کشت هیدروپونیک؛ کشت و پرورش گل و گیاه در اب و بدون خاک

 

۱ - هیدروپونیک چیست؟ 

 

​​​​هیدروپونیک در عمل به معنی کاشت گیاهان در آب و محلول غذایی بدون استفاده از خاک می‌باشد. کشت هیدروپونیک این امکان را به کشاورز می‌دهد که در زمان کوتاه‌تر با زحمت کمتر محصولی باراندمان بیشتر را کشت نماید.علم هیدروپونیک ثابت کرده است که برای رشد گیاهان به خاک احتیاجی نیست اما به عناصری که در خاک موجود است( مواد معدنی، مواد آلی) احتیاج است. هر گیاهی را می‌توان به‌صورت هیدروپونیک کشت کرد ولی بعضی از آن‌ها موفقیت بیشتری در این سیستم دارند. کشت هیدروپونیک برای میوه‌هایی با محصولات مقاوم از قبیل گوجه - خیار - فلفل - گیاهان برگی مثل کاهو - سبزی و گیاهانی که رشد سریعی دارند ایده آل است.

 

 

۲ - تاریخچه هیدروپونیک 

• چند صد سال قبل از میلاد مسیح، بابلی‌ها باغ‌های کشت آبی آویزان داشته‌اند که به عنوان یکی از هفت عجایب دنیای قدیم محسوب می‌شود.
• چند صد سال قبل از میلاد مسیح، تصویرنگاری مصری‌ها حاکی از کشت گیاهان در آب در آن زمان بوده است.
• تئوفراستوس فیلسوف یونانی (300 سال قبل از میلاد مسیح) آزمایش‌های تغذیه گیاهی اجرا نمود.
• در طی قرن اول میلادی، همان طوری که توسط “مارکوپلو” نقل شده است، چینی‌ها باغ‌های غرقاب در آب داشته‌اند.
• در طی 400 سال گذشته، تکنیک‌های کشت گیاه در محلول غذایی به منظور مطالعه نیازهای غذایی و عناصر معدنی گیاهان ایجاد شد. این تکنیک‌ها را کشت آبی گویند که شروعی برای ایجاد هیدروپونیک به حساب می‌آید.
• در سال 1699 میلادی (جان وودوارد) (John Woodward) انگلیسی از آبی که خاک در آن حل شده بود و آب بدون خاک برای کشت گیاهان استفاده کرد. وی دریافت که بیشترین رشد در گیاهانی که در آبی قرار داشتند که حاوی خاک بوده است رخ داده است. وی نتیجه‌گیری کرد که رشد گیاهان به لحاظ وجود مواد موجود در آبی است که از خاکی که در آن حل شده است، به دست آمده است، نه خود آب.
• در سال 1804 میلادی اولین آزمایش سنجش فتوسنتز انجام و مشخص شد که گیاهان متشکل از عناصری شیمیایی هستند که از آب، هوا و خاک به دست می‌آید.
• در سال 1851 میلادی یک شیمیدان فرانسوی با کشت گیاهان در داخل محیط‌ های مصنوعی و ماسه، کوارتز و محلول‌های با ترکیبات شیمیایی شناخته شده، موضوع یاد شده در ارتباط با عناصر شیمیایی را تایید کرد.
• در سال 1860 میلادی دو دانشمند آلمانی مشهور به ناپ (Knop)، کشت مغذی (Nutriculate) را به کار بردند که امروزه به آن کشت آبی که نوعی از هیدروپونیک است اطلاق می‌شود. آنها ریشه‌ های گیاهان را در داخل آبی که حاوی نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K)، منیزیوم (Mg)، گوگرد (S) و کلسیم (Ca) بود غوطه‌ ور کرده بودند. این عناصر در واقع عناصر اصلی یا عناصر با مصرف زیاد (درشت مغذی) نامیده می‌شوند.
• از سال 1860 تا 1940 میلادی چندین دانشمند، عناصر معدنی مورد نیاز گیاه را در کشت آبی مطالعه و معلوم نمودند که عناصر دیگری هم با مقادیر کم، توسط گیاه مصرف می‌شود. این عناصر که عناصر ریز مغذی یا کم مصرف نامیده می‌شود، شامل آهن (Fe)، کلر (Cl)، منگنز (Mn)، بر(B)، روی (Zn)، مس (Cu) و مولیبدن (Mo) می‌باشد (75).
• در طی همین سال‌ها، محلول‌های غذایی مناسب برای رشد گیاهان توسط تعدادی از پژوهشگران از جمله هوگلند (1919، دانشگاه کالیفرنیا) و هوگلند و آرتون (1938، دانشگاه کالیفرنیا) گزارش گردید.
• در طی دهه 1930 میلادی (1939-1930) دابلیو اف گریک (دانشگاه کالیفرنیا) از کشت آبی در سطح وسیعی استفاده کرد و برای اولین بار واژه هیدروپونیک را که از دو کلمه یونانی (هیدرو) به معنی آب و (پونو) به معنی کار است معرفی نمود.
• در طی دهه 1940 میلادی، ارتش آمریکا از هیدروپونیک برای تامین سبزی و صیفی سربازان خود که در جزیره‌ای ایزوله و غیرحاصلخیز در اقیانوس آرام مستقر بودند، استفاده کرد. بعد از جنگ، ارتش آمریکا 22 هکتار هیدروپونیک جوفوی ژاپن ساخت.
• در طی دهه 1950 میلادی، سیستم‌های تجاری هیدروپونیک در کشورهای ایتالیا، اسپانیا، فرانسه، انگلستان، آلمان، سوئد، شوروی سابق و فلسطین اشغالی ایجاد گردید.
• در طی دهه 1970 میلادی، با کشف نایلون (پلاستیک)، ایجاد هیدروپونیک توسعه یافت.
• در طی سال‌های 1990 میلادی تا کنون، علاقه به کشت هیدروپونیک مجدداً اوج گرفت به طوری که واحدهای هیدروپونیک تجاری و خانگی در سطح جهان رشد خارق‌العاده‌ای داشته است .

 

۳ - چه جایی از هیدروپونیک استفاده کنیم؟ 

این روش در حال حاضر بیشتر در گلخانه‌ها و مکان‌هایی که خاک فقیری دارند یا خاک آنجا به هر صورت دچار آلودگی است و یا در مکان‌هایی که بحران آبی است مورداستفاده قرار می‌گیرد
در این روش توسط ایجاد گلخانه یا سالن محیط را برای کشت گیاهان به‌صورت مصنوعی ایجاد می‌کنند.

​​​​

۴ - حداقل هزینه و موارد مورد نیاز برای این نوع کشت 

 

با توجه به اینکه پرسش فوق در بسیاری موارد میتواند تصمیم نهایی را در مورد شروع یا عدم شروع فعالیت در زمینه تولید محصولات گلخانه ای رقم بزند بنابر این پاسخ به آن بسیارلازم وضروری به نظر میرسد .بر اساس ذهنیت تعریف شده گذشته از تولید محصولاتی مانند خیار و گوجه فرنگی در گلخانه های ابتدائی و ساده بسیاری از علاقه مندان ورود به صنعت تولیدات گلخانه ای به اشتباه هزینه های گلخانه وتولید محصول را بسیار پائین تر از سطح واقعی آن می پندارند وبنابراین در صورت عدم تحقیق مناسب با هدر دادن سرمایه های اندک خود وساخت گلخانه های غیر استاندارد وارزان قیمت وکم کردن از هزینه های احداث سازه وهزینه های جاری ،به خیال خود صرفه جویی میکنند. حال آنکه باید توجه داشت همانطور که افراط در هزینه ها باعث عدم موفقیت یک پروژه اقتصادی میگردد، کم کردن بیش از حد هزینه ها و عدم رعایت یک سری استاندارد های ضروری در احداث سازه و هزینه های جاری نیز میتواند موجبات شکست پروژه را فراهم آورد ، همچنین افرادی که قبل از شروع فعالیت در این زمینه تحقیقات بیشتری می نمایند واطلاعات لازم را از لحاظ هزینه های واقعی تولید محصولات گلخانه ای، به خصوص هزینه های اولیه احداث گلخانه های مدرن، کسب می کنند با آگاهی از این هزینه ها و اختلاف بسیار بالایی که با ذهنیت اولیه ایشان داشته دچار سرخوردگی و یاس شده و بدین ترتیب پتانسیل های بالقوه فراوانی که علاقه مندی زیادی نیز به فعالیت در این زمینه را دارند در همان مراحل اولیه از دست میروند واز گردونه تولید خارج شده یا اصولا"به آن وارد نمیشوند.

 

 

۵ - مزایا و معایب ان نسبت به کشت خاکی 

●به دلیل نبود خاک و علف هرز عملیات کشاورزی ساده‌تر است
● با حذف خاک آفات موجود در خاک نیز حذف می‌شود.
● درکشت هیدروپونیک فقط درصدی از آبی که درکشت خاکی مصرف می‌شود استفاده می‌شود. زیرا آب‌ها هدر نرفته و توسط علف‌های هرز نیز مصرف نمی‌شود.

● به‌طورکلی محصولات هیدروپونیکی ازنظر غذایی محصولات بهتری نسبت به کشت خاکی هستند. و این به دلیل کنترل عناصر و موادی است که مورد مصرف گیاه قرار می‌گیرد.

● مزیت استفاده از گلخانه هیدروپونیک این است که بدون توجه به فصل ، محیط و آب‌وهوا محصولات به‌طور منظم و برنامه‌ریزی‌شده در سالن‌ها تولید می‌شود

سبزیجاتی که به این صورت رشد کرده و پرورش داده‌شده‌اند پس از 1 ماه قابل‌برداشت هستند

 

معایب :

 هیچ گونه توقفی در اسپری کردن نباید ایجاد شود چون محدودیت آب و مواد غذایی که در اختیار ریشه قرار میگیرند زیاد است و توقف در اسپری شدن باعث شوک به گیاه میگردد این سیستم نیاز به تخصص بالایی دارد و در بعضی از این سیستم ها برای دسترسی مستمر بخشی از ریشه درون یک منبع آب کوچک قرار میگیرد و فقط محلول غذایی بر اساس زمان به ریشه اسپری می شود؛  پس می توان نتیجه گرفت این کشت گیاهان را حساس و بسیار عادتی تبدیل میکند که در برابر کوچکترین سر ما یا گرما خارج از کنترل یا وجود بیش از حد عنصری خاص در اب و خیلی موارد دیگری که امکان دارد به دلیل اشتباه و کوتاهی انسان رخ بدهید، گیاه را  نابود میکند پس این کار نیاز به افراد بسیار متخصص و ماهر دارد. 

 

 

مثالی از این مقایسه : 

گل رز یکی از مهمترین گلهای شاخه بریده دنیا میباشدکه از لحاظ تجارت جهانی دارای جایگاه ویژه میباشد. بررسی عملکرد کمی و کیفی رز شاخه بریده در هر یک از سیستمهای مختلف کشت به صورت خاکی و بدون خاک (هیدرو پونیک ) از لحاظ شناسایی و ترویج اثر شیوه های گوناگون کاشت از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. بدین منظور آزمایشی شامل سیستم های مختلف کشت بدون خاک به روش گلدانی، کارتن پلاست و کیسه ای در مقایسه با بستر خاکی )شاهد( در قالب بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار به اجرا گذاشته شد. نتایج نشان داد وزن تر کل شاخه گل تولیدی و تعداد شاخه گل در بسترهای کشت بدون خاک بیش از بستر خاکی بود. بیشترین وزن تر و تعداد شاخه گل در بستر رشد کیسهای بود که نسبت به شاهد )بستر خاکی) به ترتیب 4/72 و 3/31 برابر افزایش نشان داد. بیشترین شاخه گل درجه یک تولیدی در بستر کشت گلدانی مشاهده شد. بالاترین عمر پس از برداشت و قطر جام گل در بستر کشت کارتن پلاست مشاهده گردید که در مقایسه با شاهد به ترتیب 26/3 و 17/4 درصد افزایش داشت

( نویسنده این مثال : سید محمد بنی جمال - عضو هیئت علمی ایستگاه ملی تحقیقات گل و گیاهان زینتی (محلات) ) 

 

معایب و مزایا از دیدگاه دیگر منابع :

 

 چون محلول غذایی مایع است به‌راحتی می‌توان آن را کنترل کرد و تنها مواد غذایی که کاهش‌یافته است را به محلول اضافه کرد درحالی‌که در خاک این کار غیرممکن است ( هزینه زیادی دارد ) .
 گیاهان را می‌توان در مناطقی پرورش داد که در حالت عادی رشد نمی‌کنند
 مصرف آب در این روش به‌طور فراوان کاهش می‌یابد و این‌یک مزیت برای نواحی خشک است .
 در این روش ضدعفونی کردن محیط رشد بسیار شده و کم‌هزینه است درحالی‌که ضدعفونی کردن خاگ گران‌قیمت و غیرممکن است . پس در این روش آلودگی‌های ریشه بسیار کم دیده می‌شود .
 در این روش می‌توان از آب‌های شور هم استفاده کرد .
 در این روش محصول بسیار بیشتر و کیفیت عالی داشته چون مواد غذایی به‌راحتی در اختیار گیاه قرار داشته است پس در حقیقت کیفیت و کمیت محصول در واحد سطح افزایش چشمگیری دارد .
 در این روش از حجم ریشه‌ها به‌شدت کاسته می‌شود و بزرگ شدن ریشه‌ها در حد میکروسکوپی است و چون ریشه‌ها نسبت به کشت خاکی کم شده کمتر هم دچار بیماری می‌شوند .
 مهم‌ترین عیب این روش این است که به سرمایه‌گذاری بالایی نیاز دارد زیرا تمام سیستمها باید اتوماتیک باشد .
 برای کشت گیاهان با این روش به افرادی نیاز است که در این زمینه تخصص و آگاهی داشته باشند .
 آلودگی آب‌های زیرزمینی هم در اثر مخلوط شدن با محلول‌های غذایی مشکلی دیگر است .
 دفع ضایعاتی مثل پشم سنگ که به‌عنوان محیط رشد هستند هم مشکل است .

 

۶ - انواع کشت هیدروپونیک 

کشت هیدروپونیک به صورت‌های گوناگونی اعمال می‌شود در ساده‌ترین و قدیمی‌ترین روش کشت هیدروپونیک گیاهان را در بسترهای از جنس کاه کشت می‌کرده و مواد غذایی را در اختیار گیاهان کشت شده در این بسترها قرار می‌دهند. روش‌های جدید تری نیز بکار برده می‌شود مانند روش NFT که در آن مواد غذایی به صورت یک لایهٔ نازک در اختیار گیاه قرار می‌گیرد. دو سیستم تغذیه گیاهان در هیدروپونیک وجود دارد:

سیستم باز: که در آن عناصر شیمیایی ای (ماکرو و میکرو) که گیاه به آن‌ها نیاز دارد، فقط یک بار در دسترس گیاه قرار می‌گیرد و بعد از استفاده، از پایین بسترهای کشت به وسیله سوراخهای تعبیه شده از قبل در زیر بسترها، خارج می‌شود.

سیستم بسته: که در آن مواد غذایی محلول در آب بیشتر از یک بار استفاده می‌شوند. برای اینکه محلول غذایی در سیستم بسته، با افت کیفیت روبرو نشود، باید دایماً به وسیله دستگاه‌های کنترل کیفیت، اندازه‌گیری شود و آن قسمت از عناصر شیمیایی محلول در آب جاری در محدوده ریشه گیاهان، که جذب ریشه شده‌اند و محلول دیگر آن‌ها را با خود ندارد، به محلول، اضافه شوند.

 

انواع کشت از دیگر منابع : 

 

کشت آبی یا مایع : ریشه گیاه به‌طور مداوم در محلول غذایی قرار دارد و گیاه از قسمت طوقه ( حدفاصل ریشه و ساقه ) بیرون از مایع است و با پلاستیک و مقوا و ... بالا نگه‌داشته شده است . کشت درون لوله هم نوعی از کشت مایع است .

 

کشت در ماسه : ریشه گیاهان در داخل مواد جامدی که دارای قطر کوچک‌تر از 3 میلی‌متر باشند قرار دارد و این مواد مانند پلاستیک و پشم سنگ و یا هر ماده دیگری که آلی نباشد ممکن است .

 

کشت در سنگریزه : ریشه گیاهان در موادی که قطری بیشتر از 3 میلی‌متر دارند قرارگرفته مثل سنگ خارا و گدازه آتش‌فشانی و بازالت و هر ماده غیر آلی دیگر .
 
در این روش آبیاری به دو صورت آبیاری لوله‌ای ( زیرزمینی ) که مواد غذایی در مخزنی بوده و به بستر رشد گیاه پمپ می‌شود و آبیاری سطحی که محلول غذایی رقیق در سطح محیط رشد توسط لوله سوراخ‌داری پخش می‌شود ( کود مایع به آب مصرفی گیاه در هنگام آبیاری اضافه‌شده است )

 

کشت در هوا : در این روش ریشه گیاهان در محیطی قرارگرفته که به‌وسیله قطراتی آب که حاوی مواد غذایی لازم است اشباع‌شده است . این روش به تجهیزات پیشرفته نیاز دارد .
 
کشت در ورمی کولیت : ریشه گیاه در ورمی کولیت که با موادی معدنی مخلوط شده است قرار دارد

کشت در پشم سنگ : ریشه گیاه در داخل پشم سنگ و مواد معدنی که خصوصیاتی شبیه به پشم سنگ دارند قرار می‌گیرد
 
کشت آبی : این کشت بیشتر برای گیاهان زینتی به کار می‌رود .

 

کشت در پلاستیک : ریشه در داخل کیسه‌های پلاستیکی قرار داشته و مواد اطراف ریشه هم شامل کمپوست یا پیت یا خاک‌اره و ... می‌باشد .
 

 

 

​​​​​منابع : 

​​​​​​

کتاب مرجع گل و گیاه ایران 

 

بنی جمالی, سیدمحمد، ۱۳۸۸، مقایسه سیستمهای مختلف کشت بدون خاک (هیدروپونیک) و خاکی بر عملکرد رز شاخه بریده در شرایط گلخانه ای، اولین کنگره ملی هیدروپونیک و تولیدات گلخانه ای، اصفهان، مرکز پژوهشی کشت بدون خاک