12-2-1 الخلفية

تصف الإدارة الوطنية الأمريكية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) علم الطيران بأنه عملية زراعة النباتات المعلقة في الهواء بدون تربة أو وسائط توفر إنتاج غذائي نظيف وفعال وسريع. وعلاوة على ذلك، تشير وكالة ناسا إلى أنه يمكن زراعة المحاصيل وحصدها على مدار السنة دون انقطاع، ودون تلوث من التربة والمبيدات الحشرية والبقايا، وأن النظم الهوائية تقلل أيضا من استخدام المياه بنسبة 98٪، واستخدام الأسمدة بنسبة 60٪، والقضاء على استخدام المبيدات تماما. وقد تبين أن النباتات المزروعة في النظم الهوائية تمتص المزيد من المعادن والفيتامينات، مما يجعل النباتات أكثر صحة ويحتمل أن تكون أكثر مغذية _ (ناسا سبينوف). وينظر إلى المزايا الأخرى للإلكترونيات الهوائية على أنها:

• يمكن الحفاظ على البيئة المتنامية نظيفة ومعقمة.

• وهذا يقلل من فرص الإصابة بالأمراض النباتية وانتشار العدوى.

• الشتلات لا تمتد أو الذبول أثناء تشكيل الجذر.

• يتم إزالة الشتلات بسهولة لزرع دون صدمة زرع.

• يتم تسريع نمو الشتلات، مما يؤدي إلى زيادة دورات المحاصيل وبالتالي زيادة الإنتاج سنويا.

بالنسبة للأحوال الجوية وZobel (1992)، يتم تعريف علم الهواء بأنه ثقافة النباتات الكاملة و/أو الأنسجة مع جذورها أو الأنسجة الكاملة التي يغذيها ضباب الهواء/الماء (على عكس الغمر في/على الماء أو التربة أو أجار المغذيات أو غيرها من الركائز). بالنسبة لهم، تزرع النباتات التي تزرع جزئيا فقط مع جذورها في الهواء وجزء من المحاليل الغذائية أو تزرع لجزء من الوقت في الهواء وجزء من الوقت في محلول المغذيات من خلال عملية هيروروبونيكش وليس أريوبونيكش.

وبالتالي تعمل أنظمة Aeroponic عن طريق رش أو غشاء منطقة الجذر بمحلول المغذيات. وبالتالي يتم تعليق جذور النباتات في الهواء وتخضع لرذاذ مستمر أو متقطع/دوري من قطرات الماء الغنية بالمغذيات، في شكل قطرات أو ضباب غرامة جدا، مع أحجام قطرات من 5 إلى 50 ميكرون (ميكرون). ومن المعتاد العثور على مجموعة «الهوبي/المحلية» مع أحجام قطرات رذاذ من 30-80 ميكرومتر. تنتج مرخات الموجات فوق الصوتية أو الضباب الجاف حجم قطرات\ <5 ميكرومتر، ولكن هذه تتطلب هواء مضغوط وفوهات دقيقة جدا، أو قد يكون من الممكن استخدام محولات بالموجات فوق الصوتية لإنتاج هذه الضباب.

وفي علم الهواء، كما هو الحال مع الزراعة المائية، يمكن تحسين إمدادات المغذيات، وفي المقارنة بين الزراعة المائية والهواء، لاحظ Hikosaka et al. (2014) أنه لم يتم العثور على فرق بين النمو ونوعية الحصاد في الخس باستخدام الهواء الضباب الجاف. ومع ذلك، كانت هناك زيادة كبيرة في معدلات التنفس الجذري ومعدلات التمثيل الضوئي للأوراق. كما يلاحظون أن هذا النظام يستخدم أيضاً كميات أقل من المياه وأنه يمكن أن يكون أكثر كفاءة وأسهل في إدارته من الزراعة المائية التقليدية (Hikosaka et al. 2014). في ورقة مراجعة حول التقنيات الحديثة لزراعة النباتات في الزراعة في ظل بيئات خاضعة للرقابة، لاحظ لاخيار وآخرون (2018) أن علم الهواء «يعتبر أفضل طريقة لزراعة النباتات لتحقيق الأمن الغذائي والتنمية المستدامة».

12-2-2 أصل الأيروبونيات

يعتبر ريتشارد ج. ستونر الثاني والد علم الهواء. ويلاحظ استعراض ناسا لعلم الأحياء المائية (Clawson et al. 2000) أن أصل الأحياء المائية هو إلى حد كبير في دراسة مورفولوجيا الجذور، ولكنه ينشأ في الطبيعة، مثل النباتات، على سبيل المثال، بساتين الفاكهة التي تنمو في المناطق الاستوائية حيث تحدث الضباب بشكل طبيعي. ويشير كلاوسون وآخرون (2000) إلى تطور علم الأيروبونات من ب. ت. باركر، الذي «نجح في زراعة أشجار التفاح بخاخ»، وف. وذهب، الذي قام في عام 1957 بزراعة الطماطم ونباتات البن في الضباب، ووصف العملية «الأيروبونيات». وفيما يتعلق بدراسة مورفولوجيا الجذور، استخدم كارتر في عام 1942 علم الهواء كوسيلة للتحقيق في جذور الأناناس، وقام كلوتز في عام 1944 بالتحقيق في جذور الأفوكادو والحمضيات، ثم قام العديد من الآخرين بما في ذلك هوبيك وروبرتسون؛ باراك، سوفر، وبرغر؛ يورغاليفيتش وجينيس؛ ودوتويت، ويذرز، و قامت شركة بريغز بتجارب مختلفة في علم الطيران (انظر كلاوسون و آخرون 2000 لل اطلاع على التفاصيل).

12.2.3 القضايا المتنامية للإلكترونيات الهوائية

أبلغ Clawson et al. (2000) عن اختبارات Tibbits et al. (1994) التي تفيد بأن الغش المستمر يمكن أن «يساهم في النمو الفطري والبكتيري في محيط النباتات أو عليها»، وعلاوة على ذلك وجد بعض الباحثين أنه بسبب القطرات الدقيقة ومع أنظمة الضباب المستمرة، يمكن أن تكون هناك صعوبات «في تقديم المواد الغذائية لجميع النباتات حيث توجد كثافة عالية من النباتات. وقد تبين في هذا الصدد أن الغش على فترات يوفر نظاماً أكثر صحة وجذور أكثر صحة مقارنة بالتقنيات المائية المستمرة. كما أن استخدام الفواصل الزمنية يجعل النباتات أكثر مقاومة لأي انقطاع في الغش، مما يجعل النباتات تزدهر لفترة أطول على مستويات الرطوبة المنخفضة، مع احتمال انخفاض مستويات العوامل المسببة للأمراض. من أجل الغش الفعال، ‘حجم القطرة والسرعة هي أيضا المعلمات الهوائية الهامة. تعتمد كفاءة جمع ضباب الجذر على حجم خيوط، وحجم قطرة، وسرعة ‘(Clawson et al. 2000).

12.2.4 الجمع بين أكوابونيكش وأيروبونيكش

في حين أن عددا من رجال الأعمال والهواة حريصين يروج الجمع بين أكوابونيكش مع علم الهواء، هناك عدد من القضايا التي تحتاج إلى حل إذا النظر في هذه التكنولوجيا كومبو للزراعة في المستقبل. إحدى القضايا التي تحتاج إلى حل هي اسم لهذا النظام، ويقترح هنا أن نسمي هذا النظام combosystem «aquaeroponics».

في حين أن هناك العديد من أشرطة الفيديو والمواضيع المناقشة على شبكة الإنترنت، على الجمع بين علم الهواء و أكوابونيكش، هذا المجال هو خالية من الأدب العلمي. وتثير المناقشات على شبكة الإنترنت قضايا انسداد رشاشات الضباب والحاجة إلى الترشيح الدقيق للحلول المائية. وهناك مسألة أخرى تتعلق بعلم الأحياء المائية هي إمكانية نمو مسببات الأمراض في البيئة الرطبة متجدد الهواء، وستكون هناك حاجة إلى إجراء بحوث للتأكد من ذلك. حل واحد لحل مشكلة misters هو استخدام الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية لخلق الضباب ولكن هذا لا يحل أي مشاكل قد تكون هناك مع نمو مسببات الأمراض.