أنواع المزارع اللاأرضية:
وجد العلماء تباين كبير في تعريف الزراعة بدون أرض لذلك قسم السكرتير العام للجمعية الدولية للزراعة بدون تربة الزراعة اللاأرضية إلى 7 أنواع وهى :
المزارع المائية Water Culture
وفيها تكون جذور النباتات مغموسة باستمرار أو لفترات متقطعة في المحلول المغذى .
المزارع الهوائية Aeroponic Culture
وفيها تكون جذور النباتات موجودة باستمرار أو لفترات متقطعة في حيز مشبع من المحلول المغذى في صورة ضباب أو رذاذ .
المزارع الرملية Sand Culture
وفى هذا النوع من المزارع تنمو جذور النباتات في مواد صلبة مسامية أو غير مسامية في صورةجزيئات ثابتة غير قابلة للانهيار أ, الفقد مثل الرمل أو البلاستيك أو أي أمواج غير أخرى قطرها أقل من 3 مم .
مزارع الحصى Gravel Culture
وفيها تنمو جذور النباتات في مواد صلبة مسامية أو غير مسامية في صورة جزيئات ثابتة غير قابلة للانهيار أو الفقد مثل الحصى أو البازلت والزجاج البركاني والحمم والبلاستيك أو أي مواد غير عضوية أخرى قطرها أكبر من 3 مم .
مزارع الفيرميكوليت Vermiculapnics
وفيها تكون تنمو الجذور في مادة الفيرميكوليت المصنعة بمفردها أو مخلوطة مع أي مادة غير عضوية .
مزارع الصوف الصخري Rock Wool culture
وفيها تنمو جذور النباتات في مادة الصوف الصخري أو أي مادة غير عضوية مشابهة مثل الصوف الزجاجي .
مزارع الهيدروكلشر Hydro Culture
وهو مصطلح يعنى المزارع المائية إلا أن يقصد به شيئا أخر حيث أعتبره يضم كل طرق الزراعة بدون أرض .
لماذا نحث الناس على استخدام الزراعة بدون أرض ؟ ، ولماذا يتخوف الناس من تطبيقها ؟ هذه عدة أسئلة يجب أن نجيب عليها قبل شرح هذا النظام لذلك يجب أن نعرف مميزاته وعيوبه .
أولا: المميزات
1- يوفر كميات كبيرة في مياه الري المستخدمة حيث لا يوجد فقد لها إلا عن طريق النتح مما يوفر حوالي 20- 50 % من المياه المستخدمة في حالة الزراعة التقليدية .
2- يمكن تطبيقه في أرض زراعية قاحلة ( غير خصبة ) وبالتالي تنجح في أماكن لا يمكن أن تكون بها زراعة .3- كفاءة عالية في استخدام الأسمدة حيث لا يوجد فقد ولا تثبيت .
4- يمكن استخدام مياه نسبة الملوحة بها عالية إلى حد ما .
5- لا تحتاج إلى العمليات الزراعية التقليدية ( حرث – عزيق – تنقية حشائش – الخ ) .
6- في الزراعة التقليدية نحتاج لتعقيم التربة كل فترة لنتلاشى الإصابة بالأمراض من التربة واصابة الجذور أما في هذا النظام لا تقابلنا هذه المشاكل .
7- تجانس تركيز العناصر في المحلول المغذى وفى نفس الوقت من السهل ضبط تركيز العناصر به مما يؤدى إلى أفضل نمو .
8- زيادة عدد النباتات في وحدة المساحة يؤدى إلى زيادة المحصول .
9- تحت نفس الظروف البيئية فإن المزارع اللاأرضية تعطى زيادة في المحصول.
10 - المحصول الناتج من هذا النظام ينضج مبكرا كما أن خواص جودة الثمار تكون أفضل وفترة التخزين الخاصة بها أطول.11-نظرا لارتفاع المحصول وجودته فإن العائد الاقتصادي يكون مرتفعا.
وقد ذكرت بعض المراجع مقارنات في إنتاج المحاصيل المختلفة بين نظام الزراعة اللاأرضية ونظام الزراعة التقليدية وفيما يلي جدول يوضح هذه المقارنات الزراعة اللاأرضية ( طن /دايكر ) الزراعة التقليدية (طن /دايكر) المحصول 21 5 الفول 9 1 البسلة 12 4 البنجر 70 8 البطاطس 2و8 9و5 الكرنب 5و9 1و4 الخس 60 –300 5 -10 الطماطم 12- 112 2و3 الخيار
ثانيا: العيوب:
1- ارتفاع تكاليفه الأولية لكن هذا الأمر لم يعد مشكلة في ظل توفر معظم تجهيزات المزارع اللاأرضية والتي تستخدمه على نطاق واسع في أنظمة الزراعة التقليدية ومنها ( نظم الري بالتنقيط – ساعات التوقيت – شرائح البلاستيك – مضخات مائية ) .
2- يحتاج نظام الـ closed system إلى مصدر دائم للكهرباء Closed system و هو نظام يعاد استخدام المحلول المغذى مرات عديدة كما يمكن استخدام مضخات تعمل بالديزل بدلا من الكهرباء هذا بالإضافة إلى أنه توجد أبحاث لا نستخدم فيها ضخ المحلول بصفة مستمرة لكن نضخ المحلول لفترات ويقف لفترات وهكذا .
- قبل أن نشرح كيفية إنشاء وحدات هيدروبونيكس يجب أن نعرف أولا كيفية تحضير المحلول المغذى وهذا المحلول وتركيبه يعتبر العامل المحدد فى نجاح طرق الزراعة بدون أرض لذلك يجب أن نعرف أولا ما هو المحلول المغذى .
- المحلول المغذى هو المحلول الذى يحتوى على جميع العناصر الغذائية الضرورية Essentid elements اللازمة لنمو النباتات بنسبة متوازنة مع بعضها البعض .
لكن يجب أن نعرف جيدا أن العامل لكل نبات محلول مغذى خاص به وكل مرحلة عمريه لها المحلول الخاص بها .
النقاط الهامة التى يجب أن نراعيها فى تركيب المحلول :
1- أن يكون pH المحلول فى حدود 6 - 5و6 حيث أنم ارتفاع pH يؤدى إلى ترسيب العناصر على صورة أملاح غير ذائبة لا يستفيد منها النبات أما انخفاض pH يؤدى للاتجاهه للحموضة .
2- أن يكون التوصيل الكهربي للمحلول فى حدود 2 - 3 ملليموز / سم .
3- أن يكون نسب العناصر فى المحلول تقارب النسب التى يمتص بها النبات العناصر الغذائية المختلفة
4- أن يكون الماء المستخدم فى تحضير المحلول له خواص خاصة وهى: ? نسبة كلوريد الصوديوم يجب أن يكون الماء نقيا وعذبا بحيث لا يتعدى نسبة كلوريد الصوديوم به عن 50% . ? نسبة الأملاح الكلية الذائبة T.SS .
لاحظ العلماء أن النباتات تختلف فى قدرتها على تحمل التركيزات المرتفعة من الأملاح فهناك نباتات حساسة وأخرى متوسطة وأخرى تتحمل الملوحة لكن وجد العلماء أن يمكن استخدام مياه ملحية تركيزات الأملاح بها تصل إلى 3000 PPM .
أنواع مزارع المحاليل المغذية:
مقدمة:
مزارع المحاليل المغذية هي أحد أقسام الزراعة اللاأرضية أو الزراعة بدون تربة وهذه المزارع تشمل كل أنواع المزارع التى تنمو فيها النباتات فى المحلول المغذى وهى التى يطلق عليها مزارع الهيدروبونيكس ونظرا لما يتعلق فى كثير من الأحيان على مزارع أخرى غير مزارع المحاليل المغذية اسم مزارع الهيدروبنكس فإنه يجدر بنا أن نطلق على مزارع المحاليل المغذية لفظ مزارع الهيدروبنكس الحقيقية تميزا لها ومعنى . وقد تم استخدام مزارع المحاليل المغذية على النطاق البحثي للمساهمة فى تطور علم تغذية النبات استخدمت أيضا على النطاق التجاري وكناحية تطبيقية وتم استخدامه أيضا للزراعة فى الفضاء لحساب وكالة الفضاء الأمريكية NASA حيث أعطت نتائج مذهلة مما جعل أنظمة الزراعة تدخل مجال الميكنة وتبنتها الشركات الزراعية الكبرى كل ذلك كان سببا فى تطور وتعدد طرق .
أولا مزارع المحاليل المغذية الساكنةStatic nutrientnt Solution Cultures
فى هذا النوع من المزارع وهو أبسط وأسهل أنواع مزارع الزراعة المائية لا نحتاج إلى مضخات ولا إلى ميول أو قنوات بشكل معين لكي يستخدم فيها الأوعية .
هي عبارة عن أحواض ذات أشكال مختلفة منها المربع وتام ستطيل والدائري لكن الأكثر شيوعا هي الأحواض المستطيلة بسعات مختلفة ويمكن أن يصنع الحوض من مواد مختلفة حيث يمكن استخدام الخشب أو الأسمنت أو الحديد أو الصلب أو أى مادة أخرى بشرط أن تكون غير مجلفنة لأن عنصر الزنك يدخل فى عملية الجلفنة والذي قد يسبب سمية للنباتات. لكي يشترط أن تكون المادة الموضوع منها الحوض غير منفذة للضوء حتى لا تنمو فيها الفطريات . ويراعى عند إضافة المحلول أن لا يزيد عن نصف ارتفاع الحوض .
زراعة النباتات
يوضع فوق الحوض صينية لها قاع عبارة عن شبكة من السلك وتكو أبعاد الصينية مقاربة لأبعاد الحوض مما يسمح بارتكازها وثباتها على حافة الحوض ويجب أن يكون طولها أقل من طول الحوض بحوالي 10 سم بما يسمح بقياس ارتفاع المحلول المغذى وضبط رقم الحموضة . ويتم ملئ الصينية بأي مادة عضوية مثل القش أو البيت موس أو نشارة الخشب وهذه المواد تعمل كدعامة للتثبيت وأيضا تقبل عملية البخر وتعمل أيضا على إظلام المحلول . ويجب أن ترطب بيئة الإنبات بالماء حتى خروج البادرات التى ينتشر بعضها من جذورها الأولية فى البيئة ثم تتدلى باقي الجذور فى المحلول وقد تحتاج النباتات إلى تثبيتها بدعامات من خيوط الدوبار أو البلاستيك .
طرق توفير الأكسجين فى المحلول :
نظرا لأن هذا المحلول يظل ساكنا فإن محتواه من الأكسجين الذائب يقل وذلك ينعكس على قدرة الجذور فى امتصاص المحلول لذلك يمكن تنفيذ عملية التهوية كما يلي :
1- توصيا أحواض الزراعة بمضخة تدفع الهواء .
2- ترك مسافة كافية بين الصينية وسطح المحلول بمسافة 5-7 سم وبالتالي تستطيع جذور النباتات أخذ احتياجها من الأكسجين .
3- عند تثبيت النبات فى فتحات أغطية أحواض الزراعة تضع شبكة من البلاستيك مساحة تقويها حوالي و25 سم مكعب بين الغطاء وسطح المحلول بحيث تكون المسافة بينه وبين سطح المحلول من 1- 5 سم .
ثانيا مزارع المحاليل المغذية المتدفق Flow nutrient Solution Cultures
فى هذا النظام يتم الاستعانة بموتور يعمل على تدفق ودوران المحلول فى القنوات بارتفاع لا يغمر كل المجموع الجذري للنبات. فى هذا النظام يتم تجهيز قنوات الزراعة بعمل أحواض من البلاستيك الصلب أو النصف صلب أو الخشب أو الأسمنت على أراضى مستوية القاعدة بأطوال وارتفاعات وعرض يختلف حسب حجم المزرعة ونوع النبات ونتحكم فى ارتفاع المحلول فى قنوات أ, أحواض الزراعة عن طريق عمل فتحة فى نهاية القناة على الارتفاع الذى نريده وبذلك عندما تزيد المياه عن المستوى الذى نريده تنقل إلى ماسورة تنقل المحلول إلى تنك التجميع أوتنك التغذية. ويجب أن نلاحظ شيئا هاما هو تغطية أحواض أو قنوات الزراعة بأي نوع من الأغطية لمنع نمو الفطريات وفى هذا النظام يتم أيضا استخدام المواسير البلاستيك كأنابيب للزراعة وذلك يعمل فتحات تكفى لنمو جيد للشتلة وعلى مسافات مناسبة وفى هذا النظام يتم ضخ المحلول من أحد أطراف القناة ويخرج المحلول الزائد من الطرف الآخر ويتم سحبه إلى تنك التغذية. وهذا النظام يفيد فى حالة عدم انتظام التيار الكهربي .
ثالثا مزارع الأغشية المغذية Nutrient Film Technique
وهو واحد من أهم وأحدث طرق الزراعة بدون تربة المبتكرة حديثا وهى تتغلب على مشاكل الأنظمة السابقة ونتغلب أيضا على مشاكل التهوية . وفى هذا النظام يتم تجهيز أرض المزرعة أو الصوبة بعمل ميول أو انحدار ملائم يساعد على سرعة حركة المحلول المغذى داخل القناة وفى هذا النظام لا يلامس المحلول الجذور كلها بل يلامس السطح السفلي لها فقط ويوجد السطح العلوي للجذور أعلى المحلول .
رسم تخطيطى لنموذج لمزرعة الأغشية المغذية (NFT)
الشروط الواجب توافرها فى نظام الأغشية المغذية
هناك بعض الشروط الأساسية التي بدونها لا ينجح نظام الهيدروبونيك:
1- يجب أن يكون أ،حدار القناة منتظما وبطريقة متجانسة مع عدم وجود أي ارتفاعات أو انخفاضات حتى ولو لعدة ملليمترات طولية .
2- ألا يكون دخول المحلول سريعا لدرجه تؤدى إلى أضرار بالجذور .
3- يجب أن تكون قاعدة القناة مستوية .
4- عرض القناة يجب أن يكون كافيا وملائما لنوع وحجم الجذور .
قنوات الزراعة :
من أهم النقاط الواجب مراعاتها عند تنفيذ نظام الأغشية المغذية هو عمل سطح مائل متماثل الانحدار ويجب عدم تعريض سطح الأرض للمياه لأن ذلك يؤدى إلى تعرج سطح الأرض وللتغلب على هذه المشكلة توجد عدة بدائل :
1- استخدام قنوات ذات قاع من مادة صلبة توضع على أي سطح تمد تسويته بطريقة تقريبية .
2- تغطية الأرض بواسطة طبقة من الخرسانة.
القناة القياسية Universal Channel
القناة القياسية يكون عرض قاعدتها 23 سم (9 بوصة) وتتكون هذه القاعدة من شرائط من الصلب يتم شرائها على شكل لفائف ويتم تشكيلها في الموقع بواسطة ماكينات خاصة . ثم يتم تبطين القناة على طول مجراها بواسطة غشاء من البولي بر وبالين الأسود بواسطة ماكينات خاصة . ثم يتم ثم يتم تبطين القناة على طول مجراها بواسطة غشاء من البولي بر وبالين الأسود اللون عن طريق دفعه داخل القاعدة ثم تثنى حواف البولي بر وبالين على جانبي القاعدة لعمل حوائط للقناة بدرجة ميل 30 درجة لكل حائط وبذلك تكون القناة على شكل هرمي ويكون الارتفاع الرأسي للقناة من القاعدة إلى القمة التي تتلاقى عندها حواف البولي بر وبالين 7سم 3 بوصة .
الجيل الثاني من مزارع الأغشية المغذية Ariel System
قام بتنفيذ هذا النظام Allen Cooper سنة 1985 بعد بضع سنوات من تصميم NFT وهذا النظام تم تطبيقه في البلاد الأوروبية حيث يتوفر أنظمة الحاسب الآلي والتكنولوجيا العالية .
الفكرة الأساسية في النظام تتمثل في :
1- إنبات بذور النباتات بدون مواد الأنبات تنتج بادرات ذات جذور عارية Barerootel
2- استخدام قنوات زراعة مزدوجة مزدوجة بكل منها قناتين يفصلهما حاجز توضع عليه البادرات مع توجيهه نصف الجذور إلى حد القناتين والنصف الثاني إلى القناة الأخرى.
3- تتم التغذية من جانب واحد فقط وبالتتابع مع الجانب الآخر ليعيش النبات وينمو في وسطين مختلفين ( حيث نصف الجذور في الحالة السائلة والنصف الأخر في الحالة الغازية ) .
4- زيادة معدل التغذية في فتره قصيرة من النهار عند أقصى معدل تمثيل ضوئي بمحلول مغذى تركيزه ضعف تركيز المحلول الأصلي تقريبا فيما يعرف بالتغذية الزائدة Hypertoni حيث وجد أن زيادة تركيز المحلول المغذى 650 ملجم/ لتر عن المحلول الأصبى وتعريض الجذور له لمدة 5 دقائق يؤدى إلى زيادة شفى الأملاح الممتصة ليتساوى مع ما يمتص في نصف يوم كامل بالتغذية العادية Edwards سنة 1985.
