DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2022.52.81-86
Technical Support of Hydroponics as a Progressive Type of Growing Vegetable Crops
About the Authors
Kateryna Vasylkovska, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: vasilkovskakv@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-3524-4027
Mykola Kovalov, PhD in Agriculturals (Candidate of Agricultural Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0003-4421-8960
Olha Andriienko, Associate Professor, PhD in Agriculturals (Candidate of Agricultural Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-0953-8347
Halina Kornicheva, Agronomist, Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0003-3856-7574
Abstract
The aggravation of the food crisis and the impossibility of exporting agricultural products from the ports against the backdrop of the war in Ukraine only exacerbates the issue of food security. The purpose of writing the article is to substantiate the installation scheme for hydroponic cultivation of vegetable crops in closed soil conditions for obtaining stable harvests of vegetable crops throughout the year.
To carry out research, a hydroponic plant that works on the principle of a nutrient layer (NFT) was developed and manufactured at the Department of General Agriculture of the Central Ukrainian National Technical University. The installation is designed for growing green vegetable crops. A coconut-agroperlite soil mixture was used as a substrate. The used installation is compact, provided with a lighting system and works in automatic mode. The useful area of the installation is 0.104 m2, so it is possible to grow from 40 to 112 lettuce plants at the same time. The use of a mineral solution in a hydroponic installation had a significant effect on the growth and development of lettuce plants and caused an increase in the area of leaf plates. In the experiment, the yield of Tudela variety lettuce was obtained - 4.9 kg/m2, which is 10-15% more than in soil conditions, and if the installation is used all year round - 5.0-5.5 times more. The advantage of the method is that there is no need to use fungicides. Since, without the presence of soil, there are no such pests as cabbageworm and sciaridis. And the biggest advantage is saving water and controlling the substances they absorb in the process of development.
The latest systems of growing green vegetable crops in the conditions of hydroponic systems make it possible to harvest all year round, and in a much larger volume than under soil conditions. The developed design of the hydroponic system makes it possible to obtain a steady crop of lettuce plants when using a coconut-agroperlite soil mixture as a substrate. The proposed installation of the NFT system using a nutrient solution of mineral-biological preparations made it possible to obtain seedlings with a well-developed root system and an above-ground part with a yield of 4.9 kg/m2.
Keywords
hydroponic method, vegetable crops, installation, substrate, mineral solution
Full Text:
PDF
References
1. Vasylkovska, K., Andriienko, O., Vasylkovskyi, O., Andriienko, A., Popov, V. a& Malakhovska, V. (2021). Dynamics of export potential of sunflower oil in Ukraine. HELIA, 44(74): 115-123. DOI: https://doi.org/10.1515/helia-2021-0001 [in English].
2. Kovalov, M.M., Kulyk, H.A. & Mashchenko, Yu.V. (2022). Productivity of indeterminate tomato hybrids depending on organic mulching materials and drip irrigation Produktyvnist indeterminantnykh hibrydiv tomatu zalezhno vid orhanichnykh mulchuiuchykh materialiv ta kraplynnoho zroshennia. Ahrarni innovatsii – Agrarian innovations, Issue 12. 34-40. DOI: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.12.6 [in Ukrainian]
3. Vasylkovska, K.V., Kovalov, M.M. & Andriienko, O.O. (2021). Technical support of injection irrigation of vegetable crops Tekhnichne zabezpechennia iniektsiinoho zroshennia ovochevykh kultur. Konstrujuvannja, vyrobnyctvo ta ekspluatacija silʹsʹkohospodarsʹkyx mashyn – Design, manufacture and operation of agricultural machinery, Issue 51, 14-20. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.14-20
4. Rudenko, M. (2017). Wonderful hydroponics: All the secrets of the harvest in hydrogel, peat, hay, moss Chudesna hidroponika: Usi sekrety vrozhaiu v hidroheli, torfi, sini, mkhe, Harkiv: Vivat [in Ukrainian]
5. Hil, L.S., Pashkovskyi, A.I. & Sulima, L.T. (2008). Modern technologies of vegetable growing in closed and open soil. Closed ground: training manual. Suchasni tekhnolohii ovochivnytstva zakrytoho i vidkrytoho gruntu. Zakrytyi grunt: navchalnyi posibnyk. Vinnytsia: Nova knyha [in Ukrainian]
6. Mitkov, V.B. & Shylenko, A.S. (2020). Improvement of watering and drip irrigation regimes in closed soil conditions Udoskonalennia polyvu ta rezhymiv kraplynnoho zroshennia v umovakh zakrytoho gruntu. Technical support of innovative technologies in the agro-industrial complex: II Mizhnarodna naukovo-praktbchnf Internet-konferentsia – II International Science and Practice Internet Conferences (pp. 51-54.), Melitopol': TDATU [in Ukrainian]
7. Kovalov, M.M. & Zviezdun, O.M. (2021). Cultivation of the most common varieties of romaine lettuce on different types of substrates in NFT systems Vyroshchuvannia naiposhyrenishykh sortiv salatu romen na riznykh typakh substrativ v NFT systemakh. Vodni bioresursy ta akvakultura – Aquatic bioresources and aquaculture, Issue 9(1), 27-36. DOI: https://doi.org/10.32851/wba.2021.1.3 [in Ukrainian]
8. Bondarenko, H.L. & Yakovenko, K.I. (2001). Methods of research in vegetable growing and melon growing Metodyka doslidnoi spravy v ovochivnytstvi i bashtannytstvi . Kharkiv: Osnova [in Ukrainian]
9. Howard, M. R. (2013). Hydroponic food production. NW. Taylor & Francis Group, 155 [in English].
10. Kovalov, M.M. & Vasylkovska, K.V. (2021). Prospects for the development of greenhouse farming in Ukraine Perspektyvy rozvytku teplychnoho hospodarstva v Ukraini. Agrarian sciences and food in the modern education system: relations and countermeasures: naukovo-pedahohichnohe pidvyshchennia kvalifikatsii u haluzi ahrarnykh nauk ta prodovolstva – Scientific and Pedagogical Professional Development in the Field of Agrarian Sciences and Food, 33-37. [in Ukrainian]
Citations
- Vasylkovska K., Andriienko O., Vasylkovskyi O., Andriienko A., Popov V. and Malakhovska V. (2021). Dynamics of export potential of sunflower oil in Ukraine. HELIA, 44(74). 115-123. DOI: https://doi.org/10.1515/helia-2021-0001
- Ковальов М.М., Кулик Г.А., Мащенко Ю.В. Продуктивність індетермінантних гібридів томату залежно від органічних мульчуючих матеріалів та краплинного зрошення. Аграрні інновації. – Херсон: Видавничий дім «Гельветика», Вип. 12, 2022: С. 34-40. DOI: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.12.6
- Васильковська К.В., Ковальов М.М., Андрієнко О.О. Технічне забезпечення ін’єкційного зрошення овочевих культур. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід .наук.-техн. зб. Вип. 51, 2021. C. 14-20. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.14-20
- Руденко М. Чудесна гідропоніка: Усі секрети врожаю в гідрогелі, торфі, сіні, мхі. Харків : Vivat, 2017. 224 с.
- Гіль Л.С., Пашковський А.І., Суліма Л.Т. Сучасні технології овочівництва закритого і відкритого ґрунту. Ч. 1. Закритий ґрунт: навч. посіб. Вінниця: Нова книга, 2008. 368 с.
- Мітков В.Б., Шиленко А.С. Удосконалення поливу та режимів краплинного зрошення в умовах закритого ґрунту. Технічне забезпечення інноваційних технологій в агропромисловому комплексі: матеріали ІІ Міжнар. наук.-практ. Інтернет-конференції . Мелітополь: ТДАТУ, 2020 .С.51-54.
- Ковальов М.М., Звєздун О.М. Вирощування найпоширеніших сортів салату ромен на різних типах субстратів в NFT системах. Водні біоресурси та аквакультура. Херсон: Видавничий дім «Гельветика», Вип. 9 (1), 2021. С. 27-36. DOI: https://doi.org/10.32851/wba.2021.1.3
- Бондаренко Г.Л,. Яковенко К.І. Методика дослідної справи в овочівництві і баштанництві. Харків: Основа, 2001. 369 с.
- Howard M. R. (2013). Hydroponic food production. NW. Taylor & Francis Group. P. 155.
- Ковальов М.М., Васильковська К.В. Перспективи розвитку тепличного господарства в Україні. Аграрні науки та продовольство в сучасній системі освіти: взаємини та протидії: матеріали науково-педагогічного підвищення кваліфікації у галузі аграрних наук та продовольства. Одеса: Видавничий дім «Гельветика», 2021. С. 33-37.
Copyright (c) 2022 Kateryna Vasylkovska, Mykola Kovalov, Olha Andriienko, Halina Kornicheva
Technical Support of Hydroponics as a Progressive Type of Growing Vegetable Crops
About the Authors
Kateryna Vasylkovska, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: vasilkovskakv@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-3524-4027
Mykola Kovalov, PhD in Agriculturals (Candidate of Agricultural Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0003-4421-8960
Olha Andriienko, Associate Professor, PhD in Agriculturals (Candidate of Agricultural Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-0953-8347
Halina Kornicheva, Agronomist, Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0003-3856-7574
Abstract
The aggravation of the food crisis and the impossibility of exporting agricultural products from the ports against the backdrop of the war in Ukraine only exacerbates the issue of food security. The purpose of writing the article is to substantiate the installation scheme for hydroponic cultivation of vegetable crops in closed soil conditions for obtaining stable harvests of vegetable crops throughout the year. To carry out research, a hydroponic plant that works on the principle of a nutrient layer (NFT) was developed and manufactured at the Department of General Agriculture of the Central Ukrainian National Technical University. The installation is designed for growing green vegetable crops. A coconut-agroperlite soil mixture was used as a substrate. The used installation is compact, provided with a lighting system and works in automatic mode. The useful area of the installation is 0.104 m2, so it is possible to grow from 40 to 112 lettuce plants at the same time. The use of a mineral solution in a hydroponic installation had a significant effect on the growth and development of lettuce plants and caused an increase in the area of leaf plates. In the experiment, the yield of Tudela variety lettuce was obtained - 4.9 kg/m2, which is 10-15% more than in soil conditions, and if the installation is used all year round - 5.0-5.5 times more. The advantage of the method is that there is no need to use fungicides. Since, without the presence of soil, there are no such pests as cabbageworm and sciaridis. And the biggest advantage is saving water and controlling the substances they absorb in the process of development. The latest systems of growing green vegetable crops in the conditions of hydroponic systems make it possible to harvest all year round, and in a much larger volume than under soil conditions. The developed design of the hydroponic system makes it possible to obtain a steady crop of lettuce plants when using a coconut-agroperlite soil mixture as a substrate. The proposed installation of the NFT system using a nutrient solution of mineral-biological preparations made it possible to obtain seedlings with a well-developed root system and an above-ground part with a yield of 4.9 kg/m2.Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Vasylkovska, K., Andriienko, O., Vasylkovskyi, O., Andriienko, A., Popov, V. a& Malakhovska, V. (2021). Dynamics of export potential of sunflower oil in Ukraine. HELIA, 44(74): 115-123. DOI: https://doi.org/10.1515/helia-2021-0001 [in English].
2. Kovalov, M.M., Kulyk, H.A. & Mashchenko, Yu.V. (2022). Productivity of indeterminate tomato hybrids depending on organic mulching materials and drip irrigation Produktyvnist indeterminantnykh hibrydiv tomatu zalezhno vid orhanichnykh mulchuiuchykh materialiv ta kraplynnoho zroshennia. Ahrarni innovatsii – Agrarian innovations, Issue 12. 34-40. DOI: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.12.6 [in Ukrainian]
3. Vasylkovska, K.V., Kovalov, M.M. & Andriienko, O.O. (2021). Technical support of injection irrigation of vegetable crops Tekhnichne zabezpechennia iniektsiinoho zroshennia ovochevykh kultur. Konstrujuvannja, vyrobnyctvo ta ekspluatacija silʹsʹkohospodarsʹkyx mashyn – Design, manufacture and operation of agricultural machinery, Issue 51, 14-20. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.14-20
4. Rudenko, M. (2017). Wonderful hydroponics: All the secrets of the harvest in hydrogel, peat, hay, moss Chudesna hidroponika: Usi sekrety vrozhaiu v hidroheli, torfi, sini, mkhe, Harkiv: Vivat [in Ukrainian]
5. Hil, L.S., Pashkovskyi, A.I. & Sulima, L.T. (2008). Modern technologies of vegetable growing in closed and open soil. Closed ground: training manual. Suchasni tekhnolohii ovochivnytstva zakrytoho i vidkrytoho gruntu. Zakrytyi grunt: navchalnyi posibnyk. Vinnytsia: Nova knyha [in Ukrainian]
6. Mitkov, V.B. & Shylenko, A.S. (2020). Improvement of watering and drip irrigation regimes in closed soil conditions Udoskonalennia polyvu ta rezhymiv kraplynnoho zroshennia v umovakh zakrytoho gruntu. Technical support of innovative technologies in the agro-industrial complex: II Mizhnarodna naukovo-praktbchnf Internet-konferentsia – II International Science and Practice Internet Conferences (pp. 51-54.), Melitopol': TDATU [in Ukrainian]
7. Kovalov, M.M. & Zviezdun, O.M. (2021). Cultivation of the most common varieties of romaine lettuce on different types of substrates in NFT systems Vyroshchuvannia naiposhyrenishykh sortiv salatu romen na riznykh typakh substrativ v NFT systemakh. Vodni bioresursy ta akvakultura – Aquatic bioresources and aquaculture, Issue 9(1), 27-36. DOI: https://doi.org/10.32851/wba.2021.1.3 [in Ukrainian]
8. Bondarenko, H.L. & Yakovenko, K.I. (2001). Methods of research in vegetable growing and melon growing Metodyka doslidnoi spravy v ovochivnytstvi i bashtannytstvi . Kharkiv: Osnova [in Ukrainian]
9. Howard, M. R. (2013). Hydroponic food production. NW. Taylor & Francis Group, 155 [in English].
10. Kovalov, M.M. & Vasylkovska, K.V. (2021). Prospects for the development of greenhouse farming in Ukraine Perspektyvy rozvytku teplychnoho hospodarstva v Ukraini. Agrarian sciences and food in the modern education system: relations and countermeasures: naukovo-pedahohichnohe pidvyshchennia kvalifikatsii u haluzi ahrarnykh nauk ta prodovolstva – Scientific and Pedagogical Professional Development in the Field of Agrarian Sciences and Food, 33-37. [in Ukrainian]
Citations
- Vasylkovska K., Andriienko O., Vasylkovskyi O., Andriienko A., Popov V. and Malakhovska V. (2021). Dynamics of export potential of sunflower oil in Ukraine. HELIA, 44(74). 115-123. DOI: https://doi.org/10.1515/helia-2021-0001
- Ковальов М.М., Кулик Г.А., Мащенко Ю.В. Продуктивність індетермінантних гібридів томату залежно від органічних мульчуючих матеріалів та краплинного зрошення. Аграрні інновації. – Херсон: Видавничий дім «Гельветика», Вип. 12, 2022: С. 34-40. DOI: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2022.12.6
- Васильковська К.В., Ковальов М.М., Андрієнко О.О. Технічне забезпечення ін’єкційного зрошення овочевих культур. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід .наук.-техн. зб. Вип. 51, 2021. C. 14-20. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.14-20
- Руденко М. Чудесна гідропоніка: Усі секрети врожаю в гідрогелі, торфі, сіні, мхі. Харків : Vivat, 2017. 224 с.
- Гіль Л.С., Пашковський А.І., Суліма Л.Т. Сучасні технології овочівництва закритого і відкритого ґрунту. Ч. 1. Закритий ґрунт: навч. посіб. Вінниця: Нова книга, 2008. 368 с.
- Мітков В.Б., Шиленко А.С. Удосконалення поливу та режимів краплинного зрошення в умовах закритого ґрунту. Технічне забезпечення інноваційних технологій в агропромисловому комплексі: матеріали ІІ Міжнар. наук.-практ. Інтернет-конференції . Мелітополь: ТДАТУ, 2020 .С.51-54.
- Ковальов М.М., Звєздун О.М. Вирощування найпоширеніших сортів салату ромен на різних типах субстратів в NFT системах. Водні біоресурси та аквакультура. Херсон: Видавничий дім «Гельветика», Вип. 9 (1), 2021. С. 27-36. DOI: https://doi.org/10.32851/wba.2021.1.3
- Бондаренко Г.Л,. Яковенко К.І. Методика дослідної справи в овочівництві і баштанництві. Харків: Основа, 2001. 369 с.
- Howard M. R. (2013). Hydroponic food production. NW. Taylor & Francis Group. P. 155.
- Ковальов М.М., Васильковська К.В. Перспективи розвитку тепличного господарства в Україні. Аграрні науки та продовольство в сучасній системі освіти: взаємини та протидії: матеріали науково-педагогічного підвищення кваліфікації у галузі аграрних наук та продовольства. Одеса: Видавничий дім «Гельветика», 2021. С. 33-37.