При желании эту проблему можно разрешить очень просто: в цветочных магазинах уже имеются в продаже многочисленные смеси питательных солей, иногда специального назначения, для выращивания растений без почвы, часть их выпускается в форме таблеток. Нужно лишь растворить такую таблетку в определенном указанном количестве воды и полное питание для растений уже готово. Для тех, у кого имеется лишь маленькая установка, это весьма целесообразный выход, однако многие растениеводы-любители, вероятно, с большим удовольствием будут сами готовить "корм" для своих растений.
      Мы не будем проводить химических анализов и в соответствии с их результатами качественного коррегирования питательного раствора (то есть восполнять убыль использованных растениями элементов питания). При небольшой потребности в растворе для наших установок такая операция представляется излишней и нецелесообразной.
      Взамен этого проще производить полную замену питательного раствора каждый месяц в летнее, и каждые полтора месяца – в холодное время года. Использованный раствор пригоден для полива обычных садовых гряд. Крупные промышленные установки, нуждающиеся в запасе раствора, определяемом многими тысячами литров, естественно должны подходить к вопросу иначе: пополнение убыли солей в используемом растворе обходится дешевле, чем приготовление нового. В этих условиях вполне оправданы анализы водопроводной воды, чтобы установить содержание и состав растворенных в ней веществ. Совсем не исключено, что вода может содержать такие количества какого-либо из элементов питания растений, что это необходимо учитывать при составлении раствора и даже экономить на этом. Для вас эта возможность не представляет интереса. Если даже наша годовая потребность в растворе составляет 1000 л (а это довольно много для любителя) и на каждом литре раствора мы хотим сэкономить 200 мг минеральных солей (крайне завышенная величина) за счет солей, содержащихся в воде, то в год это составит всего 0,2 кг солей, что, конечно, никак не оправдывает стоимости анализов и потери времени.
      Следовательно, при приготовлении питательного раствора мы пользуемся водой, которая соответствующими контролирующими учреждениями разрешена для неограниченного применения в качестве питьевой воды. К этой воде мы добавляем соответствующие минеральные соли, указываемые в приводимых ниже рецептах, но и это еще не даст нам удовлетворительного питательного раствора и кое-что необходимо оговорить.

      Обозначение pH – мера кислотных или щелочных свойств какого-либо раствора. Шкала pH имеет величины от 1 до 14. Химически чистая вода нейтральна, и pH ее равен 7. Раствор со значением pH менее 7 будет кислым, а выше 7 – щелочным.
      Знать это важно также и для нас, поскольку в бесчисленных опытах было установлено, что питательный раствор для выращивания растений без почвы должен иметь pH между 5,5 и 6,5, то есть быть слабокислым. Если значение pH выше нейтрального, рост растений обычно задерживается, и чем выше будет значение pH, тем сильнее задержка роста. Объяснить это можно хотя бы тем, что высокое значение pH (от 7,0 и выше) приводит к переводу железа, марганца, фосфора, магния и кальция в нерастворимые и неусвояемые растением соединения. Поэтому всегда следует заботиться о том, чтобы раствор имел соответствующее значение pH (от 5,5 до 6,5).
      Для определения pH раствора у нас в распоряжении имеется дешевое и удобное вспомогательное средство – реактивная бумага. Имеется несколько сортов такой бумаги, и ее можно приобрести в специализированных магазинах. Полоску бумаги опускают в контролируемый раствор, и в зависимости от его свойств бумага окрашивается. Достаточно сравнить окраску бумаги со шкалой цветов для данной реактивной бумаги, и мы можем сразу же установить pH своего раствора.
      Примерно 75% проб воды, исследованных до настоящего времени, содержало так много карбонатов, что вода обладала щелочными свойствами, то есть ее pH выше 7,0. Следовательно, прежде чем высыпать в нее питательные соли, нужно воду должным образом подкислить, и для этого пользуются технической серной кислотой, которую можно купить в хозяйственном магазине. Добавив с должной осторожностью немного кислоты в воду, ее следует размешать и снова определить значение pH. Так продолжают действовать до тех пор, пока не будет установлено желательное значение pH от 5,5 до 6,5. После этого можно растворять соли.
      Проверка значения pH раствора должна производиться очень быстро и часто. Мы делаем это сразу же, как только соли будут растворены в тепловатой воде, и, если необходимо, добавляем кислоту. В дальнейшем мы по крайней мере раз в неделю проверяем pH раствора; еще лучше делать это каждые 4 – 5 дней, если это возможно. Нужно во что бы то ни стало помешать раствору приобрести щелочные свойства и как результат этого лишить растения питательных веществ.
      Теперь нам станет также ясно, почему мы должны были устранить известь с помощью серной кислоты из различных материалов, используемых в качестве субстратов (гравий, шлаки). Известь влияла бы на наш раствор, сдвигая его pH в щелочную сторону. С той же целью производится изолирование сосудов и резервуаров (например, из бетона). Заботливые специалисты не останавливаются перед тем, чтобы перед употреблением новых цветочных горшков, глиняных ваз и пр. выдерживать их в сильно разведенном растворе серной кислоты (примерно 1 : 25). Этим путем они постоянно стремятся противодействовать нежелательному влиянию щелочей на питательный раствор.
      Пользуясь технической серной кислотой, можно всегда коррегировать pH раствора, тем более, что мы решили регулярно заменять его. Можно не опасаться какого-либо накопления серных соединений как последствия этого. Тем не менее следует упомянуть, что для изменения pH раствора можно пользоваться и другими кислотами и даже кое-что выиграть при этом.
      В период основного роста – весной и летом – растения, почти без исключения, нуждаются в очень большом количестве азота. Поэтому целесообразно подкислять раствор в этот период разведенной в пропорции 1 : 10 азотной кислотой, содержащей азот в нитратной форме.
      Цветущие и плодоносящие растения отличаются повышенной потребностью в фосфоре, которую мы можем покрыть добавлением к питательному раствору технической фосфорной кислоты, как только возникнет необходимость в исправлении значения pH. Работая с кислотами, обязательно соблюдайте крайнюю осторожность и держите рядом с собой натронную известь или известковое молоко для нейтрализации ожогов.
      Вряд ли может случиться, что наш питательный раствор станет слишком кислым. Во всяком случае запомним, что в этом случае поправки вносят разведенным едким кали, тем более что он содержит калий – один из элементов питания растений.
      Щелочи так же опасны, как и кислоты, поэтому с ними также нужно обращаться крайне осторожно. На случай попадания капель на кожу или одежду нужно иметь наготове уксус или разведенную уксусную эссенцию, чтобы немедленно нейтрализовать щелочь.
      Столь же важным, как и определенные значения pH, является постоянное наблюдение за изменениями концентрации питательного раствора.

      Один цветовод-любитель, безусловно, желавший добра своим питомцам, но не думавший о возможных результатах, снабдил их питательным раствором, в пять раз более концентрированным, чем рекомендованный. Он был очень огорчен и даже удивлен, когда заметил, что его растения через самое короткое время начали увядать и в конце концов погибли. И это в жидкости, насыщенной питательными веществами! Что же произошло?
      Незадачливый любитель невольно вызвал осмотический процесс и наблюдал его последствия. Давайте и мы познакомимся с этим процессом.
      Осмос – очень важный для питания растений процесс, который мы легко сделаем понятным, проведя небольшой опыт. Сначала, однако, изложим некоторые принципиальные положения.
      Питательный раствор поглощается наземными растениями через его корневую систему. Однако корни не могут поглощать никаких твердых частиц, поэтому все минеральные соли должны быть в растворенной форме, для того чтобы они вообще могли быть поглощены. Фактически мы знаем, что молекулы всех солей, кислот и щелочей распадаются в водном растворе на еще более мелкие частицы, так называемые ионы. Этот процесс называется ионизацией. Следовательно, питательные соли поглощаются растениями в ионизированной форме.
      Для нашего опыта нужны стеклянная трубка, бычий пузырь и стеклянная банка. Пузырь наполняют раствором соли, в его отверстие вводят конец трубки, и края пузыря собирают вокруг трубки и туго привязывают к ней. Все это устройство подвешивают над стеклянной банкой, наполненной простой водой, погружая пузырь и часть трубки в воду. Сразу же отмечают, на каком уровне стоит раствор в трубке. Через сравнительно короткое время мы уже заметим, что уровень раствора в трубке начал подниматься. Чем это можно объяснить?
 
      Рис. 50. Опыты по изучению осмотического давления: вверху – с бычьим пузырём; внизу – с куриными яйцами. 1 – штатив; 2 – стеклянная трубка; 3 – отметка уровня; 4 – стеклянная банка; 5 – раствор соли; 6 – бычий пузырь; 7 – вода; 8 – 1%-ный раствор соли; 9 – насыщенный раствор соли.
 
      Пузырь животного обладает способностью лишь слегка противодействовать проникновению воды, в то время как проникновение сквозь него частиц растворенных солей крайне затруднено. Еще со школьной скамьи мы знаем, что каждый раствор всегда стремится создавать везде одинаковую концентрацию (путем диффузии). Обе жидкости (в банке и пузыре) с разной концентрацией также стремятся уравновесить концентрацию. Какой же выход находит природа, если частицы растворенных солей не могут проникнуть сквозь пузырь? Более концентрированный раствор в пузыре просто начинает отсасывать воду из стеклянной банки, чтобы понизить свою концентрацию. Именно поэтому уровень жидкости в трубке поднимается (рис. 50).
      Только что описанные процессы мы можем наблюдать и на живых клетках. Правда, мы не располагаем оборудованием ученых, и поэтому нам придется отказаться от опытов с растительными клетками. Однако куриное яйцо представляет собой единую гигантскую животную клетку, превосходно подходящую для демонстрации явления осмоса.
      Для опыта нам придется пожертвовать тремя сырыми яйцами, с которых необходимо удалить известковую оболочку (скорлупу). Это делается путем осторожного растворения скорлупы в соляной кислоте, разведенной в пропорции 1 : 10. В курином яйце под известковой оболочкой имеется еще одна мягкая оболочка, обладающая такими же свойствами, как и знакомый нам пузырь. Она полупроницаема, и это мы сейчас же докажем. Мы наполняем один сосуд чистой водой, второй сосуд 1%-ным раствором соли и третий сосуд насыщенным раствором поваренной соли и опускаем в каждый из них по яйцу. Что мы можем наблюдать?
      Яйцо, опущенное в чистую воду, через некоторое время начнет явственно увеличиваться в объеме. Это явление мы можем уже объяснить сами: вода в сосуде и жидкое вещество яйца стремится уравновесить концентрации. В соответствии с действием полупроницаемой перепонки вода будет всасываться в яйцо. Давление, оказываемое в этом случае изнутри на клеточную стенку (в данном случае на мягкую оболочку яйца), называют тургором. Благодаря тургору клетки приводятся в напряженное состояние, позволяющее широколистным растениям расти вертикально.
      У второго яйца в 1%-ном растворе соли (физиологический раствор поваренной соли) мы не обнаружим никаких изменений. Это позволяет сделать вывод о том что растворы в сосуде и в яйце в отношении концентрации, по-видимому, находятся в равновесии, поскольку количество жидкости в яйце не увеличилось и не уменьшилось. Таким образом, мы можем констатировать, что оба раствора обладают одинаковым осмотическим давлением, или что растворы изотонические. Как же обстоит дело с яйцом в насыщенном растворе поваренной соли? Нет сомнения – оно сжимается! Раствор поваренной соли, конечно, высасывает воду из яйца, поскольку он обладает значительно большей осмотической сосущей силой, чем менее концентрированный белок куриного яйца.
      Если мы будем ждать достаточно долго, концентрации медленно, но непременно выровняются, так что по обеим сторонам полупроницаемого фильтра будут находится растворы одинаковой концентрации.
      В растительных клетках все происходит совершенно так же. Растения, корни которых омываются раствором, более концентрированным, чем сок внутри растений, неизбежно будут увядать, поскольку практически из них извлекается вода. Это и есть причина, по которой на почвах с высоким содержанием солей невозможно выращивание растений.
      Каждое растение естественным путем все время терять воду за счет испарения. Вследствие этого количество раствора в растении становится, с одной стороны, меньшим, и поэтому оно неизбежно должно увядать, а, в другой стороны, оставшийся раствор будет иметь более высокую концентрацию. Этим создается опять-таки более высокая осмотическая сосущая сила и облегчается или ускоряется поглощение раствора из почвы.
      Сделаем же вывод: Приготовленный нами питательный раствор всегда должен иметь меньшую концентрацию, чем сок растения, поэтому только в этом случае корни смогут поглощать его. Если доля воды в питательном растворе в жаркие летние дни снизится вследствие испарения и концентрация раствора (если ее не регулировать) повысится, то создастся опасность гибели растений. Когда питательный раствор более концентрирован, чем сок растений, он отнимает у растений воду. Даже незначительное повышение концентрации питательного раствора уже значительно затрудняет его поглощение.
      В установке под открытым небом, куда беспрепятственно попадает дождь, питательный раствор может быть очень разведенным. Это также действует отрицательно, особенно в прохладную погоду. Тогда испарение у растений снижено, что они способны поглощать лишь незначительные количества раствора, которые не обеспечивают их достаточным количеством питательных веществ, потому что раствор сильно разведен.
      Вывод из всего этого сводится к тому, что мы должны поддерживать концентрацию питательного раствора всегда в пределах от 1 до 5 частей солей на тысячу частей воды (1 – 5 г минеральных солей на 1 л воды). В рецептах питательных растворов всегда указывается, сколько солей должно быть разведено в 1 л воды. Приготовленный, согласно предписанию, питательный раствор имеет так называемую нормальную концентрацию, и исходя из нее устанавливаются все другие концентрации так, как, например, разведение раствора в 10 раз для начального периода окоренения черенков.
      Определение концентрации питательного раствора можно производить с достаточной точностью при помощи небольшого прибора, который можно без больших затрат изготовить самому. Каждый, чья работа связана с большим расходом питательного раствора или у кого имеется установка в открытом грунте, должен соорудить себе такой прибор.

 
      Рис. 51. Прибор для определения концентрации питательного раствора: слева – схема; справа – внешний вид: 1 – электроды; 2 – миллиамперметр; 3 – трансформатор; 4 – рубильник; 5 – сеть переменного тока; 6 – предохранитель; 7 – реостат; 8 – вилка.
 
      Мы уже знаем, что при растворении той или иной соли в воде молекулы этой соли расщепляются на более мелкие электрически заряженные группы атомов или атомы, так называемые ионы. Электропроводимость каждого раствора тесно связана с ионами. Количество тока, проходящего через раствор, находится в прямой зависимости от числа ионов. Поэтому по электропроводимости питательного раствора можно судить о его концентрации. Прибор для определения концентрации, который можно охарактеризовать как измеритель электропроводимости, действует именно на этой основе.
      Нормальный переменный ток напряжением 110 или 220в преобразуется сначала в трансформаторе (из соображений безопасности можно пользоваться только трансформаторами с раздельной первичной и вторичной обмотками) в слабый ток напряжением 6в и пропускается через предохранитель (см. схему включения на рис. 51). Включаемый вслед за трансформатором миллиамперметр показывает количества тока, проходящего между двумя конечными электродами. Для регулирования колебания стрелки миллиамперметра в определенных пределах в схему включается реостат, который можно приобрести в любом магазине радиодеталей. Наконец, прибор можно еще снабдить простым рубильником, чтобы его можно было включать в любое время, не выдергивая штепсельную вилку из розетки.
      Идеальными являются платиновые электроды, но они слишком дороги. Поэтому мы пользуемся электродами из нержавеющей серебристой стали, точнее, приготовим из этой листовой стали полоски толщиной 1 мм, шириной 10 мм и такой длины, чтобы их можно было погрузить на равную глубину 40 мм в питательный раствор.
      При монтировании электродов необходимо следить за тем, чтобы они всегда оставались на равном расстоянии один от другого, иначе будут искажаться результаты измерения. Поэтому вполне оправдано жесткое закрепление обоих электродов на изолирующей пластинке (например, на эбоните).
      В конструкции этого прибора мы по соображениям экономии отказались от устройств, выравнивающих колебания температуры и напряжения сети. Прибор должен служить только для относительных измерений, и в описанном виде он для этой цели вполне пригоден, если только в точности следовать правилам измерения.

      Наш прибор не позволяет производить какие-либо абсолютные измерения и, следовательно, не может указать количество имеющихся в растворе солей в граммах. Это прибор для относительных, то есть сравнительных измерений концентрации питательного раствора. Это означает, что в каждом случае мы сравниваем электропроводимость исходного раствора с электропроводимостью пробы используемого раствора, чтобы сделать из этого сравнения те или иные выводы.
      Когда прибор изготовлен согласно указаниям (в соответствии со схемой), его прикрепляют к стене, где он должен быть защищен от действия влаги и сотрясений. После этого прибор включают в сеть (сотрясения могут со временем исказить показания миллиамперметра).
      После приготовления питательного раствора его пробу в количестве около 2 л помещают в большую бутыль и хранят в темном помещении для предупреждения образования водорослей. Пока не будут приобретены необходимые опыт и умение, целесообразно часть исходного раствора разбавить в два раза водой, которая применялась для приготовления всего раствора, то есть снизить концентрацию этой части на 50%. Кроме этого, следует приготовить пробу раствора двойной концентрации. Таким образом, в распоряжении у нас будет довольно солидная основа для сравнительных измерений. Если нам потребуется через некоторое время проверить концентрацию используемого в установке раствора, то это делается следующим образом.
      В четыре одинаковые стакана наливают по равному объему исходного раствора, обоих растворов, приготовленных с половиной и двойной концентрацией и испытуемого раствора. Стаканы с этими четырьмя пробами ставят на водяную баню с теплой водой и держат их там, пока температура растворов не выровнится. Когда это будет достигнуто, стакан с исходным раствором подносят к прибору так, чтобы электроды прибора погрузились в жидкость на 40 мм. Теперь, если включить ток, стрелка миллиамперметра покажет наличие тока. Осторожно поворачивая ручку реостата, заставляют стрелку передвинуться на ближайшее целое значение на шкале миллиамперметра (для удобства последующих отсчетов и сравнивая). После этого, не трогая больше ручки реостата, производят замеры электропроводности обоих сравнительных растворов и регистрируют полученные значения. Если теперь в заключение электроды будут опущены в испытуемый рабочий раствор, отклонение стрелки сейчас же покажет нам, является ли этот раствор слишком слабым или слишком концентрированным по сравнению с исходным и нужно ли подливать к нему воду или добавлять питательные соли. Значения, полученные для сравнительных растворов, позволяют даже начинающему приблизительно точно, путем сравнения, определить необходимое количество воды или солей для восстановления требуемой концентрации раствора.
      Электроды должны погружаться в каждую пробу на совершенно одинаковую глубину, иначе результаты измерений будут неверными в следствие различной площади отдающих ток поверхностей. Поэтому лучше нанести постоянные отметки на электродах, чтобы раз навсегда заметить и унифицировать глубину их погружения в любой раствор.
      После того как мы некоторое время будем производить контроль и корректировку концентрации наших рабочих растворов, мы легко сможем обходиться без обоих сравнительных растворов. Ведь мастером становятся путем упражнения!
      Здесь следует остановиться на шкале миллиамперметра. В продаже имеются приборы с различной градуировкой для специальных целей. Поэтому, чтобы избежать недоразумений, лучше всего выбирать миллиамперметр с нейтральной шкалой.
      Поскольку всегда может возникнуть необходимость в добавлении к питательному раствору воды, у нас постоянно должна быть наготове слегка подкисленная вода. Если за этим не следить, то мы сами будем виноваты в смещении значения pH.
      Обладатель нескольких гидрогоршков или цветочных ящиков, или, иначе говоря, маленьких установок, может со спокойной совестью отказаться от определений концентрации раствора и от изготовления только что описанного прибора. При столь небольших масштабах совершенно достаточно в периоды между полной сменой питательного раствора пополнять естественную убыль воды примерно каждые 7 дней чуть подкисленной водой. В некоторых странах в продаже уже имеются так называемые pH-таблетки, избавляющие от необходимости работать с кислотами. Конечно, эти таблетки будут слишком дорогими при использовании их на установках с большими количествами раствора. Однако одно правило мы примем к сведению: никогда не забывать о необходимости контролировать значения pH. Даже при маленьких установках с сосудами для отдельных растений нужно по меньшей мере при приготовлении раствора устанавливать должное значение pH. Правда, растения будут некоторое время в какой-то степени продолжать расти даже при неподходящем pH (ниже 5,5 и выше 6,5), поскольку еще не созданы экстремальные условия, но они никогда не получат возможности для максимального развития. Создать им эту возможность – это и есть цель всех наших усилий.

      Ниже приводятся рецепты нескольких питательных растворов, хорошо оправдавшись себя на практике. При изготовлении отдельных растворов нужно совершенно точно соблюдать указанные весовые соотношения. Ошибка в этом может с самого начала ликвидировать шансы на успешное выращивание тех или иных растений.
       Рецепт N 1 (по Герикке). Количества указаны в граммах на 1 л воды
      Монокальцийфосфат 0,140
      Калийная селитра 0,550
      Кальциевая селитра 0,100
      Сульфат магния (кристаллический) 0,140
      Сульфат железа (двухвалентный) 0,020
      Сульфат марганца 0,002
      Бура 0,002
      Сульфат цинка 0,001
      Сульфат меди 0,001
       Рецепт N 2 (по Эллису). Количества указаны в граммах на 1 л воды
      Нитрат кальция 1,000
      Сульфат магния 0,500
      Монокалийфосфат 0,300
      Сульфат аммония 0,100
      Цитрат железа 0,050
      Сульфат марганца 0,002
      Бура 0,002
      Сульфат цинка 0,001
      Сульфат меди 0,001
       Рецепт N 3. Питательный раствор Высшей сельскохозяйственной школы в Вейенштефан (ФРГ), приготавливаемый из химикалий. Количества (граммы) указаны в расчете на 500 л воды. PH готового раствора доводят серной кислотой до значения 5,3 – 5,7.