تحقیق کشت خاک های هیدروپونیک

مقدمه

آبکشت یا هایدروپونیک روش نوینی برای پرورش گیاهان است که درآن خاک زراعی بکار نمی رود. پایه و اساس این تکنیک عبارتست از تغذیه گیاه در محلولی که کلیه عناصر غذایی لازم و اساسی گیاه در آن وجود دارد. ریشه گیاه ممکن است یا مستقیما در محلول غذایی قرار گیرد و یا در بستری از مواد خنثی که آغشعته به محلول غذایی است.

فن کشت بدون خاک عناوین مختلفی دارد: آبکشت یا هایدرویونیک ، هوا کشت یا ایروپونیک ، هواکشت معلق، کشت در مایع یا هایدروکالچر ، در این بخش از کتاب سعی میکنیم عناوین فوق را که معمولاً به روش های مختلف آبکشت اطلاق میشود شرح دهیم.

آبکشت ، بمعنای عام خود ، شامل همه روش هایی است که در آنها از خاک استفاده نمی شود و آب در یک زمان هم منبع مواد غذایی و هم وسیله انتقال آن به گیاه بشمار میرود، و باین ترتیب همه عناوین فوق را در برمیگیرد. لفظ هایدرویونیک در اصل از کلمه یونانی «یونوس» بمعنای «کار» مشتق شده است و بمعنای چیزی است «که با آب کار میکند» و در فارسی اصطلاحاً آبکشت خوانده میشود. ولی در عمل آبکشت اختصاصا به یکی از روش های کشت بدون خاک گفته می شود که در آن گیاهان در بستری از مواد خنثی که آغشته به محلول غذایی است پرورش مییابند. در حالیکه بستر به زمین متکی است. در این کتاب آنجا که روش های مختلف شرح داده میشوند، آبکشت بمعنای اختصاصی خود بکار رفته است. روش های  دیگر آبکشت را بترتیب زیر می توان توصیف کرد:

هواکشت: ریشه گیاهان در هوا آزاد بوده و در عین حال بنحوی استوار نگهداشته می شوند و محلول غذایی متناوبا روی آنها پاشیده می شود.

کشت در مایع: ریشه گیاه کاملا در محیط مایع قرار دارد.

هوا کشت معلق: ریشه گیاهان در بستری از مواد خنثی قرار دارد و در محلول غذایی رقیقی غوطه ور است.

آبکشت شناور: روش جدیدی از هواکشت است که در آن گیاهان بر صفحات مشبکی قرار دارند که روی محلول غذایی شناور است.

شرحی که در این کتاب از روشهای مختلف می آوریم می تواند اصول کلی آبکشت را روشن تر کرده و تفاوت ها و شباهت های فنون مختلف آنرا روشن سازد.

برای اینکه خواننده بهتر بتواند کاربرد عملی هر یک از این روشها را دریابد ذیلا بطور مختصر هدفها و امکانات گوناگون کاربرد آنها را شرح می دهیم.

تولید میوه و سبزی تازه در زمینهای خشک، سنگی، باتلاقی، و زمینهایی که بدلیلی غیرقابل کشت هستند.

بهره برداری از اماکن متروکه مثل انبار، گاراژه و غیره.

کشت گیاهان علوفه ای بطور متوالی برای واحدهای کوچک دامداری.

صرفه جوئی قابل ملاحظه در مصرف آب در مناطقی که آب کمیاب است.

بازده بیشتر در تولید سبزیجات و گلهای خارج از فصل در گلخانه.

سهولت پیشینی میزان عملکرد

کیفیت بهتر محصولات.

کاهش میزان ابتلا به بیماریهای ارگانیک و انگلی گیاهان.

کاهش هزینه نیروی انسانی، بعلت حذف عملیاتی که به خاک مربوط می شود.

امکان کشت مداوم یک گیاه معین در یک زمین ثابت، بدون اینکه احتیاج به آیش باشد.

سهولت کشت گیاهان زینتی آپارتمانی چه در منزل و چه در گلخانه بعلت یکی شدن عمل آبیاری و کوددهی ، و همچنین بعلت کاهش فضای لازم.

در بخشهای آینده کتاب توضیح خواهیم داد که هر یک از روشهای فوق تا چه اندازه در تحقق این هدف ها موثر بوده اند.

در واقع آبکشت در قرن هفدهم پایه گذای شد. در این قرن یک دانشمند انگلیسی آزمایشاتی برای بررسی احتیاطات غذایی گیاهان انجام داد که دو قرن بعد در سال 1860 دنبال شد. این آزمایشات بمرور تکمیل شدند و نتایج روشنی درباره نحوه تغذیه گیاهان بدست آمد که پس از تلفیق با دستآوردهای علم معاصر به کشف روش نوین آبکشت منتهی شد.

وقتی کشت در خاک زراعی صورت می گیرد، حتی اگر خواص فیزیکی و شیمیایی خاک معلوم باشند و انسان بکمک کودهایی که کمیت و کیفیت آنها مشخص است مداخله کند، تعیین مصرف واقعی گیاهان از توانایی انسان خارج است، زیرا عوامل بیرونی مانند آب، درجه حرارت و تهویه همواره دخالت کرده و با تسریع یا کند کردن واکنشهای شیمیایی و حیاتی، شرایط اولیه را تغییر میدهند. عملیات کشت مثل آبیاری و کودپاشی دقیقاً به این خاطر صورت می گیرند که شرایط مطلوب خاک حتی الامکان حفظ و احیا گردد.

بهمین جهت برای اینکه تحقیقات آزمایشگاهی مذکور از تاثیر عوامل مزاحم خارجی محفوظ باشد دانشمندان مذکور از محلول های غذایی استفاده کردند که حاوی نمک های معدنی مورد احتیاج گیاه بودند. باین وسیله موفق شدند گیاهان را مستقیماً در یک محیط مایع یا در بستری آغشته به محلول غذایی پرورش دهند. این بسترها از لحاظ شیمیایی خنثی بودند. یعنی در تماس با محلول غذایی واکنشی نشان نمیدادند.مواد متشکله این بسترها عبارت بودند از براده پلاتین، کریستالهای کوارتز، قطعات چینی ، زغال و ماسه سیلیسی. سرانجام انجام این آزمایشها با کاربرد بسترهای اصلاح شده و روشهای دقیقتر تجزیه و همچنین با پرورش گیاهان متنوع در مقیاس وسیع از غلات گرفته تا میوه و سبزیجات و گیاهان بدیع کامل شد.

بالاخره در جریان جنگ دوم جهانی بود که آبکشت به معنای واقعی مورد استفاده قرار گرفت. نظامیان آمریکایی توانستند در سربازخانه های جزایر آتشفشانی اقیانوس آرام با استفاده از این روش احتیاجات غذایی خود را برآورند. تاسیسات آبکشت روی عرشه کشتی های جنگی و سپس بر عرشه زیردریایی «ناتیلوس» که مدتها زیر آب بود راه پیدا کرد.

با استفاده از روش آبکشت میتوان مسئله مبود آب یا عدم امکان استفاده از آن را حل کرد، زیرا در این روش مصرف آب کم است و حتی شیرین کردن آب دریا (نمک زدایی) باصرفه خواهد بود. علاوه بر این در خاک های سبک که دارای زهکش طبیعی هستند و آب را در خود نگه نمیدارند، و درمناطق گرم که شدت تبخیر بالاست، ممکن است منابع موجود آب برای کشت معمولی کفایت نکنند، در حالیکه بروش آبکشت میتوان به نحو موثری از این منابع استفاده کرد.

بعد از جنگ بخصوص در ایالات متحده آمریکا آبکشت بصور مختلفی پیاده شد ولی نتایج قابل اطمینانی بدست نیامد زیراهنوز این فن به اندازه کافی رشد نکرده بود ولی امروزه این روش علیرغم مشکلات زیادی که هنوز سر راه دارد گسترش قابل توجهی یافته است.

تکثیر گیاهان بروش آبکشت

تکثیر گیاهان بسته به موقعیت بدو طریق صورت میگیرد. کاشت بذر و کاشت قلمه بهر صورت بهتر است تکثیر را بروش آبکشت انجام داد تا ریشه های گیاهان از لحاظ شکل ظاهری (مرفولوژی) و وضعیت زیستی متناسب با محیط مایع (چه با بستر و چه بدون بستر) رشد کنند. این امر باعث خواهد شد که گیاه هنگام انتقال به محیط مایع تحت فشار و شوک قرار نگیرد و رشدش به تاخیر نیافتد.

ولی هنگامیکه پای محلول غذائی در میان است جابجایی گیاه بیشتر حالت یک «انتقال» ساده دارد تا نشاء زیرا جذب آب و مواد غذایی متوقف یا کند نمیشود. حتی اگر گیاه جوان در خاک پرورش یافته باشد، قسمتهای هوایی آن پس از انتقال به محیط آبکشت هرگز پلاسیده و خشک نمیشود زیرا رطوبت حاصل از تبخیر محلول غذایی، اندامهای آنرا در بر میگیرد. ریشه ها نیز هرگز نمیپوسند زیرا در بستر نفوذپذیری قرار دارند که بخصوص برای گیاهان جوان مناسب است.

کاشت بذر

انتخاب بذر بسیار مهم است . بذری که خریداری میشود باید قابلیت سازگاری با محیط مصنوعی و محدود را داشته باشد. از یک واریته خالص انتخاب شود (خلوص ژنتیکی)، از مواد خارجی پاک باشد. اطمینان حاصل شود که سالم و عاری از ویروس است (در غیر اینصورت بیماری ویروسی که علاج ناپذیر است تمام گیاه را فرا میگیرد).

هنگام کاشت بذر باید توجه داشت که همه بذور سبز نمیشوند، بهمین جهت باید مقدار بذر را بیش از معمول در نظر گرفت. این اقدام باعث میشود که خزانه ای در دسترس داشته و در صورت لزوم بتوانیم گیاهان ذخیره را جانشین گیاهان خراب و ضعیف کنیم.

بذر را میتوان در جعبه تکثیر یا مستقیما در خاک کاشت. انتخاب یکی از این دو روش بستگی به مسائلی دارد که در گلخانه های سنتی نیز مطرح است و در واقع به نوع گیاه مربوط میشود. بعضی از انواع گیاهان قابل نشاء نیستند و نمیتوان در یک دوره پرورش کوتاه و در فضای محدود از آنها بنحو اقتصادی بهره برداری کرد. ولی باید ملاحظات اقتصادی را نیز در نظر گرفت، یعنی باید دید که آیا صرفه جویی در نیروی کار (در کاشت مستقیم بذر) جبران کاهش میزان محصول رامی کند یا نه. در این مورد مکانیزاسیون عملیات تاثیر زیادی بر نتیجه حاصله دارد.

-کاشت در جعبه تکثیر

در آبکشت، جعبه تکثیر را میتوان در گلخانه اصلی قرار داد بشرط اینکه شرایط لازم از لحاظ درجه حرارت، رطوبت و روشنایی برای جوانه زدن بذور مناسب باشد. در غیر اینصورت باید مکان جداگانه ای را برای اینکار در نظر گرفت.

تجهیزات لازم بسته به روش تکثیر فرق میکند ولی اصولا بی نهایت ساده بوده و احتیاجی به حوضچه های کشت و تجهیزات پیچیده دیگر نیست.

- کاشت بذر در بستر خنثی

بهتر است ماده ای که بعنوان بستر بکار میرود از جنس ماده بستر ماده بستر اصلی کشت باشد ولی با دانه های ریزتر تا ریشه های گیاه جوان بخوبی به آنها بچسبند. خاکدانه های 3 تا 4 میلی متری بخصوص برای اینکار مناسبند زیرا سبک و متخلخلند و بخوبی به آب آغشته میشوند. ورمی کولیت و ماسه درشت نیز نتیجه خوبی میدهند. مواد دیگری که میتوان بعنوان بستر کاشت بذر بکار برد عبارتند از: صفحات سخت پلی اورتان منبسط، سلولزی که ساختمان لانه زنبوری دارد و قطعات اسفنج مصنوعی مخصوص.

بهرحال ماده بستر مورد نظر را روی صفحات پلاستیکی سوراخدار یا ساده قرار داده و هر صفحه را در یک جعبه گذاشته و از زی آبیاری و یا مستقیما آنرا در آب قرار میدهیم. روش آبیاری از زیر بهتر است زیرا باعث جابجا شدن بذرها نشده و آب بروش موبین بالا میرود و برای روش آبکشت مناسب تر است.

در تاسیسات تجارتی میتوان از جعبه های چوبی یا پلاستیکی میوه بعنوان جعبه کاشت استفاده و باین ترتیب صرفه جویی قابل توجهی کرد.

دانه (بذر) ذخیره کافی برای تغذیه جوانه و ریشه اولیه دارد. بنابراین تا زمانیکه برگهای جوان «واقعی» بوجود نیامده اند میتوان بذر را با آب معمولی آبیاری کرد. پس از بوجود آمدن برگهای فوق، از محلولهای غذایی گیاه بالغ است استفاده میشود. بعلاوه با توجه به دوره کوتاه اقامت گیاهچه ها در جعبه کاشت، احتیاجی به کنترل ترکیب شیمیایی محلول نیست و میتوان به کنترل PH و جایگزین کردن آب تبخیر شده اکتفا کرد.

هنگام نشاء باید گیاهچه ها را طوری بیرون آورد که مواد چسبیده به ریشه از آن جدا نشوند و سپس آنها را در گودیهای کوچکی در بستر اصلی قرار داد. اگر بذر روی صفحات پلی اورتان یا اسفنجهای سلولزی کاشته شود میتوان با بریدن آنها گیاه کوچک را همراه با قطعه ای از اسفنج یا صفحه پلی اورتان بسهولت بیرون آورد.

عده ای بذر را در قطعات خاک یا گلدانهای کوچک توربی می کارند، در اینصورت باید حتما ریشه ها را قبل از نشاء‌کردن بخوبی شست.

برخی دیگر ترجیح میدهند که ریشه گیاه جوان را بتدریج به محیط جدید عادت دهند باین صورت که ابتدا گیاه را در مخلوطی از ماسه و ورکولومیت به نسبت  و  که بخوبی به ریشه ها میچسبند نشاء کنند. این روش اگر چه پرزحمت بنظر میآید ولی میتوان عملیات کشت بذر را با استفاده از دستگاههایی که در گلخانه های سنتی مورد استفاده قرار میگیرد مکانیزه کرد.

برای آسان تر کردن عملیات نشاء میتوان بذر را در قطعاتی از لوله پلاستیکی نیمه سخت کاشت. این لوله را میتوان از جهت طولی بدونیم کرد و در داخل بستر قرار داد. باین ترتیب می توان خاکدانه های ریزتر را جهت کاشت بذر در این لوله بکار برد و عمق آن را نیز تنظیم کرد. هنگام نشاء فقط لوله ها برداشته می شوند و گیاه که خاکدانه های ریز اطراف ریشه آن بصورت فشرده قرار دارد با بستر اصلی تماس پیدا میکنند.

- کاشت بذر در محیط مایع

در این روش بذر روی توری پلاستیکی قرار میگیرد و ابتدا در ظرفی انباشته از آب لوله کشی شناور میشود. پس از سبز شدن محلول غذایی با  نصف غلظت غذایی اصلی بکار میرود. شبکه ریشه های گیاه جوان از سوراخهای توری که نگاهدارنده آن نیز هستند پایین میرود. برای نشاء‌باید ریشه های گیاه را از تور خارج کرد.

- تکثیر غیر بذری (کاشت قلمه)

تکثیر غیربذری عبارتست از ریشه دار کردن قلمه گیاه و از این کار بعکس بذرکاری بصورت غیرجنسی انجام میشود . این روش درمورد گیاهانی که بذرشان بکندی سبز می شود و بذوری که یکنواخت سبز نمی شوند بکار می رود. عملا گیاهان خشبی و بطور کلی گیاهان زینتی به این طریق تکثیر میشوند. بکمک تولید مثل غیرجنسی میتوان در مدتی کوتاه گیاهان بالغی بدست آوردکه آماده بهره دهی یعنی گل دادن ، میوه دادن، و رسیدن به حالت زینتی هستند.