سیستمهای هیدروپونیک بستر دار

در سیستم های کشت هیدروپونیک بستر دار که در این مطلب با آن آشنا میشوید، گیاهان در بستر های ریشه دهی غیر آلی رشد میکنند و با محلول غذایی به صورت غرقابی یا آبیاری قطره ای تغذیه می شوند.

سیستم های محلول غذایی جزر و مدی

این نوع از سیستم کشت هیدروپونیک برای سال های زیادی مورد استفاده گسترده بود. با این حال امروزه معمولا این سیستم به جز برای واحدهای کشت خانگی یا تفریحی استفاده تجاری ندارد. این سیستم را همچنین غرقاب و زهکش نیز می نامند.
سیستم کشت از سطح کفی ضد نشت آب، بسترهای ریشه دهی حاوی مواد خنثی، مانند گراویه، شن درشت، سنگ آتشفشانی، مخزن محلول غذایی با حجم یکسان در بسترهای کشت، یک پمپ الکتریکی برای حرکت دادن محلول غذایی از مخزن به بستر یا بسترهای کشت و یک سیستم لوله کشی برای تحویل محلول غذایی از مخزن به بستر کشت و بازگشت آن تشکیل شده است.
به منظور بازگشت ثقلی جریان محلول غذایی از بسترهای کشت به مخزن، مخزن باید در زیر بستر کشت قرار بگیرد. از آنجایی که این سیستم بسته میباشد محلول غذایی تا زمان قابل مصرف بودن همچنان گردش مجدد خواهد داشت.
قبل از هربار استفاده محلول غذایی باید برای ph و Ec و احتمالاً محتوای عناصر آزمایش و سپس بر اساس آن تنظیم شود. محلول غذایی همچنین نیاز به فیلتر کردن و ضدعفونی بعد از هر چرخش از میان بستر ریشه دهی را دارد.

این سیستم کشت هیدروپونیک همان سیستمی است که توسط ارتش آمریکا در جنگ جهانی دوم برای تامین گوجه فرنگی تازه و کاهو برای نیروهایی که در اقیانوس آرام فعالیت داشتند به کار می رفت. پس از جنگ جهانی دوم این نوع سیستم کشت هیدروپونیک توسط تولید کنندگان در چند ایالت جنوبی آمریکا و مکان‌های دیگر در باغات هیدروپونیک فضای باز که عمدتاً گوجه فرنگی کشت میشود به کار رفت.

معایب این سیستم مستعد بودن برای بیماری ریشه ناکارآمدی در مصرف آب و ترکیبات عناصر غذایی و نیاز به جایگزینی دوره ای بستر ریشه دهی خواهد بود.

یک سیستم هیدروپونیک جزر و مدی طراحی شده برای کشت گوجه فرنگی انه‌ای در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ به بازار عرضه شد که مخزن آن دو هزار گالن از محلول غذایی را در خود جای میداد که لازم بود روزانه حجم آب و همچنین ph و سرریز عناصر غذایی در صورت نیاز تنظیم شود.
هر دو تا سه هفته لازم بود محلول غذایی به طور کامل جایگزین شود که مصرف ناکارآمد قابل توجهی از آب و ترکیبات عناصر غذایی میباشد.
با گذشت زمان ریشه های گیاه شروع به رشد در داخل لوله هایی کرد چه محلول غذایی را از بستر و مخزن تحویل می‌گرفت و به آنها باز می گردانند که به این صورت مقدار جریان در طی زمان با محدودیت مواجه میشود. ورود یک گیاه بیمار به سیستم میتواند به نابودی کل محصول منجر شود.

پاکسازی مکرر به معنی حذف و جایگزینی بستر ریشه دهی گراویه است. مشکل دیگر این سیستم هیدروپونیک به این شکل بود که مخزن و محلول غذایی محصول در آن در زمین بودند و دمایی برابر با دمای خاک اطراف داشت که در طول اغلب فصل ها محلول غذایی سردتر از دمای محیط بود، سفتی نامطلوب که ممکن است در زمان توزیع محلول غذایی به بستر گیاهان آسیب بزند.
ساخت و راهبری سیستم کشت هیدروپونیک جزر و مدی در مقیاس کوچک و برای کسانی که در خانه به صورت تفننی کار میکنند، نسبتاً آسان است و با مراقبتی متوسط عملکرد مطلوبی برای گیاه به دست می آید.
برنامه زمانبندی برای غرقاب بسترهای کشت بستگی به تقاضای اتمسفری و مرحله رشد گیاه و همچنین ظرفیت نگهداری آب بستر کشت خواهد داشت. معمولاً ترکیب محلول غذایی شبیه محلول اصلی هوگلند یا با ایجاد برخی تغییرات در آن با توجه به نوع محصول و مرحله رشد میباشد. از نظر تجاری ثابت واضح است که مدیریت این سیستم کشت هیدروپونیک ای دشوار است و در مصرف آب و عناصر ضروری بسیار ناکارآمد میباشد این از جمله مهمترین دلایل عدم استفاده آن است.

سیستم های کشت هیدروپونیک بستردار غیر آلی با محلول دهی قطره ای

از این سیستم هیدروپونیک دو نوع وجود دارد در یکی پرلیت یا سایر بسترهای ریشه دهی غیر آلی در انواع کیسه، گلدان یا سطل و در دیگری قطعه های پشم سنگ به کار میرود.
محلول غذایی از بالا یک کیسه معمولا به وسیله یک قطره چکان وارد کیسه میشود و از وسط کیست به سمت پایین عبور و از پایین کیسه خارج میگردد.

بستر ریشه دهی غیر آلی در کیسه، گلدان یا سطل

امروز این سیستم کشت هیدروپونیک برای تولید تجاری کاربرد گسترده ای دارد که در آن گیاه در کیسه، گلدان یا سطلهای بستر غیر آلی با پرلیت به‌عنوان معمولترین بستر ریشه دهی رشد میکند. در نوعی از این سیستم کیسه مورد استفاده برای حمل پرلیت به پهلو خوابانده میشود و حفره هایی در امتداد لبه پایینی کیسه ایجاد میشود تا اجازه دهد محلول غذایی اضافی جریان یابد یک حفره دسترسی در بالای یک کیسه برای قرار دادن گیاه ایجاد میشود و سپس یک لوله آبیاری قطره ای به روی لبه حفره دسترسی در کنار گیاه قرار میگیرد. گیاه در ابتدا ممکن است در یک مکعب پشم سنگ و یا دیگر مواد مشابه کاشت و سپس به روی حفره در روی کیسه به همراه خطوط قطرهای قرار گیرد در پایه گیاه مستقر شود. یک گلدان یا سطلی مانند سطل BATO که با پرلیت یا مواد غیر عالی مشابه پر میشود میتواند به جای کیسه حمل به کار رود. این سیستم ها که غالباً از سطل های BATO استفاده میکنند کاربرد گسترده‌ای برای تولید گوجه فرنگی و خیار دارند. از آنجایی که این نوع سیستم هیدروپونیک یک سیستم باز است محلول غذایی بازیافت نمی شود و مجدد مورد استفاده قرار نمیگیرد . میزان محلول غذای مورد استفاده باید به اندازه‌ای باشد که مقداری از محلول از برش شکافها در لبه پایینی کیسه یا از سوراخ های موجود در قاعده گلدان و سطل خارج شود.

برنامه زمانبندی مقدار و مدت زمان کاربرد محلول غذایی به عوامل مختلفی مانند تقاضای اتمسفری، نوع محصول و مرحله رشد بستگی دارد.

در طول دوره رشد پساب خروجی از ظرف کشت می تواند برای اندازه گیری و تنظیم ph  و Ec  در محلول غذایی تحویلی به کار رود یا به منظور حذف هرگونه از نمکهای انباشته، بستر توسط آب بشویند. همچنین می‌توان نمونه‌ای از محلول را از خود بستر کشت به مدت کوتاهی بعد از آبیاری برداشت نمود و مشابه با نمونه پساب اندازه گیری ها را انجام داد. در پایان فصل این سبک کشت هیدروپونیک از ظروف حاوی پرلیت شاید یک بار دیگر استفاده و یا آنها را دور بریزند که نسبتاً سبب راحتی یا صرفه جویی در هزینه است. معمولاً فرمول محلول غذایی بر اساس فرمول محلول غذایی هوگلند/آرنون یا نوع اصلاحی آن استفاده میگردد. اصلاحات متفاوتی در این سیستم کشت هیدروپونیک انجام شد تا بتوان انواع مختلف محصولات را پرورش داد.

مثالی از این تغییرات استفاده از یک کیسه آویزان عمودی با کاشت گیاهان کاهو در سوراخ‌های مورد تعبیه به روی کیسه میباشد سیستمی که توسط دکور نه در سال ۱۹۹۳ و ۱۹۹۲ توصیف شد.

مثال دیگر پرورش گیاهاه توت فرنگی در حفره‌های کیسه های پلی اتیلن عمودی پر از پرلیت است.

مشکلات این سیستم مشابه روش ان اف تی (NFT ) است چراکه ترکیب محلول غذایی هنگام عبور از میان کیسه به پایین تغییر می یابد.

سیستم هیدروپونیک منحصر به فرد اخیر، از ستونی از گلدان های پلی استایرن به هم متصل تشکیل میشود که در آن گیاهان در چهار گوشه هر گلدان قرار میگیرند. این سیستم در درجه اول برای کشت توت فرنگی، کاهو و سبزیجات معطر طراحی شد. قرارگیری و جریان محلول غذایی شبیه سیستم کیسه های عمودی میباشد. یک مزیت این سیستم های عمودی استفاده بهتر از فضای عمودی است، که به این ترتیب در صورت رشد گیاهان در محیط محصور یا گلخانه، در فضای جانبی صرفه‌جویی میشود. کیسه یا گلدانها را می توان به آهستگی چرخان تا به طور یکنواخت در معرض نور قرار گیرند.

بستر قالب پشم سنگ

در حال حاضر پشم سنگ احتمالاً پرکاربردترین بستر کشت هیدروپونیک در جهان برای تولید گوجه فرنگی، خیار و فلفل بکار میرود، گرچه تلاش‌ها برای یافت یک جانشین مناسب ادامه دارد، زیرا دفع قالبهای مصرفی، مشکلی بزرگ است. پشم سنگ ظرفیت عالی در نگهداری آب داشته نسبتاً ساده و مشخص است که یک بستر غیر آلی برای رشد گیاه می باشد. پشم سنگ یک ماده فیبری خنثی میباشد که از ترکیب سنگهای آتشفشانی، سنگ آهک و مذاب زغال سنگ  در دمای ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد به دست می آید. که پس از تبدیل به فیلمهای نازک به صورت ورقه های شُل بافته، فشرده و قالب زنی می شوند. این ورقها در قالبهایی با عرض مختلف ۱۵ تا ۴۶ سانتیمتر و معمولاً طول ۹۱ سانتیمتر و عمقی در حدود ۵ تا ۱۰ سانتیمتر درست میشوند. این قالب ها معمولاً در ورقهای پلی اتیلن سفید میپیچند.

قالبها معمولاً به روی سطح صاف قرار میگیرند که آنها را از قبل به وسیله ورقه زمینی پلی اتیلنی سفید میپوشانند. فاصله میان قالبها به شکل محل کشت و نوع محصول مورد کشت بستگی دارد.

هنگامی که قالب ها در محل قرار گرفت برش هایی در امتداد لبه پایینی در پوشش پلی اتیلنی هر قالب در کف آن ایجاد می شود تا اجازه دهد محلول غذایی اضافی از قالب بیرون جریان یابد.

سپس یک حفره دسترسی در بالای ورقه قالب برای جا دادن بلوکهای پشم سنگ، دارای یک گیاه در حال رشد، بریده میشود، و به هر مکعب پشم سنگ از طریق سیستم آبیاری قطره ای محلول غذایی تزریق میشود. از آنجایی که این نوع سیستم هیدروپونیک  یک سیستم باز است، محلول غذایی بازیافت نمی شود و مقدار محلول تحویلی به قدری است که برای جریان اضافی از برش شکافها در لبه پایینی قالب کافی باشد. یک نمونه از محلول در فواصل معین از قالب برداشت و EC اندازه گیری میگردد و چنانچه از سطح معینی فراتر رود قالب با آب شستشو می شود اندازه گیری ph نیز انجام و چنانچه نیاز باشد ترکیب محلول غذایی تغییر می یابد.

معمولاً محتوای عناصر محلول غذایی باقیمانده در قالب تعیین میشود با این حال اینگراتا و همکارانش در سال ۱۹۸۵ محدوده مطلوب و قابل قبول برای محلول غذایی دو محصول خیار و گوجه فرنگی را ارائه دادند این مقادیر مشابه را می توان برای دیگر بسترهای خنثی مثل پرلیت نیز بکار برد.