مقالات کشاورزی اندیشه سبز پارسی

"هیدروپونیک یا هیدروکالچر 2" ؛

" 2 Hydroponic ; Hydroculture"

 گردآوری و تدوین :

اسماعیل پورکاظم ؛ کارشناس ارشد زراعت ،

مدرّس مرکز آموزش کشاورزی گیلان

تولید تجاری محصولات هیدروپونیک :

شرکت "چشمه های آبگرم استراحتگاه چنا" یا "CHSR" (Chena hot springs resort) در آلاسکا شامل مجموعه ای از گلخانه های پرورش محصولات گیاهی با سیستم هیدروپونیک است. این شرکت از تکنیک "لایه نازک عناصر غذایی" یا NFT (nutrient film technique) برای تولید : کاهو ، نعناع ، سبزیجات سالادی کوچک (micro-greens) و گیاهان داروئی استفاده می نماید (8).

شرکت مذکور همچنین طی سال های اخیر برای افزایش کمی و کیفی محصولات تولیدی از تکنیک "سیلاب و زهکشی" (ebb & flow) بهره جسته است تا بیشترین بهره مندی را از آب و عناصر غذایی مصرفی از طریق چرخه مجدد آنان کسب نماید.

شرکت مزبور در این راستا از پایدار کنندۀ UV (UV stabilizer) برای استریل کردن محلول غذایی و کنترل پاتوژن های سیستم سود می جوید (8).

آنها برای برآورده سازی نور تکمیلی مورد نیاز گیاهان هیدروپونیک از لامپ های HID (high-intensity discharge) بهره می گیرند. لامپ های HID به تولید نور شدید در اثر التهابات گازی حاصل از الکترودهای تنگستن در داخل لوله های شفاف (transparent) و نیمه شفاف (translucent) می پردازند (8).

برای کنترل شرایط محیطی (دما ، رطوبت ، نور) و افزایش به موقع محلول غذایی نیز از 2 دستگاه "IGROW 1400" بطور هم زمان استفاده می کنند، تا به مدیریت بکارگیری تکنیک "سیلاب و زهکشی" افزوده گردد (8).

تولید هیدروپونیک سبزیجات گلخانه ای :

پرورش گوجه فرنگی هیدروپونیک :

گوجه فرنگی بیشترین تولید جهانی را در سیستم های پرورش گیاهان هیدروپونیک دارد زیرا این گیاه از نظر فیزیولوژی و واکنش به تکنیک های مدیریتی به جهت های : هم زمانی دوره های رشد رویشی ، گلدهی و میوه دهی حائز اهمیّت است.

بعلاوه بوته های گوجه فرنگی می توانند در شرایط هیدروپونیک با کمترین مصرف مواد سمّی (spray free) به ارائه بالاترین میزان عملکرد حتی در سیستم های ارگانیک بپردازند (4).

امروزه انواع جدید گوجه فرنگی های زیر دارای مصارف و خواستاران گسترده ای در سراسر جهان شده اند:

1) کم اسید (low-acid fruit)

2) تک پا (on the truss)

3) خوشه ای (cluster)

4) تازه خوری (vine-ripened)

5) رنگی (new colored)

6) آلوئی (plum)

7) چین دار (Italian)

8) کبابی رشد نامحدود (indeterminate beefsteak)

9) رسمی (heirloom)

10) دگرگشن (open-pollinated) (4).

پرورش گوجه فرنگی در سیستم های هیدروپونیک نیازمند تخصص و مهارت کافی است تا عناصر غذایی مورد نیاز برای رشد سریع بوته ها به میزان دقیق بکار گرفته شوند.

امروزه مصرف صحیح فرمولاسیون های جدید عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان و نظارت دقیق بر سیستم های هیدروپونیک از مهمترین ابزارهای تولید اقتصادی محصول گوجه فرنگی به شمار می آیند.

نظارت دقیق در پرورش هیدروپونیک گوجه فرنگی می تواند از مصرف کودها به شدت بکاهد و مقادیر ضایعات آنها را به حداقل برساند (4).

"جدول3) توصیه غلظت عناصر محلول غذایی به پی پی ام برای مراحل رشد گوجه فرنگی (4):"

تکنیک "لایه نازک عناصر غذایی" یا NFT (nutrient film technique) و تکنیک "جریان عمیق" یا DFT (deep flow technique) از جمله روش های بدون بستر کاشت (media free) محسوب می شوند، که از جریان یافتن محلول غذایی در داخل کانال های حاوی سیستم ریشه ای گیاهان سود می جویند(4).

از تکنیک های NFT و DFT در بسیاری از سیستم های هیدروپونیک تجاری و همچنین تفننی استفاده می گردد (4).

تکنیک NFT مبتنی بر جریان اندک محلول غذایی در عمق کانال های پرورش گیاهان هیدروپونیک است. کانال های این سیستم معمولاً از جنس لوله های PVC و یا با پوششی از صفحات پلاستیکی ضخیم می باشند. در این سیستم، لوله های PVC رواج بیشتری دارند درحالیکه کانال های مفروش از صفحات پلاستیکی بسیار ارزان ترند.

اندازه کانال های سیستم NFT بستگی به نوع محصول دارد آنچنانکه کانال های پرورش گوجه فرنگی اندکی بزرگتر از کانال های پرورش کاهو ، توت فرنگی و گیاهان داروئی (herbs) می باشند.

ابعاد کانال های مختص پرورش انواع گوجه فرنگی های هیدروپونیک بستگی به حجم ریشه های آنها متفاوتند ولیکن کانال های مزبور بطور معمول در ابعاد 8×6 اینچ تهیّه می شوند.

باید توجه داشت که کانال های روباز از سهولت بیشتری برای جرم گیری دیواره ها و حذف گیاهان در پایان فصل برداشت برخوردارند (4).  

تکنیک DFT از عمومیت کمتری نسبت به شیوه NFT بهره مند است. در این سیستم از جریان محلول غذایی با عمق بیشتری در لوله ها یا خندق های رشد سود می جویند (4).

تنظیم دما ، PH و EC در سیستم DFT نسبت به سیستم NFT  راحت تر است امّا دسترسی به اکسیژن کمتری را میسّر می سازد (4).

پرورش گوجه فرنگی به شیوه "تک پا" :

پرورش گوجه فرنگی ها به شیوه "تک پا" (single-truss cropping) از سال های 1960 میلادی در مؤسسه پژوهش های کشاورزی "Glass house" انگلستان توسط دکتر "آلن کوپر" معرفی گردید و موضوع بررسی بسیاری از محققین باغبانی برای حدود 4 دهه قرار گرفت (4).

در حقیقت تکنیک NFT بدواً برای ایجاد سیستم های "تک پا" ابداع شده بود. در شیوۀ "تک پا" نسبت به حذف انتهای ساقه های گوجه فرنگی پس از تشکیل 3-2 برگ در بالای اوّلین خوشه های میوه اقدام می گردد و بدینگونه بوته ها به ارتفاعی بیش از 30 اینچ دست نمی یابند.

تمامی شاخه های جانبی در سیستم "تک پا" بلافاصله پس از شکل گیری حذف می شوند.

بدین ترتیب بوته های گوجه فرنگی را در سیستم "تک پا" می توان با تراکم 16-12 عدد در مترمربع برای دستیابی به حداکثر تولید پرورش داد.

بعلاوه پرورش دهندگان با استفاده از این سیستم قادر خواهند بود که از هر گلخانه هیدروپونیک سالانه 4 محصول برداشت نمایند و بر راندمان تولید گوجه فرنگی به میزان قابل ملاحظه ای بیفزایند (4).

کشاورزان شیوۀ "تک پا" را برای تسهیل در عملیات داشت و برداشت غالباً بر روی سکوهایی مستقر می سازند. شیوه سکوسازی برای گیاهان "تک پا" در بسترهایی که از ارتفاع کافی برخوردار نیستند، مناسبت بیشتری دارد (4).

در سیستم "تک پا" پس از حذف انتهای ساقه ها در واقع هیچگونه رقابت عمده ای بین شکل گیری و نمو میوه ها با ظهور برگ های جدید وجود نخواهد داشت و تمامی انرژی ناشی از آسیمیلاسیون به رشد سریعتر و درشت تر میوه ها تخصیص می یابد و بدینگونه میوه هایی با ماده خشک ، قندها ، طعم و اسیدیته بهتر حتی در شرایط روشنایی کمتر زمستان ها بدست می آیند (4).

ثابت شده است که کمیّت و کیفیت محصول گوجه فرنگی در سیستم های هیدروپونیک به روش "تک پا" یا "تک ساقه" (single-truss) بنحو معنی داری بهتر از سایر سیستم های مشابه حتی در شرایط نورهای کم زمستانی می باشد (4).

بوته های گوجه فرنگی "تک ساقه" بلافاصله پس از حذف مریستم انتهایی (growing point) با سرعت بیشتری نمو می یابند و سریعاً وارد فاز زایشی می گردند لذا بدین ترتیب بر تولید اقتصادی آنها افزوده می شود. اینگونه بوته ها دوره رشد را در طی مدت محدود و معینی به اتمام می رسانند و بستر رشد را برای دورۀ پرورش بعدی آزاد می سازند (4).

نتایج بررسی های متعدد نشان می دهند که عوامل زیر دارای نقش بارزی بر طعم گوجه فرنگی ها در گلخانه های هیدروپونیک هستند :

1) میزان نور محیط

2) دمای محیط

3) تنش رطوبتی

4) میزان شوری

5) کودهای مصرفی

6) سطح کل برگ ها (4).

مسلماً نور عامل اصلی تولید محصولات گیاهی محسوب می شود زیرا باعث واکنش های فتوسنتزی در راستای تولید مواد آلی مختلف می گردد بطوریکه در نور کم از ساخته شدن مواد آلی به شدت کاسته می شود. نتایج پژوهشی مبین آن هستند که تولید مواد آلی در شرایط نوری 16 ساعته نسبت به شرایط نوری 12 ساعته بنحو معنی داری افزایش داشته اند (4).

تدارک دمای مناسب برای نیل به حداکثر تولید محصولات هیدروپونیک گلخانه ای حائز اهمیّت است و دمای مناسب در تلفیق با نور کافی می تواند به کمیّت و کیفیت (رنگ ، طعم ، مزه) میوه های گوجه فرنگی بیفزاید در حالیکه دماهای بالاتر از اپتیمم می توانند بر میزان تولید و طول دورۀ زندگی بوته های گوجه فرنگی صدمات جبران ناپذیری وارد سازند.

پژوهش ها نشان می دهند که بوته های گوجه فرنگی در دماهای بالاتر از 84 درجه فترنهایت به تولید میوه هایی نرم با ظاهری خالدار (blotch) و موزائیکی (crazing) می پردازند، که عمر قفسه ای بسیار کمی دارند (4).

حذف بیش از حد برگ های زیرین  بوته های گوجه فرنگی "تک پا" در گلخانه های هیدروپونیک می تواند بنحو معنی داری از کمیّت و کیفیت میوه های حاصله بکاهد (4).

افزایش EC محلول های غذایی هیدروپونیک می تواند نقش برجسته ای در افزایش طعم ، اسیدیته و سفتی بافت میوه های تولیدی گوجه فرنگی ایفاء نماید آنچنانکه در برخی آزمایشات، میزان EC محلول غذایی را از 3-5/2 دسی زیمنس بر سانتیمتر تا 10-8 دسی زیمنس بر سانتیمتر بویژه برای گوجه فرنگی های گیلاسی (cherry) رقم "Gardener delight" برای کسب حداکثر طعم ، اسیدیته و ماده خشک افزایش می دهند. البته بدینطریق از میزان عصاره میوه ها کاسته می گردد (4).

مدیریت آفات و بیماریها در هیدروپونیک :

تدارک شرایط مناسب رشد گیاهان پرورشی می تواند به فراهم شدن شرایط مطلوب جهت توسعه آفات و بیماریها نیز بینجامد لذا کاربران سیستم های هیدروپونیک همواره در صددند تا ضمن حفظ اپتیمم شرایط رشد گیاهان بتوانند شرایط را برای رشد پاتوژن ها (قارچ ها ، آفات) نامساعد گردانند. بدون تردید ایجاد چنین تعادلی بسیار دشوار خواهد بود لذا ملزم به اجرای مدیریت دقیق می باشد.

مدیریت آفات و بیماریها در سیستم های هیدروپونیک نیازمند برخورداری از اطلاعات مناسب از شرایط رشد و طغیان پاتوژن های گیاهان است. یقیناً رعایت بهداشت (sanitation) و تناوب زراعی (crop rotation) می تواند به کاهش خسارات آفات و بیماریهای گیاهی در سیستم های هیدروپونیک مساعدت نماید (1).

توصیه شده است که در رابطه با مصرف سموم گیاهی در سیستم های هیدروپونیک به موارد زیر توجه گردد :

1) استفاده از سموم گیاهی در سیستم های هیدروپونیک باید در حداقل میزان و با دقت صورت پذیرد.

2) آفات گیاهی سیستم باید دقیقاً شناسائی شوند.

3) چگونگی بکارگیری سموم نباتی باید از جهات زیر مناسب باشد :

3-1- نحوه و امکان اختلاط

3-2- شیوه اسپری کردن

3-3- ساعات سمپاشی

4) فقط از سموم گواهی شده و مناسب برای شرایط گلخانه های هیدروپونیک استفاده گردد.

5) مراقبت های حفاظتی و بهداشتی مطابق با نکات برچسب سموم انجام پذیرد (1).

برداشت محصولات هیدروپونیک :

سبزیجات پرورشی سیستم های هیدروپونیک بسیار لطیف و فسادپذیر هستند لذا عمر قفسه ای و کیفیت آنها بستگی به رعایت موارد زیر دارد :

1) برداشت بدون خسارت دیدگی محصول در بهترین مرحله رشد

2) برداشت محصول در صبحگاهان و خنکی هوا

3) قرار ندادن محصولات برداشتی در معرض نور مستقیم خورشید

4) حمل دستی محصولات برداشتی

5) انبارکردن محصولات برداشتی در دمای مناسب

6) بسته بندی مناسب محصولات تولیدی

7) حمل و نقل محتاطانه محصولات برای فواصل دور (1).

احداث باغ هیدروپونیک شناور :

سرخپوستان قوم "آزتک" با ابداعاتی که در بکارگیری باغ های شناور (floating gardens) داشتند، موجب تحیّر مهاجمان کشورگشای اسپانیایی گردیدند ولیکن امروزه کشاورزی هیدروپونیک بعد از قرن ها توانسته است، به عنوان تفکری نوین در پرورش محصولات کشاورزی بدون آسیب جدّی به محیط زیست، با بازده مناسب و کاهش هزینه های تولید مطرح گردد (7).

مراحل احداث باغ هیدروپونیک شناور به شرح زیر می باشد :

ابتدا با استفاده از تخته هایی به ضخامت 2 سانتیمتر و عرض 20 سانتیمتر به ساختن جعبه ای مستطیلی به عرض 5/1 متر و طول 5/2 متر اقدام می ورزند و صفحه ای (پلاتفرم) از جنس "استیروفوم" با طول و عرض 5/2-5/1 متر و ضخامت 5/0 اینچ را بر آن قرار می دهند تا متعاقباً بر سطح آب شناور گردد. البته اندازه جعبه را بر اساس شرایط و موقعیت ها می توان تغییر داد.

داخل جعبه را با صفحه ای از جنس پلی اتیلین به ضخامت 6 میلیمتر مفروش می سازند، تا مخزنی برای محلول غذایی بوجود آید.

سطحی که صفحه پلی اتیلین بر روی آن استقرار می یابد، باید کاملاً مسطح و عاری از هر گونه ذرات آشغال باشد، تا باعث پارگی صفحه مذکور و در نتیجه خروج محلول غذایی از مخزن نشوند.

لبه های صفحه پلی اتیلین را در بالای قاب حدود 2-1 سانتیمتر به سمت خارج بر می گردانند و با میخ یا پیچ فلزی مستحکم می سازند.

باید مطمئن گردید، که صفحۀ "استیروفوم" قابلیت بالا و پائین رفتن قائم را در اثر تغییر حجم محلول غذایی در داخل چارچوب مذکور دارد، که در غیر این صورت باید از حواشی صفحه "استیروفوم" به میزان لزوم کاست، تا حرکت آن با روانی و سهولت امکانپذیر باشد (7).

محفظه باغ آبی حاصله را با حدود 20 گالن محلول غذایی پُر می کنند. بدین ترتیب محلول غذایی باعث می شود، که صفحه پلاستیک بخوبی درون قاب چوبی جا بیفتند و به آن بچسبد.

لبه های قاب را دقیقاً بررسی می کنند، تا از استقرار صحیح حواشی صفحه پلی اتیلین و صحّت مخزن محلول غذایی اطمینان حاصل گردد.

متعاقباً به پُر کردن محفظه با محلول غذایی ادامه می دهند، تا ارتفاع محلول غذایی لااقل به 5 اینچ برسد.

حجم محلول غذایی که به داخل مخزن واریز شده است، باید با دقت یادداشت شود.

برای تدارک محلول غذایی تازه باید همانند قبل عمل نمود آنچنانکه بهتر است از کودهای 20-20-20 یا 16-8-24 استفاده گردد.

برای تأمین میکروالمنت های مورد نیاز نیز می توان از کودهای میکرو کامل تجارتی به میزان 2-1 قاشق چایخوری به ازای هر گالن آب بهره گرفت.

بعلاوه باید از ترکیب شیمیایی سولفات منزیم موسوم به "نمک اِپسوم" (Epsom salts) به میزان 1-5/0 قاشق چایخوری سرخالی به ازای هر گالن آب مصرف گردد.

محلول غذایی را قبل از افزودن به مخزن باید با میله ای به خوبی بهم بزنند، تا کاملاً همگن و فاقد رسوب گردد.

باید توجه داشت که اکثر آب ها از کلسیم کافی برای رفع نیازهای غذایی غالب گیاهان برخوردارند.

در مواردی که آب مصرفی از کلسیم کافی برای رفع نیازهای گیاهان بهره مند نمی باشد، باید از کودهای حاوی کلسیم مناسب برای سیستم های هیدروپونیک سود جُست.

محلول غذایی مصرفی باید دارای PH حدود 5/6-5/5 باشد.

برای کاهش PH تا محدودۀ مذکور می توان از سرکه خانگی بهره گرفت.

در صورتیکه محفظه های هیدروپونیک خانگی را در فضای آزاد قرار می دهند، ممکن است اندکی در اثر وقوع بارندگی ها دچار تغییر غلظت و PH شوند لذا باید بلافاصله پس از خاتمه بارندگی ها با افزودن کودهای مناسب به تنظیم مجدد محلول غذایی پرداخت.

برای تنظیم آسان تر محلول غذایی بهتر است، از حجم آب اضافه شدۀ ناشی از بارندگی شدید مطلع باشند لذا تعبیه میله اندازه گیری باران (rain guage) در داخل محفظه مخزن بسیار مفید خواهد بود.

محلول غذایی مورد استفاده را بهتر است، به صورت دوره ای تعویض نمود تا حداکثر کارآیی محلول بدست آید.

بطور معمول می توان از هر محلول غذایی برای 3-2 دفعه پرورش سبزیجات استفاده نمود.

در برخی مناطق آمریکا و کانادا از صفحات (پلاتفرم) "استیروفوم" تجارتی موسوم به : "net pots" و "styrofoam coffee cup" استفاده می کنند تا شخصاً نیازی به ایجاد حفره ها (hole) یا شکاف ها (slit) بر روی صفحات "استیروفوم" جهت استقرار گیاهچه های نشاء (seedlings) یا بذور نباشد(7).  

در مواردی که کشاورزان به پلاتفرم های تجارتی دسترسی ندارند، باید از ارّه مخصوص (hole saw) و یا چاقوی تیز برای ایجاد جایگاه استقرار گیاهچه ها بر روی پلاتفرم "استیروفوم" بهره گیرند.

حفره هایی که برای استقرار گیاهچه ها بر روی پلاتفرم ایجاد می شوند، باید به قطر 5/2-2 اینچ باشند.

برای نگهداری منطقه طوقه گیاهچه ها در محل حفره ها نیز می توان از قطعات 3 اینچی "استیروفوم" شکافدار استفاده نمود.

قطعات "استیروفومی" که برای نگهداری گیاهچه ها بر روی حفره های پلاتفرم بکار گرفته می شوند، همواره باید اندکی بزرگتر از قطر حفره ها باشند، تا با فشرده شدن بخوبی در آن استقرار یافته و محکم گردند.

قطعات "استیروفوم" نباید آنچنان در حفره ها فشرده شوند، که به سطح زیرین پلاتفرم برسند زیرا بدین طریق موجب جذب و نگهداری آب مازاد در ناحیه طوقه گیاهچه ها می شوند، که نهایتاً به خفگی و مرگ گیاهچه ها می انجامد.

فواصل حفره ها را بر روی پلاتفرم از کناره های قاب حدود 6 اینچ و از همدیگر حدود 12 اینچ انتخاب می کنند، تا بدین ترتیب حدود 32 حفره بر روی پلاتفرم 5/2-5/1 متر داشته باشند (7).

نشاءهایی (transplants) که برای این سیستم استفاده می گردند، باید در محیط های پرورش بدون خاک (soilless media) پرورش یابند تا نهایتاً از سیستم ریشه ای کاملی برخوردار باشند.

نشاءهای خانگی را می توان در بسترهای سُست نظیر : مکعب های فوم ، پشم شیشه و پلت های پیت فشرده پرورش داد و یا از تولید کنندگان مجاز نهال خریداری کرد.

در مواردی که نشاءها بخوبی درون حفره ها استحکام نمی یابند، می توان از خلال دندان ها (toothpicks) برای این منظور بهره گرفت.

هیچگاه در هنگام استقرار گیاهچه ها نباید اقدام به تعبیه مواد باقیماندۀ بستر پرورش در اطراف ریشه ها نمود.

همچنین هرگز مواد "محیط کشت بدون خاک" مازاد را در اطراف ریشه نشاءها در درون حفره های پلاتفرم نچپانید زیرا با نگهداری رطوبت مازاد در ناحیه طوقه ها و ممانعت از جذب اکسیژن موجب پوسیدگی بوته ها را فراهم می سازند. بخاطر داشته باشید که محل اتصال طوقه و تودۀ ریشه های (rootball) نشاءها باید مملو از هوا باشد.

عمق قرار گرفتن مجموعه ریشه های گیاهان درون محلول غذایی حائز اهمیت است. هیچگاه مجموعه ریشه های گیاهان نباید تماماً درون محلول غذایی مغروق گردند.

سطح وسیع و گسترده ای از ریشه ها می توانند به میزان محلول غذایی بیشتری در قیاس با توده مخروطی شکل ریشه ها دست یابند.

نشاءها باید به طریقی بر پلاتفرم استقرار یابند، که بخشی از ریشه ها در داخل محلول غذایی و بخش دیگری در خارج از آن واقع شوند.

همواره مقادیری از محلول غذایی را به صورت رزرو و آماده نگهدارید، تا با افزودن به موقع آنها به داخل مخزن موجب ثبات ارتفاع محلول غذایی در حد 5 اینچ شوید (7).

   بسیاری از محصولات برگی سالادی نظیر : کاهوها ، خردل ، نعناع ، پیاز کوهی (chive) و کلم برگ (kale) را به خوبی می توان طی فصل سرد در سیستم های هیدروپونیک پرورش داد.

برای فصل گرم نیز به پرورش محصولاتی چون : ریحان (basil) ، چغندر برگی (chard) ، خیار ، شاهی و برخی گل های شاخه بریده از جمله : گل آهار (zinnia) و آفتابگردان زینتی می توان مبادرت ورزید(7).

بطور کلی محصولاتی که وضعیت ریشه های مرطوب را ترجیح می دهند، نسبت به محصولاتی که وضعیت ریشه های خشک را می پسندند، قابلیت پرورش بهتری در سیستم های هیدروپونیک دارند. بعنوان مثال : پرورش شاهی (ترتیزک) مناسب تر از اسفناج و پروانش (periwinkle) در چنین شرایطی است (7).

نکات لازم برای موفقیّت در کشاورزی هیدروپونیک :

تدارک کلیّه عناصر غذایی ضروری (essential elements) رشد گیاهان در مقادیر و نسبت های صحیح می تواند به پرورش دهندگان در دستیابی به محصولات گیاهی مطلوب در تمامی سیستم ها کمک نماید. بکارگیری کودها از مهمترین سؤالات مطروحۀ کشاورزان در سیستم های هیدروپونیک می باشد (3).

بطور کلی گیاهان نیازمند حضور 14 عنصر غذایی در منطقه گسترش ریشه هایشان هستند که عبارتند از:

الف) عناصر غذایی پُر مصرف یا "ماکروالمنت" (macro-elements) یا "ماکرونوترینت" (macro-nutrients) شامل :

الف-1- نیتروژن یا ازت (nitrogen = N)

الف-2- فسفر (phosphorus = P)

الف-3- پتاسیم یا کالیوم (potassium = K)

الف-4- گوگرد یا سولفور (sulfur = S)

الف-5- کلسیم (calcium = Ca)

الف-6- منزیم (magnesium = Mg) (3).

ب ) عناصر غذایی کم مصرف یا "میکروالمنت" (micro-elements) یا "میکرونوترینت" (micro-nutrients) شامل :

ب-1- آهن یا فروس (iron = Fe)

ب-2- منگنز (manganese = Mn)

ب-3- روی یا زینک (zinc = Zn)

ب-4- بُر (boron = B)

ب-5) مس یا کوپر (copper = Cu)

ب-6- مولیبدن (molybdenum = Mo)

ب-7- کلر (chloride = Cl)

ب-8- نیکل (nichel = Ni) (3).

تمامی 14 عنصر مغذی مزبور باید در محلول های غذایی هیدروپونیک تدارک شوند، ولیکن 2 عنصر کلر و نیکل را در بسیاری از دستورالعمل ها در نظر گرفته نمی شوند زیرا مقادیر جزئی آنها که در ناخالصی کودهای شیمیایی وجود دارند، برای رفع نیازهای رشد اغلب گیاهان کفایت می نمایند (3).

خوشبختانه اکثر گیاهان می توانند در طیف وسیعی از غلظت عناصر غذایی رشد نمایند و این موضوع از جنبه عملیاتی بدین معنی است که از دستورالعمل های متفاوتی می توان برای پرورش موفقیّت آمیز گیاهان در سیستم های هیدروپونیک بهره گرفت (3).

عوامل کلیدی در انتخاب کودها :

یقیناً برای تصمیم گیری در مورد تهیّه محلول های غذایی ضروری است که بدواً نسبت به آزمایش آب مورد استفاده در هیدروپونیک اقدام گردد، تا اطلاعات کافی از 3 ویژگی مشروحه زیر حاصل آید :

1) قلیائیت (alkalinity)

2) هدایت الکتریکی یا EC (electrical conductivity)

3) غلظت عناصر خاص (concentration specific elements) (3).

قلیائیت مقیاسی از قابلیت آب برای خنثی شدن با اسیدها است.

قلیائیت را معمولاً با میزان پی پی ام معادل کربنات کلسیم (CaCO3) بیان می نمایند.

بطور کلی مقادیر (value) قلیائیت ممکن است از نزدیک صفر (در آب مقطر خالص یا آب حاصل از فرآیند اسمز معکوس) تا معادل بیش از 300 پی پی ام کربنات کلسیم باشد (3).

افزایش یا کاهش قلیائیت (یا PH) می تواند بر میزان محلول شدن عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان تأثیر بگذارد.

در مواردی که از آب های قلیائی برای آبیاری سیستم های هیدروپونیک استفاده می شود، لزوماً باید از کودهایی با بنیان اسیدی نظیر : آمونیوم یا اوره بهره گرفت و در غیر این صورت اجباراً باید با محاسبه دقیق میزان قلیائیت و افزودن مواد اسیدی تا رسانیدن واکنش شیمیایی محلول به حد خنثی مبادرت ورزید(3).

اندازه گیری میزان هدایت الکتریکی (EC) آب های قابل دسترس برای مصارف کشاورزی هیدروپونیک نیز ضرورت دارد. در حقیقت EC معیاری برای تشخیص کل نمک های محلول (عناصر ضروری و غیر ضروری رشد گیاهان نظیر سدیم) در آب مصرفی هیدروپونیک می باشد. اطلاع از میزان EC می تواند کشاورزان را بر استفاده یا عدم استفاده از آب های قابل وصول متقاعد سازد.

امروزه EC را با مقیاس های مختلفی از جمله "میلی موس" و"میلی زیمنس" می سنجند که عبارتند از :

1 ms/m = 1 ms/cm = 1 mmhos/cm = 1000 μmhos/cm = 1000 μs/cm  (3).

با توجّه به اینکه مازاد آب (محلول) مصرفی را در سیستم های "هیدروپونیک بسته" (closed hydroponic) مجدداً جمع آوری و به مصرف می رسانند ولیکن در سیستم های "هیدروپونیک باز" (open hydroponic) تمامی محلول مصرفی مازاد به هدر می رود لذا توصیه شده است که EC ایده آل محلول های غذایی در سیستم های "هیدروپونیک بسته" کمتر از 25/0 میلی زیمنس بر سانتیمتر (ms/cm) باشد.  

میزان EC محلول غذایی برای سیستم های "هیدروپونیک باز" نیز کمتر از 1 دسی زیمنس بر سانتیمتر توصیه شده اند.

امروزه بسیاری از کشاورزان در صورت مواجهه با آب های دارای املاح زیاد (EC بیش از 25/0 میلی زیمنس بر سانتیمتر) اقدام به تصفیه آنها از طریق دستگاه های اسمز معکوس می نمایند (3).

آزمایش آب مصرفی در سیستم های کشاورزی هیدروپونیک همچنین نشان می دهد که :

الف) میزان و نوع عناصر ضروری رشد گیاهان در آب مصرفی (essential elements)

ب ) مقدار و نوع عوامل آلایندۀ موجود در آب مصرفی (contaminants) (3).

غلظت عناصر غذایی موجود در آب مصرفی برای تجویز دستورالعمل های کودی در تهیّه محلول غذایی گیاهان هیدروپونیک بسیار ضرورت دارد. از جمله اطلاع از مقدار کلسیم ، منزیم و گوگرد در آب مصرفی حائز اهمیّت است.  

موادی چون سدیم و کلر جزو آلاینده های آب مصرفی در هیدروپونیک محسوب می گردند که مقدار ایده آل آنها به ترتیب 50 و 70 پی پی ام است.

با اطلاع از میزان عناصر آلایندۀ موجود در آب مصرفی هیدروپونیک از میزان حذف (bleed ، leach) آنها از آب مصرفی و یا افزودن مقادیر معینی از آنها از طریق مصرف کودهای شیمیایی مطلع می گردند(3).

مقدار مصرف کودهای شیمیایی برای پرورش گیاهان هیدروپونیک می تواند متأثر از عوامل زیر باشد:

الف) نوع محصول پرورشی (crop grown)

ب ) مرحله رشد محصول (crop growth stage)

پ ) شرایط محیطی (environmental condition) (3).

دستورالعمل تهیّه محلول غذایی برای کاهو، گیاهان داروئی  و سبزیجات برگی :

دستورالعمل های (recipes) تهیّه محلول های غذایی برای سبزیجات برگی (vegetative crops ، leafy greens) در طی مراحل رشد گیاه تغییر نمی یابد ولیکن برای محصولات میوه ای (fruiting crops) نظیر : خیار ، فلفل ، گوجه فرنگی که دارای دو مرحله کاملاً معین شامل :

الف) مرحله رویشی

ب ) مرحله زایشی

هستند، با تغییر نسبت های عناصر غذایی متفاوت می گردد (3).

"جدول4) فرمولاسیون Sonneveld جهت پرورش هیدروپونیک کاهو ، گیاهان دارویی ، سبزیجات برگی ، اسفناج و کاهوی اسفناجی (pak-choi) برای 100 گالن آب (3):"

افزودن ترکیبات عناصر غذایی به شکل غلیظ می تواند به بروز رسوب لجنی (sludge) در داخل تانک ذخیره بینجامد و بدین ترتیب موادی چون کلسیم ، فسفر و گوگرد (سولفور) به شکل مواد نامحلول و رسوبات متعفن (nasty precipitate) ظاهر گردند.

بنابراین توصیه می شود که ابتدا ترکیبات شیمیایی مورد نظر را در ظروف کوچکتری به حالت پیش محلول (pre-blended) تهیّه نمایند سپس آنها را برای تهیّه محلول های آمادۀ مصرف (ready-to-use) به میزان معین در داخل مخازن ذخیره (reservoir containers) رقیق نمایند تا به حلالیت 100% برسند (3).

"جدول5) مقایسه عناصر غذایی به پی پی ام در 3 دستورالعمل سیستم هیدروپونیک برای پرورش کاهو ، گیاهان داروئی و سبزیجات برگی (3):"

عنصر آهن به صورت های زیر در هیدروپونیک مصرف می شود:

الف) EDTA  با نام تجارتی فتریلون برای شرایط اسیدی

ب ) EDDHA با نام تجارتی رکسنول برای شرایط خنثی

پ ) DTPA با نام تجارتی سکسترون برای شرایط قلیایی

آنها به ترتیب در آب های قلیائی با میزان ازت 200-40 پی پی ام بکار می روند (3).

"جدول6) مقایسه مقدار پی پی ام عناصر محلول غذایی هیدروپونیک برای محصولات میوه ای (3):"

"جدول7) ترکیبات محلول غذایی سیستم های هیدروپونیک برای پرورش محصولات میوه ای نظیر گوجه فرنگی ، خیار و فلفل در 100 گالن (3):"

به عنوان مثال از 150 پی پی ام ازت برای پرورش کاهو و 200-175 پی پی ام ازت برای پرورش خردل و کلم هیدروپونیک استفاده می شود درحالیکه برای مراحل دانهالی گیاهان فوق الذکر می توان از 125 پی پی ام ازت بهره گرفت.

باید توجه داشت که محصولات میوه ای (fruiting crops) متقاضی سطوح بالاتری از عناصر غذایی در قیاس با سبزیجات برگی (leafy greens) هستند (3).

در برخی استراتژی های پرورش محصولات هیدروپونیک سعی می گردد، تا با بکارگیری مقادیر بیشتری از نیتروژن ، کلسیم و منزیم به گیاهانی با ساختار رویشی بهتر دست یابند سپس حدود 6 هفته پس از نشاء بوته های محصولات میوه ای که در آغاز دورۀ زایشی قرار می گیرند، مجدداً به تنظیم دقیق نسبت های عناصر غذایی در محلول آبیاری می پردازند (3).

پرورش دهندگان همواره باید به اندازه گیری روزانه EC و PH و پایش دوره ای عناصر معدنی محلول غذایی بپردازند، تا بهترین شرایط رشد برای محصولات هیدروپونیک فراهم آید (3).

درک قابلیت تحرک (mobility) عناصر غذایی معدنی در پیکره گیاهان می تواند اطلاعات مفیدی در زمینه بکارگیری دقیق عناصر کودی برای رفع کمبودها فراهم سازد.

مشخص شده است که برگ های جوان تمایل به نشان دادن سطوح فراوان عناصر غذایی متحرک نظیر پتاسیم و ازت را دارند ولیکن برگ های پائینی گیاهان محل ذخیره عناصر غذایی غیر متحرک نظیر کلسیم و منگنز هستند، که این موضوع می تواند تهیّه نمونه های تشخیصی را آسان تر گرداند.

مسلماً برای دستیابی به رشد مناسب گیاهان هیدروپونیک باید : عناصر غذایی ، نور ، دما ، EC و PH در شرایط بهینه فراهم ساخت (3).

"جدول8) مقدار پی پی ام عناصر معدنی محلول غذایی بر اساس مراحل رشد گوجه فرنگی (3):"

منابع و مآخذ :

1) A. F. F. – 2011 – Hydroponic vegetable production – Department of Agriculture , Forestry and Fisheries ; Republic of South Africa , Pretoria

2) Kratky , B. A. – 2009 – Three non_circulating hydroponic methods for growing lettuce – Proceeding of the International Symposium on Soilless Culture and Hydroponics. Acta. Hort. 843:65-72

3) Mattson , Neil S. & Carl Peters – 2018 – A recipe for hydroponic success – Inside Grower , Pages 16-18

4) Morgan , Lynette – 2003 – Greenhouse vegetables ; hydroponic tomatoes – The Growing Edge Magazine

5) Simplyhydro – 2018 – Basic hydroponic systems and how they work – http://www.simplyhydro.com.hydrou.htm

6) Swartz , Joe – 2018 – What are the best hydroponic crops to grow ? – www.hortidaily.com ; American Hydroponics

7) Sweat , Michael & et al – 2018 – Building a floating hydroponic garden – University of Florida ; IFAS Extension

8) Werner , Jeff – 2009 – Commercial hydroponic high value specialty crop production at Chena Hot Springs Resort – University of Alaska Fairbanks