مقالات کشاورزی اندیشه سبز پارسی

"هیدروپونیک یا هیدروکالچر 1" ؛

" 1 Hydroponic ; Hydroculture"

 گردآوری و تدوین :

اسماعیل پورکاظم ؛ کارشناس ارشد زراعت ،

مدرّس مرکز آموزش کشاورزی گیلان

هیدروپونیک چیست ؟

کشاورزی "هیدروپونیک" (hydroponic) یا "هیدروکالچر" (hydroculture) با اصطلاح فارسی "آبکشت" عبارت از : پرورش گیاهان در محلول های غذایی حاوی آب و کودهای کشاورزی بدون استفاده از خاک و یا با بکارگیری بسترهای رشد (growing medium) جامد غیر مؤثر نظیر : شن ، سنگریزه ، ورمیکولیت ، پشم سنگ (rockwool) ، پرلیت ، پیت خزه (peatmoss) ، الیاف نارگیل (coir) و گاهاً خاک ارّه (sawdust) منحصراً به منظور حمایت مکانیکی است (1).

کشاورزی "هیدروپونیک" برخلاف کشاورزی مبتنی بر خاک (soil growing) امکان کنترل مستقیم و دقیق غلظت عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان را فراهم می سازد، تا بدین طریق به بالاترین راندمان کمّی و کیفی محصولات دست یابند (1).

بطور کلی سیستم های کشاورزی "هیدروپونیک" مبتنی بر دو روش زیر می باشند :

1) سیستم هیدروپونیک باز (open system) :

در این سیستم ، محلول غذایی مصرفی پس از رفع نیاز گیاهان مجدداً مورد استفاده واقع نمی شود (1).

2) سیستم هیدروپونیک بسته (closed system) :

در این سیستم ، محلول غذایی مازاد متوالیاً تحت عملیات زیر واقع می گردد :

2-1) جمع آوری (recovered)

2-2) ترمیم (replenished)

2-3) استفاده مجدد (recycled) (1).

شبهات کشاورزی هیدروپونیک :

یقیناً شبهات و سؤالات متعددی در رابطه با تکنولوژی "هیدروپونیک" همانند سایر شیوه های نوین کشاورزی مطرح می باشند ، که باید برای روشنگری آنها تلاش گردد، تا کاربران و علاقمندان فعالیت های کشاورزی نوین با وثوق بیشتری به فعالیت بیشتر تمایل یابند. برخی از شبهات مربوطه به شرح زیر می باشند :

1) آیا هیدروپونیک تکنولوژی نوینی است ؟

1-1- در سوابق تاریخی آمده است که فرعون های (pharaohs) مصر از سبزیجات و میوه هایی که به روش آبکشت (هیدروپونیک) پرورش می یافته اند ، بسیار استقبال می نمودند.

1-2- بسیاری از محققین معتقدند که باغ های معلق بابل (Babylon hanging gardens) با سیستم "هیدروپونیک" آبیاری می گردیدند.

1-3- برخی گیاهان را در هندوستان از قدیم الایام بر روی پوسته های نارگیل (coconut husk) پرورش می داده اند(5).

2) آیا هیدروپونیک نوعی کشاورزی غیر طبیعی است ؟

2-1- گیاهان برای رشد طبیعی خواهان رفع برخی نیازمندی ها هستند لذا سیستم های هیدروپونیک در بر طرف ساختن نیازهای رشد گیاهان بسیار مؤثرند.

2-2- در سیستم هیدروپونیک از هیچ ماده یا وسیلۀ اعجاب انگیزی استفاده نمی شود.

2-3- در سیستم های هیدروپونیک از مواد استروئیدی (steroids) سود نمی جویند.

2-4- در سیستم های هیدروپونیک تلاش می گردد، تا با کمترین بکارگیری مواد شیمیایی (کودها، آفتکش ها، قارچکش ها، علفکش ها) به تولید محصولات شبه ارگانیک بپردازند (5).

3) آیا هیدروپونیک برای محیط زیست مضر است ؟

3-1- امروزه آب گرانبهاترین ماده ای است که در طبیعت وجود دارد و نیازهای فزاینده بشر را در زمینه های کشاورزی ، صنعتی و بهداشتی برآورده می سازد.

3-2- پژوهش ها نشان می دهند که  میزان مصرف آب در کشاورزی هیدروپونیک حدود 90-70 درصد کمتر از کشاورزی سنتی است.

3-3- بعلاوه کشاورزی هیدروپونیک کمترین میزان کودهای مصرفی را به شکل رواناب وارد رودخانه ها ، دریاچه ها و سفره های آب زیرزمینی (aquifers) می نماید (5).

4) آیا هیدروپونیک نوعی تکنولوژی پیچیده است ؟

4-1- هیدروپونیک کشاورزی بدون خاک است و آنرا می توان در : کشتی ها ، زیردریایی ها ، پشت بام آسمانخراش ها ، پاسیوها ، تراس ها ، گلخانه ها ، دیوارها ، ستون ها ، تنه درختان و حتی در سطل های ارزان قیمت با بکارگیری بسترهای پرورش و آبیاری دستی محلول های غذایی اجرائی نمود.

4-2- سیستم هیدروپونیک در عین سادگی از قابلیت اتوماسیون برخوردار است و هیچگونه محدودیت سنی و زمانی برای کاربران قائل نمی باشد (5).

5) آیا هیدروپونیک فقط قابلیت کاربرد در فضاهای بسته را دارد ؟

سیستم های هیدروپونیک از قابلیت کاربرد در فضاهای بسته و همچنین فضاهای آزاد (در معرض نور خورشید و شرایط اقلیمی عادی) را دارند ولیکن بکارگیری سیستم های هیدروپونیک در فضاهای بسته دارای فواید زیر می باشند :

5-1- کنترل اختلاف فصول

5-2- فصل رشد دوازده ماهه

5-3- کاهش شدید آفات و بیماریها (5).

6) آیا هیدروپونیک نیازمند کاربرد آفتکش ها است ؟

6-1- سیستم های هیدروپونیک نیز ممکن است به کاربرد آفتکش ها نیازمند باشند ولیکن مصرف آنها شدیداً کاهش می یابد.

6-2- به هر حال خسارات آفات و بیماریهای خاکزاد (soil born) در سیستم های هیدروپونیک به دلیل عدم نیاز به خاک به کلی حذف می گردند (5).    

7) آیا هیدروپونیک مختص پرورش گیاهان برتر است ؟

در سیستم های کشاورزی هیدروپونیک به پرورش گیاهان عادی پرداخته می شود ولیکن به دلیل استفاده از بهترین بذور و گیاهچه های نشائی به محصولاتی با کمیّت و کیفیت مطلوب تر دست می یابند، تا درآمد بیشتری نصیب کاربران گردد (5).

8) آیا هیدروپونیک جزو تکنولوژی های نامشروع و غیرقانونی محسوب می گردد ؟

از هیدروپونیک نیز می توان برای پرورش گیاهان غیرقانونی استفاده نمود، همانگونه که مجرمان می توانند از اتومبیل برای فرار از صحنه های جرم بهره گیرند (5).

پرورش هیدروپونیک :

گیاهان برای ادامه زندگی ملزم به انجام واکنش های فتوسنتزی با استعانت از : نور ، آب ، CO2 ، عناصر غذایی و کلروفیل در شرایط مناسب دمایی هستند. آنها تمامی نیازهای خود را در کشاورزی خاکی از انواع بسترهای خاکی تهیّه می کنند درحالیکه در کشاورزی هیدروپونیک باید رفع نیازهای غذایی گیاهان منحصراً از طریق جذب عناصر مغذی محلول در آب فراهم گردد (1).

در سیستم های کشاورزی هیدروپونیک بواسطه عدم حضور خاک که علاوه بر نقش تدارک کنندۀ غذا و آب به عنوان محل استقرار گیاهان نیز عمل می کند ، باید به فراهم نمودن قیّم هایی برای نگهداری گیاهان "لخت ریشه" (bare root) پرداخت، که به آنها "بسترهای رشد" (growing medium) اتلاق می گردد.

بسترهای رشد ضمن تماس با محلول های غذایی باعت تدارک آب و مواد غذایی از طریق خاصیت موئینگی می گردند. این بسترها از خشک شدن سریع ریشه ها در اثر عدم تماس مستقیم آنها با محلول های غذایی بویژه در مراحل ابتدایی رشد بذور و گیاهچه های نشایی جلوگیری می کنند (1).  

تمامی گیاهان برای رشد و نمو نیازمند منبع انرژی (روشنایی) هستند لذا در سیستم های گوناگون هیدروپونیک می توان از طیف طبیعی و پُر قدرت نور خورشید و یا انواع نورهای مصنوعی (growth lights) استفاده نمود، تا به اپتیمم رشد گیاهی دست یافت (1).

"جدول1) مقایسه نیازهای رشد گیاهان در شرایط طبیعی و هیدروپونیک (1):"

فواید سیستم های هیدروپونیک :

1) عدم نیاز به خاک

2) حداقل هزینه آب مصرفی

3) امکان استفاده مجدد از آب مصرفی

4) امکان کنترل و کاهش هزینه عناصر غذایی گیاهان

5) کنترل آلودگی محیطی ناشی از آبهای زهکشی حاوی کود و سم

6) افزایش و تداوم تولیدات گیاهی

7) کنترل بهتر آفات و بیماریها (1).

مضرّات سیستم های هیدروپونیک :

1) شرایط مرطوبی که توسط سیستم های هیدروپونیک ایجاد می گردند ، باعث افزایش رشد باکتری "سالمونلا" (salmonella) می شوند.

2) بیماریهای "بوته میری" (damp off) ناشی از قارچ هایی چون "ویرتیسیلیوم" (verticillium) در اثر شرایط مرطوب حاصل از سیستم های هیدروپونیک مبتنی بر بسترهای جامد غیر مؤثر افزایش می یابد.

3) بسیاری از گیاهان هیدروپونیک نیازمند عناصر غذایی و شرایط رشد متفاوتی هستند (1).

"جدول2) تفاوت های تولیدات هیدروپونیک با تولیدات بسترهای خاکی (1):"

محصولات مناسب کشاورزی هیدروپونیک :

انتخاب بهترین محصول برای بهره برداری در سیستم های هیدروپونیک غالباً از مهمترین عوامل توسعه تجاری کشاورزی نوین می باشد، که بستگی به موارد زیر دارد :

الف) سلایق کاربران (growers)

ب ) موقعیت های مکانی-زمانی (situation) (6).

انتخاب نحوه فروش محصولات کشاورزی هیدروپونیک در اشکال زیر می تواند در موفقیت آن بسیار مهم باشد :

1) خرده فروشی (retail)

2) عمده فروشی (whole sale)

3) رستوران ها (restaurants)

4) بازارهای محلی (farmer`s markets)

5) جوامع حامی کشاورزی یا CSA (community supported agriculture)

البته نحوه فروش را برای دستیابی به موفقیت بیشتر می توان با بیش از یک روش نیز انجام داد(6).

تصمیم گیری در مورد چگونگی عرضه محصولات هیدروپونیک می تواند متأثر از عوامل زیر باشد :

1) موقعیت جغرافیائی (geography)

2) قابلیت دسترسی (accessibility)

3) علائق مصرف کنندگان (temperament)

4) رقبای محلی (local competition)

5) وسعت فعالیت تولیدی (scale of growing operation) (6).

باید به خاطر داشت که تولید کنندگان همواره در جستجوی بهترین خریدارانی هستند، که بالاترین قیمت ها را در ازای محصولات پرداخت نمایند درحالیکه مصرف کنندگان متقابلاً در پی محصولاتی با کیفیت مطلوب و بهای مناسب هستند (6).

باید در نظر داشت که برخی کالاهای کشاورزی هیدروپونیک به شدت فساد پذیر هستند و قاعدتاً قابلیت انتقال به بازارهای دور را ندارند.

بعلاوه هزینه انتقال برخی از کالاهای هیدروپونیک آنچنان زیاد است، که با فروش آنها جبران نمی گردد لذا در تولید محصولاتی چون : گوجه فرنگی و فلفل ها با بهای 4 دلار در هر پوند می بایست با دقت بیشتری تصمیم گیری نمود.

تلاش برای دستیابی به بالاترین میزان محصول و صرف کمترین هزینه ها می تواند موفقیت فعالیت های تولیدی در کشاورزی هیدروپونیک را افزایش دهد امّا فقط بازاریابی مناسب محصولات تولیدی می تواند بقاء و دوام اینگونه فعالیت ها را تضمین نماید (6).

سیستم های کشاورزی هیدروپونیک در شرایط محیطی کنترل شده می تواند نویدبخش فرصت های ذیل باشند :

1) کاهش مهاجرت ساکنین (limited immigration)

2) تولید سبزیجات میکرو یا "میکروگرین" (micro-vegetables)

3) پرورش گیاهان داروئی (homeopathic herbs)

4) پژوهش های گیاهی (botanicals)

5) بررسی های قومیتی (ethnic specialties)

6) تولید سبزیجات آشپزی (specialty cooking greens) (6).

سیستم های کشاورزی هیدروپونیک :

کشاورزی هیدروپونیک به صورت سیستم های مختلفی اجرا می گردد که عبارتند از :

1) سیستم منفعل یا غیر فعال (passive)

2) سیستم آبکشت (water culture)

3) سیستم لایه نازک عناصر غذایی یا NFT (nutrient film technique)

4) سیستم سیلاب و زهکشی (ebb & flow ؛ flood & drain)

5) سیستم فتیله ای (wick)

6) سیستم آبیاری قطره ای (drip watering)

6-1- سیستم آبیاری قطره ای با بازیافت (recovery)

6-2- سیستم آبیاری قطره ای بدون بازیافت (non recovery)

7) سیستم آئروپونیک (aeroponic) (5).

امروزه شیوه های متفاوتی از بکارگیری سیستم های مختلف هیدروپونیک ابداع گردیده اند ، که تعدادشان به صدها روش نیز می رسند ولیکن تمامی آنها در زمرۀ 6 سیستم فوق الذکر و یا تلفیقی از آنها قرار می گیرند (5).

تشریح سیستم های مختلف هیدروپونیک :

1) سیستم منفعل یا غیر فعال :

از سیستم پرورش غیر فعال (passive) یا غیر چرخشی (non-circulating) که بدون نیاز به : الکتریسته ، پمپ و فتیله طراحی شده اند ، می توان به صورت خانگی جهت تولید : سبزیجات ، گل ها و میوه ها بهره گرفت. این سیستم در شرایط محدودیت آب و عناصر غذایی می تواند نیازهای خانوارها به برخی تولیدات گیاهی را بر طرف سازد. احداث و نگهداری سیستم هیدروپونیک غیر فعال بسیار ساده است و سرعت رشد گیاهان را نسبت به شرایط بسترهای خاکی به 4-2 برابر افزایش می دهد (1،2).

انواع سیستم های هیدروپونیک غیر فعال :

بطور کلی سه روش هیدروپونیک غیر چرخشی یا غیر فعال برای این منظور ابداع گردیده اند. در این روش ها تمامی عناصر غذایی به حالت محلول در می آیند و قبل از کاشت بذور یا نشاء گیاهچه ها به داخل سیستم اضافه می گردند.

در ساده ترین طریقه به کاشت بذور و یا نشاء گیاهچه ها در حفره های (net pot) صفحه پلاستیکی یا پلاتفرم دارای مواد بستر (growing medium) اقدام می شود سپس صفحه پلاستیکی را بر روی محفظه ای که با عناصر غذایی محلول پُر شده است، قرار می دهند بطوریکه انتهای محتوای حفره های حاوی بذور در داخل محلول غذایی غوطه ور گردند.

بدین ترتیب بذور یا گیاهچه های کاشته شده بطور خودبخودی مرطوب خواهند شد زیرا مواد بستر که با محلول غذایی در تماسند، در اثر نیروی موئینگی به جذب آب مبادرت می ورزند (2).

تدریجاً با رشد گیاهان هیدروپونیک از سطح محلول غذایی درون محفظه کاسته می گردد و فضای مملو از هوای مرطوب در داخل محفظه گسترش می یابد لذا ریشه های گیاه برای تداوم دستیابی به آب و مواد غذایی به سمت پائین توسعه پیدا می کنند.

ارقام مختلف کاهوی برگی (leaf lettuce) ، کاهوی پیچ (semi-head lettuce) و کاهوی معمولی (romaine) معمولاً 7-6 هفته پس از کاشت بذورشان در شرایط هیدروپونیک غیر فعال قابل برداشت خواهند بود (2).

در  شیوه ای دیگر می توان از صفحات مشبک پلی استری که بر روی محلول غذایی درون لوله های پلی اتیلین با قطر 20 سانتیمتری شناورند، بعنوان بستر کاشت بذور یا نشاءهای گوجه فرنگی بهره گرفت.

در این روش محصول را قبل از تخلیه کامل محلول غذایی از عناصر معدنی برداشت می کنند (2).

کارآیی مصرف آب (WUE = ET / Y) در این شیوه از تکنولوژی هیدروپونیک معادل 20-11 لیتر برای تولید هر کیلوگرم کاهو برآورد شده است ولیکن هدف آتی محققین آن است که بزودی کارآیی مصرف آب در سیستم مزبور را به 6-3 لیتر محلول غذایی به ازای تولید هر 1-6/0 کیلوگرم کاهوی قابل مصرف برسانند (2).

یک مدل دیگر از سیستم پرورش هیدروپونیک غیر چرخشی شامل یک مخزن مسقف است، که با محلول عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان قبل از کاشت بذر یا نشاء آنان مملو می گردد آنگاه بخش قابل تکثیر گیاه را در حفره ها (pits ، holes) یا شکاف های (slits) مخروطی شکل (tapered) پوشش یا سقف محفظه (net pot) حاوی محلول غذایی بر روی بستر رشد می کارند بطوریکه انتهای بستر رشد با محلول غذایی درون محفظه در تماس باشد، تا از طریق خاصیت موئینگی (کاپیلاری ، شعریه) بطور خودبخودی بتواند رطوبت کافی را به بخش مورد نظر گیاه برساند (2).

با افزایش رشد گیاه (گیاهان) و به سبب مصرف محلول غذایی از سطح محلول مذکور در محفظه کاسته می شود و گیاه دیگر نمی تواند از طریق خاصیت موئینگی بستر رشد به جذب مواد غذایی و آب بپردازد لذا سعی می کند تا با افزایش طول ریشه ها مجدداً به محلول غذایی مخزن دسترسی یابد. در این حال بخش خالی از محلول غذایی که در قسمت فوقانی مخزن شکل گرفته است، به تأمین اکسیژن مورد نیاز ریشه های (aeration) خارج از آب می پردازد. بدین ترتیب ریشه های گیاه در اثر برخورداری از هوای مرطوب با تولید شاخه های متعدد به گسترش جانبی اقدام می ورزند (2).

1-1- هیدروپونیک در بطری های 4 لیتری :

بکارگیری سیستم هیدروپونیک در بطری های 4 لیتری می تواند برای پرورش کاهو و سایر گیاهان "زود بازده" (short term) که نیازمند کمترین محلول غذایی در طی دورۀ عمر (life span)هستند، مناسب باشد.

برای این منظور و در ساده ترین روش به پُر کردن یک بطری 4 لیتری با آب می نمایند، بطوریکه فقط 4 سانتیمتر از بخش فوقانی بطری خالی بماند. سپس 4 گرم از کود کامل گرانوله مخصوص هیدروپونیک نظیر :

الف) Gro 10-8-22

ب ) Hydro-Gardens

پ ) Colorado

را به آب داخل بطری می افزایند.

سطوح خارجی بطری را به خوبی می پوشانند، تا مانع نفوذ نور به داخل آن شود تا بدینطریق از رشد جلبک ها (algae) ممانعت به عمل آید.

متعاقباً بذر یا نشاء کاهو را در دهانه حاوی بستر رشد بطری قرار می دهند، بطوریکه حدوداً 3 سانتیمتر از انتهای بستر رشد در داخل محلول غذایی بطری قرار گیرد، تا موجب مرطوب شدن محیط ریشه گیاه از طریق خاصیت موئینگی شود.

کاهو از مرحله جوانه زدن بذور تا مرحله بلوغ به 7-6 هفته زمان نیاز دارد و سطح محلول غذایی در پایان این مرحله در حدود 25-15 سانتیمتر نزول می یابد زیرا محلول غذایی در طی این مدت از هیچگونه افزایشی بهره مند نمی گردد.

افزایش فضای خالی در قسمت بالای بطری ضمن رشد گیاه نمی تواند هیچگونه محدودیتی را باعث شود.

مطابق بررسی هایی که در هاوایی صورت پذیرفت، مشخص گردید که هر 1 کیلوگرم از کاهوی تولیدی در این روش موجب مصرف 20-15 لیتر محلول غذایی می شود.

محققین در ضمن این آزمایشات همچنین توانستند تعداد 8-6 بوته از کاهوها را بر روی ظروف پلاستیکی بزرگتر پرورش دهند (2).

1-2- پرورش گیاهان هیدروپونیک بر روی مخازن مسقف :

در این شیوه می توان پرورش گیاهان هیدروپونیک را از سطح آزمایشی به سطوح تجارتی توسعه داد. برای این منظور ابتدا مخازن مورد نظر را با استفاده از پایه هایی از جنس تخته سه لائی (plywood) و صفحات پلی اتیلین به عنوان پوشش به یک محفظه هیدروپونیک تبدیل می نمایند.

مخازن مورد نظر می توانند از جنس مواد مختلفی باشند ولیکن باید بر سطح صاف و محکمی استقراریابند. در ادامه به ایجاد حفره هایی به قطر 5 سانتیمتر و فواصل 30×20 سانتیمتر بر سطح پوشش مخزن اقدام می شود.

آنگاه مخزن را با محلول غذایی دارای EC معادل 5/1 دسی زیمنس بر سانتیمتر پُر می سازند (2).

محلول 1 باید حاوی 120 گرم در لیتر از کودهای تجارتی ویژه هیدروپونیک نظیر : "Hydro-Gardens" یا Colorado  مرکب از : ازت 8% ، فسفر 6/6% ، پتاسیم 9/19% ، بُر 20/0% ، مس 05/0% ، آهن 4/0% ، منگنز 2/0% ، مولیبدن 01/0% و روی 05/0%  بعلاوۀ 72 گرم در لیتر از سولفات منزیم باشد (2).

محلول 2 باید حاوی 120 گرم در لیتر از نیترات کلسیم قابل حل گردد (2).

برای پرورش هیدروپونیک کاهو می توان از بذور یا نشاءهای 2-1 هفته ای آن استفاده نمود.

موادی که معمولاً به عنوان بستر بدون خاک بذور یا نشاءهای کاهو در این روش استفاده می شوند، شامل موادی چون : پیت ، پرلیت و ورمیکولایت می باشند (2).

انتهای بستر کاشت در آغاز دورۀ تولید باید با محلول غذایی تماس یابد. البته سطح ایستابی محلول غذایی در زمان برداشت محصول به میزان 12-6 سانتیمتر نزول می یابد.

کاهوهایی که در این روش با استفاده از نشاءها پرورش می یابند، پس از 5 هفته به مرحله برداشت می رسند.

کاهوها را در پایان هر دوره با کمک قیچی یا چاقوی باغبانی برداشت می کنند سپس پوشش مخزن (پلاتفرم) و بستر رشد را از بقایای گیاهی کاملاً تمیز می نمایند (2).

برخی پرورش دهندگان به تخلیه و پُر کردن مجدد مخزن محلول غذایی پس از هر نوبت برداشت محصول اقدام می کنند ولیکن برخی دیگر فقط به پُر کردن حجم خالی شدۀ (top off) مخزن می پردازند.

به هر حال نهایتاً باید پس از هر 3 دوره پرورش گیاهان هیدروپونیک نسبت به تخلیه محلول غذایی قبلی و استفاده از محلول غذایی تازه اقدام ورزید (2).

1-3- استفاده از بسترهای مستطیلی شناور بر مخازن طویل :

مخازن طویل با عرض 25/1 متر ، عمق 14 سانتیمتر و طول دلخواه را می توان با پوششی از صفحات پلاستیک یا پلی اتیلین به ضخامت 15/0 میلیمتر مفروش ساخت سپس آنها را مملو از محلول غذایی نمود. آنگاه 2 لوله پلاستیکی طویل با قطر 10 سانتیمتر را به صورت موازی و با فاصله 9/0 متر در داخل مخزن کانالی جای می دهند، تا توسط دیواره های مخزن مستقر گردند.

داخل لوله ها را می توان با کیسه های کوچک حاوی سنگریزه ها پُر نمود، تا شناور نگردند.

حفره هایی به قطر 5 سانتیمتر (اضلاع 5/2×3/1 سانتیمتر) و با فواصل 30-20 سانتیمتر بر روی صفحۀ پلاتفرم ایجاد می نمایند سپس حفره ها را با بستر رشد (پیت یا پرلیت) پُر می سازند.

نشاءهایی با عمر 2-1 هفته ای را در داخل حفره ها استقرار می بخشند.

انتظار می رود که سطح محلول غذایی موجود در مخزن کانالی در زمان برداشت محصول در حدود 9-3 سانتیمتر نزول یابد، که در اثر مصارف گیاهی و تلفات آب بواسطه تبخیر و تعرق است.

بعد از برداشت کاهوها اقدام به پاکیزه نمودن صفحات پلی اتیلین شناور (پلاتفرم) می نمایند، تا پس از تمیز شدن مجدداً مورد استفاده قرار گیرند.

کانال ها را بار دیگر با محلول غذایی پُر می کنند و به دور بعدی تولید می پردازند.

برآوردها نشان می دهند که میزان محصول این سیستم نسبت به سیستم پیشین حدود 23% کمتر است(2).

نکات مهم سیستم های هیدروپونیک غیر چرخشی :

1) سیستم های هیدروپونیک غیر چرخشی (non-circulated) می توانند به تخمریزی پشه ها در سطح محلول غذایی بینجامند، که این موضوع باعث تهدید سلامتی کاربران سیستم خواهد بود ولیکن : 

1-1- پشه ها را می توان با نصب توری های مناسب کنترل نمود.

1-2- استفاده از ماهی های مقاوم به غلظت نمک ها در داخل مخازن هیدروپونیک می تواند در کنترل پشه ها مفید باشد.

1-3- بکارگیری سم حاصل از باکتری BT با نام علمی "Bacillus thuringiensis subspecies e?raelensis" نیز بسیار اثربخش است.

1-4- ایجاد شرایط جابجایی هوای خشک و خنک در کاهش جمعیت پشه ها مؤثر است.

2) در سیستم هیدروپونیک غیر چرخشی باید از آب با کیفیت استفاده شود.

3) مقدار EC آب در شروع پرورش هیدروپونیک غیر چرخشی باید در حدود 5/0 دسی زیمنس بر سانتیمتر باشد ولیکن میزان EC به مرور و با مصرف شدن محلول غذایی توسط گیاهان در زمانی که حدود 25% از حجم محلول غذایی کاسته گردد، به حدود 2 دسی زیمنس بر سانتیمتر تغییر می یابد.

4) استفاده از آب باران در مناطقی که محدودیت آب با کیفیت دارند، مناسب است.

5) در مواقعی که میزان PH محلول غذایی کاهش می یابد و اسیدی می گردد آنگاه می توان با قرار دادن مقداری "دولومیت" در داخل پارچه ململ و افزودن آن به مخزن باعث متعادل شدن PH محلول غذایی گردید. پارچه ململ می تواند از رسوب شدن بخش های غیر قابل حل "دولومیت" در داخل سیستم جلوگیری نماید.

6) در مواردی که PH محلول غذایی از حد معینی بیشتر می شود، می توان از سولفات آمونیوم استفاده نمود، تا با آزادسازی یون هیدروژن باعث کاهش PH محلول غذایی گردد. برای این منظور کافی است، به میزان 12 گرم در لیتر از سولفات آمونیوم مصرف شود.

7) محلول غذایی سیستم هیدروپونیک غیر چرخشی باید با تناوب 4 روزه از نظر PH بررسی شود و در صورت ضرورت تعدیل گردد (2). 

2) سیستم آبکشت :

سیستم کاشت گیاهان درون آب روان یا آبکشت ساده ترین سیستم هیدروپونیک فعال به شمار می آید. صفحه نگهدارنده و محل استقرار گیاهان (platform) در سیستم آبکشت از جنس "استیروفوم" (Styrofoam) می باشد ، که مستقیماً به حالت شناور بر سطح محلول غذایی قرار می گیرد.

یک پمپ هوا (air pump) به تدارک حباب های هوا از میان سنگ متخلخل (air stone) به درون محلول غذایی می پردازد ، تا اکسیژن مورد نیاز ریشه گیاهان را برآورده سازد.

سیستم آبکشت را معمولاً برای پرورش گیاهان سریع الرشد و آبدوستی نظیر "کاهو برگی" (leaf lettuce) می توان بکار گرفت (5).

بزرگترین معضل سیستم های آبکشت آن است که کارآیی مطلوب را در موارد زیر ندارند :

2-1- پرورش گیاهان بزرگ (large plants)

2-2- پرورش گیاهان پُِر دوام (long term plants) (5). 

3) سیستم لایه نازک عناصر غذایی :

سیستم لایه نازک عناصر غذایی یا NFT (nutrient film technique) غالباً اولین شکلی است که در ذهن اشخاص پس از استماع موضوع کشاورزی هیدروپونیک تجلی می یابد.

سیستم NFT دارای جریانی یکنواخت و با ثبات از محلول های غذایی است لذا نیاز به تایمری برای قطع و وصل متناوب جریان در پمپ مغروق ندارد.

محلول غذایی در سیستم NFT به سینی ها (tray) یا لوله های (tube) پرورش گیاهان پمپاژ می شود و در مجاورت ریشه های گیاهان جریان می یابد و پس از رفع نیازهای رطوبتی و غذایی آنها به مخزن ذخیره برگشت می یابد.

معمولاً محلول غذایی را در سیستم لایه نازک عناصر غذایی پس از هر دورۀ پرورش محصولات گیاهی تعویض نمی کنند لذا در هزینه ها صرفه جوئی به عمل می آید (5).

در سیستم لایه نازک عناصر غذایی از محلول حاوی عناصر غذایی و اکسیژن برای پرورش طیف وسیعی از گیاهان نظیر : کاهو ، توت فرنگی ، نباتات داروئی ، گل ها ، گوجه فرنگی ، فلفل ، بادمجان ، خیار و کدو استفاده می شود (1).

ناحیه طوقه گیاهان در سیستم NFT با کمک قطعات فوم پلاستیکی درون پلاتفرم استقرار می یابند، تا ریشه هایشان در داخل محلول غذایی آویزان بمانند زیرا در این سیستم از بسترهای جامد استفاده نمی گردد (5).

سیستم لایه نازک عناصر غذایی نسبت به قطع جریان برق (power outages) و خرابی پمپ آب (pump failures) بسیار حساس و آسیب پذیر می باشد زیرا بدین طریق پس از قطع جریان محلول غذایی در محدودۀ ریشه های گیاهان هیدروپونیک با خشکیدن ریشه ها مواجه خواهند شد (5).

4) سیستم سیلاب و زهکشی :

از سیستم آبیاری سیلابی و زهکشی (ebb & flow) می توان برای ریشه دار کردن قلمه ها ، تولید نشاء ها و پرورش سبزیجات تازه سود جُست. در این شیوه ، محلول غذایی را به حالت سیلابی به محیط پرورش یا سینی رشد (grow tray) وارد می سازند و بعد از لحظاتی به تخلیه آن اقدام می ورزند تا محلول غذایی پس از سیراب کردن گیاهان از طریق زهکش ها به مخزن ذخیره بازگردد. این اعمال معمولاًٌ توسط یک پمپ مغروق متصل به "زمان سنج" (تایمر) اجرا می گردد.

بدین ترتیب محلول غذایی در سیستم سیلاب و زهکشی با روشن شدن تایمر به داخل سینی رشد گسیل می شود و با خاموش شدن تایمر به درون مخزن ذخیره زهکش می گردد (1،5).

تایمر مزبور بر اساس موارد زیر طوری تنظیم می گردد ، که چندین دفعه در شبانه روز خاموش و روشن گردد :

4-1- نوع گیاهان (type of plants)

4-2- اندازه گیاهان (size of plants)

4-3- دمای محیط پرورش (temperature)

4-4- رطوبت نسبی محیط (humidity)

4-5- نوع بستر رشد (type of growing medium) (5).

سینی های پرورش در سیستم سیلابی را می توان با مواد زیر بعنوان بستر رشد پُر نمود :

الف) قلوه سنگ ها (grow rock)

ب ) سنگریزه ها (gravels)

پ ) گرانول پشم سنگ (granular rockwool)

ت ) پرلیت (perlite) (5).

سیستم سیلابی و زهکشی دارای انعطاف پذیری زیادی است ، به طوری که آن را می توان برای انواع محلول ها غذایی و گستره ای از بسترهای رشد بکار گرفت (5).

بزرگترین معضل سیستم سیلابی و زهکشی عبارت از آسیب پذیری در موارد زیر است :

I) قطع برق

II) خرابی تایمر

III) خرابی پمپ

زیرا ریشه های گیاهان پرورشی در موارد مذکور با قطع جریان محلول غذایی بزودی خشک خواهند شد.

البته مشکل مزبور را می توان با انتخاب مواد مناسبی به عنوان بستر رشد که قابلیت جذب و نگهداری رطوبت بیشتری داشته باشند نظیر : پشم شیشه ، ورمیکولایت ، الیاف نارگیل ، "پرومیکس" و "فافارد" (faffard) تا حدودی تسکین بخشید.

باید متذکر شد که "پرومیکس" و "فافارد" از جمله بسترهای پرورش هیدروپونیک هستند، که از مخلوط مواد مطلوب غیر خاکی تهیّه می شوند (5).

5) سیستم فتیله ای :

سیستم فتیله ای (wick) ساده ترین شیوه کشاورزی هیدروپونیک است. این سیستم روشی کم اثر و منفعل می باشد زیرا فاقد بخش های متحرک است. محلول غذایی (nutrient solution) در سیستم فتیله ای از مخزن ذخیره توسط فتیله ها به داخل محیط پرورش گسیل می گردد (5).

سیستم فتیله ای را به خوبی می توان برای انواع بسترهای رشد (growing medium) زیر بکار گرفت:

5-1- پرلیت (perlite)

5-2- ورمیکولایت (vermiculite) 

5-3- پرومیکس (pro-mix)

5-4- الیاف نارگیل (coconut fiber ؛ coir) (5).

بزرگترین معضل سیستم فتیله ای آن است که دو گروه گیاهان زیر :

الف) گیاهان بزرگتر از سایرین

ب ) گیاهان آبدوست

ممکن است محلول غذایی را سریعتر از توان هدایت فتیله ها مصرف نمایند که این موضوع به تنش گیاهان سیستم منتهی خواهد شد (5).

6) سیستم آبیاری قطره ای :

سیستم آبیاری قطره ای (drip watering) احتمالاًٌ رایج ترین شیوه کشاورزی هیدروپونیک در سراسر جهان است. این سیستم بسیار ساده می باشد بطوریکه اصلی ترین اجزای آنرا یک پمپ مغروق و تایمر کنترل تشکیل می دهند. از سیستم آبیاری قطره ای  می توان برای موارد : تجارتی ، سرگرمی و آموزشی پرورش گیاهان هیدروپونیک برای محصولاتی نظیر : گوجه فرنگی ، خیار ، فلفل ، نباتات داروئی و گل ها سود جُست (1،5).

6-1- روشن شدن تایمر در سیستم آبیاری "قطره ای با بازیافت" (drip recovery) باعث افزودن محلول غذایی توسط قطره چکان های کوچک خطی بطور مجزا برای هر گیاه می گردد سپس بخش بازیافت متعاقب خاموشی تایمر موجب بازگشت محلول غذایی مازاد به شکل رواناب به درون مخازن ذخیره جهت استفاده مجدد می شود (5).

6-2- در سیستم "قطره ای بدون بازیافت" (drip non-recovery) هیچگونه اقدامی در جهت جمع آوری محلول غذایی مازاد انجام نمی گیرد و آنها به صورت رواناب به خارج سیستم منتقل و تلف می شوند (5).

سیستم های "قطره ای با بازیافت" به دلیل اینکه نیازمند کنترل دقیق توزیع محلول غذایی جهت کاهش اتلاف آنها نمی باشند لذا می توانند از تایمرهای ارزان تری استفاده نمایند درحالیکه سیستم های قطره ای بدون بازیافت باید از تایمرهای گران بهایی بهره گیرند، تا علاوه بر تأمین مکفی رطوبت و عناصر غذایی از اتلاف آنها بکاهند (5).

در سیستم "قطره ای با بازیافت" باید مداوماً به بررسی PH  و غلظت عناصر غذایی محلول آبیاری پرداخت و آنرا دائماً تنظیم و ترمیم نمود (5).

سیستم های "قطره ای بدون بازیافت" نیاز کمتری به مراقبت از کل سیستم دارند زیرا محلول غذایی مازاد به مخزن ذخیره بر نمی گردد بنابراین تغییری در PH و غلظت عناصر غذایی محلول پدیدار نمی گردد.

در سیستم های "قطره ای بدون بازیافت" متعاقب هر دفعه پُر کردن مخازن ذخیره با محلول غذایی تا تخلیه مخزن نیازی به مراقبت از تغییر کیفیت محلول غذایی نخواهد بود (5).      

7) سیستم آئروپونیک :

سیستم "آئروپونیک" (aeroponic) احتمالاً مدرن ترین شیوۀ کشاورزی هیدروپونیک می باشد.

محیط پرورش گیاهان در سیستم "آئروپونیک" را هوا تشکیل می دهد لذا ریشه های گیاهان در این سیستم بجای اینکه همانند سیستم NFT درون محلول های غذایی غوطه وری باشند ، در هوا معلق می مانند و محلول غذایی توسط پمپ و به شکل "مِه پاشی" یا "میست" (mist) به سیستم ریشه ای آنان افشانده می شود (5).

سیستم "آئروپونیک" روشی عالی برای تولید گیاهچه های محصولات بزرگ ، پرورش نشاءها و ریشه دار کردن قلمه ها به شمار می آید. در این سیستم به اسپری کردن محلول غذایی بر روی ریشه های گیاهان پرورشی اقدام می گردد (1).

سیستم "آئروپونیک" همانند اکثر انواع هیدروپونیک دارای دستگاه تایمری برای قطع و وصل متناوب عملکرد پمپ آب می باشد ولیکن این کار نسبت به سایر روش ها در زمان های کوتاهتری صورت می پذیرد (5).

در سیستم "آئروپونیک" ، عمل پاشش محلول غذایی بر سطح ریشه ها هر چند دقیقه برای لحظاتی انجام می گیرد و قطع طولانی مدت جریان پاشش محلول غذایی بر ریشه های گیاهان آئروپونیک یقیناً به خشک شدن اینگونه ریشه های خواهد انجامید(5). 

"ادامه این مطلب را می توانید در بخش دوّم مقاله مطالعه فرمائید."