الزراعة في المحاليل المائية

         تحديث/ الأثنين ٢١/١٠/٢٠٢٤  مساءاً 

 

   تقنات زراعية...الزراعة في محاليل مائية

مقدمة :
انتشرت فى الآونة الاخيرة محاولات متعددة لانتاج النباتات خاصة محاصيل الخضر فى بيئة غير الارض الطبيعية وفيها يتم تنمية النباتاتبحيث تكون جذورها مغموسة بصورة دائمة فى محلول مائى يحتوى على العناصر الضروريةلنمو النبات ( يطلق عليه  لفظ المحلول المغذى Nutrient Solution ) ..
كما ان وسط نمو الجذور قد يكون هذا المحلول المغذى نفسه او قديكون اى مادة اخرى مثل البيتموس Peat mos او الحصى Gravel او الرمل الخشن Coarse sand وجميعها مواد خاملة تعمل على تثبيت جذور النبات
بينما يتم اضافة المحلول المغذى للجذور على فترات لامداد هذه النباتات بحاجتها من الماء والعناصر الغذائية.
وفى الحقيقة استخدم علماء تغذية النبات هذا الاسلوب فى البدايةلتنمية النباتات بهدف اجراء الابحاث التى تتعلق بعمليات امتصاص وترحيل العناصرالغذائية بواسطة النبات وايضا فى ظهور اعراض النقص للعنصر عند غيابه من وسط النمو.
ولكن بمضى الزمن تطور هذا الاسلوب واصبح يستخدم حاليا فى انتاج بعض محاصيل الخضر والزينة على نطاق تجارى خاصة فى بعض المناطق التى لاتصلح فيهاالتربة لانتاج مثل هذه المحاصيل نتيجة وجود معوقات شديدة بها او تلوثها بآفات خطيرة لايمكن معالجتها..
ويطلق على عملية نمو النباتات وجذورها فى المحاليل المغذية لفظ هيدروبونكس Hydroponics وهى كلمة يونانية مكونة من مقطعين المقطع الاول وهوhydro بمعنى ماء والمقطع الثانى ponics وهو بمعنى العمل .
اى ان معنى الكلمة هو عمل الماء وذلك للتفرقة بين هذه الوسيلةوبين الوسيلة الاساسية وهى الزراعة باستخدام الارض والتى يطلق علتها باليونانية Geoponics .
بالاضافة انه يوجد العديد من الطرق الاخرى لانتاج النباتات باستخدام المحاليل المغذية منها استخدام مزارع المحاليل .. مزارع الوسط الحبيبى الصلب وتقنيات الاغشية المغذية وغيرها .
من خلال ماسبق يمكن ان نعرف ماهيه المحلول المغذى هذا
وبالتالى يمكن باختصار ان نقول بان المحلول المغذى هو عبارة عن محلول يحتوى على جميع العناصر الغذائية الضرورية لنمو النبات وبنسب متوازنة مع بعضها البعض ويستخدم هذا المحلول فى امداد النبات بحاجته من الماء والعناصرالغذائية طوال فترة حياته.
وفى الحقيقة ايضا من الصعب القول بانه يوجد مايسمى بالمحلول المغذى المثالى او المناسب لكل النباتات او حتى بالنسبة للنبات الواحد ويرجع ذلك الى اختلاف النباتات عن بعضها بالنسبة الى احتياجها من العناصر الغذائية المختلفة.كذلك تختلف احتياجات النبات الواحد من العناصر مع اختلاف مراحل نموه .
ولذلك هنال بعض الشروط الواجب توافرها فى المحلول المغذى وكيفيةالتعامل معها وهى كالاتى :
1-تركيزالاملاح فى المحلول المغذى يجب الايكون مرتفعا بدرجة تؤثر على نمو النبات بحيث يكون درجة التوصيل الكهربى (EC ) فى حدود من 2-3 ملليموز/سم والضغط الاسموزى له فىحدود من 0.5 -1 ضغط جوى.
لانه عند استخدام المحلول المغذى فى المزرعة ينخفض تركيزالاملاح به نتيجة لامتصاص العناصر بواسطة النبات ، لذلك اذا انخفض التركيز عن 2ملليموز/ سم يجب اضافة كمية من العناصر الى المحلول لرفع درجة التوصيل مرة اخرىالى 3 ملليموز/ سم.
وفى هذا الصدد تعتبر نوعية الماء التى يحضر منها المحلول المغذى عامل هام جدا بل ومحدد فى اقامة مزارع المحاليل المغذية . فاذا احتوت المياه على تركيز مرتفع من الاملاح فان ذلك يحد من استخدمها بل قد يمنع استخدمها بالمرة لانهاسوف تزيد من محتوى المحلول المغذى من الاملاح بالدرجة التى قد تسبب سمية للنبات ولذلك يجب قياس محتوى المياه من الاملاح وكذلك تحديد نوعية الاملاح الموجودة بهاقبل اسخدمها فى تحضير المحلول المغذى.
2- يجب ان يثبت رقم pH المحلول بحيث يكون فى حدود من 5 -7 ويرى بعض الباحثين ان يكون من 6 - 6.5وذلك عن طريق بعض المواد المنظمة . حيث ان انخفاض الpH يؤدى الى الحموضة العالية التى ينتج عنها تلف الجذور كما ان ارتفاع القلويةينتج عنه ترسيب العناصر على صورة غير قابلة للاستفادة بواسطة النبات.
ويقاس رقم الpH باستخدام جهاز قياس الخاصبه يسمى pH meter فاذا كان رقم pH مرتفعا عن 6.5 يضاف الى المحلول بعض الاحماض (مثل حامض النتريك HNO3 او حامض الفوسفوريك H3PO4 لخفضه الى الرقم المطلوب)
اما اذا كان رقم pH اقل من 6 (حامضى) فانه يضاف بعض المواد القلويةمثل هيدروكسيد البوتاسيوم KOH لرفع pH الى القيمة المطلوبة.
3- ان تكون نسب العناصر الى بعضها البعض تقارب الى حد ما النسب التى يمتص بها النبات العناصر المختلفة.
ويراعى ذلك عند اضافة العناصر بالتركيزات المناسبة عند تحضرالمحلول المغذى لها
بالاضافة انه يجب ان يكون خاليا من الشوائب السامة او الضارةللنبات . كما يجب الا يتم خلط المحاليل الغذائية المركزة مع بعضها بدون تخفيف حتى لاتترسب بعض الاملاح.
ونأتى الى تركيب المحلول المغذى
Composition of Nutrient Solution
اقترح كثير من العلماء العديد من المحاليل المغذية المناسبة من وجهة نظر كل منهم لتغذية النبات ولكن توجد بعض الملامح المشتركة لكل هذه المحاليل وهى ان ثلاثة من المغذيات الكبرى وهى الكالسيوم ++Ca والماغنسيوم ++Mg والبوتاسيوم +K توجد على شكل كاتيونات
وثلاثة منها على صورة انيونات وهى النترات -NO3 والفوسفات -H2PO4 والكبريتات --SO4 .
وبناء على ذلك فان جميع المغذيات الكبرى يمكن الحصول عليها من ثلاثة املاح وهى مثلا  .. نترات البوتاسيوم وفوسفات الكالسيوم وكبريتات المغنسيوم
ولكن كقاعدة عامة فانه يفضل استخدام اربعة املاح بدلا من ثلاثةلان ذلك يوفر مرونة اكبر فى تعديل تركيز ونسب المغذيات الى بعضها البعض فى المحلول المغذى.
ومن اهم المحاليل الشائعة الاستخدام فى الزراعة اللارضية
محلول هوجلاند المعدل Modified Hoagland Solution
ومحلول كوبر Cooper Solution.
ومن الافضل فى كثير من الاحيان ان يتم تحضير محلول مركز Stock Solution وهذا يتم تخفيفه بالماء الى التركيز المناسب وذلك بدلا من تحضير المحلول المغذى بالتركيز المطلوب من البداية..
ولكن يجب ان تراعى نقطتين فى تحضير المحلول المركز وهما:
اولهما -عدم حدوث ترسيب لبعض العناصر الغذائية فى المحلول نتيجةلتفاعلها مع عناصر اخرىحيث ان زيادة الكالسيوم عن حد معن يؤدى الى ترسيب الفوسفات على صورة فوسفا ت كالسيوم غير ذائبة .. لذا يجب مراعاة مثل هذه التفاعلات عند حساب اقصى تركيزات للعناصر يسمح بها فى المحلول المركز لتلافى عمليات الترسيب
ثانيهما -ان الاملاح التى يحضر منها المحلول المغذى ليست تامةالذوبان فى الماء وانما معظمها شحيح الذوبان. فمثلا ذوبان نترات البوتاسيوم 13% اى130جم لكل لتر من الماء ، بينما نترات الكالسيوم تذوب بمعدل 2660 جم فى اللتر..ولذا فان اقصى تركيز ممكن تحضيره من المحلول المغذى يتحكم فيه الملح ذو درجةالذوبان الاقل ،
وكلا هاتين النقطتين يجب مراعاتهما جيدا عند تحضير المحلول المركز.. ولذلك عادة ما يتم تحضير محلولين مركزين ..
محلول (A) ويحتوى على نترات الكالسيوم والحديد المخلبي .
ويراعى عند تحضير المحلول (A) ان تضاف نترات الكالسيوم الى الماء ويتم التقليب جيدا حتى تمام الذوبان . اما الحديد المخلبى فيتم خلطه جيدا مع كمية قليلة من الماء ثم يضاف الى محلول نترات الكالسيوم.
ومحلول (B) ويحتوى على باقى الاملاح الاخرى.
وعند تحضير هذا المحلول (B) تضاف املاح المغذيات الكبرى للماء وتذاب جيدا .اما املاح العناصر الصغرى فتذاب جميعها (عدا حمض البوريك) فى جزء قليل من الماءحتى تمام الذوبان ثم تخلط مع محلول (B)
اما حامض البوريك فيذاب اولا فى ماء مغلى حتى تمام ذوبانه قبل اضافته الى المحلول(B).
بالتالى فان كل محلول سواء(A) أو (B) يحتوى على مجموعة من العناصر التى لاتؤثر علىبعضها البعض (اى لاترسب بعضها)
كما يراعى ان لايزيد حجم كل من المحلولين المركزين (A) و (B) عن 45 لتر وذلك لامكانية تداوله بسهولة كما يفضل ان تكون المادة المصنوع منها الوعاء من البلاستيك الغير منفذ للضوء.