空气是如何工作的

经过:乔什·克拉克

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Yuji酒井法子/Getty编辑

大约7亿年前,植物开始在陆地上生长。在此之前,只有海洋里有大量的生命,而地球上除了简单的真菌,没有其他生物。第一个从海洋跳到陆地的植物物种是如此简单和脆弱,以至于没有留下任何化石。事实上,它们只是在理论上通过对第一批植物的分子钟——生物体基因组成中发现的一系列突变——的检验而被发现的。

通过牺牲无数植物来创造地球的氛围,种植,种子,进化和死亡。为了更明显地放置,植物实际上将气氛塑造成适合其存活的气氛。幸运的是,这也是一种氛围,人类和所有其他栖息地茁壮成长。

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在20世纪80年代,以色列的研究人员将开发出一种新的(更好的)种植植物的方法。这一过程被称为气培,在没有土壤和极少量水的情况下种植植物。空气栽培的迅速普及象征着人类想要塑造地球以满足我们的需求,就像7亿年前第一批植物所做的那样。时间会告诉我们,这种不断增长的方法是否也会成为一种可取之处,消除我们因为这种欲望而造成的所有破坏。从下一页开始,我们将探索空气栽培的历史和演变,以及它背后的技术。

空气栽培的历史

Epcot中心的空气栽培展示(在左右的圆柱体中)。"width=
Epcot中心的空气栽培展示(在左右的圆柱体中)。
美国的愿景/乔·索姆/盖蒂张照片

简单地说,气培是一种在无土环境中用很少的水种植植物的方法。基本上,它在没有土壤的情况下生长。尽管有了这一飞跃,空气栽培实际上起步相当缓慢。在20世纪20年代,植物学家利用原始气培法研究植物的根系结构,首次发展出无土栽培技术[来源:巴拉克等].这种缺乏土壤的研究更容易:在空气过程中,植物的植物在中风中的垂直,只有植物的茎持有到位。然而,在20世纪70年代之前,以这种方式导致植物而不是学术研究的逻辑的跳跃。水培,一种类似的技术,植物根源以富含营养的水而不是土壤,出现并超越避风性发育。

水培(种植富含水性的培养基,水性媒体代替土壤)在20世纪70年代普遍使用。然而,在1982年在1982年开业的“迪斯尼的EPCOT中心”的“土地”展会上,这项技术的研究和使用持续了景象。

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它将采取利益,进一步推进较轻的兴趣。在1990年代,美国国家航空航天局资助项目后,这些技术的研究和改进通过小型空气换期运作,在NASA资助项目后起飞。美国航空航天局的参与将使不断变化的空气性运动成为明显的未来派的形象。

尽管有这样的图片,空气栽培系统背后的概念实际上相当简单。看看下一页有多简单。

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气雾栽培法系统

空气栽培板的一个例子。这种植物的树冠长在上面,而根部在下面悬荡。"width=
空气栽培板的一个例子。这种植物的树冠长在上面,而根部在下面悬荡。

想象一下,有一块木板,上面各钻几个洞,并且用泡沫橡胶之类的稳定剂塞住。植物从种子中发芽后,在岩棉(一种由熔岩丝编织而成的纤维材料)这样的无土介质中,它们被移植到木板上。当植物生长时,植物的上部(树冠)长在木板上面,而根部则在木板下面悬挂。

在板下方是称为根腔室的封闭区域。该地区的目的是双重的:它保护根部免受光线,并占据喂养它们的营养/水溶液。贮槽泵通过管道通过管道推出溶液,并从一系列喷嘴中雾化溶液并将细雾直接喷在根部上。在一个封闭的系统中,无论根源吸收什么都不会倒在溶液室中并再次循环。泵设置为自动定时器,并定期提供该高功率营养解决方案。

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A帧曝气系统也广泛使用。A帧系统使用PVC框架和鸡丝和塑料封闭,而不是水平板,使用高锥体。内部用作根腔室。植物的根部以向下的角度悬挂在锥内,而植物在侧面上向上生长过塑料。(想想一个贾宠物超视距雷达)。a型框架系统比水平系统有一个明显的优势,因为在相同的植物密度下,它们需要更少的面积,因为系统是向上排列的,而不是向外。

这种想法反映了气栽的基本前提——用最小的投入获得最大的产出。另一个重要方面是它缺乏土壤。土壤为植物提供了稳定性、温暖性以及一种分配养分和水分的简单方式。但土壤也很吝啬,尤其是在给植物提供氧气方面。

由于您对植物学到的第一件事是他们消耗二氧化碳并释放氧气以来,这可能似乎是违反直觉的。植物需要二氧化碳,通过光合作用将阳光转化为糖。但他们还使用氧气将那些糖分为可用的能量形式。更多氧等于更多的植物生长,植物在曝气条件下接受更多氧气,其根部暴露在空气中,并通过致密的土壤不受挤压。

提供营养和水的方式也展示了空气迁移的效率。植物中使用的营养溶液只需要一点水。在封闭的系统中,水使用甚至进一步减少。雾化喷嘴确保最有效的营养素递送,因为它们将水转化为细雾。植物通过渗透通过它们的根源吸收营养,通过细胞壁选择化合物的选择性吸收。根源可以更容易地吸收营养素,因为它们通过雾气递送。

现在你可能已经注意到,气培是在类固醇的作用下植物生长。这就是为什么你不应该感到惊讶,空气栽培的植物往往产生更大的水果作物和更大的根。令人惊讶的是,一种植物能多出多少果实。

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曝气收益率

和平号空间站,美国宇航局在那里进行了第一次空气培植试验。"width=
和平号空间站,美国宇航局在那里进行了第一次空气培植试验。
时间生活图片/美国宇航局/时间生活图片/盖蒂张照片

有大量的轶事证据支持气培种植可能优于自然条件下种植的观点。空气栽培爱好者的网上留言板也会告诉你同样的事情。

学术研究也提供了大量的证据来支持这一说法。1991-92年在意大利撒丁岛进行的一项研究发现,某些杂交番茄品种在很短的时间内产生了大量的“商业品质优良的果实”,足以使研究人员使用的工艺可行地用于商业用途[来源:Leoni,等].他们做了什么?撒丁岛研究人员使用了高密度的曝气系统(HDA),植物在一起靠近。由于植物的根源没有竞争同一土壤中的营养素,因此它们可以在浓密的种植面上种植。甚至更好,暖气番茄准备在一年内生产水果四次,而不是在现场条件下观察到的一两次。

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2001年,亚利桑那大学的一项研究观察了气培对因其根的药用特性而受到重视的植物的影响。研究人员研究了两种植物,紫锥菊和牛蒡,并发现了一些令人吃惊的结果。尽管紫锥菊遭受了真菌和昆虫的侵袭,但其产量仍可与自然环境下的产量相媲美。牛蒡的表现远远超过了它的户外同类:在亚利桑那大学的研究中,牛蒡植物的根收成比在地里种植的牛蒡平均多出1000(是的,1000)个百分点。更妙的是,研究人员指出,没有土壤使得气培作物更容易收获。

美国宇航局提出了类似的结果:1997年,空间机构向MiR空间站发送了各种空气植物生长的亚洲豆芽,同时在使用相同的生长系统的地球上观察到的空气繁琐的对照组。唯一分离miR和地球作物的可变性是重力。空间豆在零重力下生长,而地球作物在正常大气条件下生长。MIR作物实际上比地球上长大的豆类更好。

这次测试的成功对NASA来说意义重大。它证明了粮食作物不仅可以生长,而且可以在零重力下茁壮成长。它还表明,这种空气栽培系统将在长距离太空飞行和任务中派上用场。在可能的其他行星殖民期间,它也可能被证明是有用的。

所以,善良,人性挽救了。我们有农业技术可用于维持我们。但是,很多人现在正在使用空疗器。使用该技术的种植者不仅仅是在尖端;他们的综合努力最终可能会使人类储蓄包装以找到另一家家。

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使用空气

空气剧本正在成为室内盆栽种植者中最喜欢的方法。"width=
空气剧本正在成为室内盆栽种植者中最喜欢的方法。
布莱恩Stablyk /盖蒂张照片

由于空气培植系统在建成后非常容易使用——设置生长灯和污水泵计时器可以相对免提生长——这项技术正得到更广泛的应用。

小型商业机构已经发现这种技术对削减成本和提高利润很有用。科罗拉多州一名罗勒农民有时间做他的验光师,同时还为当地100多家餐馆提供罗勒[来源:韦弗].避风系统降低了水,肥料和土壤等成本:最终,您所需要的只是营养溶液和混合它所需的水。它还降低了空间要求。由于较大的种植者,小家伙的所有这些属性都能竞争更大。

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空气剧学已成为另一个植物的严重种植者中最喜欢的工具 - 大麻。锅种植者在越来越多的数量上被带到室内。许多人认为,该技术产生更高的产量,空间要求较少[来源:escondido].空气栽培所需的水分不足也使得这种方法很有吸引力。一株成熟的大麻植物每天需要多达15加仑的水。生态中心].异常高昂的水费可能会给执法部门带来不利影响。将种植业务搬到本地的大麻种植者,尤其是那些选择在城市种植的大麻种植者,会发现他们有了同伴。城市的园丁们发现空气栽培很适合他们的需要。城市的土壤通常很稀缺,这使得空气栽培在城镇是一个很好的种植选择。

再举一个例子,在屋顶和公寓里种植粮食作物显示出一些明显的优势。随着食品价格的上涨,自己种植食物变得越来越有吸引力,但同样的食品价格是基于环境威胁的。让我们解释一下:每一种食物都有运输成本,也就是将食物从原产地运到你的餐桌上所花费的金钱和资源。许多参与城市园艺运动的人认为,当地的粮食生产降低了价格,也降低了对环境的影响。将一个葡萄柚从佛罗里达运到纽约需要大量的二氧化碳排放;在当地种植食物,特别是在公寓楼的公共空气栽培系统中种植,可以极大地减少这些影响。

水也成为21世纪人类之间的争论点。大约70%的人类消耗的水用于农业,约有45%由于伪造灌溉技术而丧失[来源:联合国教科文组织WAPA].在一个封闭的系统中使用水的空气换气,在再循环它的封闭系统中,大大降低了水消耗量高达98%[来源:美国国家航空航天局].

随着越来越多的人出生在世界,土地变得稀少。耕地通常由森林和其他生态系统创造。城市,郊区和evurbs也是如此。通过将人类活动的增长增加,在这些地区内的食品生产而不是保留农村生产的粮食生产,人类可能会大大降低对环境的影响,并允许一些农田恢复自然状态。允许这些地区归属化应让森林返回,可以让可以从空中擦洗更多的二氧化碳,这是一个有助于人类发展和蓬勃发展。

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来源

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