کشت هیدروپونیک، از باغهای معلق بابل تا فضاپیمای ناسا
مقدمه
آزمایشهای مربوط به کشت محصول در محیطی غیر از خاک در قرن 16 میلادی آغاز شد. با اینحال پیش از این نیز افراد به کشت گیاه در محیطهای بدون خاک و تشکیل یافته از شن و قلوهسنگ اقدام میکردند. شاید بتوان گفت باغهای معلق بابل و باغهای شناور آزتک (قبایل باستانی مکزیک) از نمونههای بارز کشت هیدروپونیک اولیه در باستان هستند. در سال 1936 واژه هیدروپونیک توسط دکتر گریک بهمنظور تعریف کشت گیاه در محلول غذایی برای اولینبار ابداع شد. این لغت از دو واژه یونانی هیدرو به معنای آب و پونوس بهمعنای کشتوکار منشعب شده است. در این روش گیاه توسط عناصر غذایی محلول در آب تغذیه میشود. نکته حائز اهمیت در این روش استفاده نکردن از خاک بهعنوان بستر کشت است. کشت هیدروپونیک انواع مختلفی دارد و تغذیه گیاهان در این کشت به شیوههای معمولی (روش ثقلی با استفاده از جاذبه زمین) یا مصنوعی یا اجباری (بهکمک پمپ الکترومکانیکی) انجام میشود. از منافع استفاده از کشت هیدروپونیک میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
- حذف خاک و مترادف آن حذف آفات، امراض و قارچهای خاکزی آلاینده گیاه
- حذف مزاحمت علفهای هرز و نهالهای ضعیف مترادف عدم نیاز به استفاده از علفکشها
- حذف عملیات آمادهسازی خاک قبل از کشت و صرفهجویی در هزینههای ثابت اولیه
- افزایش عملکرد و کاهش چرخه کشت گیاه
- امکان انجام چندین نوبت کشت در سال
- تولید محصول یکدستتر و باکیفیت و بازارپسندی بیشتر
- کاهش فضای رشد (حداکثر استفاده از حداقل فضای ممکن)
- جلوگیری از اتلاف آب و عناصر غذایی با کنترل چرخه سامانه هیدروپونیک
در واقع گیاهانی که بهوسیله کشت هیدروپونیک به عمل میآیند عموماً سالمتر از گیاهانی هستند که از کشت خاکی به دست میآیند. همچنین با توزیع یکنواخت و کافی محلول غذایی در سامانه هیدروپونیک، رقابت بین گیاهان کاهشیافته و عملکرد محصول در واحد سطح افزایش مییابد. گیاهان در شرایط عادی و در خاک زراعی مقدار زیادی انرژی صرف ریشهدوانی و جذب آب و مواد غذایی میکنند. این در حالی است که در کشت هیدروپونیک باتوجهبه دردسترسبودن آب و مواد غذایی، انرژی گیاه صرف فرایندهای رویشی و زایشی میشود و از بنیه قویتری برخوردار هستند.
بسترهای کشت هیدروپونیک
درگذشته برای کشت هیدروپونیک از شن و قلوهسنگهای رودخانهای استفاده میشد، اما امروزه بسترهای کشت بدون خاک پیشرفتهای برای این موضوع وجود دارد. بهطورکلی یک بستر مناسب کشت باید دارای ویژگیهای زیر باشد.
- دارای نسبت هوا به آب یکنواخت باشد.
- بهمرورزمان در مقابل تغییرات PH مقاومت کند.
- ارزان و در دسترس باشد.
- از نظر وزنی سبک باشد و بهراحتی بتوان در محیطهای بسته با آن کارکرد.
- بهآسانی تجزیه نشود.
- ریشه گیاه را در برابر تغییرات و نوسانات شدید دما و رطوبت حفظ کند.
باتوجهبه موارد مطرح شده شن به دلیل وجود خللوفرج ریز و قلوهسنگ به دلیل وجود منافذ بسیار بزرگ و نبود امکان نگهداشت آب بستر مناسبی برای کشت نیستند. امروزه از بسترهای کشت مختلفی استفاده میشود. الیاف نارگیل که با نامهای تجاری اولتراپیت، کوکوپیت و کوکوتک، پرلیت، لیکا، قالبهای کمپوستی و پشم سنگ از جمله این بسترها هستند. بسترهای کشت غیرخاکی معمولاً تمیز و استریل هستند و فضای مناسبی را برای کشت گیاه فراهم میکنند.
فناوری هیدروپونیک
بهطورکلی سامانههای هیدروپونیک را میتوان به دودسته فعال و غیرفعال تقسیمبندی کرد. یک سیستم فعال شامل ابزار مکانیکی برای بازچرخش محلول غذایی درون سامانه است، درحالیکه سامانههای غیرفعال متکی به فعالیتهای موئینه، جذب و یا نیروی ثقل هستند. در سامانههای فعال به نسبت سامانههای غیرفعال، علاوه بر راندمان بیشتر، امکان خودکارسازی ابزار و تأسیسات وجود دارد. این موضوع کمک میکند تا کنترل عوامل محیطی دقیقتر صورت گیرد و با کاهش هزینه نهادهها شاهد افزایش عملکرد در محصول باشیم. انواع مختلف سامانههای فعال در کشت هیدروپونیک شامل سامانه کشت شن و سنگریزه، سامانه سطلی هلندی، سامانه پشم سنگ، روش لایهنازک محلول غذایی، سامانه کفه شناور، سامانه ائروپونیک (هواکشت)، گلدانهای خود تغذیه، باغهای عمودی و سامانه جزرومدی میشوند.
هیدروپونیک بهصرفه یا هزینهبر؟
باتوجهبه مطالب مطرح شده کشت هیدروپونیک نسبت به کشت خاکی دارای مزایای متعددی است، بااینحال هزینه اولیه برای طراحی و احداث یک سامانه هیدروپونیک بهمراتب بیشتر از هزینه آمادهسازی زمین زراعی و یا کشت گلخانهای خاکی است. یکی از شاخصهای اقتصادی برای سنجش بهصرفهبودن یا نبودن اجرای یک طرح نقطه سربهسر است. شما برای احداث یک سامانه هیدروپونیک هزینهای را متقبل میشوید. پس از بهرهبرداری و در کشت اول مقداری سود عاید شما میشود. به بیان ساده، نقطه سربهسر زمانی است که میزان سود انباشته شما در کشتهای مختلف با هزینه اولیه ثابتی که برای طراحی و احداث سامانه هیدروپونیک انجام دادهاید برابر شود. پس برای احداث یک سامانه هیدروپونیک شما باید نقطه سربهسر را مدنظر قرار دهید. درصورتیکه این نقطه بیش از 3 یا 5 سال قابل دسترس باشد طرح شما از نظر اقتصادی توجیه ندارد، اما اگر طبق محاسبات شما زودتر به این نقطه میرسید، احتمالأ طرح شما دارای توجیه اقتصادی باشد. در نهایت اشاره به این نکته خالی از لطف نیست که امروزه ناسا برای تأمین غذای مسافران فضایی به سامانههای هیدروپونیک علاقهمند شده و بر روی روشهای نوین کشت بدون خاک بهطور جدی تحقیق میکند. بهقطع میتوان گفت کشتهای بدون خاک آینده کشاورزی را متحول خواهند کرد و همواره افراد پیشرو در هر عرصه عواید بیشتری به نسبت دنبالهروها خواهند داشت.