کشت هیدروپونیک چیست؟چگونه بدون خاک گیاه بکاریم؟
اصطلاحاً هايدرپونيك در معناي water working مي باشد ودر عمل به معناي پرورش گياه در آب واملاح محلول
هايدرپونيك
فن كاشت گياهان بدون خاك است ريشه ها در هوا كه بايد بسيار مرطوب نگاه
داشته شود يا در آب كه بايد خوب تهويه شود ويا در برخي مواد جامد غير از
خاك كه رطوبت را در خود نگه مي دارد رشد مي كنند آب موجود در اطراف ريشه ها
كه غذاي مورد نياز گياه را تامين مي كند حاوي تركيبات متعادلي از مواد
غذايي است
کشت هايدرپونيك اين امکان را به ما مي دهد که در ازاي کار کمتر و زمان کمتر بازده بيشتري داشته باشيم
تاریخچه ی هایدرپونیک
كلمه هايدروپونيك از تركيب دو واژه يوناني هايدرو به معناي آب و پونوس به معناي كار و تلاش ساخته شده است.
اين كلمه را اولين بار دكتر گريك استاد يكي از دانشگاههاي كاليفرنيا به كار گرفت هايدروپونيك روشي براي كشت گياهان، بدون خاك است.
در
اين روش گياه در آبي، غني از مواد مغذي رشد مي كند. با اين وجود كشت
هايدروپونيك مي تواند به عنوان روشي جهت رشد گياهان ، در ساير محيط هاي
متراكم مثل مخلوط پوست درختان، بدون خاك مورد استفاده قرار گيرد.روش
هايدروپونيك يك روش پيشرفته باغباني است كه هم در خانه و هم در تجارت مورد
استفاده قرار مي گيرد.در اين سيستم هيچگونه علف هرزي رشد نمي كند و گياهان
حاصل از اين روش معمولا سالم تر و زودرس ترند و فضاي كمتري را اشغال مي
كنند.
اساس سيستم هیدروپونيك آب است، پس اين سيستم مي تواند كاملا
اتوماتيك باشد؛ مزيت اتوماتيك بودن سيستم اين است كه اگر باغبان براي مدت
زيادي در گلخانه حاضر نبود، گياه از كمبود اب و مواد غذايي ، تلف نخواهد
شد. بر اساس يک رسم 2500 ساله ايرانيان در عيد نوروز ، گندم يا گياهان
ديگري را در مقداري آب مي کاشتند و با آن سبزه براي سفره هفت سين تهيه مي
کردند اين شايد اولين کشت هيدروپونيک در جهان بوده که ايرانيان انجام مي
دادند.در استان ایلام نخستین گلخانه ی هیدروپونیک تولید گیاهان دارویی به
بهره برداری رسیددر اين سيستم می توان محصولات گوناگوني چون: خیار، گوجه
فرنگي، كلم، كاهو،انواع گیاهان علفی، هندوانه، اسفناج، انواع فلفل ها،
بادمجان،گلها و گياهان زينتی مخصوصاً اركيدو در بعضی مناطق موز، هويج،
لوبيا سبز، تربچه ، و چغندر را توليد كرد. و حتي مي توان گفت كشت
هيدروپونيك تكنولوژیی فوق العاده و بسيار خوب براي جوانه زنی بذر است
مزیت های کشت هیدرو پونیک
۱ـ صرفه جوئي زماني و نياز به نيروي کار کمتر
زيرا در کشت آبي نياز به عمليات تهيه بستر خاک و وجين کردن علف هاي هرز و غيره نمي باشد.
۲- حذف خاک درنتیجه حذف بيماري ها
۳- مصرف بهينه آب زیراهيچ آبي به هدر نمي رود و علف هرزي وجود ندارد که از آب استفاده کند.
۴- کاشت گياه با تراکم بيشتري ودرنتیجه تولید بیشتر
۵- به دليل نبود خاک و علف هرز عمليات کشاورزي ساده تر است
۶- با حذف خاک آفات موجود در خاک نيز حذف مي شود
۷ کنترل شرايط محيطي از جمله نور، دما، رطوبت و ترکيب هوا بسيار ساده تر است
۸- در جاييکه خاک مناسب ندارد يا خاک دچار بعضي بيماريها است استفاده میشود
۹-براي مناطقي که زمين گران قيمت است براي بدست آوردن بيشترين محصول با تراکم بالا کاربرد دارد.
۱۰- در اين طرح آلودگي خاک وجود ندارد و آلودگي آب هم کمتر است.
۱۱- کنترل شیمیایی منطقه ی ریشه آسان است
۱۲-امکان پرورش گیاهان در تمام نقاط وجود دارد
۱۳-امکان کشت مداوم يک گياه معين در يک زمين ثابت بدون اينکه احتياج به آيش باشد.
۱۴ـ یکی شدن عمل آبياري و کود دهي
۱۵-کاهش ميزان ابتلا به بيماريهاي ارگانيک و انگلي گياهان
معایب این روش:
۱ـ هزينه سرمايه گذاري در
روش آبکشت بيشتر از کشت گلخانه اي معمولي است.اين هزينه اضافي به احداث
حوضچه ها، کانالها و استفاده از پمپ مربوط مي شود.
۲- هزينه برقي که برای به کار انداختن تاسيسات استفاده مي شود بيشتر است.
۳- مشکل تهویه
۴-عدم وجود خاصیت تامپونی(بافری)
۵-ضرورت کمک گرفتن از تکنسينهاي که قادر به تهيه محلول غذايي، تجزيه و ترکيب و بازسازي آن باشد
6 عناصر اصلی
عناصراصلی مورد نیاز کشت هیدروپونیک
پرمصرف کم مصرف
اکسیژن بر
نیتروژن کلر
کلسیم مس
فسفر آهن
گوگرد منگنز
منیزیم مولیبدن
کربن روی
هیدروژن
پتاسیم
سه روش اصلي و مناسب براي كشت وپرورش هايدرپونيك عبارت از
الف) كشت در مواد دانه بندي شده (Aggregate culture)
مواد دانه بندي شده شامل ذراتي كوچك با خاصيت شيميايي خنثي است
ب) كشت در پشم سنگ (Rock woolculture)
پشم سنگ الياف اسفنج مانندي است كه منشا مواد آن سنگ هاي آتشفشاني است
ج) كشت در آب(Water culture)
در اين روش ريشه ها در تركيب آب با هوا (نه با مواد جامد رشد مي كند) رشد مي كند
مواد
دانه بندي شده پشم سنگ با آب به عنوان تامين كننده محيطي مناسب براي رشد
ريشه در واقع نياز هاي فيزيكي ريشه را نيز فراهم مي كند نيازهاي شيميايي
ريشه يا كل را ميتون با محاسبه دقيق مقدار عناصر محلول غذايي در منطقه ريشه
برآورد كرد وتعادل شيميايي محلول را نيز حفظ نمود هايدرپونيك همچنين كشت
درمحلول شيميايي نيز ناميده مي شود
گونگي فرآيند رشد در گياهان
شناخت
وبه كار بستن موفقيت آميز روش هايدرپونيك مستلزم فهم وشناخت چگونگي رشد
گياهان توسط پروش دهندگان آنهااست تقريبا همه گياهاني را كه مي شود به روش
هايدرپونيك پرورش داد گياهان گلدار هستند اين گياهان از چهار قسمت اصلي
تشكيل شده اند
ريشه : قسمت است كه در زير خاك رشد مي كند
ساقه:شامل تنه يا بدنه گياه است
برگ: قسمت لازم براي تنفس تعرق وغذاسازي است
قسمت هاي تناسلي شامل ميوه ها وگل هاست
ريشه ها
خاك
تامين كننده مواد غذايي آب وهوابراي گياه بوده وعامل تثبيت ريشه ها
وماندگاري گياه برروي زمين است ريشه مواد غذايي آب وگازهاي موجود در خاك را
جذب كرده واين عناصر شيميايي را براي تغذيه به ساير قسمت هاي گياه منتقل
مي كند همچنين ريشه به ايستايي وثبات گياه وجلوگيري از افتادن آن كمك مي
كند
تامين مواد غذايي گياهان عمدتا به سه شكل متفاوت مي تواند انجام شود
الف)تركيبات شيميايي ساده محلول در آب
(مواد غذايي دراين نوع تركيبات مي تواند بلافاصله در دسترس گياه قرار گيرد )
ب)تركيبات شيميايي ساده غير محلول در آب
مواد
غذايي در اين نوع تركيبات بدون نياز به انجام تغييرات شيميايي مي تواند
مورد استفاده قرار گيرد ليكن به دليل آن كه اين مواد مانند تركيباتمحول در
آب نمي تواند به سادگي در آب حل شود امكان استفاده فوري وسريع از اين مواد
براي گياه وجود ندارد
ج)تركيبات شيميايي پيچيده
موادغذايي
موجود دراين تركيبات قبل از آن كه جذب گياه شود نيازمند انجام برخي تغييرات
شيميايي است اين تركيبات شامل كود هاي آلي ومعدني است كه الزاما بايد براي
استفاده گياه توسط ميكرواورگانيسم هاي موجود در خاك تجزيه شوند
ساقه ها
ساقه
اصلي وشاخه هاي فرعي منشعب از آن اسكلت نگه دارنده برگ ها گل ها وميوه ها
است برگ ها وساقه هاي سبز طي فرايند فتوسنز غذاي لازم براي انتقال به گل ها
ميوه ها و ريشه هاي گياه را توليد مي كندد شبكه آوندي موجود درساقه مشتمل
بر مجاري ورگ هايي است كه آب وموادغذايي را به سراسر قسمتهاي فوقاني
وتحتاني گياه منتقل مي كند اين امر نظير سيستم گردش گردش خون در حيوانات
است
كشت در آب
مواد غذايي به
گونه اي در آب حل مي شود كه ريشه بتواند از محلول غذايي استفاده كند در اين
سيستم يا در آب هوادهي مي شود ويا اينكه ريشه ها به خوبي در معرض هواي
موجود در محلول غذايي قرار مي گيرد داربست چه به صورت شبكه سيمي وچه به
صورت هاي ديگر ديگر نگه دارنه گياهان در محلول غذايي هستند
۱ـ كشت در محفظه هاي محتوي محلول غذايي
۲ـ كشت در گلدان يا ظروف استاندارد
۳ـ كشت در NFT
۴ـ كشت در سيستم محلول دهي به صورت بخار
كشت در مواد دانه بندي شده
مواد
غذايي با حل شدن در آب به صورت محلول در محيط رشد ريشه جريان پيدا مي كند
ريشه ها در مواد جامدي كه داراي خاصيت خنثي بوده و در داخل محلول غذايي
هستند رشد مي كند اين وضعيت باعث مي شود كه ريشه ها از رطوبت كافي برخوردار
بوده ودر عين حال با انجام زهكشي وتخليه محلول اضافي هواي كافي در محيط
رشد ريشه وجود داشته باشد مواد دانه بندي شده مواد جامدي هستند كه ريشه در
آن رشد كرده وبه آنها متكي است
متغير هاي مشترك اين سيستم ها عبارت از:
چگونگي توزيع محلول غذايي در كشت هايدرپونيك
الف)بسته
يا باز بودن سيستم توزيع محلول (اينكه محلول غذايي پس از گردش دربستر كشت
مجددا بازيافت شده ويا كل آن تخلي هودور ريخته شود)
ب)نحوه توزيع محلول كه ممكن است به صورت قطره اي اشباع تغذيه با لوله هاي موئينه فتيله هاي هادي محلول بخار دهي و… باشد
دستي يا اتوماتيك بودن محلول دهي
نوع محيط كشت (شامل موادي شن ورميكوليت پرليت ماسه اسكوريا پيت موس يا تركيبي ازاين ها باشد)
نوع مواد ساختني به كار رفته در بستر كشت(مواد مانند بتون فايبر گلاس پلاستيك شيشه چوب اسكلت فلزي سراميك)
ميزان ونسبت غذادهي وآبياري
تزريق هوا(درسيستم آبكشت هوا دهي در محلولو غذايي سبب افزايش سطح اكسيژن محلول مي شود)
كنترل هاي محيطي(عواملي چون حرارت تهويه رطوبت
نحوه نگهداري گياه (بوسيله داربست ها و..)
انواع محيط هاي كشت هايدرپونيك
گروه هاي اصلي محيط هاي كشت هايدروپونيك براساس منشا هاي زير تشكيل شده است
۱-محيط كشت مشتق از سنگ
۲ـ محيط كشت مشتق از مواد ساختگي يا مصنوعي
۳ـ محيط كشت مشتق از مواد آلي
مشخصات عمومي
محيط
هاي كشت هايدرپونيك عوما ساخته شده از مواد جامدي هستند كه ميتوان از آنها
به جاي خاك استفاده كرد مانند محيط هاي كشت در مواد دانه بندي شده يا كشت
در پشم سنگ
خصوصيات كلي يك محيط كشت عبارت است از
۱ـ از نظر شيميايي خنثي باشد
۲ـ همچنين از نظر شيميايي پايدار ياشد
۳ـ پاك وتميز باشد
۴ـ به حد كافي داراي ظرفيت نگهداري آب باشد
۵ـ به حد كافي داراي ظرفيت نگهداري هوا باشد
۶ـ ضمن آنكه بتواند به سهولت و به نحوي مطلوب آب را تخليه نمايد مشكلات ناشي از پديد آمدن حالت غرقاب در آن ايجاد نشود
۷ـ از ظرفيت بافري خوبي برخوردار باشد اين امر به قابليت مقاومت محيط كشت در برابرتغييرات PHتگي دارد
۸ـ ترجيحا بهتر است كه ظرفيت تبادل كاتيوني آن دستخوش كمترين تغييرات شود
کشت هیدروپونیک گیاهان
مقدمه
در اواخر قرن نوزدهم با شناخت مواد غذایی پرمصرف و بعدها نیاز به مواد
کم‌مصرف و فراهم نمودن شرایط تهویه مناسب در محلولهای غذایی بطور مصنوعی
سیکل کامل تولید از مرحله سبز شدن تا مرحله باردهی و مرگ از نظر علمی در
حوالی سالهای 1930 ـ 1920 امکان‌پذیر اعلام گردید. اصطلاح هیدروپونیک (Hydroponicum) اولین بار بوسیله Gericke پیشنهاد شد که او موفق گردیده بود در کالیفرنیا تولید نباتات را در معیار تجارتی بدون استفاده از خاک
از رشد اولیه تا مرحله باردهی نشان دهد. این اصطلاح مجموعه‌ای است از یک
لغت یونانی Hydro یعنی آب و کلمه لاتین Ponero یعنی جای دادن که بطور
خلاصه مفهوم قرار گرفتن چیزی در آب از آن استنباط می‌گردد.
هنگامی
که استفاده از روش آب کشت و تولید محصولات کشاورزی بدون استفاده از خاک
مطرح میشود این سوال ظاهرا بسیار ساده پیش می‌آید که وقتی میلیونها هکتار
زمین مزروعی وجود دارد که قسمتی هم بدون استفاده مانده، وقتی خاک به عنوان
منبع مواد غذایی گیاهان و محیط طبیعی رشد آنها به بشر ارزانی شده چرا به
جای استفاده از آن به دنبال روش تولید بدون استفاده از خاک برویم؟ پاسخ
این سوال در مواردی که جامعه مصرف کننده مثلا سبزیجات تازه به دلایل صنعتی ،
تجارتی ، نظامی و غیره در منطقه بدون خاک مزروعی مستقر شده و یا دسترسی با
آب ارزان قیمت نداشته و مسائل حمل و غیره مطرح باشد نسبتا آسان است.
 |
سیر تکاملی
از زمانی که Gericke در سال 1929 امکان کشت تعدادی از نباتات را بدون
استفاده از خاک تا مرحله تکامل و باردهی آنان به ثبوت رساند تا امروز که
در نقاط مختلف جهان تولید با روش آبکشت به صورت تجارتی معمول گردیده، فکر
دانشمندان و متخصصین به تکامل این روش و رفع نواقص آن مشغول بوده است.
دستگاه یا ظرفی که Gericke از آن استفاده کرد در حقیقت جعبه‌ای یود که به
جای درب آن یک ورق توری قرار داشت. روی توری بستر بذور و زیر آن مقداری
فضای خالی و بعد از فضای خالی محلول غذایی در کف محفظه واقع می‌شد.
نبات
پس از سبز شدن در بستر بذر که از جنس سنگریزه یا ماده دیگری غیر از خاک
بود ریشه خود را از سوراخهای توری عبور داده و ریشه پس از طی فضای خالی زیر
توری خود را به محلول غذایی می‌رساند. با پاشیدن آب یا محلول غذایی روی
بستر بذر ، رطوبت برای رشد بذر و جلوگیری از خشک شدن آن قسمت ریشه
که داخل محلول غذایی قرار نداشت، تامین می‌گردد. به علاوه با تبخیر مختصری
که از سطح محلول غذایی و یا در اثر محلول‌پاشی از بالای توری حاصل می‌شد
درصد رطوبت فضای زیر توری تا سطح محلول غذایی را بالا نگه داشته و از خشک
شدن ریشه‌های واقع در این قسمت جلوگیری می‌گردید. ضمنا این ریشه‌ها حداکثر
دسترسی به هوا را داشتند.
با این روش Gericke تضاد مکانیسم آب و
هوا را در محیط رشد ریشه به شکلی از بین برد اما این روش برای تولید تجارتی
راه حل مناسبی ارائه نمی‌داد و چند نقص کلی و عمده داشت. یکی اینکه طبیعت
این نباتات اقتضا نمی‌کرد که ریشه آنها در هوا آویزان باشد بلکه برعکس نیاز
به اتکا داشتند. و دیگر مشکل اینکه در طوقه ریشه گیاهان حساس پوسیدگی
ایجاد شد. ولی در هر حال با تلاش شبانه روزی دانشمتدان و محققان ، امروز
مطالعه و تحقیق و کسب تجربه در این زمینه به حدی توسعه یافته و مورد توجه
قرار گرفته است که آینده کار برد روش آبکشت را خیلی روشن جلوه می‌دهد. در
حال حاضر تولید تجارتی محصولات با روش آبکشت در آمریکا ، ژاپن ، اروپا و
هندوستان رو به افزایش بوده و در سایر نقاط دنیا در حال پیشرفت است. بدون
تردید کشور ما نیز دور از این تکنولوژی قرار نخواهد گرفت.
انواع روشها
کشت مستقیم در محلول غیر متحرک
این روش شباهت زیادی به اولین روش تولید آبکشی دارد که در آن قسمتی از ریشه‌ها به منظور جذب اکسیژن در هوا قرار داشته و قسمتی در محلول غذایی جایی می‌گیرند. به دلایلی عمده امروزه در سیستمهای تجارتی از آن استفاده نمی‌شود.
کشت در مه
این روش شباهت زیادی به روش کشت در محلول دارد با تفاوت که غذا به
صورت مه یا باران پودر شده به نباتات پاشیده میشود ولی به همان دلایل ذکر
شده از قبیل اشکالاتی که نگه داشتن نباتات دارد و همان مشکلات بیولوژیکی
روش بالا ، روش کشت در مه هنوز تجارتی نگردیده و در حال حاضر تحقیقاتی در
این مورد در کشور ایتالیا جریان دارد.
کشت در ماده جامد با مدار باز از نظر محلول غذایی
در عمل مثل روش کشت در خاک است با این تفاوت که به جای خاک ماده بی‌اثری مثل شن
یا سنگریزه مورد استفاده قرار گرفته و ریشه‌ها در این ماده رشد می‌کنند.
از نظر وسایل و ساختمان و تاسیسات ، روی هم رفته خیلی ساده می‌باشد.
مشهورترین نوع این روش ، کشت در ماسه
یا شن با استفاده از محلول غذایی از سطح ماسه مصرف شده و پس از آنکه
مقداری بوسیله ریشه‌ها جذب گردید، بقیه به صورت فاضلاب از سیستم خارج
میشود. خروج فاضلاب از مدار محلول دهی باعث میشود که این روش از نظر
صرفه جویی در مصرف آب در مواردی که هزینه تامین آب زیاد است مقرون به صرفه و
قابل توصیه نباشد.
روش کشت در ماده جامد با مدار بسته از نظر محلول غذایی
در این سیستم کشت در حوضچه‌های متصل به مخزنهایی صورت می‌گیرد که
بوسیله بتن یا استفاده از مواد دیگر ساخته شده است. محلول غذایی از مخزن
مربوط بوسیله پمپ وارد حوضچه شده و سطح ارتفاع آن در حوضچه بالا آمده و
مجددا بوسیله پمپ تخلیه گردیده و به مخزن مربوطه برمی‌گردد. این عمل بر حسب
نیاز نبات به آب و غذا چند بار در روز تکرار می‌گردد.
مزیت عمده
این روش در مقایسه با روش مدار باز امکان صرفه جویی در مصرف آب به مقدار
زیاد بوده و با مقدار قابل ملاحظه‌ای نیز در مصرف مواد غذایی صرفه‌جویی
میشود. بدیهی است از نظر کنترل کیفیت و کمیت محلول غذایی مراقبت و دقت
بیشتری لازم خواهد بود. به علاوه هزینه تاسیسات اولیه به مراتب بیشتر
می‌باشد . در این گلخانه‌ها مورد توجه باشد ، استفاده از سیستم تغذیه و
آبیاری با مدار بسته توصیه و تاکید می‌گردد.
 |
موارد استفاده
- محدودیت اراضی
- تولید برخی محصولات خاص
- تولید محصول در غیر فصل طبیعی
مزایا
- کنترل محیط از نظر عناصر غذایی
- یکی از مزیت‌هایی که در ارتباط با تغذیه گیاه در کشت بدون خاک مطرح بوده کنترل محیط از نظر عناصر غذایی
است. فرمول محلول غذایی تهیه شده قابل دسترسی است. به عبارت دیگر می‌توان
هر ماده‌ای با هر نوع غلظتی تهیه و در محلول قرار داد. نسبت بین یون‌ها را
به خوبی می‌توان حفظ کرد. مثلا می‌توان در محلولی نسبت یون آمونیوم به نیترژون را تنظیم کرد. ولی در محیط خاک این مسأله قابل کنترل نیست.
معایب
- مشکل تهویه
- عدم وجود خاصیت تامپونی
- سرمایه‌گذاری زیاد اولیه
در سیستمهای بدون کشت می‌توان از طریق تعویض محلول غذایی و
تهویه مصنوعی تهویه را تأمین کرد. در خاک خاصیت بافری یا تامپونی برای
عناصر غذایی وجود دارد ولی در محلولهای غذایی این مشکل وجود ندارد. مسأله
دیگر در کشت بدون خاک سرمایه‌گذاری اولیه برای گیاه می‌باشد. معمولا
هیدروپون‌ها نیاز به سرمایه‌گذاری دارند که ممکن است برای هر نوع محصولی
این مساله اقتصادی نباشد.
مواد غذایی مورد نیاز در کشت هیدروپونیک
خاک دارای خاصیت تامپونی و بافری است. بدین مفهوم که اگر عنصری توسط
گیاه جذب شد و غلظتش در محلول خاک کاهش پیدا کرد خاک این توانایی را دارد
که از فاز جامد یا فاز تبادلی آن عنصر را آزاد و وارد محلول خاک کند و غلظت
را به همان سطح اولیه خودش برگرداند. خاصیت تامپونی یا همان حفظ غلظت و
آزاد کردن عناصر از فاز جامد یا تبادلی است. ولی در محلولهای غذایی یا کشت
هیدروپونیک تجدید غلظت وجود ندارد. در بعضی از سیستم‌ها ، محلول غذایی
حالت چرخشی داشته و در یک محدوده (یا مخزنی) کمبود غلظت خود را جبران کرده و
دوباره وارد سیستم خواهد شد که این خود یکی از مزیت‌های خاک در رابطه با
کشت بدون خاک است.
در سیستمهای بدون خاک در تغذیه گیاه از
محلولهای غذایی استفاده می‌کنند لذا برای تهیه محلولهای غذایی از نمک‌های
عناصری مانند نیترات پتاسیم و سولفات پتاسیم استفاده می‌کنند. معمولا برای
تهیه این محلول‌ها ، فرمول‌های غذایی متعددی پیشنهاد شده است. برای هر
گیاه خاص با توجه به نیاز غذایی آن گیاه ، فرمول غذایی خاصی تنظیم میشود.
یعنی غلظت لازم در محلول غذایی کنترل میشود. بطوری که تمامی عناصر غذایی
مورد نیاز در آن به مقدار کافی وجود داشته باشند.
