水耕栽培 – メリット、デメリット、環境への影響

水耕栽培という言葉には馴染みがないかもしれませんが、私たちが持続可能性を追求する上で重要です。この記事では、水耕栽培とは何か、水耕栽培のメリットとデメリット、環境に与える影響について考察します。

水耕栽培とは何ですか?

植物は、パーライト、砂、砂利などの不活性媒体の機械的支援の有無にかかわらず、栄養豊富な水中で水耕栽培されます。植物の栄養を科学的に研究するために、植物は長い間、根を水と肥料溶液に浸して育てられてきました。

この培養技術は、初期の商業用水耕栽培（ギリシャ語の「水」を意味する「ハイドロ-」と「労働」を意味する「ポノス」）で使用されました。しかし、植物を通常の直立した生育位置に維持し、溶液に通気するという課題のため、防水性のベッドまたはベンチで砂利で植物を支える砂利栽培がこの技術に取って代わりました。

溶融頁岩、砂、軽石、パーライト、もみ殻、花崗岩チップ、繊維に紡がれた溶融岩石、粘土ペレット、ココナッツコイアなど、数多くの種類の基材が効果的に使用されています。

定期的に、化学肥料や魚やアヒルの排泄物で作られた肥料溶液がポンプで注入されます。この溶液の頻度と濃度は、植物の種類や、温度や光などの環境要因によって異なります。多くの場合、ポンピングは自動で行われ、溶液はタンクに注がれます。

肥料溶液は、農業または園芸で使用するために等級分けされたさまざまな化合物で構成されており、カリウム、リン、窒素などの植物の成長に必要な主要元素のほか、硫黄などのさまざまな微量または微量元素がさまざまな量で含まれています。 、マグネシウム、カルシウム。

溶液は無期限に使用できますが、定期的に実施されるテストにより、さらに多くの化学薬品や水が必要かどうかが明らかになります。通常、化学成分は乾燥した状態で組み合わせて保管できます。植物が大きくなるにつれて、溶液の濃度とポンプの頻度は増加します。

水耕栽培の種類

• アクティブシステム
• パッシブシステム

アクティブシステム

アクティブなシステムでは、ポンプで送り出される水溶液により、植物の根が即座に栄養素を摂取できるようになります。このシステムはより複雑であるため、一部の生産者はそれが難しいと感じるかもしれません。栄養溶液は、アクティブシステムのポンプによってリザーバーから根に移送されます。余分な溶液は根に吸収された後、貯水池に戻ります。

パッシブシステム

パッシブシステムでは、溶液を移動させるためのポンプは必要ありません。むしろ、植物は溶液に浸されており、溶液は毛細管網、浸水、重力などのさまざまなメカニズムを通じて根に到達します。この種の水耕栽培はポンプを必要としないので簡単です。

一方、農家は定期的に水を交換する必要があります。さらに、ポンプが不足しているため藻類の成長が促進され、水質が低下する可能性があります。

水耕栽培のメリット 

水耕栽培は植物を栽培するための生産的なシステムであり、おそらく最も実用的で最も実用的なシステムの一つにランクされるでしょう。 持続可能な食料生産方法 間もなく。その主な利点は次のとおりです。

• 土は必要ありません
• より多くの人々のために高品質の食品を生産する
• 水の使用量の削減 
• 害虫や菌類の発生率の減少
• 収量の向上
• 地域の最適活用・地域多様性
• 微気候を促進する 
• 季節性と予測可能性
• 作物の成長が早くなる 
• T時間節約システム
• 労力を軽減 
• サプライチェーンを短縮する 

1.土を必要としない

水耕栽培の最初の最も明白な利点は、土を必要としないことです。なぜこれが関係があるのでしょうか?の1つ 農業が直面する最大の課題 そして今日の地球は土地の劣化が進んでいます。劣化した土壌での農業はますます困難になっています。

土地の劣化 化学的および物理的プロセスを通じて発生する可能性があります。物理的劣化は、農機具や自然侵食による物理的撹乱に関連しています。汚染やその他の形態の汚染は、化学的劣化を引き起こします。どちらのタイプでも劣化すると、土壌は栄養分を失い、栄養価の高い作物の生産に適さなくなります。

水耕野菜は悪化しないから 浸食、土地劣化の影響を軽減することができます。これらの作物の栄養素は良質な表土から得られるため、危機の結果による影響も受けません。

2. より多くの人々のために高品質の食品を生産する

水耕栽培システムが屋内にあるため、生産者は害虫の侵入を経験する可能性が低く、農薬を使用しません。さらに、植物は必要な栄養素を溶液中で直接受け取るため、より早く病気なく成長することができます。

水耕栽培システムは、品質が優れていることに加えて、都市環境でより多くの人口を養うことができ、それらの場所での地元産の食料の入手可能性を高めます。

3. 水の消費量の削減 

水耕栽培は通常の農業と比べて、使用する水の量がはるかに少なくなります。水耕栽培システムのパイプを通る水溶液の再利用と再循環がその大部分を占めます。その後、余分な水分は栄養液のリザーバーに戻されます。

このため、水耕栽培は干ばつにより水不足が生じている地域では有用な農法です。一方、従来の農業では大量の水を使用しますが、その多くは不十分な灌漑と蒸発により無駄にされています。結局のところ、植物に届く水はほとんどありません。

4. 害虫や菌類の発生率の減少

水耕栽培では植物の栽培に土が必要ないため、土壌由来の病気の発生が少なくなります。また、この農法は管理された室内で行われるため、害虫が発生する可能性があります。

5. 収量の向上

水耕栽培で栽培される植物には、管理され観察された環境があります。さらに、根に必要な栄養を直接与えると、根はより早く成長します。

耕運機は季節に左右されないため、室内環境も生産性を高めます。これは、気候の変動、害虫の蔓延、地上の動物や鳥による問題によって収穫が失われることを心配することなく、一年中作物を生産できることを意味します。

6. 地域の最適活用・地域多様性

スペースを節約できることは、水耕栽培の大きな利点の 1 つです。伝統的な農業では植物は土壌中の栄養素を探す必要があるため、より深く根を張ります。

しかし、水耕栽培では根がすぐに栄養分を受け取るので、栄養分を探す必要がありません。水耕栽培植物は深い根が少なく、必要なスペースが少ないため、密閉された空間、乾燥地域、極寒の気候に住む都市居住者にとっては優れた選択肢です。

水耕栽培では環境全体が制御され、必要な量の多量栄養素と微量栄養素だけが植物に供給されるため、栄養素を効率的に利用することができます。

さまざまな環境パラメータに依存する土壌に存在する栄養素に植物が依存する伝統的な農法で栽培された植物と比較すると、水耕栽培で栽培された植物は、必要な最適な栄養素を提供することにより、より優れた収量と高い成長率を実現することが知られています。成長のために。

たとえば、温度、湿度、水質の変化は植物にストレスを与え、生化学的構成を変化させ、農作物の成長と品質に影響を与える可能性があります。

7. 微気候を促進する 

水耕栽培温室では、マイクロクライメート技術のおかげで、庭師は作物ごとに理想的な環境をカスタマイズできます。生産者は、密閉システム内で気候を適切に調整することで、栽培する作物の種類ごとに最適な微気候を作り出すことができます。

水耕栽培の温室には、ほうれん草を 55°F の低温で保管するセクションがある場合があります。 70°F に近づくと、ロメインレタスは別の場所で栽培される可能性があります。生産者は、各作物を取り巻く微気候を管理することで、単一システムでより多くの種類を生産できます。

8. 季節性と予測可能性

作物のほとんどは、特定の季節や気候での栽培に限定されています。真冬に消費者が夏野菜を求めると、食料品店は世界中から夏野菜を輸入します。これにより、交通関連の状況が悪化します。 温室効果ガス問題.

予測可能性については別のトピックがあります。作物の収量にはさまざまな要因が影響します。早霜、 干ばつ, 洪水または 嵐 農作物畑全体が全滅する可能性があり、農民にはそれを止める力がないことがよくあります。

屋内水耕栽培農場を使用すると、生産者は年間を通じて一貫して作物を収穫できます。季節に関係なく、これらの作物は一年中栽培されています。さらに、作物の不作につながる可能性のある問題から保護されるため、収量の予測がより容易になります。

9. 作物の成長が早くなる 

従来の技術よりも早く作物を収穫できる水耕栽培技術の能力は、心強い進歩です。すべての植物が理想的な条件で栽培されると、より大きくて早い作物が生産される可能性があります。

しかし、水耕栽培を行う多くの生産者は、自分たちの作物は土壌で生産されるものよりも半分、あるいはそれ以下の時間で成熟すると主張しています。緑の葉物野菜はこの速度を最もよく示します。ただし、ほぼすべての種類の水耕栽培植物で利益を得ることができます。

10. 時間節約システム

伝統的な農業では、作物の質と量の点で必ずしも適切または適切とは限らず、耕作、除草、水やり、燻蒸の管理に農家の多くの時間と労力がかかります。

一方、水耕栽培では、好きな場所に設置して植物の成長を観察するだけです。初期の資金と労力の支出はあるかもしれませんが、適切な管理により長期的には大きな利益が保証されます。

11. 労働力の削減 

土壌ベースの農業は多くの労力を必要とし、おそらく負担がかかります。この栽培方法の多くの側面は自動化できますが、壊れやすい作物の収穫など、特定のプロセスでは依然として人間の手が必要です。

水耕栽培温室では依然として人間の労働が必要ですが、建物のサイズが小さいため作業をより迅速に完了することができ、より少ない人員でより多くの作業を完了することができます。さらに、これらの施設では労働者に有害な化学殺虫剤は使用されていません。

水耕栽培の仕事は、研究室に似た環境で行われ、従来の農業労働に伴うリスクを避け、正当な給与と福利厚生を優先します。

12. サプライチェーンの短縮 

生鮮品が集められる農村地域から、販売される食料品店の棚まで、生鮮品を運ばなければならない距離が、サプライチェーンにおける最大の課題の 1 つとなっています。

近所のファーマーズマーケットによく行く人なら、新鮮な農産物がどれほどおいしいかをご存知でしょう。新鮮な食事を水耕栽培で栽培し、顧客が消費する数分または数時間前に収穫できます。

水耕栽培農場のおかげで、食料品店は、多くの場合、数時間または数日で収穫される、より新鮮な食品を提供できます。袋詰めのサラダや新鮮なハーブなどのホワイトラベル食品の選択肢を提供するために、水耕栽培温室と協力することもできます。

サプライチェーンが短いため、農場から直接消費者に食品を提供でき、仲介業者の必要がありません。

水耕栽培のデメリット 

従来の農業と比較して、水耕栽培はより簡単で効率的です。優れたものと同様に、水耕栽培にも問題がないわけではありません。

• 高いセットアップコスト
• 固定電源またはシステムへの依存
• 高レベルのメンテナンスと監視 
• 水系感染症に対する感受性
• 特別な専門知識が必要

1. セットアップコストが高い

水耕栽培システムの設置コストは高額です。これは、慎重に設計されたアーキテクチャを持つ大規模システムに特に当てはまります。

水耕栽培システムのセットアップに使用される自動化とテクノロジーによっては、水処理プラント、栄養タンク、照明、エアポンプ、貯水池、温度コントローラー、EC、酸性度制御、配管システムの初期設置に多額の初期予算が必要となる場合があります。 。

2. 固定電源またはシステムへの依存

パッシブ水耕栽培システムとアクティブ水耕栽培システムの両方で、栽培ライト、水ポンプ、エアレーター、ファンなどのさまざまな部品を動作させるために電気が必要です。したがって、電力損失はシステム全体に影響を与えます。栽培者が稼働中のシステムの停電に気付かないと、植物に悪影響を与える可能性があります。

3. 高度なメンテナンスと監視 

植物を水耕栽培する場合、従来の植物栽培よりもさらに多くの監視と細かい管理が必要です。細心の注意を払って調整された生育環境を作り出すために、すべてのシステム コンポーネント (光、温度、pH や電気伝導率を含むいくつかの養液パラメーター) を常に監視する必要があります。

蓄積や詰まりを避けるために、栄養溶液を定期的に排出して補充する必要があり、システムのコンポーネントを頻繁に洗浄する必要があります。

4. 水系感染症に対する感受性

水耕栽培システムを介した水の絶え間ない流れは、いくつかの危険性を高めます。 水系感染症 この方法で植物を栽培することは、植物にとってリスクを軽減するのに役立ちますが、 土壌伝染性の病気.

これらの病気は、水溶液によってある植物から他の植物に広がることがあります。これは、システム内のすべての植物の絶滅につながる可能性があります。

5. 特別な専門知識が必要

水耕栽培システムには多くの技術的な詳細が含まれます。システムのツールと手順を使用するには、適切なトレーニングと経験を持つ人が必要です。必要な知識がなければ植物は生育する可能性が低く、生産量に悪影響を及ぼし、重大な損失を招く可能性があります。

水耕栽培の植物は、農薬を使用せずに栽培されているという理由だけで有機認定されるのでしょうか?有機農業には土壌の肥沃度と質の向上が伴うため、有機農家の中にはこの考えに反対する人もいます。

土壌を必要としない水耕栽培システムに有機認定を与えるのは間違っています。しかし 第9巡回裁判所 米国農務省に有利な決定を下し、下水、遺伝子組み換え生物、化学肥料を含まない限り、水耕栽培で栽培された植物を有機認定することを許可しました。

水耕栽培の環境への影響

• 節水
• エネルギー効率の高い
• 農薬の使用量の削減
• 土地利用の削減
• 二酸化炭素排出量の削減: より新鮮な農産物と簡単なアクセス
• 持続可能な作物

1.節水

このシステムは「水耕栽培」であるため、より多くの水を使用するように見えるかもしれませんが、そうではありません。従来の土壌ベースの農業技術と比較して、水耕栽培システムは使用する水が大幅に少なくなり、廃水をリサイクルして再利用します。

さらに、これらの温室の給水システムは植物の根に直接水を供給するため、蒸発や流出がほとんどなく、植物が必要とする正確な量の水を供給します。これらの取り組みを組み合わせると、従来の農業技術に比べて使用する水の量が最大 10 分の 1 になります。

2.エネルギー効率が良い

水耕栽培を使用するシステムは当然ながらエネルギー効率が高くなります。植物の成長を最大限に高めるために、温度、湿度、照度を注意深く制御することで、理想的な成長条件を維持するための余分なエネルギーの必要性を減らします。 LED 育成ライトはエネルギー効率が高く、植物が必要とする正確な光スペクトルを提供するように調整できます。

前述の給水システムは、栄養分と水を再循環しながら、水を汲み上げて配水するのに使用するエネルギーが大幅に少なくなります。最後に、多くの水耕温室は、エネルギー効率の高い冷暖房システムを備えているため、従来の温室よりもエネルギー消費が少なくなります。

3. 農薬の使用量の削減

水耕栽培システムは害虫や病気に強いため、必要な殺虫剤の量が少なくなります。これは、環境中に放出される化学物質が少なく、農家がより安全な環境で作業できることを意味します。

研究によると、殺虫剤は地下水系に入り込み、風によって広がるだけでなく、昆虫、鳥、水生生物を殺す可能性があります。雑草も生えないので除草剤も必要ありません。雑草も生えないので除草剤も必要ありません。

水耕栽培農場は必要な土地が少なく、生鮮食品を簡単に入手できない地域でもアクセスが容易であるため、その多くは都市中心部の近く、さらには都市中心部の中に位置しています。

4. 土地利用の削減

水耕栽培システムは垂直に構築されるため、占有スペースも少なく、必要な面積も少なくなります。 2.7エーカーの水耕温室では、年間1.5万食分の葉物野菜が生産されます。

ゴッサム・グリーンズを例として考えてみましょう。 2009 年に設立されたこの企業は、米国の 1.2 つの州にまたがる XNUMX 万平方フィートを超える水耕温室を管理しています。ホールフーズ社の屋上にあるブルックリンの温室は、北米最大の温室レタス生産者の XNUMX つに成長しました。

5. 二酸化炭素排出量の削減: より新鮮な農産物と簡単なアクセス

水耕栽培農場は必要な土地が少なく、生鮮食品を簡単に入手できない地域でもアクセスが容易であるため、その多くは都市中心部の近く、さらには都市中心部の中に位置しています。

農産物が畑から食料品店の棚に並ぶまでに 50 週​​間以上かかることもあり、果物の 20%、野菜の XNUMX% は国外から輸入されています。

都市部では、水耕栽培により、温室から棚まで 48 時間以内に食料を生産できます。製品がそれほど遠くまで運ばれる必要がないため、他の可能性と比較して排出量は大幅に低くなります。

水耕栽培の肥料溶液は無期限に再利用できますが、栄養素自体は枯渇すると交換する必要があります。溶液が通路から栄養リザーバーに滴下すると、それが集められます。農家はさまざまな源から栄養素を摂取することもできます。魚の廃棄物は、アクアポニックスと呼ばれる方法の栄養源として使用されます。

6. 持続可能な作物

水耕栽培システムを使用すると、理想的な生育環境を作り出すことで、一年中どこでも作物を栽培できます。これは、特に栄養素供給の制御の改善と組み合わせると、従来の農業技術よりも高い作物収量につながる可能性があります。

水耕栽培技術を使用することで、従来の農場よりも最大 240 倍の作物を栽培できると主張する企業もあります。温室では、テクノロジーを使用して作物の健康状態と進行状況を監視することで、より健康的な作物をより迅速に生産できます。

水耕栽培産業におけるリスク

他のものと同様に、この発展途上産業は次のような特定の危険にさらされる可能性があります。

• 物的損害： これらのシステムや住宅の栽培には初期費用が高額なため、損害が発生すると多額の経済的損失につながる可能性があります。
• 水害： 漏水やその他のシステムの故障により、農作物や財産に損害が生じる可能性があります。
• 停電 水耕栽培の温室植物は理想的な生育条件を維持するために主に技術に依存しているため、植物に害を及ぼす可能性があります。
• 化学薬品の取り扱い: 水耕栽培では、栄養素やpH調整剤など、さまざまな化学物質が使用されます。そのため、スタッフは事故を防ぐために安全な化学物質の取り扱い技術を理解する必要があります。

最終的な考え

水耕栽培は、生産性の高い屋内植物栽培技術であり、いくつかの利点があります。殺虫剤を使用せずに、庭師は栄養豊富な植物をより迅速に生産できるようになります。

いくつかの欠点もありますが、それを上回る利点があります。水耕栽培は、必要な知識と使用方法があれば、地域社会、企業、個人が病気のない植物を育てるために応用できる一年中使える技術です。 持続可能なエネルギー源.

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