Pažangiausia augalų auginimo technologija šiltnamiuose – jų auginimas mineraliniuose substratuose, naudojant lašelinę augalų laistymo-maitinimo sistemą.

Mažatūrėje technologijoje naudojami substratai turi būti ilgalaikiai, netoksiški, nekeisti maitinamojo tirpalo sudėties bei jo rūgštumo; poringi, geros aeracijos. Be to, negali kilti pavojus aplinkai nei juos gaminant, nei naudojant, nei utilizuojant.

Substratai turi būti pakankamai imlūs vandeniui, bet neuždruskėti, kad perteklinis druskų kiekis būtų lengvai išplaunamas. Be to, jie neturėtų būti brangūs ir neturėtų reikalauti didelių eksploatacinių išlaidų. Tokių savybių turi perlitas, vermikulitas, keramzitas, ceolitas ir kiti. Naudojant šiuos substratus, augalų šaknims sudaromos geresnės aeracijos sąlygos, tuo pačiu pagerinamas maisto medžiagų įsisavinimas ir sudaromos geresnės sąlygos augalams augti.

Šių medžiagų panaudojimo galimybės daugelyje šalių tiriamos, auginant daržoves hidroponiniu būdu. Substratų parinkimas turi įtakos ne tik augalų derliui, bet ir jų derėjimo ankstyvumui, vaisių kokybei. Vertingiausia šių substratų ypatybė ta, kad jie yra ekologiški ir juos galima naudoti keletą metų.

Šiltnamio gruntai vertinami pagal jų fizines (tankis, poringumas, imlumas orui bei drėgmei), chemines (rūgštumas (pH), druskų koncentracija (EC)) ir biologines savybes. Optimalus grunto tankis yra 0,4–0,6 g/m3. Grunto derlingumui didelės įtakos turi aeracija: pakankama dujų apykaita vyksta tada, kai 20 proc. tūrio sudaro dujinė fazė.

Optimalus dujinės fazės kiekis yra 20–30 proc. tūrio. Substrato poringumas turėtų būti 80–90 proc. Poringumas kinta, keičiant įvairius komponentus. Pavyzdžiui, žemės poringumas yra 50 proc., žemės, durpių ir smėlio mišinio (1:1:1) – 55, žievių, durpių ir smėlio mišinio (3:1:1) – 70, durpių ir vermikulito mišinio (1:1) – 87, durpių ir mineralinės vatos mišinio (1:1) – 92 procentai.

Perlitas gaunamas, vulkaninės kilmės uolieną kaitinant 850–1 0000C temperatūroje. Jo apimtis padidėja 10–12 kartų ir daugiau, lyginant su gamtiniu perlitu. Jis yra chemiškai inertiškas, sterilus, bekvapis, baltos spalvos, labai lengvas (tūrio masė 30–600 kg/m3), imlus vandeniui ir turi gerų aeracinių savybių, pH neutralus. Jis plačiai naudojamas dekoratyviniams augalams įšaknydinti, gėlėms auginti. Perlito mišinys su durpėmis tinka gėlių daigams auginti, naudojamas mažatūrėje daržovių auginimo technologijoje.

Vermikulitas – labai lengva medžiaga. Gaunama iš žėručio, kuris susmulkinamas ir kaitinamas aukštoje temperatūroje (iki 900–1 0000C), jos kiekis padidėja nuo 15 iki 20 kartų. Vermikulitas sulaiko didelį kiekį vandens bei teigiamus jonus – magnį, kalcį, kalį. Jis naudojamas kaip priedas substratams, nes padidina substratų buferiškumą ir pagerina jų fizines savybes. Gryno jo, kaip substrato, daržovėms auginti nepatartina naudoti, nes jis sulaiko katijonus – taip sutrikdomas maisto elementų balansas šaknų zonoje.

Šiltnamių daržininkystėje yra naudojamas ekologiškas substratas ceolitas. Tai susmulkinta kalnų uoliena, kristalinės struktūros aliumosilikatinis mineralas. Jį galima įterpti į dirvą ar naudoti kaip sudedamąją durpių substratų dalį. Taip pagerinamos dirvos aeracinės savybės, jos cheminė struktūra. Ceolitas sulaiko daug vandens, tuo pačiu ir maisto medžiagų, kurias augalai vėliau pasisavina pagal poreikį. Jis atsparus aukštoms temperatūroms, selektyvus šarminių ir kai kurių sunkiųjų metalų stambiems katijonams, jam būdingos jonų kaitos ir adsorbcinės savybės. Ceolitas – ekologiškai švari, inertinė ir netoksiška medžiaga. Šaknų zonoje gerai aeruoja dirvą, skatina šaknų sistemos vystymąsi, spartina augalų vystymąsi, sulaiko pakankamą vandens kiekį, pagerina dirvos cheminę ir fizinę struktūrą, 20–40 proc.pagerina trąšų įsisavinimą, sulaiko trąšas nuo išplovimo, augalams palaipsniui atiduoda natrio, kalio, kalcio, magnio ir kitus junginius.

Cheminė ceolito sudėtis: SiO2 – 71,5 proc., Al203 – 13,1; Fe2O3 – 0,9; TiO2 – 0,2; CaO – 2,1; MgO – 1,1; P2O5 – 0,03; K2O+Na2O – 5,0 procentai. Taip pat jo sudėtyje yra F, As, Pb, Cu, Mn, Zn, Ga, Th, Rb, Ba.

Keramzitas gali būti naudojamas kaip grynas substratas. Keramzitą galima naudoti ilgai, jis atsparus rūgščių, šarmų poveikiui, lengvas (1 m3 – 270–400 kg). Neigiama jo savybė ta, kad jis greitai uždruskėja ir nėra lengva jį regeneruoti, t.y. atstatyti. Tačiau jį galima naudoti kelerius metus kasmet termiškai sterilizuojant.

Keramzitas, kurio dalelių dydis nuo 2 iki 8–10 mm, geriausiai tinka daržovėms auginti. Augalai auginami keramzitu pripildytuose maišuose ar kibirėliuose ir nuolat maitinami maitinamuoju tirpalu.

Kokoso plaušai – organinis substratas, gaminamas iš kokoso riešutų plaušų. Jis išleidžiamas sausų presuotų plytų ir nepresuotų ryšulių pavidalu. Tai irgi inertinis substratas, nes naudojimo metu nesiskaido, kiekis nepakinta, sulaiko daug vandens (daugiau negu mineralinė vata). Skirtumas nuo auginimo mineralinėje vatoje yra tas, kad, auginant kokoso substrate, iš pradžių reikia daugiau kalcio, geležies, boro ir mažiau kalio, cinko, mangano, sieros, fosforo.

Kokoso palmės vegetacijos metu iš dirvos paima daugiau kalio, natrio, kuris koncentruojasi vaisiuose, todėl jo daugiau esti ir substrate.

Prieš naudojant kokoso substratą, rekomenduojama pasidaryti substrato agrochemines analizes. Panaudojus kokosą šiltnamyje, jį galima toliau naudoti gruntui pagerinti ir šiltnamyje, ir lauke.

Kaip šiltnamių grunto mišinių priedas gali būti naudojamas smėlis. Jis didina dirvožemio laidumą orui ir vandeniui.

Ceolito, perlito, vermikulito tyrimai, panaudojant juos kaip substratą daržovėms auginti hidroponiniu būdu, vykdomi daugelyje šalių. Pavyzdžiui, rožės augintos ceolito ir perlito substratuose santykiu 100:0, 25:75, 50:50 ir 75:25. Daugiausiai rožių nuskinta ir žiedų kokybė buvo geresnė, jas auginant ceolito ir perlito (25:75) substrate. Tyrimų duomenimis, pomidorų daigai, auginti perlito bei vermikulito substratuose, greičiau vystėsi, turėjo stipresnę šaknų sistemą, pradėjo anksčiau derėti .

Lietuvos sodininkystės ir daržininkystės institute 2003 m. buvo atlikti bandymai, auginant pomidorus durpių ir ceolito substrate. Pomidorų hibridas Ronaldo augintas grynų durpių (kontroliniame) bei durpių su 15 proc. ceolito priemaiša ir durpių su 30 proc. ceolito priemaiša pripildytuose maišuose. Pomidorų, augintų durpių su 15 proc. ceolito substrate, derlius buvo didesnis negu pomidorų, augintų vienų durpių substrate.

Mažatūrėje augalų auginimo technologijoje plačiai naudojamos durpės. Vienam augalui reikia 5–10 l substrato. Tai priklauso nuo augalų rūšies: mažiau substrato reikia pomidorams, daugiau agurkams, saldžiosioms paprikoms, baklažanams.

Aukštapelkių durpėms, naudojamoms daržovėms auginti, keliami dideli reikalavimai: jose neturi būti herbicidų ir kitų pavojingų medžiagų, ligų sukėlėjų, kenkėjų, piktžolių sėklų, radioaktyviųjų elementų. Durpėse turi būti 90 proc. organinių medžiagų, susiskaidymo laipsnis ne didesnis kaip 15 procentų. Labiausiai tinkamos tokios durpės, kurių sudedamųjų dalelių dydis per 6 mm.

Auginant augalus durpių substrate, nėra lengva palaikyti optimalų oro ir vandens režimą. Oro kiekis durpėse turi būti ne mažesnis kaip 20 procentų. Perteklinis laistymas bei per didelė durpių drėgmė turi nei-giamos įtakos šaknų vystymuisi, nes joms trūksta deguonies, augalas gali susirgti. Inertiniuose substratuose lengviau palaikyti optimalų maisto medžiagų kiekį augalams. Norint augalams sudaryti palankesnį oro-vandens režimą, durpės maišomos su perlitu, vermikulitu ir kt.