4-1 مقدمة

وفي إنتاج المحاصيل البستانية، يشمل تعريف الزراعة بدون تربة جميع النظم التي توفر الإنتاج النباتي في ظروف بدون تربة يتم فيها الإمداد بالمياه والمعادن في محاليل مغذيات مع أو بدون وسيط متنامي (مثل الصوف الحجري والخث والبيرلايت والخفاف وجوز الهند و الألياف, وما إلى ذلك). ويمكن أيضا تقسيم نظم الاستزراع بدون تربة، المعروفة باسم النظم المائية، إلى أنظمة مفتوحة، حيث لا يتم إعادة تدوير محلول المغذيات الفائضة، وأنظمة مغلقة، حيث يتم جمع التدفق الزائد للمغذيات من الجذور وإعادة تدويره مرة أخرى إلى النظام (الشكل 4-1).

وقد تطورت نظم الاستزراع بدون تربة كحل ممكن لتجنب الأمراض المنقولة بالتربة والتي كانت دائما مشكلة في صناعة زراعة الاحتباس الحراري.

وفي الوقت الحاضر، تشتهر نظم النمو بدون تربة في ممارسات البستنة في معظم البلدان الأوروبية، وإن لم يحدث ذلك على نطاق واسع في كل بلد. مزايا النظم الخالية من التربة مقارنة بمحاصيل التربة المزروعة هي:

• بداية خالية من الأمراض باستخدام ركائز أخرى غير التربة و/أو سهولة التحكم في مسببات الأمراض المنقولة بالتربة.
• النمو والعائد مستقلان عن نوع/نوعية التربة في المنطقة المزروعة.
• تحسين السيطرة على النمو من خلال إمدادات مستهدفة من محلول المغذيات.
• إمكانية إعادة استخدام محلول المغذيات مما يسمح بزيادة الموارد إلى أقصى حد.
• زيادة جودة المنتجات المكتسبة عن طريق تحسين السيطرة على البارامترات البيئية الأخرى (درجة الحرارة والرطوبة النسبية) والآفات.

الشكل 4-1 مخطط الدورة المفتوحة (a) ونظم الحلقة المغلقة (b)

وفي معظم الحالات، يتم اعتماد نظم حلقة مفتوحة أو تشغيل النفايات بدلا من نظم حلقة مغلقة أو إعادة تدوير، على الرغم من أن هذه النظم إلزامية في عدد متزايد من البلدان الأوروبية. في هذه الأنظمة المفتوحة، يتم إيداع المحلول المغذي المستهلك و/أو الزائد في المسطحات المائية الجوفية والسطحية، أو يستخدم في زراعة الحقول المفتوحة. ومع ذلك، فيما يتعلق بالشواغل الاقتصادية والبيئية، ينبغي أن تكون النظم الخالية من التربة مغلقة قدر الإمكان، أي عندما تحدث إعادة تدوير محلول المغذيات، وحيث يعاد استخدام الركيزة وحيث تستخدم مواد أكثر استدامة.

مزايا الأنظمة المغلقة هي:

• انخفاض في كمية النفايات.

• تلوث أقل من المياه الجوفية والسطحية.

• استخدام أكثر كفاءة للمياه والأسمدة.

• زيادة الإنتاج بسبب خيارات الإدارة الأفضل.

• انخفاض التكاليف بسبب الوفورات في المواد وارتفاع الإنتاج.

وهناك أيضا عدد من العيوب مثل:

• جودة المياه العالية المطلوبة.

-استثمارات عالية

• خطر الانتشار السريع لمسببات الأمراض المنقولة بالتربة عن طريق محلول المغذيات المعاد تدويرها.

• تراكم المستقلبات السامة النباتية المحتملة والمواد العضوية في محلول المغذيات المعاد تدويرها.

وفي النظم التجارية، تعالج مشاكل تشتت العوامل المسببة للأمراض عن طريق تطهير المياه من خلال تقنيات الترشيح الفيزيائي والكيميائي و/أو البيولوجي. ومع ذلك، فإن أحد العوامل الرئيسية التي تعوق استخدام إعادة تدوير ثقافة المحلول المغذي لمحاصيل الاحتباس الحراري هو تراكم الأملاح في مياه الري. عادة، هناك زيادة مطردة في الموصلية الكهربائية (EC) بسبب تراكم الأيونات، والتي لا تمتص تماما من قبل المحاصيل. وقد يكون هذا صحيحًا بشكل خاص في إعدادات أكوابونك (AP) حيث قد يتراكم كلوريد الصوديوم، المدمج في تغذية الأسماك، في النظام. ولتعديل هذه المشكلة، اقتُرح أن تؤدي خطوة إضافية لتحلية المياه إلى تحسين توازن المغذيات في أنظمة AP متعددة الحلقات (Goddek وKeesman 2018).