Для получения высоких урожаев тепличных культур методом гидропоники большое значение имеет подбор полноценных субстратов.
Полноценность субстрата зависит от его инертности, хороших водно-воздушных и тепловых свойств, долговечности. Обычно для гидропоники используют гранитный гравий со сравнительно мелкими фракциями (3-10 мм). Серьезный его недостаток - большая теплопроводность, которая приводит к резким колебаниям температуры в корневой зоне растений.
В яркую солнечную погоду температура в гравийной среде повышается, а ночью значительно снижается. Перепады между дневными и ночными температурами в субстрате иногда достигают 10° и более, что приводит к различным прикорневым заболеваниям и вызывает растрескивание стебля преимущественно в прикорневой шейке.
Отрицательной особенностью гравийного субстрата является его способность выделять кальций в раствор в результате обменных химических реакций с ним.
Избыточный кальций подщелачивает среду и связывает фосфорную кислоту раствора в трикальций фосфат, слабодоступный растениям. Преобладание кальция в растворе, по-видимому, ослабляет поступление в растения магния и вызывает симптомы голодания этим элементом.
Надо полагать, что кальций, конкурируя с калием за точки абсорбции, ухудшает снабжение им растений.
Кроме гравия, в качестве субстрата дли выращивания овощей на искусственных питательных растворах нередко используют керамзит. Он менее теплопроводен, чем гравий, имеет лучшую воздухопроницаемость и водоудерживающую способность (33,6% к объему), как правило, инертен и не реагирует с солями питательного раствора. Однако из-за высокой пористости керамзит за счет абсорбций накапливает большое количество минеральных солей, что при длительном использовании отрицательно влияет на рост и развитие культур.
Изучается также пригодность в качестве субстрата вермикулита как в чистом виде, так и в смеси с гравием.
Вермикулит обладает большой влагоемкостью (54% к объему), низкой теплопроводностью, но довольно сильно реагирует с питательным раствором.
Он значительно подщелачивает раствор. Так, 1 кг вермикулита за 1 час рН 1 л питательного раствора сдвигает на 1,1 в сторону подщелачивания. Вермикулит поглощает из раствора фосфор и аммиачный азот. В промышленных концентрациях, которые используются для гидропоники, преобладает обычно гидрофлоголит, реже бывает собственно вермикулит. Вермикулит - это биотит, из которого удален ион калия.
Вместе с этим 1 кг вермикулита может выделить в 1 л питательного раствора приблизительно 27 мг магния. При этом магний в значительных количествах выделяется на протяжении всей вегетации.
При выращивании овощей на искусственных субстратах все эти особенности субстратов должны заранее учитываться. Для улучшения физических свойств гравия, в частности понижения теплопроводности и повышения водоудерживающей способности, целесообразно к гравию добавлять вермикулит.
При выделении в раствор магния улучшается соотношение между ним и кальцием, которое резко нарушается вследствие обильного поступления кальция из гравийного субстрата.
Опытами установлено, что добавка к гравию вермикулита повышает урожайность огурцов на 0,7 кг с 1 м2. По-видимому, наиболее эффективно вносить вермикулит в гравий для подсыпки приспущенных стеблей культуры огурцов в процессе их омоложения.
При использовании вермикулита в чистом виде наряду с выделением магния он поглощает фосфор и аммиачный азот, поэтому необходима соответственная корректировка состава раствора по магнию, фосфору и аммиачному азоту. Однако при всех своих достоинствах вермикулит быстро минерализуется (через 3-4 г), заиливает субстрат при добавке к гравию или керамзиту, создает анаэробные условия в корневой зоне, что вызывает необходимость интенсивной промывки субстрата или даже его смены.