هیدروپونیک (Hydroponic) یا کشت بدون خاک یا آب کشت، روشی برای رشد گیاهان در محلولی غنی از مواد غذایی با پایه‌ی آب است. خاک در این روش رشد دخالتی نداشته و ریشه گیاه به وسیله‌ی موادی مانند پرلیت، گلوله‌های رسی، پشم سنگ و پیت موس و … محافظت می‌گردد. یعنی در واقع ریشه در تماس مستقیم با محلول غنی از مواد مغذی است. در روش هیدروپونیک، هر گیاه امکان رشد سریع‌تر از حالت معمول را دارا بوده و در هر فصل و در هر مکانی قابل پرورش می‌باشد. که این امر باعث ایجاد محصولی سالم و ارگانیک می‌شود و در اختیار عموم قرار می‌گیرد. در کشت هیدروپونیک از سیستم‌های متفاوتی به جهت راه‌اندازی گلخانه‌های هیدروپونیک و پرورش گیاهان استفاده می‌شود که هر کدام کارایی متفاوتی دارند. سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب نیز یکی از همین موارد می‌باشد که دارای روش‌های کشت مختص به خود می‌باشد.

سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب

این سیستم رشد همان‌گونه که اشاره شد دارای 3 نوع روش کشت با مزایا و معایب مختلف می‌باشد که به شرح زیر می‌باشند:

کشت آب عمیق (DWC)
سیستم جریان مواد مغذی (NFT)
سیستم ایروپونیک یا هوا کشت

1. کشت آب عمیق (DWC) سیستم کشت آب

سیستم کشت‌آب یا روش مخزنی یکی از انواع بسیار ساده سیستم هیدروپونیک محسوب می‌شود. در این روش ریشه ها مستقیماً در یک مخزن پر از آب معلق در محلول غذایی هستند. به این صورت که گیاهان با استفاده از گلدان توری و محرک‌های رشد بر روی این مخزن‌ها آویزان می‌گردند. و دائما از این منابع بهره می‌برند.
کشاورزان برای اکسیژن رسانی به محلول گیاهان در این روش باید از پمپ هوای آکواریوم استفاده نمایند. این اکسیژن توسط یک دیفیوزر یا سنگ هوا وارد آب می‌شود. قرار گرفتن مستقیم ریشه گیاه در محلول و جذب راحت‌تر آن توسط گیاهان، را می‌توان یکی از بهترین جنبه‌های این روش از سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب در نظر گرفت.
به دلیل دسترسی مستقیم گیاه به ماده غذایی و اکسیژن، رشد آن نیز بسیار سریع‌تر می‌باشد. آسان بودن ساخت و سازگاری این سیستم با هر گیاهی ( حتی با گیاهان بزرگ ) نیز جزو بهترین جنبه‌‌ی سیستم کشت‌ آبی محسوب می‌شود.

گیاهان مناسب برای پرورش به روش کشت آب

همان‌گونه که ذکر شد این محیط کشت برای گیاهان بسیاری، عملکرد خوب و مطلوبی را دارا می‌باشد. گیاهانی مانند فلفل، گوجه‌فرنگی، حتی میوه و گیاهان بزرگ‌تر مانند کدو حلوایی نیز سازگار با این روش کشت از سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب می‌باشند.

مزایا و معایب سیستم کشت DWC از سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب

همان‌طور که می‌دانید تمامی سیتم‌های کشت، دارای مزایا و معایب مختلفی هستند. هیدروپونیک نیز از این قاعده مستثنا نبوده و معایب و مزایای کشت هیدروپونیک در روند انتخاب کشاورز تاثیرگذاری زیادی دارد. سیستم کشت آب عمیق نیز که یکی از سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب است، شامل برخی موارد از این قبیل می‌باشد که به شرح آن‌ها می‌پردازیم :

مزایا

نصب، نگه‌داری و تعمیر آسان آن
عدم نیاز به ابزارهایی مانند سیستم تعلیق، پمپ‌های هوای اولیه و مخزن
زمان رشد بسیار سریع‌ آن نسبت به کشت در بستر خاک ( به عنوان مثال برداشت کاهو در این روش 30 روز و در خاک 60 روز می‌باشد.)
صرفه جویی در مصرف هزینه‌ها با ایجاد ضایعات کمتر به دلیل متناوب و چرخشی بودن این فرآیند

معایب

آسیب پذیری سیستم در صورت قطعی برق
شدت بالای نوسان سطح آب، PH و غلظت مواد مغذی در سیستم‌های کوچک
از بین رفتن ریشه‌ی گیاه به دلیل عدم تنظیم صحیح یا استفاده از پمپ هوا

ابزارهای مورد نیاز برای سیستم کشت آب عمیق

گلدان‌های توری
پمپ هوا و سنگ هوا
مخزن
آب مقطر
محرک‌های رشد
محلول غذایی

2. سیستم جریان مواد مغذی (NFT)

یکی دیگر از سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب، سیستم NFT یا همان سیستم جریان مواد مغذی نام دارد. در این روش به طور مستقیم ریشه های گیاه در معرض گذر محلول غذایی قرار می‌گیرد. روش کار بدین صورت است که، از لوله‌ها یا کانال‌هایی مسطح که در آن محلول مواد غذایی در جریان است، برای رشد گیاهان استفاده می‌شود.
این کانال‌ها معمولا از ورقه‌ی انعطاف پذیر به شکل یک لایه نازک در انتهای کانال ساخته شده‌اند. در این سیستم محیط رشد گیاهان کوچک است. به همین دلیل برای پیشگیری از ورود نور و تبخیر با ورقه‌ای دور تا دور گیاهان پوشیده و یک محیطی بسته ایجاد می‌شود. ریشه گیاهان در NFT در قسمت پایین کانال معلق و برای جذب مواد مغذی با لایه‌ای کم عمق از محلول غذایی تماس دارند. این لایه‌ی نازک محلول، باعث می‌شود تا گیاهان آبیاری شده، اما کاملا خیس نشوند. همین امر سبب خشک ماندن قسمت بالایی ریشه‌ها و دسترسی آن‌ها به اکسیژن هوا می‌شود.
افزایش رشد گیاه باعث می‌گردد تا به مرور زمان یک شبکه به هم تنیده داخل کانال‌ها ایجاد شود. طول این کانال‌ها ‏بین ۵ تا ۱۰ متر بوده و به صورت شیب‌دار قرار می‌گیرند. در این روش محلول غذایی توسط پمپ آب که روی تایمر خاص تنظیم شده، به بخش بالایی کانال پمپاژ شده و در نهایت به بخش انتهایی کانال جریان می‌یابد.
NFT یک سیستم دائما در جریان است و در سینی رشد آن گلدان‌های توری وجود دارد که دارای بستر رشد می‌باشد. کاربرد این بستر رشد‌ نگهداری گیاهان و ذخیره مواد مغذی است. ولی اکثر کشاورزان در این سیستم به دلیل اینکه ریشه‌ها موادمغذی، رطوبت و اکسیژن کافی از سیستم دارند، از بستر رشد استفاده نمی‌کنند.
گیاهان مناسب رشد در سیستم جریان مواد مغذی از سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب
این تکنیک غالباً مناسب رشد گیاهانی کوچک با سرعت رشد بالا مانند کاهو می‌باشد. اکثرا کشاورزان از این سیستم برای پرورش توت فرنگی و سبزیجات استفاده می‌کنند. برخی گیاهان دارویی، کلم بروکلی و گل کلم نیز از جمله گیاهانی هستند که با استفاده از این سیستم قابلیت کشت دارند.

مزایا و معایب سیستم NFT

سیستم جریان مواد مغذی نیز مانند دیگر سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب دارای مزایا و معایبی می‌باشد که در زیر به بررسی آن‌ها پرداخته می‌شود.

مزایا

مصرف بهینه آب و مواد مغذی
ضدعفونی کردن آسان ریشه‌ها
جلوگیری از تشکیل نمک
هزینه پایین راه‌اندازی و نگه‌داری
سازگار با فضاها و نیازهای گیاهی مختلف
نیاز به بستر کمتر برای رشد گیاه در مقایسه با سایر روش‌های هیدروپونیک
عدم خفه شدن ریشه‌ها به دلیل غوطه‌ور نشدن آن‌ها در آب
بالاترین بازده در محیط‌های کوچک به دلیل کشت عمودی محصولات
کاهش خطر ابتلا به بیماری‌های قارچی به دلیل وجود جریان ثابت آب

معایب

خرابی و آسیب محصول در صورت نقص پمپ‌ها و قطعی برق در آب و هوای گرم
فضای محدود برای توده ریشه
عدم توانایی در کشت موثر گیاهان با ریشه‌های بزرگ مانند هویج
مسدود شدن سیستم چرخش لوله و کانال‌ها در صورت عدم مدیریت صحیح آبرسانی

ابزارهای مورد نیاز برای سیستم جریان مواد مغذی ( NFT )

کانال گیاه
مخزن
تایمر
محلول غذایی
آب مقطر
پمپ هوا و سنگ هوا
پمپ آب
گلدان‌های توری

3. سیستم ایروپونیک یا سیستم هوا کشت از سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب

به مرطوب کردن ریشه‌ها و معلق کردن آن‌ها در هوا، درون ظروف یا محفظه‌ای مات، آیروپونیک “Aeroponic” گفته می‌شود. این روش کشت بدون استفاده از خاک یا ماده‌ی غذایی و یا بستر دانه‌بندی ( ژئوپونیک ) انجام می‌پذیرد. در سیستم هوا کشت، بر خلاف هیدروپونیک گیاهان به جای قرارگرفتن در محلول غذایی، مواد مغذی به عنوان بستر رشد و همچنین آب، به صورت ذرات ریز پودر مانندی توسط یک اسپری یا مه پاش‌ها خیس می‌شوند. این مواد به ریشه انتقال یافته و در نتیجه‌ی دریافت اکسیژن و مواد مغذی بیشتر، رشد گیاه سریع‌تر صورت می‌گیرد. مه پاشی این امکان را به گیاه می‌دهد که تنفسی آزاد داشته و مواد غذایی را به راحتی دریافت کند. در واقع کاربرد مه پاش در گلخانه‌ی هیدروپونیک بسیار بالا بوده و از ضروریات این سیستم محسوب می‌شود.
همچنین سیستم آیروپونیک به نوعی طراحی شده است که برخلاف کشاورزی کنترل شده به جای استفاده از زباله و آب ماهی، سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب نیاز به بستر کشت ندارد. ولی با تمام این توصیفات آیروپونیک را بخاطر استفاده آب به جهت انتقال مواد غذایی، نوعی از هیدروپونیک به حساب می‌آورند.
هوا کشت از سری سیستم‌های کشت هیدروپونیک با ریشه در آب در رابطه با فیزیولوژی گیاهان در مطالعات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مواردی که در کشت ایروپونیک باید مورد دقت قرار گیرد:

برای جلوگیری از تنش رطوبتی ریشه‌ها همیشه باید از رطوبت آن‌ها اطمینان حاصل گردد.
گیاهان آیروپونیک که از سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب هستند، نسبت به گیاهانی که در بسترهای کاشت پرورش می‌یابند، سرعت رشد بیشتری داشته و سالم‌ترند. زیرا در محیطی عاری از بیماری و آفت قرار دارند. مهمترین برتری این نوع کشت این است که کمترین تماس را با گیاه داشته و این امر باعث می‌گردد تا گیاه کاملا در هوا قرار گیرد. بستر کشت گلخانه هیدروپونیک دارای شرایط آب و هوایی نیمه گرمسیری و مرطوب است. این شرایط  موجب رشد عوامل بیماری‌زای گیاهی شود. به همین دلیل،داشتن اطلاعات از روش های ضدعفونی کردن بستر کشت گلخانه هیدروپونیک از الزامات این نوع کشت می‌باشد.
لازمه‌ی کشت ایروپونیک در دراز مدت، عدم محدودیت برای رشد ریشه و ساقه‌ی گیاه است. همچنین کم بودن تماس فیزیکی در این نوع کشت، باعث گسترش ریشه، دسترسی راحت آن به آب و رشد طبیعی گیاه می‌شود. که همین امر باعث ایجاد محیطی عاری از بیماری با تبادل هوای بالا می‌گردد.
این سیستم کشت تا 99% اکسیژن مورد نیاز گیاه را تامین می‌کند. این در حالی است که این ارقام در خاک فشرده 30% و سیستم هیدروپونیک تنها 50% اکسیژن گیاه را شامل می‌شود.
استفاده این سیستم مناسب تکثیر قلمه‌هایی مانند زیتون، پسته، گردو، سیب و مرکبات می‌باشد که به سختی ریشه‌دار می شوند. همچنین در بعضی گیاهان مهم دارویی نظیر سرخدار نیز کاربرد دارد.
ایروپونیک در گیاهانی مثل زعفران، بنفشه آفریقائی، ارکیده و… که نیاز به مدت زمان بیشتری جهت تکثیر دارند و یا تکثیرشان از طریق زایشی به سختی انجام می‌شود، از طریق این روش و رویشی تکثیرشان راحت‌تر است.

مزایای و معایب سیستم آیروپونیک

قطعا کسب اطلاعات به تنهایی در مورد جایگزینی این نوع کشت با دیگر روش‌های کشت و پرورش گیاهان برای کشاوزران کافی نیست. به همین دلیل آگاهی از مزایا و معایب این سیستم کمک شایانی در روند انتخاب آن‌ها خواهد داشت.

مزایا

80% صرفه‌جویی در مصرف محلول ‌غذایی، آب و انرژی
نگهداری راحت سیستم
قابل اجرا برای کشاورزان در تمامی مناطق با خاک نامناسب
راحتی بیشتر کار به دلیل عدم شخم‌زنی، حذف علف‌های هرز و مبارزه با آفات
کنترل حرارت محیط گلخانه از طریق کنترل دمای محیط ریشه
رشد سریعتر ریشه‌ها به دلیل سطح جذب بالای مواد مغذی و اکسیژن بالا
افزایش طعم و عطر محصولات و طراوت و تازگی آن‌ها به دلیل قابلیت کنترل مواد غذایی و کودهای مورد نیاز رشد گیاه
بالا رفتن عملیات فتوسنتز به دلیل امکان دسترسی 100% گیاه به دی‌اکسید‌کربن
کاهش استفاده از سموم و آفت کش ها، آلودگی خاک، آب و هوا
مواد ریشه ای بدون خاک و ارگانیسم‌های خاکزی یا آلودگی با گونه‌های خارجی
قابلیت کشت گیاهان در هر فصلی بدون در نظر گرفتن گرما، سرما و بارش
سرعت بالای سیکل‌های کاشت به دلیل افزایش سرعت رشد و بلوغ

معایب

هزینه‌های اولیه‌ی بالا در شروع کار در مقیاس‌های بزرگ ( برای جلوگیری از بسته شدن نازل ها در اثر رسوب گذاری املاح، از مه پاش‌های اولتراسونیک برای تولید ذرات غبار و تولید مه استفاده می‌شود كه نسبت با انواع معمولی گران‌تر است.)
کاهش ظرفیت بافری هوا در صورت عدم فضای کافی بین ریشه ها و سطح آب مخزن
رسوب گذاری مواد معدنی محلول غذایی در نتيجه مسدود شدن منافذ نازل‌های غبار پاش
عدم تولید فعلی محصولات گیاهی در مقیاس وسیع در سیستم آیروپونیک

کود و آب مناسب کشت آیروپونیک

دقت بالا در کشت آیروپونیک باعث افزایش طول عمر تجهیزات، سلامت و رشد بهتر محصولات را در بر دارد.
در نتیجه استفاده از آب و کود مناسب از مهمترین این عوامل محسوب می‌شود. کود مورد استفاده در این سیستم‌ها چون از سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب هستند، محلول در آب بوده و باید دارای کیفیت بالایی باشد. در این سیستم از انواع مختلف آب برای کشت استفاده می‌شود که به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

آب چاه

این نوع آب به دلیل بالا بودن مواد مغذی در آن امکان رشد باکتری بالایی دارد. در نتیجه مناسب این نوع کشت نمی‌باشد.

آب نرم

به دلیل دارا بودن مقدار بالای منیزیم، سدیم و کلسیم و مضر بودن سدیم بالا برای گیاهان، این نوع آب مورد تأیید قرار نمی‌گیرد.

آب آشامیدنی و تصفیه شده

این نوع آب به دلیل مواد معدنی زیاد، کلر بالایی نیز دارد که مناسب روش کشت آیروپونیک نمی‌باشد.

آب مقطر

به دلیل عاری بودن از هر گونه باکتری و عدم تشکیل میکرو ارگانیسم در آن، بهترین گزینه برای استفاده در این نوع کشت محسوب می‌شود.

مواد و تجهیزات مورد نیاز برای راه‌اندازی گلخانه‌ی آیروپونیک

نازل های آبپاش و لوله برای توزیع آب از پمپ به محفظه های گیاه
محفظه در بسته برای نگهداری محلول اضافه بعد از اسپری
مخزن برای نگهداری مواد غذایی گیاه
قالب برای نگهداری ریشه گیاه
لوله برای برگرداندن محلول اضافه به مخزن
پمپ شناور و تایمر برای روشن و خاموش شدن آن

مطلب مرتبط : همه چیز در مورد pH در گلخانه هیدروپونیک

سخن نهایی

صنعت کشاورزی همیشه درگیر مشکلات زیادی بوده و هست. وجود محدودیت در مناطق و شرایط جغرافیایی و خاک مرغوب از جمله‌ی مشکلات عدیده‌ی‌ این صنعت عظیم به‌شمار می‌رود. در واقع کاشت هر گیاه به منطقه‌ای خاص تعلق داشته و امکان کاشت گیاهان در مناطقی که دارای آب‌وهوا و خاک نامناسب هستند، وجود ندارد. به کمک کشت هیدروپونیک یکی از اصلی‌ترین معضلات صنعت کشاورزی برطرف شده است. همچنین وجود سیستم‌های هیدروپونیک با ریشه در آب از روش‌های کشت هیدروپونیک، نیز به خودی خود کمک شایانی در این نوع کشت می‌نمایند. کشت هیدروپونیک انقلابی در صنعت کشاورزی بوده و باعث تحولات بسیاری در این صنعت گردیده است.