4-1 آليات الامتصاص

ومن بين الآليات الرئيسية المعنية بتغذية النبات، فإن أهم الآليات هو الامتصاص الذي يحدث، بالنسبة لغالبية العناصر الغذائية، في شكل أيوني بعد التحلل المائي للأملاح الذائبة في محلول المغذيات.

الجذور النشطة هي الجهاز الرئيسي للنبات المشاركة في امتصاص المغذيات. يتم امتصاص الأنيونات والكاتيونات من محلول المغذيات، وبمجرد داخل النبات، فإنها تتسبب في خروج البروتونات (HSUP+/SUP) أو الهيدروكسيل (OHSUP-/SuP) مما يحافظ على التوازن بين الشحنات الكهربائية (Haynes 1990). هذه العملية، مع الحفاظ على التوازن الأيوني، يمكن أن تسبب تغييرات في الرقم الهيدروجيني للمحلول فيما يتعلق بكمية ونوعية المواد الممتصة (الشكل 4.6).

والتأثيرات العملية لهذه العملية على البستنة ذات شقين: توفير قدرة عازلة كافية لمحلول المغذيات (إضافة البيكربونات إذا لزم الأمر) وإحداث تغييرات طفيفة في الأس الهيدروجيني مع اختيار الأسمدة. ويتعلق تأثير الأسمدة على الرقم الهيدروجيني بالأشكال الكيميائية المختلفة للمركبات المستخدمة.

الشكل 4.6 امتصاص الأيونات بواسطة نظام الجذر للنبات

في حالة N، على سبيل المثال، الشكل الأكثر شيوعا هو النيتروجين النيتريك (NOSUB3/subsup-/SuP)، ولكن عندما ينبغي خفض الرقم الهيدروجيني، يمكن توفير النيتروجين كما النيتروجين الأمونيوم (NHSub4/subsup+/sUP). هذا النموذج، عند امتصاصه، يدفع الافراج عن هسوب+/سوب وبالتالي تحمض المتوسطة.

وتؤثر الظروف المناخية، ولا سيما درجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية، تأثيراً كبيراً على امتصاص المغذيات (Pregitzer and King 2005؛ Masclaux-Daubresse et al. 2010؛ Marschner 2012؛ Cortella et al. 2014). بشكل عام، يحدث أفضل نمو حيث توجد اختلافات قليلة بين الركيزة ودرجة حرارة الهواء. ومع ذلك، فإن مستويات درجة الحرارة العالية باستمرار في نظام الجذر لها تأثير سلبي. و تقلل درجات الحرارة دون المستوى الأمثل من امتصاص N (Dong et al. 2001). في حين يتم استخدام NHSub4/subsup+/Sup بفعالية في درجات الحرارة المثلى، في درجات الحرارة المنخفضة، يتم تقليل الأكسدة البكتيرية، مما يسبب تراكماً داخل النبات يمكن أن ينتج عنه أعراض سمية وأضرار لنظام الجذر والكتلة الحيوية الجوية. كما تمنع درجات الحرارة المنخفضة على مستوى الجذر استيعاب K و P، بالإضافة إلى نقل P. وعلى الرغم من أن المعلومات المتاحة بشأن تأثير درجات الحرارة المنخفضة على امتصاص المغذيات الدقيقة أقل وضوحاً، يبدو أن امتصاص Mn و Zn و Cu و Mo أكثر تأثراً (Tindall et al. 1990؛ Fageria et al. 2002).

4.2 المغذيات الأساسية ودورها والعداوات المحتملة

ويجب أن تستند الإدارة المناسبة لتغذية النبات إلى الجوانب الأساسية التي تتأثر بامتصاص واستخدام المغذيات الكلية والصغرى (Sonneveld and Voogt 2009). و هناك حاجة إلى المغذيات الكلية بكميات كبيرة نسبيا, في حين أن هناك حاجة إلى المغذيات الدقيقة أو العناصر النزرة بكميات صغيرة. وعلاوة على ذلك، فإن توافر المغذيات للنبات في حالة النظم بدون تربة يمثل ظواهر متناسقة إلى حد ما من التآزر والعداء (الشكل 4.7).

_النيتروجين (N) _ يمتص النيتروجين بواسطة النباتات لإنتاج الأحماض الأمينية والبروتينات والإنزيمات والكلوروفيل. أكثر أشكال النيتروجين استخدامًا للتخصيب النباتي هي النترات والأمونيوم. يتم امتصاص النترات بسرعة من قبل الجذور، وهي متحركة للغاية داخل النباتات ويمكن تخزينها دون آثار سامة. ولا يمكن لل نباتات أن تمتص الأمونيوم إلا بكميات قليلة ولا يمكن تخزينه بكميات كبيرة لأنه ينطوي على آثار سمية. الكميات التي تزيد عن 10 ملغم لسوب-1/سوب تمنع امتصاص النبات للكالسيوم والنحاس، وتزيد من نمو اللقطات مقارنة بنمو الجذور وتؤدي إلى لون أخضر قوي للأوراق. ويؤدي المزيد من التجاوزات في تركيز الأمونيا إلى تأثيرات سمية نباتية مثل الكلوروسيس على هوامش الأوراق. وتسبب الزيادة في إمدادات النيتروجين في النمو الخضري المرتفع، وزيادة طول دورة المحاصيل، ولون أوراق خضراء قوي، ومجموعة فاكهة منخفضة، ومحتوى مرتفع من الماء في الأنسجة، وانخفاض نسبة الأنسجة، وارتفاع تراكم نترات الأنسجة. وعادة ما يتميز نقص النيتروجين بلون أخضر شاحب من الأوراق القديمة (الكلوروسيس)، وانخفاض النمو والتقدم في مرحلة الشيخوخة.

** الشكل 4.7** تآزر العناصر الغذائية والعداوات بين الأيونات. الأيونات المتصلة تمثل علاقة تآزرية أو عدائية وفقا لاتجاه السهم

البوتاسيوم (K) _ البوتاسيوم هو أساسي لتقسيم الخلايا والإرشاد، تخليق البروتين، تنشيط الإنزيم والتمثيل الضوئي، ويعمل أيضا كناقل للعناصر الأخرى والكربوهيدرات من خلال غشاء الخلية. لها دور مهم في الحفاظ على الإمكانات التناضحية للخلية في التوازن وتنظيم فتح الفم. تتجلى العلامات الأولى للنقص في شكل بقع صفراء تنخر بسرعة كبيرة على هوامش الأوراق القديمة. النباتات التي تعاني من نقص البوتاسيوم هي أكثر عرضة لانخفاض درجة الحرارة المفاجئة، والإجهاد المائي والهجمات الفطرية (وانغ وآخرون 2013).

_الفوسفور (P) _ الفوسفور يحفز تطور الجذور، والنمو السريع للبراعم وكمية الزهور. P بسهولة جدا ويمكن أن تتراكم دون ضرر على النبات. ويرتبط دورها الأساسي لتشكيل مركبات عالية الطاقة (ATP) اللازمة لعملية التمثيل الغذائي للنباتات. ومتوسط الكميات التي طلبتها النباتات متواضع إلى حد ما (10-15% من احتياجات N وK) (Le Bot et al. 1998). ومع ذلك، على عكس ما يحدث في التربة، P هو بسهولة النض في المحاصيل عديمة التربة. ويبدو أن امتصاص P ينخفض بسبب انخفاض درجات حرارة الركيزة (\ 13 درجة مئوية) أو عند زيادة قيم الأس الهيدروجيني (\ 6.5) التي يمكن أن تؤدي إلى أعراض نقص (فانس وآخرون 2003). في ظل هذه الظروف، تكون زيادة درجة الحرارة و/أو خفض الأس الهيدروجيني أكثر فعالية من التعديلات الإضافية للأسمدة الفوسفورية. P الزائدة يمكن أن تقلل أو تمنع امتصاص بعض العناصر الغذائية الأخرى (مثل K، Cu، Fe) (الشكل 4.7). ويظهر نقص الفوسفور في اللون الأخضر البنفسجي للأوراق القديمة، والذي قد يتبع الكلوروسيس والنخر بالإضافة إلى توقف النمو في قمة الخضري. ومع ذلك، فإن هذه الأعراض غير محددة وتجعل من الصعب تحديد أوجه القصور P (Uchida 2000).

_الكالسيوم (Ca) _ يشارك الكالسيوم في تكوين جدار الخلية، نفاذية الغشاء، انقسام الخلايا والتمديد. توفر جيد يعطي النبات مقاومة أكبر للهجمات الفطرية والالتهابات البكتيرية (ليو وآخرون. 2014). يرتبط الامتصاص ارتباطًا وثيقًا بتدفق المياه بين الجذور والأجزاء الجوية. تحدث حركته من خلال xylem وبالتالي تتأثر بشكل خاص بدرجات الحرارة المنخفضة على مستوى الجذر، وانخفاض إمدادات المياه (الجفاف أو ملوحة المحلول) أو الرطوبة النسبية المفرطة للهواء. وبما أن كا ليس متحركا داخل المصنع، فإن أوجه القصور تبدأ من أحدث الأجزاء التي شكلت (آدامز 1991؛ آدامز وهو 1992؛ هو وآخرون 1993). وتتمثل الأعراض الرئيسية في توقف نمو النبات، وتشوه هوامش الأوراق الأصغر سنا، والتلوين الأخضر الفاتح أو في بعض الأحيان بالكلوروتيك للأنسجة الجديدة، وتقزم نظام الجذر دون جذور دقيقة. يتم عرض أوجه القصور بطرق مختلفة، مثل تعفن القمي في الطماطم و/أو براوننج هامشي من الأوراق في الخس.

_المغنيسيوم (ملغ) _ المغنيسيوم تشارك في تشكيل جزيئات الكلوروفيل. يتم تجمد عند قيم الرقم الهيدروجيني أقل من 5.5 ويدخل في منافسة مع امتصاص K و Ca (الشكل 4.7). أعراض نقص هي اصفرار بين الأوردة ورقة والكلوروسيس الداخلية من الأوراق القاعدية. وبما أنه يمكن تعبئة المغ بسهولة، فإن النباتات التي تعاني من نقص المغنيسيوم سوف تقوم أولاً بتحطيم الكلوروفيل في الأوراق القديمة ونقل المغ إلى الأوراق الأصغر سنا. ولذلك، فإن أول علامة على نقص المغنيسيوم هو الكلوروسيس interveal في الأوراق القديمة، على عكس نقص الحديد حيث يظهر الكلوروسيس بين العنجل لأول مرة في أصغر الأوراق (Sonneveld وVoogt 2009).

الكبريت (S) _ مطلوب الكبريت من قبل المصنع بكميات مماثلة لكميات الفوسفور، ومن أجل تحسين امتصاصه، يجب أن يكون موجودا بنسبة 1:10 مع النيتروجين (McCutchan et al. 2003). يتم امتصاصه ككبريتات. ولا يمكن الكشف عن أوجه القصور بسهولة، إذ يمكن الخلط بين الأعراض وبين أعراض نقص النيتروجين، إلا أن نقص النيتروجين يبدأ في الظهور من الأوراق القديمة، في حين أن نقص الكبريت من أصغرها (Schnug and Haneklaus 2005). التغذية S لها دور كبير في تحسين الأضرار التي لحقت الأجهزة التخليقية الضوئية الناجمة عن نقص FE-FE (منير وآخرون. 2014).

_Iron (Fe) _ الحديد هو واحد من أهم المغذيات الدقيقة لأنه أساسي في العديد من العمليات البيولوجية مثل التمثيل الضوئي (Briat et al. 2015؛ Heuvelink وKierkels 2016). ولتحسين امتصاصه، يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني للمحلول المغذي حوالي 5.5-6.0، ولا ينبغي السماح لمحتوى Mn أن يصبح مرتفعًا جدًا لأن العنصرين يدخلون في وقت لاحق في المنافسة (الشكل 4.7). النسبة المثلى من Fe- Mn حوالي 2:1 لمعظم المحاصيل (Sonneveld وVoogt 2009). في درجات الحرارة المنخفضة، يتم تقليل كفاءة الاستيعاب. وتتميز أعراض نقص الكلوروسيس بين الحجاب من الأوراق الشابة نحو تلك القاعدية القديمة، وانخفاض نمو نظام الجذر. أعراض نقص ليست دائما بسبب انخفاض وجود الحديد في محلول المغذيات، ولكن في كثير من الأحيان أنها بسبب عدم توافر الحديد للنبات. يضمن استخدام عوامل التخلب التوافر المستمر للحديد للمصنع.

_Chlorine (Cl) _ يعتبر الكلور مؤخراً من المغذيات الدقيقة، حتى لو كان محتواه في النباتات (0.2 - 2.0% وزن جاف) مرتفعاً جداً. يتم امتصاصه بسهولة من قبل النبات وهو متحرك جدا داخله. وهي تشارك في عملية التمثيل الضوئي وتنظيم فتح ستوماتا. أوجه القصور، التي هي نادرة نوعا ما، تحدث مع أعراض نموذجية من الأوراق الجافة، وخاصة على الهوامش. أكثر انتشارا بكثير هو الضرر الناجم عن وجود فائض من الكلورين الذي يؤدي إلى انكماش نباتي واضح وهو نسبة إلى الحساسيات المختلفة للأنواع المختلفة. لتجنب تلف المحاصيل، من المستحسن دائمًا التحقق من محتوى الكلور في الماء المستخدم لإعداد المحاليل الغذائية واختيار الأسمدة المناسبة (مثل KSUB2/subsosub4/sub بدلاً من KCL).

_الصوديوم (Na) _ الصوديوم، إذا كان زائدا، هو ضار للنباتات، كما أنها سامة ويتعارض مع امتصاص الأيونات الأخرى. فالعداء مع K (الشكل 4.7)، على سبيل المثال، ليس دائما ضارا لأنه في بعض الأنواع (مثل الطماطم)، يحسن طعم الفاكهة، في حين أنه في البعض الآخر (مثل الفاصوليا)، يمكن أن يقلل من نمو النبات. على غرار Cl، من المهم معرفة التركيز في الماء المستخدم لإعداد محلول المغذيات (Sonneveld و Voogt 2009).

يشكل المنغنيز (Mn) _ المنغنيز جزءًا من العديد من الإنزيمات المساعدة ويشارك في توسيع الخلايا الجذرية ومقاومتها لمسببات الأمراض. يتم التحكم في توافره من قبل الرقم الهيدروجيني من محلول المغذيات والتنافس مع العناصر الغذائية الأخرى (الشكل 4.7). أعراض نقص مماثلة لتلك الموجودة في الحديد باستثناء ظهور المناطق الغارقة قليلا في المناطق بين الحجاب (أوشيدا 2000). يمكن إجراء التصحيحات عن طريق إضافة MnSOSub4/sub أو عن طريق خفض درجة الحموضة في محلول المغذيات.

_Boron (B) _ البورون ضروري لإعداد الفاكهة وتطوير البذور. طرق الامتصاص مشابهة لتلك التي سبق وصفها لـ Ca والتي يمكن أن تتنافس معها. يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني للمحلول المغذي أقل من 6.0 ويبدو أن المستوى الأمثل بين 4.5 و 5.5. يمكن الكشف عن أعراض النقص في الهياكل الجديدة التي تظهر باللون الأخضر الداكن، والأوراق الشابة تزيد بشكل كبير من سمكها ولها اتساق جلدي. في وقت لاحق أنها يمكن أن تظهر كلوروتيك ثم نخرية، مع تلوين صدئ.

_الزنك (الزنك) _ الزنك يلعب دورا هاما في بعض التفاعلات الأنزيمية. يتأثر امتصاصه بشدة بالرقم الهيدروجيني وإمدادات P من محلول المغذيات. قيم الأس الهيدروجيني بين 5.5 و 6.5 تعزز امتصاص الزنك. انخفاض درجة الحرارة ومستويات P عالية تقلل من كمية الزنك التي يمتصها النبات. نادرا ما تحدث حالات نقص الزنك، وتمثلها بقع كلوروتيك في المناطق الداخلية من الأوراق، إنتيرنوديس قصيرة جدا، إبيناستي ورقة وضعف النمو (جيبسون 2007).

_النحاس (Cu) _ النحاس يشارك في العمليات التنفسية وعمليات التخليق الضوئي. ويخفض امتصاصه بقيم الأس الهيدروجيني أعلى من 6.5، في حين أن قيم الأس الهيدروجيني التي تقل عن 5.5 قد تؤدي إلى تأثيرات سمية (روني وآخرون 2006). مستويات عالية من الأمونيوم والفوسفور تتفاعل مع النحاس مما يقلل من توافر هذا الأخير. الوجود المفرط لـ Cu يتداخل مع امتصاص Fe و Mn و Mo. وتتجلى أوجه القصور في الكلوروسيس بين النحاجي مما يؤدي إلى انهيار أنسجة الأوراق التي تبدو وكأنها مجففة (جيبسون 2007).

_الموليبدينوم (مو) _ الموليبدينوم ضروري في تخليق البروتين وفي استقلاب النيتروجين. خلافا للمغذيات الدقيقة الأخرى، فمن الأفضل أن تكون متاحة في قيم الأس الهيدروجيني محايدة. تبدأ أعراض النقص بالكلوروسيس والنخر على طول الضلع الرئيسي للأوراق القديمة، بينما تظهر الأوراق الشابة مشوهة (جيبسون 2007).

4.3 إدارة المغذيات فيما يتعلق بمتطلبات النباتات

ومنذ تطوير نظم البستنة بدون تربة في السبعينات (Verwer 1978؛ Cooper 1979)، تم تطوير وتعديل حلول غذائية مختلفة وفقاً لتفضيلات المزارعين (الجدول 4-4؛ De Kreij et al. 1999). تتبع جميع الخلطات مبادئ التوافر الزائد لجميع العناصر لمنع أوجه القصور والتوازن بين الكاتيونات (ثنائية التكافؤ) لتجنب المنافسة بين الكاتيونات في امتصاص المغذيات النباتية (Hoagland and Arnon 1950؛ Steiner 1961؛ Steiner 1984؛ Sonneveld وVoogt 2009). وعادة ما يسمح للجماعة الأوروبية بالارتفاع في منطقة الجذر بدرجة محدودة. في الطماطم (البندورة)، على سبيل المثال، عادة ما يكون محلول المغذيات EC من حوالي 3 ds msup-1/sup، بينما في منطقة الجذر في ألواح الصوف الحجري، قد يرتفع EC إلى 4-5 ds msup-1/sup. ومع ذلك، في بلدان شمال أوروبا، بالنسبة للري الأول من ألواح الصوف الحجرية الجديدة في بداية دورة الإنتاج، قد يكون محلول المغذيات EC يصل إلى 5 Ds msup-1/sup، تشبع الركيزة الصوف الحجري مع الأيونات تصل إلى EC من 10 Ds msup-1/sup، والتي سيتم بعد ذلك مسح بعد أسبوعين. لتوفير التنظيف الكافي لمنطقة الجذر، في نظام بلاطة الصوف الحجري بالتنقيط نموذجي، يتم جمع حوالي 20 إلى 50٪ من المياه المسطحة كمياه تصريف. ثم يعاد تدوير مياه الصرف وتصفيتها وتخلط بالماء العذب وتضاف إليها المغذيات لاستخدامها في الدورة التالية (فان أوس 1994).

في إنتاج الطماطم، يمكن تطبيق زيادة EC لتعزيز تخليق الليكوبين (تعزيز التلوين الأحمر الساطع للثمار)، إجمالي المواد الصلبة القابلة للذوبان (TSS) والفركتوز ومحتوى الجلوكوز (Fanasca et al. 2006؛ Wu and Kubota 2008). و علاوة على ذلك, تتميز نباتات الطماطم بمعدلات امتصاص أعلى لل N و P و Ca و mg و امتصاص منخفض لل K خلال المراحل المبكرة (الخضرية). وبمجرد أن تبدأ النباتات في تطوير الفواكه، يتباطأ إنتاج الأوراق مما يؤدي إلى انخفاض في متطلبات N وكاليفورنيا، في حين تزداد متطلبات K (مثل Zekki et al. 1996؛ Silber، Bar-Tal 2008). في الخس، من ناحية أخرى، زيادة المفوضية الأوروبية قد تعزز مرض حروق التلميحات خلال ظروف النمو الساخنة. وأظهر هويت (1994) انخفاضاً كبيراً في عدد الأوراق التي تعاني من مرض حروق التلميحات لكل نبات عندما انخفض الاتحاد الأوروبي من 3.6 إلى 0.4 Ds msup-1/sup، وكذلك عندما انخفضت تركيبة المغذيات K/Ca من 3.5:1 إلى 1.25:1. و إدارة المغذيات في AP أصعب منها في الزراعة المائية لأنها تعتمد أساسا على كثافة الأرصدة السمكية و نوع الأعلاف و معدلات التغذية.

4.4 خصائص محلول المغذيات

الفوسفور هو عنصر يحدث في أشكال تعتمد بشدة على درجة الحموضة البيئية. في منطقة الجذر، يمكن العثور على هذا العنصر كما POSUB4/Subsup-3/سوب، HPOSUB4/subsup2-/سوب و HSUB2/sub4/subsup-/سوب أيونات، حيث الأيونات الأخيرة هي الأشكال الرئيسية من P التي اتخذتها النباتات. وهكذا، عندما يكون الرقم الهيدروجيني حمضيًا قليلاً (الرقم الهيدروجيني 5—6)، يتم تقديم أكبر كمية من P في محلول مغذي (De Rijck and Schrevens 1997).

البوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم متوفرة للنباتات في مجموعة واسعة من الأس الهيدروجيني. ومع ذلك، فإن وجود أيونات أخرى قد تتداخل في توافر النباتات بسبب تشكيل مركبات ذات درجات مختلفة من الذوبان. عند درجة الحموضة أعلى من 8.3، تترسب أيونات Casup2+/Sup و mgSup2+/سوب بسهولة كربونات عن طريق التفاعل مع Cosub3/subsup2-/سوب. كما تشكل الكبريتات مجمعات قوية نسبيا مع CasUP2+/سوب و MGSup2+/سوب (دي رييك وشريفنز 1998). كما يزيد الرقم الهيدروجيني من 2 إلى 9، وكمية SOSUB4/subsup2-/سوب تشكيل المجمعات القابلة للذوبان مع MGSup2+/سوب كما MGSOSUB4/sub ومع KSUP+/سوب كما يزيد KSOUB4/subsup-/سوب (دي رييك وSchrevens 1999). بشكل عام، قد يتم تقييد توافر المغذيات لامتصاص النبات عند درجة الحموضة فوق 7 بسبب هطول الأمطار من البورون، FeSUP2+/سوب، MnSup2+/سوب، POSUB4/subsup3-/سوب، CasUP2+/سوب و MgSup2+/سوب بسبب الأملاح غير القابلة للذوبان وغير المتاحة. قيم الأس الهيدروجيني الأكثر ملاءمة من محلول المغذيات لتطوير المحاصيل تكمن بين 5.5 و 6.5 (سونيفيلد وفوغت 2009).

4-4-5 جودة المياه والمغذيات

جودة المياه الموردة مهمة للغاية في الأنظمة المائية و AP. وبالنسبة لإعادة تدوير المواد الكيميائية على المدى الطويل، ينبغي أن تكون التركيبة الكيميائية معروفة جيدا وأن ترصد بشكل متكرر لتجنب اختلال التوازن في إمدادات المغذيات، ولكن أيضا لتجنب تراكم بعض العناصر التي تؤدي إلى السمية. و قدم دي كريج و آخرون (1999) لمحة عامة عن الطلبات الكيميائية على نوعية المياه لل نظم المائية.

قبل البدء، يجب إجراء تحليل لإمدادات المياه على الكلي والصغرى. استنادا إلى التحليل، يمكن إجراء مخطط لمحلول المغذيات. على سبيل المثال، إذا تم استخدام مياه الأمطار، يجب إيلاء اهتمام خاص للزن عندما يتم الجمع عن طريق المزاريب غير المعالجة. في مياه الصنبور، قد تظهر مشاكل مع نا، كاليفورنيا، ملغ، Sosub4/sub و HcoSub3/sub. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام المياه السطحية والثقب التي قد تحتوي أيضا على كميات من نا، الكلور، K، كاليفورنيا، مغ، Sosub4/sub والحديد ولكن أيضا العناصر الدقيقة كما Mn، الزنك، B والكوكو. وتجدر الإشارة إلى أن جميع الصمامات والأنابيب يجب أن تكون مصنوعة من مواد اصطناعية مثل PVC و PE، ولا تحتوي على أجزاء Ni أو Cu.

وكثيرا ما يحدث أن إمدادات المياه تحتوي على كمية معينة من الكالسيوم والمغ؛ وبالتالي، يجب طرح محتويات من كمية محلول المغذيات لتجنب تراكم هذه الأيونات. يجب تعويض HcoSub3/sub ويفضل أن يكون عن طريق حمض النيتريك، حوالي 0.5 مليمول LSUP-1/سوب التي يمكن الحفاظ عليها كحاجز الأس الهيدروجيني في محلول المغذيات. ويمكن أيضا استخدام حمض الفوسفوريك والكبريتيك لتعويض الرقم الهيدروجيني، ولكن كلاهما سيعطي بسرعة فائضا من HSUB2/subposub4/subsup-/سوب أو SOSUB4/subsup2-/سوب في محلول المغذيات. في أنظمة AP حمض النيتريك (Hnosub3/sub) وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) يمكن استخدامها أيضا لتنظيم درجة الحموضة وفي الوقت نفسه توريد المغذيات الكبيرة في النظام (Nozzi et al. 2018).

4-5-1 إدارة نوعية المياه

ولصياغة محاليل المغذيات، يفضل استخدام الأسمدة البسيطة (الحبيبية أو المسحوق أو السائل) والمواد (مثل المركبات الحمضية) التي تؤثر على الرقم الهيدروجيني. يأخذ دمج العناصر الغذائية في المحلول في الاعتبار القيم المثلى لكميات كل عنصر. يجب أن يتم ذلك فيما يتعلق بمتطلبات الأنواع والأصناف الخاصة بها النظر في المراحل الفينيولوجية والركيزة. يجب أن يتم حساب المكملات الغذائية مع الأخذ بعين الاعتبار ظروف المياه المستخدمة، وفقا لمجموعة من الأولويات_. على نطاق الأولوية، يتم وضع المغنيسيوم والكبريتات في الجزء السفلي، على نفس المستوى، لأن لديهم أهمية غذائية أقل والنباتات لا تشكل ضررا حتى لو كان وجودها وفيرة في محلول المغذيات. ولهذه الخاصية ردود فعل عملية مفيدة لأنها تسمح باستغلال العنصرين من أجل تحقيق التوازن بين التركيبة الغذائية فيما يتعلق بالمغذيات الكبيرة الأخرى التي قد يكون نقصها أو فائضها سلبياً بالنسبة للإنتاج. على سبيل المثال، يمكننا النظر في حل المغذيات حيث يتطلب تكامل البوتاسيوم فقط أو النترات فقط. الأملاح التي سيتم استخدامها، في هذه الحالة، هي على التوالي كبريتات البوتاسيوم أو نترات المغنيسيوم. في الواقع، إذا تم استخدام نترات البوتاسيوم أو نترات الكالسيوم الأكثر شيوعًا، فإن مستويات النترات، في الحالة الأولى، والكالسيوم، في الحالة الثانية، ستزداد تلقائيًا. وعلاوة على ذلك، عندما يظهر تحليل المياه المستخدمة عدم التوازن بين الكاتيونات والأيونات، ومن أجل أن تكون قادرة على حساب محلول المغذيات مع المفوضية الأوروبية في التوازن، يتم تصحيح قيم المياه من خفض مستويات المغنيسيوم و/أو الكبريتات.

توفر النقاط التالية مبادئ توجيهية لصياغة حلول المغذيات:

1 - تعريف الأنواع ومتطلبات الصنف. و ينبغي مراعاة بيئة الزراعة و خصائص المياه. من أجل تلبية احتياجات النباتات في الفترات الدافئة ومع الإشعاع الشديد، يجب أن يكون الحل يحتوي على محتوى أقل EC و K، والذي يتناقض مع كمية أعلى من الكالسيوم. بدلا من ذلك، عندما تصل درجة الحرارة والسطوع إلى مستويات دون الأمثل، فمن المستحسن لرفع قيم EC و K عن طريق الحد من تلك من كاليفورنيا. من المهم أن نلاحظ فيما يتعلق بالأصناف أن هناك اختلافات كبيرة، وخاصة بالنسبة لقيم Nosub3/subsup-/Sup، وذلك بسبب اختلاف النشاط الخضري للأصناف. بالنسبة للطماطم، في الواقع، يتم استخدام 15 مليمول LSUP-1/سوب من NOSUB3/subsup-/Sup في المتوسط (الجدول 4.4)، وفي حالة الأصناف التي تتميز بانخفاض النشاط الخضري وفي بعض المراحل الفينيولوجية (مثل إعداد الفاكهة للدعامات الرابعة)، يتم اعتماد ما يصل إلى 20 ملم LSUP-1/سوب من NOSUB3/Subsup-/سوب. في حالة وجود بعض العناصر مثل نا في الماء، من أجل الحد من تأثيره، وهو سلبي بشكل خاص بالنسبة لبعض المحاصيل، سيكون من الضروري زيادة كمية Nosub3/subsup-/Sup و Ca وربما تقليل K، والحفاظ على EC على نفس المستوى.

الجدول 4.4 محلول مغذي في الزراعة المائية للخس والطماطم والفلفل والخيار (ألواح الصوف الحجري الري بالتنقيط) في هولندا (De Kreiji et al.1999)

الجدول ثياد tr class = «رأس» الصف عشر = “2”/ث درجة الحموضة /ث ذلك/ث ثنهسوب4/سوب/ث ثك/ث THCA/TH ثمغ/ث ثنوسوب3/سوب/ث thsosub4/sub/ث THP/ث ثف/ث ثمن/ث ثزن/ث THB/ث ثكو/ث ثمو/ث /tr tr class = «رأس» ث/ث ثدس مسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» TDLettuce (فاغينينغن UR) /TD td5.9/td td1.7/td td1.0/td td4.4/td td4.5/td td1.8/td td10.6/td td1.5/td td1.5/td td28.1/td td1.5/td td6.4/td td47.0/td td1.0/td td0.7/td /tr tr class = «حتى» TDLettuce/TD td5.8/td td1.2/td td0.7/td td4.8/td td2.3/td td0.8/td td8.9/td td0.8/td td1.0/td td35.1/td td4.9/td td3.0/td td18.4 td td0.5/td td0.5/td /tr tr class = «غريب» TDLettuce/TD td5.8/td td1.2/td TD/td td3.0/td td2.5/td td1.0/td td7.5/td td1.0/td td0.5/td td50.0/td td3.7/td td0.6/td td4.8/td td0.5/td td0.01/td /tr tr class = «حتى» TDTomoto المولدة/TD td5.5/td td2.6-3.0/td td1.2/td td13.0/td td4.2/td td1.9/td td15.4/td td4.7/td td1.5/td td15.0/td td10.0/td td5.0/td td30.0/td td0.8/td td0.5/td /tr tr class = «غريب» TDالطماطم الخضري/TD td5.5/td td2.6/td td1.2/td td8.3/td td5.7/td td2.7/td td15.4/td td4.7/td td1.5/td td15.0/td td10.0/td td5.0/td td30.0/td td0.8/td td0.5/td /tr tr class = «حتى» TDcucumber/TD td5.5/td td3.2/td td1.2/td td10.4/td td6.7/td td2.0/td td23.3/td td1.5-2.0/td td1.5-2.0/td td15.0/td td10.0/td td5.0/td td25.0/td td0.8/td td0.5/td /tr tr class = «غريب» TDPepper/TD td5.6/td td2.5-3.0/td td1.2/td TD5-7/td td4-5/td td2.0/td td17.0/td td1.8-2.0/td td1.5-2.5/تد td25.0/td td10.0/td td7.0/td td30.0/td td1.0/td td0.5/td /tr tr class = «حتى» تكاثر النبات/TD td5.5/td td2.3/td td1.2/td td6.8/td td4.5/td td3.0/td td16.8/td td2.5/td td1.3/td td25.0/td td10.0/td td5.0/td td35.0/td td1.0/td td0.5/td /tr /tbody /الجدول

اعتمد وتعديله من Vermeulen (2016، الاتصالات الشخصية)

2 - يجب الحصول على حسابات متطلبات المغذيات عن طريق طرح قيمالعناصر الكيميائية للمياه من العناصر الكيميائية المحددة أعلاه. على سبيل المثال، الحاجة الثابتة لملغ من الفلفل (Capsicum sp.) هي 1.5 ملم LSUP-1/سوب، وجود الماء في 0.5 ملم LSUP-1/سوب، و 1.0 ملم LSUP-1/سوب من Mg يجب أن تضاف إلى الماء (1.5 شرط - 0.5 إمدادات المياه = 1.0).

3 - اختيار وحساب الأسمدة والأحماض لاستخدامها. على سبيل المثال، وجود لتوفير ملغ، كما هو الحال في المثال من النقطة 2 أعلاه، MGSosub4/الفرعية أو Mg (Nosub3/sub) sub2/الفرعية يمكن استخدامها. و سيتخذ قرار يأخذ في الاعتبار المساهمة الإضافية لل كبريتات أو النترات أيضا.

4.6 مقارنة بين الإنتاج المائي والأكوابوني

خلال دورة حياتها، تحتاج النباتات إلى العديد من العناصر الأساسية الكلية والصغرى للتنمية العادية (البورون والكالسيوم والكربون والكلور والنحاس والهيدروجين والحديد والمغنيسيوم والمنغنيز والموليبدينوم والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والبوتاسيوم والكبريت والزنك)، وعادة ما يتم امتصاصها من محلول المغذيات (Bittsanszky وآخرون 2016). ويعتبر تركيز المغذيات ونسبتها أهم المتغيرات القادرة على التأثير على امتصاص النبات. في أنظمة AP تحتوي النفايات الأيضية للأسماك على مغذيات للنباتات، ولكن يجب أن يؤخذ في الاعتبار، وخاصة على المقاييس التجارية، أن تركيزات المغذيات التي توفرها الأسماك في أنظمة AP أقل بكثير وغير متوازنة بالنسبة لمعظم المغذيات مقارنة بالنظم المائية (Nicoletto et al. 2018). وعادة ما تكون مستويات النترات كافية لنمو النبات الجيد في AP، مع وجود معدلات مناسبة لأرصدة الأسماك، في حين أن مستويات K و P غير كافية عموما لتحقيق أقصى قدر من النمو النباتي. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يكون الكالسيوم والحديد محدودين أيضا. ومن شأن ذلك أن يقلل من غلة المحاصيل ونوعيتها، ولذلك ينبغي تنفيذ تكامل المغذيات لدعم إعادة الاستخدام الفعال للمغذيات. تلعب المجتمعات الجرثومية دوراً حاسماً في دينامية المغذيات لنظم AP (Schmautz et al. 2017)، وتحول الأمونيوم إلى نترات، ولكنها تسهم أيضاً في معالجة المواد الجسيمية والنفايات المذابة في النظام (Bittsanszky et al. 2016). امتصاص النبات من N و P يمثل سوى جزء صغير من كمية إزالتها من الماء (ترانغ وبركس 2014)، مشيرا إلى أن العمليات الميكروبية في منطقة الجذر من النباتات، وفي الركيزة (إن وجدت) وفي جميع أنحاء النظام، تلعب دورا رئيسيا.

يعتمد تكوين الأعلاف السمكية على نوع الأسماك وهذا يؤثر على إطلاق المغذيات من الناتج الأيضي للأسماك. عادة، تحتوي علف الأسماك على مصدر للطاقة (الكربوهيدرات و/أو الدهون)، والأحماض الأمينية الأساسية، والفيتامينات، فضلا عن جزيئات عضوية أخرى ضرورية لعملية الأيض الطبيعي ولكن بعضها لا يمكن لخلايا الأسماك توليفها. وعلاوة على ذلك، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الاحتياجات الغذائية للنبات تختلف باختلاف الأنواع (نوزي وآخرون 2018)، والتنوع، ومرحلة دورة الحياة، وطول اليوم والظروف الجوية، وأنه في الآونة الأخيرة (Parent et et al. 2013؛ باكستر 2015)، وقانون ليبيغ (يتم التحكم في نمو النبات من قبل أقل الموارد) تم استبدالها بواسطة خوارزميات معقدة تأخذ في الاعتبار التفاعلات بين العناصر الغذائية الفردية. ولا يسمح كلا الجانبين بإجراء تقييم بسيط لآثار التغيرات في تركيزات المغذيات في النظم المائية أو نظم AP.

وبالتالي فإن السؤال الذي يطرح نفسه هو ما إذا كان من الضروري والفعال إضافة العناصر الغذائية إلى أنظمة AP. وكما ذكرت شركة Bittsanszky et al. (2016)، لا يمكن تشغيل أنظمة AP بكفاءة وبالتالي بنجاح إلا إذا تم إيلاء عناية خاصة من خلال الرصد المستمر للتركيب الكيميائي للمياه المعاد تدويرها من أجل التركيزات والنسب الكافية للمغذيات والمكونات المحتملة السمية، الأمونيوم تعتمد ضرورة إضافة المغذيات على الأنواع النباتية ومرحلة النمو. في كثير من الأحيان، على الرغم من أن كثافة الأسماك هي الأمثل لإمدادات النيتروجين، إلا أن إضافة P و K مع الأسمدة المعدنية، على الأقل، ينبغي أن تتم (Nicoletto et al. 2018). على النقيض من، على سبيل المثال، الخس والطماطم التي تحتاج إلى أن تؤتي ثمارها، ناضجة وتنضج، تحتاج إلى المواد الغذائية التكميلية. ومن أجل حساب هذه الاحتياجات، يمكن استخدام برنامج، مثل HydroBuddy وهو برنامج حر (فرنانديز 2016) يستخدم لحساب كمية المكملات الغذائية المعدنية المطلوبة.