Полугидропоника — практический термин для беспочвенного выращивания, при котором растение закреплено в пористом субстрате, а вода и растворённые элементы питания поступают из нижнего резервуара за счёт капиллярного переноса, фитильной подачи или периодического подтопления. В научной литературе близкие системы чаще описываются как гидрокультура, субирригация, капиллярное орошение, пассивная гидропоника или субстратная гидропоника; границы между этими понятиями не всегда единообразны Fer15Sem18Bol22.

Успех полугидропоники определяется не самим фактом отсутствия почвы, а сочетанием четырёх условий: подходящей структуры субстрата, достаточной аэрации корней, химически сбалансированного раствора и регулярного контроля солевого режима. Керамзит, перлит, пемза, вермикулит, кокосовое волокно и песок могут работать по-разному даже при одинаковом уровне полива, поскольку отличаются размером частиц, капиллярностью, водоудержанием, гидравлической проводимостью и способностью удерживать ионы Sch22Goh20Rav99. Для комнатных декоративных растений показана адаптация к выращиванию в керамзите при низкой и умеренной обеспеченности минеральными элементами, но потребность в питании существенно различается между видами Iev22.

Практически полугидропоника наиболее надёжна как управляемая система с нижним резервуаром, частично аэрируемой корневой зоной, непрозрачной ёмкостью и питательным раствором умеренной концентрации. Она снижает потери воды и удобрений по сравнению с избыточным верхним поливом, но не устраняет риски засоления, гипоксии, патогенов и дисбаланса ионов. Поэтому полугидропонику следует рассматривать не как «растение в воде», а как особый режим управления корневой зоной.

Ключевые слова: беспочвенное выращивание, гидрокультура, субирригация, капиллярный полив, керамзит, питательный раствор, корневая зона, комнатные растения.

1. Термин и место полугидропоники среди беспочвенных систем

В классической водной культуре корни получают воду и минеральные элементы непосредственно из раствора; один из исторически важных вариантов полного питательного раствора был систематизирован Хогландом и Арноном Hoa38. В субстратной гидропонике растение закреплено в пористом материале, а раствор поступает к корням через полив, капиллярное движение или циркуляцию. Субирригация в узком смысле означает подачу воды снизу, когда субстрат впитывает раствор через нижнюю часть контейнера Fer15.

Термин «полугидропоника» не является строгим международным стандартом. В практике комнатного растениеводства им обычно называют контейнер с инертным минеральным заполнителем, нижним резервуаром и индикатором уровня воды. В научных работах аналогичные конструкции могут называться пассивной гидропоникой или гидрокультурой Iev22Jeo17. В настоящем обзоре под полугидропоникой понимается контейнерная система, в которой:

• отсутствует обычная почва;
• растение закреплено в пористом субстрате;
• вода и питательные ионы поступают преимущественно снизу;
• между нижней влажной зоной и верхней частью корневого объёма сохраняется градиент влажности и воздуха;
• раствор не обязательно циркулирует насосом.

Такое рабочее определение позволяет отделить полугидропонику от систем с постоянным полным погружением корней, аэропоники и интенсивной фертигации. При этом конкретная конструкция может занимать промежуточное положение между пассивным резервуаром, фитильным поливом и периодическим ebb-and-flow-подтоплением.

Субирригационные системы в тепличном производстве обычно используют меньше воды и удобрений, поскольку почти не образуют дренажного стока; одновременно общий раствор может переносить патогены между контейнерами Fer15. В опытах с декоративными культурами частичное подтопление снижало расход воды и удобрений на 20–30%, но слишком ограниченный цикл мог уменьшать биомассу и высоту растений Gen11. Следовательно, ресурсная эффективность не равна автоматически лучшему росту: режим должен соответствовать культуре и субстрату.

2. Физика корневой зоны

2.1. Вода, воздух и твёрдая фаза

Корневая зона контейнера — это трёхфазная система, состоящая из твёрдых частиц, воды и воздуха. Для её оценки используют общую пористость, контейнерную влагоёмкость, воздухонаполненность, доступную воду, объёмную массу, гранулометрический состав и гидравлическую проводимость Sch22Goh20. В полугидропонике эти показатели особенно важны, потому что нижняя часть контейнера постоянно или часто контактирует с резервуаром.

Мелкие поры удерживают воду капиллярными силами и способны поднимать её выше. Крупные поры быстрее дренируют воду и обеспечивают газообмен. Если субстрат слишком крупный, резервуар может не увлажнять верхнюю часть корневого кома. Если он слишком мелкий или содержит много разложившейся органики, вода удерживается чрезмерно долго, а доля воздуха уменьшается. Поэтому название материала — «керамзит», «перлит» или «кокос» — само по себе не определяет пригодность системы; решающими являются фракция, форма частиц, высота слоя и реальная гидравлика контейнера Car05Goh20.

Высота контейнера также меняет распределение воды. В более высоком сосуде после дренажа нижняя часть остаётся влажнее, а верхняя — суше; это связано с равновесием гравитационного и капиллярного потенциалов. Для полугидропоники это означает, что одинаковый уровень раствора может создавать разные условия в низком кашпо, узком высоком горшке и широком контейнере. Гидравлические свойства необходимо оценивать для сочетания «субстрат — высота — контейнер», а не только для сыпучего материала в отдельности Sch22Goh20.

2.2. Гидравлическая проводимость важнее одного показателя влагоёмкости

Вода должна не только присутствовать в субстрате, но и перемещаться к корням с достаточной скоростью. Исследования беспочвенных материалов показали, что ненасыщенная гидравлическая проводимость может лучше объяснять реальную доступность воды, чем простая оценка «доступной влаги» в заранее заданном диапазоне потенциалов Rav99. При высыхании непрерывность водных плёнок нарушается, и поток к корням может резко уменьшаться даже тогда, когда в субстрате ещё остаётся измеримое количество воды.

Для пемзы изменение фракции частиц меняло соотношение воздуха и воды, а реакция растений зависела от вида. Слишком мелкая фракция ограничивала аэрацию, а слишком крупная быстро теряла воду при небольшом снижении водного потенциала Giz07. Аналогичный принцип относится к керамзиту: крупные гранулы создают воздушные полости, но могут требовать фитиля, более высокого резервуара или периодического верхнего смачивания.

2.3. Субстраты

В эксперименте с каллой полугидропоника дала удовлетворительное развитие растений; для начального роста наиболее подходящими оказались песок и вермикулит, а в ebb-and-flow-системе — кокосовое волокно Bol22. Эти результаты нельзя переносить на все комнатные растения, но они показывают, что выбор субстрата должен основываться на культуре и режиме подачи воды, а не на универсальном рейтинге материалов.

В исследованиях живых стен керамзит, перлит и пемза были пригодны для гидропонного выращивания, а различия в росте сильнее зависели от освещения, чем от самого факта использования минерального субстрата Per19. Для длительного комнатного содержания предпочтительны материалы, которые не разрушаются быстро и сохраняют размер пор. Органические компоненты могут улучшать капиллярность, но со временем изменяют структуру, удерживают соли и увеличивают микробную нагрузку; поэтому их следует рассматривать как управляемый компонент смеси, а не как автоматически безопасную добавку Sch22Goh20.
 

2.4. Субстраты, содержащие почву как компонент

Включение минеральной почвы меняет статус полугидропонической системы. С точки зрения состава это уже не строго беспочвенное выращивание, однако при подаче воды и питательных веществ снизу такая система сохраняет признаки субирригации или почвенной гидропоники. В литературе описаны варианты, где постоянный водяной уровень или капиллярный градиент поддерживает влажность корневой зоны, а растворимые элементы перемещаются к корням через почвенный профиль Ger87Wel70.

Почва может выполнять сразу несколько функций: удерживать растение, поднимать воду капиллярными силами, запасать доступную влагу, адсорбировать катионы и частично буферировать pH и состав раствора. Одновременно она вносит мелкие частицы, увеличивает плотность смеси и делает её химически менее предсказуемой, чем керамзит, перлит или пемза. Поэтому почву следует рассматривать не как нейтральный наполнитель, а как активный компонент, свойства которого зависят от текстуры, содержания органического вещества, карбонатов, исходной солёности и степени уплотнения Goh77Jen89.

Эксперименты подтверждают, что почвосодержащие среды могут работать при подаче воды снизу, но не дают основания считать их универсально лучшими. Японский падуб выращивали на песчаном и глинистом суглинке слоем 20 или 30 см над постоянно увлажняемой панелью; в течение 90 дней влажность корневой зоны оставалась близкой к оптимальной, а растения росли удовлетворительно Pat73. В другом опыте у азалии и мирта воскового смесь торфа, песка и почвы поддерживала образование побегов, а у мирта увеличивала длину побегов; при этом наибольшую биомассу мирт сформировал в смеси торфа с перлитом Pat74. Следовательно, наличие почвы совместимо с капиллярным поливом, но результат определяется видом растения, глубиной контейнера и свойствами всей смеси.

Капиллярное снабжение может частично компенсировать небольшой объём почвы. В опытах с томатом объём почвы 7,4–15,8 л на растение почти не влиял на урожай, когда вода и питательные вещества подавались капиллярно, а водный потенциал почвы поддерживался ниже примерно 2,0 кПа Wel70. Это не означает, что размер контейнера не важен вообще: такой результат получен при стабильном режиме подачи и не переносится автоматически на пассивный резервуар с непредсказуемой высотой водяного столба.

Основное ограничение почвы связано с изменением соотношения воды и воздуха. При добавлении почвы к торфу уменьшалась доля макропорной воды и снижалось соотношение воздуха к воде; тем самым смесь становилась более склонной к длительному удержанию влаги Hay78. Исследование смесей песчаного суглинка, песка, коры и перлита также показало, что свойства нельзя надёжно рассчитать простым сложением свойств компонентов: особенно плохо предсказывались воздухонаполненность и насыщенная гидравлическая проводимость смесей с низкой общей пористостью Jen89. Поэтому процент почвы по объёму не заменяет измерение свойств готового субстрата.

Почва влияет и на питание. Её обменные центры способны временно удерживать катионы, но это не превращает смесь в полноценный питательный субстрат. В опытах с вермикулитом, перлитом и суглинком увеличение доли почвенного материала повышало доступную влагу и биомассу томата, однако длительный рост и урожай дополнительно зависели от дозы азота Pil75. В почвенной гидропонике питательный режим поэтому следует оценивать как гидропонный: анализировать исходную почву и воду, учитывать запас элементов и CEC, а затем контролировать состав раствора, а не полагаться на одну «плодородность» земли Ger87.

Субирригация уменьшает дренаж, но облегчает накопление солей в верхней части контейнера. Для почвосодержащих смесей это создаёт двойной эффект: часть ионов может удерживаться обменной фазой и не сразу отражаться в EC раствора, тогда как другие ионы концентрируются в верхнем слое по мере испарения воды. Это механистический вывод из сочетания ионообменных свойств почвы и известного для субирригации восходящего переноса солей Goh77Fer15. Поэтому контроль только EC резервуара особенно ненадёжен; нужны периодическая проверка субстрата, наблюдение за pH и, при длительном выращивании, анализ отдельных ионов.

Для комнатной полугидропоники почвенную добавку разумно использовать как ограниченный и заранее охарактеризованный компонент смеси. Практически важны следующие условия:

• выбирать почву с известными текстурой, pH, EC и содержанием карбонатов, а не случайную садовую землю;
• смешивать её с крупным аэрирующим материалом, если готовая смесь после насыщения теряет воздухонаполненность;
• проверять капиллярный подъём именно в собранном контейнере, поскольку высота и форма сосуда меняют распределение воды;
• начинать с более мягкого питательного раствора, чем для полностью инертного субстрата, и повышать концентрацию только по динамике роста, pH и EC;
• периодически оценивать солёность верхнего слоя и состояние корней, поскольку почвенная буферность может замаскировать раннюю стадию дисбаланса.

Таким образом, почвосодержащие смеси допустимы в полугидропонике, если почва выполняет роль контролируемого капиллярного и обменного компонента, а не заменяет проектирование корневой зоны. Чистая или сильно уплотняемая почва в постоянном резервуаре повышает риск гипоксии и химической нестабильности; смесь почвы с грубым пористым материалом потенциально устойчивее, но требует проверки фактической аэрации, водопереноса и солевого режима. Для фитостен и лёгких интерьерных конструкций дополнительными ограничениями становятся масса и неоднородность почвенной смеси, поэтому минеральная основа обычно проще для стандартизации.

 

3. Аэрация и риск гипоксии

Корни одновременно нуждаются в воде и кислороде. В полностью насыщенной зоне газовая фаза вытесняется, а дыхание корней и микроорганизмов постепенно снижает содержание кислорода. В обзорах по гидропонике значение растворённого кислорода ниже примерно 3–4 мг/л связывают с ухудшением корневого роста, однако критический уровень зависит от температуры, культуры, скорости потребления кислорода, микробной активности и того, какая часть корней находится в воздушных порах субстрата Tre12Mes22.

Температура усиливает проблему двумя путями: тёплая вода удерживает меньше кислорода, а дыхание корней ускоряется. Поэтому резервуар не должен нагреваться от прямого солнца, тёплых светильников или плохо вентилируемого технического отсека. Само наличие воды в резервуаре не гарантирует кислородное снабжение корней: важны воздушные поры, открытая поверхность субстрата, отсутствие органического разложения и достаточное обновление раствора.

В полугидропонике безопаснее поддерживать контакт с раствором только в нижней части субстрата, оставляя верхнюю часть корневой зоны аэрируемой. Полное постоянное погружение корней превращает систему в водную культуру и требует уже другого контроля кислорода. Дополнительная аэрация не является универсальным улучшением: в опытах с декоративными растениями обогащение поливной воды кислородом не дало прироста, если исходная аэрация и так была достаточной Yaf17.

Практический вывод состоит в том, что «больше воды» и «больше кислорода» не являются взаимозаменяемыми целями. При симптомах корневого стресса сначала проверяют высоту постоянного уровня, температуру, запах раствора, состояние корней и структуру субстрата, а не только добавляют удобрение.

4. Питательный раствор

4.1. Раствор как главный источник питания

В беспочвенной системе растение получает элементы преимущественно в растворённой форме. Для большинства высших растений необходимы 17 элементов: углерод, водород и кислород поступают главным образом из воздуха и воды, а азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, марганец, бор, цинк, медь, молибден, хлор и никель должны присутствовать в доступной форме Tre12Mes22.

В обычной почве часть химической буферности создаётся глинистыми минералами, органическим веществом и микробиотой. В инертном минеральном субстрате эта буферность обычно меньше, поэтому состав раствора, качество исходной воды и частота обновления сильнее влияют на растение Goh20Sch22. Это делает полугидропонику предсказуемой при измерениях, но менее forgiving при систематических ошибках.

4.2. Реакция раствора

Для многих гидропонных культур исходным рабочим диапазоном считают pH около 5,5–6,5. Это не универсальная норма для всех комнатных видов: оптимум зависит от растения, формы азота, щёлочности воды, состава удобрения и свойств субстрата Tre12Mes22. При повышении pH снижается доступность ряда микроэлементов и возрастает риск осаждения некоторых соединений. При чрезмерном закислении, напротив, повышается риск токсичности отдельных элементов и повреждения корней.

В закрытой или полузамкнутой системе pH меняется из-за избирательного поглощения катионов и анионов. Если растение поглощает больше нитрата, среда обычно сдвигается в щелочную сторону; поглощение аммония чаще сопровождается подкислением. Важна также щёлочность воды: бикарбонаты способны постепенно расходовать кислоту и поддерживать высокий pH Sam19And17.

4.3. Электропроводность

Электропроводность EC — быстрый показатель общей ионной нагрузки, но не анализ состава раствора. Одинаковое значение EC может быть получено при разных соотношениях азота, калия, кальция, магния и балластных ионов. Поэтому поддержание одной только EC не гарантирует полноценного питания Mil20.

Для многих гидропонных культур в литературе приведены рабочие диапазоны примерно 1,5–2,5 или 1,5–3,5 дСм/м, но эти числа относятся к конкретным культурам и условиям, а не к универсальной «норме полугидропоники» Tre12Mes22. Комнатные декоративные виды часто выращивают при более мягком питании, особенно при низкой освещённости и медленном росте. В опыте с шестью комнатными видами растения сохраняли нормальную фотохимию при низкой и умеренной обеспеченности минеральными элементами, но потребность различалась: от антуриума и спатифиллума до более требовательного плектрантуса Iev22.

Поэтому корректный порядок действий таков:

1. Определить исходную EC воды.
2. Использовать полное удобрение для беспочвенных систем, а не ориентироваться только на азот.
3. Приготовить раствор по инструкции производителя.
4. Измерить EC после внесения удобрения.
5. Проверить pH после стабилизации раствора.
6. Оценивать не только приборные показатели, но и рост, цвет листьев, состояние корней и скорость испарения.

4.4. Качество воды и совместимость удобрений

Перед приготовлением раствора желательно знать хотя бы EC, pH, щёлочность, содержание кальция, магния, натрия и хлорида. Ионы, уже присутствующие в воде, входят в общий баланс и могут постепенно накапливаться. Вода обратного осмоса уменьшает исходную солевую нагрузку, но не является питательным раствором: необходимые кальций, магний и микроэлементы должны быть возвращены по выбранной рецептуре Tre12Sam19.

Концентрированные маточные растворы нельзя смешивать без учёта химической совместимости. Особенно важен риск осаждения соединений кальция с фосфатами и сульфатами; поэтому концентраты обычно хранят раздельно и разбавляют в большом объёме воды Sam19Tre12. Для небольшого домашнего резервуара проще использовать готовое комплексное удобрение с ясной маркировкой, чем самостоятельно соединять несколько солей без анализа воды.

5. Рециркуляция, засоление и санитария

Субирригация снижает вымывание удобрений, но это не означает, что соли исчезают. При испарении вода уходит, а часть ионов остаётся. При капиллярном движении соли могут концентрироваться в верхней зоне контейнера, особенно если полив идёт только снизу Fer15Sem18. При длительном выращивании в растворе также меняется соотношение элементов: одни быстро поглощаются, другие поступают с водой или используются медленно.

Эксперимент с рециркуляцией на салате показал, что поддержание целевой EC 1,8 дСм/м не предотвращало дисбаланс. При использовании щелочной водопроводной воды в растворе накапливались бикарбонаты, кальций, магний и натрий; EC оставалась информативно «нормальной», хотя доступность азота, фосфора, калия и железа снижалась. Свежая масса побегов в рециркулирующем варианте была на 22–36% ниже, чем в контроле со свежим раствором Mil20.

Это исследование проводилось на салате, поэтому его двухнедельный интервал замены нельзя превращать в универсальное правило для комнатных растений. Однако оно даёт важный принцип: в маленьком резервуаре с водопроводной водой периодическая полная замена раствора надёжнее бесконечного подливания концентрата до прежней EC. Чем меньше резервуар, выше температура и активнее транспирация, тем быстрее меняется его химический баланс.

Рециркуляция имеет и санитарный риск. Общий раствор может переносить патогены между растениями; в крупных системах применяют ультрафиолет, озон, хлорирование или другие методы обеззараживания, но каждый из них меняет микробиоту и может влиять на хелаты и полезные микроорганизмы Fer15Sam19. Для домашней полугидропоники обычно рациональнее разделять растения по резервуарам, не оставлять разлагающиеся органические остатки и регулярно промывать ёмкость, чем пытаться имитировать промышленную стерилизацию.

6. Перевод комнатных растений в полугидропонику

6.1. Выбор растений

Экспериментальные данные для комнатных видов пока ограничены, но они подтверждают, что многие декоративно-лиственные растения способны расти в керамзите. В исследовании с антуриумом, хлорофитумом, эпипремнумом, плектрантусом, спатифиллумом и традесканцией все виды выращивали в расширенной глине при разных уровнях питания; реакция зависела от скорости роста и вида Iev22. Это поддерживает практическое наблюдение, что быстрорастущие растения обычно требуют более частого контроля раствора, тогда как медленнорастущие легче содержать на мягком питании.

Полугидропоника не делает растение устойчивым к недостатку света. При слабом освещении испарение и потребление элементов падают, но корни всё равно могут оставаться влажными. Поэтому питательный режим необходимо согласовывать с освещённостью, температурой и размером листовой поверхности.

6.2. Переход от почвы к керамзиту

Перевод из почвы — наиболее рискованный этап. В исследовании гидрокультуры декоративных растений корни освобождали от коммерческого субстрата, промывали и высаживали в керамзит с нижней подачей воды. Время адаптации и образования новых корней составляло примерно 4–8 недель, а реакция на обрезку корней и стимуляторы сильно различалась между видами Jeo17.

Научные данные не поддерживают единое правило «всегда полностью обрезать корни» или «никогда не трогать корни». Для одних видов частичная обрезка улучшала образование новых корней, для других сохранение корневой системы было безопаснее; стимуляторы также давали видоспецифические, а иногда отрицательные эффекты Jeo17. Поэтому гормональные обработки не следует включать в стандартную домашнюю процедуру без ясной причины.

Рациональная последовательность перехода выглядит так:

1. Удалить максимум почвы и промыть корни, чтобы старый органический ком не оставался в постоянно влажной зоне.
2. Удалить только явно повреждённые или загнивающие участки, не применяя радикальную обрезку без необходимости.
3. Закрепить растение так, чтобы основание стебля не оказалось глубоко погружено в раствор.
4. Первые недели контролировать влажность, запах, цвет корней и появление новых корней, а не пытаться ускорить адаптацию высокой дозой удобрения.
5. После появления признаков роста постепенно переходить к рабочей концентрации питания, ориентируясь на EC и реакцию конкретного вида.

7. Практическая схема эксплуатации

7.1. Конструкция

Для небольшой системы наиболее устойчивы следующие элементы:

• внутренний перфорированный горшок, отделённый от резервуара;
• наружная непрозрачная ёмкость с контролируемым уровнем раствора;
• минеральный субстрат с известной фракцией;
• отверстия или фитиль, обеспечивающие капиллярный контакт;
• возможность полностью слить раствор и промыть контейнер;
• опора, исключающая опрокидывание крупного растения.

Индикатор уровня полезен как средство контроля, но его показания не заменяют оценку корневой зоны. Важно знать, где находится вода относительно основной массы корней, и сохраняется ли воздушное пространство после заполнения субстрата.

7.2. Контроль параметров

7.3. Рабочий режим

Для комнатной полугидропоники разумно применять консервативную стратегию:

• использовать умеренную, а не максимальную концентрацию удобрения;
• подбирать режим по виду, освещённости и скорости роста;
• пополнять испарившуюся воду отдельно от внесения удобрений;
• не судить о питании только по EC;
• заменять раствор при устойчивом росте EC, появлении осадка, запаха или ухудшении корней;
• периодически промывать субстрат при признаках накопления солей;
• вести отдельные резервуары для растений с разным состоянием здоровья;
• исключать свет из резервуара и своевременно удалять отмершие корни и листья.

Подливание раствора вместо воды при каждом снижении уровня может постепенно повышать солёность. Обратная ошибка — постоянно доливать только чистую воду — приводит к истощению отдельных элементов. Оба режима требуют периодического обновления раствора, а при длительном содержании — анализа исходной воды и, по возможности, лабораторного анализа раствора.

8. Диагностика проблем

Ни один из этих симптомов не является специфичным для одного фактора. Например, пожелтение листьев может быть следствием дефицита азота, высокого pH, повреждения корней или недостатка света. Диагноз следует строить по совместной динамике pH, EC, воды, корней и роста.

9. Применение в фитостенах и интерьерах

Полугидропоника подходит для вертикальных систем, если субстрат удерживает растение, равномерно принимает воду и не создаёт застойных зон. В живых стенах керамзит, перлит и пемза показали пригодность как минеральные субстраты, но освещение существенно влияло на развитие растений и расход воды Per19. В настенной ботанической системе с рециркуляцией воды режим 15 минут работы и 45 минут паузы поддерживал более стабильную влажность субстрата, чем постоянное увлажнение, хотя это относится к конкретной конструкции и не является универсальным расписанием Lee15b.

Активные фитостены, через которые принудительно проходит воздух, отличаются от обычного комнатного кашпо. Воздушный поток ускоряет высыхание и увеличивает требования к равномерности полива. При избыточном увлажнении влажность воздуха в помещении может стать фактором риска для плесени, а заявленная очистка воздуха должна оцениваться в реальных помещениях, а не только в малых лабораторных камерах Pet18b. Следовательно, полугидропоника может быть частью фитостены, но не заменяет расчёт вентиляции, дренажа, электробезопасности и санитарного обслуживания.

10. Экологические преимущества и ограничения

Главное преимущество субирригации — уменьшение потерь воды и питательных веществ с дренажом. Обзоры капиллярного полива показывают, что фитильные, матовые и ebb-and-flow-системы способны снижать расход воды и объём загрязнённого стока по сравнению с верхним поливом Sem18. В производственных системах это особенно важно при выращивании больших партий растений.

Однако полугидропоника не является автоматически экологичной. Остатки раствора требуют безопасной утилизации, минеральные субстраты имеют собственную энергоёмкость производства, а активные системы используют насосы, датчики и освещение. При рециркуляции экономия воды может сопровождаться накоплением нежелательных ионов и снижением роста, если состав раствора контролируется только по EC Mil20. Экологический результат определяется всей системой: качеством воды, длительностью использования субстрата, частотой замены раствора, энергопотреблением и способом утилизации.

11. Ограничения доказательной базы

Научная литература по компонентам полугидропоники достаточно широка, но исследований именно комнатной «полугидропоники» как единого метода мало. Основные ограничения таковы:

• термин используется неодинаково и может обозначать как пассивный резервуар, так и субирригационную тепличную систему;
• многие данные получены на салате, овощах, срезочных цветах или рассаде, а не на многолетних комнатных растениях;
• краткосрочные опыты не раскрывают накопление солей и изменение структуры субстрата за годы;
• значения pH и EC нельзя переносить между видами и рецептурами удобрений без поправки на исходную воду;
• эксперименты с живыми стенами часто оценивают комплексную систему, где влияние субстрата трудно отделить от света, вентиляции и влажности воздуха;
• опубликованные результаты по переходу из почвы в керамзит подтверждают видоспецифичность, но не дают универсального протокола для всех декоративных растений Jeo17Iev22.

Поэтому научно корректная практика полугидропоники должна опираться на измеряемые параметры и постепенную настройку, а не на фиксированную таблицу, одинаковую для всех растений.

12. Ионитопоника как питательная система

В обычной полугидропонике субстрат главным образом удерживает растение и передаёт к корням воду с уже растворёнными удобрениями. В ионитопонике часть питательных веществ предварительно связывают с ионообменными материалами, смешанными с субстратом. Вода образует тонкую жидкую фазу, а корневая система и раствор постепенно изменяют равновесие обмена. Поэтому ионитопоника — это не беспитательное выращивание и не просто добавление удобрения в керамзит, а система с твёрдой фазой-хранилищем и регулируемым высвобождением ионов Con43Arn47bSol19.

Исторически ионообменные материалы применяли для выращивания растений в контролируемых питательных средах ещё в 1940-х годах. Их преимущества заключались в снижении осмотических скачков, уменьшении колебаний pH, предотвращении некоторых осадков и сокращении необходимости часто менять раствор. Одновременно ранние работы показали принципиальное ограничение: после загрузки материала ошибочный баланс элементов трудно исправить, а дефицит кальция и магния может возникнуть даже при большом общем запасе питательных ионов Con43Sko63.

12.1. Механизм ионного обмена

Катионообменные материалы имеют отрицательно заряженные функциональные группы или минеральные поверхности. На них могут удерживаться аммоний, калий, кальций, магний, марганец и другие катионы. Анионообменные материалы имеют положительно заряженные центры и способны удерживать нитрат, фосфат, сульфат и другие анионы. Цеолиты, особенно клиноптилолит, в основном работают как катионообменники; для полноценной поставки фосфора, серы и нитратного азота к ним приходится добавлять фосфатные минералы или аниониты Ham14Min01.

Упрощённо обмен катиона можно представить так: ион водорода, связанный с отрицательным центром материала, замещается калием из окружающей воды, а затем корень поглощает калий и изменяет локальный кислотно-основный баланс. Для двухвалентного кальция требуется иное соотношение зарядов, поэтому кальций, магний, калий и аммоний конкурируют не только за корневые переносчики, но и за обменные места субстрата.

Корень не обязан физически соприкасаться с каждой частицей ионита. Важен водный слой между материалом и корневой поверхностью: ион высвобождается в этот слой, диффундирует к корню и поглощается. При пересыхании субстрата обмен может продолжаться формально, но доставка ионов к корню резко замедляется. Доступность определяется поэтому не только общей ёмкостью обмена, но и влажностью, размером частиц, длиной диффузионного пути, pH и составом конкурирующих ионов Mci50Sko69.

Для ионитопоники особенно важна разница между количеством элемента, находящимся в субстрате, и его активностью в растворе. Фиксированные заряды создают распределение ионов, отличное от обычного раствора; часть вещества может быть большой по запасу, но малой по текущей доступности. Именно поэтому величина EC не всегда отражает реальное питание: низкая EC может означать как малую солевую нагрузку, так и то, что значительная доля ионов ещё связана с обменными центрами Che92Mat17.

12.2. Основные классы ионитных материалов

Важное практическое различие состоит в том, что синтетическая смола может обладать высокой обменной ёмкостью, но не иметь подходящей для растения формы ионов. Промышленный цеолит в натриевой форме способен вносить натрий и одновременно вытеснять кальций и магний из раствора. В опыте с дыней кальциевая форма искусственного цеолита и анионит IRA-400 дали лучшие результаты, тогда как синтетический цеолит A-3 и катионит Amberlite IR-120B резко снижали содержание Ca и Mg; для A-3 был также отмечен выход натрия и развитие хлороза Jan96.

12.3. Что показывает экспериментальная литература

Ранние исследования с ионообменными средами подтвердили, что растения могут использовать ионы, первоначально адсорбированные на пористом материале, а не внесённые в виде свободного раствора. На томате было показано, что ионы, удерживаемые пемзой, постепенно становились доступными корням. При этом различные элементы высвобождались неодинаково, поэтому общий запас питательных веществ не гарантировал сбалансированного питания Mci50.

Более сложная система Checkai и Norvell использовала отдельные колонки со смолами для буферирования кальция, магния, калия, марганца, фосфора, микроэлементов и pH. Раствор можно было перезаряжать и возвращать к растениям; томат успешно выращивали шесть недель без сброса раствора. Это важное доказательство управляемости ионного обмена, но не готовая схема для домашнего горшка: система требовала раздельных смол, контроля потока, защитных колонок и повторной загрузки Che92.

В опыте с салатом небольшое добавление ионообменного субстрата в питательный раствор — 2 или 5% по объёму — увеличивало урожай и площадь корневой поверхности при базовом и повышенном уровнях минерального питания. Доза 2% оказалась более благоприятной, чем 5%, а признаков солевого стресса в условиях опыта не обнаружили Mat17. Этот результат поддерживает использование ионитов как буферной добавки, но не доказывает, что любая смола в любой дозе улучшит комнатное растение.

Наиболее наглядны результаты для отдельных элементов. Калий-обогащённый клиноптилолит, внесённый один раз в количестве 50 г на 1,5 л субстрата, обеспечил для хризантемы урожай за трёхмесячный цикл, сопоставимый с ежедневной подачей раствора, содержащего 234 мг/л калия Her80. Однако это был специализированный источник калия, а не полноценный питательный комплекс.

В другой серии опытов предзаряженная алюмина поддерживала низкую, но достаточную концентрацию фосфата в течение десяти недель. Калий высвобождался в достаточном количестве только около четырёх недель. При использовании алюмины в качестве источника фосфора потери фосфора с дренажом снизились примерно с 36% до 0,1% по сравнению с жидким удобрением Wil00. Предзаряженные кальцинированные глины также удерживали фосфат и частично калий, но во второй половине цикла калия уже не хватало; вымывание фосфора уменьшалось примерно на две трети Wil00b.

Зеопонные системы представляют наиболее развитый вариант полной или почти полной ионитопоники. В них клиноптилолит, насыщенный аммонием и калием, сочетают с апатитом или другой фосфатной фазой. Ионный обмен и растворение минералов способны поставлять азот, фосфор, калий и кальций, но скорость высвобождения зависит от минералогии, доли компонентов и состава обменных катионов All95All96. В опытах с пшеницей низкая доля зеопонной смеси ограничивала прежде всего калий и в меньшей степени азот; для интенсивного роста требовалась правильно составленная смесь, а не просто добавление цеолита.

Отдельное направление развивалось в системах жизнеобеспечения космических оранжерей. Фибровые ионитные субстраты BIONA-V3 создавали капиллярно-пористую матрицу, буферировали раствор примерно в диапазоне pH 6,0–6,6 и могли быть повторно обогащены минералами после удаления корневых остатков. Исследования регенерации показали, что долговечность определяется не только истощением ионитов, но и зарастанием пор корнями, ухудшением смачивания и аэрации Kri18.

12.4. Ионитопоника и полугидропоника комнатных растений

Для комнатных растений ионитопонику целесообразно рассматривать в трёх режимах.

Для обычного домашнего кашпо наиболее безопасным является первый режим: инертная аэрирующая основа, небольшая проверенная добавка ионита и умеренный раствор полного удобрения. Полное исключение жидкого питания оправдано только тогда, когда состав ионитного субстрата испытан на данном виде, рассчитан по ёмкости обмена и содержит как катионные, так и анионные источники элементов. Одного катионита, загруженного калием, кальцием и аммонием, недостаточно для полноценного питания: он не решает задачу фосфата, сульфата и баланса микроэлементов.

Для смеси с керамзитом или пемзой важны не только химические, но и физические свойства. Ионит не должен заполнять все крупные воздушные поры, слипаться в плотный слой или превращать нижнюю часть контейнера в бескислородную массу. Поэтому его распределяют равномерно и смешивают с инертным материалом, сохраняющим водообмен и газообмен. Прямое перенесение экспериментальных доз — 2–5% ионообменного субстрата в опыте с салатом, 10% ионитного материала в опыте с дыней или 10–30% предзаряженных материалов в опытах с хризантемой — недопустимо без пересчёта на ёмкость обмена, влажность и вид растения Jan96Mat17Wil00Wil00b.

12.5. Практическая подготовка и эксплуатация

Перед смешиванием с субстратом ионит необходимо рассматривать как химически активный материал, а не как нейтральный наполнитель. Минимальная процедура включает следующие этапы:

1. Уточнить тип материала: катионит, анионит, смешанный ионит, цеолит или минеральный композит.
2. Получить данные о CEC или AEC, исходной ионной форме, растворимых солях, pH, EC, содержании Na, Ca, Mg и потенциально токсичных элементов.
3. Промыть материал от мелкой фракции и свободных солей, если это допускает производитель.
4. Загрузить ионит выбранными элементами в известной форме, а не использовать неизвестный промышленный или водоочистной материал.
5. Удалить избыток несвязанных солей и отдельно проверить первые порции вытяжки.
6. Смешать ионит с аэрирующим субстратом и предварительно увлажнить смесь.
7. До посадки измерить pH и EC воды после контакта с субстратом в течение нескольких суток.
8. После посадки контролировать не только растение, но и динамику pH, EC, уровня раствора, запаха и состояния корней.

В первые недели низкая EC не должна автоматически интерпретироваться как дефицит: часть элементов может быть связана в обменной фазе. Но обратная ошибка также опасна: высокое содержание питательных веществ в субстрате не означает, что они высвобождаются с нужной скоростью. Для длительных систем полезны периодические анализы отдельных ионов, прежде всего аммония и нитрата, калия, кальция, магния и фосфата. В исследовательской практике именно раздельное измерение ионных активностей позволило отличить сохранённый запас от фактической доступности Che92.

Воду при испарении следует восполнять отдельно от удобрения. Постоянное добавление концентрата может быстро вытеснить одни ионы и перегрузить другие обменные центры. При появлении хлороза, белых отложений, резкого дрейфа pH или ухудшения корней не следует сразу увеличивать дозу ионита. Сначала нужно проверить натрий, кальций, магний, свободную EC и состав воды.

Регенерация возможна не для всех материалов. Для смол и фибровых ионитных субстратов она требует удаления корней, промывки и повторной загрузки минералами; если корневые остатки закупорили поры, химическое насыщение не восстановит физическую структуру. Поэтому ионитопонику следует проектировать с учётом всего жизненного цикла субстрата, включая замену или регенерацию Kri18.

12.6. Главные риски

12.7. Вывод для практики

Ионитопоника не означает, что растение получает «удобрение без солей». Питательные элементы всё равно присутствуют в виде ионов; меняется лишь их пространственное расположение и скорость перехода в раствор. Главная ценность технологии — буферирование и синхронизация поступления, а не бесконечный запас питания.

Для комнатной полугидропоники наиболее обоснована комбинация: керамзит, пемза или другой аэрирующий минеральный субстрат; ограниченная доля проверенного ионита; вода известного состава; слабый полный питательный раствор; контроль pH, EC и состояния корней. Полный ионитный субстрат имеет научное основание в зеопонных и космических системах, но его рецептура должна быть видоспецифичной и проверенной на длительном цикле. В фитостенах такой подход потенциально способен снизить пиковую концентрацию растворённых удобрений и уменьшить вынос фосфора, однако отказ от жидкого питания без анализа увеличивает риск скрытого дефицита во всех модулях.
 

13. Микробиота ризосферы при полугидропонике

Полугидропоника не создаёт стерильную корневую зону. После посадки микроорганизмы поступают с корнями, посадочным материалом, водой, воздухом и поверхностью субстрата. Даже практически инертный керамзит или минеральная вата быстро заселяются бактериями, поскольку корни выделяют в окружающую среду сахара, аминокислоты, органические кислоты и другие соединения. В результате формируются несколько связанных микробных сообществ: микробиота самого субстрата, ризосферы, плотно прилегающей к корням зоны, эндосферы и питательного раствора. В гидропонной минеральной вате это сообщество начинает складываться вскоре после посадки и постепенно меняется с возрастом растения Tho23.

13.1. Растение как фактор формирования микробиоты

Корень действует как биологический фильтр, отбирая часть микроорганизмов из доступного пула. В опытах с гидропонными и аквапонными системами состав микробиоты корней сильнее определялся самим растением, чем происхождением воды или наличием микробов в исходном растворе Lob22. В другом эксперименте с томатом присутствие растения объясняло около 83% вариации бактериального сообщества ризосферы, тогда как тип удобрения — около 2,1% Gru19.

Это не означает, что субстрат и питание не важны. Растение задаёт направление отбора, но физико-химическая среда определяет, какие микроорганизмы смогут закрепиться и поддерживать активность. Органические и минеральные субстраты формируют различные микробные сообщества; органическая среда обычно характеризуется большей бактериальной численностью, разнообразием и устойчивостью, тогда как минеральная среда изначально беднее микробами и сильнее зависит от последующей колонизации Gru16. Сравнение почвенной и кокосовой систем выращивания томата также показало, что тип субстрата существенно изменяет бактериальный и грибной состав ризосферы Anz22.

Таким образом, микробиота полугидропоники формируется под совместным действием трёх факторов:

• селективного влияния корней;
• состава и структуры субстрата;
• режима воды, кислорода и минерального питания.

13.2. Вода, кислород и превращение элементов

В нижней части полугидропонического контейнера обычно формируется более влажная зона, а выше сохраняется больше воздушных пор. Этот градиент может быть полезен, поскольку одновременно создаёт участки для водоснабжения и аэрации корней. Однако при чрезмерном уровне раствора или использовании мелкого органического материала воздушная фаза вытесняется.

Содержание воды определяет интенсивность дыхания микроорганизмов, нитрификации, денитрификации и разложения органических соединений. При умеренной влажности преобладают аэробные процессы, а при длительном насыщении усиливаются кислородное ограничение и восстановительные реакции. При пересыхании, напротив, снижается подвижность растворённых веществ и активность микробных ферментов. Поэтому для ризосферы обычно предпочтительнее стабильное капиллярное увлажнение, чем чередование полного насыщения и пересыхания Tan21.

Микроорганизмы участвуют в превращении азота и могут конкурировать с растением за аммоний и другие формы питания. В опытах с томатом растение изменяло активность аммиачного окисления в ризосфере, а тип удобрения влиял на состав нитрифицирующего сообщества Gru19. В длительном эксперименте с почвенными и беспочвенными системами колебания pH, аммония, нитратов, электропроводности и других ионов сопровождались изменениями бактериального сообщества Gru20.

Следовательно, контроль pH и EC имеет не только питательное, но и микробиологическое значение. Один и тот же показатель EC может соответствовать разным соотношениям ионов и разным условиям для микроорганизмов.

13.3. Сложные субстраты как инструмент управления ризосферой

Полугидропоника позволяет использовать многокомпонентные субстраты, в которых разные фракции выполняют разные функции. Такая среда может быть не просто опорой для растения, а системой управления водой, воздухом, питательными ионами и микробными нишами.

Органическая фракция может поддерживать более разнообразное и устойчивое сообщество, но это не означает, что чем больше органики, тем лучше. В одном исследовании органической беспочвенной системы у томата были обнаружены изменения разнообразия и состава микробиоты, интерпретированные авторами как дисбиоз; одновременно менялись показатели урожайности и качества плодов Res23. В другой работе органические удобрения вызывали быстрые колебания pH и аммония в субстрате Gru20.

Иониты и цеолиты также следует рассматривать прежде всего как химически активные компоненты. Их влияние на микробиоту обычно будет опосредованным — через pH, влажность, доступность аммония, калия, кальция и других ионов. Поэтому ионитная добавка может изменить микробную среду, но сама по себе не является гарантированным источником полезных микроорганизмов Che92Mat17.

Оптимальной следует считать не максимально сложную, а контролируемо сложную смесь. В ней минеральная фракция сохраняет аэрацию, органическая — ограниченно поддерживает микробную активность, а сорбционная или ионообменная добавка сглаживает химические колебания. Каждый компонент должен быть охарактеризован отдельно и проверен в составе готового субстрата.

13.4. Полезные микроорганизмы и патогены

В гидропонных системах изучают бактерии родов Pseudomonas, Bacillus, Paenibacillus, Azospirillum и другие группы, способные стимулировать рост или подавлять патогены Tho23Tho24. Однако наличие определённого рода в ризосфере ещё не доказывает его полезную функцию.

При заражении гидропонного салата Phytophthora cryptogea состав бактериальной микробиоты ризосферы заметно изменялся. Некоторые представители Pseudomonas и Flavobacterium были связаны с симптомными растениями, а не с устойчивостью к болезни Vla24. Это показывает, что один и тот же род может включать как полезные, так и нейтральные или потенциально неблагоприятные штаммы.

Рециркуляция раствора увеличивает значение микробиоты, но одновременно облегчает распространение водных патогенов между растениями. Особенно опасны Pythium и Phytophthora, поскольку их подвижные споры могут быстро перемещаться по общей водной системе Tho23Vla24. Поэтому внесение непроверенного компоста, садовой почвы или микробных препаратов в общий резервуар может повысить не только биологическую активность, но и санитарный риск.

13.5. Практические требования

Для управления ризосферной микробиотой в полугидропонике целесообразно:

• сохранять воздушные поры в нижней влажной зоне и не погружать весь корневой объём;
• ограничивать долю мелкой органической фракции, склонной к уплотнению;
• проверять pH и EC не только раствора, но и водной вытяжки из субстрата;
• контролировать температуру, запах, цвет корней и появление слизистых отложений;
• использовать отдельные резервуары для растений с признаками корневой инфекции;
• не считать высокое микробное разнообразие самостоятельным показателем здоровья;
• применять инокулянты только после стабилизации влажности и питания;
• при исследовательской работе сочетать секвенирование 16S и ITS с измерением функциональных показателей, например нитрификации или численности целевых групп.

Большинство доступных исследований выполнено на томате, салате, кокосовом волокне, минеральной вате и промышленных гидропонных системах. Поэтому результаты нельзя напрямую переносить на все комнатные декоративные растения и пассивные контейнеры с нижним резервуаром.

В целом сложные субстраты открывают возможность управлять ризосферой не только через удобрение, но и через структуру микробных местообитаний. Однако усложнение смеси одновременно повышает число возможных взаимодействий и затрудняет диагностику. Для комнатной полугидропоники наиболее безопасна комбинация аэрирующей минеральной основы, ограниченной органической фракции и, при необходимости, проверенного сорбционного или ионообменного компонента. Целью должна быть не максимальная микробная активность, а стабильная и аэрируемая ризосфера с предсказуемым питательным режимом.

13.6 Практические рекомендации

Заключение

Полугидропоника представляет собой управляемую форму беспочвенного выращивания, в которой пористый субстрат соединяет нижний резервуар с корневой зоной и одновременно обеспечивает опору, капиллярный перенос и доступ воздуха. Её преимущества — малый дренажный сток, удобство дозирования воды, чистота и возможность автоматизации. Её слабые места — зависимость от физических свойств субстрата, гипоксия при чрезмерном увлажнении, накопление солей, нестабильность раствора и распространение патогенов в общих резервуарах.

Наиболее надёжная стратегия состоит в том, чтобы подбирать субстрат по гидравлическим свойствам, сохранять частично аэрируемую корневую зону, использовать полноценный раствор умеренной концентрации, контролировать pH и EC вместе с качеством воды, а при рециркуляции периодически обновлять раствор. Для комнатных растений особенно важен видовой подход: медленнорастущие виды могут хорошо развиваться при мягком питании, тогда как быстрорастущие требуют большего поступления элементов. При переводе из почвы нельзя считать обрезку корней, гормональные стимуляторы или постоянный высокий уровень воды универсальными решениями.

Таким образом, полугидропоника эффективна не как упрощённая замена почве, а как система управления корневой средой. Ионитопоника расширяет эту систему за счёт питательного резерва в твёрдой фазе, но одновременно требует контроля обменной ёмкости, ионной формы и исчерпания материала. Чем точнее контролируются вода, воздух, ионы, температура и санитарное состояние, тем ближе результат к преимуществам гидропоники без потери устойчивости корней.

Источники

1. Hoa38 Hoagland D. R., Arnon D. I. The Water-Culture Method for Growing Plants Without Soil. California Agricultural Experiment Station Circular 347. University of California, Berkeley, 1938.

2. Fer15 Ferrarezi R. S., Weaver G. M., van Iersel M. W., Testezlaf R. Subirrigation: Historical Overview, Challenges, and Future Prospects. HortTechnology. 2015;25(3):262–276. DOI: 10.21273/HORTTECH.25.3.262.

3. Sem18 Semananda N. P. K., Ward J., Myers B. A Semi-Systematic Review of Capillary Irrigation: The Benefits, Limitations, and Opportunities. Horticulturae. 2018;4(3):23. DOI: 10.3390/HORTICULTURAE4030023.

4. Car05 Caron J., Elrick D., Beeson R., Boudreau J. Defining Critical Capillary Rise Properties for Growing Media in Nurseries. Soil Science Society of America Journal. 2005;69:794–806. DOI: 10.2136/SSSAJ2004.0108.

5. Lee10 Lee C. W., So I., Jeong S., Huh M. Application of Subirrigation Using Capillary Wick System to Pot Production. Journal of Agriculture and Life Science. 2010:7–14.

6. Gen11 Gent M. P. N., McAvoy R. J. Water and Nutrient Uptake and Use Efficiency with Partial Saturation Ebb and Flow Watering. HortScience. 2011;46(5):791–798. DOI: 10.21273/HORTSCI.46.5.791.

7. Bol22 Boldrin K. V. F., Paiva P., Barbosa J. V. C., Torquetti S. S., Almeida E., Reis S. N., Landgraf P. R. Semihydroponic and Ebb-and-Flow Systems for Calla Lily Cultivation. Ornamental Horticulture. 2022;28(2):142–149. DOI: 10.1590/2447-536X.v28i2.2422.

8. Jeo17 Jeong K. J., Park C. M., Kang J. S., Choi K. G., Yun J. G. Rooting Response of Foliage Plants Affected by Rooting Stimulator, Shading, and Root Pruning During Transplanting to Hydroball for Hydroculture. Horticultural Science and Technology. 2017;35(6):667–679. DOI: 10.12972/KJHST.20170071.

9. Iev22 Ievinsh G., Andersone-Ozola U., Sieriņa A. Development and Physiological Performance of Hydroponically-Grown Ornamental Indoor Plants in Relation to Their Potential Use in Botanical Biofilters: Effect of Mineral Nutrient Availability. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B. 2022:278–288. DOI: 10.2478/prolas-2022-0041.

10. Sch22 Schäfer G., Lerner B. L. Physical and Chemical Characteristics and Analysis of Plant Substrate. Ornamental Horticulture. 2022;28(2). DOI: 10.1590/2447-536X.v28i2.2496.

11. Goh20 Gohardoust M. R., Bar-Tal A., Effati M., Tuller M. Characterization of Physicochemical and Hydraulic Properties of Organic and Mineral Soilless Culture Substrates and Mixtures. Agronomy. 2020;10(9):1403. DOI: 10.3390/agronomy10091403.

12. Rav99 Raviv M., Wallach R., Silber A., Medina S., Krasnovsky A. The Effect of Hydraulic Characteristics of Volcanic Materials on Yield of Roses Grown in Soilless Culture. Journal of the American Society for Horticultural Science. 1999;124(2):205–209. DOI: 10.21273/JASHS.124.2.205.

13. Giz07 Gizas G., Savvas D. Particle Size and Hydraulic Properties of Pumice Affect Growth and Yield of Greenhouse Crops in Soilless Culture. HortScience. 2007;42(5):1274–1280. DOI: 10.21273/HORTSCI.42.5.1274.

14. Tre12 Trejo-Téllez L. I., Gómez-Merino F. C. Nutrient Solutions for Hydroponic Systems. In: Asao T., ed. Hydroponics: A Standard Methodology for Plant Biological Researches. InTech, 2012. DOI: 10.5772/37578.

15. Sam19 Sambo P., Nicoletto C., Giro A., Pii Y., Valentinuzzi F., Mimmo T., et al. Hydroponic Solutions for Soilless Production Systems: Issues and Opportunities in a Smart Agriculture Perspective. Frontiers in Plant Science. 2019;10:923. DOI: 10.3389/fpls.2019.00923.

16. Mes22 Al Meselmani M. A. Nutrient Solution for Hydroponics. In: Soilless Culture. IntechOpen, 2022. DOI: 10.5772/intechopen.101604.

17. And17 Anderson T. S., Martini M. R., De Villiers D., Timmons M. B. Growth and Tissue Elemental Composition Response of Butterhead Lettuce to Hydroponic Conditions at Different pH and Alkalinity. Horticulturae. 2017;3(3):41. DOI: 10.3390/HORTICULTURAE3030041.

18. Mil20 Miller A. G., Adhikari R., Nemali K. Recycling Nutrient Solution Can Reduce Growth Due to Nutrient Deficiencies in Hydroponic Production. Frontiers in Plant Science. 2020;11:607643. DOI: 10.3389/fpls.2020.607643.

19. Yaf17 Yafuso E. J., Fisher P. R. Oxygenation of Irrigation Water during Propagation and Container Production of Bedding Plants. HortScience. 2017;52(11):1608–1614. DOI: 10.21273/HORTSCI12181-17.

20. Per19 Pérez-Urrestarazu L., Fernández-Cañero R., Campos-Navarro P., Sousa-Ortega C., Egea G. Assessment of Perlite, Expanded Clay and Pumice as Substrates for Living Walls. Scientia Horticulturae. 2019;257:108745. DOI: 10.1016/j.scienta.2019.04.078.

21. Pet18b Pettit T., Irga P. J., Torpy F. R. Towards Practical Indoor Air Phytoremediation: A Review. Chemosphere. 2018;208:160–174. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.06.048.

22. Lee15b Lee C. H., Choi B., Chun M. Y. Stabilizing Soil Moisture and Indoor Air Quality Purification in a Wall-Typed Botanical Biofiltration System Controlled by Humidifying Cycle. Korean Journal of Horticultural Science and Technology. 2015;33(4):605–617. DOI: 10.7235/hort.2015.15047.

23. Con43 Converse C. D., Gammon N., Sayre J. D. The Use of Ion Exchange Materials in Studies on Corn Nutrition. Plant Physiology. 1943;18(1):114–121. DOI: 10.1104/PP.18.1.114.

24. Arn47b Arnon D. I., Grossenbacher K. A. Nutrient Culture of Crops with the Use of Synthetic Ion-Exchange Materials. Soil Science. 1947;63:159–182. DOI: 10.1097/00010694-194703000-00001.

25. Arn47 Arnon D. I., Meagher W. R. Factors Influencing Availability of Plant Nutrients from Synthetic Ion-Exchange Materials. Soil Science. 1947;64:213–222. DOI: 10.1097/00010694-194709000-00005.

26. Sko63 Skogley E. O., Dawson J. E. Synthetic Ion-Exchange Resins as a Medium for Plant Growth. Nature. 1963;198:1328–1329. DOI: 10.1038/1981328B0.

27. Sko69 Skogley E. The Donnan Theory in Development of Plant Growth Media from Ion-Exchange Resins. Agronomy Journal. 1969:317–322. DOI: 10.2134/agronj1969.00021962006100020042x.

28. Mci50 McIlrath W. J. Growth Responses of Tomato to Nutrient Ions Adsorbed on a Pumice Substrate. Plant Physiology. 1950;25(4):682–701. DOI: 10.1104/PP.25.4.682.

29. Che92 Checkai R., Norvell W. A. A Recirculating Resin-Buffered Hydroponic System for Controlling Nutrient Ion Activities. Journal of Plant Nutrition. 1992;15:871–892. DOI: 10.1080/01904169209364369.

30. Jan96 Jang H., Henmi T., Fukuyama T., Hashimoto Y. Effect of Additional Ion-Exchange Materials on Hydroponics of Muskmelons. Journal of the Japanese Society for Horticultural Technology. 1996;8(1):28–34. DOI: 10.2525/jshita.8.28.

31. Mat17 Matraszek R., Chomczyńska M. Lettuce Yield and Root Activity as Affected by an Ion Exchange Substrate and Mineral Nutrition Level. Journal of Plant Nutrition. 2017;40(11):1627–1634. DOI: 10.1080/01904167.2016.1270318.

32. Her80 Hershey D. R., Paul J., Carlson R. Evaluation of Potassium-Enriched Clinoptilolite as a Potassium Source for Potting Media. HortScience. 1980;15(1):87–88. DOI: 10.21273/HORTSCI.15.1.87.

33. Wil00 Williams K. A., Nelson P. V., Hesterberg D. Phosphate and Potassium Retention and Release during Chrysanthemum Production from Precharged Materials: I. Alumina. Journal of the American Society for Horticultural Science. 2000;125(6):748–756. DOI: 10.21273/JASHS.125.6.748.

34. Wil00b Williams K. A., Nelson P. V. Phosphate and Potassium Retention and Release during Chrysanthemum Production from Precharged Materials: II. Calcined Clays and Brick Chips. Journal of the American Society for Horticultural Science. 2000;125(6):757–764. DOI: 10.21273/JASHS.125.6.757.

35. All95 Allen E. R., Ming D. W., Hossner L. R., Henninger D. L., Galindo C. Growth and Nutrient Uptake of Wheat in Clinoptilolite–Phosphate Rock Substrates. Agronomy Journal. 1995;87:1052–1059. DOI: 10.2134/AGRONJ1995.00021962008700060004X.

36. All96 Allen E. R., Hossner L. R., Ming D. W., Henninger D. L. Release Rates of Phosphorus, Ammonium, and Potassium in Clinoptilolite–Phosphate Rock Systems. Soil Science Society of America Journal. 1996;60:1467–1472. DOI: 10.2136/SSSAJ1996.03615995006000050026X.

37. Ham14 Hamidpour M., Shariatmadari H., Soleimani M. Zeoponic Systems. In: Inglezakis V. J., Zorpas A. A., eds. Handbook of Natural Zeolites. Bentham Science, 2012:588–600. DOI: 10.2174/978160805261511201010588.

38. Min01 Ming D. W., Gruener J. E., Henderson K. E., Steinberg S. L., Barta D. J., Galindo C., Henninger D. L. Plant Growth Experiments in Zeoponic Substrates: Applications for Advanced Life Support Systems. NASA Johnson Space Center, Bioastronautics Investigators’ Workshop, Galveston, Texas, 17–19 January 2001. NASA report JSC-CN-6351.

39. Sol19 Soldatov V. S., Ionova O. V., Yezubets H. P., Kosandrovich S. Y., Vonsovich N. V. Nitrate-Free Nutrient Substrate for Plants on the Basis of Clinoptilolite. Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus. 2019;63(1):55–60. DOI: 10.29235/1561-8323-2019-63-1-55-60.

40. Sur23 Suryaningtyas D. T., Nur Fatiha Y. G., Oktariani P., Suwardi. Zeoponic, a Plant Growing Medium from Zeolite Mineral. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023;1133:012020. DOI: 10.1088/1755-1315/1133/1/012020.

41. Kri18 Krivobok A. S., Berkovich Y. A., Shcherbakova V. A., Chuvilskaya N. A. Developing a Technique to Enhance Durability of Fibrous Ion-Exchange Resin Substrate for Space Greenhouses. Life Sciences in Space Research. 2018;16:1–7. DOI: 10.1016/j.lssr.2017.10.001.