سیر تکاملی کشت هیدروپونیک در گلخانه‏

کشت مستقیم در محلول غیر متحرک‏ شباهت زیادی به اولین روش تولیدآبکشی دارد که در آن قسمتی از ریشه‌ها به منظور جذب اکسیژن درهوا قرار داشته و ‏قسمتی در محلول غذایی جایی می‌گیرند.

---

در اواخر قرن نوزدهم با شناخت مواد غذایی پرمصرف و بعدها نیاز بهمواد کم‌مصرف و فراهم نمودن شرایط تهویه مناسب در ‏محلولهای غذایی بطور مصنوعی سیکلکامل تولید از مرحله سبز شدن تا مرحله باردهی و مرگ از نظر علمی در حوالی سالهای ‏‏1930 ـ 1920 امکان‌پذیر اعلام گردید. اصطلاح هیدروپونیک‎(Hydroponicum)‎اولین بار بوسیلهGerickeپیشنهاد شد که او موفق ‏گردیده بود درکالیفرنیا تولید نباتات را در معیار تجارتی بدون استفاده از خاکاز رشد اولیهتا مرحله باردهی نشان دهد. این اصطلاح ‏مجموعه‌ای است از یک لغت یونانی‎ Hydro ‎یعنیآب و کلمه لاتین‎ Ponero ‎یعنی جای دادن که بطور خلاصه مفهوم قرار گرفتن ‏چیزی در آباز آن استنباط می‌گردد‎.‎
هنگامی که استفاده از روش آب کشت و تولید محصولاتکشاورزی بدون استفاده از خاک مطرح می‌شود این سوال ظاهرا بسیار ‏ساده پیش می‌آید که وقتی میلیونها هکتار زمین مزروعی وجود دارد که قسمتی هم بدون استفاده مانده، وقتی خاک به عنوان ‏منبع مواد غذایی گیاهان و محیط طبیعی رشد آنها به بشر ارزانی شده چرابه جای استفاده از آن به دنبال روش تولید بدون ‏استفاده از خاک برویم؟ پاسخ این سوالدر مواردی که جامعه مصرف کننده مثلا سبزیجات تازه به دلایل صنعتی ، تجارتی ، ‏نظامیو غیره در منطقه بدون خاک مزروعی مستقر شده و یا دسترسی با آب ارزان قیمت نداشته ومسائل حمل و غیره مطرح ‏باشد نسبتا آسان است‎.‎
سیر تکاملی
از زمانی که‏‎ Gericke ‎در سال 1929 امکان کشت تعدادی از نباتاترا بدون استفاده از خاک تا مرحله تکامل و باردهی آنان به ثبوت ‏رساند تا امروز که درنقاط مختلف جهان تولید با روش آب‌کشت به صورت تجارتی معمول گردیده، فکر دانشمندان ومتخصصین به ‏تکامل این روش و رفع نواقص آن مشغول بوده است. دستگاه یا ظرفی که‏‎ Gericke ‎از آن استفاده کرد در حقیقت جعبه‌ای یود که ‏به جای درب آن یک ورق توری قرارداشت. روی توری بستر بذور و زیر آن مقداری فضای خالی و بعد از فضای خالی محلولغذایی ‏در کف محفظه واقع می‌شد‎.‎
نبات پس از سبز شدن در بستر بذر که از جنس سنگریزه یا ماده دیگری غیر از خاک بود ریشه خود را از سوراخهای توری عبور ‏داده وریشه پس از طی فضای خالی زیر توری خود را به محلول غذایی می‌رساند. با پاشیدن آب یامحلول غذایی روی بستر بذر ‏، رطوبت برایرشد بذرو جلوگیری از خشک شدن آن قسمت ریشهکه داخل محلول غذایی قرار نداشت، تامین می‌گردد. به علاوه ‏با تبخیر مختصری که ازسطح محلول غذایی و یا در اثر محلول‌پاشی از بالای توری حاصل می‌شد درصد رطوبت فضایزیر توری تا ‏سطح محلول غذایی را بالا نگه داشته و از خشک شدن ریشه‌های واقع در اینقسمت جلوگیری می‌گردید. ضمنا این ریشه‌ها ‏حداکثر دسترسی به هوا راداشتند‏‎.‎
با این روش‏‎ Gericke ‎تضاد مکانیسم آب و هوا را در محیط رشد ریشه بهشکلی از بین برد اما این روش برای تولید تجارتی راه ‏حل مناسبی ارائه نمی‌داد و چندنقص کلی و عمده داشت. یکی اینکه طبیعت این نباتات اقتضا نمی‌کرد که ریشه آنها درهوا ‏آویزان باشد بلکه برعکس نیاز به اتکا داشتند. و دیگر مشکل اینکه در طوقه ریشهگیاهان حساس پوسیدگی ایجاد شد. ولی در ‏هر حال با تلاش شبانه روزی دانشمتدان ومحققان ، امروز مطالعه و تحقیق و کسب تجربه در این زمینه به حدی توسعه یافته و ‏موردتوجه قرار گرفته است که آینده کار برد روش آب‌کشت را خیلی روشن جلوه می‌دهد. در حالحاضر تولید تجارتی محصولات با ‏روش آبکشت در آمریکا ، ژاپن ، اروپا و هندوستان رو بهافزایش بوده و در سایر نقاط دنیا در حال پیشرفت است. بدون تردید ‏کشور ما نیز دور ازاین تکنولوژی قرار نخواهد گرفت‏‎.‎
انواع روشها‏
کشت مستقیم در محلول غیر متحرک‏
این روش شباهت زیادی به اولین روش تولیدآبکشی دارد که در آن قسمتی از ریشه‌ها به منظور جذب اکسیژن درهوا قرار داشته و ‏قسمتی در محلول غذایی جایی می‌گیرند. به دلایلی عمده امروزه درسیستمهای تجارتی از آن استفاده نمی‌شود‎.‎
کشت در مه‏
این روش شباهت زیادی به روش کشت در محلول دارد با تفاوت که غذابه صورت مه یا باران پودر شده به نباتات پاشیده ‏می‌شود ولی به همان دلایل ذکر شدهاز قبیل اشکالاتی که نگه داشتن نباتات دارد و همان مشکلات بیولوژیکی روش بالا ، ‏روشکشت در مه هنوز تجارتی نگردیده و در حال حاضر تحقیقاتی در این مورد در کشور ایتالیاجریان دارد‏‎.‎
کشت در ماده جامد با مدار باز از نظر محلول غذایی
در عمل مثل روش کشت درخاک است با این تفاوت که به جای خاک ماده بی‌اثری مثلشنیا سنگریزه مورداستفاده قرار گرفته و ‏ریشه‌ها در این ماده رشد می‌کنند. از نظر وسایل و ساختمان وتاسیسات ، روی هم رفته خیلی ساده می‌باشد. مشهورترین ‏نوع این روش ، کشت درماسهیا شن با استفاده از محلول غذایی ازسطح ماسه مصرف شده و پس از آنکه مقداری بوسیله ‏ریشه‌ها جذب گردید، بقیه به صورتفاضلاب از سیستم خارج می‌شود. خروج فاضلاب از مدار محلول دهی باعث می‌شود که ‏اینروش از نظر صرفه جویی در مصرف آب در مواردی که هزینه تامین آب زیاد است مقرون بهصرفه و قابل توصیه نباشد‏‎.‎
روش کشت در ماده جامد با مدار بسته از نظر محلول غذایی
در این سیستم کشتدر حوضچه‌های متصل به مخزنهایی صورت می‌گیرد که بوسیله بتن یا استفاده از مواد دیگرساخته شده ‏است. محلول غذایی از مخزن مربوط بوسیله پمپ وارد حوضچه شده و سطح ارتفاعآن در حوضچه بالا آمده و مجددا بوسیله ‏پمپ تخلیه گردیده و به مخزن مربوطهبرمی‌گردد. این عمل بر حسب نیاز نبات به آب و غذا چند بار در روز تکرارمی‌گردد‎.‎
مزیت عمده این روش در مقایسه با روش مدار باز امکان صرفه جویی درمصرف آب به مقدار زیاد بوده و با مقدار قابل ملاحظه‌ای ‏نیز در مصرف مواد غذاییصرفه‌جویی می‌شود. بدیهی است از نظر کنترل کیفیت و کمیت محلول غذایی مراقبت و دقتبیشتری ‏لازم خواهد بود. به علاوه هزینه تاسیسات اولیه به مراتب بیشتر می‌باشد . دراین گلخانه‌ها مورد توجه باشد ، استفاده از ‏سیستم تغذیه و آبیاری با مدار بستهتوصیه و تاکید می‌گردد‎.‎
موارد استفاده‏
‎ ‎محدودیت اراضی
‎ ‎تولید برخی محصولات خاص‏
‎ ‎تولید محصول در غیر فصل طبیعی
مزایا
کنترل محیط از نظر عناصر غذایی
یکی از مزیت‌هایی که در ارتباط با تغذیه گیاه در کشت بدون خاک مطرح بوده کنترلمحیط از نظرعناصر غذاییاست. فرمول محلول ‏غذایی تهیهشده قابل دسترسی است. به عبارت دیگر می‌توان هر ماده‌ای با هر نوع غلظتی تهیه و درمحلول قرار داد. نسبت ‏بین یون‌ها را به خوبی می‌توان حفظ کرد. مثلا می‌توان درمحلولی نسبتیون آمونیومبهنیترژونرا تنظیم کرد. ولی در محیط خاک ‏اینمسأله قابل کنترل نیست‎.‎
مواد غذایی مورد نیاز در کشت هیدروپونیک
خاک دارای خاصیت تامپونی و بافریاست. بدین مفهوم که اگر عنصری توسط گیاه جذب شد و غلظتش در محلول خاک کاهش ‏پیدا کردخاک این توانایی را دارد که از فاز جامد یا فاز تبادلی آن عنصر را آزاد و واردمحلول خاک کند و غلظت را به همان سطح ‏اولیه خودش برگرداند. خاصیت تامپونی یا همانحفظ غلظت و آزاد کردن عناصر از فاز جامد یا تبادلی است. ولی در محلول‌های ‏غذایی یاکشت هیدروپونیک تجدید غلظت وجود ندارد. در بعضی از سیستم‌ها ، محلول غذایی حالتچرخشی داشته و در یک ‏محدوده (یا مخزنی) کمبود غلظت خود را جبران کرده و دوباره واردسیستم خواهد شد که این خود یکی از مزیت‌های خاک در ‏رابطه با کشت بدون خاکاست‎.‎
در سیستم‌های بدون خاک در تغذیه گیاه از محلول‌های غذایی استفادهمی‌کنند لذا برای تهیه محلول‌های غذایی از نمک‌های ‏عناصری مانند نیترات پتاسیم وسولفات پتاسیم استفاده می‌کنند. معمولا برای تهیه این محلول‌ها ، فرمول‌های غذاییمتعددی ‏پیشنهاد شده است. برای هر گیاه خاص با توجه به نیاز غذایی آن گیاه ، فرمولغذایی خاصی تنظیم می‌شود. یعنی غلظت لازم ‏در محلول غذایی کنترل می‌شود. بطوری کهتمامی عناصر غذایی مورد نیاز در آن به مقدار کافی وجود داشته باشند‏‎