وقد أدت البحوث المكثفة التي أجريت في مجال الزراعة المائية إلى تطوير مجموعة كبيرة ومتنوعة من نظم الزراعة (حسين وآخرون 2014). ومن الناحية العملية، يمكن تنفيذ جميع هذه الأنشطة بالاقتران مع الاستزراع المائي؛ ولكن لهذا الغرض، فإن بعضها أكثر ملاءمة من غيره (Maucieri et al. 2018). و يتطلب التنوع الكبير في النظم التي يمكن استخدامها تصنيفا لمختلف النظم الخالية من التربة (الجدول 4-1).

** الجدول 4-1** تصنيف النظم المائية حسب الجوانب المختلفة

الجدول ثياد tr class = «رأس» هذا المميز/ث الفئات الثمانية/ث ثكسومبلس/ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» td rowspan = “6"نظام بدون تربة/تد td rowspan = “3"لا الركيزة/تد TDNFT (تقنية فيلم المغذيات) /TD /tr tr class = «حتى» TDaeroponics/TD /tr tr class = «غريب» TDDFT (تقنية التدفق العميق) /TD /tr tr class = «حتى» td rowspan = “3"مع الركيزة/تد ركائز TDالعضوية (الخث، ألياف جوز الهند، اللحاء، ألياف الخشب، إلخ) /td /tr tr class = «غريب» TD ركائز غير عضوية (الصوف الحجري، الخفاف، الرمل، البيرلايت، الفيرميكوليت، توسيع الطين) /td /tr tr class = «حتى» TDركائز اصطناعية (البولي يوريثين، البوليسترين) /TD /tr tr class = «غريب» td rowspan = “2"فتح/أنظمة مغلقة/تد TDopen أو تشغيل إلى النفايات/TD TD يتم تغذية النباتات باستمرار مع حل «جديد» دون استرداد الحل المستنزف من وحدات الزراعة (الشكل 4.1a) /td /tr tr class = «حتى» TDمغلقة أو إعادة تدوير أنظمة/تد TD يتم إعادة تدوير محلول المغذيات المستنزفة وتصدرت مع نقص المغذيات إلى مستوى المفوضية الأوروبية الصحيح (الشكل 4-1 ب) /td /tr tr class = «غريب» td rowspan = “2"إمدادات المياه/td TDContinous/TD TDNFT (تقنية فيلم المغذيات) DFT (تقنية التدفق العميق) /TD /tr tr class = «حتى» TDالدورية/TD الري TDDRip، الانحسار والتدفق، الأيروبون/TD /tr /tbody /الجدول

4.2.1 أنظمة الركيزة الصلبة

وفي بداية الزراعة بدون تربة في السبعينات، تم اختبار العديد من الركائز (والاش 2008؛ بلوك وآخرون 2008؛ فيروير 1978). و فشل العديد منها لأسباب مثل كونها رطبة جدا, و جافة جدا, و غير مستدامة, و مكلفة لل غاية, و إطلاق المواد السامة. نجت عدة ركائز صلبة: الصوف الحجري، البيرلايت، جوز الهند (ألياف جوز الهند)، الخث، رغوة البولي يوريثان واللحاء. أنظمة الركيزة الصلبة يمكن تقسيمها على النحو التالي:

ركائز ليفية هذه قد تكون عضوية (مثل الخث والقش وألياف جوز الهند) أو غير عضوية (مثل الصوف الحجري). وتتميز بوجود ألياف من أحجام مختلفة، والتي تعطي الركيزة قدرة عالية على الاحتفاظ بالماء (60-80٪) وقدرة هواء متواضعة (المسامية الحرة) (والاش 2008). وهناك نسبة عالية من المياه المحتفظ بها متاحة بسهولة للمصنع، وهو ما ينعكس مباشرة في الحد الأدنى من حجم الركيزة لكل محطة اللازمة لضمان إمدادات كافية من المياه. في هذه الركائز لا توجد تدرجات واضحة للمياه والملوحة على طول الملف الشخصي، وبالتالي، تميل الجذور إلى النمو بشكل أسرع وبشكل متساو وبوفرة، وذلك باستخدام الحجم المتاح بالكامل.

Granular Bestrates وهي عادة غير عضوية (مثل الرمل والخفاف والبيرلايت والطين الموسع) وتتميز بأحجام مختلفة من الجسيمات وبالتالي القوام؛ لديهم مسامية عالية وهي استنزاف حر. القدرة على الاحتفاظ بالمياه ضعيفة إلى حد ما (10-40٪)، والكثير من المياه المحتفظ بها غير متاحة بسهولة للمصنع (ماهر وآخرون 2008). ولذلك، فإن الحجم المطلوب من الركيزة لكل مصنع أعلى مقارنة مع تلك الليفية. في الركائز الحبيبية، لوحظ وجود تدرج ملحوظ للرطوبة على طول الملف الشخصي وهذا يسبب الجذور لتطوير أساسا على الجزء السفلي من الحاويات. مطلوب أحجام أصغر من الجسيمات، وزيادة في القدرة على الاحتفاظ بالماء، وتجانس الرطوبة وزيادة EC وحجم أقل من الركيزة للمصنع.

وعادة ما تغلف الركائز في أغطية بلاستيكية (ما يسمى أكياس النمو أو ألواح) أو إدراجها في أنواع أخرى من الحاويات من مختلف الأحجام والمواد الاصطناعية.

قبل زرع الركيزة يجب أن تكون مشبعة من أجل:

• توفير إمدادات المياه والمواد المغذية الكافية في بلاطة الركيزة بأكملها.

• تحقيق مستويات موحدة من EC ودرجة الحموضة.

• طرد وجود الهواء وجعل ترطيب متجانس من المواد.

ومن المهم بنفس القدر بالنسبة للمرحلة الجافة الركيزة بعد الزراعة لتحفيز النباتات على تطوير الاستكشاف الركيزة متجانسة من الجذور للحصول على نظام جذر وفيرة وموزعة بشكل جيد على مختلف المستويات وفضح الجذور للهواء. قد يكون استخدام الركيزة للمرة الثانية عن طريق إعادة الترطيب مشكلة لأن التشبع غير ممكن بسبب ثقوب التصريف في المغلف البلاستيكي. في الركيزة العضوية (مثل جوز الهند)، واعتماد دورات الري القصيرة والمتكررة، فمن الممكن لاستعادة القدرة على الاحتفاظ بالماء لاستخدامها للمرة الثانية، بسهولة أكبر من ركائز خاملة (الصوف الحجري، البيرلايت) (Perelli et al. 2009).

4.2.2 ركائز الأنظمة المتوسطة

الركيزة ضرورية لترسيخ الجذور، ودعم للنبات وأيضا كآلية تغذوية للمياه بسبب مسامية صغيرة وقدرة تبادل الكاتيون.

وتتميز النباتات التي تزرع في أنظمة بدون تربة بنسبة تبادل لاطلاق النار والجذور غير المتوازنة، والطلب على الماء والهواء والمواد المغذية التي هي أكبر بكثير مما كانت عليه في ظروف الحقل المفتوح. وفي الحالة الأخيرة، تكون معدلات النمو أبطأ، وكميات الركيزة غير محدودة نظريا. ولتلبية هذه المتطلبات، من الضروري اللجوء إلى الركائز التي، بمفردها أو في خليط، تضمن الظروف الكيميائية الفيزيائية والتغذوية المثلى والمستقرة. يمكن استخدام مجموعة من المواد ذات الخصائص والتكاليف المختلفة كركائز كما هو موضح في الشكل 4.2. ومع ذلك، حتى الآن، لا توجد ركيزة واحدة يمكن استخدامها عالميا في جميع حالات الزراعة.

الشكل 4.2 المواد القابلة للاستخدام كركائز في النظم الخالية من التربة

4.2.3 توصيف الركائز

يتم التعبير عن الكثافة السائبة (BD) BD بالوزن الجاف للركيزة لكل وحدة من الحجم. فهو يمكّن من ترسيخ الجذور ويقدم الدعم النباتي. ويتراوح معدل BD الأمثل للمحاصيل في حاوية ما بين 150 و500 كجم msup-3/sup (Wallach 2008). بعض ركائز، بسبب انخفاض BD ورخافتها، كما هو الحال من البيرلايت (حوالي 100 كجم msup-3/sup)، البوليسترين في حبيبات (حوالي 35 كجم msup-3/sup) وغير مضغوط Sphagnum الجفت (حوالي 60 كجم msup-3/sup)، ليست مناسبة للاستخدام وحده، وخاصة مع النباتات التي تنمو عموديا.

** الجدول 4-2** الخصائص الكيميائية الفيزيائية الرئيسية للخث وألياف جوز الهند. (dm = المادة الجافة)

الجدول ثياد tr class = «رأس» الصف الثالث = “2"خصائص/ث ال colspan = “2"المستنقعات المرفوعة/ال مستنقع ThFen /ال الصف الثالث = “2"ألياف جوز الهند (جوز الهند) /ث /tr tr Tdblond/TD TDBrown/TD TDBlack/TD /tr /thead tbody tr class = «حتى» المادة العضوية (% dm) /td td94 —99/td td94 —99/td td55—75/td td94—98/td /tr tr class = «غريب» تدش (٪ دم) /تد td1—6/td td1—6/td td23—30/td td3-6/td /tr tr class = «حتى» مجموع المسامية (% المجلد) /td td84-97/td td88—93/td td55—83/td td94—96/td /tr tr class = «غريب» القدرة على الاحتفاظ بالماء (٪ المجلد) /td td52-82/td td74-88/td td65—75/td td80—85/td /tr tr class = «حتى» TDFree المسامية (٪ المجلد) /TD td15-42/td td6-14/td td6-8/td td10-12/td /tr tr class = «غريب» الكثافة السائبة (كجم msup3/sup) /td td60—120/td td140-200/td td320-400/td td65-110/td /tr tr class = «حتى» TDCEC (ميك%) /td td100—150/td td120—170/td td80—150/td td60—130/td /tr tr class = «غريب» مجموع النيتروجين (% dm) /td td0.5-2.5/td td0.5-2.5/td td1.5-3.5/td td0.5-0.6/td /tr tr class = «حتى» TDC/N/TD td30-80/td td20-75/td td10-35/td td70—80/td /tr tr class = «غريب» TDالكالسيوم (% dm) /td td<0.4/td td<0.4/td td>2/td td—/td /tr tr class = «حتى» تدف (هسوب/سوبو) /تد td3.0-4.0/td td3.0-5.0/td td5.5-7.3/td td5.0-6.8/td /tr /tbody /الجدول

المصدر: إنزو وآخرون (2001)

Porosity يجب أن يكون الركيزة المثالية للمحاصيل المحفوظة بوعاء مسامية لا تقل عن 75٪ مع نسب مئوية متغيرة من الماكروبوريس (15-35٪) والميكروبوريس (40-60٪) اعتمادا على الأنواع المزروعة والظروف البيئية والمحاصيل (والاش 2008؛ بلوك وآخرون 2008؛ ماهر وآخرون 2008). في الحاويات الصغيرة الحجم، يجب أن تصل المسامية الإجمالية إلى 85٪ من الحجم (Bunt 2012). يجب أن يكون الهيكل ثابتًا بمرور الوقت ويجب أن يقاوم الضغط وتقليل الحجم أثناء مراحل الجفاف.

_Water-Holding القدرات _ القدرة على الاحتفاظ بالمياه تضمن مستويات كافية من رطوبة الركيزة للمحاصيل، دون الحاجة إلى اللجوء إلى الري المتكرر. ومع ذلك، يجب ألا تكون قدرة الاحتفاظ بالمياه مرتفعة للغاية من أجل تجنب الاختناق الجذري والكثير من التبريد. وتحسب المياه المتاحة للمحطة بالفرق بين كمية المياه عند قدرة الاحتفاظ بها والكمية المحتفظ بها عند نقطة الذبول. وينبغي أن يكون ذلك حوالي 30 إلى 40 في المائة من الحجم الظاهر (Kipp et al. 2001). وأخيرًا، يجب اعتبار أنه مع الزيادة المستمرة في الكتلة الحيوية لنظام الجذر أثناء النمو، يتم تقليل المسامية الحرة في الركيزة تدريجيًا ويتم تعديل الخصائص الهيدرولوجية للركيزة.

_Cation تبادل القدرات (CEC) _ CEC هو مقياس لعدد الكاتيونات التي يمكن الاحتفاظ بها على أسطح الجسيمات الركيزة. وبصفة عامة، فإن المواد العضوية لديها CEC أعلى وقدرة عازلة أعلى من تلك المعدنية (Wallach 2008؛ Blok et al. 2008) (الجدول 4.2).

PH مطلوب درجة حموضة مناسبة لتناسب احتياجات الأنواع المزروعة. الركائز ذات الأس الهيدروجيني المنخفض هي أكثر ملاءمة للمحاصيل في الحاويات، حيث يتم تعديلها بسهولة أكبر نحو المستويات المطلوبة بإضافة كربونات الكالسيوم وأيضا لأنها تلبي احتياجات عدد أكبر من الأنواع. وعلاوة على ذلك، تميل قيمة الأس الهيدروجيني أثناء الزراعة إلى الارتفاع بسبب الري بالماء الغني بالكربونات. قد يختلف الرقم الهيدروجيني أيضًا بالنسبة لنوع الأسمدة المستخدمة. من الصعب تصحيح الركيزة القلوية. غير أنه يمكن تحقيق ذلك بإضافة الأسمدة الكبريتية أو الحمضية الفسيولوجية (كبريتات الأمونيوم، كبريتات البوتاسيوم) أو الأسمدة الحمضية دستورياً (الفوسفات المعدنية).

_الموصلية الكهربائية (EC) _ يجب أن تحتوي الركائز على محتوى مغذي معروف وقيم EC منخفضة، (انظر أيضاً الجدول 4.4). وغالبا ما يفضل استخدام الركيزة الخاملة كيميائيا وإضافة المغذيات فيما يتعلق بمتطلبات المحاصيل المحددة. و ينبغي إيلاء اهتمام خاص لمستويات الجماعة الأوروبية. وتشير المستويات العالية للجماعة الأوروبية إلى وجود أيونات (مثل NASUP+/SuP) التي، وإن لم تكن مهمة كمغذيات، فإنها يمكن أن تلعب دوراً حاسماً في ملاءمة الركيزة.

_الصحة والسلامة _ يتم توفير الصحة في النظم وسلامة العاملين من خلال عدم وجود مسببات الأمراض (الديدان الخيطية والفطريات والحشرات)، والمواد السامة للنباتات (المبيدات الحشرية) وبذور الأعشاب الضارة. بعض المواد المنتجة صناعيا (الطين الموسع، البيرلايت، الصوف الحجري، الفيرميكوليت والبوليسترين) تضمن مستويات عالية من العقم بسبب ارتفاع درجات الحرارة المطبقة أثناء معالجتها.

Sundability سمة هامة أخرى من الركيزة هي ملف الاستدامة الخاص بها. ويواجه العديد من الركائز الشائعة الاستخدام تحديات إيكولوجية تتعلق بمصدرها وعملية إنتاجها و/أو معالجتها اللاحقة وآثار نهاية عمرها الافتراضي. وفي هذا الصدد، فإن الركائز الناشئة عن مواد ذات بصمة إيكولوجية منخفضة (معدلة بطريقة صديقة للبيئة وقابلة للتحلل البيولوجي في نهاية المطاف) هي سمة إضافية ينبغي أخذها في الاعتبار. إعادة استخدام الركيزة يمكن أيضا أن يكون جانبا هاما من استدامة الركيزة.

Cost وأخيرا وليس آخرا، يجب أن تكون الركيزة غير مكلفة أو على الأقل فعالة من حيث التكلفة، ومتاحة بسهولة وموحدة من وجهة النظر الكيميائية الفيزيائية.

4.2.4 نوع الركائز

ويتراوح اختيار الركائز بين المنتجات ذات المنشأ العضوي أو المعدني الموجودة بطبيعتها والتي تخضع لتجهيز خاص (مثل الخث، البيرلايت، الفيرميكوليت)، والمنتجات ذات المنشأ العضوي المستمدة من الأنشطة البشرية (مثل النفايات أو المنتجات الثانوية الزراعية والصناعية والحضرية الأنشطة) وذات المنشأ الصناعي التي يتم الحصول عليها عن طريق عمليات التوليف (مثل البوليسترين).

4-2-4-1 المواد العضوية

وتشمل هذه الفئة الركائز العضوية الطبيعية، بما في ذلك المخلفات والنفايات والمنتجات الثانوية ذات الطبيعة العضوية المستمدة من الزراعة (السماد، القش، الخ) أو، على سبيل المثال، الصناعية، والمنتجات الثانوية لصناعة الأخشاب، وما إلى ذلك، أو من المستوطنات الحضرية، مثل حمأة الصرف الصحي، وما إلى ذلك. معالجة إضافية، مثل الاستخراج والنضج.

جميع المواد التي يمكن استخدامها في الزراعة المائية يمكن أيضا أن تستخدم في AP. ومع ذلك، وبما أن الحمل البكتيري في محلول AP قد يكون أعلى مما هو عليه في المحاليل المائية التقليدية، فمن الممكن بالتالي توقع أن تكون الركائز العضوية عرضة لزيادة معدل التحلل، مما يسبب مشاكل في ضغط الركيزة وتهوية الجذور. ولذلك، يمكن النظر في المواد العضوية للمحاصيل ذات دورة نمو أقصر، في حين يمكن تفضيل الركائز المعدنية للمحاصيل ذات دورة نمو طويلة.

قطعة

الجفت، وتستخدم وحدها أو مع ركائز أخرى، هو حاليا أهم مادة من أصل عضوي لإعداد الركيزة. يشير مصطلح الخث إلى منتج مشتق من بقايا البرايوفيتس (Sphagnum)، Cyperaceae (Trichophorum، Eriophorum، Carex) وغيرها (Calluna، Phragmites، الخ) تحولت في ظروف لاهوائية.

تتشكل المستنقعات المرتفعة في بيئات باردة وممطرة للغاية. يتم الاحتفاظ بمياه الأمطار، بدون أملاح، على السطح بواسطة الطحالب والمخلفات النباتية، مما يخلق بيئة مشبعة. في المستنقعات المرتفعة يمكننا التمييز بين طبقة أعمق متحللة من اللون الداكن (brown peat) وطبقة متحللة قليلاً من لون فاتح (peat أشقر). وتتميز كل من الخث باستقرار هيكلي جيد، وتوافر منخفض جدا من المواد الغذائية ودرجة الحموضة الحمضية في حين أنها تختلف أساسا في هيكلها (الجدول 4.2).

تحتوي الخث البني، مع مسام صغيرة جدًا، على قدرة أعلى على الاحتفاظ بالماء ومسامية أقل حرية للهواء ولها قدرة CEC وقدرة عازلة أعلى. تختلف الخصائص الفيزيائية فيما يتعلق بحجم الجسيمات الذي يسمح بامتصاص الماء من 4 إلى 15 مرة وزنه. المستنقعات المرتفعة عادة ما تلبي المتطلبات اللازمة لركيزة جيدة. وعلاوة على ذلك، لديهم خصائص ثابتة ومتجانسة، وبالتالي يمكن استغلالها صناعيا. ومع ذلك، فإن استخدام هذه الخث يتطلب تصحيح الأس الهيدروجيني، مثل كربونات الكالسيوم (CacoSub3/sub). بشكل عام، بالنسبة للخث Sphagnum مع الرقم الهيدروجيني 3—4، يجب إضافة 2 كجم مسوب-3/سوب من كاكوسوب3/الفرعية لزيادة الرقم الهيدروجيني لوحدة واحدة. يجب إيلاء الاهتمام لتجنب التجفيف الكامل للركيزة. وينبغي أيضا أن يؤخذ في الاعتبار أن الخث يخضع لعمليات التحلل الميكروبيولوجي التي، مع مرور الوقت، قد تزيد من القدرة على الاحتفاظ بالماء وتقلل من المسامية الحرة.

توجد مستنقعات الفين بشكل رئيسي في المناطق المعتدلة (مثل إيطاليا وغرب فرنسا)، حيث تسود Cyperaceae و_Carex_ و_Phragmites_. تتشكل هذه الخث في وجود المياه الراكدة. الأوكسجين والأملاح ومحتوى الكالسيوم في الماء يسمح للتحلل والترطيب بشكل أسرع، مقارنة مع ما يحدث في المستنقعات المرتفعة. وهذا يؤدي إلى جفت داكن جدا، بني إلى أسود مع محتوى المغذيات أعلى، وخاصة النيتروجين والكالسيوم، ودرجة الحموضة أعلى، وكثافة الجزء الأكبر، ومسامية حرة أقل بكثير (الجدول 4.2). فهي هشة نوعًا ما في الحالة الجافة، ولها مرونة ملحوظة في الحالة الرطبة، مما يمنح قابلية عالية للضغط والتشوه. و تتراوح نسبة الكربون/النيتروجين عموما بين 15 و 48 (Kuhry and Vitt 1996; Abad et al. 2002). بسبب خصائصه، الجفت الأسود ذو قيمة منخفضة وغير مناسب كركيزة، ولكن يمكن مزجه مع مواد أخرى.

و تجدر الإشارة إلى أنه توجد في بعض البلدان حملة للحد من استخدام الخث و استخراجه للحد من الآثار البيئية, وقد تم تحديد بدائل مختلفة لل جفت بنجاح متفاوت.

**ألياف جوز الهند **

يتم الحصول على ألياف جوز الهند (جوز الهند) من إزالة قشور جوز الهند الليفية، وهي منتج ثانوي لجوز الهند (إنتاج زيت جوز الهند) وصناعة استخراج الألياف، وتتألف بشكل حصري تقريبا من اللجنين. قبل الاستخدام، يتم تسميد لمدة سنتين إلى 3 سنوات، ثم يتم تجفيفه وضغطه. قبل استخدامه، يجب إعادة ترطيبه بإضافة ما يصل إلى 2-4 مرات من حجمه المضغوط بالماء. تتميز ألياف جوز الهند بالخصائص الفيزيائية الكيميائية التي تشبه الخث الأشقر (الجدول 4.2)، ولكن مع مزايا وجود درجة حموضة أعلى. كما أن لها تأثير بيئي أقل من الخث (الاستغلال المفرط لل مستنقعات الخث) و الصوف الحجري حيث توجد مشاكل في التخلص منها. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل من الأفضل بشكل متزايد في الأنظمة الخالية من التربة (Olle et al. 2012؛ Fornes et al. 2003).

** ركائز خشبية**

كما تستخدم الركائز العضوية المشتقة من الخشب أو منتجاته الثانوية، مثل اللحاء أو رقائق الخشب أو غبار المنشار، في إنتاج المصانع التجارية العالمية (ماهر وآخرون 2008). الركائز القائمة على هذه المواد تمتلك عموما محتوى الهواء جيدة والتوصيل الهيدروليكي عالية المشبعة. ويمكن أن تشمل العيوب انخفاض قدرات الاحتفاظ بالماء، وعدم كفاية التهوية الناجمة عن النشاط الميكروبي، والتوزيع غير الملائم لحجم الجسيمات، وتجميد المغذيات، أو الآثار السلبية الناجمة عن تراكم الملح والمركبات السامة (Dorais et al. 2006).

4-2-4-2 المواد غير العضوية

وتشمل هذه الفئة المواد الطبيعية (مثل الرمل والخفاف) والمنتجات المعدنية المستمدة من العمليات الصناعية (مثل الفيرميكوليت والبيرلايت) (الجدول 4-3).

** الجدول 4-3** الخصائص الكيميائية الفيزيائية الرئيسية لل ركائز غير العضوية المستخدمة في النظم الخالية من التربة

الجدول ثياد tr class = «رأس» ThSubstrates /ث الكثافة السائبة (kg msup3/sup) /th إجمالي المسامية (%vol) /th المسامية الحرة (%vol) /th سعة الاحتفاظ بالمياه (%vol) /th ثسيك (ميك٪) /ث theC (ms cmsup1/sup) /ث درجة الحموضة /ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» TDSand/TD td1400—1600/td td40-50/td td1—20/td td20-40/td td20-25/td td0.10/td td6.4-7.9/td /tr tr class = «حتى» TDpumice/TD td450—670/td td55—80/td td30-50/td td24—32/td td—/td td0.08—0.12/td td6.7-9.3/td /tr tr class = «غريب» TDالبركانية/TD td570—630/td td80—90/td td75—85/td td2-5/td td3-5/td td—/td td7.0-8.0/td /tr tr class = «حتى» تدفيرميكوليت/تد td80—120/td td70—80/td td25-50/td td30-55/td td80—150/td td0.05/td td6.0 - 7.2/td /tr tr class = «غريب» TDperlite/TD td90-130/td td50—75/td td30-60/td td15-35/td td1.5-3.5/td td0.02 — 0.04/td td6.5-7.5/td /tr tr class = «حتى» Tdexpanded الطين الطين/تد td300—700/td td40-50/td td30-40/td td5-10/td td3-12/td td0.02/td td4.5-9.0/td /tr tr class = «غريب» TDStone الصوف/TD td85-90/td td95 —97/td td10-15/td td75—80/td td—/td td0.01/td td7.0-7.5/td /tr tr class = «حتى» TDEXPanded البوليسترين/TD td6-25/td td55/td td52/td td3/td td—/td td0.01/td td6.1/td /tr /tbody /الجدول

المصدر: إنزو وآخرون (2001)

** الرمل**

الرمال هي مادة طبيعية غير عضوية ذات جسيمات يتراوح قطرها بين 0.05 و 2.0 مم، تنشأ من التجوية للمعادن المختلفة. قد يختلف التركيب الكيميائي للرمال حسب المنشأ، ولكن بشكل عام، يتكون من 98.0 - 99.5% من السيليكا (Siosub2/sub) (Perelli et al. 2009). ويرتبط الرقم الهيدروجيني بشكل رئيسي بمحتوى الكربونات. تعتبر الرمال ذات المحتوى المنخفض من كربونات الكالسيوم ودرجة الحموضة 6.4-7.0 أكثر ملاءمة كمادة ركيزة لأنها لا تؤثر على قابلية الذوبان في الفوسفور وبعض العناصر الدقيقة (مثل الحديد والمنغنيز). مثل جميع الركائز المعدنية المنشأ، الرمال لديها CEC منخفضة وقدرة التخزين المؤقت منخفضة (الجدول 4.3). الرمال الناعمة (0.05-0.5 مم) هي الأنسب للاستخدام في النظم المائية في مخاليط 10-30% من حيث الحجم مع المواد العضوية. الرمال الخشنة (\ >0.5 ملم) يمكن استخدامها من أجل زيادة قدرة الصرف من الركيزة.

الخفاف

يتكون الخفاف من سيليكات الألومنيوم ذات المنشأ البركاني، خفيفة جدا ومسامية، وقد يحتوي على كميات صغيرة من الصوديوم والبوتاسيوم وآثار الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد حسب مكان المنشأ. وهي قادرة على الاحتفاظ بالكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم والفوسفور من المحاليل الغذائية وإطلاق هذه تدريجيا إلى النبات. وعادة ما يكون لها درجة الحموضة محايدة، ولكن بعض المواد قد يكون لها درجة الحموضة عالية بشكل مفرط، مسامية حرة جيدة ولكن قدرة منخفضة على الاحتفاظ بالماء (الجدول 4.3). ومع ذلك، فإن الهيكل يميل إلى التدهور بسرعة إلى حد ما، وذلك بسبب سهولة كسر الجسيمات. الخفاف، إضافة إلى الخث، ويزيد من الصرف والتهوية من الركيزة. وبالنسبة لاستخدام البستنة، يفضل استخدام جزيئات الخفاف من 2 إلى 10 ملم في القطر (Kipp et al. 2001).

توفس البركانية**

تستمد Tuffs من الثورات البركانية، التي يتراوح قطرها بين 2 و 10 مم. وقد تكون الكثافة السائبة تتراوح بين 850 و 1100 كغ مسوب-3/سوب وقدرة على الاحتفاظ بالماء تتراوح بين 15% و 25% من حيث الحجم (Kipp et al. 2001).

** الفيرميكوليت**

يتكون الفيرميكوليت من الفيلوسيليكات المائية من المغنيسيوم والألومنيوم والحديد، والتي في الحالة الطبيعية لديها هيكل رقائقي رقيقة التي تحتفظ قطرات صغيرة من الماء. يستخدم الخس المقشر عادة في صناعة البستنة ويتميز قدرة عازلة عالية وقيم CEC مماثلة لتلك من أفضل الخث (الجدول 4.3)، ولكن، بالمقارنة مع هذه، لديها توافر المغذيات أعلى (5-8٪ البوتاسيوم و 9-12٪ المغنيسيوم) (Perelli et al. 2009). يتم الاحتفاظ NHSub4/subsup+/سوب بقوة خاصة من قبل الفيرميكوليت. ومع ذلك، فإن نشاط البكتيريا النتريفينغ يسمح باسترداد جزء من النيتروجين الثابت. وبالمثل، الفيرميكوليت يربط أكثر من 75٪ من الفوسفات في شكل لا رجعة فيه، في حين أن لديها قدرة ماصة منخفضة لكلسوب-/سوب، NOSUB3/سوب-/سوب و SOSUB4/سوب-/سوب. وينبغي تقييم هذه الخصائص بعناية عندما يتم استخدام الفيرميكوليت كركيزة. هيكل الفيرميكوليت ليست مستقرة جدا بسبب انخفاض مقاومة الضغط ويميل إلى التدهور مع مرور الوقت، والحد من تصريف المياه. يمكن استخدامه بمفرده؛ ومع ذلك، فمن الأفضل مزجها مع البيرلايت أو الجفت.

بيرليت

البيرلايت يتكون من سيليكات الألومنيوم من أصل بركاني يحتوي على 75٪ Siosub2/الفرعية و 13٪ alsub2/sub2/sub 3/sub. يتم سحق المواد الخام، منخل، مضغوط وتسخينها إلى 700-1000 درجة مئوية عند درجات الحرارة هذه، يتحول القليل من الماء الموجود في المادة الخام إلى بخار عن طريق توسيع الجسيمات إلى مجاميع صغيرة بيضاء رمادية، والتي، على عكس الفيرميكوليت، لها بنية خلية مغلقة. انها خفيفة جدا وتمتلك مسامية حرة عالية حتى بعد تمرغ. أنه لا يحتوي على المواد الغذائية، لديها CEC ضئيلة وغير محايدة تقريبا (الجدول 4.3) (Verdonk et al. 1983). الرقم الهيدروجيني، ومع ذلك، يمكن أن تختلف بسهولة، لأن القدرة العازلة ضئيلة. آثار الألومنيوم. يسمح هيكل الخلية المغلقة بالاحتفاظ بالماء فقط على السطح وفي الفراغات بين التجمعات، وبالتالي فإن قدرة احتباس الماء متغيرة بالنسبة لأبعاد التجمعات. يتم تسويقها بأحجام مختلفة، ولكن الأكثر ملاءمة للبستنة هي قطر 2-5 مم. ويمكن استخدامه كركيزة في تأصيل الأسرة، لأنه يضمن تهوية جيدة. في مخاليط مع المواد العضوية، فإنه يعزز ليونة، نفاذية وتهوية الركيزة. يمكن إعادة استخدام البيرلايت لعدة سنوات طالما أنه يتم تعقيمه بين الاستخدامات.

**الطين الموسع

يتم الحصول على الطين الموسع عن طريق معالجة مسحوق الطين في حوالي 700 جيم تتشكل المجاميع مستقرة، واعتمادا على المواد الطينية المستخدمة، لديهم قيم متغيرة فيما يتعلق CEC، ودرجة الحموضة والكثافة السائبة (الجدول 4.3). ويمكن استخدام الطين الموسع في مخاليط مع المواد العضوية في كميات حوالي 10-35٪ من حيث الحجم، والتي توفر المزيد من التهوية والصرف الصحي (Lamanna et al. 1990). الطين الموسع مع قيم الأس الهيدروجيني أعلى من 7.0 ليست مناسبة للاستخدام في الأنظمة بدون تربة.

ستون وول

الصوف الحجري هو الركيزة الأكثر استخداما في الزراعة بدون تربة. وينبع من انصهار الألمنيوم والكالسيوم والسليكات المغنيسيوم وفحم الكوك الكربوني عند 1500-2000 درجة مئوية، ويتم بثق الخليط المسال في خيوط قطرها 0.05 مم، وبعد الضغط وإضافة الراتنجات الخاصة، تفترض المادة بنية ليفية خفيفة للغاية ذات مسامية عالية (الجدول 4.3).

الصوف الحجري خامل كيميائيا، وعندما يضاف إلى الركيزة، فإنه يحسن التهوية والصرف الصحي ويوفر أيضا مرسى ممتاز للجذور النباتية. يتم استخدامه وحده، كما الركيزة البذر وزراعة بدون تربة. يمكن استخدام الألواح المستخدمة في الزراعة لعدة دورات إنتاج اعتمادًا على الجودة، طالما أن الهيكل قادر على ضمان المسامية الكافية وتوافر الأكسجين لأنظمة الجذور. عادة، بعد عدة دورات المحاصيل، يتم ملء الجزء الأكبر من المسامية الركيزة مع الجذور القديمة الميتة، وهذا يرجع إلى ضغط الركيزة مع مرور الوقت. والنتيجة هي ثم انخفاض عمق الركيزة حيث استراتيجيات الري قد تحتاج إلى التكيف.

زيوليتز

وتتألف الزيوليت من سيليكات الألومنيوم الرطبة التي تتميز بالقدرة على امتصاص العناصر الغازية؛ وهي عالية من حيث الحجم الكلي والصغرى، ولها قوة ماصة عالية ولها سطح داخلي عال (هياكل ذات مسام 0.5 مم). هذه الركيزة هي ذات أهمية كبيرة لأنها تمتص ويطلق ببطء KSUP+/سوب و NHSub4/subsup+/سوب أيونات، في حين أنها ليست قادرة على امتصاص CLSUP-/سوب و NASUP+/سوب، والتي هي خطرة على النباتات. ويتم تسويق الزيوليت في تركيبات تختلف في محتوى N و P ويمكن استخدامها في بذر البذور، أو لتأصيل القطع أو أثناء مرحلة الزراعة (Pickering et al. 2002).

4-2-4-3 المواد الاصطناعية

وتشمل المواد الاصطناعية كل من المواد البلاستيكية منخفضة الكثافة والراتنجات الاصطناعية التبادل الأيوني. هذه المواد، التي تسمى «الموسعة»، لأنها يتم الحصول عليها عن طريق عملية تمدد في درجات حرارة عالية، لم تستخدم بعد على نطاق واسع، ولكنها تمتلك خصائص فيزيائية مناسبة لتحقيق التوازن بين خصائص ركائز أخرى.

**البوليسترين الموسع

يتم إنتاج البوليسترين الموسع في حبيبات قطرها 4-10 مم مع بنية خلية مغلقة. فإنه لا تتحلل، هو خفيف جدا ولها مسامية عالية جدا ولكن مع قدرة منخفضة للغاية الاحتفاظ بالماء (الجدول 4.3). ليس لديها CEC وعمليا صفر القدرة العازلة، لذلك يتم إضافتها إلى الركيزة (على سبيل المثال الخث) حصرا لتحسين المسامية والصرف الصحي. حجم الجسيمات المفضل هو 4-5 مم (Bunt 2012).

رغوة البولي يوريثان

رغوة البولي يوريثان هي مادة منخفضة الكثافة (12—18 كجم msup-3/sup) مع بنية مسامية تسمح بامتصاص الماء يساوي 70% من حجمه. وهو خامل كيميائياً، وله درجة حموضة محايدة تقريباً (6.5-7.0)، ولا يحتوي على مواد غذائية مفيدة متاحة للنباتات ولا يخضع للتحلل (Kipp et al. 2001). في السوق من الممكن العثور عليه في شكل حبيبات، مكعبات تأصيل أو كتل. مثل الصوف الحجري، ويمكن أيضا أن تستخدم لزراعة بدون تربة.

4-2-5 إعداد ركائز الزراعة المختلطة

ركائز مختلطة يمكن أن تكون مفيدة للحد من التكاليف الركيزة الشاملة و/أو لتحسين بعض خصائص المواد الأصلية. على سبيل المثال، يمكن إضافة الخث والخس وجوز الهند لزيادة القدرة على الاحتفاظ بالماء؛ البيرلايت والبوليسترين والرمل الخشنة والطين الموسع لزيادة المسامية الحرة والصرف؛ الخث شقراء لرفع الحموضة؛ كميات أعلى من المواد العضوية أو كميات مناسبة من التربة الطينية لزيادة CEC والعزل و ركائز منخفضة قابلة لل تحلل لزيادة المتانة و الاستقرار. ونادرا ما تمثل خصائص الخلائط متوسط المكونات لأنه مع الخلط يتم تعديل الهياكل بين الجسيمات الفردية وبالتالي العلاقة بين الخصائص الفيزيائية والكيميائية. بشكل عام، يفضل المخاليط ذات المحتوى المغذي المنخفض، من أجل أن تكون قادرة على إدارة الزراعة بشكل أفضل. و تختلف العلاقة الصحيحة بين مختلف مكونات المخلوط باختلاف الظروف البيئية التي يعمل فيها. وفي درجات الحرارة المرتفعة، يكون من المنطقي استخدام المكونات التي تمتلك قدرة أعلى على الاحتفاظ بالماء ولا تسمح بالتبخر السريع (مثل الخث)، وفي الوقت نفسه، تكون مرنة للتحلل. في المقابل، في البيئات الرطبة، مع انخفاض الإشعاع الشمسي، ويفضل المكونات التي تتميز المسامية العالية لضمان الصرف الجيد. في هذه الحالة، سيكون من الضروري إضافة ركائز الخشنة مثل الرمل والخفاف والطين الموسع والبوليسترين الموسع (Bunt 2012).