Кіріспе
Аэропоника – ауа немесе тамшылы ортада өсімдіктерді өсіру процесі, топырақ немесе басқа да қоспалы ортаны қажет етпейді. "Аэропоника" термині ежелгі грек тілінен келген: aer (ауа) және ponos (еңбек, қиындық немесе жалықтыру). Бұл гидропониканың бір түрі, себебі су аэропоникада өсімдіктерге қажетті қоректік заттарды жеткізу үшін пайдаланылады.
Aeroponics is the process of cultivating plants in an air or mist environment, eliminating the need for soil or an aggregate medium. The term "aeroponic" originates from the ancient Greek: aer (air) and ponos (labor, hardship, or toil). It falls under the category of hydroponics, as water is employed in aeroponics to deliver nutrients to the plants.
Әдістер
Аэропоникалық өсірудің негізгі принципі – өсімдіктерді жабық немесе жартылай жабық ортада орналастыру, олардың салбыраған тамырлары мен төменгі сабақтарын қоректік заттарға толы су ерітіндісімен ұсақ тамшылап немесе шашыратып бүрку болып табылады. Өсімдіктің жоғарғы бөлігі, жапырақтары мен гүл шоғыры, жоғары орналасқан. Өсімдік тіреу құрылымы тамырларды бөліп тұрады. Еңбек және шығындарды азайту үшін, жабық ұялы көбік төменгі сабақтың айналасына қысылып, аэропоникалық камерадағы тесікке салынады. Ірі өсімдіктер үшін, өсімдіктер мен жемістердің салмағын ұстап тұру үшін бау-тор қолданылады. Мақсаты – зиянкестер мен аурулардан таза ортаны сақтау, бұл өсімдіктердің өсу ортасында өсетін өсімдіктерге қарағанда жылдам өсуіне және дамуына мүмкіндік береді. Дегенмен, көптеген аэропоникалық орталар сыртқы ортадан толыққанды оқшауланбағандықтан, зиянкестер мен аурулар қауіпті болып қалуы мүмкін. Бақыланатын орта түрлі өсімдік түрлері мен сорттарының дамуын, денсаулығын, өсуін, гүлдеуін және жеміс беруін жақсартуға көмектеседі. Тамыр жүйелерінің сезімталдығына байланысты, аэропоника көбінесе дәстүрлі гидропоникамен үйлестіріледі. Бұл аэропоникалық жүйеде қандай да бір бұзушылық туған жағдайда, қосымша қоректік заттар мен су көзі ретінде, "өсімдік сақшысы" қызметін атқарады. Жоғары қысымды аэропоника – тамырларға 20-50 микрометр мөлшеріндегі тамшыларды қолдана отырып, қоректік заттарды жеткізу әдісі. Бұл шамамен 80 фунт/квадрат дюйм (550 кПа) қысыммен жұмыс істейтін жоғары қысымды диафрагмалық сорғы арқылы жүзеге асырылады.
Ауаға әсерінің артуы
Ауалы дақылдар өсімдіктердің оңтайлы өсуін қамтамасыз ету үшін ауамен максималды байланысқа түседі. Аэропоникалық жағдайда өсірілген өсімдіктерді ұстап тұратын және қолдайтын материалдар мен құрылғылар ауру тудыратын патогендерден толығымен таза болуы керек. Нағыз аэропоникалық жүйенің және аппаратураның маңызды қасиеті – өсімдіктерді қолдау үшін минималды құрылымдық элементтердің болуы. Бұл конструкция өсімдік пен тіреу құрылысы арасындағы жанасуды азайту арқылы өсімдіктің төңірегінде ауа ағынын максималды деңгейге көтереді. Ұзақ мерзімді аэропоникалық өсіруде тамыр жүйесінің еркін дамуын қамтамасыз ету өте маңызды, бұл шексіз өсуге, тамырлардың кеңеюіне, таза суға кедерісіз қол жеткізуге, жеткілікті ауа алмасуына және аурулардан сақталған жағдайларға мүмкіндік береді. Аэропоникалық жүйелердің жекеленген сипаты зерттеушілерге топырақтағы мәдениеттерде осы инфекцияларды зерттеу кезінде туындайтын қиындықтардан сақтануға көмектеседі.
Су мен қоректік заттарды гидроатомдастыру
Аэропоникалық жабдықтар өсімдіктердің тамырларына қоректік заттарды жеткізу үшін шашыратқыштарды, тұмандатқыштарды, буластырғыштарды немесе басқа да құрылғыларды пайдаланып, ерітіндінің майда тұманды жасауға арналған. Аэропоникалық жүйелер әдетте жабық циклды жүйелер болып табылады, олар сенімді және тұрақты ауада өсіру үшін макро және микро ортаны қамтамасыз етуге арналған. Аэропоникалық шашыру мен тұмандылауды жеңілдету үшін бірнеше жаңалықтар ойлап табылды. Су тамшысының мөлшері аэропоникалық ортада тамырлардың дамуы үшін маңызды. Коммерциялық қолданыста 360° гидроатомдастырушы спрей қолданылады, ол ауа қысымы арқылы тұманды жасауға және тамырлардың үлкен ауданын жабуға мүмкіндік береді. Тұмандылау техникасының бір түрі – фогпоника, ол төмен қысымды аэропоникалық құрылғыларда қоректік ерітінділерді тұмандыту үшін ультрадыбыстық буластырғыштарды қолданады. Су тамшысының мөлшері аэропоникалық өсімді өсіруде маңызды рөл атқарады. Су тамшыларының тым үлкен болуы тамыр жүйесіне оттектің жетіспеуіне әкелуі мүмкін. Керісінше, ультрадыбыстық тұмандатқыштар жасаған тым ұсақ су тамшылары аэропоникалық жүйеде тұрақты өсу үшін қажетті бүйірлік тамыр жүйесін дамытпай, тамырдың шашының шамадан тыс өсуіне себеп болуы мүмкін. Зерттеушілер кіріс және шығыс ерітінділерінің концентрациясы мен көлемін өлшеу арқылы қоректік заттардың сіңірілу жылдамдығын дәл есептей алатынын анықтады. Олар өз нәтижелерін N изотоптарының өлшемдерімен салыстырып, растады. Аналитикалық әдісі тексерілгеннен кейін, Барак және әріптестері жусанға қатысты қосымша деректерді жинауға кірісті. Бұл зерттеуге қоректік заттардың тәуліктік өзгеруін зерттеу, аммонийдің сіңірілуі мен протонның шығарылуы арасындағы байланысты анықтау және иондық концентрация мен сіңірілу арасындағы қатынасты зерттеу кірді. Бұл нәтижелер аэропониканың ғана емес, сонымен қатар өсімдіктердің денсаулығын бақылау және жабық ортада өсіруді оңтайландыру үшін құнды зерттеу құралы екенін көрсетеді. 65 фунттан (450 кПа) асатын қысымда атомдастыру қоректік заттардың биожетімділігін арттырады. Осыған байланысты, жапырақ пен тамырдың күйіп кетуіне жол бермеу үшін қоректік ерітіндінің концентрациясын айтарлықтай төмендету қажет. Оң жақтағы суреттегі үлкен тамшыларға назар аудару керек, олар тамақтандыру циклінің тым ұзақ немесе үзіліс циклінің тым қысқа болуы мүмкін екенін көрсетеді. Екі жағдай да тамырдың бүйірлік өсуіне және тамырдың шашының дамуына кедергі келтіреді. Оңтайлы нәтижелерге қол жеткізу үшін тамақтандыру циклдары мүмкіндігінше қысқа болуы керек, ал тамырлар аздап ылғалды, бірақ ешқашан тым құрғақ болмауы керек. Типик тамақтандыру/үзіліс циклі 2 секундтан аз тамақтандырудан және шамамен 1,5-2 минуттық үзілістен тұрады, бұл цикл үздіксіз жалғасады. Дегенмен, аккумуляторлық жүйе қолданылса, цикл уақыты тамақтандыру үшін 1 секундтан аз және үзіліс үшін 1 минутқа жуық уақытқа дейін қысқартылуы мүмкін.
Зерттеу құралы ретінде
Дамуынан көп ұзамай, аэропоника зерттеушілерге тамырлардың дамуын зерттеу үшін инвазивті емес әдіс ұсынатын құнды зерттеу құралы ретінде пайда болды. Бұл инновациялық технология эксперименттер жүргізу мүмкіндіктерін кеңейтті, себебі ол көптеген параметрлер мен эксперименттік жағдайлардың кең ауқымын ұсынды. Тамыр аймағының ылғалдылық деңгейін және су беруді қатаң бақылау аэропониканы су стресін зерттеуге ерекше қолайлы етеді. К. Хабик аэропониканы минимал су стресімен өсімдіктерді тұрақты өндіру құралы ретінде бағалады, оны құрғақшылық немесе су тасқыны физиологиясы эксперименттерінде қолдануға болады. Аэропоника тамыр морфологиясын зерттеу үшін ең қолайлы құрал болып табылады. Агрегаттардың болмауы зерттеушілерге топырақтан немесе агрегаттардан тамырларды алып тастаған кезде туындауы мүмкін зақымдарды болдырмай, тұтас тамыр құрылымына оңай қол жеткізуге мүмкіндік береді. Аэропоника гидропоникамен салыстырғанда табиғи тамыр жүйелерін жақсырақ дамытатыны байқалды.
Терминология
Аэропоникалық өсіру – өсімдіктерді ауада өсіру арқылы, олардың табиғи дамуы мен өсуіне жағдай жасауды қамтиды.
Тарих
1911 жылы Арциховский Владимир Мартынович "Тәжірибелі агрономия" журналында "Ауадағы өсімдіктер туралы" атты мақала жариялады. Бұл мақалада ол қазір аэропоника деп аталатын, тамыр жүйелерін физиологиялық зерттеу үшін қоршаған ауаға түрлі заттарды шашырату әдісін ұсынды. Арциховский алғашқы аэропоникалық жүйелерді жасап, олардың өсімдік өсірудегі тиімділігін көрсетті. 1942 жылы У. Картер ауада өсіру саласындағы алғашқы зерттеулер жүргізіп, тамырларды зерттеуді жеңілдету үшін өсімдіктерді су буында өсіру әдісін сипаттады. 2006 жылдан бері аэропоника әлемдік ауыл шаруашылығында кеңінен қолданылуда. 1944 жылы Л. Клоц цитрус өсімдіктерін бүрку арқылы маңызды жаңалық ашты, бұл цитрус және авокадо тамырларына әсер ететін аурулар туралы зерттеулерін жеңілдетті. 1952 жылы Г. Ф. Троуэлл шашырату әдісімен алма ағаштарын сәтті өсірді. GTI құрылғысы микрочиппен басқарылатын, ашық циклды сумен жұмыс істейтін жүйеге ие болды. Ол аэропоникалық камераға жоғары қысымдағы гидроатомдалған қоректік спрейді жеткізді. Genesis машинасы су құбыры мен электр розеткасына қосылып, жұмыс істеу үшін қажетті ресурстарды қамтамасыз етеді. Бұл, аэропоникалық жүйе арқылы қоректік заттармен қамтамасыз етудің арқасында тамырлардың және жалпы өсімдіктің жақсаруына әкеледі (Santos and Fisher, 2009). Сонымен қатар, тамырлау ортасының болмауы тамыр ауруларының қаупін азайтады (Mehandru et al., 2014). Аэропоника вегетативтік көбеюде сәттілік деңгейі төмен өсімдіктерді, маңызды дәрілік қасиеттері бар өсімдіктерді, жоғары сұранысқа ие өсімдіктерді көбейтуде және белгілі бір өсімдік түрлерінің жаңа сорттарын жасауда маңызды рөл атқарады. Мысалы, тұқым және кесінді арқылы көбеюі төмен дәрілік өсімдік – Лептадения ретикулата. Аэропоника үстіңгі бүркігіштерді пайдаланудың дәстүрлі әдісіне қарағанда тиімдірек балама болып табылады (Peterson et al., 2018). Ол үстіңгі бүркігіштерге қарағанда жоғары табыстылық деңгейіне ие, себебі олар көп мөлшерде суды қажет етеді, санитарлық емес жағдайларға әкелуі мүмкін, бүрку жабыны біркелкі болмайды және жапырақ арқылы берілетін қоректік заттардың шайылуына мүмкіндік береді (Peterson et al., 2018). 1982 жылы Израильдегі Л. Нир аэропоникалық аппаратқа патент алды, ол қысыммен берілетін төмен қысымды ауаны пайдаланып, металл контейнерлер ішіндегі стирофомда орналасқан өсімдіктерге қоректік ерітіндіні жеткізді. 1976 жылы британдық зерттеуші Джон Преуэр Ұлыбританияда аэропоникалық эксперименттер сериясын жүргізді, онда полиэтилен пленкалық түтіктерді пайдаланып, салат 22 күнде тұқымнан пісіп жетілді. Бұл тәжірибелерде пайдаланылған тұман тамшылары Калифорнияның Mee Industries компаниясымен жеткізілді. Джон Преуэрмен бірлесіп, Уайт аралындағы Kings Nurseries атты коммерциялық өсіруші 1984 жылы клубника өсімдіктерін өсіру үшін аэропоника жүйесінің басқа дизайнын қолданды. Клубника гүлдеп, мол өнім берді, оның тазалығы, сапасы және дәмі, сондай-ақ еңкеймей жинауға ыңғайлылығы үшін клиенттер, әсіресе қарт адамдар бағалады. 1983 жылы Р. Стонер пластиктен жасалған жабық аэропоникалық камераға су мен қоректік заттарды жеткізуге арналған алғашқы микропроцессорлық интерфейске патент алды. Кейіннен Стонер коммерциялық аэропоникалық өсімдік өндірісі үшін аэропоникалық жабдықтарды, интерфейстерді, биобақылауларды және компоненттерді зерттеуге және дамытуға арналған бірнеше компания құрды. 1990 жылдары General Hydroponics [Europe] (GHE) хоббилік гидропоника нарығына аэропониканы енгізуге тырысып, Aerogarden жүйесін ұсынды. Aerogarden "нағыз" аэропониканың критерийлеріне толыққанды сай болмаса да, ұсақ тамшылардың орнына тұманды шығарды, бірақ хобби нарығында аэропоникалық өсіруге сұраныс тудырды. Көптеген адамдар тұманды аэропоника мен тамшылы аэропоника арасындағы айырмашылықты ұмытып қалды. Алайда, Nutriculture атты Ұлыбритания фирмасы нағыз тұманды аэропониканы сынақтан өткізді, нәтижесінде дәстүрлі өсіру әдістерімен салыстырғанда оң нәтижелер алынды. Құны мен техникалық қызмет көрсетудің қиындықтарына қарамастан, Nutriculture Amazon деп аталатын, кеңейтілген, пайдалануға оңай тамшылы аэропоникалық жүйені жасады, бірақ өсімдіктерді олардың X stream аэропоникалық көшеттерінде көбейту және оларды арнайы тамшылы аэропоникалық өсіру жүйесіне ауыстыру арқылы жақсы нәтижелерге қол жеткізілетінін мойындады.
Aeroponics serves as a more advantageous alternative to the traditional method of using overhead misters (Peterson et al., 2018). It boasts a higher success rate compared to overhead misters, which have drawbacks such as the need for large volumes of water, potential unsanitary conditions, uneven misting coverage, and possible leaching of foliar nutrients (Peterson et al., 2018). In 1982, L. Nir in Israel developed a patent for an aeroponic apparatus that utilized compressed low pressure air to deliver a nutrient solution to suspended plants held by styrofoam inside large metal containers. In 1976, British researcher John Prewer conducted a series of aeroponic experiments in the UK, where lettuces were grown from seed to maturity in 22 days using polyethylene film tubes. The fog droplets used in these experiments were generated by equipment supplied by Mee Industries of California. In collaboration with John Prewer, a commercial grower named Kings Nurseries on the Isle of Wight used a different design of aeroponics system in 1984 to grow strawberry plants. The strawberries flourished, yielding a bountiful crop that was highly appreciated by customers, especially the elderly, who valued the cleanliness, quality, and flavor of the fruit, as well as the convenience of picking it without stooping. In 1983, R. Stoner filed a patent for the first microprocessor interface designed to deliver tap water and nutrients into an enclosed aeroponic chamber made of plastic. Stoner subsequently established several companies dedicated to researching and advancing aeroponic hardware, interfaces, biocontrols, and components for commercial aeroponic crop production. In the 1990s, General Hydroponics [Europe] (GHE) attempted to introduce aeroponics to the hobby hydroponics market and introduced the Aerogarden system. Although the Aerogarden did not meet the criteria of "true" aeroponics as it produced droplets instead of a fine mist, it created a demand for aeroponic growing in the hobby market. The distinction between mist aeroponics and droplet aeroponics became blurred in the eyes of many. However, a UK firm called Nutriculture conducted trials of true mist aeroponics, which showed positive results compared to traditional growing techniques like Nutrient Film Technique (NFT) and Ebb & Flood. Despite the drawbacks of cost and maintenance, Nutriculture developed a scalable, easy to use droplet aeroponic system called the Amazon, acknowledging that better results could be achieved by propagating plants in their branded X stream aeroponic propagator and then transferring them to the specially designed droplet aeroponic growing system.
Аэропоникалық өсірілген азық-түлік
1986 жылы Стонер ұлттық азық-түлік дүкендер желісіне аэропоникалық тәсілмен өсірілген тағамдарды сәтті сатуға қол жеткізген алғашқы адам болып, маңызды жетістікке ие болды. Оның жетістігі көптің назарын тартып, оны NPR радиосына сұхбатқа шақырды, онда ол аэропониканың суды үнемдеу тұрғысынан маңыздылығын, сондай-ақ қазіргі заманғы ауыл шаруашылығында және тіпті ғарыш зерттеулеріндегі рөлін атап өтті. "Спутник-4" миссиясы бидай, бұршақ, жүгері, көкпияз және Nigella damascena тұқымдарын алып жүрумен айналысты, ал Chlorella pyrenoidosa жасушалары "Discoverer 17" миссиясында орбитаға шығарылды. Осы алғашқы қадамдардан кейін, Бангладеш, Қытай және Кеңес Одағы мен Американың бірлескен күш-жігерімен жүзеге асырылған әртүрлі миссияларда өсімдіктермен тәжірибелер жүргізілді, олардың ішінде "Биоспутник-II", "Скайлаб-3" және "Скайлаб-4", "Аполлон-Союз", "Спутник", "Восток" және "Зонд" миссиялары бар. Алғашқы зерттеу нәтижелері төмен гравитацияның тамырлар мен сабақтардың өсу бағытына қалай әсер ететінін көрсетті (Halstead және Scott, 1990).
Ғарыштағы биобақылау
1996 жылы Ричард Стоунердің органикалық ауруларды бақылау (ОАБ) жөніндегі зерттеулері НАСА-дан қаржыландырылды. Мақсаты – өсімдіктер ауруларының алдын алып, пестицидтерді қажет етпейтін жабық циклді гидропоника жүйелерінде өсімдіктердің өнімділігін арттыратын табиғи сұйық биобақылау шешімін әзірлеу. 1997 жылы НАСА Стоунердің ОАБ ерітіндісімен биобақылау эксперименттерін жүргізді. Эксперименттер BioServe Space Technologies компаниясының GAP технологиясын қолдану арқылы жүргізілді, ол миниатюралық өсу камераларынан тұрады. Бұршақ тұқымдары MIR ғарыш станциясында, Кеннеди ғарыш орталығында және Колорадо мемлекеттік университетінде жарықсыз жағдайда, жарықты өзгермелі фактор ретінде жою үшін үш рет қайталап жүргізілген эксперименттерде ОАБ ерітіндісімен өңделді. НАСА экспериментінің басты мақсаты – биобақылаудың тиімділігін зерттеу болды. NASA-ның MIR ғарыш станциясы мен шаттлдағы жабық ортадағы бұршақ эксперименттерінің нәтижелері ОАБ өскіндік қасиеттерді жақсартатынын, өсіп-өнуді күшейтетінін, өсімдіктердің табиғи ауруға қарсы механизмдерін белсендіретінін растады. Алғашында НАСА үшін әзірленгенімен, ОАБ ғарыш қолданысына ғана шектелмейді. Топырақ және гидропоника өсірушілері де органикалық шаруашылық үшін USDA NOP стандарттарына сәйкес келетін ОАБ-ны өздерінің егу техникаларына енгізе алады. ОАБ-ның ауыл шаруашылығында кеңінен қолданылуының бір көрнекті мысалы – қанап өсіру саласындағы қолданылуы. ОАБ өнімдері қанап сияқты жаңа ауыл шаруашылығы дақылдары үшін арнайы әзірленген. ОАБ қанап желісінің белсенді ингредиенттеріне 0,25% концентрациядағы хитозан, сондай-ақ 0,28% коллоидты азот және 0,05% кальций кіреді. Гидропоникалық және аэропоникалық жүйелердің өсімдік ауруларына қарсы төзімділігін арттыру және химиялық қоспаларға тәуелділікті азайту үшін НАСА осы жүйелердің жобалауына экологиялық биобақылауды интеграциялауды зерттейді. 2018 жылдан бері Халықаралық ғарыш станциясында (ХҒС) орналастырылған Advanced Plant Habitat (APA) осы тәсілдің мысалы болып табылады. 180-нен астам сенсормен жабдықталған APA өсімдіктердің өсуын және денсаулығын оңтайландырады, сонымен бірге химиялық қоспалар биобақылауын қажеттілігін азайтады. Сенсорлар жарық интенсивтілігі, спектрі және фотопериоды, температура, CO2 деңгейі, салыстырмалы ылғалдылық, суару, сондай-ақ өсімдіктерден бөлінетін этилен және ұшпа органикалық қосылыстарды (ҰОҚ) тазалау сияқты қоршаған ортаның әртүрлі факторларын бақылайды. Сонымен қатар, APA-да жапырақ және тамыр аймағының температуралық сенсорлары, тамыр аймағының ылғал сенсорлары және оттегі концентрациясын өлшегіштер бар. Бұл қоршаған ортаны бақылаудың екі негізгі мақсаты бар: өсімдік ауруларын болдырмау. Біріншіден, олар аурулардың, саңырауқұлақтардың және зиянкестердің өсуіне тікелей кедергі келтіретін қоршаған ортаның жағдайларын сақтайды. Температура және ылғалдылық сияқты факторларды мұқият реттеу арқылы, жапырақтардағы ботрит сияқты инфекциялардың қаупі азаяды, өйткені орта аурудың таралуына қолайсыз болады. Екіншіден, бұл бақылаулар өсімдіктердің табиғи ауруға қарсы механизмдерін күшейтетін жағдайларды жасайды, бұл өсімдік ауруларының әсерін жанама түрде тежейді. Мысалы, көк жарық жағдайындағы бұрыштармен жүргізілген эксперименттер ұнтақ қырыққабатқа қарсы төзімділікті арттырғанын көрсетті.
Жер мен ғарышқа арналған аэропоника
1998 жылы Стонер NASA-дан Жерде де, ғарышта да қолдануға жарамды жоғары өнімді аэропоникалық жүйені әзірлеу үшін қаржы алды. Өзінің зерттеулері арқылы Стонер аэропоникалық жүйелерде өсірілген салат өсімдіктерінің өсу жылдамдығының басқа өсіру әдістерімен салыстырғанда едәуір жоғары екенін көрсетті. Кейіннен NASA Стонер әзірлеген көптеген аэропоникалық жетістіктерді қабылдады. Зерттеу жұмыстары әртүрлі гравитациялық ортада өсімдіктердің жылдам өсуіне қажетті технологияларды анықтау және дамытуға бағытталған. Төмен гравитациялық ортада өсімдіктерге су мен қоректік заттарды тиімді жеткізу және қалдықтарды қайта өңдеу сияқты қиындықтар туындайды. Ғарышта азық-түлік өндіру үшін суды басқару, су тұтынуды азайту және жүйенің салмағын төмендету мәселелерін шешу қажет. Ай және Марс сияқты планеталық денелерде азық-түлік өндіру үшін де төмен гравитациялық ортамен жұмыс істеу қажет болады. Әртүрлі гравитация деңгейлеріндегі сұйықтық динамикасының өзгеруін ескере отырып, қоректік заттарды жеткізу жүйелерін оңтайландыру өсімдік өсу жүйелерін әзірлеуде маңызды міндет болды. Қазіргі уақытта Жерде де, төмен гравитациялық ортада да әртүрлі қоректік заттарды жеткізу әдістері қолданылады. Субстратқа тәуелді әдістерге дәстүрлі топырақ өсіру, цеопоника, агар және қоректік заттармен қанықтырылған ион алмасу шайырлары жатады. Субстратқа тәуелді тәсілдерден өзге, топырақсыз әдістер де әзірленді, оларға қоректік пленка техникасы, ағып-түсу, аэропоника және тағы да басқалары кіреді. Гидропоникалық жүйелер, жоғары қоректік ерітінді ағынының арқасында, өсімдіктердің тез өсуіне мүмкіндік береді. Алайда, бұл үлкен су көлемін және ерітіндіні қайта өңдеуді талап етеді, бұл микрогравитация жағдайында ерітіндіні бақылауда қиындықтар тудырады. Аэропоникалық жүйелер қоректік заттарды жеткізу үшін гидроатомды шашыратқыштарды пайдаланады, нәтижесінде суды аз тұтыну, тамырлардың жақсырақ тотығуы және өсімдіктердің өте жақсы өсуі қамтамасыз етіледі. Аэропоникалық жүйелердің қоректік ерітінді ағыны төмен гравитациялық ортаға арналған басқа жүйелерге қарағанда жоғары. Аэропоника субстраттарды қажет етпейді және басқа тіршілікті қолдау жүйелерімен басқарылатын қалдықтар мөлшерін азайтады. Субстратты пайдалану қажеттілігін жою арқылы егу және жинау процестері жеңілдетіледі, автоматтандыру оңайырақ болады, жұмсалатын материалдардың салмағы мен көлемі азаяды және патогендердің таралуының ықтимал жолы болдырмайды. Бұл артықшылықтар микрогравитациялық ортада аэропоникалық өндірістің әлеуетін және ғарышқа азық-түлік өндірудегі тиімділігін көрсетеді. AIS – бұл өздігінен қамтамасыз ететін және өзін-өзі ұстап тұратын жүйе, ол аэропоникалық ортада өсімдіктердің тамырларына қоректік заттар мен тұманды жеткізуге арналған. Оның үрлейтін құрылымы жеңіл салмақты болу артықшылығын ұсынады және тасымалдау мен сақтау кезінде көлемін азайту үшін құрлымын қысқалауға болады. AIS-тің қазіргі нұсқасы бұрынғы, қатаң құрылымдарды пайдаланған жобаларға қарағанда жақсаруды білдіреді, олардың өндірісі мен тасымалдануы көбінесе қымбатқа түседі.
Аэропониканың жер мен ғарышқа пайдасы
Аэропоника өсімдіктерді өсірудің тиімді әрі нәтижелі әдісі болуына себеп болатын көптеген қасиеттерге ие.
Толық азық-түлік қоспасы аз
Аэропоника арқылы өсірілген өсімдіктер уақытының 99,98%-ын ауада өткізеді, ал тек 0,02%-ы сулы атомданған қоректік ерітіндімен тікелей жанасады. Сумен минималды байланыс тамырлардың оттегіні тиімді сіңіруіне мүмкіндік береді. Сонымен қатар, сулы атомданған тұман тамырларды толыққанды оттегімен қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Аэропоника мен Нүтриенттік пленка техникасын (NFT) салыстырғанда, аэропоникада минутына 1,5 миллилитрдей қоректік заттар қолданылады, ал NFT-де – минутына 1 литр. Аэропоникада қоректік заттардың азайтылған көлемі өсімдік дамуы үшін қажетті қоректік заттардың жалпы мөлшерін азайтады. Азайтылған шығын, әсіресе ғарыш қолданысы үшін, судың азайтылған көлемі де артықшылық болып табылады. Су көлемінің азаюы өсімдік өсуін қамтамасыз етуге қажетті салмақты жеңілдетіп қана қоймай, буферлік көлемді де азайтады. Сонымен қатар, аэропоникада өсімдіктер шығаратын ағынды су көлемі азайтылады, нәтижесінде қайта пайдалану үшін тазарту қажеттілігіне түсетін су мөлшері де азаяды. Аэропоникада қолданылатын салыстырмалы түрде кішкентай ерітінді көлемі және тамырлардың сулы атомданған тұманмен шектеулі байланысы тамырлардың бір-бірімен жанасуын азайтады және өсімдіктер арасында патогендердің таралуын төмендетеді.
Өсімдік ортасын күшейту
Аэропоника гидропоника сияқты өсімдік өсірудің басқа жүйелерімен салыстырғанда тамыр аймағының төңірегіндегі ортаны жақсырақ бақылауға мүмкіндік береді. Аэропоникада өсімдік тамырлары ешқандай ортамен үнемі қоршалмайды.
Қоректік азықпен қамтамасыз етуді жақсарту
Аэропоника тамыр аймағына әр түрлі қоректік ерітінділерді бұрынғы ерітінділерді немесе субстраттарды шаю қажеттілігінсіз беруге мүмкіндік береді. Бұл жоғары дәрежедегі бақылау, әсіресе әртүрлі қоректік режимдердің нақты өсімдік түрлеріне тигізетін әсерін зерттеу үшін өте құнды. Сонымен қатар, аэропоника басқа қоректік заттарды жеткізу жүйелерімен салыстырғанда, өсімдіктерге қолайлы өсу жағдайларын кеңейтеді. Мысалы, қоректік заттарды бүрку аралығы мен ұзақтығын нақты өсімдік түрінің қажеттіліктеріне сәйкес дәл реттеуге болады. Бұл жер үстіндегі тіндердің тамырлармен салыстырғанда басқа ортада өсуі мүмкін дегенді білдіреді.
Пайдаланушыға ыңғайлы
Аэропоникалық жүйенің дизайны өсімдіктерді қолайлы түрде күтуге мүмкіндік береді. Бұл өсімдіктердің жеке-жеке бөлінуіне және тамырларын қоршап тұратын ешқандай ортаға түспей, ауада ілуіне байланысты. Осының нәтижесінде, әрбір өсімдікті жинау оңай болады. Сол сияқты, қандай да бір ауруға шалдыққан өсімдікті алу да қиындықсыз жасалады, себебі жақын орналасқан өсімдіктердің тамырына зиян келтіру немесе жұқтыру қаупі болмайды.
Шығыстығы тиімді
Аэропоника жүйелері басқа жүйелермен салыстырғанда экономикалық тиімділікке ие. Бұрын айтылғандай, ерітіндінің айналымының азаюы жүйедегі су және қоректік заттарға қажетті мөлшерді азайтады. Соған қоса, субстраттарды қолданудан бас тарту және көптеген қозғалмалы бөліктердің қажеттілігін жою шығындарды төмендетуге мүмкіндік береді.
Тұқымдық қорларды пайдалану
Аэропоника тұқымдық материалдағы патогендердің зиянды әсерін азайтуға мүмкіндік береді. Бұрын айтылғандай, өсімдіктердің бөлек орналасуы және ортақ өсу ортасының болмауы осы артықшылыққа себеп болады. Сонымен қатар, аэропоника жабық және бақыланатын ортаны қамтамасыз етеді, бұл оны патогендерден таза тұқымдық материал өсіру үшін өте қолайлы жүйеге айналдырады. Жабдықталған өсу камерасы, өсімдіктердің бір-бірінен оқшауланғандығымен бірге, сыртқы патогендерден бастапқы жұғудың алдын алады және өсімдіктер арасындағы кез келген патогеннің таралуын шектейді.
ХХІ ғасырдың аэрофоникасы
Аэропоника – өсімдіктерді жасанды түрде қамтамасыз етудегі маңызды қадам болып табылады, ол өсімдіктерге зиян келтірмей қолдау көрсету, тұқымның тиімді өніп шығуы, ортаны нақты бақылау және шексіз өсу сияқты артықшылықтарды ұсынады. Гидропоника және тамшылатып суару сияқты ондаған жылдар бойы қолданылып келе жатқан дәстүрлі егіс техникаларымен салыстырғанда, аэропоника өсімдік өсіруде айтарлықтай жақсартулар береді.
Қазіргі заманғы аэрофоника
Қазіргі заманғы аэропоникалық әдістер Колорадо штатының Боулдер қаласындағы Колорадо университетінің кампусында орналасқан НАСА-ның BioServe Space Technologies (BioServe Space Technologies) ғарыш технологияларында кеңінен зерттелді. Бұл ғылыми-зерттеу орталығы аэропоникалық жүйелерді әзірлеуге және коммерцияландыруға бағытталған. Сонымен қатар, Эймс зерттеу орталығының ғалымдары болашақтағы ғарыш колонизациясын қолдау үшін төмен гравитациялық ортада азық-түлік дақылдарын өсіру әдістерін зерттей отырып, жабық циклды жүйелер бойынша зерттеулер жүргізді. 2000 жылы Стонерге оның органикалық ауруларды бақылау технологиясы үшін патент берілді, бұл аэропоникалық жүйелерде пестицидтерді қолданбай өсіруге мүмкіндік береді. 2004 жылы аэропоникадағы маңызды кезең болды, ол кезде AeroFarms негізін қалаушы Эд Харвуд салат өсіру үшін микрофлис матасын пайдаланатын жаңа аэропоникалық жүйені ойлап тапты. Харвудтың патенттелген аэропоникалық технологиясын пайдаланатын AeroFarms қазіргі уақытта Ньюарк, Нью-Джерсидегі жылдық өсіру көлемі бойынша әлемдегі ең ірі жабық тік фермасын басқарады. Бұл заманауи фермада аэропоникалық технология қолданылып, жылына екі миллион фунт пестицидсіз жапырақты көкөністер өндіріліп, таратылады.
Аэропоникалық био-фармация
Аэропоникалық биофармация – өсімдіктерде фармацевтикалық дәрілерді өсіруге қолданылатын инновациялық тәсіл. Бұл технология толық оқшаулауды қамтамасыз етеді, биофармацевтикалық егістердің қалдықтары мен қосалқы өнімдері жабық циклмен қамтамасыз етіліп, сыртқа шығуына жол бермейді. 2005 жылы Оңтүстік Дакота штаты университетінің докторы Нил Риз аэропониканы қолдана отырып, генетикалық модификацияланған жүгері өсіру бойынша ГМО зерттеулерін жүргізді. Доктор Риз биомасса алу үшін аэропоникалық жүйеде жүгері өсіруді табысқа жеткізуді маңызды жетістік деп санайды. Бұрын гидропоника әдісімен жүгерінің әртүрлі сорттарын өсіруге әрекеттер жасалған, бірақ олар сәтті болмады. Аэропониканың жетілдірілген техникаларын қолдану арқылы доктор Риз генетикалық модификацияланған жүгерінің піскен басқақтарын жинап алды, сонымен қатар жүгерінің тозаңын және қолданылған суды тиімді түрде ұстап, олардың қоршаған ортаға таралуын болдырмады. Бұл оқшаулау қоршаған ортаның ГМО-мен ластанудан қорғалғанын қамтамасыз етеді. Доктор Риз аэропониканың экономикалық тұрғыдан тиімді биофармациялық тәжірибелерді ұсынуға мүмкіндік беретінін, осылайша фармацевтикалық өндіріс үшін перспективалы бағыт болатынын атап көрсетті. Вьетнам ауыл шаруашылығына аэропониканы енгізу арзан, сертификатталған, аурусыз органикалық мини түйіндерді өндіруден басталады. Бұл мини түйіндер тұқымдық картоп пен тауарлық картоп егумен айналысатын фермерлерге жергілікті көз ретінде қызмет етеді. Аэропониканы қабылдау картоп өсірушілерге пестицидтер қолданбастан өсірілген, аурусыз тұқымдық картоппен қамтамасыз ету арқылы пайда әкеледі. Тах айтуынша, бұл олардың операциялық шығындарын азайтуға және өнімділігін арттыруға да мүмкіндік береді.