Есть целое направление в агротехнологиях, связанное с применением искусственных субстратов - гидропоника.
Почва нужна растениям по двум основным причинам:
1) Почва это опора, место для заякоривания корневой системы.
2) Вода в почве содержит неорганические вещества для питания растений.
И то, и другое успешно заменяют.
Водный раствор для конкретной культуры подбирают с учетом индивидуальных особенностей сорта. У раствора конкретное значение рН, температура и содержание всех необходимых веществ в доступной форме.
В качестве заменителя почвы используют разнообразные смеси на основе торфа, кокосового волокна, перлита, керамзита, всевозможные минеральные ваты.
Субстрат подбирают с учетом механических свойств, способности удерживать влагу, способности пропускать воздух, экологической чистоте, простоте утилизации. Выбор субстрата зависит так же от типа гидропонной системы и, конечно, свойств самого растения.
Вот тут помидоры высажены в специальную вату. Иногда она бывает не кусочками, а как ковровая дорожка.
Более того, можно обойтись без субстрата вообще. Так работают аэропонные установки. "Само растение закрепляется опорной системой, а корни просто висят в воздухе, орошаемые питательным раствором. Смесь подается к корням непрерывно или через короткие промежутки времени так, чтобы корни не успевали высохнуть. Листья и ствол растения изолированы от зоны распыления. При таком подходе среда остаётся свободной от вредителей и болезней, связанных с почвой, а значит растения могут расти здоровыми и быстрее, чем растения, выращенные в почве. Использование аэропоники позволяет создавать полностью автоматические системы выращивания растений, которые значительно проще систем с использованием субстрата"(с).
Бывает еще промежуточный вариант, когда корни частично погружены в раствор и отделены от верхней части растения.
Эти технологии существуют достаточно давно и сейчас интенсивно развиваются. Помимо новых субстратов и растворов, появляются новые способы и режимы освещения, температурные режимы, газовые смеси для дыхания растений, способы регуляции ростовых процессов фитогормонами. В этой сфере всё больше автоматизированных процессов, это очень крутые высокотехнологичные производства.
UPD: Только что посмотрела научно-популярный фильм "Города Будущего: 3.Вертикальные Фермы". Легкий для восприятия, терминологией не перегружен. Там можно на все эти штуки посмотреть.
vk.com