Субстратная культура — способ выращивания, при котором растение укореняется в относительно тонком слое органического субстрата и получает питание из питательных растворов при поливе.
Сам субстрат уложен на перфорированную основу, которая, в свою очередь, опущена в поддон, наполненный питательным раствором. Корни растений проникают сквозь слой субстрата и отверстия основы в раствор и таким образом удовлетворяют потребность растений в пище и воде.
Каким требованиям должен отвечать материал, используемый в качестве субстрата? Это должно быть вещество со следующими свойствами:
а) с довольно крупными частицами, которые не высыпались бы между рейками или между ячейками сетки;
б) способные поглощать и удерживать большое количество воды, чтобы не требовалось ежедневно увлажнять его питательным раствором; в) устойчивое против разложения и неспособное загнивать;
г) химически нейтральное, т. е. не выделяющее никаких продуктов, способных повредить растениям, и никаким другим образом не влияющее на питательный раствор;
д) они должны быть сыпучи, чтобы с ними можно было работать голыми руками, не опасаясь ранений.
Субстрат, в котором будут укореняться растения, нужно выбирать весьма тщательно и при необходимости подвергать его предварительной обработке. В последние годы изучалась пригодность для этого ряда материалов, многие из которых были сочтены подходящими. Здесь описаны лишь важнейшие из них, отвечающие вышеперечисленным требованиям и уже получившие широкое распространение.
Идеальным субстратом во всем мире считается вермикулит.
Вермикулиты представляют собой вторичные минералы, которые возникли в результате гидротермических изменений двух видов слюд: биотита и флогопита (анни-та). Это водосодержащие магниево-алюминевые силикаты, часто встречающиеся в качестве включений в таких породах, как дунит, серпентин и пироксенит, а иногда и, наоборот, включающие эти породы. Вермикулитная руда слоится, как слюды, и окрашена в цвета от темно-желто-коричневого до светло-коричневато-желтого, зеленого или бронзового. Удельный вес породы — 2,3—2,9; а после расслоения — 0,9. Твердость — 1,5; точка плавления — около 1360°С. Ценность вермикулита заключается в его свойстве увеличиваться в объеме при нагревании почти в 15 раз. Нагревание вызывает превращение химически связанной воды в пар, разделяющий наслоенные друг над другом микроскопические пластинки. Тогда руда превращается в зернистый, крайне легкий, устойчивый, сыпучий продукт. Такую обработку вермикулита называют расслоением. После обработки конечный продукт приобретает окраску от серебристой до золотистой.
Следующие свойства делают расслоенный вермикулит ценным и объясняют быстрый рост его применения, ограничиваемый только недостаточным его производством: малый вес (1 м3 весит 100—125 кг, для сравнения: 1 м3 торфа весит 500—600 кг), негорючесть, непроницаемость (только 6,2% влаги после содержания при 100%-ной относительной влажности в течение 300 часов), неразрушаемость, неразлагаемость, стойкость против насекомых и грызунов и прежде всего изолирующее действие по отношению к теплу, холоду, звуку и электричеству. Таким образом, расслоенный вермикулит представляет собой идеальный материал в качестве субстрата для выращивания растений без почвы: он химически инертен, сыпуч, хорошо поглощает воду и прекрасно сохраняет структуру.
Тем не менее в настоящее время в Европе предпочтение отдается крупнозернистой пемзе и пенистой лаве. Речь идет об изверженных породах, несколько похожих на губку и обладающих вследствие этого исключительно высокой поглотительной способностью. Обе породы обладают стойкой структурой и сыпучи, но их химические свойства не идеальны. Они содержат довольно много свободной извести и другие соединения, которые в последующем очень легко вступают в нежелательные обменные реакции с питательным раствором. При этом различные важные составные части питательного раствора переходят в такую форму, в которой они уже не могут быть усвоены растениями.
Устранить эти недостатки можно путем очень простых операций. Так, например, можно промыть гравий из пемзы сильно разведенной серной кислотой до тех пор, пока не прекратится выделение пузырьков газа. После этого гравий, из которого удалена известь, надолго оставляют в чистой воде, затем тщательно промывают в проточной воде. Такой гравий может применяться без всякого опасения.
Другим методом обезвреживания гравия является выдерживание его в течение суток в растворе суперфосфата в кипяченой воде (750 г суперфосфата на 10 л воды). Через сутки избыток раствора сливают, а гравий промывают чистой водой.

В наши дни, когда и керамзит, и гравий, и даже лаву можно приобрести в цеточных или аквариумных магазинах, использовать такие ядовитые растворы необязательно.

Термозит (доменный шлак) после специальной обработки также может использоваться в качестве субстрата. Он приготавливается из шлака доменных печей, жидкого побочного продукта выплавки чугуна, превращаемого действием водяного пара в гравиеподобный высокопористый материал.
Термозит имеет еще более высокую щелочность, чем пемза или пенистая лава (до 43% СаО). Но его можно подготовить так же, как и пемзу, только в этом случае действовать нужно еще более тщательно, чтобы полностью удалить известь из субстрата.
Пригодными для использования являются хорошо прокаленные каменноугольные или коксовые шлаки; все другие сорта шлаков (например, шлак бурого угля) вообще непригодны для этой цели.
Необходимое количество шлака тщательно очищают от постороннего мусора и затем механически измельчают.
Очень часто оказывается необходимой предварительная обработка шлака для удаления из него ядовитых веществ, прежде всего соединений серы и, конечно, извести.
Чтобы выяснить, есть ли в шлаке сера или известь, из массы шлака берут примерно 1 л испытуемого материала и высыпают его в стеклянную банку для консервирования. Во вторую такую же банку наливают примерно 0,5 л воды и очень осторожно доливают в эту банку равное количество концентрированной серной кислоты. Этой разведенной кислотой поливают шлак, пока тот не будет полностью покрыт раствором. Если на поверхности раствора начнет образовываться пена, появятся пузырьки газа с запахом тухлых яиц, тогда весь шлак необходимо подвергнуть химической обработке.
Перед окончательным использованием шлака его тщательно промывают обычной водой для удаления всех соединений, переведенных в результате обработки в растворимое состояние, а также и остатков серной кислоты. Для проверки полноты удаления кислоты в сливную воду (после многократного промывания) опускают лакмусовую бумажку; допустима лишь слабокислая реакция. После этого шлак готов для употребления.
Шлаки не совсем отвечают требованиям: острые края частиц делают шлак несколько менее сыпучим и с ним приходится работать осторожнее. Но этот недостаток в значительной степени можно устранить добавлением к шлаку (перед обработкой) 10% кварцевого песка.
Кварцевый песок, базальтовая крошка и дробленый гранит химически нейтральны, что объясняется высоким содержанием в них силикатов. Однако они не поглощают влагу и их частицы имеют очень острые края (в частности, гранит и базальт). Их в лучшем случае можно использовать в качестве примесей к другим материалам, например к шлаку или пемзе.
Хорошим субстратом является торф. Наиболее пригоден сфагновый торф верховых болот, почти не разложившийся, с нормальной зольностью (не более 12%). Высокозольный торф можно использовать лишь как удобрение, но не как субстрат. Относительная влажность торфа должна находиться в пределах 60—65°С. Более сухой торф при поливе растений водой хуже смачивается. Верховой сфагновый торф имеет довольно высокую кислотность (рН), поэтому перед употреблением торфяной субстрат нейтрализуют мелом или доломитовой мукой.
По названию субстратов, используемых в чистом виде или в смеси, дается название способу выращивания: гравийная культура, песчаная культура, торфяная культура и т. д. Инертные субстраты легко поддаются дезинфекции, не вступают в химические реакции с растворенными в воде минеральными солями и хорошо обеспечивают доступ воздуха к корням.
При заполнении вермикулитом ящиков, горшков, стеллажей и других емкостей на дно насыпают сначала слой гальки (2 см), а затем слой крупного кварцевого песка (0,5 см). Это дренажные слои. Поверх дренажа слоем 11 — 15 см насыпают пористый вермикулит.