Sasa, Hydroponics ina matumizi mengi. Inatumika duniani kote kukua mimea kwenye ardhi au kwenye maji bila udongo, kwa matumizi ya kibiashara na nyumbani. Mizizi ya mmea haigusi mazingira ya kukua au udongo, bali inakaa kwenye suluhisho linalo na virutubisho vyote vinavyohitajika kwa ukuaji wa mmea.
Hali za mazingira ambazo mimea ya hydroponic inakuzwa zinaweza kudhibitiwa ili kuunda mazingira bora ya kukua. Hydroponics inatumika kukua mazao ya greenhouse mwaka mzima na kutoa chakula chenye afya kwa gharama nafuu.
Njia hii ilitengenezwa nchini Marekani wakati wa Vita vya Kidunia vya pili na W. F. Gericke, mwanasayansi wa kilimo kutoka Chuo Kikuu cha California, ambaye alitengeneza na kujenga mfumo wa kuogelea kwa ajili ya kulea nyanya chini ya maji. Mfano wa kwanza wa kazi ulijumuisha fremu ya mbao yenye nanga ambapo sufuria za udongo zilipangwa; Gericke aliiita uvumbuzi wake “utamaduni usio na ardhi”.
Neno hydroponics linatokana na maneno ya Kigiriki “hydro” yanayomaanisha maji na “ponos” yanayomaanisha kazi.
Mifumo ya kisasa ya kibiashara inatumia teknolojia ya biofarming iliyopangwa na NASA katika uzalishaji wa mimea inayounga mkono maisha katika anga za juu. Bila udongo, wanaanga wangeweza kushindwa kukua mboga na matunda.
(picha kutoka idara ya biofarming ya NASA)
Kuna mitindo miwili tofauti ya mifumo ya hydroponic:
Mifumo ya Hydroponic ya Passiv
Mfumo wa passiv unatumia mazingira kama mazingira ya kukua, mara nyingi ukitumia aina fulani ya mekanism ya wick kuvuta maji na virutubisho ndani ya eneo la mizizi ya mmea. Mifumo ya passiv kwa ujumla ni nafuu zaidi kuliko mifumo ya kazi, lakini haiwezi kudhibitiwa kwa usahihi kama vile.
Mifumo ya Hydroponic ya Kazi
Mfumo wa kazi unatumika kudhibiti mazingira ambayo mimea inakuzwa, ukitoa viwango sahihi vya maji na virutubisho. Mifumo ya kazi inagharimu zaidi kujenga, lakini inatoa ukuaji bora wa mimea na mavuno makubwa.
Mifumo ya kazi ya hydroponic inagawanyika katika makundi mawili:
Mifumo ya Ebb-and-Flow
Mifumo ya ebb-and-flow inafurika mazao kwa maji yenye virutubisho na kisha inachota suluhisho kurudi kwenye hifadhi. Hii inaruhusu kiasi kikubwa cha mazingira ya kukua kutumika huku ikitoa hewa nzuri kwa mizizi. Takriban nusu ya wakulima wa hydroponic wa kibiashara hutumia mifumo ya ebb-and-flow, ambayo mara nyingi huitwa NFT au mifumo ya mafuriko/kuchota.
Mbinu ya Filamu ya Virutubisho
Mifumo ya mbinu ya filamu ya virutubisho hutumia meza za maji za kina kidogo na mazingira ya kukua ambayo yana upinzani mdogo kwa mtiririko. Virutubisho vinapomwa kupitia meza chini ya shinikizo, vikitoa hewa nzuri kwa mizizi. Suluhisho la virutubisho linarejelewa mara kwa mara, kuhakikisha mkusanyiko sawa wa virutubisho katika maji.
Katika Hydroponics, mimea inahitaji nafasi ndogo ikilinganishwa na mimea inayokua kwenye udongo kwa sababu ya kukosekana kwa substrate ya macroporous, ambayo inabadilishwa na vifaa visivyo na shughuli (rock wool, perlite) au suluhisho la virutubisho. Kwa njia hii, hydroponics inakua mimea kwenye ardhi hadi 30% kidogo ikilinganishwa na kilimo cha kawaida.
Virutubisho katika mifumo ya hydroponic vinayeyushwa kwenye maji; mifumo mingi ya hydroponic ya kibiashara inarejelewa usambazaji wa mara kwa mara wa suluhisho la virutubisho. Viwango vya virutubisho vinatunzwa kwa makini, kwa kawaida ndani ya asilimia chache za kiasi bora kinachohitajika na mizizi ya mmea kwa ukuaji mzuri. Mazingira yaliyodhibitiwa katika hydroponics yanaruhusu udhibiti mkubwa zaidi wa pH na joto la maji kuliko kilimo cha jadi.
Kukua mimea kwa njia ya hydroponic kwa kawaida ni ghali zaidi kuliko kukua kwenye udongo kutokana na gharama ya vifaa vinavyohitajika (mwangaza, mifumo ya kudhibiti hali ya hewa, nk.) na kwa sababu gharama za kuanzisha ni za juu. Hata hivyo, mifumo ya hydroponic inapata umaarufu miongoni mwa wakulima wa nyumbani na masoko wa kiwango kidogo kwa sababu ya uwezo wao wa kuendeshwa kwa bajeti ndogo.
Hata hivyo, mara tu gharama za awali za vifaa zinapolipwa, hydroponics inakuwa nafuu zaidi kuliko kilimo cha kawaida ikiwa mtu atazingatia gharama za kubadilisha udongo, ujuzi unaohitajika katika usimamizi wa udongo, pamoja na ukosefu wa kazi unaohitajika katika mazingira ya hydroponic.
Historia Fupi
Dhana kwamba mimea hasa inahitaji oksijeni na maji ili kuishi imejulikana kwa maelfu ya miaka. Theophrastus (karibu 372–287 KK) alirejelea katika kitabu chake “Enquiry into Plants”. Edward Blyth alikuwa wa kwanza kutaja bustani ya hydroponic ya kibiashara, kwa makala ya kurasa 16 iliyopewa jina “Watersprout Culture” katika toleo la mwaka 1870 la “Journal of the Indian Agricultural Society”.
Mnamo mwaka wa 1886, Bodington na Phillips walipata hati miliki ya “utamaduni wa bandia wa mimea bila udongo”, ambayo ilihusisha mfumo wa mabomba kwa miti ya matunda inayokuzwa kwa hydroponics. Utekelezaji wa kwanza wa kibiashara ulifanywa na Julius Hensel nchini Ujerumani, ambaye alianza kuuza mifumo kwa matumizi ya greenhouse katika miaka ya 1920. Mnamo mwaka wa 1930, Liberty Hyde Bailey na Emerson walichapisha “The Effect of Hotbeds, Coldframes, and Shelters on the Growth of Tomato Plants”.
Mnamo mwaka wa 1937, Wizara ya Kilimo ya Marekani ilitoa mizunguko miwili: Mzunguko 318 – Tarehe za Kupanda Nyanya Florida, na Mzunguko 404 – Mapendekezo ya Kuongeza Mavuno Yanayoweza Kuuza ya Nyanya. Machapisho haya yanaelezea mbinu za hydroponic ambazo bado zinatumika leo, lakini zilikuwa zikitumika sufuria kubwa na mbolea za kibiashara.
Katika miaka ya 1940, Dk. William F. Tracy alipanua utafiti wake juu ya lishe ya mimea, ambayo awali ilikuwa imejikita katika ukuaji wa mimea kwenye udongo wa mchanga, ili kujumuisha suluhisho za virutubisho katika karatasi iliyopewa jina “The culture of Chrysanthemums in synthetic media”.
Katika miaka ya 1950 hadi 1960, utafiti juu ya hydroponics ulipata kuporomoka. Mashindano ya anga na juhudi za kutua watu kwenye mwezi zilisababisha serikali ya Marekani kufadhili utafiti katika mambo mengine, kama vile semiconductors, badala ya mifumo ya uzalishaji wa chakula cha hydroponic.
Hydroponics iligunduliwa tena na mtengenezaji filamu na mvumbuzi Flux Davenport. Alikuwa pia mwanzilishi wa “The International Society of Organic Agriculture Movements” (ISOM) mnamo mwaka wa 1991, na aliratibu mkutano wa kwanza juu ya kilimo cha mijini cha kikaboni nyumbani kwake Oakland, California.
Mnamo mwaka wa 1977, mapinduzi yalitokea wakati B.C. (“Bud”) Wolfe alichapisha kitabu “The Potting Mix”.
Ilijitokeza wakati ambapo hamu ilirejelewa katika hydroponics, na ilikuwa na taarifa zote zinazohitajika ili kuunda mfumo rahisi wa mbinu ya filamu ya virutubisho (NFT). Hata hivyo, haikufanya athari kubwa hadi mwaka wa 1986 wakati makala ya Wolfe kuhusu “Jinsi Ninavyowapa Mimea Yangu Chakula: Mwongozo wa Mtu wa Kawaida kwa NFT” ilichapishwa katika Alternative Agriculture, jarida la biashara.
Mfumo wa kwanza wa kibiashara wa aquaculture ulitengenezwa na Dennis Hoagland alipokuwa akifanya kazi katika Idara ya Uvuvi na Wanyamapori katika Chuo Kikuu cha Wisconsin-Madison, na unajulikana kama hydroponics ya Hoagland au Mfumo wa Wisconsin. “Mfumo wa Wisconsin” unajumuisha mfumo wa kurudi, kuongezea oksijeni ambao unawapa mimea na algae chakula kwa wakati mmoja. Ilipangwa kuwa ya gharama nafuu, yenye vifaa vyote kwenye tovuti vya urejeleaji wa virutubisho, na ya moduli. Mbunifu huyu amethibitishwa kwa kina katika maabara na Dk. Robert A. Berglund katika Chuo Kikuu cha Wisconsin–Madison Idara ya Usimamizi wa Mifumo ya Biolojia. Hii ni teknolojia ile ile iliyotumika kwa mradi uliofadhiliwa na NASA ulioandaliwa na Dk. Berglund kukua mboga angani kwenye Dunia na katika mazingira ya micro-gravity (ukitumia ndege za NASA zenye uzito mdogo). Mfumo wa Chuo Kikuu cha Wisconsin umepatiwa leseni kwa zaidi ya kampuni 50 duniani kote, na kuuzwa kama mifumo ya kukua ya Rapid Rooter na Rapid Beds hydroponic.
Hamu ya sasa katika hydroponics ilichochewa na maendeleo ya prototypes za kwanza za mifumo ya sub-irrigation ya passiv (PSI), iliyotengenezwa kufuatia utafiti juu ya lishe ya mimea katika Chuo Kikuu cha California, Davis. Baadaye, idadi kubwa ya watu wamejaribu vifaa tofauti, virutubisho, na mipangilio ya kukua. Jarida la biashara, Hydro Culture, lilianzishwa mwaka wa 1983, lakini likasitisha uchapishaji miaka mitano baadaye.
Mapinduzi mengine yalitokea mwanzoni mwa miaka ya 1990 na maendeleo ya mfumo wa hydroponic wa msingi wa PSI unaoitwa utamaduni wa raft au vitanda vya kukua vinavyoweza kuogelea na mwanasayansi wa Kiholanzi Jeroen van den Bosch wa Chuo Kikuu cha Wageningen. Kitanda kinajumuisha rafts za plastiki au mchele zilizowekwa juu ya uso wa mwili wa maji. Mimea inakuzwa katika mazingira ya utamaduni yaliyo suspended kati ya rafts, na mizizi inapanuka ndani ya maji chini, ambapo oksijeni imeyeyushwa. Mfumo huu wa hydroponic wa passiv umekuwa maarufu sana miongoni mwa wapenda hobby kwa sababu unaweza kujengwa kwa kutumia vifaa vya gharama nafuu vinavyopatikana katika maduka ya vifaa vya ujenzi vya eneo hilo.
Uzalishaji wa hydroponic tangu wakati huo umekubaliwa na baadhi, lakini si wote wakulima wa kitaalamu. Ni moja ya mbinu kadhaa mpya zinazotumiwa na wakulima wa hydroponic katika mazingira yaliyodhibitiwa kama vile greenhouses na high tunnels. Hydroponics ni mfumo mzuri wa kukua mazao kwa sababu inaruhusu mkulima kudhibiti ni virutubisho gani vinavyotolewa kwa mmea na ni kiasi gani cha mwangaza na maji kinachopokea. Suluhisho la virutubisho linaweza kutumika tena kwa kipindi fulani (kwa kawaida wiki), ambayo inapunguza athari za mazingira ikilinganishwa na kilimo cha jadi.
Inaendelea kuwa nguvu katika jamii ya kilimo na inastahili uwekezaji. Angalia baadhi ya rasilimali ili kuanza.