Оптимизация аэропоники и системы NFT для салата: влияние расхода воды и источника питательных веществ на эффективность использования воды, рост и прибыльность

Выращивание большего количества пищи при меньшем расходе воды

По мере расширения городов и потепления климата, приводящего к более засушливым условиям, фермеры вынуждены производить больше продуктов, используя значительно меньше воды. В этом исследовании рассматривается выращивание салата без почвы с помощью строго контролируемых водных систем в теплице. Сравнивая две популярные беспочвенные установки и два разных источника питательных веществ, авторы показывают, как экономить воду, повышать урожайность и даже получать большую прибыль с каждой растения — выводы, важные для всех, кто обеспокоен продовольственной безопасностью будущего.

Сельское хозяйство без почвы

Вместо традиционных полей команда работала с двумя системами на основе воды: техникой питательного пленочного потока (NFT) и аэропонической установкой. В NFT салат размещается в длинных трубах, а тонкая пленка обогащённой питательными веществами воды протекает мимо корней. В аэропонике растения стоят над закрытым резервуаром, а их корни свисают в воздухе и регулярно опрыскиваются тонким туманом с питательными веществами. Обе системы рециркулируют воду, что резко сокращает потери по сравнению с традиционным орошением. Эксперименты проводились в неотапливаемой пластиковой теплице в Египте, с айсберг-салатом, выращенным примерно за 55 дней от семени до сбора.

Преобразование колодцев и рыбы в питание для растений

Исследование также сравнивало два источника питания растений. Первый — классическая химическая смесь, растворённая в колодезной воде, основанная на известной рецептуре, используемой на многих гидропонных фермах. Второй — дренажная вода из закрытого бассейна с нильским тиляпией, где отходы рыб естественным образом обеспечивают азотом и другими ключевыми элементами. Эта «рыбная вода» фильтровалась и подавалась к растениям, создавая простую аквапонную цепочку, в которой рыба и салат получают выгоду от одной и той же воды. Исследователи прогоняли оба источника питательных веществ через системы NFT и аэропоники при четырёх разных расходах воды, затем отслеживали поглощение питательных веществ, рост растений и общее использование воды.

Поиск оптимального расхода воды

Результаты показывают, что больше воды не всегда означает лучше. В системе NFT салат поглощал наибольшее количество питательных веществ и достигал наибольшей свежей массы при среднем расходе 1,6 литра в час; при увеличении расхода до 2 литров в час поглощение питательных веществ и рост фактически снижались, вероятно, потому что растворённые вещества слишком быстро проходили мимо корней. Напротив, аэропоника показала наилучшие результаты при наименьшем испытанном расходе 0,8 литра в час, когда корни имели достаточно времени в тумане для поглощения воды и растворённых минералов, оставаясь при этом хорошо обеспеченными кислородом. По почти всем измеренным элементам — азоту, фосфору, калию, кальцию и магнию — аэропоника при низком расходе превзошла NFT при его лучшем режиме.

Больше салата на каплю и лучшая рентабельность

Эти закономерности напрямую отразились на продуктивности культуры и эффективности использования воды — показателе, который показывает, сколько килограммов салата получается на кубический метр воды. Аэропоника при 0,8 л/ч дала самые тяжёлые кочаны и наивысшую эффективность использования воды, улучшив этот показатель примерно на две трети по сравнению с NFT при обоих источниках питательных веществ. NFT при 1,6 л/ч действительно обеспечивала небольшое преимущество по расходу воды по сравнению с аэропоникой при более высоких расходах, но она так и не сравнится с лучшими параметрами аэропоники. В экономическом плане аэропоника также оказалась выгоднее: хотя её оборудование и эксплуатация были несколько дороже, более высокий урожай обеспечил на 34% большую чистую прибыль по сравнению с NFT при стандартной химической смеси и примерно на 5% больше при использовании рыбной воды. Включение рыбоводства увеличивало затраты, но добавляло ценный второй продукт — товарную рыбу — так что общий доход и прибыль были выше, чем при использовании только химических удобрений.

Что это означает для продовольствия будущего

Для производителей и планировщиков, рассматривающих альтернативы традиционным полям, эта работа даёт ясный вывод простыми словами: тщательно настроенные аэропонные системы могут выращивать больше салата при меньшем расходе воды и с большей прибылью, чем широко используемая гидропонная альтернатива. Эксплуатация аэропоники при мягком расходе и питание её питательной рыбной водой не только стимулирует рост растений и поглощение питательных веществ, но и превращает отходы аквакультуры в полезное удобрение. В регионах с дефицитом воды и ограниченными площадями для сельского хозяйства такие замкнутые беспочвенные системы могут сыграть важную роль в совместном производстве свежих овощей и рыбы, помогая растянуть каждый кубический метр воды и сохраняя экономическую целесообразность производства.

Цитирование: El-Demerdash, D.I., Morad, M.M., Wasfy, K.I. et al. Aeroponic and NFT system optimization for lettuce: effects of flow rate and nutrient source on water use efficiency, growth, and profitability. Sci Rep 16, 14292 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41347-z

Ключевые слова: гидропонный салат, аэропоника, аквапоника, эффективность использования воды, беспочвенное сельское хозяйство