کشت هیدروپونیک و کاربرد آن در کشاورزی مدرن امروز

کشت هیدروپونیک و انقلاب در کشاورزی

هیدروپونیک یک روش رشد گیاهان در یک محلول مغذی و مقوی بدون استفاده یا با استفاده از روش های مصنوعی است. محیط کشت عموما شامل خاک رس، الیاف، پرلیت، ورمی کولایت، خرده ریزه های چوب یا خاک اره، جعبه کنفی پلی استر و الیاف چوبی است.

روش هیدروپونیک یک روش کشت ماندگار و مناسب برای تولید سبزیجات (گوجه فرنگی، کاهو، خیار و فلفل) و همچنین رشد گیاهان زینتی مثل بوته ها، رزها، گل فریزیا (نوعی گل پیازدار) و گیاهان دارای شاخه و برگ می باشد.

بدلیل تحریم و توقیف استفاده از متیل بروماید در محیط کشت خاکی، تولید به روش کشت هیدروپونیک در سال های اخیر به سرعت رشد کرده است.

تاریخچه کشت هیدروپونیک در جهان

کلمه هیدروپونیک از دو کلمه شرقی (هیدرو) به معنی آب و (پونوس) به معنی تلاش کردن بدست می آید. این کلمه اولین بار در سال 1929 توسط دکتر گریگ، یک پروفسور کالیفرنیایی کسی که آغازگر رشد و توسعه روش های آزمایشگاهی به سمت روش های رشد تجاری گیاهان بوده است، استفاده شد.

گروه U.S از کشت هیدروپونیک برای تولید غذای تازه برای پادگان های نظامی و یا جزیره های غیر حاصلخیز در طی جنگ جهانی دوم استفاده کردند. از سال 1950 این مزارع تجاری در آمریکا، اروپا، آفریقا و آسیا دوام پیدا کردند.

محاسن و مزایای کشت هیدروپونیک در کشاورزی

محاسن و مزایای کشت هیدروپونیک در کشاورزی عبارتند از:

• استفاده از این روش کشت در مکان هایی که زمین یا باغ حاصلخیز ندارند. (برای مثال بیابان های خشک، یا مناطق آب و هوایی خیلی سرد)
• کنترل تکمیلی بیشتر روی مقدار مواد مغذی، PH محیط کشت و…
• کاهش آب و مواد مغذی آن که وابسته به بازسازی مجدد آب و تغذیه آن دارد.
• رشد بیشتر به علت در دسترس بودن اکسیژن بیشتر در منطقه ریشه
• حذف و یا کاهش حشرات، قارج ها و باکتری های خاکزی
• تولید بسیار بالای محصول
• بدون نیاز به حذف علف های هرز و رشد آنها
• برخی محصولات مانند کاهو و توت فرنگی کاشت، داشت و برداشت آنها در سطح مرتفع نسبت به سطح زمین بسیار بهتر است و شرایط کار کردن بهتر بوده و بنابراین زحمت نیروی انسانی نیز کمتر می شود.
• آیش یا جایگزینی محصول هم لازم نیست.
• تنش ناشی از فراکاشت هم کاهش می یابد.

معایب کشت هیدروپونیک در کشاورزی

معایب کشت هیدروپونیک در کشاورزی شامل:

• هزینه های عملیاتی و ابتدایی آن بسیار بالاتر از کشت در خاک است.
• دانش و مهارت علمی آن نیاز به اداره کردن درست آن دارد.
• برخی عوامل بیماری زای گیاهی مثل قارچ فوزاریوم و ورتیسلیوم به سرعت می توانند در این سیستم پخش شوند. به هر حال تعدادی هم واریته مقاوم به بیماری های گفته شده در بالا پرورش داده شده اند.

سیستم رشدی در کشت هیدروپونیک چگونه است؟

سیستم هیدروپونیک می تواند هر یک از دو محیط مایع یا سنگدانه (شن و ماسه) باشد. سیستم مایع تکیه گاه واسطی برای رشد ریشه ندارد در حالی که سیستم سنگدانه یک واسطی به عنوان تکیه گاه دارد.

تقسیم بندی بعدی کشت هیدروپونیک شامل سیستم باز (محلول مغذی یکبار برای رشد ریشه استفاده می شود نه دوبار) و سیستم بسته (محلول مازاد که به صورت بازیافت یا پر شدن دوباره مورد استفاده قرار می گیرد) می باشد.

 

سیستم هیدروپونیک به صورت مایع و انواع آن

این سیستم هیدروپونیک شامل سیستم های بسته هستند از جمله:

• شیوه پوسته مغذی یا غشاء مقوی(NFT: Nutrient Film Technique): گیاهان در یک لوله پلی اتیلن که دارای یک شکاف یا درزی برای رشد ریشه می باشد، قرار می گیرند. محلول مغذی اطراف لوله ها پمپ می شود.
• هیدروپونیک سیال یا شناور(Floating Hydroponics): گیاهان در یک قایق شناور از جنس پلاستیک فشرده رشد می کنند.
• آئروپونیک(Aeroponics): ریشه گیاهان در یک محفظه محصور رشدی، معلق می مانند، جایی که به آنها محلول مغذی به صورت غبار برای مدت بسیار کم (معمولا چند دقیقه)، تزریق و اسپری می شود.

سیستم سنگدانه ای هیدروپونیک و انواع متفاوت آن

سیستم سنگدانه ای شامل سیستم باز و به صورت های زیر می باشد:

• کشت در پشم سنگ ( یک سیستم عایق حرارتی که از الیاف معدنی ساخته شده است ): در این نوع کشت هیدروپونیک در بسیاری از موارد از واسطه استفاده می شود. پشم سنگ یک سنگ بازالت است که در اثر فوران های آتشفشانی به صورت نخ تابیده شده می شود و یک الیاف را می سازد. آنها سبک هستند و اغلب به صورت مکعبی فروخته می شوند. پشم سنگ توانایی نگه داشتن آب و حفظ کردن فضای کافی از هوا (حداقل 18 درصد) برای رشد مطلوب ریشه ها در حد بالا را دارا می باشد.
• کشت شنی: سیستم سنگدانه ای شامل سیستم بسته و به صورت های ماسه، NFT و پشم سنگ می باشد که در آن گیاهان روی صفحات کوچکی از پشم سنگ مستقر می شوند که دارای کانال هایی برای عبور محلول مغذی هستند.

تقیسم بندی سیستم هیدروپونیک به روش های دیگر 

سیستم غیرفعال در کشت هیدروپونیک

در سیستم غیرفعال از یک فتیله و واسطه رشد با اثر موئینگی بالایی استفاده می شود. این روش به آب اجازه می دهد که به سمت ریشه های گیاه کشیده شود. سیستم فتیله (Wick System) یک نوع سیستم هیدروپونیک بسیار ساده می باشد.

سیستم فعال در کشت هیدروپونیک

این سیستم توسط محلول مغذی که از انتهای ریشه های گیاهان به صورت فعال عبور می کند، فعالیت می کند.

به طور مثال این سیستم شامل:

• سیستم کشت آبی (The Water Culture System): آسان ترین سیستم های هیدروپونیک فعال است. سکو و پایه ای که گیاهان را در بر می گیرد از پلی استر و چوب پنبه ساخته شده است که مستقیما روی محلول مغذی قرار دارد. یک پمپ هوا بوسیله تولید حبابهایی در محلول مغذی هوای موجود در سنگ هوا را تامین می کند و همچنین اکسیژن اطراف ریشه ها را نیز فراهم می کند. 

 

 

• سیستم جزر و مد (The Ebb and Flow System): که بوسیله ایجاد طوفان موقت در جعبه رشدی با محلول مغذی و تخلیه مجدد محلول از مخزن کار می کند. این عمل معمولا با یک پمپ غوطه ورسازی که به یک تایمر (زمان سنج) وصل است انجام می شود. زمان سنج به چندین زمان در طول یک روز تنظیم می شود، بسته به سایز و نوع گیاه، درجه حرارت، رطوبت و نوع واسطه های رشدی استفاده می شود.

 

 

سیستم قطره ای (Drip System): شاید بیشترین نوع سیستم هیدروپونیک استفاده شده در جهان است. یک زمان سنج که پمپ زیر آب را کنترل می کند. زمان سنج پمپ را درون محلول مغذی به گردش در می آورد و محلول را توسط لوله کوچک قطره چکان در اطراف گیاه می چکاند.

• سیستم NFT : که یک جریان ثابت از محلول مغذی دارد و به زمان سنج برای پمپی که در زیر آب غوطه ور است نیازی نیست.

• سیستم آئروپونیک: احتمالا یکی از اساسی ترین سیستم های هیدروپونیک باغبانی است یک زمان سنج کنترل کننده پمپ مواد مغذی مانند سایر انواع سیستم هیدروپونیک دارد، به جز اینکه سیستم آئروپونیک به یک زمان سنج چرخشی کوتاه که پمپ را برای چند ثانیه و هر چند دقیقه روشن می کند، نیاز دارد.

تکنیک های مدیریت ماده مغذی در کشت هیدروپونیک

اشکال اصلی سیستم های بسته، دشواری در مدیریت ماده مغذی است. 4 تکنیک اصلی که معمولا مورد استفاده قرار می گیرند:

• تکنیک اول: افزایش آب، PH و EC به صورت اتوماتیک کنترل می شوند.  PH یک واحد اسیدیته لایه های زیرین و کنترل کننده در دسترس بودن مواد معدنی مغذی می باشد، در حالی که، EC محتوای مواد مغذی را تخمین می زند. توصیه PH برای کشت هیدروپونیک بین 6-5 می باشد زیرا در دسترس بودن مواد مغذی در PH با خاصیت اسیدی کم بهینه می باشد، و EC باید در سطح 3-1.5 دسی متر باشد.
• تکنیک دوم: ساختار و ترکیب آب که بوسیله مخزن نگهداری می شود و معمولا دارای دریچه چوب پنبه ای اتوماتیک می باشد. سطح مخزن ثابت نگه داشته می شود. هر دو، آب و مواد مغذی از مخزن تامین می شوند، اما فقط آب جا به جا می شود. بنابراین، EC تا زمانی که محلول مخزن توسط افزایش مواد مغذی در سطح بالایی قرار دارد، کاهش پیدا می کند. EC در فواصل معین چک و تنظیم می شود تا زمانی که نیاز به افزایش مواد مغذی داشته باشد توسط دست به مخزن اضافه می شود. PH به این صورت تنظیم می شود که برای کاهش PH نیاز به اضافه کردن اسید (اسید سولفوریک رقیق) و برای افزایش PH نیاز به یک قلیا (محلول هیدروکسید سدیم رقیق NAOH ) می باشد.
• تکنیک سوم: مخزن نگهداری تا حدی یا کاملا خالی می شود و سپس دوباره به صورت یکدست توسط اضافه کردن آب و مواد مغذی پر می شود. جنبه مهم این تکنیک این است که اثر ترکیب چند ماده باهم چک می شود.
• تکنیک چهارم: مخزن نگهدارنده تا حدی یا کاملا خالی می شود و سپس دوباره بوسیله یک محلول مغذی استاندارد و مستحکم پر می شود. اما، برآیند EC در این سیستم چک و یا تنظیم نمی شود، این تکنیک می تواند منجر به یک فاجعه شود.

محلول مواد مغذی برای سیستم هیدروپونیک

تولید کنندگان تجاری هیدروپونیک به کنترل دقیق و بیشتر اجزاء و ترکیبات در یک محلول مغذی برای دستیابی به موفقیت تجاری نیاز دارند. تعداد زیادی دستورالعمل برای محلول های هیدروپونیک در دسترس است و بسیاری از ترکیبات شیمیائی مختلف را برای رسیدن به ترکیبات نهایی استفاده می کنند.

سیستم غیرفعال در کشت هیدروپونیک

تفاوت فیزیولوژیکی بین گیاهانی که در هیدروپونیک رشد می کنند و گیاهانی که در خاک رشد می کنند وجود ندارد. در خاک، هر دو جزء مواد معدنی و غیرمعدنی باید قبل از اینکه در دسترس گیاه قرار بگیرند، به عناصر غیرمعدنی تجزیه شوند.

این عناصر به ذرات خاک می چسبند و در جایی بوسیله گیاه جذب می شوند که در میان محلول خاک مبادله شوند. در هیدروپونیک، ریشه های گیاه با یک محلول مواد مغذی که محتوی عناصر می باشد، مرطوب می شود. روش های ثانویه جذب مواد معدنی توسط گیاه یکسان می باشد.

تغذیه گیاهان در سیستم هیدروپونیک 

در اینجا هیچ ملاک قطعی وجود ندارد که تولید گیاه هیدروپونیکی مقوی تر یا سالم تر از تولید گیاه بوسیله سایر روش ها است، اگرچه برخی مطالعات جزئی نشان می دهد که ممکن است این امکان وجود داشته باشد.

برخی کشورها، مثل هلند، تفکیکی بین محصولات تولید شده توسط کشت هیدروپونیک با سایر روش ها ندارد، آنها بر روی کیفیت محصول تمرکز می کنند.

کیفیت محصول در سیستم های هیدروپونیک به احتمال زیاد به صورت سازگارتر باقی می مانند، چون گیاهان در این سیستم نسبت به سایر سیستم ها اغلب استرس کمتری دارند.

سیستم هیدروپونیک درحال توسعه در گلخانه ها 

برای سرگرمی، هیدروپونیک فرم بسیار تخصصی کشاورزی است که استفاده از آن را به صورت روزمره گسترش می دهند. همزمان باغ های هیدروپونیک خانگی خیلی ساده پیش می روند که مردم بدون دخالت حتی یک انگشت سبابه هم می توانند در رشد گلها و سبزیجات در خانه شان موفق شوند.

در بسیاری از صنایع، سیستم های کوچک توسعه یافته، سپس برای استفاده در مقیاس بزرگ گسترش می یابند. برعکس در هیدروپونیک، تولید صنعتی در مقیاس بزرگ در حال تبدیل شدن به حالت عمومی تر است، در حالی که این چالش برای ساختن سیستم های کوچکتر اقتصادی می باشد.

برنامه ریزی تجاری برای سیستم هیدروپونیک 

سیستم های هیدروپونیک فقط یکی از گزینه های موجود برای زمانیکه آیا محصول را کشت کنیم ؟ هستند. بنابراین برنامه ریزی برای یک کار تجاری باید، مراحل نرمال برای تفکر در مورد هر پروژه باغبانی را دنبال کند.

رشد در خاک را نادیده نگیرید. شما به یک دلیل ارزشمند برای استفاده از سیستم هیدروپونیک به جای خاک نیاز دارید. اگر انتخاب شما رشد با سیستم هیدروپونیک است، شما باید مزایا و معایب هر دو نوع سیستم تولید را برای یک محصول سودمند، ارزیابی کنید.

برای محصولات کوتاه مدت مثل کاهو، عموما روش NFT قابل برگشت یا غرقابی و یا کانال های تخلیه شن و ماسه انتخاب می شوند. برای محصولات بلندمدت و یا خیلی آسیب پذیر در برابر بیماری های ریشه، عموما سیستم های غیرقابل برگشت اساسی انتخاب می شوند.

در طی سال های اخیر، شمار شرکت هایی که سطح گسترده ای از بسته بندی های مهم و جامع را ارائه می دهند، رو به افزایش است. آنها یک بسته کلی از ساختار تولید، هیدروپونیک و منابع سیستمی را می فروشند و اغلب شامل قرارداد مشاوره و بازاریابی نیز می باشند.

چشم اندازی به آینده کشت هیدروپونیک

هیدروپونیک ممکن است در کشورهای توسعه نیافته برای تولید غذا در مکان های محدود مورد استفاده قرار گیرد. کشت هیدروپونیک در مناطقی که وضعیت خاک فقیر است مثل بیابان امکان پذیر می باشد.

شن و ماسه در بیابان به عنوان یک محیط کشت خوب عمل می کند و وقتی نمک (املاح) حذف می شود می توان از آب دریا برای مخلوط محلول مواد مغذی استفاده کرد. محبوبیت هیدروپونیک در یک دوره کوتاه به صورت چشم گیری افزایش یافته است که سبب افزایش آزمایشات و تحقیقات در مناطقی از محیط داخلی و خارجی باغبانی هیدروپونیک شده است.

 

کود مایع ماهی بیواگری 1,375,000 تومان

کود نیترات کلسیم سیترال تماس بگیرید 09916924189

کود زیستی باکتولند پسته 20 لیتری 2,175,000 تومان

کود آمینو استار فروت ست اورانتیکا اسپانیایی 497,000 تومان

کود مایع سیلیکات پتاسیم بیواگری حجم 5 لیتری 720,000 تومان

سم آکتامیا کاوش 360,000 تومان

کود مایع مرغی بیواگری 830,000 تومان

کود گوگرد مایع بیواگری 1,630,000 تومان

کائولین به رشد کویر رفسنجان (25 کیلوگرمی) 320,000 تومان

کود آکامکس پلاس 640,000 تومان

کود آکامکس مینرال تماس بگیرید 09916924189

قارچ کش بردوفیکس باغبان تاک 440,000 تومان

مشاهده تمامی محصولات فروشگاه

ترجمه و تنظیم مقاله کشت هیدروپونیک و کاربرد آن در کشاورزی مدرن امروز

حسنی سعدی، سمیه. 1398. کارشناس ارشد گیاهپزشکی. حشره شناسی کشاورزی. عضو سازمان نظام مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمان.

 

منابع مورد استفاده در مقاله کشت هیدروپونیک 

.Dunn, B. 2013. Hydroponics. Oklahoma state University- Stillwater

.Jones, J.B. 2005. Hydroponics: a practical guide for the soil-less grower. CRC Press. Boca Raton. Fla

.Mason, J. 1990. Commercial hydroponics. Kangaroo Press, Kenthurst, NSW

Resh, H.M. 2004. Hydroponic food production: A definitive guidebook for the advanced home gardener and the commercial hydroponic grower. Newconcept Press, Inc. New Jersey

.Savvas,D. and H. Passam. 2002. Hydroponic production of vegetables and ornamentals. Embryo Publications. Athens, Greece