نظم الزراعة المائية Hydroponic

ما هي الزراعة المائية؟ وما هي مكوناتها وما هي نظم الزراعة المائية ومميزات وعيوب كل نظام والفرق بينها والزراعة التقليدية

الزراعة المائية 

هي طريقة لزراعة النباتات بإستخدام محاليل المغذيات المعدنية في الماء بدون تربة يمكن زراعة النباتات الأرضية بجذورها في محلول المغذيات المعدنية  الغنية بالأكسجين فقط أو في وسط خامل مثل البيرلايت،الفيرميكولايت ، الحصي ، الصوف المعدني ،الطين المتمدد أو قشور جوز الهند وهي طريقة ناجحة لإنتاج الخضروات مثل الطماطم والخس والخيار والفلفل أو إنتاج محاصيل الزينة مثل الأعشاب والورود

تعتمد الزراعة المائية على ثلاثة عوامل رئيسية هي الماء ،الأكسجين والعناصر الغذائية المذابة وتختلف أنظمة الزراعة المائية تبعًا لإختلاف طريقة توصيل هذه العناصر الثلاثة إلى النبات ويجدر الإشارة إلي أن  مياه ري النباتات تتعرض للعديد من التحاليل لتحديد نسب العناصر المغذية بها وتحديد الناقص من المعادن الضرورية وتزويد النبات بها  مثل الحديد وتحقيق التوازن بين عنصري المغنيسيوم والنيتروجين الضرورين لإنتاج الكلوروفيل  والتحكم في الظروف البيئيةمثل  درجة الحرارة ،درجة الحموضة ونسب المغذيات والعمل على تزويد النباتات بإحتياجاتها في الوقت المناسب وفي بيئة  تتوافر فيها كل مقومات نمو النبات فإنه ينمو بصورة جيدة وهي تختلف عن الزراعة التقليدية بتقليل العقبات حول النبات مثل أمراض التربه والحشائش والحيوانات البرية التي تلتقت البذور وتنقض على الثمار مما يعمل على تقليل الإجهاد للنبات فينمو بصورة أفضل

 

نظم الزراعة المائية

تنقسم نظم النمو الى:-

 نظام مغلق

 وفيه يتم إسترداد المحلول الفائض وتجديده وإعادة تدويره ويقوم بإستخدام الحصى أو بإنشاء ألواح  من الصوف الصخري وأغشية مغذية موضوعة  في قنوات تحتوي على محلول مغذي معاد تدويره وينقسم هذا النظام إلي  

نظام سلبي 

يستخدم فتيلا ووسطًا مسامياً ذات تاثير شعري عالي جدا يسمح بسحب الماء الى جذور النبات

 نظام نشط 

بتمرير المغذيات بنشاط على جذور النبات

نظام مفتوح

 يمر الماء على النبات للإستفادة من المغذيات ثم يتم صرفه ولا يعاد إستغلاله وفي هذا النظام يكون إستخدام الصوف الصخري هو الوسيلة الأكثر إستخداما في الزراعة المائية حيث أن الصوف الصخري يتميز بحفظه للماء ويحتفظ بمساحة هواء كافيه على الاقل 18%

مكونات الزراعة المائية 

▪وسط خامل :-

يدعم النبات ويثبت جذوره وهو بديلاً عن التربه ويحتفظ بالرطوبة والمغذيات مثل البيرلايت ،الفيرموكلايت والحصي الطينية

▪ أحجار الهواء ومضخات الهواء :-

وهي عبارة عن أحجار أوحصوات تعمل على تزويد النبات بالأكسجين المذاب من خلال تهوية  الماء من خلال فقاعات الأكسجين في جميع أنحاء خزان المحلول المغذي وذلك من خلال توصيلها بمضخة هواء خارجية عبر أنابيب بلاستيك غير شفافة حتى لا تنمو الطحالب داخلها 

▪الأواني الشبكية :-

هي أكواب شبكية للزراعة تسمح بنمو الجذور وإمتدادها في جوانب وقاع الإناء مما يعطي مزيدًا من التعرض للأكسجين والمواد الغذائية

أنظمة الزراعة المائية

هناك أنواع كثيرة ومستحدثة من أصل ستة أنظمة  للزراعة المائية والتي سيتم ذكرها 

الزراعة المائية في المياه العميقة

Deep water Culture

هو نظام بسيط من أسهل طرق الزراعة المائية وأكثرها شيوعًا حيث تتدلي النباتات فوق خزان عميق من محلول المغذيات الغني بالأكسجين ويتم غمر الجذور فيها لتحصل على إحتياجاتها ويجب دعم النظام بالأكسجين المذاب ويجب ألا يكون جزء من النبات غير الجذور داخل الماء وألا تكون الجذور كلها تحت الماء تترك مسافة صغيرة للتهوية

مزايا الزراعة في المياه العميقة

•سهل الصيانة 

•يحتاج إلى تغيير المحلول المغذي كل من أثنين إلى ثلاث أسابيع 

•تكاليفه بسيطة بالنسبة لبقية الأنظمة 

•يناسب الزراعة المنزلية وخاماته متوافرة

عيوبه 

•لا يصلح للنباتات الكبيرة ولا يصلح للنباتات في مرحلة الإزهار وهو جيد في زراعات مثل الأعشاب والخس •صعوبة التحكم في درجة الحرارة 

نظام الفتيل Wick Systems

توضع النباتات في وسط متنامي على صينية توضع فوق الخزان المحتوي على المحلول الغذائي المذاب به الاكسجين تنتقل الفتائل من الخزان الى الطبقة المتنامية وتتدفق المياه والمغذيات أعلى الفتيل وتتشبع الوسائط المتنامية حول جذر النبات يمكن صنع هذه الفتائل من الحبل ،الخيط أو اللباد وهي بسيطة لا تتطلب أجزاء ميكانيكية وتناسب الأماكن التي لا تتوفر فيها الكهرباء أو لا تعمل بشكل جيد وهي تعتمد في عملها على الخاصية الشعرية حيث يمتص الفتيل الماء الذي يغطس فيه مثل الإسفنج وعندما يتلامس مع وسط النمو المسامي فإنه ينقل محلول المغذيات وفي هذا النظام لابد أن يكون هناك وسط متنامي يحتفظ بالرطوبة مثل قشور جوز الهند التي تتميز بأنها متعادلة الحموضة والبرلايت أيضا والفيرموكلايت أيضا مسامي ولديه القدرة على التبادل الكاتيوني مما يعني أن لديه القدره على تخزين العناصر الغذائية الوسائط هي الأنسب لنظام الفتيل كي تحتفظ بالرطوبة  والمغذيات حول النبات ويكون هناك فتيل لكل نبات وفي هذا النظام لا يحتاج النبات الى تهوية صناعية أو  إضافية ولكن يستحب إضافة مضخة أكسجين لزيادة التهوية

مزايا نظام الفتيل

▪بسيط يمكن لأي شخص إستخدامه 

▪الفتيل يزود النبات بالماء دون التدخل اليدوي

▪ موفر للمساحة يمكن تثبيتها في أي مكان 

▪لا تحتاج للكهرباء للنقل 

▪مناسب للمبتدئين في مجال الزراعه المائية

عيوبه

▪يقتصر على بعض النباتات مثل الريحان والنعناع والنباتات سريعة  النمو التي لا تتطلب الكثير من الماء والعناصر الغذائية مثل إكليل الجبل 

▪لا ينجح في الخضروات الجذرية مثل الجزر واللفت ▪عرضه للتعفن لأن نظام الفتيل يكون دائما رطبا وهذا يخلق خطر إنتشار الفطريات والتعفن في وسط النمو والنباتات

تقنية الاغشية المغذية Nutrient Film Teqnice

  NFT

تكون النباتات فوق تيار من محلول المغذيات المتدفق بإستمرار والذي يكون على أطراف أنظمة الجذور تميل القنوات التي تحمل النباتات مما يسمح بالتدفق على طول أنابيب النمو قبل تصريفها إلى الخزان ويتم تهوية الماء عن طريق حجر الهواء ثم تضخ مضخة غاطسة المياه الغنية بالمغذيات من الخزان وتعود أعلى القناة وفي هذه التقنية تتم إعادة تدوير نظام الزراعة المائية على عكس الزراعة في المياه العميقة فإن الجذور ليست مغمورة في نظام الأغشية المغذية بدلا من ذلك يتدفق التيار أو الفيلم أو الغشاء على نهاية الجذور وسوف تنقل الجذور الرطوبة إلى النبات بينما يسمح نظام الجذر المكشوف  الوصول للمزيد من الأكسجين ويفضل تجديد المحلول كل إسبوع لتحصل النباتات على وفرة من المغذيات ويجب أن تكون القنوات منحدرة ولكن ليس كثيرا حتى لا يندفع الماء دون تغذية النبات بشكل صحيح تعد تقنية NFT مناسبة للنباتات خفيفة الوزن مثل الخس والسبانخ والفواكة مثل الفراولة

مزايا تقنية NFT

▪إستهلاك منخفض لا يتطلب الكثير من الماء أو العناصر الغذائية كما أن التدفق المستمر يجعل من الصعب تراكم الأملاح على جذر النبات

 ▪لا تتطلب وسائط متنامية

▪ التصميم المعياري يعتبر هذا النظام مثالي للتجارة واسعة النطاق تعمل في نظام الصوبة في قنوات متعددة تدعم المحاصيل المختلفة وتغذية كل قناة بشكل منفصل وإذا حدث فشل في المضخة أو إنتشر مرض في الماء فلن ينتقل إلى باقي وحدة الإنتاج

العيوب

•فشل المضخة يؤدي إلى جفاف النبات وإذا لم يتم إصلاحها يؤدي إلى هلاك المحصول لذلك يتطلب مراقبة المضخة بإستمرار 

•إذا كانت النباتات متقاربة أو كانت الجذور شديدة التكاثر فإن نمو الجذور يؤدي إلى أزدياد إنسداد القنوات بالجذور ولن يتمكن الماء من التدفق ولن يحصل النبات على إحتياجاته وقتها يمكن إزالة بعض النباتات ونقلها إلى وحدة اخرى

أنظمة المد والجزر أو نظام تدفق الماء وتصريفه Flood and Drain

عن طريق إغراق طبقة النمو بالمحلول المغذي والمضخة في الخزان مزودة بمؤقت عندما يبدأ الوقت تملا المضخة سرير النمو بالماء والعناصر الغذائية وعندما يتوقف المؤقت تعمل الجاذبية على تصريف الماء ببطء من طبقة النمو وتدفعه مرة أخرى إلى الخزان ،النظام مزود بأنبوب يعمل علي  عدم تجاوز المياه المستوى المطلوب أو وصولها إلى سيقان وثمار النباتات وعلى عكس الأنظمة السابقة تتعرض النباتات بإستمرار للماء ؛أثناء غمر طبقة النمو تتشرب النباتات محلول المغذيات من خلال أنظمة الجذر الخاصة بها وعندما ينحصر الماء ويفرغ السرير المتنامي تجف الجذور ثم تتاكسد الجذور الجافة في الفاصل الزمني قبل الغمر التالي وتسمى أيضًا أنظمة الفيضانات والصرف وهي واحدة من أكثر طرق الزراعة المائية شيوعًا ،يشجع توافر الاكسجين والتغذية بها على النمو السريع والقوي للنباتات يمكن أن تستوعب أنظمة المد والجذر أي نوع من النباتات تقريبا والتقييد الوحيد بها هو حجم وعمق صينية النمو تتطلب الخضروات الجذرية سريرا (صينية) أعمق بكثير من الخس والفراولة وتعتبر الطماطم والبازلاء والفاصوليا والخيار والفلفل جميعها محاصيل مد وجذر شائعة ويعتبر الحصي الطينية والصخور من أكثر وسائط النمو شيوعًا بها وهي قابلة للتنظيف وإعادة الإستخدام وحيث أنها تحتفظ بالرطوبة وهي خاصية هامة  لإستخدامها في هذا النظام 

مزايا نظام المد والجزر 

تعدد الاستخدامات حيث يمكن زراعة نباتات أكبر بكثير من معظم أنظمة الزراعة المائية وتستجيب الفواكة والزهور والخضروات على حد سواء لهذا النظام من الزراعه المائية

عيوبه 

• فشل المضخة: في أي نظام يعتمد على المضخة إذا توقفت عن العمل تموت النباتات ولذلك يجب مراقبة النظام كي لا يضر بصحة النباتات وإذا كان الماء يندفع بسرعة كبيرة فلن تتلقى النباتات كمية كافية من الماء الغني بالمغذيات 

•التعفن والمرض: الصرف الصحي والصيانة ضروريان لنظام المد والجزر إذا لم يتم تجفيف سرير النمو يمكن أن يحدث أمراض الجذور والتعفن واذا لم يتم تنظيفه يؤدي إلى العفن وجذب الحشرات وتتاثر النباتات بدرجه الحموضة لا تستجيب بعض النباتات بشكل جيد للتغير السريع في درجات الحموضة الذي يحدث نتيجة للفيضان واستنزاف التطرف

الري بالتنقيط (Dripsystem)

وهو يعتبر النظام الاكثر سهوله ويعتمد على ضخ مياه الخزان عبر الانابيب التي توصل المياه بشكل منفصل الى كل نبتة في نظام ميكني يزود النباتات بالماء المذاب فيه العناصر ويقطر للنبات المحلول ببطء في الوسائط المتنامية المحيطة بالجذر مما يحافظ على رطوبة النباتات ويعمل على تغذيتها أنظمة الري بالتنقيط هي الأكثر شيوعا وإنتشارا بين أنواع الزرعة المائية خاصة بين المزارعين التجاريين وهي عبارة عن نباتات فردية أو عمليات ري حديثة وهناك نوعين من الأنظمة في هذا التكوين نظام الاسترداد وعدم الاسترداد ونظام الاسترداد هو الأكثر شيوعا لدى المزارعين الصغار في المنزل حيث يتم تصريف المياه الزائد من طبقه النمو الى الخزان لإعادة تدويرها خلال دوره التنقيط التالية أما في نظام عدم الاسترداد سيتم تصريف الماء الزائد من طبقه النمو وتتحول إلى نفايات وهي تستخدم مؤقتات وجداول تغذية دقيقة لتقليل الفاقد الى الحد الادنى وفي نظام الإسترداد يجب متابعة الحموضة بشكل دوري من المياه العائدة الى الخزان ويجب إستبدال أو غسل وسط النمو بشكل دوري كي لا تصبح مشبعة بالمغذيات 

مزايا نظام الري بالتنقيط 

▪يدعم العديد من الخيارات النامية وهذا ما يجعله جذابا للمزارعين التجاريين يدعم كل من البطيخ والقرع والبصل والكوسة بشكل كبير خلال نظام الري بالتنقيط بحجم مناسب يحتوي هذا النظام على كمية أكبر من الوسائط النامية مقارنة بالأنظمة الاخرى مما يسمح بدعم أنظمة الجذر بشكل أكبر للنباتات وتعمل بشكل افضل مع وسائط التصريف البطيئة مثل الصوف الصخري وجوز الهند  والطحالب

العيوب

▪الصيانه في نظام عدم الاسترداد تحتاج الى مراقبة الحموضة ونسب المغذيات في المحلول بإستمرار وإستخدمها اذا لزم الامر

▪ يمكن ان تنسد خطوط أنظمة الإسترداد بسبب الحطام والمواد النباتية فتحتاج الى غسل الخطوط بانتظام

▪ التعقيد يحتاج الى كفاءه ومتابعة وليس نظام بسيط هناك العديد من الأنظمة الأبسط مثل نظام المد والجزر الذي يمكن اتباعه في الزراعه المائية في المنزل

الزراعه الهوائية Aeroponic system

وهو أكثر الانظمة تطورا حيث تكون جذور النباتات معلقه في الهواء في أطر مغلقة ويتم ضخ الماء عبر أنبوب حيث تقوم مضخة ثانيه برش المياه كرذاذ على الجذور وأنظمة المكعبات أو الابراج يمكنها إستيعاب العديد من النباتات في وقت واحد ويتم تخزين الماء والمواد الغذائية في الخزان ويتم ضغطها في فوهه تقوم بتفتيت المحلول وتوزيعه على شكل رذاذ ناعم عادة ما يتم إطلاق الضباب من أعلى البرج مما يسمح بالتسلل الى اسفل الغرفة وهي توفر الماء المستخدم مقارنة بالزراعة التقليدية بنسبة 95% وتوفر للنبات أقصى تعرض للأكسجين مما يجعل النبات فيها ينمو بشكل أسرع من النباتات المزروعة في الأنظمة الاخرى يمكن زراعه الطماطم والفلفل والباذنجان بشكل جيد وايضا الخس والخضروات والأعشاب والفراولة والزنجبيل ولا يمكن زراعة الاشجار الثقيلة أو النباتات ذات الانظمة الجذرية الواسعة مثل الجزر والبطاطس

مزايا نظام الزراعة الهوائية

•فائق الاكسجين الذي تاخذه الجذور العاريه يعزز نمو النبات ويحقق نتائج عالية الجوده 

•التنقل يمكن نقل الأبراج والصواني الهوائية بسهوله من موقع إلى أخر دون تعطيل نمو النبات وأثناء النقل يمكن الرش يدويا وهي أنظمة تسمح بزراعة النباتات بكثافة أكبر 

العيوب

▪تكاليف أولية أعلى من النظم المائية الأخرى

▪ الصيانة هو نظام دقيق يحتاج إلى صيانة ويحتاج إلى تطبيق حجر الجزر بإنتظام لمنع إنتشار مرض الجذور من التاثير على النباتات

▪تتطلب الأنظمة الهوائية تقنية أكثر من الأنظمة الأخري 

  الفرق بين الزراعة المائية والزراعة التقليدية 

 لا يوجد فرق فسيولوجي بين الزراعة المائية والزراعة في التربه ففي الزراعة في التربه يتم تحلل المواد العضويه وغير العضوية الى صورة صالحة لإمتصاص النبات أما الزراعة المائية فيتم ترطيب الجذور النبات محلول مغذي يحتوي على العناصر التي يحتاجها مباشره ولا يوجد فرق في المنتج غير ان الجودة تكون أعلى في الزراعة المائية لأن النبات أقل إجهادا عنه في  الزراعة التقليدية

  مميزات الزراعه المائية

•يمكن استخدامها في الأراضي الغير خصبه مثل الاراضي الصحراوية أو المناطق المناخيه الباردة

• توفر فرص التحكم كامل في محتوى المغذيات ودرجه الحموضة والبيئة حول النبات 

•إنخفاض تكاليف الزراعة أثناء تدوير المياه والمغذيات مثل الزراعة  بماء السمك( الاكوابونيك)

• نمو أسرع بسبب توفر اكسجين حول منطقة الجذور •القضاء على الحشرات والبكتيريا المرتبطة بالتربه والتقليل منها 

•محصول اكبر

• يمكن تناوب زراعة المحاصيل دون الحاجه الى فاصل زمني 

عيوب الزراعة المائية

-تكاليف إنشائية عالية

 -تتطلب الكفاءه والخبره في إستخدام التقنيات المستخدمة وإدارة النظام 

- خطورة العدوى المرضية حيث أن إصابة النبات بعدوى يمكن أن تنتقل سريعًا لباقي النباتات 

المراجع

https://agricultureguruji.com/hydroponic-fodder/

https://sensorex.com/2019/10/29/hydroponic-systems-explained/

https://www.freshwatersystems.com/blogs/blog/what-are-hydroponic-systems

https://youmatter.world/en/definition/aquaponics-sustainable-benefits-system/