يقدم لكم موقعنا في هذا المقال تقرير عن الزراعة المائية ، و مفهوم الزراعة المائية ، و طرق الزراعة المائية ، و أنظمة الزراعة المائية ، و فوائد الزراعة المائية ، و عيوب الزراعة المائية ، مع تطور المجتمعات وازدياد عدد السكان وترتب على ذلك زيادة الطلب على الغذاء الصحي واستهلاك الفواكه والخضروات، مما ساهم في ابتكار أنظمة زراعية لا تعتمد على التربة لنمو المحاصيل الزراعية، ومنها ظهرت الزراعة المائية وهي تعتبر طريقة فعالة للزراعة وخصوصًا في المناطق الحضرية التي لا تحتوي على تربة زراعية، ومن هذه المعطيات سوف نسلط لكم الضوء من خلال سطورنا التالية في موقعنا على الزراعة المائية ومفهومها وفوائدها. فيما يلي تقرير عن الزراعة المائية .
تقرير عن الزراعة المائية
تقرير عن الزراعة المائية ، تتمثل الزراعة في إنتاجِ الغِذَاءِ للإنسَان بشكل رئيسي من خلال فلاحة الأرض بالبذور والنباتات، ثمّ رعايتها حتى تكبر وتجهيزها، ولكن بسبب نقص الأراضي الزراعية واستبدالها بالمنشآت تم اللجوء إلى الزراعة المائية، حيث يعود أصل الزراعة المائية إلى اللغة اليونانية، إذ تعني كلمة هيدرو (hydro) الماء، وكلمة بونوس (ponos) العمل، وبالتالي فهي عملية زراعة النباتات داخل الماء دون تربة، فقد تم اكتشاف طرق للزراعة من خلال استخدام أوعية بلاستيكية صناعية ومعقمة داخل غرف تحتوي على أجواء ضبابية خاصة ملائمة للظروف المثالية لنمو النباتات.
مفهوم الزراعة المائية
وهي تتمثل بزراعة النباتات بدون استخدام التربة، حيث تكون المياه هي العنصر الأساسي لنمو النبات عند عدم وجود التربة، فهي تساهم في توفير العناصر الغذائية والماء والأكسجين لحياة النبات، حيث يتم زراعة كل من الأعشاب والخضروات في وسط نمو خامل كالرمل أو الحصى أو البيرلايت، كما يتم تزويدها بمحاليل غنية بالمغذيات والأكسجين والماء، وعلى الرغم من تطور التكنولوجيا إلا أن تاريخ الزراعة المائية يعود إلى حدائق بابل المعلقة الشهيرة، حيث لا تزال طريقة صالحة لكل زمان وديناميكية للحفاظ على المياه وإنتاج المحاصيل، فقد أتاحت الزراعة المائية إمكانية الزراعة المستدامة في الفضاء.
طرق الزراعة المائية
تتنوّع طرق الزراعة المائية بين ست طرق، وتقنيات مختلفة، هي: تقنية الغشاء المغذّي (بالإنجليزية: Nutrient Film Technique)، تقنية الطوف (بالإنجليزية: Raft Technique)، تقنية الغمر والتصفية (بالإنجليزية: Ebb & Flow Technique)، تقنية التنقيط (بالإنجليزية: Drip Technique)، تقنية الزراعة الهوائية (بالإنجليزية: Aeroponic Technique)، تقنية الفتيل (بالإنجليزية: Wick Technique)، وهناك العديد من الأنظمة الأخرى التي تكون إمّا مشتقة، أو مزيجاً من هذه الطرق الست الأساسية، ويجدر بالذكر أنّ عملية تزويد الأكسجين في الزراعة المائية يكون في الوسط الذي توجد فيه الجذور، إمّا من خلال الماء، أو الهواء.
تقنية الغشاء المغذي
تُعدّ تقنية الغشاء المغذّي أكثر طرق الزراعة المائية انتشاراً، واستخداماً لإنتاج الأعشاب، وبعض الخضروات، وقد بدأ استخدامها منذ بدايات القرن العشرين، إذ يتمّ فيها إعداد أنابيب، أو أحواض طويلة مصنوعة من مادة بولي كلوريد متعدد الفاينيل (بالإنجليزية: polyvinyl chloride) الذي يُعدّ من الأصناف الغذائية، وقد يكون مقطع هذه الأحواض على شكل أسطوانة مستطيلة، أو دائرية، وبطول يتراوح بين ما يُقارب 1.5-20م، ولكن غالباً ما يبلغ متوسط هذا الطول بين 2-4م، وتميل هذه الأحواض، والأنابيب بمقدار 2-3٪، إذ تُزوّد بالمحلول المُغذّي من الجهة العلوية باستخدام آداة ريّ مُتشعّبة، حيث يُضغط المحلول بواسطة مضخّة في الخزان الرئيسي، ثمّ ينتقل على شكل طبقة رقيقة تشبه الغشاء لأسفل الأحواض، لِتُجمّع فيما بعد بواسطة مزراب يُعيدها إلى الخزان.
تُوضع الشتلات حتى تنبُت في فتحات على الجانب العلوي من الأحواض، وتمتدّ جذورها بشكل مُسطّح إلى الجانب السفلي، إذ تكون مُبللة بالمحلول المُغذّي، وعلى الرّغم من الذائبية العالية للأكسجين في أغشية الماء الرقيقة، إلّا أنّ التبادل الحراري بين الماء، والمحيط هو أمر واقع الحدوث، لذلك يتمّ تبريد الماء خاصّة في الأجواء الحارة، بالإضافة إلى تزويد النظام بمضخة تعمل على مبدأ فنتوري، ممّا يضمن رفع نسبة تشبّع الماء بالأكسجين.
يتوجّب على المزارع يومياً فحص العديد من الأمور، إمّا يدوياً، أو أتوماتيكياً باستخدام الآلات، ومن هذه الأمور: مستوى المياه في الخزان، وكمية العناصر الغذائية، ودرجة حموضة المحلول المغذّي، وبالإضافة إلى ذلك فإنّه يجب مراعاة الحفاظ على مصدر طاقة بديل عند استخدام هذه التقنية، إلى جانب التقليل من تعرّض المحاليل المغذّية للضوء، وذلك لتفادي تكوّن الطحالب، ويجدر بالذكر وجود العديد من المشاكل التي قد تواجه تقنية الغشاء المغذي، وأهمّها:
- تعطّل المضخّات التي يتمثّل دورها بمنع الرطوبة، ممّا يؤدّي إلى تلف المحصول بشكل سريع.
- ذوبان الأكسجين بكميات قليلة في المحاليل الدافئة.
- تباين، واختلاف درجات الحرارة، وتركيز الأكسجين، والأسمدة في الأحواض عندما تكون طويلة.
- انسداد خطوط التزويد بسبب وجود الطحالب، ممّا ينتج عنه جفاف بعض مناطق الأحواض.
تقنية الطوف
تُعدّ تقنية الطوف من طرق الزراعة المائية الشائعة، وتعتمد على زراعة النباتات في برك مملوؤة بمحلول الأسمدة، إذ يتراوح عمق هذه البرك من 10-40سم، ويتمّ ضخّ الهواء إليها باستخدام مضخّة عبر فُتحات على طول الخزان، بحيث تختلف مستويات الأكسجين من موقع إلى آخر في هذا الخزان، إلّا أنّ هذا الاختلاف يصبح بلا أهمية عندما ينمو النبات، ويطوّر مجموعة جذريّة أكبر، ويجدر بالذكر أنّ الخزانات قد تُغطّي كامل مساحة البيت الزجاجي، أو مساحة صغيرة منه لتعمل كحافظة تمنع تسرّب الماء، وتُوضع طبقة مصنوعة من رغوة البوليسترين (بالإنجليزية: polystyrene foam)، أو من البولي إيثيلين منخفض الكثافة (بالإنجليزية: low density polyethylene)، لِتطفو فوق المحلول في الخزانات، إذ تُثبّت فيها النباتات، وتكون الجذور داخل المحلول.
يجب مراقبة مستوى المياه في الخزان، وكمية العناصر الغذائية، ودرجة حموضة المحلول المغذّي، ومستويات الأكسجين المُذاب فيه، والتي قد تتغيّر تبعاً للموقع، وردجة الحرارة، وقد أُثبت أن تزويد المحلول بفقاعات الهواء الصغيرة يزيد من إنتاج بعض النباتات، مثل: الخسّ، إضافة إلى أنّ تبريد منطقة الجذر تؤدّي إلى تخفيف الضغط الحراري المتولّد من ارتفاع درجات حرارة الجو، وعند مُقارنة هذه التقنية بتقنية الغشاء المغذّي، فإنّ تقنية الطوف تحتاج إلى كميات أكبر من الماء، والمواد الغذائية، ولا يشترط فيها تدوير المحلول المُغذّي، كما أنّ الحفاظ على استقرار درجة حرارة محلول الأسمدة فيها أكثر سهولة منه في تقنية الغشاء المغذّي، لذا يغلُب استخدام تقنية الطوف في أغلب المحاصيل المائية.
تقنية الغمر والتصفية
تُعدّ تقنية الغمر والتصفية مُناسبة لزراعة الشتلات، والنباتات الصغيرة، والعُقل، ويُزرع فيها كل نوع من النباتات في وعاء واحد، وتعتمد هذه التقنية على تزويد منصّات الإنبات بالمحلول المغذّي باستخدام مضخّة غاطسة، ثمّ تُصرّف هذه المنصّات المحلول مرّة أخرى إلى الخزان الذي أُخذ منه، إذ يُضبط مؤقت المضخّة ليعمل عدّة مرات في اليوم، وذلك اعتماداً على حجم، ونوع النباتات، ودرجة حرارة، ورطوبة، ونوع الوسط الذي تنمو فيه، ويجدر بالذكر أنّه لكن لا يمكن تحديد كمية المحلول المُخصّصة لكل نبتة.
تقنية التنقيط
تعمل تقنية التنقيط كنظام مفتوح، إذ لا يتمّ فيها تغطية المحلول المُغذّي، أو إعادة استخدامه، ويجب أن تكون كميّة المحلول كافية لتتدفّق من الفتحات الموجودة أسفل الأوعية، ويجدر بالذكر أنّ معدل، وتوقيت استخدام المحلول المُغذّي يعتمد على عدة عوامل، وهي: كمية المياه التي يحتاجها النبات، وأنواع النباتات، ومراحل النموّ، إذ يُمكن خلال مرحلة النموّ مراقبة درجة الحموضة، وكمية العناصر الغذائيّة، والتعديلات التي أُجريت على المحلول بترشيح وسط التجذير لإزالة الأملاح المتراكمة فيه، كما يمكن استخلاص جزء من المحلول من الوسط بعد الريّ، لإعداد محلول بنفس المواصفات.
تقنية الزراعة الهوائية
تُعرّف تقنية الزراعة الهوائية بأنّها عملية زراعة النباتات عن طريق تعليقها بشكل منفصل في الهواء دون تربة، وتتميّز هذه التقنية بسهولة استخدامها، وحصاد محاصيلها ،إذ تعتمد على وضع جذور النباتات داخل محاليل مُغذّية بلا وسيط، أو تربة، وبالتالي الحصول على أفضل بيئة للأكسجين، والرطوبة، ممّا يُوفّر ظروفاً أكثر توازناً للاستفادة من العناصر الغذائية، إضافةً إلى أنّ النباتات تنمو، وتتطوّر فيها بشكل سريع، وتُعدّ البطاطا، والبندورة، والخسّ، والخضروات الورقية أمثلة على النباتات التي يُمكن زراعتها باستخدام هذه التقنية.
تتميّز تقنية الزراعة الهوائية بالعديد من الخصائص، منها: تحقيق أكبر كفاءة في استخدام موارد المياه من بين طرق الزراعة المائية المختلفة، والتقليل من تقييد نموّ النباتات، إذ إنّ منطقة الاتصال بين النبات، والوسط الموضوع فيه تكون أقل ما يُمكن، ويجدر بالذكر استخدام هذه التقنية في برامج أبحاث الفضاء التابعة لوكالة ناسا (بالإنجليزية: NASA).
تقنية الفتيل
تُعدّ تقنية الفتيل أكثر طرق الزراعة المائية بساطة، وذلك لكون أجزائها ثابتة غير متحركة، وتعتمد على وضع النباتات، والوسط الذي تنمو فيه داخل وعاء علويّ (بالإنجليزية: upper bucket)، وبعدها يتمّ إدخال فتيل داخل وسط النموّ بالقرب من موضع جذور النبات، ويتمّ إخراج أحد أطراف الفتيل إلى خارج الوعاء عن طريق ثقب في أسفله، وبعدها يوضع الوعاء العلويّ داخل وعاء آخر سفليّ مملوء بشكل جزئيّ بالمحلول المُغذّي، إلى أن يصل إلى الفتيل الذي يمتصّ المحلول، ويوصله للجذور، وبعدها تأخذ النباتات حاجتها منه.
أنظمة الزراعة المائية
يُمكن تقسيم أنظمة الزراعة المائية بناء على آلية العمل إلى عدة أقسام، هي: النظام المغلق، والمفتوح، والصلب، والسائل، وفيما يلي توضيح لكلّ نظام من هذه الأنظمة.
النظام المغلق
تُعتبر تقنية الغشاء المغذّي من الأمثلة على النظام المُغلق، ويُعدّ هذا النظام اقتصادياً في استخدام المواد الغذائية، مع مراعاة مراقبتها بشكل مستمرّ، والتعديل على المحلول المُغذّي، وعلى الرغم من أنّ فحص كمية العناصر الغذائية يُشير إلى تركيز الأملاح الكليّ في المحلول، إلّا أنّه لا يبيّن تركيز العناصر الرئيسية، ولا يتأثّر بكمية العناصر الشحيحة، لذا يجب القيام بفحوصات كيميائية دورية كل أسبوعين، أو ثلاثة للعناصر الرئيسية، وهي: النيتروجين (N)، والفسفور (P)، والبوتاسيوم (K)، والكالسيوم (Ca)، والمغنيسيوم (Mg)، وكل أربعة إلى ستة أسابيع للعناصر الشحيحة، وهي: الصوديوم (Na)، والبورون (B)، والنحاس (Cu)، والحديد (Fe)، والمنغنيز (Mn)، والمندليفيوم (Mv)، والزنك (Z).
يجب الحرص على إضافة الأسمدة في النظام المغلق إلى المحلول المُغذّي بتركيزات مساوية لتلك التي تحتاجها النباتات، إذ إنّ إضافتها بتركيزات غير مدروسة قد يؤدي إلى تراكم بعض العناصر الغذائية، واستنفاذ أخرى، وقد يتطلّب النظام إضافات كيميائية بشكل يوميّ، أو أسبوعيّ، هذا قد يتّبع بعض المزارعين الطريقة التالية في استخدام المحلول المُغذّي، إذ يوضع كمية من المحلول في البداية، ثمّ في نهاية الأسبوع الأول يُضاف إليها كمية جديدة منه تساوي نصف الكمية السابقة، وعند انتهاء الأسبوع الثاني يتمّ تفريغ الخزانات، والتخلص من محتوياتها، والبدء من جديد.
النظام المفتوح
لا يُعاد تدوير، أو تغطّية المحلول المُغذّي في النظام المفتوح، وبالتالي فهو لا يتطلّب المراقبة، والتعديل عليه، إذ يبدأ استهلاك المكوّنات منذ خلطها فيه، وحتى نفاذها، ويجدر بالذكر أنّ نوعية مياه الريّ في هذا النظام ليست ذات أهمية كبيرة، ممّا يسمح باستخدام مياه تحتوي على 500 جزء في المليون من الأملاح، كما تسمح بعض النباتات، كالطماطم باستخدام تركيز أعلى من ذلك، إلّا أنّه غير مُحبّذ.
يجب مراقبة الوسط الذي تنمو فيه النباتات في حال كانت مياه الريّ مالحة، أو في حال تعرّض الوسط لأشعة الشمس الدافئة، مع مراعاة استخدام كميّة كافية من مياه الريّ، إذ ترشّح المياه من الأكياس لمنع تراكم الأملاح، وتُنفّذ فحوصات على المياه الراشحة بشكل دوري لقياس كمية الأملاح الكلّية الذائبة فيها، فإذا كان تركيز الأملاح يتجاوز 3,000 جزء في المليون، عندها يجب غسل النظام بالماء العاديّ.
النظام الصلب
يُستخدم في النظام الصلب أكياس بلاستيكية مسطّحة، أو عمودية، ويُعدّ من الأنظمة المفتوحة، إذ لا يُعاد تدوير المحلول فيه، بينما يُعدّ الصوف الصخريّ المُعدّ للزراعة نظاماً مفتوحاً، أو مُغلقاً، إذ يكون مُغلقاً في حال تمّ تخزين المحلول الزائد في النظام، وإعادة استخدامه مرةً أخرى، ويجدر بالذكر أنّه في حال عدم إعادة استخدام المحلول المُغذّي، فإنّ الحساسية لتركيبة الوسط، وملوحة الماء تكون أقلّ.
النظام السائل
لا يعتمد النظام السائل على وضع جذور النباتات في وسط صلب، ويُعدّ من الأنظمة المُغلقة، وتتعرّض فيه جذور النباتات مباشرة إلى المحلول المُغذّي دون استخدام أي وسط، كما يُعاد تدوير، واستخدام المحلول مرة أخرى عبر هذا النظام.
فوائد الزراعة المائية
تعتبر الزّراعَة المَائيَّة بأنّها تحتوي على العديد من المزايا والفوائد التي تساعد في حل المشكلات دون الاستخدام المفرط للمياه أو المساحة، حيث يطمح المزارعين بجعل هذا النوع من الزراعة مصدرًا رئيسيًا للفواكه والخضروات في المستقبل، ومن أهم فوائد الزراعة المائية ما يلي:
- توفير المساحة بسبب عدم حاجة الجذور إلى الانتشار لأن الماء والمواد المغذية يتم توصيلها إليها مباشرة.
- إمكانية قيام المزارعين بزراعة أي محاصيل دون القلق من تدهور التربة.
- إنتاج المحاصيل الزراعية ذات محتوى مغذي عالي.
- إنتاج الخضراوات والفواكه أسرع من طرق الزراعة التقليدية.
عيوب الزراعة المائية
بالرغم من كافة المميزات التي تحتوي عليها الزراعة المائية إلى أنّ هناك بعض من المشاكل التي يؤدي حدوثها إلى موت النباتات أو التأثير على نظام الزراعة بأكمله ولذلك ينبغي معرفتها لتفاديها، ومن أبرز هذه المشاكل ما يلي:
- انسداد النظام: وهي تعد المشكلة الأكثر شيوعًا وخاصة في نظام التنقيط، حيث يحدث الانسداد بسبب قطع وسط النمو عندما تعلق في الأنابيب مما يؤثر الانسداد على الدورة الدموية للنظام بأكمله ويمكن أن يلحق الضرر بالمحاصيل بشكل كبير.
- العدوى المرضية: حيث إنّ أي عدوى تُصيب الماء المستخدم في الزراعة ستنتقل إلى جميع النباتات المزروعة بشكل كبير وسريع قد لا يُمكن السيطرة عليه.
- مراقبة وصيانة مستمرة: تحتاج الزراعة المائية لدرجات عالية من المراقبة والإدارة، وذلك للحفاظ على بيئة نمو تتناسب مع المحاصيل، بالإضافة إلى الحاجة لشطف واستبدال محلول المغذيات بانتظام، وتنظيف أجزاء النظام باستمرار لمنع التراكم والانسداد.
