دليل موجز لزراعة الغذاء بدون تربة.. ما هي الزراعة المائية؟

تأتي كلمة “الزراعة المائية” من الكلمة اليونانية “hydro” وتعني الماء و”ponos” وتعني العمل، وبعبارة أخرى، الزراعة المائية هي البستنة دون تربة.

قد يكون من الصعب زراعة الغذاء في الصحراء بسبب درجات الحرارة القصوى وانخفاض هطول الأمطار الطبيعي ومحدودية التربة الصالحة للزراعة.

يمكن أن تكون الزراعة المائية خيارًا قابلاً للتطبيق لزراعة الفواكه والخضروات والأعشاب بشكل موثوق، بغض النظر عن المناخ أو توفر التربة أو المساحة.

– مزايا الزراعة المائية

•  يمكن زراعة النباتات في أي مكان على مدار السنة.
•  تحكم أكبر في ظروف النمو لزيادة إنتاجية المحاصيل ووقت نمو أسرع.
•  لا حاجة لإزالة الأعشاب الضارة.
•  يوفر الماء بنسبة تصل إلى 90 بالمائة.
•  ليست هناك حاجة لتناوب المحاصيل.
•  يمكن وضع النباتات بالقرب من بعضها البعض وتكديسها عموديًا.
•  يمكن إعادة استخدام المواد.
•  حدود الزراعة المائية
•  ارتفاع تكاليف بدء التشغيل مقارنة بأنظمة زراعة التربة.
•  والأمراض، عندما تكون موجودة، يمكن أن تنتشر بسهولة.
•  يتطلب بعض المهارات والمعرفة الأساسية للحفاظ عليه.

زراعة المحاصيل المائية

يمكن زراعة المنتجات المائية في المنزل أو الشقة أو الدفيئة أو المكتب، الأشياء الستة المطلوبة هي الضوء والهواء والماء والمواد المغذية والحرارة والفضاء.

يمكن إجراء الزراعة المائية في الداخل أو في الهواء الطلق، في أي من الوضعين، ستحتاج النباتات إلى خمس إلى ست ساعات من الضوء يوميًا، وإمكانية الوصول إلى الكهرباء، ومنطقة مستوية وخالية من الرياح المفرطة. تعتمد درجة الحرارة المثالية على نوع النبات وتنوعه.

أنظمة الزراعة المائية

يمكن تصنيف أنظمة الزراعة المائية إما على أنها ثقافة مائية أو ثقافة متوسطة، لا تستخدم أنظمة الاستزراع المائي وسطًا لدعم الجذور، بل تستخدم المحلول المغذي فقط.

تستخدم أنظمة الاستزراع المتوسط ركيزة صلبة، مثل الرمل، لدعم بنية جذر النبات.

يمكن أن تكون الأنظمة مفتوحة أو مغلقة، في النظام المفتوح، يتدفق المحلول المغذي عبر الجذور، ولا يتم إعادة تدوير المحلول.

في نظام مغلق، يتم استرداد المحلول المغذي الفائض وإعادة شحنه وإعادة تدويره من خلال النظام.

تستخدم أنظمة تربية المياه إحدى الطرق الثلاث التالية:

– تقنية الفيلم المغذي (NFT): توضع جذور النباتات في أنبوب أو حوض PVC صغير القطر، ويتدفق المحلول المغذي عبر الجذور مكونًا طبقة كثيفة من المغذيات من الماء حولها، يمكن أن تكون أنظمة NFT مفتوحة أو مغلقة.

– نظام الطوافة أو النظام العائم: يتم دعم النباتات بواسطة صفائح من الستايروفوم تطفو على محلول غذائي هوائي، تتدلى الجذور من خلال ثقوب صغيرة في الستايروفوم ويتم تعليقها في المحلول، تكون أنظمة الطوافة مغلقة، ويجب مراقبة المحلول المغذي وتعديله بشكل متكرر.

– الزراعة الهوائية: توضع النباتات في حاوية داعمة؛ الجذور معلقة في الهواء، يتم رش الجذور بمحلول مغذي بدلاً من غمرها فيه. يمكن أن تكون أنظمة Aeroponic مفتوحة أو مغلقة.

تستخدم أنظمة الوسائط إحدى الطرق التالية:

– نظام المد والجزر: يتم ضخ المحلول المغذي من الخزان إلى قاع النمو، مما يؤدي إلى إغراق الوسط، يتم تصريف المحلول المغذي مرة أخرى إلى الخزان عن طريق الجاذبية. وهذا مثال على نظام مغلق، حيث يتم إعادة تدوير المحلول المغذي.

– نظام التنقيط: يتم توفير المحلول المغذي للنباتات، مدعماً في وسط صلب، عن طريق الري بالتنقيط، وقد أدت تعديلات هذا النظام إلى تطبيقات تجارية مختلفة، مثل حديقة البرج، حيث يتم دعم النباتات في أنبوب PVC عمودي بواسطة وسط مسامي، يتم تطبيق المحلول المغذي من أعلى الأنبوب بواسطة باعث بالتنقيط، يمكن إعادة تدوير المحلول المغذي (مغلق) أو التخلص منه (مفتوح).

– نظام الري الفرعي: تزرع النباتات في وسط مسامي، يتم نقل المحلول المغذي إلى الجذور عن طريق عمل شعري عالي.

– اختيار الوسائط ومزايا كل وسيط: يجب أن يوفر الوسط المائي الأكسجين والماء والمواد المغذية والدعم للنبات. يتم تحديد الاحتفاظ بالرطوبة المتوسطة من خلال حجم الجسيمات وشكلها ومساميتها.

الخيارات الشائعة للوسائط هي الرغوة والحصى والبيرلايت والصوف الصخري والرمل والهيدروتون وجوز الهند والخفاف.

كل وسيلة لها مزايا وقيود، وسوف يعكس الاختيار مدى التوفر والتكلفة والجودة ونوع نظام الزراعة المائية المستخدم.

الصوف الصخري، وهو ألياف معدنية مشتقة من الصخور البازلتية، هو وسيلة الزراعة المائية الأكثر شعبية، يوفر تحولًا سريعًا للمحاصيل والحد الأدنى من مخاطر فشل المحاصيل.

كما يحد نظام الصوف الصخري المفتوح من الأمراض في النظام.

يعتبر Hydroton وسيلة شائعة لأنظمة الزراعة المائية، وهي مصنوعة من الطين الموسع، ولها درجة حموضة محايدة وقابلة لإعادة الاستخدام.

المحاليل المغذية

يتم توفير العناصر الغذائية للنبات عن طريق إذابة أملاح الأسمدة في الماء.

الخياران للحصول على المحاليل الغذائية هما شراء محلول تجاري أو صنع محلول المخزون الخاص بك.

تعتمد الصيغة المثالية على عدة متغيرات، مثل نوع النبات، ومرحلة نمو النبات، وجزء النبات الذي يمثل الحصاد، والموسم أثناء النمو، والطقس (إذا كان في الهواء الطلق).

إدارة النظام المائي

– إعادة شحن المحلول المغذي:

في النظام المفتوح، يتم استخدام المحلول المغذي مرة واحدة فقط على نباتات المحاصيل.

في النظام المغلق، يتم استخدام المحلول المغذي مرة واحدة، ثم يتم تحليل الرقم الهيدروجيني والمواد المغذية وضبطه إلى المستويات المناسبة.

كما يجب تعقيمها للسيطرة على انتشار مسببات الأمراض، وإعادتها إلى النباتات.

تشمل الطرق الشائعة للتعقيم الحرارة والأشعة فوق البنفسجية والأوزون.

– تعقيم الوسائط المائية:

أنظمة الزراعة المائية ذات الثقافة المتوسطة معرضة للكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض التي تتراكم في الوسط مع كل محصول متتالي. للحصول على أفضل النتائج، يوصى بتعقيم النظام بين كل محصول.

– تعقيم:

يكون التعقيم بالبخار فعالاً عند درجة حرارة 180 فهرنهايت لمدة نصف ساعة على الأقل، كما أنه فعال في تنظيف الأسرة التي يصل عمقها إلى 8 بوصات.

يستخدم التعقيم الكيميائي عندما يكون التعقيم بالبخار غير ممكن. يُستخدم المبيض بشكل شائع ويجب استخدامه بتركيز 10000 جزء في المليون.

يجب ترك المحلول على الوسط لمدة نصف ساعة، ثم يجب شطف الوسط جيدًا. الخيارات الأخرى هي الفورمالديهايد (كمبيد للفطريات)، الكلوروبيكرين (كمبيد حشري)، فابام (مبيد مائي) أو باساميد (مبيد حبيبي للتربة).

العديد من هذه المواد الكيميائية سامة للإنسان. يجب على أولئك الذين يستخدمون هذه المواد الكيميائية قراءة الملصق بعناية للحصول على معلومات الاستخدام والسلامة الخاصة بالمنتج.

– إدارة الآفات والأمراض:

تعد الإدارة المتكاملة للآفات (IPM) هي النهج الأكثر فعالية وحساسية بيئيًا لكل من إعدادات الزراعة المائية التجارية والمنزلية.

الإدارة المتكاملة للآفات ليست طريقة واحدة لمكافحة الآفات، ولكنها تعتمد على الرصد المتكرر واستخدام مجموعة متنوعة من تقنيات الإدارة التي تعتمد على تحمل المستخدم للآفات وشدة تفشي المرض.

يجب على المزارع وضع عتبات العمل على أساس التهديد الاقتصادي، ومراقبة وتحديد الآفات، وممارسة الوقاية والسيطرة على كل من الفعالية والمخاطر.

يجب على المزارع أن يستخدم تقنية المكافحة المتكاملة للآفات (IPM) الأكثر ملائمة للموقف المطروح.

الجودة الغذائية للمنتجات المزروعة في الزراعة المائية

لا يوجد دليل قاطع متاح فيما يتعلق بالجودة الغذائية للمنتجات المزروعة في الزراعة المائية مقارنة بالمنتجات المزروعة في التربة.

وبما أن الزراعة المائية تسمح بالتحكم في جميع جوانب ظروف النمو، فمن المعتقد أن المحاصيل المزروعة في الزراعة المائية قد تتفوق في النهاية على المحاصيل المزروعة في التربة من حيث الجودة الغذائية.

في جامعة نيفادا، رينو، تمت مقارنة الفراولة والتوت المزروعة مائيًا بنظيراتها المزروعة في التربةK أشارت النتائج إلى مستويات أعلى بكثير من فيتامين C وفيتامين E ومركبات البوليفينول الكلية، ولكن أقل بكثير من الفركتوز والجلوكوز، في الفراولة المزروعة في الماء مقارنة بالفراولة المزروعة في التربة.

أظهر التوت المائي مستويات أقل بكثير من الفركتوز والسكروز مقارنة بالتوت المزروع في التربة. قد تساهم هذه النتائج في توفير مصدر غذائي مستدام بيئيًا في ظروف النمو القاحلة أو الحضرية.

هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد أفضل الطرق لإنتاج محاصيل الفراولة والتوت المائية.

الزراعة المائية في المستقبل

لقد تم تكييف الزراعة المائية مع العديد من المواقف خلال فترة زمنية قصيرة نسبيًا.

وفي المستقبل، قد تستخدم المناطق التي تعاني من الجفاف مياه البحر المحلاة في أنظمة الزراعة المائية، وبالتالي يمكن أن توفر الغذاء في المناطق الواقعة على طول السواحل وفي الصحاري وفي البلدان النامية.

يستمتع رواد الفضاء بالفعل بالخس المزروع بطريقة مائية في محطة الفضاء الدولية.

تُجرى الأبحاث حاليًا لاستكشاف أنواع أخرى من الخضروات التي يمكن زراعتها في الزراعة المائية أثناء السفر إلى الفضاء والتي لديها القدرة على إطعام رواد الفضاء في مهمات أطول.