زراعة بدون تربة

يتكون جزء الري من نظام واحد مكتمل لتوفير المياه والأسمدة للنباتات في الدفيئة

تشير الزراعة بدون تربة إلى طريقة الزراعة التي يتم فيها استخدام الماء أو الخث أو نشارة أوراق الغابات والفيرميكوليت والوسائط الأخرى كركيزة لنظام جذر النبات لإصلاح النبات ، ويمكن لنظام جذر النبات الاتصال مباشرة بالمغذيات المحلول. من السهل التحكم في تركيبة محلول المغذيات في المزرعة الخالية من التربة ويمكن تعديلها في أي وقت. في الأماكن التي يكون فيها الضوء ودرجة الحرارة مناسبين ولكن لا توجد تربة ، مثل الصحاري والشواطئ والجزر المهجورة ، طالما أن هناك قدرًا معينًا من إمدادات المياه العذبة ، فيمكن القيام بذلك. تنقسم الزراعة بدون تربة إلى الزراعة المائية وزراعة الضباب (الهواء) وزراعة الركيزة وفقًا لوسائط الزراعة المختلفة. تشير الزراعة المائية إلى طريقة الزراعة التي تكون فيها جذور النبات على اتصال مباشر مع محلول المغذيات دون استخدام ركيزة. كانت الزراعة المائية المبكرة هي غمر نظام جذر النبات في محلول المغذيات للنمو. ستسبب هذه الطريقة نقص الأكسجة ، وفي الحالات الشديدة ، سيموت نظام الجذر. غالبًا ما يتم استخدام طريقة الزراعة المائية لطريقة الغشاء السائل المغذي ، أي طبقة رقيقة جدًا من محلول المغذيات ، والتي تدور باستمرار عبر نظام جذر المحاصيل ، والتي لا تضمن فقط الإمداد المستمر بالمياه والمغذيات للمحاصيل ، ولكن أيضًا تزود الجذور بالأكسجين الطازج باستمرار.
الزراعة بدون تربة هي تقنية جديدة لزراعة المحاصيل تم تطويرها في العقود الأخيرة. لا تُزرع المحاصيل في التربة ، بل تُزرع في محلول مائي (محلول مغذي) يحتوي على معادن ذائبة ؛ أو في نوع من وسط الزراعة ، تزرع المحاصيل بمحلول مغذي. طالما أن هناك معدات زراعة معينة وإجراءات إدارة معينة ، يمكن للمحاصيل أن تنمو بشكل طبيعي وتحقق عوائد عالية. لأنه لا يستخدم التربة الطبيعية ، ولكن يستخدم المحلول المغذي لري المحاصيل ، يطلق عليه الزراعة بدون تربة.
تتمثل خاصية الزراعة بدون تربة في استبدال بيئة التربة ببيئة نمو الجذر المصطنعة للمحاصيل. لا يمكنها فقط تلبية احتياجات المحاصيل من المغذيات والمياه والهواء وغيرها من الظروف ، بل يمكنها أيضًا التحكم في هذه الظروف وتعديلها لتعزيز نمو المحاصيل بشكل أفضل. ، وتحقيق توازن أفضل بين النمو الخضري والنمو الإنجابي. لذلك ، فإن المحاصيل المزروعة بدون تربة عادة ما تنمو وتتطور بشكل جيد ، مع غلة عالية وجودة عالية.
في منتصف القرن التاسع عشر ، أسس العالم الألماني فان ليبيج النموذج الأولي لنظرية التغذية المعدنية ، والتي وضعت الأساس النظري لتكنولوجيا الزراعة الحديثة بدون تربة. نجح ساكس ونوب في زراعة النباتات في محلول مغذٍ حوالي عام 1860 ، وأنشأوا طريقة زراعة النباتات بمحلول المغذيات المعدنية التي تم استخدامها حتى يومنا هذا ، وتطورت تدريجيًا إلى تقنية الزراعة الحديثة بدون تربة. في عام 1929 ، أجرى Gericke في الولايات المتحدة أبحاثًا واسعة النطاق للزراعة بدون تربة ، واستخدم محلول المغذيات لزراعة الطماطم حتى ارتفاع 7.5 مترًا ، وحصد 14 كجم من الفاكهة لكل نبات. في الأربعينيات من القرن الماضي ، كطريقة جديدة للزراعة ، تم استخدام الزراعة بدون تربة على التوالي في الإنتاج الزراعي. قامت العديد من البلدان على التوالي بتأسيس قواعد للزراعة بدون تربة ، كما قام البعض ببناء دفيئات زراعية. خلال الحرب العالمية الثانية ، استخدمت القوات الجوية البريطانية أساليب الزراعة بدون تربة لإنتاج الخضروات في الصحراء العراقية والولايات المتحدة في جزيرة ويك في المحيط الهادئ لتلبية احتياجات الحرب. في وقت لاحق ، بدأت البلدان المختلفة في تطبيق تكنولوجيا الزراعة بدون تربة وحققت تنمية أكبر. في عام 1955 ، خلال المؤتمر الدولي الرابع عشر للبستنة الذي عقد في هولندا ، بدأ بعض الباحثين في الزراعة بدون تربة إنشاء المجموعة الدولية للزراعة بدون تربة (IWOSC) ، والتي تم تغيير اسمها إلى جمعية الزراعة بدون تربة (ISOSC) في عام 1980.
بدأ تطبيق البحث والإنتاج للزراعة بدون تربة في بلدي في سبعينيات القرن الماضي ، وذلك بشكل أساسي من أجل زراعة شتلات الأرز بدون تربة وتربية الشتلات الخالية من التربة لمحاصيل الخضروات. في عام 1980 ، تم إنشاء مجموعة تعاونية لزراعة الشتلات الصناعية للخضروات على مستوى الدولة. بالإضافة إلى البحث في زراعة الشتلات بدون تربة ، تم أيضًا إجراء بحث حول تقنيات الزراعة بدون تربة في المناطق المحمية. في عام 2016 ، أنشأ معهد علم النبات والأكاديمية الصينية للعلوم ومجموعة Fujian San'an أكبر مصنع في العالم لمصانع الإضاءة الاصطناعية ، وهو مصنع Zhongke San'an Plant ، مما يحقق التطبيق الصناعي على نطاق واسع لزراعة الخضروات بدون تربة.
1. توفير المياه ، والأسمدة ، والإنتاجية العالية: العناصر الغذائية المختلفة التي تتطلبها المحاصيل في الزراعة بدون تربة يتم صياغتها بشكل مصطنع في محاليل مغذية للتطبيق ، مع فقد أقل للمياه ، ومغذيات متوازنة ، وكفاءة امتصاص عالية ، وتعتمد على أنواع المحاصيل و تقدم نفس مراحل النمو المختلفة للمحاصيل العناصر الغذائية علميًا. لذلك ، تنمو المحاصيل وتتطور بقوة ، مع إمكانات نمو قوية ، ويمكن أن تمارس كامل إمكاناتها لزيادة الإنتاج.
2. نظيفة وصحية وخالية من التلوث: يتم استخدام الأسمدة العضوية في زراعة التربة ، وتتحلل الأسمدة وتتخمر ، مما ينتج عنه رائحة ويلوث البيئة. كما أنها ستولد بيض العديد من الآفات وتعرض المحاصيل للخطر. ومع ذلك ، فإن الزراعة بدون تربة تستخدم الأسمدة غير العضوية ، والتي لا تعاني من هذه المشاكل. ويمكن تجنب التلوث بالمواد الضارة مثل المعادن الثقيلة في التربة الملوثة.
3. توفير العمالة وتوفير اليد العاملة ، سهل الإدارة: لا تتطلب الزراعة بدون تربة أعمال الحفر والحرث وإزالة الأعشاب الضارة وغيرها من العمليات ، مما يوفر العمالة واليد العاملة. يتم حل الري والتغطية العلوية في نفس الوقت ، ويتم توفير نظام إمداد السوائل بشكل منتظم وكمي ، وهو مناسب للإدارة ، ولا يتسبب في إهدار ، ويقلل بشكل كبير من كثافة العمالة.
4. تجنب معوقات الزراعة المستمرة: في إدارة الزراعة الحقلية للخضروات ، يعتبر التناوب العقلاني للأرض وتجنب زراعة المحاصيل المستمرة أحد الإجراءات الهامة لمنع حدوث الأمراض وانتشارها بشكل خطير. يمكن للزراعة بدون تربة ، وخاصة الزراعة المائية ، أن تحل هذه المشكلة بشكل أساسي.
5. غير مقيدة بالمنطقة ، استفد بالكامل من المساحة: الزراعة بدون تربة تجعل المحاصيل منفصلة تمامًا عن بيئة التربة ، ولا تقيدها جودة التربة وظروف الحفاظ على المياه. يمكن للعديد من الصحارى والأراضي البور أو المناطق التي يصعب زراعتها على الأرض أن تتبنى أساليب الزراعة بدون تربة للاستفادة منها. للتخلص من قيود الأرض ، يمكن أيضًا أن تكون الزراعة بدون تربة خالية من قيود المساحة. أدى استخدام الأسطح المسطحة للمصانع والمباني المهجورة في المدينة لزراعة الخضروات والزهور إلى توسيع مساحة الزراعة تقريبًا.
6. تؤدي إلى تحقيق التحديث الزراعي: فالزراعة بدون تربة تحرر الإنتاج الزراعي من قيود البيئة الطبيعية ويمكن إنتاجها وفقًا لإرادة الإنسان ، لذلك فهي طريقة إنتاج زراعي محكومة. تساعد الزراعة وفقًا للمؤشرات الكمية إلى حد كبير على تحقيق الميكنة والأتمتة ، وبالتالي الانتقال تدريجياً نحو طرق الإنتاج الصناعية
(1) لزراعة الخضروات: لزراعة أغذية خضراء خالية من التلوث ، وهي صحية وآمنة ، ويقدرها الناس بعمق.
(2) لزراعة الزهور
كل من الزهور المقطوفة والزهور المحفوظة بوعاء مناسبة للزراعة بدون تربة. لا تحتوي الأزهار المزروعة بدون تربة على رؤوس زهور كبيرة فحسب ، بل تحتوي أيضًا على ألوان زاهية.
(3) لزراعة النباتات الطبية
العديد من النباتات الطبية هي نباتات جذرية ، وتعد بيئة نمو الجذور أمرًا بالغ الأهمية. يمكن أن توفر الزراعة بدون تربة بيئة نمو جيدة للنباتات الطبية ، لذلك يكون تأثير الزراعة واضحًا جدًا.
(4) لزراعة أشجار الفاكهة
تنمو شتلات جذور أشجار الفاكهة المزروعة عن طريق الاستزراع بدون تربة بسرعة ولها معدل بقاء مرتفع ؛ تتجذر أشجار الفاكهة التي يتم تكاثرها بسرعة عن طريق العقل بسرعة ولها معدل شتلة مرتفع.
(5) تستخدم لزراعة الشتلات بدون تربة
تنمو شتلات الزراعة بدون تربة بسرعة ، وعمر الشتلات قصير ، ونظام الجذر متطور جيدًا وقوي ومرتب ، ووقت الشتلات قصير بعد الزراعة ، ومن السهل البقاء على قيد الحياة. يمكنها أيضًا تجنب الأمراض والآفات التي تنقلها التربة والتي تسببها زراعة شتلات التربة ، كما أنها ملائمة للإدارة العلمية والموحدة.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الزراعة بدون تربة لزراعة الخضروات والزهور على شرفات أسطح المدن بدون أرض لتنظيم الحياة وتجميل البيئة. إن تطوير زراعة الخضروات بدون تربة يمكن أن يحل أو يخفف من مشكلة الإمداد بالغذاء.
هناك العديد من أنواع وأساليب الزراعة بدون تربة ، بحيث يصعب تصنيفها بالتفصيل. لا يمكن تقسيمها إلا إلى فئتين: الزراعة التي لا أساس لها وزراعة الركيزة وفقًا لطرق التثبيت الخاصة بها.
(1) زراعة خالية من الركيزة
إن خاصية الزراعة الخالية من الركيزة هي أن المحاصيل المزروعة لا تحتوي على ركيزة لإصلاح نظام الجذر ، وأن نظام الجذر على اتصال مباشر بمحلول المغذيات. تنقسم الزراعة الخالية من الركيزة إلى نوعين: الزراعة المائية والأيروبونيك.
1. الزراعة المائية: تشير الزراعة المائية إلى طريقة الزراعة التي لا تستخدم ركيزة لإصلاح نظام الجذر ، بحيث يكون نظام جذر النبات على اتصال مباشر بمحلول المغذيات. وهي تشمل بشكل أساسي تقنية التدفق العميق (DFT) ، وتقنية الغشاء المغذي (NFT) والزراعة المائية الشعرية العائمة (الزراعة المائية الشعرية العائمة
1) تقنية زراعة التدفق العميق للسائل: طبقة محلول المغذيات عميقة ، ونظام الجذر يمتد في الطبقة السائلة العميقة. يحتل كل نبات كمية كبيرة من السائل ، لذلك ليس من السهل حدوث تركيز محلول المغذيات والأكسجين المذاب ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة وتخزين المياه. توفر التغييرات الجذرية بيئة نمو أكثر استقرارًا لنظام الجذر.
2) تكنولوجيا الغشاء السائل المغذي: هي طريقة مائية تزرع فيها النباتات في محلول مغذي ضحل يتدفق. نظرًا للطبقة السائلة الضحلة ، يتم غمر جزء من نظام جذر المحاصيل في محلول المغذيات الضحلة المتدفقة ، ويتعرض الجزء الآخر للرطوبة في خزان الزراعة ، مما يمكن أن يحل بشكل أفضل مشكلة طلب الأكسجين في الجذر ، ولكن بسبب كمية صغيرة من السائل ، فمن السهل أن تتأثر درجة الحرارة المحيطة ، مطلوب إدارة دقيقة.
3) تكنولوجيا زراعة الشعيرات الدموية للوحة العائمة: اعتماد تقنية فصل الجذر للوحة العائمة المبللة في فراش الزراعة ، وخلق بيئة غنية بالأكسجين لزراعة الجذور الرطبة ، وحل التناقض بين الماء والهواء ؛ استخدام سرير زراعة أفقي طويل لتخزين كمية كبيرة من محلول المغذيات ، فهو يتغلب بشكل فعال على أوجه القصور في NFT. الظروف البيئية لجذور المحصول مستقرة ، ودرجة حرارة السائل تتغير قليلاً ، وإمداد المحلول المغذي لا يخشى التأثر بانقطاع التيار الكهربائي المؤقت.
2. Aeroponics: تستخدم Aeroponics ، المعروفة أيضًا باسم aeroponics أو aeroponics ، محلول المغذيات المصفى للمرور عبر جهاز رذاذ الانحلال تحت الضغط لتفتيت محلول المغذيات إلى قطرات دقيقة ورشها مباشرةً على تقنية الزراعة A بدون تربة التي توفر بها جذور النباتات الماء والعناصر الغذائية اللازمة لنمو النبات. Aeroponics هو أفضل شكل لحل التناقض بين الماء والهواء لنظام الجذر بين جميع تقنيات الزراعة بدون تربة ، والتي يمكن أن تضاعف غلة المحاصيل ، كما أنها سهلة للتحكم الآلي والزراعة ثلاثية الأبعاد ، مما يحسن معدل استخدام مساحات الدفيئة. لكن لديها متطلبات عالية للغاية على الجهاز ، مما يحد بشكل كبير من انتشاره واستخدامه.
إن خاصية استزراع المصفوفة هي أن جذور المحاصيل المزروعة مثبتة بالمصفوفة. يثبت جذور المحاصيل في ركائز عضوية أو غير عضوية. تشمل الركائز العضوية الخث وقشر الأرز واللحاء وما إلى ذلك ، ويمكن استخدام الركائز غير العضوية مثل الفيرميكوليت والبيرلايت والصوف الصخري والسيراميت والحصى والتربة الإسفنجية. كوسيلة داعمة ، قم بتزويد المحصول بمحلول مغذي من خلال الري بالتنقيط أو الري بالتنقيط. في معظم حالات زراعة المصفوفة ، يتم تنسيق الماء والأسمدة والهواء ، والإمداد كافٍ ، والاستثمار في المعدات منخفض ، ومن الملائم الحصول على المواد محليًا ، وأداء الإنتاج ممتاز ومستقر ؛ معالجة الجذور المتبقية تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب جهدًا كثيفًا ، كما أنها صعبة
يتمثل جوهر الزراعة بدون تربة في استخدام محلول المغذيات بدلاً من التربة لتوفير العناصر الغذائية المعدنية اللازمة لنمو النبات. لذلك ، في تكنولوجيا الزراعة بدون تربة ، ما إذا كان بإمكانها تزويد النباتات بمحلول مغذي بنسبة منسقة وتركيز مناسب هو مفتاح الزراعة الناجحة. . المحلول المغذي هو المصدر الوحيد لتغذية جذور النبات في الزراعة الخالية من التربة ، والتي يجب أن تحتوي على جميع العناصر الغذائية المعدنية اللازمة لنمو المحاصيل ، وهي النيتروجين (N) والفوسفور (P) والبوتاسيوم (K) والكالسيوم (Ca) والمغنيسيوم (Mg) والكبريت (S) والعناصر الكبيرة الأخرى والحديد (Fe) والمنغنيز (Mn) والبورون (B) والزنك (Zn) والنحاس (Cu) والموليبدينوم (Mo) والعناصر النزرة الأخرى. المحاصيل والأصناف المختلفة ، ومراحل النمو المختلفة لنفس المحصول ، لها اختلافات كبيرة في الاحتياجات الفعلية لمختلف العناصر الغذائية. لذلك ، عند اختيار محلول المغذيات ، يجب عليك أولاً فهم متطلبات الأنواع المختلفة من العناصر الأساسية لمختلف الأصناف ومراحل النمو ، واستخدامها كأساس لتحديد تكوين ونسبة محلول المغذيات. من ناحية ، يجب أن يعتمد على الاحتياجات الفعلية للمحاصيل من العناصر الغذائية المختلفة ، ومن ناحية أخرى ، يجب أيضًا مراعاة خصائص امتصاص الأسمدة للمحاصيل.
محلول المغذيات الكلاسيكية الزراعة بدون تربة
1. محلول هوغلاند المغذي للزراعة المائية: تم نشر محلول Hoagland المغذي للزراعة المائية بواسطة Hoagland وشركائه في البحث في عام 1933 بعد عدد كبير من التجارب المقارنة. هذه هي الوصفة الأكثر بدائية ولكنها لا تزال قيد الاستخدام.
2. محلول شتاينر المغذي: يحدد محلول شتاينر المغذي في النهاية نسبة وتركيز العناصر الغذائية المختلفة في الصيغة من خلال التوازن الكيميائي بين العناصر الغذائية. يستخدم على نطاق واسع دوليًا وهو مناسب للمحاصيل العامة للزراعة بدون تربة.
3. اختبار الحديقة اليابانية لمحلول المغذيات الشامل: تم تطوير محلول المغذيات العام لاختبار الحدائق اليابانية بواسطة حقل Xingjin Horticultural Experimental الياباني. إنه مناسب لمجموعة متنوعة من محاصيل الخضروات ، لذلك يطلق عليه الصيغة العامة.
4. محلول يامازاكي الياباني المغذي: تعتمد صيغة محلول يامازاكي الياباني المغذي على تحديد تركيز امتصاص العناصر الغذائية لمحاصيل الخضروات المختلفة بواسطة يامازاكي كينيا من عام 1966 إلى عام 1976 لصياغة صيغة محلول مغذي مناسب لمجموعة متنوعة من المحاصيل المختلفة .