий

Завершаем приготовление раствора внесением недостающего количества калия. Для внесения калия, и невнесения других элементов, применим удобрение "сульфат калия". Допустим, сульфат калия содержит: K₂O = 50%.

Оксид фактор для K₂O составляет 0.83. Содержание чистого калия в удобрении:

K = 50 · 0.83 = 41.5 %

В раствор необходимо внести 105 мг калия на 1 литр (190-85 г).

• 100 грамм удобрения вносят 41,5 грамм K,
• тогда х грамм удобрения внесут 0,105 грамм K.

x = 100 · 0.105 / 41,5 = 0.253

Вывод: необходимо вносить 0,253 грамм удобрения "сульфат калия" на 1 литр раствора. Заполним таблицу:

Компонент смеси	Вносим, г/л	N	P	P2O5	K	K2O	Ca	CaO	Mg	MgO
Сульфат магния, масс.%	0,31								9.77	16.2
Нитрат кальция, масс.%	0,855	14,9					19,3	27
Монофосфат калия, масс.%	0.177		21.8	50	27.39	33
Нитрат калия, масс.%	0,096	13,6			38,18	46
Сульфат калия, масс.%	0,253				41,5	50
В готовом растворе, мг/л		140	38.5		190		165		30
Заданный раствор, мг/л		140	38.5		190		165		30

 

Готовый раствор соответствует готовому - раствор составлен верно. Для приготовления большего количества раствора, делаем простой пересчет умножая вносимые количества на нужный объем в литрах. Пример расчета на 5 литров:

Компонент смеси	Вносим, г/л	Вносим, г/ 5л
Сульфат магния	0,31	1,55
Нитрат кальция	0,855	4,275
Монофосфат калия	0.177	0,885
Нитрат калия	0,096	0,48
Сульфат калия	0,253	1,265

 

Учет состава воды

Как известно, вода для приготовления питательных растворов может содержат то или иное количество растворенных солей, что следует учесть при составлении питательных растворов. Допустим, вода имеет следующий состав:

Наименование	Ca	Mg	K
Содержание, мг/л	50	25	30

 

Все, что необходимо сделать, внести поправку в состав раствора перед началом расчета. Выглядит это следующим образом:

Компонент смеси	Вносим, г/л	N	P	K	Ca	Mg
...
В готовом растворе, мг/л
Заданный раствор с учетом состава воды, мг/л		140	38,5	160	115	5
Заданный раствор, мг/л		140	38.5	190	165	30
Вода, мг/л				30	50	25

Далее проводим расчет, аналогично инструкции размещенной выше.

 

Взвешивание веществ

Отвешивание малых и минимальных количеств веществ может оказаться затруднительным, если в распоряжении нет аналитических весов. Пользуясь для этой цели хозяйственными весами, никогда нельзя быть уверенным в точности взвешивания хотя бы до 0,5 г. Имеется простой путь приготовления растворов не имея точных весов. Рассмотрим на примере раствора микроэлементов по Хогланду.

Приготовим в дистиллированной воде 0,5%-ный раствор всех соединений микроэлементов, которые требуются нам лишь в малых количествах (например, хлористое олово, йодистый калий, нитрат кобальта и др.). Так, мы растворим, например, 5 г йодистого калия в 1 л дистиллированной воды. Если нам требуется всего 0,5 г, то мы просто берем из этого раствора 100 куб. см, которые и содержат точно 0,5 г. Отмеривание нужного количества кубических сантиметров производят точной, хотя и дешевой пипеткой, шприцом или мензуркой. Пользуясь этим способом, не следует забывать, что, согласно рецепту приготовления раствора Хогланда, все количества указаны в расчете на 18 л воды. Поэтому, растворив примерно в 10 л воды все отдельно приготовленные нами концентраты, мы только после этого доводим водой общее количество жидкости до 18 л.

 

Регулирование pH питательного раствора

Подкисление питательного раствора

Питательный раствор обычно приходится подкислять. Поглощение ионов растениями вызывает постепенное подщелачивание раствора. Любой раствор, имеющий pH 7 или выше, чаще всего приходится доводить до оптимального pH. Для подкисления питательного раствора можно использовать различные кислоты, но, как правило, применяют серную кислоту, потому что ее всегда можно достать и она дешева.

При регулировании pH как кислотами, так и щелочами нужно надевать резиновые перчатки, чтобы не вызвать ожогов кожи. Опытный химик умело обращается с концентрированной серной кислотой, он по каплям добавляет кислоту к воде. Но начинающим гидропонистам, пожалуй, лучше обратиться к опытному химику и попросить его приготовить 25%-ный раствор серной кислоты. Во время добавления кислоты раствор перемешивают и определяют его pH. Узнав примерное количество серной кислоты, в дальнейшем ее можно добавлять из мерного цилиндра.

Серную кислоту нужно прибавлять небольшими порциями, чтобы не слишком сильно подкислить раствор, который тогда придется опять подщелачивать. У неопытного работника подкисление и подщелачивание могут продолжаться до бесконечности. Помимо напрасной траты времени и реактивов, такое регулирование выводит из равновесия питательный раствор вследствие накопления ненужных растениям ионов.

 

Подщелачивание питательного раствора

Слишком кислые растворы подщелачивают едким натрием (гидроксид натрия). Как следует из его названия - это едкое вещество, поэтому нужно пользоваться резиновыми перчатками. Рекомендуется приобретать едкий натрий в виде пилюль. В магазинах бытовой химии едкий натрий можно приобрести как средство для очистки труб, например "Крот". Растворяют одну пилюлю в 0,5 л воды и постепенно приливают щелочной раствор к питательному раствору при постоянном помешивании, часто проверяя его pH. Никакими математическими расчетами не удается вычислить, сколько кислоты или щелочи нужно добавить в том или ином случае.

 

Если в одном поддоне хотят выращивать несколько культур, нужно подбирать их так, чтобы совпадал не только их оптимальный pH, но и потребности в других факторах роста. Например, желтым нарциссам и хризантемам нужен pH 6,8, но различный режим влажности, поэтому их невозможно выращивать на одном и том же поддоне. Если давать нарциссам столько же влаги, сколько хризантемам, луковицы нарциссов загниют. В опытах ревень достигал максимального развития при pH 6,5, но мог расти даже при pH 3,5. Овес, предпочитающий pH около 6, дает хорошие урожаи и при pH 4, если сильно увеличить дозу азота в питательном растворе. Картофель растет при довольно широком интервале pH, но лучше всего он развивается при pH 5,5. Ниже этого pH также получают высокие урожаи клубней, но они приобретают кислый вкус. Чтобы получать максимальные урожаи высокого качества, нужно точно регулировать pH питательных растворов.

 

Литература

• Бентли М. Промышленная гидропоника. — М.: Изд-во Колос, 1965. — 819 с.
• Зальцер Э. Гидропоника для любителей / Зальцер Э. – М.: Книга по Требованию, 2012. – 160 с. ISBN 978-5-458-23715-4