الزراعة بدون تربة.. تكنولوجيا المستقبل لتغذية النباتات

تُعرف تقنية الزراعة بدون تربة Soilless Culture بأنها تكنولوجيا زراعة وإنتاج النباتات في محاليل توفّر جميع عناصر التغذية الأساسية اللازمة للنمو النباتي الأمثل، سواء بدون أو مع استخدام بيئة خاملة كالحصى، أو الرمل الخالص، أو البيت موس، أو الفيرميكيوليت أو البيرليت أو نشارة الخشب، أو المخاليط التي تتركب من أي من هذه المكونات مع بعضها البعض؛ أو الصوف الزجاجي، أو صوف الخبث المصري، أو ألياف ثمار نجيل جوز الهند، أو بالات القش المضغوط؛ وذلك من أجل توفير الدعم الميكانيكي للنباتات النامية.

تمتص النباتات كل المغذيات المعدنية الأساسية في صورة أيونات لا عضوية ذائبة في الماء؛ حيث تعمل التربة في الظروف الطبيعية كمستودع للمغذيات المعدنية، ولكن التربة نفسها غير ضرورية لنمو النبات.

تستطيع جذور النباتات أن تمتص المغذيات المعدنية الموجودة في التربة عندما تُضاف مياه تقوم بإذابتها؛ لذلك فإن التربة لا تصبح مهمة لنمو النبات في حالة إضافة هذه المغذيات إلى المياه التي يحتاجها النبات بطريقة اصطناعية.

أطلق الأمريكي “ويليام فريدريك جيريكه”؛ من جامعة كاليفورنيا، مصطلح “الزراعة المائية”، وزراعة النباتات في الماء عام 1937، علمًا بأن “جون ود ورد” نشر تجاربه عن الزراعة المائية في كتابه عام 1699، والذي أكد فيه أن النباتات التي تنمو في الماء غير المقطر أفضل من تلك التي تنمو في ماء مقطر.

ما هي تقنية الزراعة بدون تربة؟

سبق أن استعرضنا التعريف الخاص بالزراعة بدون تربة، كما يمكن تعريفها أيضًا بأنها عملية إنتاج النباتات بعيدًا عن التربة الزراعية العادية المتعارف عليها في أنظمة الزراعة التقليدية.

تنجح الزراعة بدون تربة بالنسبة لجميع النباتات _تقريبًا_، إلا أنه يوجد بعض النباتات التي يكون نجاحها أكثر من البقية. ويمكن زراعتها على أسطح المباني؛ لإنشاء تلك المزارع الخضراء باستخدام الأنظمة المناسبة من تقنية الزراعة بدون تربة.

توفّر الزراعة بدون تربة الهدر في المياه التي يُروى بها باطن التربة، كما يتم فحص المياه مرة أسبوعيًا. وتعطي الزراعة بدون تربة حصادًا يبلغ من 7 إلى 8 أطنان من المحصول، مقابل 3 أطنان من الزراعة الأرضية.

تقلل الزراعة بدون تربة من عملية رش المواد الكيماوية؛ حيث إن الزراعة عن طريق الأنابيب الموصولة ببعضها البعض توفّر الأكسجين المطلوب للنباتات، فالمضخة التي تعمل خلال الأنابيب تعمل على تنظيم العملية برمتها.

وتحتاج طريقة الزراعة بدون تربة إلى وسط زراعي يتطلب وضع البذرة، أو الشتلة، علمًا بأنه يكفي 32 شتلة على الأقل. كما يحتاج النبات إلى ماء ومحاليل معينة للحفاظ على المحصول نظيفًا خاليًا من المبيدات.

وتنقسم أنواع المحاليل إلى:

محلول A: وهو سماد مركب من عناصر كبرى مضافة إليها عناصر صغرى.

محلول B: والذي يتكوّن من كالسيوم وحديد.

مزايا الزراعة بدون تربة

1. عدم الحاجة إلى التربة للزراعة.
2. التوفير في مياه الري وانخفاض كمية المياه وتكاليف الري.
3. التوفير في عنصر الفوسفور، وهو عنصر رئيسي للأمن الغذائي غير المتجدد، ويتوقع أن يواجه أزمة عالمية خلال العقود المقبلة.
4. السيطرة على مستويات التغذية، وبالتالي إدارة المواد الغذائية، وانخفاض تكاليف التغذية.
5. عدم تلوٌث التغذية في البيئة؛ بسبب نظام الوقاية، وعدم تلوث البيئة؛ للسيطرة على النظام المغلق.
6. العائدات المالية مستقرة وعالية.
7. سهولة التخلص من الآفات والأمراض، مما كانت عليه في التربة، وعدم وجود أمراض التربة.
8. تتميز الزراعة بدون تربة بسهولة الحصاد وانتظامه.
9. انخفاض أضرار المبيدات خاصة المتعلقة بأمراض التربة والتعقيم.
10. إمكانية إنتاج المحاصيل الزراعية بكثافة وإنتاج أكثر.
11. يمكن استخدامها في الأماكن التي لا تصلح للزراعة مثل: أسطح المباني.

عيوب الزراعة بدون التربة

• أي فشل لنظام الزراعة المائية يؤدي إلى موت النبات السريع؛ لأنه لا توجد تربة تعمل كعازل.
• الإصابة بالعوامل الممرضة مثل: الذبول، والفيرتيسليوم الناجمة عن مستويات الرطوبة العالية تحتاج إلى رقابة أكثر.
• تتطلّب المزيد من الطاقة.
• ارتفاع التكلفة التأسيسية.

أنواع الزراعة المائية الأساسية

هناك 6 أنواع أساسية لنظم الزراعة المائية دون وسط زراعي هي:

1. الفتيل.
2. زراعة المياه.
3. الفيض والصرف.
4. التنقيط.
5. تنقية غشاء المغذيات.
6. الزراعة الهوائية.

زراعة المحلول الساكن

تُزرع النباتات -في هذا النوع من الزراعة بدون تربة- داخل أوعية تحتوي على المحلول المغذي. ويحصل المحصول على تهوية، وفي حالة عدم التهوية يتم الاحتفاظ بمستوى المحلول منخفض بما فيه الكفاية؛ لتتمكن الجذور من النمو فوق المحلول للحصول على الأكسجين الكافي.

يتم تغيير المحلول المغذي إما حسب جدول زمني، مثل مرة واحدة في الأسبوع أو عندما ينخفض التركيز أقل من مستوى معين، كما تتحدد من قِبل جهاز قياس الموصلية الكهربائية.

المحلول ذو التدفق المستمر

في زراعة المحلول ذو التدفق المستمر فالمحلول المغذي يتدفق باستمرار مارًا بالجذور، والأسلوب الشائع هو استخدام طريقة فيلم المغذيات. ويمر الماء بشكل ضحل للغاية، ويحتوي على العناصر الغذائية الذائبة اللازمة لنمو النبات، وحيث هناك حاجة إلى إمدادات الأكسجين إلى جذور فإن التدفُق يستمر، ولا بد من مراعاة الآتي:

• ميل المياه في المجرى 1:40
• معدل التدفق 2ل/د
• طول القناة 20 م
• زراعة أحواض المياه

زراعة الماء هو أبسط من كل النظم المائية النشطة. وعادة ما تكون المنصة التي تحمل النباتات مصنوعة من الستايروفوم، ويطفو مباشرة على المحلول المغذي. كما ترتبط مضخة الهواء بحجر الهواء، فتخرج فقاعات الأكسجين اللازم لجذور النباتات إلى المحلول المغذي.

الزراعة الهوائية الرذاذية

تعتبر أهم ميزة في الزراعة الهوائية الرذاذية أن النبات يستقبل 100% من الأكسجين المتاح للجذور وثاني أكسيد الكربون؛ ما يزيد من نمو الكتللة الحيوية 80 – 100%، ويقلل وقت نمو الجذور، ويسرع الإنتاج 40 – 60%، ويقلل استهلاك المغذيات بنسبة 75% مقارنة بالهيدروبونيك.

ويمكن تحويل نفس الوسائل التقليدية في البيوت المحمية بقليل من التغيرات إلى أحدث وسائل زراعة الهيدروبونيك والايروبونيك بأقل كمية من المياه، وأعلى كمية ونوعية من الإنتاج.

لماذا زراعة الأسطح الآن؟

لأن زراعة الأسطح لها فوائد عديدة في مجالات متنوعة ( بيئية – صحية – اقتصادية – اجتماعية)، تقدّم حلولًا واعدة للمشاكل التي نعاني منها الآن في المجالات سابقة الذكر.

أنواع مزارع الأسطح

تُقسم مزارع الأسطح على حسب عدد مرات استخدام المحلول المغذي:

• النظم المفتوحة
• النظم المغلقة

وتُقسم كذلك على حسب وجود المادة الصلبة، أو عدم وجودها إلى:

• مزارع مائية
• مزارع هوائية
• مزارع باستخدام البيئات
• مزارع البيئات الصلبة فوق الأسطح: هي مزارع تعتمد على بيئات نمو حبيبية صلبة، إما بصورة منفردة أو في مخاليط بنسب متوازنة مع بعضها البعض، ومن هذه البيئات ما هو عضوي وما هو غير عضوي.

أهم البيئات الصلبة

تُقسم بيئات النمو الصلبة إلى:

أولًا: بيئات عضوية

أهم مواصفات البيت موس

• كل متر مكعب يزن حوالي 60 إلى 70 كيلو جرامًا.
• نسبة الفراغات بها نحو 95% من حجمها.
• تحتوي على 1 – 2% رمادًا.
• يمكن أن تحتفظ برطوبة تبلغ 15 مرة ضعف وزنها.
• تفاعلها حامضي؛ حيث يصل رقم الـ pH بها لنحو 3.8.
• تُقدر سعتها التبادلية الكاتيونية بنحو 150 مللي مكافئ/ 100جم عند تعديل رقم الـ pH الخاص بها إلى 7.

ألياف جوز الهند

أهم مواصفات بيئة ألياف جوز الهند

• إمكانية استخدامها لأكثر من عام دون حدوث أي تغير في صفاتها الطبيعية.
• بطيئة التحلل فلا تهدم سريعًا.
• ذات قدرة جيدة على الاحتفاظ بالماء.
• توفر التهوية الجيدة في البيئة بما يحقق النمو الجيد للنباتات.

ثانيًا: بيئات غير عضوية

1) الفيرميكيوليت

• الفيرميكيوليت الأمريكي متعادل أو حامضي قليلًا.
• بيئة معقدة خفيفة الوزن جيدة التهوية.
• كل متر مكعب منها يزن حوالي 75 إلى 150 كيلو جرامًا.
• تكون في شكل رقائق تحتفظ بكميات كبيرة من الماء والعناصر الغذائية للنبات.
• ذات سعة تبادلية كاتيونية عالية تتراوح من 19 إلى 22.5 مللي مكافئ 100 جم نظرًا لكثرة الشحنات السالبة على أسطح الرقائق.
• تحتوي على كميات جيدة ميسرة من عنصري الماغنسيوم والبوتاسيوم تكفي لاحتياج النبات في بداية نموه.

2) البيرليت

هي عناصر سيلكيا من مصادر بركانية. تُطحن وتُسحق ثم تُسخن؛ حتى تتفاعل مع بخار الماء، وتصبح شبيهة بالبودرة.

يمتاز بخفة وزنه، وانتظام جزيئات البيرليت يجعله نافعًا للتهوية والتصريف، ومن عيوبه أنه حين يجف يصبح كالغبار، وخفيف للغاية؛ ما يجعله ينتشر على السطح عند الري، كما أنه قد يحتوي على مستويات سامة من الفلور؛ ولكن سعره المتوسط يجعل منه مادة مهمة في الأوساط الزراعية.

أهم مواصفات البيرليت

• معقمة خاملة كيميائيًا خفيفة الوزن ثابتة التركيب من الناحية الفيزيائية.
• ذات سعة كاتيونية ضعيفة.
• ذات pH يساوي 7.5
• جيدة الصرف والتهوية.

3) التوف والزيولايت

عبارة عن فتات صخور بركانية سوداء أو حمراء، يختلف حجمه من صغير ناعم إلى حجم البازلاء وهو جيد للتهوية والتصريف ولا يحتوي على أي عناصر؛ لكن يعيبه أنه ثقيل الوزن، إلا أن ميزته تكمن في أنه يتوفر بكميات كبيرة في المملكة الأردنية.

ويقال إن داخله يحمل عناصر تفرز غاز الرادون، ولكن بعض البحوث تشير إلى أن كمية الرادون المتصاعدة تعادل _من حيث تركيزها_ الكمية الموجودة في أسمنت البناء، وبالتالي لا يعتبر خطيرًا.

4) البيتموس

يتكوّن البيتموس بالطبيعة نتيجة تراكم المادة النباتية في مناطق سيئة الصرف تحت ظروف حرارة ورطوبة وضوء مختلفة، بالإضافة إلى أن نوع المادة النباتية ودرجة تحللها يحددان بشكل كبير قيمة استخدام البيتموس كوسط زراعي.

5) الكوكبيت

هو عبارة عن ليف نباتي يُصنع من قشور جوز الهند؛ حيث يتم استخلاص الألياف من القشور الجافة، وغسلها جيدًا، ويتم تخزينها لعدة شهور، ثم يتم طحنها مجددًا، وغربلتها ثم ضغطها في قوالب.

خصائص الكوكبيت

• القدرة على امتصاص الماء.
• نسبة تهوية عالية.
• سهولة ريه من جديد بعد الجفاف.

الزراعة بدون تربة والأمن الغذائي

هناك أربعة محددات رئيسية لعملية الزراعة بدون تربة، وبالتالي للأمن الغذائي: الأرض، المياه، الطاقة، وعنصر الفسفور.

وفي النهاية فإن مستقبل الزراعة في المنطقة قد يتوقف على هذه التقنية الحديثة – أي الزراعة بدون تربة -؛ حيث ندرة الموارد، وزيادة السكان، ومن المقرر أن يكون الزراعة العمودية المبنية على تقنيات الزراعة المائية التي تشهد تطورًا كبيرًا ومتسارعًا، وبالتالي لا يمكن التوقف عند حد معين، بل المتابعة المتلاحقة للتقنيات الجديدة.

ولا بد أن يرافق هذا الاستثمار في الزراعة المائية الاستثمار في الحد من الفقد، والهدر من الغذاء على طول السلسلة الغذائية؛ إذ إننا نفقد إقليميًا وعالميًا حوالي ثلث ما ننتج من غذائنا، فلا يمكن أن نستثمر في إنتاج الغذاء دون الاستثمار في منع ضياعه.

اقرأ أيضًا:

ما هي أهم مستهدفات قطاع الزراعة لعام 2021؟

الاستثمار الزراعي.. مستقبل واعد وفرص متنوعة

مراحل تنفيذ المشروع الزراعي.. خطوات على الطريق