الزراعة اللاأرضية (الزراعة بدون تربة) في البيوت المحمية

يرجع تطور زراعة النباتات في المزارع المائية إلى القرن السابع عشر حيث بدأت بمحاولة لزراعة النباتات في قارورة محتوية على الماء فقط وقد نمت النباتات بصورة جيدة نوعا ما ثم توالت الدراسات بعد ذلك فزرع نبات النعناع في أنواع من المياه مختلفة النقاوة ووجد أن النباتات النامية في الماء الغير نقى قد نمت بصورة أفضل من النباتات النامية في المياه المقطرة. وقد وجد أيضا أن إضافة قليل من التربة إلى الماء أدت إلى إعطاء نمو أفضل. وذلك لأن إضافة الطمي تمد النباتات بالعناصر الضرورية ومن ثم ظهرت أهمية الأملاح الغير عضوية في تغذية النبات ومع توالى الدراسات تم التوصل إلى أساليب الزراعة اللاأرضية لإنتاج المحاصيل بطريقة تجارية حيث أن لها خواص تتمثل في قدرة الإنسان على التحكم في البيئة التي تنمو بها المحاصيل المختلفة.

وقد أستخدم أسلوب الزراعة بالمحلول العميق الذى كان له مشاكل لعدم تحرك الماء واستمر تطور نظم الزراعة اللاأرضية باستخدام الرمل الخشن أو الحصى الذى أعطى نتائج جيدة ومازال يجد حتى الآن استخدامات عديدة في بعض أجزاء من العالم ولكنه فشل في أن يجد استخداما مستمرا له في أوروبا وشمال أمريكا نتيجة للمنافسة العالية. وعلى العكس لاقى استخدام بيئات أساسها البيت موس في أكياس نجاحا عاليا.

الاساليب المستخدمة في الزراعة اللاارضية:

١. مزارع الصوف الصخري وهو منتشر في أوروبا.

٢. نظام الزراعة بالفيلم المغذى، حيث يتم نمو النباتات في فيلم رقيق من المحلول المغذى الدوراني وقد جذب اهتمام كثير من العلماء في العالم.

٣. نظام الزراعة في المحلول العميق أو النصف عميق.

وفي هذا النظام يستخدم محلول مغذى عميق غير متحرك ولذا يلزم استخدام تهوية لحل مشاكل نقص الإمداد بالأكسجين.

الشروط الواجب مراعاتها عند استخدام نظم الزراعة اللاارضية

أ- يجب أن يستخدم النظام الذى يتوافق مع البيئة والاحتياجات المحلية مع توفر المعدات والخبرات اللازمة.

ب– توافق النظام المختار مع المحصول والجو بحيث يمكنه المنافسة مع الزراعات الأخرى ومما لا شك فيه أن الأنواع المختلفة لنظم الزراعة اللاأرضية قد ازدادت كثيرا في الآونة الأخيرة حيث تدرجت من الأنظمة ذات التكلفة الرخيصة إلى الأنظمة التكنولوجية ذات التكلفة العالية التي تستخدم البيئات المصنعة مثل الصوف الصخري أو البيرليت أو تستخدم النظم التي لا يستخدم فيها أي نوع من أنواع البيئات.

نظم الزراعة اللاارضية:

١. المزارع المائية.

٢. مزارع البيئات (وهذا النوع من المزارع يشمل استخدام المواد الغير عضوية كبيئات للزراعة).

اولا: المزارع المائية

هي عبارة عن النظم التي لا تستخدم أي وسط صلب لنمو الجذور بل تستخدم المحلول المغذى فقط أو التي يستخدم فيها بيئات في مرحلة الشتل فقط ولذا فقد يطلق عليها بمزارع المحلول المغذى.

1- المزارع المائية العميقة:

* يعتبر أول نظام تجارى في العالم ويعتمد هذا النظام على أن جذور النباتات تكون كلها أو جزء منها مغمور في المحلول المغذى الساكن أو الدوراني.

* تم وصف هذا النظام بأنه يتكون من قناة طولها ١٠ م وبعرض ٠.٦ م وعمق ١٥ سم.

* يتم تصنيع القنوات من ورق الأسقف المغطى بالبيوتومين.

* تثبت شبكة من السلك على سطح هذه القناة وتغطى هذه الشبكة بقطعة قماش خشنة ثم يوضع عليها طبقة من الرمل بعمق ١.٣ سم.

* وقد تم تصنيع هذه القنوات فيما بعد من الإسمنت المطلي بدهان غير سام مقاوم للماء أو الخشب المسخن سابقا بواسطة محلول قلوي لإزالة المواد العضوية أو أفرخ من الحديد المطلي بدهان غير سام لمنع تسرب الزنك، النحاس، المنجنيز، النيكل ٠٠٠ الخ.

* يكون مهد البذور المدعم بواسطة الشبكة على القنوات مملوء بمواد نباتية مثل القش أو نشارة الخشب أو البيت موس.

وترجع اهمية المادة النباتية الى:

١. تدعيم النباتات

٢. منع الإضاءة

٣. عدم نمو الطحالب

٤. التقليل من التقلبات في درجات الحرارة.

* ومن عيوب هذا النظام سوء التهوية وقد أجريت بعض التعديلات في النظام بحيث تترك مسافة بين سطح المحلول المغذى والبيئة التي تنمو فيها النباتات لعلاج مشكلة ازدياد الاحتياج إلى التهوية بتقدم النباتات في العمر.

2- نظام الزراعة باستخدام الفيلم المغذي:

• يطلق على نظام الزراعة باستخدام الفيلم المغذى اصطلاح  NFTحيث يتم تنمية النباتات في تيار رقيق جدا من المحلول المغذى داخل قنوات الزراعة.
• وفي هذا النظام تنمو جذور النباتات في صورة حصيرة حيث يكون الجزء السفلى من هذه الحصيرة مغمورا في المحلول المغذى لامتصاص الماء والعناصر الغذائية بينما يكون الجزء العلوى رطبا ولكنه معرض للهواء وذلك لإمداد النباتات بالأكسجين اللازم.

كنتالوب في نظام الفيلم المغذي

طماطم في نظام الفيلم المغذي

اسباب جعل المحلول المغذي في صورة فيلم رقيق:

١. حل مشكلة التهوية التي تواجه الزراعات المائية

٢. دفع النباتات الصغيرة إلى إطلاق جذورها سريعا في المحلول المغذى

٣. عدم الاحتياج إلى عمل تجهيزات قوية مثل نظم المزارع الرملية أو الحصوية أو المحلول العميق حيث يستخدم أفرخ من البولي ايثلين فقط في عملها.

مكونات نظام الفيلم المغذي

(أ) خزان تجميع المحلول المغذي:

يتم وضع خزان تجميع المحلول المغذى في مكان منخفض من الصوبة ويتم تغطيته لمنع وصول الضوء إليه ولمنع نمو الطحالب وكذلك منع الأتربة من الوصول إلى سطحه حتى لا يحدث تلوث .ويفضل أن يكون حجم الخزان حوالى ٢٠-٣٠ % من الحجم الكلى للمحلول المغذى مما يساعد على توفير المساحة داخل الصوبة لاستخدامها في الزراعة.

عموما يجب مراعاة ما يلي:

• يتم عمل ماسورة لصرف المحلول المغذى الزائد عن الخزان لتصريفه إلى مكان آخر كاحتياط عند حدوث مشكلة في الطلمبة.
• تختلف أنواع الخزانات المستخدمة تبعا لمدى توافرها. وعموما يفضل استخدام الخزانات المصنوعة من البلاستيك الصلب المدعم بدعامات معدنية من الخارج أو يستخدم خزانات مصنوعة من المباني أو الإسمنت المسلح المطلية من الداخل بدهانات مقاومة للأحماض والكيماويات وأحيانا يتم فرشها من الداخل بأفرخ من البولي ايثلين لتقليل التكاليف وقد يستخدم خزانات من الفيبرجلاس ولكن يجب أن تكون محاطة بمباني من الطوب عند دفنها في التربة حتى لا تتحطم نتيجة ضغط حبيبات التربة عليها من الخارج.
• يمكن أيضا استخدام خزانات من الصاج أو الصاج المجلفن ولكن يجب أن تطلى من الداخل بطلاء غير سام ومقاوم للأحماض والكيماويات.

(ب) الطلمبات:

* أفضلها التي تعمل بالطاقة الكهربية حيث تحت الظروف المختلفة وتنقسم الطلمبات الكهربية إلى نوعين:

1- طلمبات غاطسة

وهى تعتبر من أكثر الطلمبات استخداما حيث تتميز بالاتي:-

• سهلة التركيب.
• رخيصة نوعا ما.
• لا تحدث صوتا عاليا عند تشغيلها.
• لا تحتاج إلى تبريد.
• يمكنها أن تعمل باستمرار دون توقف.
• تؤدى إلى زيادة طفيفة مطلوبة في درجة حرارة المحلول وخصوصا في فترة الشتاء.

ولكن يعاب على هذا النوع من الطلمبات:

• أنها تحتاج إلى أن تكون محكمة الغلق.
• وجود المحلول المغذى قد يؤدى أحيانا إلى تلف العازل الموجود في الطلمبة ولذا فيجب أن تكون هذه العوازل مقاومة للكيماويات والأحماض.

2- طلمبات غير غاطسة

يمكن استخدامها ولكن يعاب عليها:

• أنها تحتاج إلى توصيلات كثيرة.
• مكلفة
• تحتاج إلى وجود مياه في الطلمبة لبداية التشغيل ويمكن بصورة عامة استخدام طلمبات ذو خاصية التحضير الذاتي أو جعل مستوى الطلمبة منخفض عن مستوى المحلول المغذى.

الشروط الواجب مراعاتها عند اختيار نوع الطلمبة المطلوبة:

١. الكمية الكلية من المحلول المغذى المطلوب ضخها في نظام ال NFTفي الساعة ويتم معدل السريان المطلوب للقناة الواحدة × ذلك عن طريق ضرب عدد القنوات الموجودة في الدقيقة × ٦٠.

٢. عمق الطلمبة والارتفاع المطلوب حيث أنه كلما زاد العمق كلما قلت الكمية التي تضخها الطلمبة ويفضل استخدام طلمبة ذات قدرة أعلى للحصول على معدل السريان المطلوب.

٣. يجب أن يتم استخدام عدد ٢ طلمبة لتجنب الأعطال أو يتم تبادل التشغيل بينهما للحفاظ على الطلمبات ويتم تشغيل الطلمبة الاحتياطي إما يدوى أو يتم تشغيلها أتوماتيكيا. وهناك بعض المزارعين يفضلون استخدام عدد أكبر بحيث يتناسب العدد المستخدم مع حجم النباتات.

٤. يتوقف اختيار نوع الطلمبة على حسب تكاليف التشغيل والمتوافر منها.

بدائل الطلمبات الكهربائية في حالة عدم وجود الكهرباء

1- نظام الخزانين

في هذا النظام يتم استخدام خزانين أحداهما لتجميع المحلول المغذى من القنوات وفيه توجد طلمبة تعمل بواسطة عوامة كهربائية سفلية موجودة في الخزان العلوى وهناك عوامة كهربائية أخرى أعلى الخزان العلوى لغلق الطلمبة وبالتالي فإنه عندما يكون الخزان العلوى فارغ فإن العوامة السفلية تقوم بتشغيل الطلمبة الموجودة في الخزان السفلى فينقل المحلول المغذى من أسفل إلى أعلى حتى يمتلئ الخزان العلوى ويتم إيقاف الضخ بواسطة العوامة العلوية. بعد ذلك يتم توزيع المحلول المغذى من الخزان العلوى على قنوات ال NFTثم يجمع الفائض من المحلول المغذى في الخزان السفلى وهكذا تتم الدورة.

2- نظام الضخ المرتبط بمؤقت

ويستخدم في هذا النظام أي نوع من أنواع الطلمبات وفيه يتم توصيل الطلمبات ببطارية سيارة متصلة بمؤقت زمني. وفي هذه الحالة يتم ضخ المحلول المغذى لفترة ثم تتوقف الطلمبة لفترة وهكذا وبالتالي يمكن توفير طاقة التشغيل.

3- نظام الضخ بواسطة الطاقة المتولدة بالرياح

في المناطق التي بها رياح شديدة يمكن استخدام طاقة الرياح في شحن البطاريات أو استخدام طاقة الرياح مباشرة في رفع المحلول المغذى.

(ج) قنوات الزراعة:

وهى عبارة عن الوعاء الذى يحتوى على المحلول المغذى وتوضع به النباتات. ويوجد نوعين من القنوات:

اولا: النوع المرن:

• وهو مصنوع من البولي ايثلين وهو عبارة عن أفرخ بلاستيكية أحد سطحيها أبيض والسطح الآخر أسود وتكون بعرض حوالى ٧٠-٧٥ سم وسمك ١٥٠ – ٢٠٠ ميكرون.
• يضم طرفي فرخ البلاستيك لتكون شكل القناة بحيث يكون اللون الأسود من الداخل والسطح الأبيض من الخارج.

ومن مميزات هذا النوع من البلاستيك هو ان اللون الابيض:

• يعكس أشعة الشمس.
• وبالتالي يتم فقد جزء كبير من الحرارة التي تخزن داخل القنوات.
• يجب ألا يقل السمك عن ١٥٠ ميكرون وذلك لأن استخدام البلاستيك الرقيق يؤدى إلى:

* التصاق الجذور

* عدم تحرك المحلول المغذى أسفل الجذور

* يقلل من التهوية

أما إذا كان البلاستيك سميك:

• فإنه لا يلتصق بالجذور
• تتكون قنوات أسفل الجذور فيسير المحلول المغذى أسفل الجذور
• يتعرض جزء من الجذور للهواء وهكذا لا يحدث اختناق. ويمكن استخدام أنواع البلاستيك المختلفة بحيث لا يكون منفذ للضوء وهناك ألوان مختلفة ويفضل أن تكون الألوان من الخارج من الألوان التي تعكس الضوء ويكون اللون من الداخل اسود

شروط ومواصفات عامة:

١. من الضروري أن تكون القنوات ذات قاعدة عريضة ومسطحة في حدود ٣٠ سم حيث أن القنوات ذات القاعدة الضيقة تؤدى إلى إعاقة سريان المحلول المغذى فتقلل من نسبة التهوية.

٢. يجب أن يكون المحلول المغذى ذو مستوى واحد بعرض القناة ولتجنب سريان المحلول المغذى في أحد جوانب القناة ينصح بوضع شرائح رقيقة من اللباد أو الإسفنج بعرض القنوات تحت كل نبات مما يؤدى إلى التأكد من أن كل نبات يتم ريه بصورة جيدة

٣. يجب أن تدعم هذه القنوات بعمل ميول ناعمة لتسهل الحصول على فيلم رقيق من المحلول المغذى، وهذا لا يؤدى فقط إلى تحسين التهوية بل يؤدى أيضا إلى منع ارتفاع مستوى المحلول داخل أوعية الزراعة ٠ وعموما يفضل استخدام انحدار ١ لكل ٧٥ ولا يجب بأي حال من الأحوال أن يقل عن ١ لكل ١٠٠ ولا تزيد عن ١ لكل ٥٠.

٤. ويفضل استخدام صواني معدنية أسفل القنوات البلاستيكية لتدعيم القنوات لتجنب أي أجزاء غير مستوية في الميول.

ثانيا: النوع الصلب

في هذا النوع يفضل استخدام ال PVC الصلب ولكن يعاب عليه ارتفاع ثمنه ويفضل في حالة عمل ميول لمسافات طويلة بدون صواني تدعيم، وفي نهاية القنوات سواء في حالة البلاستيك المرن أو الصلب إذا كانت مفتوحة فإنه قد يحدث فقد للمحلول بجريانه للخلف في نهاية القناة ولذا يتم وضع قطعة من البلاستيك في نهاية القناة لمنع هذا التسرب.

(د) نظم المتابعة والتحكم

التحكم في التركيز الكلى للمحلول المغذى يمكن الحصول عليه بمتابعة درجة التوصيل الكهربي (EC) حيث يقوم جهاز التحكم بإظهار قيمة درجة التوصيل الكهربي ويقوم أيضا بتشغيل مضخات الحقن لإضافة المحلول المغذى المركز عندما تقل درجة التركيز عند الحد المطلوب. ويستخدم نوعين من حساسي درجة التوصيل الكهربي أحدهما يكون مغمور في خزان المحلول المغذى بينما الآخر يتم وضعه داخل أنبوبة توصيل المحلول المغذى حيث يكون هذا الحساس موضوع داخل انحناءة في الأنبوب الموصل للمحلول المغذى.

أما بالنسبة لضبط درجة الحموضة (pH) فيقوم الجهاز بضبطها في مدى ٥ر ٥ إلى ٦.٨ بواسطة جهاز ل pH متصل بحساس للحموضة مصنوع من الزجاج أو البلاستيك. عندما ترتفع درجة ال pHفإن طلمبة حقن الحمض تقوم بضخ خليط من حمض النيتريك وحمض الفوسفوريك لإعادة ضبط درجة ال pHإلى المستوى المطلوب.

وعموما ترجع اسباب اعادة ضبط درجة ال pH الى سببين مختلفين:

الأول: أن معظم المياه المستعملة تحتوى على البيكربونات مما يجعل درجة ال pH عالية مما يؤدى إلى حدوث ترسيبات للعناصر الصغرى مثل الحديد والمنجنيز وبالتالي يجب الحفاظ على درجة ال pHعند درجة " ٦" لضمان امتصاص كافي لهذه العناصر.

الثاني: أن معظم صور النيتروجين المطلوبة للمحاصيل في صورة نترات ولحدوث امتصاص لهذه الصورة يحدث تسريب لأيونات الهيدروكسيل والبيكربونات من الجذور لإحداث التعادل مما يؤدى إلى رفع درجة ال pH داخل المحلول المغذى، ولهذا السبب فإنه من المفيد أن يتم إضافة نسبة صغيرة (١٠%) من النيتروجين الكلى في صورة أمونيوم حيث يؤدى امتصاص هذه الصورة إلى تأثير عكسي حيث تخفض درجة ال pH ويجب تجنب استخدام تركيزات، عالية من الأمونيوم حيث يؤدى ذلك إلى تقليل المحصول وتقليل امتصاص الكالسيوم والماغنسيوم في الطماطم.

ولكي يتم الحصول على نظام NFT جيد يجب مراعاة الشروط الاتية:

أ. أن يتم الحصول على ميل منتظم خالي من النقر حتى لو كانت في حدود ملليمترات قليلة.

ب. يجب ألا يكون معدل سريان المحلول المغذى من فتحة الدخول سريع حتى لا يحدث ارتفاع لعمق المحلول المغذى في القنوات بحيث يغطى حصيرة الجذور.

ج. يجب أن يكون عرض القنوات كافي حتى لا يحدث إعاقة لسريان المحلول المغذى بواسطة الجذور مما يؤدى إلى زيادة عمق المحلول المغذى في القنوات.

د. يجب أن تكون قاعدة القنوات مستوية حتى يكون المحلول المغذى في صورة فيلم رقيق.

التصميم الاساسي لنظام ال NFT

في معظم الحالات في تصميم نظام ال NFT تكون قطعة الأرض مستطيلة (تماثل الصوب البلاستيكية والزجاجية).

التصميم الاساسي لنظام التحكم الاتوماتيكي في نظام الزراعة بالفيلم المغذي NFT

ويجب مراعاة النقاط التالية عند التصميم:

١. يجب أن يكون هناك ميل في اتجاه وهناك ميل آخر في اتجاه عمودي عليه.

٢. نتيجة هذان الميلان المتعامدان يتكون نقطة تكون أكثر انخفاضا من باقي النقاط وهى التي سيتم وضع الخزان فيها.

٣. يجب أن يكون الميل الأساسي ناعم جدا حتى لا يتأثر سريان المحلول المغذى.

٤. يتم عمل الميل تبعا لظروف الموقع وكذلك الإمكانيات حيث يمكن عمل الميل بواسطة الإسمنت وعمل مصاطب مائلة بواسطة الرمال أو التربة تبعا لنوع التربة الموجودة في الموقع.

٥. يمكن عمل خزانات المحلول المغذى من عدة مواد:

أ- يمكن عمل خزان خرساني مدفون في التربة ويتم دهانه بواسطة مادة الايبوكس العازلة للمياه والمقاومة للكيماويات والأحماض.

ب- يمكن أيضا عمل خندق في ارض ثم يتم فرد بلاستيك سميك في الداخل حتى لا يتم تسريب المياه إلى التربة.

ج- يمكن عمل خزانات من الصاج المجلفن أو الفيبرجلاس مع مراعاة أن يتم دهان خزانات الصاج المجلفن بمادة الايبوكس ويفضل اللون الأسود لعدم نمو الطحالب أما في حالة استخدام الفيبرجلاس فإنه لا يحتاج إلى دهان داخلي.

٦. يمكن ضخ المحلول المغذى مباشرة من الخزان العالي إلى القنوات البلاستيكية بواسطة الجاذبية الأرضية عن طريق أنابيب توصيل ويتم تجميع المحلول المغذى في خزان سفلى ثم يتم رفع المحلول المغذى الى الخزان العلوى مرة أخرى، ويفضل استخدام هذا النظام في حالة المناطق التي يكثر فيها انقطاع للتيار الكهربي أو عدم وجود تيار كهربي.

ويعاب على هذه الطريقة زيادة تكاليف إنشاء الخزانان.

٧. في حالة توصيل الخزان بمصدر مياه مباشر فيجب تركيب عوامة في خزان المحلول المغذى وذلك لضمان تعويض المياه الممتصة بواسطة النبات وعدم حدوث امتلاء للخزان أكثر من اللازم.

٨. يحتاج نظام ال NFTإلى عملية ترشيح خفيفة للمياه في حالة استخدام مياه غير نقية وذلك لمنع الحبيبات الصلبة والرمال التي قد تؤدى إلى انسداد أنابيب الأسباجتى المستخدمة في توصيل المحلول المغذى إلى القنوات البلاستيكية الفرعية.

٩. عند الاحتياج إلى تفريغ خزان المحلول المغذى لتغيير المحلول فإنه يمكن بسهولة فتح نهاية أنبوب توصيل المحلول المغذى مباشرة إلى منطقة الصرف ومن خلالها يتم تفريغ المحلول المغذى مع ترك الطلمبة تعمل حتى يقل وقت تعرض النباتات للجفاف. والأفضل أن يتم تفريغ الخزان في وقت الليل.

١٠. عند حدوث أي عطل في ضخ المحلول نتيجة انقطاع الكهرباء أو عطل في طلمبة الضخ فإن الوقت الذى يمكن للنباتات أن تتحمله بدون حدوث مشاكل يتراوح ما بين ساعة و ٤٨ ساعة ويتوقف ذلك على حسب نوع النبات وعمره والوقت من السنة. ويفضل عموما أن يكون هناك جرس إنذار عند حدوث عطل في ضخ المحلول إما عند خرطوم ضخ المحلول المغذى أو في ماسورة تجميع المحلول المغذى. ويفضل استخدام الطريقة الأولى حيث أن ماسورة تجميع المحلول يستمر بها المحلول المغذى لمدة أطول حتى يتم تفريغ المحلول من القنوات. ولتجنب أعطال طلمبة الضخ يجب أن يتوافر طلمبة ضخ إضافية احتياطية وكذلك توافر مولد كهربي يعمل بالجاز أو البنزين حتى يعود التيار الكهربي مرة أخرى. وفي حالة توقف ضخ المحلول المغذى مع عدم توافر البديل فإنه يفضل ملء القنوات البلاستيكية بالمحلول المغذى بواسطة أي طريقة ثم يتم غلق مخارج القنوات ورفعها لأعلى قليلا لتوافر الماء حول الجذور حتى يتم حل مشكلة انقطاع ضخ المحلول المغذى.

١١. يجب مراعاة أن تكون المواد المستخدمة في نظام ال NFT لا تتفاعل مع المحلول المغذى وخصوصا المواد التي تتصل مباشرة بالمحلول المغذى.

كيفية انشاء الانحدار في الصوبة:

كما ذكر من قبل فإن الانحدار من أهم النقاط الواجب مراعاتها في نظام ال NFT ويوجد نوعين من أنواع الانحدار:

١ - الانحدار الأرضي.  ٢- الانحدار باستخدام البنشات.

1- الانحدار الارضي

ومن مميزات هذا النوع من الانحدار:

١) أنه يحافظ على أن تكون القنوات منخفضة بقدر الإمكان.

٢) أنه منخفض التكاليف.

ويعتبر هذا النوع من الانحدار مناسب عند زراعة نباتات الخضر مثل الخيار والطماطم·

ويستخدم هذا النوع إذا كان هناك انحدار طبيعي في الأرض في الاتجاه المضبوط لاتجاه القنوات وبالتالي لا يحتاج الى مجهود كبير في عمل الانحدار بينما إذا كان انحدار الأرض في الاتجاه العكسي فإنه يحتاج إلى مجهود كبير جدا لإنشاء الانحدار في الاتجاه المعاكس.

ويعتبر الرمل وخاصة الرمل المخلوط بالحصى الصغير والمسمى من أفضل المواد التي تستخدم في عمل الانحدار الأرضي.

ويمكن أيضا في حالة الخوف من انهيار المصاطب أن يتم حفر الانحدار في التربة بدلا من عمل المصطبة فوق سطح التربة ويمكن تدعيم جوانب الانحدار بواسطة طوب البناء.

وعموما فإنه يمكن إضافة طبقة من البولي استيرين لعمل سطح عازل وفي نفس الوقت للحصول على سطح ناعم. وعادة يستخدم سمك لا يقل عن ٢٥ مم.

ويفضل عمل انحدار أرضى ثابت للأسباب التالية:

١. لا يحتاج إلى صيانة دورية.

٢. يمكن استخدام أي نوع من القنوات عليه.

٣. يعطى سطح ناعم ممتاز مما يؤدى إلى سريان المحلول المغذى بسهولة.

ومن المواد التي تستخدم في عمل الانحدار الدائم:

١- طوب المباني ٢ – الخرسانة ٣ - البولي استيرين الممدد.

ويتميز استخدام الخرسانة في أنها:

• تعطى سطح ناعم.
• يمكن عمل قنوات من الخرسانة بعد تغطيتها بواسطة مواد بلاستيكية لتعطى قنوات مستديمة.
• تعطى عزل حرارى حيث يمكن إضافة مواد عازلة بين طبقتين من الخرسانة.

2- الانحدار باستخدام البنشات:

يوجد نوعين من انحدار البنشات:

الأول: يتم وضع القنوات على بنشات عادية.

الثاني: يتم تصميم بنشات خاصة لقنوات ال. NFT

في الحالة الاولى:

عند وضع القنوات على البنشات العادية يتم ضبط الميل بسهولة حيث يتم رفع أرجل البنشات من أسفل وضع قطع من الخشب أسفل البنشات وبالتالي يحدث الميل المطلوب.

في الحالة الثانية:

يتم عمل حوامل يمكن ضبط ارتفاعها ثم يتم فرد صواني من المعدن الصاج المجلفن أو الألومنيوم عليها بطول حوالى ٢.٥-٣م وبعرض من ٢.٧٥-٣سم. وهناك مواد أخرى يمكن استخدامها هي مادة البولي أستيرين الممدد والتي تدعم بواسطة الطوب أو ألواح من الخشب.

وهناك عدة اشكال لقواعد القنوات المعدنية:

١. القاعدة المستقيمة.

٢. القاعدة المنحنية لأسفل وتتميز بأن المحلول يتوسط القناة وبالتالي يمر على جذور النباتات.

٣.القاعدة المنحنية لأعلى وتتميز بأن النباتات توضع في مكان عالي في وسط القناة

وبالتالي لا تتعرض الجذور للابتلال الزائد.

ويوجد نوع آخر من القنوات المتعددة حيث يتم تصنيع هذه القنوات بفرد البلاستيك الخاص بالقنوات وتوضع بها شتلات النباتات ولا يفضل استخدام القنوات العريضة بدون جوانب حيث أن هذه المواد تكون ضعيفة مقارنة بالقنوات ذات الجوانب المتعددة.

وعموما فإن استخدام القنوات الصلبة يؤدى إلى سهولة الحصول على الميل الممتاز المناسب لزراعة النباتات في نظام ال. NFT

تدفئة المحلول المغذي

تعتبر تدفئة المحلول المغذى من الأمور البسيطة في نظام ال NFT حيث يتم ذلك باستخدام سخان كهربي مصنوع من الصلب الغير قابل للصدأ المقاوم للأحماض والكيماويات أو باستخدام ملف مصنوع من الصلب الغير قابل للصدأ مملوء بالماء الساخن الناتج من تدفئة الصوبة، ويتم التحكم في درجة الحرارة بواسطة ترموستات مغمورة في المحلول المغذى مما يوفر فرصة جيدة لتقليل التأثير الضار لانخفاض درجة الحرارة حيث يؤدى انخفاض درجة الحرارة في المحلول المغذى إلى تحديد نمو الجذور وتقليل النتح وبالتالي يقل امتصاص العناصر المغذية.

التهوية في نظام ال NFT

في جميع نظم الزراعات المائية يجب الحفاظ على أعلى مستوى ممكن من الأكسجين الذائب في المحلول المغذى في جميع الأوقات. ومن الطرق التي يمكن بها الحصول على ذلك يكون بالتحكم في معدل السريان، عرض القنوات، السريان الرقيق للمحلول المغذى. ومن المعلوم أن المحلول المغذى عندما يسرى في القنوات يتحمل بالأكسجين من الهواء الجوي، ومن الضروري أن يكون تركيز الأكسجين في المحلول المغذى أعلى من ٥ مللجم أكسجين/لتر للحصول على نمو جيد لنباتات الخيار. ويؤدى النقص عن هذا المستوى إلى تقليل المحصول بنسبة تصل إلى ٤٠% وعموما لا توجد أي أعراض لنقص الأكسجين على النباتات من حيث اللون أو طبيعة النمو بينما يتأثر فقط حجم النمو والمحصول.

وهناك العديد من الطرق لتحسين التهوية في المحلول المغذى المعاد إلى الخزان وتشمل هذه الطرق ترك المحلول المغذى ليحدث طرطشة عند رجوعه إلى خزان المحلول المغذى، وقد يستخدم شريحة من البلاستيك كبديل لزيادة الطرطشة أو استخدام أكثر من فتحة لرجوع المحلول المغذى، وأكثر الطرق تأثيرا على زيادة الأكسجين هو تركيب جهاز تهوية من النوع الفينشورى في الماسورة المتصلة بالطلمبة مما يؤدى إلى رجوع تيار مستمر من المحلول المغذى المختلط بالأكسجين إلى الخزان.

نظم الزراعة الهوائية

يطلق على النظم التي يكون فيها جذور النباتات معرضة باستمرار أو بصورة غير

مستمرة في جو مشبع بقطرات دقيقة من المحلول المغذى.

وفي هذه النظم تنمو النباتات في فتحات في إطار يوجد تحته هواء مشبع بالمحلول المغذى. حيث يتم ضخ المحلول المغذى في صورة رذاذ لعدة ثواني/ ٢-٣ دقيقة. مما يؤدى الى الحفاظ على المجموع الجذري رطب دائما ذو تهوية جيدة. وقد ظهر أنه يفضل استخدام هذه النظم في حالة النباتات الصغيرة أو الورقية مثل الخس والسبانخ، ويمكن استخدامه تجاريا.

النظام الهوائي الهرمي

مزارع البيئات الخاملة "النظم المفتوحة"

يرجع استخدام البيئات المحببة الخاملة في النظم المفتوحة إلى استخدام المزارع الرملية· فالرمل هو البيئة المستخدمة أساسا في هذه النظم ولكن أيضا يستخدم بعض المواد الأخرى مثل البرليت، الفيرموكيوليت والعديد من البيئات المعدنية الخاملة وكذلك يمكن استخدام الطوب المحترق المجروش.

وتعرف بأنها النظم التي تنمو فيها جذور النباتات في بيئات صلبة سواء المسامية أو الغير مسامية أو الحبيبات الغير قابلة للتحطم مثل (الرمل – البيرليت – البلاستيك أو أي مواد أخرى غير عضوية) والتي أقطارها أقل من ٣مم.

المزارع الرملية في مراقد:

- يتم إنشاء هذه النظم بعمل قنوات ثابتة أو مراقد مصنوعة من الإسمنت والمطلي من الداخل بالايبوكسي لحماية المباني من التأثير الحامضي للمحلول المغذى. وقد يستعمل مواد أخرى مثل الفيبرجلاس أو الخشب الأبلاكاش المغطى بالفيبرجلاس أو خشب الأشجار المغطى بالإسفلت أو ألواح من الاسبستوس. وقد يستخدم أفرخ من البولي ايثلين بسمك ١٠٠ ميكرون في صورة طبقات مزدوجة لخفض التكاليف ولتقليل التسريب. ويتم وضع أفرخ البولي ايثلين على أرضية رملية ومدعمة من الجوانب بخشب أو قوالب من الإسمنت أو أسلاك أفقية.

طماطم في نظام المراقد

- ويتم عمل القنوات بحفر خندق في التربة ثم يتم تبطينها بالبولي ايثلين ثم يتم ملء الخندق بالرمل ومن عيوبه:

* صعوبة تحديد أماكن التسريب

* صعوبة إصلاحها

* احتمال كبير للإصابة بالأمراض

- ومن النظم الحديثة التي اتبعت في جمهورية مصر العربية بوصف نظام للمزارع الرملية في الصوبة البلاستيكية حيث يتم حفر خمسة خنادق داخل التربة بعرض ١م وبعمق ٥٠ سم ثم يتم تبطينها بواسطة أفرخ من البولي ايثلين سمك ٢٠٠ ميكرون وبعد ذلك يتم وضع طبقة رقيقة من الحصى الصغير، ثم يوضع في كل خندق ماسورة صرف بقطر بوصة بميل خفيف وتغطى بواسطة ليف نخيل لمنع انسداد مواسير الصرف. ثم يتم وضع طبقة أخرى من الحصى الصغير وبعد ذلك يتم ملء الخنادق بالرمل الخشن المغسول. ويتم توزيع المحلول المغذى باستخدام الري بالتنقيط باستخدام نقاطات الأسباجتى. وعموما يتم جمع المحلول المغذى المنصرف في خزان ليتم ترسيب الرمل به ثم يتم ضبطه ويعاد استخدامه. وبعد ذلك يتم زراعة النباتات كما يتم زراعتها في النظم الأرضية العادية ويتم ري النباتات ٢-٣ مرات يوميا.

- ويختلف عرض القنوات من ٠.٨ م في حالة المحاصيل التي تزرع في صفين مثل الطماطم أو ١.٢ م في حالة المحاصيل القصيرة مثل أزهار القطف.

- بينما يتراوح عمق الخنادق من ٢٥ سم هو أقل عمق يمكن أن يسمح به حيث أن نقص العمق عن ذلك يؤدى الى مشاكل في الري أو قد يكون ٤٠ سم في حالة استخدام الرمل ذو حبيبات أقطارها من ٠.٣-١مم. ويرجع زيادة العمق إلى أن الطبقة السفلية من البيئة تكون مشبعة بالماء دائما مما يؤدى إلى عدم نمو الجذور بصورة جيدة. وبالتالي فإن استخدام خنادق عميقة يؤدى إلى تأمين طبقة سطحية كافيه جيدة التهوية لنمو النباتات بصورة جيدة.

- وتحتاج خنادق الرمل إلى إجراء عملية تعقيم سنوية لتقليل الإصابة بأمراض التربة والتي تشمل النيماتودا. ويمكن استخدام محلول مخفف من الفورمالدهيد ١% أو كالسيوم أو صوديوم هيبوكلوريت بتركيز ٠.٣-١% ويترك المحلول في الخنادق لمدة ٢٤ ساعة ثم يتم غسل هذه الخناق ٣-٤ مرات. ويجب ملاحظة أنه يتم تغطية سطح الخنادق بأفرخ البولى ايثلين قبل البدء في إجراء التعقيم. ويجب أيضا الحذر عند استخدام هذه المواد حيث أنها تمثل خطورة على القائمين بعملية التعقيم وكذلك على المحاصيل التي يتم زراعتها.

- ويجب توفير نظام جيد للصرف في هذه النظم حيث أنها يمكن أن تكون جانبية إلى خارج الخنادق أو بطول قاعدة الخندق.

كيفية انشاء المزارع الرملية بالصوبة:

- حيث يتم إعداد أرضية الصوبة لتكون على هيئة قناة واحدة مملؤة بالرمل ويتم بإزالة الطبقة السطحية بعمق ٣٠ سم وبعد ذلك يتم تدريج التربة بميل ٠.٢-٠.٣ % ثم يتم فرش الأرضية بطبقة مزدوجة من أفرخ البولي ايثلين حتى يتم عزل جذور النباتات من الاتصال بالتربة أسفل البولي ايثلين، ثم يتم وضع أنابيب الصرف أعلى أفرخ البولي ايثلين ثم يتم تغطية البلاستيك بالرمل المغسول ، ويجب عدم استعمال الرمل الناعم حيث يجب استعمال حبيبات ذات أقطار ٠.٢٨-٢.٣٨% مم بنسبة ٧١% بينما يكون ٩٦% داخل حدود ٠.١٥-٤.٧٦ مم.

البيئات الخاملة في اكياس

- في حالة النباتات الطويلة والتي تنمو في صفوف مثل الطماطم أو الخيار فإنه يفضل استخدام البيئات الخاملة في أكياس عن زراعتها في خنادق حيث أن التكلفة العالية لإعداد الخنادق يمكن تجنبها باستخدام الأكياس المعاملة ضد الأشعة الفوق بنفسجية، وتكون الأكياس بيضاء من الخارج لتعكس أشعة الشمس وتقلل من زيادة درجة الحرارة وخصوصا في الأيام المشمسة.

جارونيا نظام الاكياس الراسية

- وعموما يتم استخدام الأكياس المفتوحة من أعلى أو الأكياس الأفقية المغلقة (المخدات) والتي بها فتحات في السطح العلوى، ويتم إمداد الأكياس بالمحلول المغذى باستخدام الري بالتنقيط.

- ومن مميزات استخدام الأكياس أنها تقلل من أخطار انتشار الإصابة بالأمراض حيث أن كل نبات منفصل في كيس وبالتالي يمكن نقل النبات المصاب خارج الصوبة فيقل خطر انتقال المرض.

أ- بيئات الرمل والبيئات المعدنية الاخرى

ويتم ري النباتات في نظم الزراعة في أكياس عن طريق أنابيب بلاستيكية مرنة ويتم صرف ما يزيد من المحلول المغذى ليتم التخلص منه، وعموما يتم وضع الأكياس في وضع أفقي على أفرخ من البولي ايثلين لمنع التلوث من التربة الموجودة أسفل الأكياس، ويجب أن يكون هناك ميول في المصاطب التي يتم وضع الأكياس عليها لمنع الماء المنصرف من الوصول إلى الأكياس الأخرى وبالتالي لا يؤدى إلى انتشار الأمراض.

ب- الفيرميوكيوليت

- يتكون الفيرموكيوليت من سليكات ماغنسيوم الومينوميه مائية وهى تتكون من طبقات شبه كريستالية، ويلاحظ أن السعة التبادلية والقدرة على الاحتفاظ بالماء تكون عالية في الفيرميوكيوليت ولذا فإن هذه الخواص تجعل هذه المادة بيئة جيدة للزراعات اللاأرضية.

- ولإنتاج الطماطم تجاريا في بيئة الفيرميوكيوليت يتم تعبئة البيئة في أكياس سعة ٩ لتر بها فتحات للصرف تبعد هذه الفتحات بما لا يقل عن ٢.٥ سم عن قاعدة الكيس. ويتم زراعة النباتات في صفوف مزدوجة بمسافات ٦٠ سم بين الأكياس وبعضها بمسافة ٤٠ سم بين الصفوف وقد استخدم نظام للصرف لكل صفين من الأكياس.

- ومن المفضل أن يتم الري مرتين يوميا شتاءا وأكثر من ٤ مرات يوميا في فصل الصيف ويجب أن يحتوى المحلول المغذى على جميع العناصر الأساسية سواء الكبرى أو الصغرى مع إضافة ١٠% زيادة عن الاحتياجات المائية للنباتات للغسيل والتي يتم تجميعها في الصرف. ويفضل تغيير البيئة بعد زراعة أربعة عروات.

ج- البيرليت

- البيرليت عبارة عن صخور سليكاتية بركانية تحتوى المادة الخام على ٢-٥% رطوبة وعندما يتم طحنها وتسخينها لدرجة حرارة حوالى ١٠٠٠ °م يحدث لها تمدد وتتحول إلى مادة خفيفة الوزن ذو كثافة ظاهرية ١٣٠-١٨٠ كجم/م٣.

- والبيئات المحتوية على البيرليت كمكون أساسي لها صفات صرف جيد وتهوية جيدة. وعموما فإن المنتج ذو صفات طبيعية ثابتة ويستخدم لجميع الأغراض وهو خامل كيميائيا. ويحتوى هذا المركب على ٦.٩ % ألومنيوم ولمنع تسرب العنصر للمحلول يجب ألا يقل ال pHعن ٥.

- يمكن تنمية نباتات الطماطم في أكياس مغلفة مع عمل فتحات في أحد أسطحها لوضع النباتات بها وعمل ثقوب للصرف على الجوانب بحيث تكون أعلى من قاعدة الأكياس بمسافة ١ بوصة. وقد تم الحصول على أعلى إنتاجية عند إضافة ١٠ جم جبس/لتر من البيئة وإضافة العناصر الصغرى بمعدل ٠.٥ جم/لتر مع الري بمحلول مغذى يحتوى على كلا من النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والماغنسيوم.

الزراعة في الصوف الصخري

يعتبر الصوف الصخري بيئة غير عضوية من صنع الإنسان وممكن استخدامها لإنتاج المحاصيل. وللصوف الصخري تطبيقات كثيرة حيث أنها مادة خفيفة الوزن وتستخدم كمادة عازلة للحرارة والصوت.

طماطم في وسائد الصوف الصخري

البيئات الطبيعية العضوية

- تعتبر البيئات الطبيعية مثل البيت موس ونشارة الخشب أو قلف الأشجار من البيئات التي يمكن استخدامها بأمان في نظم الزراعة اللاأرضية وهذه البيئات تتوافر فيها مكونات التربة ولكنها ليست تربة.

- وعموما فإن نشارة الخشب وقلف الأشجار عندما تتوافر بكميات كبيرة فإنها لا تحتاج إلى تعقيم ويتم التخلص منها واستبدالها ببيئات جديدة أما البيت موس فإنه يتم تعقيمه بالبخار لإعادة استخدامه نظرا لثمنه الغالي.

(أ) البيت موس:

يستخدم نظم مخدات البيت موس على نطاق واسع في المملكة المتحدة لإنتاج الطماطم والخيار وخاصة في جنوب إنجلترا حيث يفضل إنتاج الموسم الطويل ولا يزرع محصول آخر من المحاصيل الشتوية بعد زراعة الطماطم أو الخيار. ويستخدم مخدات من البيت موس سعة ٤٢ لتر لإنتاج الطماطم يتم رصها على جانبها ويتم زراعة ثلاث نباتات في كل كيس وقد يزرع نباتين في كل كيس. ويتم رفع المشايات عن الصفوف المزدوجة للأكياس بحوالي ٥ سم على الأقل وكذلك يتم عمل قناة للصرف بين كل صفين مزدوجين.

ويتم تنمية الشتلات في أصص ورقية بقطر ١١ سم. وبعد أن تصل الشتلة إلى الحجم الأمثل للزراعة يتم نقلها إلى الأكياس وتزرع بعمق ٢.٥ سم. ويتم ري كل نبات بواسطة نقاط خاص به وعندما تصل البيئة إلى الابتلال الكامل يتم عمل ٣ فتحات بطول ٥سم في جانب واحد للصرف. ويحتوى البيت موس المستخدم على جميع العناصر المغذية ويتم ريها باستخدام محلول مخفف من المحلول المغذى والذى عادة ما يحتوى على نتروجين وبوتاسيوم وفي بعض الأحيان يحتوى على فوسفور وماغنسيوم. ولا يتم إضافة العنصرين الآخرين مع باقي العناصر حيث يؤدى ذلك إلى انسداد النقاطات.

- ويمكن استخدام خلطة من البيت موس ٦٠% وفيرموكيوليت ٢٠% وبرليت ٢٠ % في إنتاج محاصيل الخضر على نطاق واسع ويتم ضبط ال pH ما بين ٥.٢-٥.٦ مع إضافة مخلوط من العناصر الغذائية مع مواد خاصة بالبلل ويتم إضافة عناصر سماديه إضافية عن طريق مياه الري باستخدام طلمبات للحقن.

(ب) نشارة الخشب:

- قد أمكن استخدام خلطات من نشارة الخشب والرمل بنجاح في إنتاج الخيار وقد وجد أن الخلطة التي تحتوى على ٢٥ % أو أكثر من الرمل تتميز بأن توزيع الرطوبة فيها جيد مقارنة باستخدام نشارة الخشب بمفردها مع ملاحظة أنه ليس كل أنواع نشارة الخشب تصلح للزراعة حيث أن هناك بعض أنواع النشارة تحتوى على مواد سامة مثل خشب الأرز الأحمر وخاصة عندما تكون جديدة.

- وقد ثبت أن نشارة الخشب ليست فقط جيدة بل أيضا رخيصة ومتوفرة. ويجب الحرص في اختيار نشارة الخشب حيث يجب التأكد من أن الأخشاب التي نتجت منها هذه النشارة لم يتم معاملتها بمواد حافظة وعموما يتم التخلص من البيئة بعد زراعة محصولين لتجنب الاحتياج إلى عملية التعقيم حيث يتم استخدام أكياس سوداء سعة ١٤ لتر من نشارة الخشب ويتم إضافة طبقة حوالى ٢سم من الرمل فوق سطح نشارة الخشب بعد الزراعة مباشرة للحصول على توزيع جيد للرطوبة ويتم عمل أربعة ثقوب للصرف حيث يتم ثقبها على ارتفاع ٢.٥ سم أعلى من قاعدة الكيس، وتعتبر أفضل درجة  ECللمحلول المغذى هي ١.٦ ملليموز في الصيف، ٢ ملليموز في الشتاء وأفضل درجة  pH٦.٥.

(ج) قلف الاشجار:

تم الحصول على نتائج ممتازة باستخدام قلف أشجار الصنوبر الطازجة والتي لم يتم كمرها في إنتاج الخيار والطماطم باستخدام الأكياس الرأسية سعة ١٤ لتر مملؤة بقلف الأشجار ويتم ترتيبها في صفوف منخفضة قليلا عن مستوى المشايات مع وجود قناة لتجميع الصرف بعمق ٥ سم عن منتصف الصف. ويتم تغطية أرضية الصوبة بالبلاستيك الأسود سمك ١٠٠ ميكرون لتجنب أمراض التربة ويستخدم قلف الأشجار الطرية الطازج المكون من قطع سمك ١سم وطول ٢-٣سم وبعرض حوالى ٢سم، ويتم معاملتها مثل نشارة الخشب.

- ويلاحظ أن نمو النباتات في البيئات المكونة من قلف الأشجار يقل في الأسابيع الثلاثة الأولى ولكن النمو بعد ذلك يتعدى نمو النباتات النامية في نشارة الخشب. ويرجع احتمال ذلك إلى نقص النيتروجين أو وجود التنينات أو حدوث إجهاد مائي ناتج من معدل الابتلال البطيء وعموما فقد وجد أن النمو السريع للنباتات النامية في بيئة قلف الأشجار الطازج تحدث بعد ٩-٢٣ يوم.