الزراعة بدون تربة  
 Soilless Culture

 

 

تعرف بأنها زراعة بدون استخدام التربة الطبيعية كوسط لنمو النباتات
اوهى مجموعة نظم لإنتاج المحاصيل بواسطة محاليل معدنية مغذية فقط عوضاً عن التربة.
او زراعة وتربية وانتاج النباتات في اوساط اخرى غير التربة العادية حيث تشتمل هذه الاوساط على بيئة المحلول الغذائي ( الزراعة المائية) أو الحصي أو الرمل أو البيرليت أو الفورموكوليت ، كذلك قد تشتمل على خليط من كل هذه المكونات أو بعضها.

اهتم العلماء بالزراعة بدون تربة بعد ظهور الكثير من المشاكل المتعلقة بالتربة من أمراض،أعشاب ،وزيادة الملوحة .
 بدأ الباحثون بأجراء الأبحاث المختلفة على عدد من المواد التي يمكن أن تكون بديلة مثل البيتموس، البيرليت ،الصوف الصخري والحجر البركاني المتواجد في مناطق عدة من الدول العربية والذي يعتبر الأقل كلفة والأسهل أستعمالا.

 فكرة زراعة النباتات في محلول مغذي

تعود القكرة في التجارب الزراعية إلى القرن السابع عشر , حيث يعود الفضل في تقدم أبحاث تغذية النباتات إلى استخدام الزراعة الرملية والمائية.

 بعد ذلك بدأت محاولات تطوير هذه الأنظمة للعمل بها في نظام تجاري.

 في أول محاوله معروفة من زراعة Gerike العالم   عام 1930م أستطاع

 النباتات في محلول مغذي وبدون استخدام بيئة صلبة.

Hoagland and Arnon  1950

ظهرت بعض الصعوبات لهذا النوع من الزراعة ولكن استمر تطوير نظم الزراعة بدون تربة باستخدام البيئات الصلبة مثل الرمل.

 

ظهرت أنواع أخرى من البيئات إلى يمكن استخدامها في نظم الزراعة بدون تربة.

أنظمه الزراعة بدون تربة

 يستخدم في بعض الأحيان اصطلاح (Hydroponic)

كمرادف لكلمة الزراعة بدون تربة.

يمكن التفريق بين المصطلحين حسب ما ورد في كتاب أنظمة الزراعة بدون تربة للمحاصيل البستانية الصادر من منظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة عام 1990م كما يلي:

 مصطلح Hydroponic
 يطلق على أنظمة الزراعة في محاليل مغذية بدون استخدام بيئات صلبة
 مصطلح الزراعة بدون تربة  Soilless culture وهو يشمل الأنظمة السابقة بالإضافة إلى نظم زراعية باستخدام بيئات صلبة عضوية.

التقسيم من حيث طريقة استخدام المحلول المغذي

الأنظمة المقفلة Close System

حيث يعاد استخدام المحلول المغذي المنصرف من بيئات الزراعة .

الأنظمة المفتوحة Open system

 وهي الأنظمة التي لا يعاد بها استخدام المحلول المغذي المنصرف من بيئات الزراعة, حيث يستخدم المحلول المغذي لمرة واحدة فقط.

انظمة الزراعة

 أولاً : مزارع المحاليل الغذائية

Nutrient solution culture  

تعتبر مزارع المحاليل المغذية أول أنواع المزارع المائية إستخداماً على النطاقين البحثى والتجارى

تبقى الجذور فى المحلول المغذى داخل حيز مغلق يكون وعاءاً بلاستيكياً بحجم مناسب أو أحواض أسمنتية مطلية بالبيتومين

الأحواض المستعملة  الطول 60-250 سم       العرض 30-100سم   العمق 15-22.5سم

تملئ بالمحلول المغذي لعمق 10-15 سم

وتترك مسافة 5-7.5سم حتى غطاء الحوض

 يتكون غطاء الحوض من شبكة بلاستيكية تملأ بالاسيتروفوم

وجزيئات بلاستيكية أخرى ( بدلاً من القش ، ونشارة الخشب ، والبيت موس ، وقشور الأرز ) وتكون الشبكة بما فيها من مواد مالئة بسمك 5-10سم .

ويتم توفير الأكسجين اللازم لتنفس الجذور فى هذا النوع من المزارع بواسطة مضخة صغيرة

 

ثانيا :  مزارع الأغشية المغذية الرقيقة
( NFT) Nutrient Film Techinique    
  تتواجد جذور النباتات فى الأغشية المغذية بين طبقتين من البلاستيك تحصران بينهما حيزاً ضيقاً ينساب فيه المحلول المغذى بصورة دائمة على شكل غشاء بسمك 3 ملليمتر فقط ثم يجمع المحلول المنصرف من نهاية هذه القنوات في خزان رئيسي ثم يعاد ضخة مرة أخرى إلى الطرف العلوي للقنوات بعد تعديل تركيز العناصر وكذلك درجة الحموضة في المحلول المغذي
ويلزم لنجاح هذه النوعية من المزارع المائية تحقيق شرطين أساسيين هما
 توفير الأكسجين الكافى لنمو الجذور
 حجب الضوء عن الجذور

 

من أهم مميزات نظم الأغشية المغذية
1-  لا حاجة للتعقيم بين الزراعات المتتالية، نظراً لأن الأغشية البلاستيكية لايعاد إستعمالها. ويكفى مجرد غسل قنوات الزراعة وخزان المحلول المغذى والانابيب بالفورمالين بتركيز 2% بين الزراعات المتتالية.
2-  التوفير فى الماء نظراً لأن المحلول المغذى يمر فى نظام مغلق، فلا يتعرض للتبخر ويستعمل أكثر من مرة .
3-  يحضر المحلول المغذى ويختبر ويعدل فى نقطة واحدة، ويمكن أن يتم ذلك آلياً، كما يمكن تدفئته بسهولة إلى الدرجة المناسبة ، وبذلك يمكن التوفير فى الطاقة
4-  يمكن مكافحة الآفات بسهولة بإضافة المبيدات الجهازية .

عيوب الأغشية المغذية الرقيقة
1- سرعة إنتشار الأمراض التى تصيب النباتات عن طريق الجذور
2- إحتمال إصابة قاعدة ساق النبات بما يشبه الإحتراق نتيجة تراكم الملح على قاعدة النبات بالقرب من مكان تلامس الساق مع غشاء المحلول المغذى
3-تحتاج إلى نوعية جيدة من المياه
4- تحتاج إلى إمداد طاقة مستمر

تصميم مزرعة الأغشية المغذية الرقيقة
1. إعداد قنوات مستوية تماماً وتوضع على أرضية من الأسمنت مائلة بمقدار 1% وتصنع هذه القنوات من الخشب، أو البلاستيك، أو المعدن، أو الأسمنت.
2. عرض القنوات عادة 23 سم ، وارتفاعها 5سم فى مزارع الطماطم والخيار، أما طولها، فيجب ألا يزيد عن 30-40متراً كحد أقصى، ويجب أن تكون غير منفذة للماء.
3. حالة صنعها من مواد منفذة للماء، فإنه يلزم تبطينها بغشاء بلاستيكى. وفى هذه الحالة يجب أن يكون الغشاء عريضاً بالقدر الذى يكفى لتغطية القناة ومكعبات الزراعة.  

 ثالثا- نظم الزراعة الهوائية
Aero Ponics
تنمو جذور النباتات في هذا النظام  بجو مشبع بالمحلول المغذي الذي يضخ في شكل ضباب داخل المنطقة المقفلة لنمو الجذور .

 

 

رابعا- نظم الزراعة باستخدام بيئات صلبة خاملة

1.المزارع الرملية
  Sand culture

وعادة ما تكون من النظم المفتوحة
 التى لايعاد فيها إستخدام محلول الصرف وفيها تنمى النباتات فى الرمل الخالص وتروى بالمحاليل الغذائية ويستخدم لذلك نظام الرى بالتنقيط.

وتقام المزارع الرملية بعديد من الطرق من اهمها
   (ا) يتم حفر قطاع بطول الظلة وبعرض معين مع
 مراعاة نوع النبات المزمع زراعته ويتم تسوية قاع الحفرة بحيث تسمح بوجود ميل يبلغ 3سم/10م ( 0.3% ) . ثم يغطى قاع وجوانب الحفرة بالبلاستيك على أن لايقل سمكه عن 150 ميكرون ويوضع فوق البلاستيك مباشرة ماسورة صرف
 (ب) الزراعة فى أحواض خاصة توضع على سطح
 التربة مباشرة وتبطن هذه الأحواض بالبولي أثيلين كما فى الطريقة السابقة ويكون قاع الحوض مائلاً بمقدار 15 سم لكل 60 متراً .

 

.  2. مزارع الحصى
Gravel Culture
تستخدم أحجام صغيرة من الحصى تتراوح أقطارها من 1.6 -18 ملم كبيئة للزراعة وتروى النباتات بالتنقيط أو بالري تحت السطحي وهى من النظم المغلقة التى يعاد فيها استخدام المحاليل الغذائية وفيها يضخ المحلول المغذى من أسفل حتى يصل مستواه إلى نحو 2.5 سم من سطح المزرعة، ثم يسمح له بالصرف ثانية إلى خزان المحلول ليعاد ضخه من جديد بعد فترة... وهكذا يستمر استعمال نفس المحلول لمدة تتراوح من 2-6 أسابيع ثم يتم التخلص منه ويحضر محلول جديد.

•                   3. مزارع الصوف الصخري                              
 Rockwool Culture
يصنع الصوف الصخري من مواد غير عضوية خاملة ويستخدم في صور وسائد أو مكعبات كبيئة لزراعة النباتات. تعتبر مزارع الصوف الصخرى من النظم التى يعاد فيها استعمال المحاليل المغذية اي المغلقة. وفيها تنمى جذور النباتات فى بيئة صناعية تسمى بالصوف الصخري( يشبه اللباد ) وتروى بماء يحقن أثناء عملية الرى بالمحاليل القياسية المناسبة للعناصر الغذائية، ويكون الرى فيها عادة بطريقة التنقيط.
ويصنع الصوف الصخرى بتسخين الجيروصخر البازلت معاً إلى درجة 1600م.

 ثم توضع الشتلات بمكعباتها على سطح الوسائد فى فتحات تعمل فى الغلاف البلاستيكى على المسافات المرغوبة. ويراعى أن تكون جذور الشتلة بارزة من المكعبات عند الشتل ويزرع عادة بكل وسادة 3 نبات خيار أو نباتات طماطم ويكون الرى بطريقة التنقيط.
ويؤدى تغليف وسائد الصوف الصخرى بالبولى إيثيلين الى منع تسرب المحلول المغذى الى المناطق المنخفضة ومنع إنتشار الأمراض. وتشق فتحات صغيرة فى الغلاف البلاستيكى للوسائد قرب القاعدة بالجانبين فى منتصف المسافة بين النباتات، وكذلك فى نهايتى كل وسادة للمساعدة على تحسين الصرف، وتشجيع الحركة الأفقية للمحلول المغذى فى الوسائد

 

4.مزارع البيرلايت
Perlite Culture
البيرليت عبارة عن حبيبات بيضاء صغيرة قطرها من (1 - 5 ملم) ناتجه عن تسخين صخور بركانية سيليكونية. يستخدم البيرلايت منذ زمن طويل كبيئة لإكثار النباتات وزراعتها في بعض الأحيان ويمكن استخدامه في نظم الزراعة بدون تربة في قنوات أو في أكياس توضع مباشرة على الأرض

خامسا – الزراعة في بيئات صلبة عضوية أو طبيعة
1-مزارع البيت
Peat Culture
يستخدم البيت الطبيعي  بحيث يخلط مع العناصر الغذائية ويعدل درجة الحموضة ويستخدم في نظم الزراعة بدون تربة بعدة طرق أما أن يوضع في أكياس على الأرض مباشرة أو في قنوات أو يخلط مع مواد أخرى وهو من النظم المفتوحة التى لا تستعمل فيها المحاليل المغذية سوى مرة واحدة. وفيها تنمو النباتات فى مخاليط خاصة أساسها البيت موس غالباً.

 

 

مزارع البيت تكون على نوعين:
 مزارع الأعمدة. A
   Column Cultures
وهى عبارة عن أسطوانات مفتوحة الطرفين من )PVC( أو الورق غير المنفذ للرطوبة او البلاستك وتكون بقطر 20- 35 سم وتملء هذه الإسطوانات بالمخلوط المناسب للنباتات المزمع زراعتها وتروى النباتات بنظم الرى بالتنقيط وتوضع هذه الإسطوانات رأسياً

 

- . مزارع الأكياسB
  Bag Culture  
وهى عبارة عن أكياس من البلاستيك وتكون عادة بطول متر وبعرض 20سم ويتسع هذا الكيس لزراعة نبات خيار أو ثلاثة نباتات طماطم وهناك أكياس بطول 70 سم وبعرض 35سم. وعادة ما توضع هذه الأكياس على امتداد خط الزراعة. وعموماً فإن الحجم المناسب لنمو النبات حوالى 14لتر/نبات طماطم. ويجب أن يكون لون الكيس أسود من الداخل يناسب نمو الجذور وأبيض من الخارج فى المناطق الحارة وأسود من الخارج فى المناطق الباردة

 2.مزارع نشارة الخشب
Sawdust Culture
تستخدم نشارة الخشب منفردة أو في مخاليط مع بيئات أخرى مثل الرمل وقد استخدمت بنجاح في زراعة الخيار.
3. مزارع بالات القش
 من النظم المفتوحة اللتي يعاد فيها استعمال المحاليل المغذية. وتستعمل بكثرة لانتاج الخضر. ومن أهم عيوبها أن القش يكون سريع التحلل،  فلايمكن استعماله إلا لموسم زراعى واحد، لكن هذا التحلل  يساعدعلــــىرفع درجة حرارة جذور النباتات، وزيادة نسبة غاز ثانى أكسيد الكربون فـــــــى الظلة.
4- مزارع لحاء الأخشاب والألياف النباتية
Wood bark
يمكن استخدام لحاء الأخشاب وكذلك الألياف النباتية مثل ألياف جوز Coconut fiber أو ما يسمي بـ Coir الهند كبيئات عضوية لزراعة النباتات.

ميزات وعيوب نظم الزراعة بدون تربة
تتباين مميزات وعيوب أنظمة الزراعة بدون تربة على حسب النوع المستخدم وملائمة الظروف البيئة لذلك النظام :

أولاً- المميزات
1-أمكانية الزراعة في أي مكان بغض النظر عن طبيعة التربة الموجودة في المنطقة المنوي الزراعة بها .
2-التوفير في أستخدام الماء والأسمدة . حيث يتم أعادة أستخدام الماء والأسمدة الزائدة عن حاجة النبات. توفير المياه يصل إلى 90 % أكثر من الزراعة التقليدية .
3- توفير في عمليات الحراثة والتعشيب وتعقيم التربة.
4-التقليل من أستخدام المبيدات وخاصة المستخدمة لمكافحة الأفات التي تستوطن الترب(حشرات،فطريات،نيماتوداوالأعشاب)
4-الحصول على أعلى أنتاجية ممكنة من النبات وذلك بسبب تحسين عملية التغذية والتحكم الدقيق بها وكذلك عملية الري وتهوية الجذور إضافة إلى زيادة الانتاج في البيت الزراعي الواحد ثلاثة أضعاف البيت الترابي على الأقل

5
5-التحكم الدقيق في تغذية النباتات مقارنة بالزراعة العادية مما يساهم في زيادة كفاءة استخدام العناصر الغذائية والإنتاج.
6-خفض الاحتياجات للعمالة
7-لا تتعرض النباتات لأي أجهاد مائي نظراً لوصول المياه إلى جميع أجزاء بيئات الزراعة بصورة متماثلة.
8-سهولة تعقيم بيئات الزراعة وإعادة استخدامها مقارنة بمتطلبات تعقيم التربة.‏
9-المدة الزمنية للانتاج تختلف في الزراعات المائية عنها في الزراعات الترابية. حيث في البيت الترابي تحتاج الطماطم حتى تعطي انتاجا من 100 ـ 120 يوما وتصل إلى 150 يوما حسب توفر درجة الحرارة المناسبة بينما في البيت ا لزراعي المائي تحتاج من 70 ـ 90 يوما حتى تعطي انتاجا والخيار يحتاج من 20 ـ 30 يوما وطبعا هنا يجب توفير درجات الحرارة المناسبة لنمو النبات

10-الحصول على طعم ونكهة للثمار المنتجة حيث تمتاز بنكهة طبيعية مميزة وتكون ثمار الطماطم مثلا ممتلئة بالمادة المكونة دون فراغ وقد يصل وزن الثمرة منها إلى 300 غرام ومن هنا جاء ارتفاع أسعار هذا المنتج عالميا حيث تقدم كأصناف مائدة طازجة وخاصة في المطاعم.

ثانيا– العيوب
1-زيادة تكاليف الإنشاء مقارنة بالزراعة التقليدية ولكن يمكن تعويض ذلك من خلال زيادة كمية الإنتاج.
2--زيادة المتطلبات الفنية لإدارة هذه المشاريع بحيث يحتاج العاملين في هذه المشاريع إلى معرفة فنية جيدة لإدارتها بنجاح

البصل المزروع بنظام من أنظمة الزراعة بدون تربة، في الجهة اليمنى مزروع فجل بينما في اليسار يوجد خس الزبد.

 

في الموسم الواحد يعطي البيت الواحد من الطماطم انتاجا يتراوح بين 10 ـ 12 طنا مع الإشارة هنا إلى انتاج الزراعات المائية يباع بسعر مرتفع في كل دول العالم بسبب كونه منتجاً طبيعياً خالياً من الأثر المتبقي لكافة المواد والمبيدات الكيميائية
‏

نموذج من المحاليل الغذائية

محلول يُضاف إلى ماء الري, يحتوي على جميع العناصر التي يحتاجها النبات سواء كانت عناصر كبرى (النيتروجين, و الفوسفور, و البوتاسيوم, و الكالسيوم, و المغنيسيوم, و الكبريت) أو صغرى (الحديد, و المنجنيز, و النحاس, و الزنك, و الموليبديم, و البورون, و الكلورايد).
 إن المحلول الغذائي هو على هيئة محلول مركّز 100 مرة, حيث أن اللتر من المحلول يُخفّف (أو يُضاف) على 100 لتر من الماء.

المحلول المغذي في الأصل محلولين:
محلول A
 ويحتوي على نترات كالسيوم وحديد - حيث يأخذ اللون الأحمر.
محلول  B
ويحتوي على باقي العناصر الكبرى والصغرى
 ويأخذ اللون الشفاف.
 ويتم إضافة لتر من المحلول الاول إلى الـ 100 لتر من الماء ثم يعقب ذلك إضافة لتر من المحلول الثاني الى نفس ال 100لتر ماء.
. ولا يجب إضافة المحلول  الاول إلى المحلول الثاني مباشرة منعا لحصول ترسيب.