مواد لازم برای کشت هیدروپونیک

با ادامه افزایش دمای محیط  کره زمین، یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی که با آن روبرو هستیم، اطمینان از تامین غذای کافی برای پاسخگویی به نیازهای جمعیت رو به رشد انسانی است. تأثیر تغییر اقلیم به عوامل مختلفی از جمله کمبود آب در زمین‌های کشاورزی، آلودگی خاک و جنبه‌های متعدد دیگر گسترش می‌یابد. در این زمینه، هیدروپونیک به عنوان یک روش کشاورزی امیدوارکننده ظاهر می شود و راه حل جایگزین مناسبی برای مقابله با این چالش ها ارائه می دهد. این مقاله مروری بر کشاورزی هیدروپونیک، شامل انواع، مزایا، ترکیب محلول غذایی، عواملی مانند مقدار پتانسیل هیدروژن (pH)، مقدار هدایت الکتریکی (EC) و دمای آب ارائه می‌کند. هیدروپونیک، کشت گیاهان در آب غنی شده با مواد مغذی، با یا بدون حمایت مکانیکی یک محیط بی اثر مانند ماسه، شن، یا پرلیت.

همچنین دانشمندان برای مشت هیدروپونیک اقدام به خرید کود NPK کامل محلول در آب (20-20-20) می کنند.

کشت هیدروپونیک چیست؟

گیاهان از دیرباز با ریشه های غوطه ور در محلول های آب و کود برای مطالعات علمی تغذیه آنها رشد کرده اند. هیدروپونیک های تجاری اولیه (از یونانی hydro-، “آب” و ponos، “کار”) این روش را اتخاذ کردند. به دلیل مشکلاتی که گیاهان در وضعیت رشد عمودی معمولی و هوادهی محلول وجود داشت، این روش با کشت شن جایگزین شد، که در آن شن گیاهان را در یک بستر نگه می‌دارد. انواع مختلفی از بسترها با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته‌اند، از جمله پشم سنگ،سنگ مذاب شیل ذوب شده، گلوله‌های رسی، نارگیل، پوسته برنج، خرده‌های گرانیت، ماسه، پوکه، پرلیت و ورمیکولیت.

محلول کود که اغلب از فضولات ماهی یا اردک یا کودهای مصنوعی به دست می آید، به صورت دوره ای پمپاژ می شود، دفعات مصرف و غلظت بسته به گیاه و شرایط محیطی مانند نور و دما دارد. محلول به داخل مخزن تخلیه می شود و پمپاژ آن معمولاً خودکار است. محلول کود از ترکیبات شیمیایی مختلف با درجه کود کشاورزی یا باغی تشکیل شده است که حاوی مقادیر متفاوتی از نیتروژن، فسفر و پتاسیم – عناصر اصلی لازم برای رشد گیاه – و عناصر میکرو و ثانویه مختلف مانند گوگرد، منیزیم، کلسیم، آهن، روی و غیره راه حل را می توان به طور نامحدود استفاده کرد. مواد شیمیایی معمولاً ممکن است به صورت خشک مخلوط شده و ذخیره شوند. با رشد گیاهان، غلظت محلول و دفعات پمپاژ افزایش می یابد.

بهترین گیاه برای کشت هیدروپونیک

طیف گسترده ای از سبزیجات و گل ها را می توان با سیستم های هیدروپونیک به طور رضایت بخشی کشت کرد. محصولات رایج شامل کاهو، اسفناج، کلم پیچ، گوجه فرنگی، فلفل، خیار، تربچه، توت فرنگی است. سیستم های هیدروپونیک در مقایسه با کشت در خاک دارای مزایا و معایبی هستند. مزیت اصلی صرفه جویی در نیروی کار با آبیاری اتوماتیک و کوددهی است. سیستم‌های هیدروپونیک را می‌توان در مکان‌هایی که به طور معمول برای رشد گیاهان در دسترس نیستند، مانند مناطق پرجمعیت، راه‌اندازی کرد و حتی به عنوان یک روش بالقوه برای تولید محصول در فضا مورد مطالعه قرار گرفته است. آب و هوا یک عامل نیست و سیستم های هیدروپونیک در مقایسه با گیاهان معمولی از آب کمتری استفاده می کنند.

جهت آشنایی با زمان مصرف کود npk مقاله مربوطه را مطالعه نمایید.

معایب کشت هیدروپونیک

گیاهان همچنین نسبت به گیاهانی که در خاک رشد می کنند رقابت ریشه و مواد مغذی کمتری دارند و آفات آنها به میزان قابل توجهی کمتر است، بنابراین می توان گیاهان را نزدیکتر به هم کاشت. معایب آن هزینه نصب بالا است. یک منحنی یادگیری شیب دار برای هیدروپونیک وجود دارد و خطاهای کوچک می تواند کل محصول را تحت تأثیر قرار دهد. این سیستم ها همچنین در برابر خرابی تجهیزات یا قطع برق بسیار آسیب پذیر هستند که می تواند ظرف چند ساعت گلخانه ها را از بین ببرد.

عملکرد تقریباً مشابه محصولاتی است که در خاک رشد می کنندمحصولات هیدروپونیک در بسیاری از نقاط، از جمله در ایالات متحده، مجاز به دریافت گواهی ارگانیک هستند. منتقدان اشاره کرده اند که گیاهان هیدروپونیک فاقد تعامل با میکروبیوم خاک هستند و استدلال کرده اند که سلامت خاک بخش مهمی از جنبش کشاورزی ارگانیک است.

فرمول محلول غذایی هیدروپونیک

مواد مغذی مورد استفاده در سیستم‌های هیدروپونیک می‌توانند از منابع مختلف آلی یا معدنی، از جمله فضولات ماهی، کود اردک، کودهای شیمیایی خریداری‌شده، یا محلول‌های غذایی استاندارد یا ترکیبی مصنوعی به دست آیند.

بر خلاف کشت مزرعه، گیاهان معمولاً به صورت هیدروپونیک در گلخانه یا محیط محصور در محیط های بی اثر، سازگار با فرآیند کشاورزی با محیط کنترل شده (CEA) رشد می کنند.

مزایای کشت هیدروپونیک

هیدروپونیک مزایای زیادی دارد، به ویژه کاهش مصرف آب در کشاورزی. برای رشد 1 کیلوگرم (2.2 پوند) گوجه فرنگی با استفاده از روش های کشاورزی فشرده، به 214 لیتر آب، با استفاده از هیدروپونیک، 70 لیتر آب نیاز است. و تنها 20 لیتر با استفاده از ایروپونیک.

کشت هیدروپونیک منجر به بالاترین تولید زیست توده و پروتئین در مقایسه با سایر بسترهای رشد، گیاهانی که در شرایط محیطی یکسان کشت می‌شوند و با مقادیر مساوی از مواد مغذی عرضه می‌شوند، می‌شود.

از آنجایی که کشت هیدروپونیک به آب و مواد مغذی بسیار کمتری برای رشد محصول نیاز دارد، و تغییرات آب و هوایی عملکرد کشاورزی را تهدید می‌کند، در آینده می‌توان برای مناطقی که در محیط‌های خشک هستند، به‌روش هیدروپونیک غذای گیاهی خود را پرورش دهند.

گیاهانی که در منابع آبی کمتر خالص هستند بهتر از گیاهان در آب مقطر رشد می کنند. تا سال 1842، فهرستی از 9 عنصر که تصور می‌شد برای رشد گیاه ضروری هستند، تهیه شد و اکتشافات گیاه‌شناس آلمانی جولیوس فون ساکس و ویلهلم ناپ در سال‌های 1859-1875، منجر به توسعه تکنیک کشت بدون خاک شد.

هیدروپونیک مزایای کلیدی دیگری در مقایسه با کشت خاکی دارد، از جمله این که ریشه های گیاه به اکسیژن دسترسی ثابت دارند و گیاهان به همان اندازه به آب دسترسی دارند. یکی از رایج ترین اشتباهات در هنگام کشت، آبیاری بیش از حد گیاهان است. هیدروپونیک از وقوع این امر جلوگیری می کند زیرا مقادیر زیادی آب که ممکن است سیستم های ریشه را در خاک غرق کند، می تواند در هیدروپونیک در دسترس گیاه قرار گیرد، و هر آبی که استفاده نشود تخلیه می شود، دوباره به گردش در می آید یا به طور فعال هوادهی می شود و شرایط بدون اکسیژن را از بین می برد.

مراحل کشت هیدروپونیک

در کشت محلول جریان پیوسته، محلول غذایی به طور مداوم از کنار ریشه ها عبور می کند. اتوماسیون آن بسیار ساده تر از کشت محلول استاتیک است زیرا نمونه برداری و تنظیم دما، pH و غلظت مواد مغذی را می توان در یک مخزن ذخیره بزرگ که پتانسیل ارائه خدمات به هزاران گیاه را دارد، انجام داد. یک تغییر محبوب، تکنیک NFT است که به موجب آن یک جریان بسیار کم عمق از آب حاوی تمام مواد مغذی محلول مورد نیاز برای رشد گیاه در یک لایه نازک از کنار یک تشک ریشه گیاهان در یک کانال ، با سطح بالایی در معرض گردش مجدد قرار می گیرد. برای هوا دادن در نتیجه، اکسیژن فراوانی به ریشه گیاهان می رسد. یک سیستم NFT که به درستی طراحی شده باشد، مبتنی بر استفاده از شیب کانال مناسب، نرخ جریان مناسب و طول کانال مناسب است.

مزیت سیستم NFT نسبت به هیدروپونیک

مزیت اصلی سیستم NFT نسبت به سایر اشکال هیدروپونیک این است که ریشه های گیاه در معرض منابع کافی از آب، اکسیژن و مواد مغذی قرار دارند. در تمام اشکال دیگر تولید، تضاد بین تامین این نیازها وجود دارد، زیرا مقادیر بیش از حد یا کمبود یکی منجر به عدم تعادل یکی یا هر دو مورد دیگر می شود. NFT، به دلیل طراحی خود، سیستمی را فراهم می کند که در آن هر سه الزام برای رشد گیاه سالم را می توان به طور همزمان برآورده کرد، نتیجه این مزایا این است که بازدهی بالاتری از محصولات با کیفیت بالا در طی یک دوره طولانی کشت حاصل می شود. نقطه ضعف NFT این است که مقاومت بسیار کمی در برابر وقفه در جریان (به عنوان مثال، قطع برق) دارد. اما، به طور کلی، احتمالاً یکی از تکنیک‌های سازنده‌تر است.

انواع روش کشت هیدروپونیک

نیمه هیدروپونیک یا هیدروکالچر

آبیاری فرعی غیرفعال که به نام‌های هیدروپونیک غیرفعال، نیمه هیدروپونیک یا هیدروکالچر نیز شناخته می‌شود، روشی است که در آن گیاهان در یک محیط متخلخل بی‌اثر رشد می‌کنند که در صورت لزوم، آب و کود را با عمل مویرگی از یک مخزن جداگانه به ریشه‌ها منتقل می‌کند. ، کاهش نیروی کار و تامین آب دائمی ریشه ها. در ساده ترین روش، گلدان در محلول کم عمق کود و آب یا روی یک تشک مویین اشباع شده با محلول غذایی قرار می گیرد. محیط‌های مختلف هیدروپونیک موجود، مانند خاک رس منبسط شده و پوسته نارگیل، حاوی فضای بیشتری نسبت به مخلوط‌های گلدانی سنتی هستند و اکسیژن بیشتری را به ریشه‌ها می‌رسانند که در گیاهان اپی‌فیتی مانند ارکیده و بروملیاد که ریشه‌های آنها در معرض هوا قرار دارد، مهم است. در طبیعت مزایای بیشتر هیدروپونیک غیرفعال کاهش پوسیدگی ریشه است.

آبیاری فرعی جزر و مد

سیستم هیدروپونیک جزر و مد

در ساده‌ترین شکل، آب غنی‌شده با مواد مغذی به داخل ظروف حاوی گیاهان در محیط رشد مانند دانه‌های خاک رس منبسط شده پمپ می‌شود. در فواصل زمانی معین، یک تایمر ساده باعث می‌شود تا پمپ ظروف را با محلول غذایی پر کند و پس از آن محلول دوباره به داخل ظرف تخلیه می‌شود. مخزن این باعث می شود که محیط به طور منظم با مواد مغذی و هوا شسته شود

بر خلاف خاک، محلول های مغذی هیدروپونیک ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) از ذرات رس یا مواد آلی ندارند. فقدان CEC و منافذ خاک به این معنی است که pH، اشباع اکسیژن و غلظت مواد مغذی می توانند در سیستم های هیدروپونیک با سرعت بیشتری نسبت به خاک تغییر کنند.

جذب انتخابی مواد مغذی توسط گیاهان اغلب باعث عدم تعادل مقدار یون در محلول می شود. این عدم تعادل می تواند به سرعت بر pH محلول و توانایی گیاهان برای جذب مواد مغذی با بار یونی مشابه تأثیر بگذارد به عنوان مثال، آنیون‌های نیترات اغلب به سرعت توسط گیاهان برای تشکیل پروتئین مصرف می‌شوند و مقدار زیادی کاتیون در محلول باقی می‌مانند.این عدم تعادل کاتیونی می تواند منجر به علائم کمبود در سایر مواد مغذی مبتنی بر کاتیون (به عنوان مثال Mg2+) شود، حتی زمانی که مقدار ایده آلی از آن مواد مغذی در محلول حل شده باشد.

بسته به PH یا وجود آلاینده‌های آب، مواد مغذی مانند آهن می‌توانند از محلول رسوب کنند و در دسترس گیاهان نباشند. تنظیم معمول pH، بافر کردن محلول، یا استفاده از عوامل کلات کننده اغلب ضروری است.

بر خلاف انواع خاک، که می‌توانند از نظر ترکیب بسیار متفاوت باشند، محلول‌های هیدروپونیک اغلب استاندارد شده‌اند و به نگهداری معمولی برای کشت گیاه نیاز دارند.در شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده، محلول‌های هیدروپونیک به‌طور دوره‌ای pH را نزدیک به خنثی (pH 6.0) تنظیم می‌کنند و با اکسیژن هوادهی می‌شوند. همچنین، سطوح آب باید دوباره پر شود تا تلفات ناشی از تعرق در نظر گرفته شود و محلول‌های غذایی نیاز به تقویت مجدد دارند تا عدم تعادل مواد مغذی را که با رشد گیاهان و کاهش ذخایر مواد مغذی رخ می‌دهد، اصلاح کند. گاهی اوقات اندازه‌گیری منظم یون‌های نیترات به عنوان یک پارامتر کلیدی برای تخمین نسبت‌ها و غلظت‌های باقی‌مانده سایر یون‌های مواد مغذی ضروری برای بازگرداندن یک محلول متعادل استفاده می‌شود.

مقاله پیشنهادی : زمان کود دهی زعفران جهت افزایش محصول چه زمانی است ؟ 

نمونه‌های معروف محلول‌های غذایی استاندارد و متعادل عبارتند از: محلول هوگلند، محلول غذایی لانگ اشتون یا محلول ناپ.

غلظت قابل قبول برای کشت هیدروپونیک

همانطور که در کشاورزی معمولی، مواد مغذی باید به گونه ای تنظیم شوند که قانون لیبیگ در مورد حداقل برای هر گونه گیاهی خاص برآورده شود. با این وجود، غلظت‌های قابل قبولی برای محلول‌های غذایی وجود دارد که حداقل و حداکثر دامنه غلظت برای اکثر گیاهان تا حدودی مشابه است. بیشتر محلول‌های غذایی مخلوط می‌شوند تا غلظت‌هایی بین 1000 تا 2500 ppm داشته باشند.