Water Types, Quality and Treatments

Rodzaje, jakość i uzdatnianie wody

Woda wysokiej jakości jest podstawą wszelkiej uprawy bezglebowej , jednak nie każdemu się poszczęściło pod względem dostępu do źródła odpowiedniego dla hydroponiki. Nawet krystalicznie czysta woda może zawierać szereg minerałów, uzdatniających środków chemicznych i patogenów, mogących uszkodzić rośliny i spowolnić ich wzrost. Na szczęście uzdatnianie wody jest dość prostym procesem, a część hodowców instaluje małe jednostki działające na zasadzie odwróconej osmozy (RO), aby zapewnić, że ich woda będzie zawsze najwyższej jakości.

Autor: Lynette Morgan, Suntec

Typy wody i potencjalne problemy

Źródłem wody mogą być studnie lub deszczówka, strumienie, rzeki lub zapory, jednak wielu hodowców musi polegać na wodzie wodociągowej, która – choć zwykle bezpieczna do picia – może stwarzać problemy w uprawie roślin. Poniżej przedstawiono główne problemy z jakością wody w odniesieniu do różnych typów wody.

articles-watertypesqualitytreatments_text_1
Niektóre źródła wody mogą przenosić patogeny chorób, np. zgorzeli, powodującej u słabszych roślin brunatne zmiany na korzeniach i ostatecznie śmierć rośliny.

Wody gruntowe (strumienie, rzeki i zapory)

Źródła wody gruntowej, takie jak rzeki, strumienie lub spiętrzenia za zaporami / w rezerwuarach, z reguły stwarzają najwięcej problemów w uprawach bez gleby, szczególnie, jeżeli woda nie jest uzdatniana przed zastosowaniem. Woda stale wystawiona na działanie powietrza i gleby zostaje skażona materią organiczną, minerały przenikają z otoczenia, a obciążenie zarodnikami patogenów może być duże.

W wielu uprawach szklarniowych wykorzystuje się zewnętrzne zbiorniki gromadzące – ekonomiczną metodę przechowywania dużych ilości wody zbieranych z dachu szklarni lub innych powierzchni. Woda ta jednak zwykle jest filtrowana i poddawana uzdatnianiu przed użyciem. Woda z rzek lub strumieni często ma zmienną jakość, ponieważ działania wykonywane poza strumieniem wpływają na skład wody a opady deszczu i objętość przepływu zmieniają się w ciągu roku.

Woda ze studni

Jakość wody ze studni może różnić się znacząco w poszczególnych częściach świata. Bardzo głębokie studnie, przecinające określone warstwy gleby będą dostarczać niemalże „filtrowaną wodę”, chociaż prawdopodobieństwo wystąpienia niektórych minerałów w wodach gruntowych jest duże. Niektóre studnie, w szczególności studnie starszych typów, niepoddawane dostatecznej konserwacji lub płytkie mogą wykazywać problemy związane ze skażeniem patogenami, nicieniami i agrochemikaliami, które przenikają przez górne warstwy gleby do wody2.

Woda ze studni może być „twarda” i zawierać pewne poziomy rozpuszczonych minerałów takich jak wapńmagnez oraz inne pierwiastki, odpowiednio do rodzaju gleby wokół studni. Największe problemy w uprawach hydroponicznych sprawia wysoki poziom sodu i pierwiastków śladowych. W studniach w głębi kraju, w regionach częściej dotykanych suszą, stwierdzono poziomy sodu przekraczające 2000 ppm. W większości przypadków tak ekstremalny problem jednak nie występuje. Rośliny nie pobierają sodu w znacznym stopniu, w związku z czym sód odkłada się w systemach recyrkulacyjnych, wypierając inne pierwiastki. Pierwiastki śladowe, takie jak miedź, bor i cynk mogą czasem występować w wodzie gruntowej w większych ilościach. W uprawach bezglebowych, w których wykorzystywana jest woda ze studni zaleca się przeprowadzenie jej pełnej analizy w celu stwierdzenia obecności potencjalnych problemów.

Deszczówka

articles-watertypesqualitytreatments_text_2
W systemach recyrkulacyjnych, takich jak
NFT (system cienkowarstwowych kultur
przepływowych), mogą występować
pewne problemy z wodą, a z czasem może
dochodzić do kumulacji niepożądanych
pierwiastków, takich jak sód.

Zwykle deszczówka zawiera niewiele substancji mineralnych, jednak nadal występują kwaśne deszcze w pobliżu stref przemysłowych, sód w opadach w strefach przybrzeżnych i patogeny na terenach rolniczych3. Wiele z tych skażeń występuje, gdy deszczówka spada na dachy, zbierając materiał organiczny, kurz i zanieczyszczenia, gromadzące się tam w naturalny sposób. W rzeczywistości badania wykazały, że ze względu na skażenie wskutek kontaktu z powierzchniami spływu, przechowywana deszczówka często nie spełnia standardów Światowej Organizacji Zdrowia dla wody pitnej, szczególnie w zakresie skażenia mikrobiologicznego3.

W Stanach Zjednoczonych nie zaleca się pić deszczówki zebranej w strefie 48 km wokół miast ze względu na zanieczyszczenie atmosferyczne3. Mimo że standardy dla wody pitnej nie muszą koniecznie obowiązywać dla upraw hydroponicznych, występowanie wysokich poziomów skażenia mikrobiologicznego w magazynowanej deszczówce oznacza wysokie prawdopodobieństwo występowania w niej również patogenów. Deszczówkę najlepiej zbierać z czystych źródeł z wykorzystaniem instalacji „pierwszego płukania”, dzięki której woda przez pierwsze kilka minut deszczu jest odprowadzana z dachu do kanalizacji, a dopiero później zbierana do późniejszego wykorzystania.

Deszczówka może również zawierać śladowe ilości cynku i ołowiu5, pochodzące z galwanizowanych powierzchni dachu lub miejsc, w których mogły zostać zastosowane farby i powłoki ołowiowe4, co stanowi jeszcze większy problem, gdy pH wody jest niskie. Co do zasady problem cynku i ołowiu nie występuje w deszczówce zbieranej z dachów szklarni.

Twarda lub miękka woda

„Twarda” lub „miękka” to terminy używane do opisania jakości wielu źródeł wody. Twarda woda ma dużą zawartość substancji mineralnych, zwykle pochodzących z magnezu, węglanu wapnia, wodorowęglanu lub siarczanu(VI) wapnia, mogących powodować osadzanie się twardej wapiennej powłoki na powierzchniach zewnętrznych i sprzęcie wykorzystywanym do upraw. Twarda woda może mieć również silnie zasadowy odczyn i wysokie pH, co oznacza konieczność zastosowania znacząco większej ilości kwasu do obniżenia pH w systemie hydroponicznym do idealnych poziomów.

Mimo że źródła twardej wody dostarczają cennych minerałów (Ca i Mg), mogą one naruszyć równowagę roztworu odżywczego i sprawić, że roślina będzie miała problem z absorpcją pozostałych jonów. W mniejszych uprawach można temu przeciwdziałać, korzystając z jednego z licznych produktów odżywczych „do twardej wody”, dostępnych na rynku. W odróżnieniu od tego miękka woda, jest słabym źródłem składników mineralnych. Często deszczówka jest „miękka”, podczas gdy woda wodociągowa ma różną twardość, w zależności od lokalizacji ujęcia.

Inne rodzaje wody

Niektórzy hodowcy wolą rozpocząć od wody, którą uzdatniono, usuwając wszelkie środki chemiczne, patogeny i inne zanieczyszczenia. RO (odwrócona osmoza), woda destylowana, filtrowana i butelkowana to różne rozwiązania dla małych systemów upraw i osób, dla których liczy się jakość wody.

Woda wodociągowa

To, w jaki sposób obchodzimy się z określonym źródłem wody, zanim dotrze do uprawy albo później, ma istotny wpływ na jakość wody. Woda wodociągowa jest uzdatniana w celu zapewnienia zgodności ze standardami Światowej Organizacji Zdrowia w zakresie dopuszczalnego poziomu skażenia substancjami mineralnymi, chemicznymi i biologicznymi. Oznacza to, że istnieje szeroki zakres uzdatniających substancji chemicznych, które mogą być dodawane do wody wodociągowej. Wiele z nich służy wprawdzie ograniczaniu patogenów, jednak możliwe jest również stosowanie „zmiękczaczy” do twardej wody, regulatorów pH do wody kwaśnej, mogą być dodawane fluorki i inne substancje chemiczne, usuwające substancje organiczne.

Ma to na celu produkcję wody bezpiecznej do picia, zapobieganie korozji i osadzaniu się wapna w rurach, eliminacji nieprzyjemnych zapachów i ogólnej przydatności do wykorzystania przez ludzi. To jednak, co jest bezpieczne dla ludzi, może nie być odpowiednie dla roślin, w szczególności dla roślin w kulturach wodnych i systemach recyrkulacyjnych o niewielkiej zawartości czynników wzrostu, służących jako bufor.

Jakość wody wodociągowej

Wiele źródeł wody wodociągowej doskonale nadaje się do upraw bezglebowych i systemów hydroponicznych i można je wykorzystywać bez dostosowywania lub uzdatniania. Pomimo tego, sposoby uzdatniania wody, stosowane w przedsiębiorstwach wodociągowych, zmieniają się z biegiem czasu i postępem technologii. W przeszłości głównym problemem było chlorowanie wody wodociągowej. Chlor jest środkiem dezynfekującym, niszczącym bakterie i patogeny szkodliwe dla ludzi, a resztkowy chlor w wodzie można wykryć po zapachu. Choć wysoka zawartość chloru może być toksyczna dla wrażliwych roślin, to jednak chlor szybko rozpuszcza się w powietrzu i można go łatwo usunąć napowietrzając wodę lub po prostu odstawiając ją na kilka dni przed użyciem.

Z chlorem można było sobie łatwo poradzić. Dziś jednak przedsiębiorstwa wodociągowe kierują się ku innym metodom uzdatniania wody pitnej. Stwierdzono, że niektóre patogeny szkodliwe dla ludzi są odporne na działanie chloru, w związku z czym zmieniono regulacje dotyczące wody pitnej i częściej używa się alternatywnych metod dezynfekcji. Obecnie w niektórych miejscach dalej stosuje się chlorowanie wody, lecz coraz więcej przedsiębiorstw wodociągowych przechodzi na ozon, promieniowanie UV, chloraminy oraz dwutlenek chloru. Większość z tych metod nie stanowi problemu dla hydroponiki oraz upraw bezglebowych, jednak zastosowanie chloramin i innych środków chemicznych przez wiele przedsiębiorstw uzdatniających wodę może spowodować problem dla roślin, jeżeli środki te są regularnie dodawane do udostępnianej wody w dużych ilościach.

articles-watertypesqualitytreatments_text_3
Systemy upraw w roztworze nie mają
możliwości buforowania dostępnych dla
upraw z podłożem bezglebowym, wobec
czego są bardziej wystawione na
niekorzystne skutki niskiej jakości wody.

Chloraminy są znacznie trwalsze od chloru i potrzebują znacznie więcej czasu, aby ulotnić się z uzdatnionej wody, w związku z czym mogą odkładać się w systemach hydroponicznych, powodując szkody w uprawach. Szkody w uprawach spowodowane przez chloroaminy w wodzie wodociągowej są również bardzo trudne do wykrycia, ponieważ przypominają szkody spowodowane przez wiele patogenów powodujących gnicie korzeni i hodowcy często nie zdają sobie sprawy, co jest źródłem problemu. Niektóre rośliny w naturalny sposób są wrażliwsze na chloroaminy niż inne, co sprawia, że określenie poziomów toksyczności jest trudne.

W jednym z badań hydroponiki oszacowano, że krytyczny poziom chloroamin, wpływający znacząco niekorzystnie na uprawę sałaty wynosi 0,18 mg Cl/g masy korzeni w stanie świeżym1. Hodowcy prowadzący uprawy hydroponiczne, zaniepokojeni wykorzystaniem chloroamin w swoich sieciach wodociągowych, mogą poddać wodę uzdatnianiu przez specjalne filtry z węglem aktywnym lub zastosować środki chemiczne eliminujące chlor albo uzdatniacze wody wykorzystywane w akwarystyce. Chloraminowe filtry węglowe muszą być prawidłowego typu i zawierać wysokiej jakości granulowany węgiel o  długim czasie kontaktu, niezbędnym do usuwania chloraminy. Systemy uprawy wykorzystujące podłoża takie jak kokos są bezpieczniejszym rozwiązaniem niż systemy bezglebowe lub recyrkulacyjne, w których środki chemiczne do uzdatniania wody mogą być problemem. Podłoża naturalne zapewniają „bufor” w sposób zbliżony do gleby i są w stanie dezaktywować niektóre substancje chemiczne w zasilającej wodzie.

Inne często spotykane problemy z jakością wody dotyczą stosowania „zmiękczaczy” chemicznych zarówno przez wodociągi, jak i poszczególne gospodarstwa. Często są to sole sodowe, które skutkują nadmiernymi poziomami sodu w hydroponicznych substancjach odżywczych. Jeżeli poziomy sodu są zbyt wysokie, czy to z powodu zastosowania środków chemicznych do zmiękczania wody, albo ze względu na skład wody zasilającej, najlepszym rozwiązaniem dla zbiorów wrażliwych na sód jest odwrócona osmoza (RO).

Porady i wskazówki dla hodowców

Jak rozpoznać problem z jakością wody?

Ustalenie, czy za problemy przy wzroście roślin odpowiada jakość wody, może być bardzo trudne. Wiele chorób i błędów w zarządzaniu odżywianiem oraz nieprawidłowe warunki środowiskowe będzie miało zbliżone skutki do zwykłych problemów z jakością wody. Najlepszym rozwiązaniem dla większości hodowców byłoby pozyskanie pełnej analizy wody, choć wykrycie innych problemów, takich jak skażenie chemiczne lub mikrobiologiczne jest skomplikowane.

Najprostszą metodą określenia, czy jakość wody jest przyczyną problemów ze wzrostem roślin, jest przeprowadzenie testu rozsady – uprawa wrażliwej rozsady, np. sałaty z wykorzystaniem odwróconej osmozy jako „kontrolnej” lub porównawczej dostarczy informacji o problemach związanych z dostarczaną wodą. Jeżeli wszystkie pozostałe czynniki, takie jak substancje odżywcze, temperatura i naświetlenie pozostaną takie same dla roślin w różnych próbkach wody, zastosowanie uprawy opartej na roztworze zapewni najdokładniejsze wyniki testu. Porównanie wzrostu w czystej wodzie ze wzrostem w badanej próbce wody pozwoli ustalić wszelkie problemy (jeżeli problemy wystąpią w obu próbkach, winę ponosi inny czynnik, nie jakość wody). Problemy z jakością wody mogą być widoczne w postaci zahamowania wzrostu korzeni, które nie rozwijają się w dół, krótkiej długości i brązowej barwie korzeni, zażółcenia liści, zahamowaniu wzrostu liści, podwodnych brązowych plam na liściach, oparzeniach liści a nawet śmierci rośliny.

Co zrobić w przypadku podejrzeń skażenia mikrobiologicznego

Patogeny grzybicze (zoospory), takie jak zgorzel i bakterie mogą przeżyć w środowisku wodnym i być w nim rozprowadzane6. Źródła nieuzdatnionej wody mogą zawierać czynniki chorobotwórcze. Wodę ze źródeł takich jak wody gruntowe, rzeki czy strumienie można względnie łatwo oczyścić i przygotować do zastosowania w uprawach. Najbezpieczniejszymi rozwiązaniami są tutaj naświetlanie promieniami UV, ozonowanie i powolna filtracja w piasku, ponieważ metody te nie zostawiają osadów chemicznych, mogących negatywnie wpłynąć na młode, wrażliwe systemy korzeniowe. Niewielkie systemy do uzdatniania promieniami UV i filtracji, takie jak te wykorzystywane w akwarystyce, są wystarczające do uzdatniania wody do upraw hydroponicznych i eliminują patogeny i glony. Mimo najlepszej przydatności do uzdatniania wody, rozwiązania nieodżywcze, takie jak naświetlanie promieniami UV, mogą spowodować, że roślina nie będzie w stanie wchłonąć niektórych składników pokarmowych.

articles-watertypesqualitytreatments_text_4
Nawet krystalicznie czysta woda może zawierać szereg minerałów, uzdatniających środków chemicznych i patogenów, mogących uszkodzić rośliny i szkodliwych dla jej wzrostu.

Co zrobić z innymi skażeniami i środkami chemicznymi do uzdatniania wody

Filtry z aktywnym węglem (wolne) nadal są jednym z bardziej niezawodnych i ekonomicznych sposobów usuwania podejrzanych zanieczyszczeń ze źródła wody. Po przefiltrowaniu poziom herbicydów, pestycydów, chloru, chloraminy i innych substancji chemicznych zostaje zminimalizowany. Filtry te nadają się do stosowania zarówno w małych, jak i dużych uprawach. Jeżeli jedynym obciążeniem wody jest chlor, rozwiązaniem jest napowietrzanie wody przez 48 godzin z zastosowaniem małej pompy powietrza. W przypadku podejrzenia występowania zanieczyszczeń chemicznych, zastosowanie systemów opartych na podłożu, zawierającym takie składniki jak włókna kokosowe, zapewni większy stopień ochrony i „buforu”.

articles-watertypesqualitytreatments_text_5
Napowietrzanie wody z chlorowanych źródeł spowoduje ulotnienie się chloru, przez co wodę będzie można bezpiecznie wykorzystać w systemach hydroponicznych.

Co zrobić z nadmiarem substancji mineralnych

Często istnieje możliwość rozcieńczenia wody ze źródła, w którym występuje nieco podwyższone stężenie określonych substancji mineralnych, w szczególności pierwiastków śladowych, wodą o wyższej jakości. Jednocześnie w przypadku wody ze źródeł o silnym zasoleniu naturalnym jedynymi metodami demineralizacji jest odwrócona osmoza lub destylacja. Należy wziąć pod uwagę, że niektóre zbiory, takie jak pomidory, są znacznie bardziej odporne na nadmiar minerałów i zasolenie niż inne, takie jak sałata.

Co zrobić z „twardą” wodą o wysokim pH

Najlepszym sposobem uzdatniania twardej wody jest obniżenie pH do wartości 6,5 poprzez zastosowanie kwasu przed dodaniem jakichkolwiek substancji pokarmowych w celu wytworzenia roztworu odżywczego lub przed wykorzystaniem wody do uzupełnienia zbiornika. Ograniczy to całkowitą ilość kwasu wymaganego w systemie do utrzymania pH pod kontrolą. Twarda woda zawiera również minerały, takie jak wapń i magnez. W związku z tym w systemach recyrkulacyjnych zaleca się stosowanie specjalnych preparatów lub produktów do twardej wody (takich jak CANNA Hydro Hard Water). Substancje te pozwolą na lepsze zbilansowanie poziomów składników odżywczych i utrzymanie pH pod kontrolą.

Odwołania

  1. Date S, Terabayashi S, Kobayashi Y, Fujime Y., 2005.  Effects of chloramines concentration in nutrient solution and exposure time on plant growth in hydroponically cultured lettuce. Scientia Horticulturae Volume 103(3)  pp 257-265.
  2. Richards et al., 1996. Well water quality, well vulnerability and agricultural contamination in the Midwestern United states. Journal of Environmental Quality Volume 25 pp389-402.
  3. Gould J.,  1999. Is rainwater safe to drink? A review of recent findings. Anais da 9 Conferencia Internacional sobre Sistemas de Captacao de Agua de Chuva, Petrolina, PE, 06-09 De Julho de 1999.
  4. Thomas PR, Greene GR., 1993. Rainwater quality from different root catchments. Water Science and Technology Vol. 28, no3/5  pp291-299
  5. Yaziz MI et al., 2003. Variations in rainwater quality from roof catchments. Water Research Volume 23 issue 6,  761-765.
  6. Zhou T and Paulitz TC., 1993. In vitro and in vivo effects of Pseudomonas spp. On Pythium aphanidermatum: Zoospore behaviour in exudates and on rhizoplane of bacteria-treated cucumber roots. Phytopathology Volume 83, no.8 pp 872-876.
Oceń ten artykuł: 
Average: 5 (1 vote)