نبذة تاريخية عن الزراعة المائية، والزراعة من الجيل التالي، والزراعة الخالية من التربة

الآن، الزراعة المائية لديها العديد من التطبيقات. يتم استخدامه في جميع أنحاء العالم لزراعة النباتات على الأرض أو في الماء دون الأوساخ أو التربة، للاستخدام التجاري والمنزلي على حد سواء. جذور النبات لا تتصل المتوسطة المتنامية أو التربة، ولكن بدلا من ذلك توجد في محلول يحتوي على جميع العناصر الغذائية المطلوبة لنمو النبات.

يمكن التحكم في الظروف البيئية التي تزرع فيها النباتات المائية لخلق بيئات النمو المثلى. و تستخدم الزراعة المائية لزراعة محاصيل الاحتباس الحراري على مدار السنة ول إنتاج أغذية صحية اقتصاديا.

تم تطوير هذه الطريقة في الولايات المتحدة خلال الحرب العالمية الثانية من قبل دبليو. ف. جيريك، وهو عالم زراعي من جامعة كاليفورنيا، قام بتصميم وبناء نظام عائم لزراعة الطماطم تحت الماء. يتكون نموذج العمل الأول من إطار خشبي مع السنانير التي وضعت الأواني الفخارية. ودعا Gericke اختراعه «ثقافة الأرض أقل».

كلمة المائية مشتقة من الكلمات اليونانية «المائية» تعني الماء و «بونوس» تعني العمل.

و تستخدم العمليات التجارية الحديثة [تكنولوجيا التسليح البيولوجي التي طورتها ناسا] (https://www.nasa.gov/missions/science/biofarming.html) في إنتاج المصانع التي تدعم الحياة في الفضاء الخارجي. و بدون تربة, لن يتمكن رواد الفضاء من زراعة الخضروات و الفواكه.

(صورة من قسم التسليح البيولوجي التابع لوكالة ناسا)

هناك نوعان من الأنماط المختلفة للأنظمة المائية:

الأنظمة المائية السلبية

يستخدم النظام السلبي البيئة كوسيط متنامي، وعادة ما يستخدم نوعا من آلية الفتل لسحب المياه والمواد المغذية إلى منطقة جذر النبات. عادة ما تكون الأنظمة السلبية أقل تكلفة من الأنظمة النشطة، ولكن لا يمكن تنظيمها بدقة.

الأنظمة المائية النشطة

يتم استخدام نظام نشط للتحكم في البيئة التي تزرع فيها النباتات، وتوفير مستويات دقيقة من المياه والمواد المغذية. تكلف الأنظمة النشطة أكثر تكلفة للبناء، ولكنها توفر نمو محسّن للمصنع وعائدات أكبر.

وتنقسم الأنظمة المائية النشطة إلى فئتين:

أنظمة EBB-والتدفق

وتغمر أنظمة EBB والتدفق المحاصيل بالماء الغني بالمغذيات ثم تستنزف المحلول مرة أخرى إلى خزان. يسمح هذا باستخدام كميات كبيرة من الوسائط المتنامية مع الاستمرار في توفير تهوية جيدة للجذور. و يستخدم حوالي نصف مزارعي المياه المائية التجاريين نظم الانحسار و التدفق, التي غالبا ما تسمى نظم التدفق غير النفطي أو نظم التصريف.

تقنية فيلم المغذيات

تستخدم أنظمة تقنية الأغشية المغذيات طاولات المياه الضحلة وتنمو الوسائط التي لديها مقاومة منخفضة للتدفق. يتم ضخ المغذيات من خلال الجدول تحت الضغط، وتوفير تهوية جيدة للجذور. يتم إعادة تدوير محلول المغذيات باستمرار، مما يضمن تركيزًا متساويًا للمغذيات في الماء.

في الزراعة المائية، تحتاج النباتات مساحة أقل مقارنة بالنباتات المزروعة في التربة بسبب عدم وجود الركيزة macroporous، والتي يتم استبدالها بمادة خاملة (الصوف الصخري، البيرلايت) أو محلول مغذي. وبهذه الطريقة، تنمو الزراعة المائية النباتات على أرض أقل بنسبة تصل إلى 30٪ مقارنة مع الزراعة التقليدية.

وتذوب المغذيات في النظم المائية في الماء؛ وتعيد معظم النظم المائية التجارية تدوير إمدادات ثابتة من محلول المغذيات. يتم الحفاظ على مستويات المغذيات بعناية، عادة في حدود بضع نقاط مئوية من الكمية المثلى التي تحتاجها جذور النباتات للنمو الصحي. **تسمح البيئة الخاضعة للرقابة في الزراعة المائية بالتحكم بدرجة أكبر في درجة الحموضة ودرجة حرارة الماء مقارنة بالزراعة التقليدية. **

زراعة النباتات المائية عادة ما تكون أكثر تكلفة من زراعتها في التربة بسبب تكلفة المعدات المطلوبة (أضواء، نظم التحكم في المناخ، الخ) ولأن تكاليف الإعداد أعلى. ومع ذلك، تكتسب الأنظمة المائية شعبية مع صغار البستانيين في المنازل والأسواق بسبب قدرتهم على تشغيلها بميزانية أصغر. **

ومع ذلك، بمجرد سداد التكاليف الأولية للمعدات، تصبح الزراعة المائية أرخص من الزراعة التقليدية إذا أخذ المرء في الاعتبار نفقات استبدال التربة، والمهارة المطلوبة في إدارة التربة، فضلا عن عدم وجود عمال* المطلوبة في بيئة مائية.

نبذة تاريخية

وقد عرف مفهوم أن النباتات تحتاج أساسا إلى الأكسجين والماء للبقاء على قيد الحياة منذ آلاف السنين. ذكر ثيوفراستوس (حوالي 372-287 قبل الميلاد) ذلك في كتابه «التحقيق في النباتات». وكان إدوارد بليث أول من ذكر البستنة المائية التجارية، مع مقالة مؤلفة من 16 صفحة بعنوان «ثقافة وترسبروت» في عدد صدر في عام 1870 من «مجلة الجمعية الزراعية الهندية».

في عام 1886، حصلت بودينغتون وفيليبس على براءة اختراع «الثقافة الاصطناعية للنباتات بدون تربة»، والتي تربط نظام من الأنابيب بأشجار الفاكهة المزروعة بالماء. وكان أول تطبيق تجاري من قبل يوليوس هينسيل في ألمانيا، الذي بدأ بيع أنظمة لاستخدام الاحتباس الحراري في العشرينيات. في عام 1930، نشرت ليبرتي هايد بيلي وإمرسون «تأثير بؤر الماء، المبردات، والملاجئ على نمو نباتات الطماطم».

في عام 1937، أصدرت وزارة الزراعة الأمريكية تعميمين: التعميم رقم 318 - تواريخ زراعة الطماطم في فلوريدا، والمنشور رقم 404 - اقتراحات لزيادة غلة الطماطم القابلة للتسويق. و تصف هذه المنشورات التقنيات المائية التي لا تزال مستخدمة اليوم, ول كنها تستخدم أواني أكبر و أسمدة تجارية.

في الأربعينات، وسع الدكتور وليام تريسي أبحاثه عن التغذية النباتية، التي كانت تقتصر في الأصل على نمو النباتات في التربة الرملية، لتشمل محاليل المغذيات في ورقة بعنوان «ثقافة الأقحوان في وسائل الإعلام الاصطناعية».

في الخمسينات إلى الستينات، عانت البحوث المتعلقة بالزراعة المائية من هدوء. تسبب سباق الفضاء ودفع الرجال على الأرض على سطح القمر في الحكومة الأمريكية لتمويل البحوث في أشياء أخرى، مثل أشباه الموصلات، بدلا من أنظمة إنتاج الأغذية المائية.

تم اكتشاف الزراعة المائية من قبل صانع الأفلام والمخترع Flux Davenport. كما كان مؤسس «الجمعية الدولية لحركات الزراعة العضوية» في عام 1991، ونظم أول مؤتمر حول الزراعة العضوية الحضرية في منزله في أوكلاند، كاليفورنيا.

في عام 1977، حدث اختراق عندما نشرت B.C. («برعم») وولف كتاب «بوتينغ ميكز».

جاء ذلك في وقت أعيد فيه الاهتمام بالزراعة المائية، واحتوى على جميع المعلومات اللازمة لإعادة إنشاء نظام بسيط لتقنية فيلم المغذيات (NFT). ومع ذلك، فإنه لم يكن له تأثير كبير حتى عام 1986 عندما نشرت مقالة وولف عن «كيف أطعم نباتاتي: دليل شخص عادي إلى NFT» في مجلة «الزراعة البديلة»، وهي مجلة تجارية.

تم تطوير أول نظام تجاري للاستزراع المائي من قبل دينيس هوجلاند أثناء عمله في قسم المصايد والحياة البرية في جامعة ويسكونسن-ماديسون، ويسمى باسم هيدروبونيات هوغلاند أو نظام ويسكونسن. يتكون «نظام ويسكونسن» من نظام إعادة تدوير وإعادة الأوكسجين الذي يغذي النباتات والطحالب في وقت واحد. وقد صممت لتكون منخفضة التكلفة، ومكتفية ذاتيا مع استعادة المغذيات في الموقع، ووحدات معيارية. وقد تم التحقق من التصميم على نطاق واسع في المختبر من قبل الدكتور روبرت أ. بيرغلوند في جامعة ويسكونسن — قسم ماديسون لإدارة النظم الحيوية. وهذه هي نفس التكنولوجيا التي استخدمت لمشروع ممول من وكالة ناسا صممه الدكتور بيرغلوند لزراعة الخضروات في الفضاء سواء على الأرض أو في بيئة الجاذبية الصغرية (باستخدام طائرات ناسا ذات الجاذبية المنخفضة). وقد تم ترخيص نظام جامعة ويسكونسن لأكثر من 50 شركة في جميع أنحاء العالم، وتسويقها باعتبارها Rapid Rootter و Rapid Beds أنظمة النمو المائية.

وقد حفز الاهتمام الحالي بالزراعة المائية من خلال تطوير النماذج الأولية لنظم الري الفرعي السلبي, التي تم تطويرها بعد بحث عن تغذية النباتات في جامعة كاليفورنيا, ديفيس. وفي وقت لاحق، قام عدد كبير من الأشخاص بتجربة وسائل مختلفة، ومغذيات، وتكوينات متزايدة. و بدأت في عام 1983 مجلة تجارية تدعى «هيدرو كulture», ول كنها توقفت عن نشرها بعد خمس سنوات.

وقد حدث تقدم آخر في أوائل التسعينيات من القرن الماضي مع تطوير نظام مائي قائم على PSI يسمى ثقافة الطوافة أو الأسرة العائمة من قبل العالم الهولندي Jeroen van den Bosch من جامعة فاغنينغن. السرير يتكون من البلاستيك أو الخيزران الطوافات وضعت على سطح الجسم من الماء. تزرع النباتات في وسط ثقافة معلقة بين الطوافات، والجذور تمتد إلى الماء أدناه، حيث يذوب الأكسجين. أصبح هذا النظام المائي السلبي شائعًا جدًا لدى الهواة لأنه يمكن بناؤه باستخدام مواد غير مكلفة موجودة في منافذ توريد المباني المحلية.

وقد اعتمد منذ ذلك الحين الإنتاج المائي من قبل بعض المزارعين، ولكن ليس كل المزارعين المحترفين. وهي واحدة من العديد من التقنيات الجديدة التي يستخدمها المزارعون المائي في البيئات الخاضعة للرقابة مثل الدفيئات والأنفاق العالية. الزراعة المائية هي نظام فعال لزراعة المحاصيل لأنه يسمح للمزارع بالتحكم في العناصر الغذائية التي يتم توريدها للنبات ومقدار الضوء والماء الذي يتلقاه. ويمكن إعادة استخدام محلول المغذيات لفترة من الزمن (أسابيع عادة)، مما يقلل من الأثر البيئي مقارنة بالزراعة التقليدية القائمة على التربة.

وهي لا تزال تشكل قوة في المجتمع الزراعي و تستحق الاستثمار. [تحقق من بعض الموارد] (https://learn.farmhub.ag/resources/) للبدء.