.21الزراعة بدون تربة
ديمتريوس سافاسأ Dimitrios Savvasوجورجيو جيانكنتوب Giorgio Gianquinto ويوكسيل توزيلج Yuksel Tuzelوناظم جروداد Nazim Gruda أ قسم علوم المحاصيل ،جامعة أثينا الزراعية ،اليونان ب قسم العلوم الزراعية ،جامعة بولونيا ،إيطاليا ج قسم البساتين ،كلية الزراعة ،جامعة إيج ،أزمير ،تركيا د معهد علوم النبات والحفاظ على الموارد ،جامعة بون ،ألمانيا
المصطلحات يمكن تعريف الزراعة بدون تربة بأنها "أي طريقة لزراعة النباتات بدون استخدام تربة كبيئ ٍة للجذور ،حيث يتم امتصاص الجذور للعناصر الغذائية غير العضوية التي يتم إمدادها عن طريق مياه الري" .تذاب األسمدة التي تحتوي على العناصر الغذائية المطلوب تزويدها إلى النبات بتركيز مناسب في مياه الري ويشار إلى المحلول الناتج باسم "المحلول المغذي". عند زراعة المحاصيل بدون تربة ،قد تنمو جذورالنبات إما في بيئات مسامية (ركائز) ،والتي غالبا ما تروى بالمحلول المغذي (انظر الفصل ،)11أو تنمو الجذور مباشرة في المحلول المغذي بدون أي وسط صلب .في العقود األخيرة ،أصبح استخدام المحلول المغذي للنباتات لتحسين تغذية المحاصيل (التسميد مع مياه الري أو التسميد بالمحاليل) من الممارسات الزراعية الروتينية ،وليس فقط في الزراعة بدون تربة ولكن أيضا في المحاصيل التي تزرع في التربة مباشرة تحت البيوت المحمية .وبالتالي ،فإن الحجم المحدود جدا لبيئة نمو الجذور وتجانسها هما فقط الخصائص التي تميز المحاصيل المنزرعة بدون تربة عن المحاصيل التي تزرع في التربة. ولقد تميزت الزراعة في بيئات غير عضوية في السنوات األخيرة ،بتحولها من نظم زراعية مفتوحة إلى نظم مغلقة، والتي تنطوي على إعادة استخدام محلول الصرف .ويمكن أن تقلل زراعة المحاصيل بالبيوت المحمية في أنظمة الزراعة المائية المغلقة بشكل كبير من تلوث الموارد المياه بالنترات والفوسفات الناتجة عن نفايات التسميد ،واإلسهام في تحقيق انخفاض ملموس في استهالك المياه واألسمدة ( .)2002 ،Savvasوال يبدو أن التحول إلى نظم زراعة مغلقة يؤدي إلى انخفاض المحصول أو جودة المنتج. ومع ذلك ،يمثل تراكم أيونات الملح في المحلول المغذي المعاد تدويرها عامال يحد من التوسع في أنظمة زراعية مغلقة للمحاصيل المنزرعة بدون تربة .تنبع هذه الظاهرة من زيادة معدل دخول أيونات الملح والمياه (التركيزات في مياه الري) مقارنة بنسب امتصاص األيونات والمياه المقابلة ( .)2002 ،Sonneveldوعالوة على ذلك ،يرتبط إعادة
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
222
استخدام بقايا المحلول المغذي في نظم الزراعة بدون تربة المغلقة مع خطر انتشار المرض عن طريق العصارة المعاد تدويرها ،حيث يجب أن يكون هناك نظام تطهير للمحلول (وهنكا.)2002 ، قد يعزى التوسع السريع في استخدام نظم الزراعة المائية عالميا في العقود الثالثة األخيرة إلى استقاللها من التربة والمشاكل المرتبطة بها ،أي وجود مسببات األمراض التي تنتقل عن طريق التربة في بداية المحصول وانخفاض جودة بناء التربة وخصوبتها بسبب استمرار زراعة نفس المحصول أو نوع قريب منه .تبدو الزراعة بدون تربة البديل األكثر أمانا واألكثر فعالية الستخدام بروميد الميثيل في تعقيم التربة .وبالتالي فإنها أصبحت ذات أهمية متزايدة في الزراعة بالبيوت المحمية -وليس فقط في البيوت الزجاجية الحديثة والمجهزة تجهيزا كامال ،ولكن أيضا في البيوت المحمية البسيطة التي تهدف إلى تحسين الظروف المناخية المواتية .و توفر نظم الزراعة المائية العديد من المزايا: • عدم وجود مسببات األمراض التي تنتقل عن طريق التربة. • بديل آمن لتعقيم التربة. • إمكانية زراعة محاصيل بالبيوت المحمية وتحقيق عوائد عالية وبنوعية جيدة ،وحتى في التربة المالحة أو القلوية، أو في التربة غيرالصالحة للزراعة فقيرة البناء (مثل كثيرمن األراضي غير الصالحة للزراعة في العالم). • التحكم الدقيق في التغذية ،وخاصة في المحاصيل التي تزرع على بيئات خاملة أو في المحلول المغذي فقط (أيضا في المحاصيل بدون تربة النامية في بيئات نشطة كيميائيا ،يمكن أن يكون التحكم في تغذية النبات أفضل من التحكم في المحاصيل التي تزرع بالتربة ،وذلك نظرا لصغر حجم البيئة لكل نبات ،وكذلك تجانس مكونات تلك البيئة). • تجنب حرث وإعداد التربة ،وبالتالي زيادة طول النبات وزيادة المحصول الكلي في البيوت المحمية. • زيادة المحصول المبكر من المحاصيل المنزرعة خالل موسم البرد ،بسبب ارتفاع درجات الحرارة في منطقة الجذورخالل النهار. • احترام السياسات البيئية (مثال الحد من استخدام األسمدة و القضاء على صرف المغذيات من البيوت البالستيكية إلى البيئة) -لذلك ،في كثير من البلدان ،هناك تشريعات بإلزام استخدام نظم الزراعة المائية المغلقة في البيوت المحمية، ال سيما في المناطق المحمية بيئيا ،أو المناطق ذات موارد المياه المحدودة. وعلى الرغم من المزايا العديدة للزراعة بدون تربة تجاريا ،هناك عيوب تحد من توسعها في بعض الحاالت: • تكاليف إنشائية مرتفعة. • متطلبات المهاراتا لفنية. يعتبر توافر التهوية بمنطقة الجذور عامل رئيسي لنجاح الزراعة بدون تربة .فمن المهم فهم العوامل التي تؤثر على توافرالهواء في البيئة لإلدارة الناجحة للمحاصيل المنزرعة بالبيئات .قد يحدث نقص األكسجين بسهولة في البيئات قليلة المسام الهوائية ،خاصة إذا كانت النباتات ذات معدالت نمو عالية و في نفس الوقت معدل تنفس جذورمرتفع.
.12الزراعة بدون تربة
222
ومن الممارسات الزراعية الجيدة لتجنب مشاكل التهوية عند استخدام بيئات ذات مسام هوائية قليلة هو وضع تلك البيئة في أكياس أو حاويات أوأحواض في طبقات بسمك 20سم على األقل. تصبح هذه المشاكل ثانوية في البلدان التي تكون فيها مساحة البيوت المحمية كبيرة .حيث يكون متوسط المساحة المنزرعة تحت البيوت المحمية كبير نسبيا و تكاليف االستثمار لكل وحدة من مساحة البيوت البالستيكية عالية للحصول على أكبر كم من المحصول وبأعلى جودة للمنتج من خالل التحكم الكامل في جميع ظروف النمو .ولذلك، فإن إدراج المعدات الالزمة للزراعة المائية –نسبة ضئيلة من إجمالي االستثمار -يشكل إضافة ضرورية الستبعاد أي عوامل ال يمكن التكهن بعواقبها في خفض المحصول أو الجودة :التربة. تستطيع مزارع البيوت المحمية الكبيرة تحمل تكاليف المتخصصين أو الخدمات االستشارية الخارجية ،وبالتالي ،فإنه ال توجد مشكلة توافر مهارات تقنية كافية .في المقابل ،عندما تكون البيوت المحمية بسيطة ،وتعتمد أساسا على الظروف الطبيعية المواتية (شتاء معتدل وزيادة اإلشعاع الشمسي) ،فقد ال يكون للزيادة الطفيفة في تكاليف التركيب والتشغيل (كما هو الحال في الزراعة المائية) ما يبرره. يمكن أن يكون االستثمار مقبوال عندما تصل المشاكل التي تنشأ من التربة إلى مستوى حرج ،والموارد المائية محدودة ،أو تلوث البيئة من خالل الصرف شديدا .والنتيجة هي أن الزراعة المائية على المستوى التجاري محدودة نسبيا في معظم دول البحر المتوسط. النظم والمعدات أدت األبحاث المكثفة واألنشطة التجريبية في الزراعة بدون تربة إلى تطويرالعديد من األنظمة التي تتميز بتباين حجم المياه ،وطرق إمدادات المياه ،إدارةالعناصر المغذية ،حجم وشكل الوحدات ،وبوجود أو عدم وجود مجموعة متنوعة من البيئات (ركائز). وعادة ما تصنف الزراعة بدون تربة وفقا لطريقة تدعيم النبات كزراعة في البيئات (اصطناعية ،معدنية أو بيئة نموعضوية ،أوخليط من هذه البيئات) أو الزراعة المائية أو الهيدروبونيك ،حيث يتم غمس الجذور جزئيا أو كليا في المحلول المغذي (الشكل رقم .)1 تؤدي االختالفات في توصيل المغذيات خالل وسائل التوصيل ،إلى تباين نمو النبات -لعدة أسباب -وبالتالي اختالف معدل امتصاص العناصر المغذية ،ونوعية مياه الري (غالبا نادرة) -يجب أن يزيد المعروض من العناصر الغذائية والمياه عن احتياجات المحصول .تؤدي وفرة العناصر المغذية والمياه إلى حصول جميع النباتات على احتياجاتها الغذائية بكميات كافية ،ويؤدي الصرف إلى التخلص من األمالح والعناصر غير الضرورية (مثل الصوديوم) عند مستوى الجذر .كما تصنف نظم الزراعة بدون تربة من حيث إدارة الراشح (المحلول المنصرف) إلى إما نظم مفتوحة أومغلقة.
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
220
تغذية النباتات في نظم الزراعة بدون تربة يتكامل التسميد مع الري في نظام واحد مما يمكن من القيام بإمداد األسمدة والمياه في نفس الوقت (التسميد مع مياه الري) وذلك في جميع األنظمة الحديثة للزراعة بدون تربة .وحيث أنه أصبح واضحا أن كل المواد المغذية الضرورية للمحاصيل (العناصر الكبرى والصغرى) يمكن إمدادها من خالل أسمدة قابلة للذوبان في المياه ،فقد تم تطوير أنظمة باستخدام أسمدة ذائبة بتركيزات مرتفعة نسبيا في محاليل مركزة خاصة. يتم حقن وتخفيف األسمدة المركزة إلى مياه الري .وبصفة عامة ،يوجد خزانان لألسمدة المركزة ،لفصل األسمدة التي يمكن أن تتفاعل مع بعضها .فمثال يمكن أن يحتوي الخزان األول (أ) على األسمدة التي تحتوي على عنصر الكالسيوم، وأن يخصص الخزان اآلخر (ب) على األسمدة التي تحتوى على الفوسفات والسلفات .وبهذه الطريقة يتم تجنب تكوين أمالح فوسفات أو سلفات الكالسيوم غير الذائبة .وهناك خزان ثالث (ج) يحتوي على حامض غير عضوي الستخدامه في ضبط حموضة المحلول المغذي بعد حقن األسمدة إلى مياه الري ،كما يستخدم هذا الحمض في غسيل الشبكات لتجنب انسداد المنقطات. نظم الزراعة بدون تربة المفتوحة والمغلقة يتم إمداد المياه والعناصر الغذائية في النظم المفتوحة كما هو الحال في الزراعة التقليدية بالتربة ،حيث يخرج المحلول الزائد بعيدا عن النظام .يمكن تجميع المحلول الفائض واستخدامه في تسميد نباتات منزرعة بالتربة ،لكن غالبا ما يفقد مسببا أضرارا بيئية (شكل رقم .)2يحدد النظام المفتوح حجم المحلول المغذي المطلوب إضافته مقارنة بمحلول الصرف ،أي أن هناك عالقة حجمية بين محلول الصرف والمحلول المغذي المضاف. يتم تجميع وتجديد وإعادة استخدام المحلول المغذي في نظم الزراعة بدون تربة المغلقة (شكل رقم .)3مقارنة مع النظام المفتوح ،فإن المحلول المغذي يتطلب متابعة دقيقة مستمرة ،متطلبا دراية تقنية ،حيث أنها أكثر حساسية لألخطاء التشغيلية ،وال سيما خالل فصل الربيع نتيجة للزيادة المحتملة في تركيزالمغذيات بالمحلول مع ارتفاع درجة
.12الزراعة بدون تربة
221
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
222
الحرارة واإلشعاع الشمسي .يجب أن يعالج المحلول المغذي المسترجع حتى يصبح تركيز العناصر كما كان ،وأن يتم إزالة أي مواد غريبة .عالوة على ذلك ،يجب تعقيم المحلول المغذي لقتل مسببات األمراض حيث قد يحدث انتشار األمراض التي تنتقل عن طريق الجذور. نظم الزراعة المائية أو الهيدروبونيك
مزارع المياه العميقة ()DWC ابتكر هذا النظام البروفسور W.F. Gerickeمن جامعة كاليفورنيا ،عام ،1222حيث اقترح أول طريقة للزراعة المائية على نطاق تجاري .يتكون النظام من دلو (جردل) مملوء بالمحلول المغذي ،مغطي بشبكة وقطعة قماش ،فوقها وضع طبقة رقيقة من الرمال (سمك 1سم) لتدعيم النباتات؛ وتكون الجذور معلقة في المحلول المغذي .وكطريقة بديلة ،يمكن وضع غطاء صفيح فوق الدلو ،ويوضع النبات في إصيص شبكي معلقا في منتصف الغطاء .والعيب الرئيسي لهذا النظام هو نقص األوكسجين التي تحدث في مستوى الجذر ،ويرجع ذلك إلى محدودية منطقة التبادل بين الهواء والمياه ،مقارنة بحجم من المحلول ،وانخفاض معامل انتشار األوكسجين في المياه. وقد تم التغلب على هذا العائق عن طريق تزويد المحلول المغذي باالكسجين باستخدام مضخات الهواء ،أو من خالل إعادة تدويرالمياه العميقة ( )RDWCالتي فيها استخدام خزان إلمداد المحلول المغذي لعدد من الدالء (الجرادل)، ويؤدي إعادة التدوير في هذه الحالة إلى التهوية بتفتيت المياه عن طريق بخاخات رذاذ.
الزراعة المائية الطافية تزرع النباتات على الصواني العائمة في خزانات مليئة بالمحلول المغذي .رغم أن هذا األسلوب له تاريخ طويل ،إال أنه لم ينتشر بالبيوت المحمية إال بعد انتشار البولستيرين عالي الكثافة والصواني البالستيكية الخفيفة مثل الستيروفوم. أول من استخدمة هذا النظام هو البروفيسور من جامعة بيزا ،بإيطاليا في عام ،1291بزراعة الخس ،والخرشوف الورقي cardoonوالفراولة .في الوقت الحاضر ،يستخدم هذا النظام أساسا لزراعة الخضر الورقية الطازجة المقطعة (الخس ،الهندباء ،الجرجير،الخ) والنباتات العطرية (الريحان والنعناع والزعتر وغيرها). يبدو النظام جذابا نتيجة النخفاض تكاليف اإلنشاء واإلدارة ،وبساطة احتياجات التحكم اآللي الالزمة لرصد وضبط المحلول المغذي .وتستند األنظمة الكالسيكية على خزانات بعمق 30- 20سم ،مصنوعة من مواد منخفضة التكاليف (الخرسانة والطوب وألواح خشبية) أومحفورة مباشرة في أرض البيت الزجاجي .وتبطن الخزانات بمانع لتسريب المياه (مثل التبطين بغشاء بولي إيثيلين) ويمأل الخزان بالمحلول المغذي ( 250-150لتر لكل متر مربع) .يساعد حجم المحلول الكبير على اعتدال درجة الحرارة ويقلل من وتيرة الحاجة لتعديل المحلول ، .وينبغي أن يظل تركيز األكسجين في المحلول المغذي بين 5و 1ملج للتر الواحد خالل موسم النمو .وتعتبر أسهل طريقة إلمداد األوكسجين للمحلول المغذي عن طريق مضخات تقوم بدفع جزء من المحلول مع الهواء في خرطوم كالفنشوري .ومع ذلك، يراعى أن ال تزيد قوة تصرف الهواء عن اللزوم ،لتجنب حدوث ضرر للجذور وإعادة تدوير اإلفرازات النباتية.
.12الزراعة بدون تربة
223
لوحة رقم 2 نباتات خس صغير األوراق تنمو في نظام متعدد الخزانات (يسار)؛ وريحان ينمو على خزان مفرد بكل مساحة الصوبة (يمين) يمكن استخدام نظام خزان واحد أو نظام متعدد الخزانات في البيوت المحمية (لوحة رقم .)1في النظام األول ،يحتل النظام معظم البيت ،تاركا مساحات صغيرة دون زراعة ،مما سمح بجعل بعض العمليات آلية ،مثل وضع وتغيير الصواني .ويتكون النظام األخير من عدد من الخزانات بمساحة ≥ 4م2 ×2( 2م) وعلى مسافات بين1.0-0.5متر، وهو يحد من مخاطراألخطاء التشغيلية وانتشار األمراض.
تقنية الفيلم المغذي ()NFT الفيلم المغذي هي أحد تقنيات الزراعة المائية حيث تتصرف طبقة رقيقة جدا (فيلم) المحلول المغذي من خالل قنوات للمياه (تعرف أيضا باسم أخاديد ،أحواض أوالمزاريب) ،حيث توضع جذورالنباتات العارية (لوحة رقم .)2توضع القنوات بمعدل انحدار من 3،0-1،2في المئة ويتم ضخ المحلول المغذي في الطرف األعلى بحيث يتصرف المحلول ألسفل عبر القنوات معرضا الجذورمبللة بالكامل .ويمكن أن يكون االنحدار باألرض نفسها أو عن طريق قواعد أو أرفف تعمل على تثبيت القنوات وإمداد االرتفاع المطلوب في نفس الوقت .يضمن تيارالمياه الرقيق (2-1ملم عمق) إمداد األوكسجين بكمية كافية للجذور ،حيث يكون السطح العلوي لحصيرة الجذور السميكة التي ستتكون في الجزء السفلي من القناة (بطن القناة) معرض للهواء باستمرار .يتم تصريف المحلول عند الطرف األدنى من القنوات إلى مواسير تجميع كبيرة متصلة بخزان كبير ،ويعاد ضخه مرة أخرى وهكذا .ويجب تجنب انخفاض أرضية القنوات حيث يؤدي ركود المحلول إلى استنزاف األكسجين وتأخر النمو. تتكون القنوات عموما من أنواع مختلفة من المواد البالستيكية ،مثل بطانة البولي إثيلين ،البولي فينيل كلورايد (بولي فينيل كلورايد) والبولي بروبلين، مع مقطع على شكل مثلث أو مستطيل .يجب أن تكون قاعدة القناة مسطحة وليست مقعرة وذلك
لوحة رقم 1 تقنيةةة الفةةيلم المغةةذي – يسةةري المحلةةول المغةةذي خةةالل المجموع الجذري لنبات الطماطم بالقناة
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
224
للحفاظ على تيار ضحل من المحلول .تتراوح معدالت تصرف المحلول بين 1و 3لترات في الدقيقة ( 2-2لتر للمتر المربع في الساعة) عند المدخل حسب نوع المحصول وحجم القنوات .وينصح بمعدالت تصرف أقل لمحاصيل مثل الخس ،بينما المعدل األكبر يكون لمحاصيل الخضر الثمرية .ويمكن أيضا أن يتم البدء بمعدالت تصرف أقل في بداية النمو (على سبيل المثال4-2لتر للمتر المربع لكل ساعة) وتزداد عند اكتمال نمو النبات (مثل2 -5لتر4لتر للمتر المربع لكل ساعة) .غالبا ما تؤدي معدالت تصرف تتجاوز هذا النطاق إلى مشاكل تتعلق باألوكسجين أو التغذية: معدل سريع جدا فيصبح المياه عميق جدا وتكون نسبة األوكسجين للجذور غير كافية؛ أما في المعدل بطيئ جدا، فالنتيجة هي نقص المواد الغذائية ،وخاصة النباتات بالقرب من نهاية القناة حيث تكون النباتات التي قبلها قد قامت بالفعل باستنزاف العناصر المغذية وخاصة النيتروجين والبوتاسيوم .كما يعتمد معدل استنزاف المغذيات أيضا على طول القناة .وكقاعدة عامة ،ينبغي أال يتجاوز الطول 11-12م .وللتغلب على هذه المشاكل ،تم تطوير نظام تقنية فيلم مغذي معدل يدعى نظام تقنية الفيلم المغذي السوبر ( ،)SNFTحيث يتم توزيع المحلول المغذي عن طريق مخارج موضوعة على طول القناة ،وذلك لضمان توافر العناصر المغذية واألكسجين بالقرب من الجذور. قد يكون تصرف المحلول المغذي مستمرا في دورة مدتها 24ساعة ،أو متقطعة (بالتناوب لتحسين األوكسجين في المجموع الجذري) .وهناك محلوال وسطا بين هذين النهجين -وهو إعادة تدوير مستمر من المحلول المغذي خالل ساعات النهار (الفجر حتى الغروب) وإيقاف طوال الليل .ومع ذلك ،إذا استخدم نظام التدوير المتقطع ،يجب أن تكون سعة خزان المياه كبيرة بما يكفي الستيعاب كل المحلول المغذي الموزع بالنظام عند إيقاف التشغيل .تتم تغطية القنوات عادة قبل الشتل بشرائح البولي ايثلين ذو الوجهين أسود و األبيض ( 250-150ميكرون) ،حيث يوضع الفيلم بحيث يكون الجانب األبيض مواجه الخارج (ليعكس الضوء وتجنب التسخين الزائد للجذور والمحلول المغذي) و الجانب األسود إلى الداخل (لتجنب انتقال الضوء وما يترتب على ذلك من تنمية الطحالب) .تنمى النباتات المعدة لالستخدام في أنظمة الفيلم المغذي في أوعية أو أصص صغيرة أو في مكعبات الصوف الصخري ،ثم تنقل إلى القنوات عندما يتكون مجموع جذري كبير. تعتبر المزايا الرئيسية لتقنية الفيلم المغذي NFTأكثر من النظم األخرى هي غياب البيئات وانخفاض حجم المحلول المغذي المطلوب ،مما يؤدى إلى تحقيق وفورات كبيرة في المياه واألسمدة وتخفيض اآلثار البيئية والتكاليف المتعلقة بالتخلص من البيئة .من ناحية أخرى ،ونظرا النخفاض حجم المياه ،يتعرض المحلول المغذي لتباين كبير في درجة الحرارة على طول القناة وخالل مواسم النمو .وعالوة على ذلك ،فإن الفيلم المغذي ليس لديه قدرة على التوافق مع انقطاع إمدادات المياه والمغذيات ،وهناك مخاطر كبيرة من انتشار األمراض التي تنتقل عن طريق الجذور .يمكن زراعة معظم المحاصيل في نظام الفيلم المغذي فنيا ،لكنه يفضل في المحاصيل قصيرة األجل ( 50-30يوما) ،مثل الخس ،وذلك ألن النباتات تكون جاهزة للحصاد قبل أن يمأل المجكوع الجذري القنوات بالكامل.
تقنية السريان العميق )DFT( Deep flow technique تقنية السريان العميق هي طريقة أخرى تتعرض فيها الجذور باستمرار للمياه والعناصر المغذية المتحركة .بينما مع نظام الفيلم المغذي ،تكون طبقة المياه أرق ما يمكن ،أما في نظام السريان العميق يكون عمق المحلول المغذي
.12الزراعة بدون تربة
225
المنصرف باستمرار يتراوح بين 150-50ملم .يؤدي حجم المياه الكبير إلى سهولة السيطرة على المحلول المغذي والعمل علي اعتدال درجة الحرارة ،مما يجعل النظام مناسب للمناطق التي يمكن أن يؤدي تباين درجات الحرارة في المحلول المغذي إلى مشكلة .يكون عرض القنوات في هذا النظام عادة حوالي 1متر .وتزرع النباتات على صواني البوليسترين التي تطفو على المياه أو تستند على جوانب القناة.
الزراعة الهوائية الزراعة الهوائية عبارة عن زراعة النباتات بحيث يكون المجموع الجذري معلقا بشكل مستمر أو متقطع في رذاذ خفيف من المحلول المغذي .يتم تثبيت النباتات في فتحات على لوح من البوليسترين الذي قد يوضع أفقيا أو منحدرا، ومثبتا على هيكل معدني ،وبحيث يكون مقطع الحاويات المغلقة النهائي على هيئة مربع أو مثلث (لوحة رقم .)3 يتم إمداد المياه والعناصر المغذية عن طريق رش جذور النبات المداله برذاذ المحلول المغذي عن طريق رشاشات ،أو بخاخات ضباب مركبة على خراطيم بولي إيثيلين أو بولي فينيل كلورايد بولي فينيل كلورايد ومثبتة داخل الوحدة. يتراوح معدل التصرف في الرشاشات بين 90-35لترا بالساعة ،وتعتمد المسافة بين الرشاشات على تصميم وحجم الوحدات المنزرعة .وبصفة عامة ،يفضل أن تكون المسافة حوالي 0.50م لضمان معدل رذاذ متجانس على طول الوحدة .يستمر الرش عادة 10-30ثانية ،ويختلف معدل التواتر حسب النوع ،ومرحلة نمو النبات ،موسم النمو والوقت من اليوم (على سبيل المثال في الصيف ،خالل النمو الخضري السريع ،لمحصول منزرع في شمال شرق ايطاليا ،قد يتطلب ما يصل إلى 20رشة يوميا) .في كل مرة ،يتم تجميع الصرف في أسفل الوحدات وتدويره. يؤدي نظام الزراعة الهوائية إلى خفض كبير في استهالك المياه واألسمدة ويضمن وفير األوكسجين بكميات كافية للجذور .ومع ذلك ،قد تواجه النباتات التي تزرع هوائيا ضغوط حرارية شديدة ،خاصة في فصل الصيف .وثمة عيب آخر هو عدم القدرة على التعامل مع انقطاع تصرف المياه (مثل انقطاع التيار الكهربائي) .يستخدم نظام الزراعة الهوائية في النباتات صغيرة الحجم (مثل الخس والفراولة). مزارع البيئات تشير زراعة البيئات إلى نظم الزراعة بدون تربة التي يستخدم فيها بيئات صلبة غير عضوية (الرمل، الحصى ،البيراليت ،الصوف الصخري ،واألحجار البركانية وغيرها) أو عضوية (البيت ،واللحاء ،وجوز الهند ،وقشر األرز الخ) لتدعيم النباتات .تحتفظ البيئات باحتياطيات من المحلول المغذي ،وبالتالي تخفف من مشاكل انقطاع إمادات المياه والعناصر الغذائية، وتحمي الجذور من تقلبات درجات الحرارة .وتعتبر الزراعة في البيئات حاليا هو نظام الزراعة بدون تربة األساسي المستخدم بالبيوت المحمية إلنتاج الفلفل
لوحة رقم 3 زراعةةةة هوائيةةةة :نباتةةةات الريحةةةان تنمةةةو علةةةى ألةةةواح بةةةولي سةةةتيرين موضوعة أفقيا لتكون نظام على شكل مربع (يسار)؛ نباتات الخس تنمةو على ألواح بولي ستيرين موضوعة بميل لتصنع شكل مثلث (يمين).
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
221
والخيار والطماطم .يمكن استخدام عدد من البيئات اعتمادا على قدرة البيئة على االحتفاظ بالمياه وديناميكية المياه. تتوافر البيئات للزراعة بدون تربة أساسا مغلفة في وسائد بالستيكية (مثل الصوف الصخري ،ألياف جوز الهند) ،أو كبيئات معبأة جاهزة في أكياس بالستيكية (مثل البيراليت ،البيت ،وجوز الهند) أو كبيئات غير معبأةعلي هيئة حبيبات يمكن وضعها مباشرة في األحواض والدالء (الجرادل) أو الحاويات األخرى المصنوعة من مواد بالستيكية قوية ومعمرة.
مزارع الحصى يمكن استخدام الحصى في األحواض التي تم بناؤها إما بحفر التربة أو فوق األرض وبمعدل انحدار من 0.3-0.2في المئة .تبطن األحواض بفيلم بالستيك سميك ( 500ميكرون غشاء بولي إثيلين أسود مثال) وبطول يصل إلى 40-30م. يستخدم نظام الري التحتي في معظم مزارع الحصى .وكبديل لذلك ،كما هو الحال في أنظمة الفيلم المغذي ،يتم إمداد المحلول المغذي في الجهة األعلى للحوض ،حيث يتصرف إلى الجهة المنخفضة لتجميع الفائض وتعديله وإعادة استخدامه ،ويعرف هذا النظام المعدل لمزارع الحصى بتقنية فيلم الحصى )( (GFTلوحة رقم .)4 يعتبر أفضل نوع من الحصى الستخدامه لمزارع الحصى التي تروى تحتيا أو ببتقنية فيلم الحصى هو كسر الرخام أو الجرانيت غير منتظم الشكل وبقطر 20-3ملم (> ٪50من الجزيئات 15-10مم) .ال ينبغي أن تحتوي الجزيئات على مواد جيرية حتى يتم تجنب تغيير رقم الحموضة .إذا تم استخدام الري بالتنقيط بدال من الري التحتي ،يجب استخدام حبيبات ذات أقطار أصغر ( 10-3مم؛ > 50في المئة حوالي 5ملم).
مزارع الرمال تستخدم األحواض المبطنة بالبالستيك (كما في مزارع الحصى) أو يغطى سطح تربة الصوبة بالكامل .ويستخدم نظام الري بالتنقيط لتغذية كل نبات على حدة؛ وعادة ال يتم إعادة تدوير المحلول المغذي (نظام مفتوح) .وهناك نوع خاص من مزارع الرمال وهو ما يعرف بـ "إينارينادو" ( enarenadoلوحة رقم )5الذي ال يزال يستخدم على نطاق واسع في البيوت المحمية في منطقة ألميريا بجنوب أسبانيا ،ولقد تم تبني هذا النظام للتغلب على مشاكل التربة األصلية بالمنطقة .يتم إعداد هذا النظام بتسوية التربة وتبطينها بطبقة من الطين المضغوط (حوالي 20سم) ،تليها طبقة من 3-2سم من السماد العضوي المتحلل أو بمواد عضوية (مخلفات زراعية مكمورة) .وأخيرا يغطى بطبقة من 10سم من الرمل الشاطيء المغسول أو الحصى الخشن .وتقوم طبقة الطين بوظيفتين :منع تسرب المياه إلى باطن األرض؛ ووقف ارتفاع المياه األرضية المالحة بالخاصية الشعرية.
لوحة رقم 4 تقنية الفيلم الحصوي ( -)GFTمراقد الحصى الرخامي
.12الزراعة بدون تربة
229
مزارع الوسائد مزارع الوسائد عبارة عن زراعة النباتات في أكياس بالستيكية مملوءة إما بوسائد مسامية أو حبيبات مفككة (لوحة رقم .) 1ويمكن شراء الوسائد مملوءة بالبيئة وجاهزة لالستخدام أو يمكن أب يقوم المزارع بملئها بنفسه. وعادة ما تكون بيئات الوسائد من الصوف الصخري أو ألياف جوز الهند؛ وتكون أبعاد وسائد الصوف الصخري حوالي 20سم طول 10-2 ،سم ارتفاع و 20-15سم عرض .ويناسب الوسائد بعرض 15سم نمو نباتات مثل الفلفل والطماطم .أما الوسائد األكثر عرضا لمحاصيل مثل الخيار التي تحتاج لقاعدة قوية ومستقرة وإمكانية كبيرة الستيعاب مجموع جذري كبير .يزداد حجم وسائد جوز الهند بعد ترطيبها ،ليصل طولها إلى 110-20سم 15 ،وعرضها 20 سم وارتفاعها 12-1سم. زراعة الحاويات تستخدم حاويات مختلفة مثل البولي إيثيلين ،البولي فينيل كلورايد ،أو الدالء (الجرادل) من مادة البوليسترين أو األصص (لوحة رقم .)10يختلف حجم الحاويات من 12-12لتر و ويزرع بالحاوية الواحدة من 2-1نبات .من المهم أن يكون عمق الحاوية كافي لتطور المجموع الجذرية ونمو النبات ،وكلما زاد عمق الحاوية ارتفعت نسبة الهواء إلى الماء في البيئة .يعتمد عمق الحاوية على نوع المحصول ،طول موسم النمو ونوع من البيئة .بشكل عام ،ال بد من أن يزيد العمق عن 20سم .يستخدم نظام الري بالتنقيط لتغذية كل نبات على حدة ويتم التخلص من المحلول الزائد عن
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
222
طريق فتحات في قاعدة الحاوية .من أكثر البيئات المستخدمة في زراعة الحاويات هي البيت وألياف جوز الهند (بمفرده أو مختلطا مع البيراليت ،الخفاف ،أو الزيوليت) والبيراليت .وتستخدم نفس إجراءات التشغيل العامة كما هو الحال مع زراعة الوسائد. زراعة القنوات تنمو النباتات في قنوات بالستيكية أو قنوات مبطنة بالبالستيك مبنية فوق سطح األرض (لوحة رقم 11و .)12يتباين عمق القناة بين 35-10سم حسب نوع البيئة وحجم الحبيبات (يحتاج حجم الحبيبات 0.5-0.3ملم إلى عمق 35سم على األقل) .يجب أن تكون القنوات بمعدل انحدار متجانس قدره 0.5في المئة .يجب وضع ماسورة صرف بقطر 30مم على األقل طوليا أسفل القناة من البداية للنهاية .تزرع النباتات على مسافات عادية وتروى بالتنقيط لوحة رقم 2 بعةةد تشةةبع الوسةةائد ،يةةتم عمةةل شةةق رأسةةي (أعلةةى)؛ أو علةةى شةةكل حةةرف ( Lأسةةفل) علةةى الحافةةة السةةفلية للوسةةادة ،بةةين النباتين؛ طول الفتحة في حرف Lمن 3-2سم.
كل نبات على حدة .تستخدم نفس البيئات ونفس إجراءات التشغيل العامة كما هو الحال مع زراعة الحاويات. معدات وتخطيط البيوت المحمية يتم تغطية سطح التربة في الزراعة بدون تربة –بصفة عامة- بأغشية البولي ايثلين األسود على األبيض ( 250-200ميكرون). يوضع الغشاء بحيث يكون الجانب األبيض ألعلى لتعظيم االنعكاس ،وتحسين اإلضاءة عند مستوى النبات وتقليل احتباس
لوحة رقم 2 شةتالت طمةاطم أخرجةت الجةذور فةي مكعبةات الصةةوف الصخري ،استعدادا للزراعة
الحرارة داخل البيوت .ويواجه الجانب األسود األرض لمكافحة الحشائش .تؤدي تغطية سطح التربة إلى خفض الرطوبة النسبية للهواء ،ومنع التبخر من التربة وكذلك تجنب االتصال بين النباتات
.12الزراعة بدون تربة
222
والتربة ،وبالتالي تقليل خطر اإلصابة باألمراض. تحتاج جميع أنظمة الزراعة بدون تربة (ما عدا النظام العائم والزراعة المائية العميقة) إلى أنظمة حقن األسمدة مع مياه الري للمساعدة على تخفيف األسمدة المركزة والمساهمة في تجانس المحلول المغذي لكل نبات .وعادة ما تحتوي معدات التسميد على ما يلي:
منظمات الضغط لتقليل ضغط المياه عند المدخل إلى ضغط يتناسب مع نظام الري.
الفالتر (عادة 20ميكرون أو 200مش) وذلك لتجنب مشاكل اإلنسداد التي قد تنشأ نتيجة للشوائب العالقة بالمياه أو نتيجة األمالح المترسبة.
خزانات للمحاليل السمادية المركزة واألحماض، وعادة ما تكون مصنوعة من مواد خاملة مقاومة لألحماض واألمالح (عادة البولي بروبلين أو البولي فينيل كلورايد) وعادة ما يكون حجمها ≥ 1000لتر لتخزين المواد الكيماويات بين مرات الحقن.
أجهزة حقن أسمدة ألخذ كميات صغيرة من المحلول المركز في مياه الري وتوصيلها إلى النباتات.
أجهزة قياس األس الهيدروجيني (الحموضة أو القلوية) والتوصيل الكهربائي ( )ECفي المياه
لوحة رقم 10 نباتةةات طمةةاطم تنمةةو فةةي صةةناديق بةةولي سةةتيرين مملوءة بألياف جوز الهند بالمغرب (أعلى)؛ وفي صناديق بولي إيثيلين مملوءة بالبرليةت فةي تركيةا (أسفل).
والمحلول المغذي.
أجهزة توصيل المياه والمحلول المغذي -المعدات المستخدمة لتزويد المحلول المغذي في النظم المائية السائلة موضحة أعاله؛ بينما يتم توصيل المحلول المغذي للنبات عن طريق نظام الري بالتنقيط باستخدام خراطيم رفيعة (المعروف باسم االسباجتي) للنباتات المنزرة في بيئات.
يعتبر حقن المحلول المغذي المركز في شبكات الري (الشكل
لوحة رقم 11 نباتةةات طمةةاطم تنمةةو فةةي قنةةوات مبطنةةة بالبالسةةتيك مملةةوءة بألياف جوز الهند
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
300
رقم ،4يسار) غير مناسب عندما يكون تركيز البيكربونات في المياه مرتفعا ،حيث سيؤدي ارتفاع الضغط الناجم عن تكوين ثاني أكسيد الكربون عدم اتمام التفاعل نتيجة لتكوين حمض البيكربونات نفسه .وهكذا عندما ينخفض الضغط داخل الخطوط (على سبيل المثال عند المخارج) ،يتوقف رد الفعل الحمضي للبيكربونات وتزداد درجة حموضة المحلول .يؤدي حقن المحلول المغذي المركز عبر خزان خلط (الشكل رقم ،4يمين) إلى ضمان حقن المحلول المغذي والمحلول الحمضي مع المياه في وعاء واحد يتم فيه رصد تركيز األمالح ودرجة الحموضة بشكل مستمر ،ثم يتم بعد ذلك حقن المحلول المغذي إلى الشبكة الرئيسية .يؤدي هذا النظام إلى العديد من المزايا: •
ضمان ثبات تركيز األمالح ودرجة حموضة المحلول إلى حد ما.
•
بقاء المحلول في خزان الخلط لفترة طويلة كافية لحدوث التفاعل بين الحامض والبيكربونات بشكل كامل.
•
يسمح الخزان المفتوح بالتخلص من ثاني أكسيد الكربون من المحلول ،وبالتالي اإلسراع من التفاعل بين الحامض والبيكربونات.
ونتيجة لذلك يكون تنظيم درجة الحموضة أفضل؛ فالحقن في خزان للخلط هي التكنولوجيا األكثر مالئمة لنظم الزراعة بدون تربة بالنظام المغلق إلعادة تدوير المحلول المغذي.
شكل رقم 4 حاقنات األسمدة النسبية تفرغ المحلول المركز إما مباشرة في أنابيب الري (يسار)؛ أو في خزان خلط (يمين).
.12الزراعة بدون تربة
301
تغذية المحاصيل في الزراعة بدون تربة المبادئ ينبغي تزويد جميع العناصر الغذائية النباتية األساسية للزراعة بدون تربة ،عن طريق المحلول المغذي ،باستثناء الكربون ،الذي يتم امتصاصه من الهواء في صورة ثاني أكسيد كربون .تستخدم األسمدة غير العضوية كمصادر للعناصر الغذائية إلعداد محلول مغذي يحتوي على جميع العناصر الغذائية األساسية ،ماعدا الحديد ،الذي يتم إضافته في صورة مخلبية لتسهيل توفره في صورة ميسرة للنباتات .غالبا ما تستخدم أمالح غير عضوية سريعة الذوبان إلعداد محلول مغذي للزراعة بدون تربة ،وقد يستخدم أيضا بعض األحماض غير العضوية .يوجد وصف موجز لقابلية ذوبان األسمدة الشائع استخدامها في الزراعة بدون تربة في الماء بالجدول رقم .1
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
302
جدول رقم 2 قابلية الذوبان في الماء لألسمدة الشائع استخدامها في الزراعة بدون تربة السماد نترات األمونيوم نترات الكالسيوم نترات بوتاسيوم نترات ماغنسيوم حمض نيتريك فوسفات أمونيوم فوسفات بوتاسيوم حمض فوسفوريك سلفات بوتاسيوم سلفات ماغنسيوم بيكربونات بوتاسيوم حديد مخلبي سلفات منجنيز سلفات زنك سلفات نحاس بوراكس حمض بوريك ثماني بورات الصوديوم سباعي مولبدات األمونيوم مولبدات صوديوم
الرمز الكيميائي NH4NO3
الوزن الجزيئي
نسبة العنصر N:13, 101.1 K:38
5[Ca(NO3)2 N:11, ].2H2O 256.3 Mg:9 NH4NO3 63.0 N:22 KNO3 115.0 N:12, P:27 Mg(NO3)2 136.1 P:23, K:28 HNO3 98.0 P:32 NH4H2PO4 174.3 K:45, S:18 KH2PO4 Mg:9.7, 246.3 S:13 H3PO4 100.1 K:39 K2SO4 - Fe:6–13 MgSO4 169.0 Mn:32 KHCO3 287.5 Zn:23 أنواع متعددة 249.7 Cu:25 MnSO4 381.2 B:11 ZnSO4 61.8 B:17.5 CuSO4 Na2B4O9412.4 B:20.5 10H2O 1163.3 Mo:58 H3BO3 241.9 Mo:40 Na2B8O13-4H2O N:13, 101.1 K:38 (NH4)6Mo7O24 N:11, 256.3 Mg:9 Na2MoO4-2H2O
الذوبان في الماء كجم/لتر عند صفر °م 0.13
(20°C) 2.79 0.23 1.67 0.12 0.26 1.12 1.05 0.62 0.32 0.016 0.05 0.045 0.43 0.56 0.13 (20°C) 2.79
في المزارع بدون تربة التجارية ،يتم خلط األسمدة الالزمة إلعداد المحلول المغذي مع المياه لتكوين المحاليل المركزة ،والتي يتم خلطها آليا مع مياه الري الحقا لتكوين المحلول المغذي. تركيب المحلول المغذي ينبغي توافر نتائج تجريبية بشأن االحتياجات الغذائية الخاصة بمحصول معين حتى يتم تركيب المحلول المغذي له. تستخدم هذه المعلومات أيضا لمتابعة وضبط الحالة الغذائية والوضع التغذوي في منطقة الجذر خالل فترة النمو .وقد كان الهدف الرئيسي للبحوث المتعلقة بالزراعة بدون تربة في العقود األخيرة هو تركيب المحلول المغذي واالستفادة المثلى من التغذية في المزارع المائية التجارية.
.12الزراعة بدون تربة
303
تم تنفيذ عمل رائد في تركيب المحلول المغذي من قبل العلماء األمريكيين قبل الحرب العالمية الثانية ،األمر الذي أدى إلى تركيبة محلول هوجالند وأرنون ( ،)1250والذي يستخدم وال يزال على نطاق واسع لألغراض البحثية حتى اليوم .ويوضح الجدول 2هذه التركيبة. تم تركيز الجهود ،بعد الحرب العالمية الثانية ،على تعديل التركيبة األساسية لمحلول هوجالند وآرنون ()1250 لتتماشى مع االحتياجات الخاصة بكل محصول .وبتطور تقنيات ومعدات التحليل ،تم التوصل إلى محاليل مغذية محددة لكل محصول من محاصيل الزراعات المحمية .وهناك العديد من األمثلة تم نشرها لتلك المحاليل ،منها Sonneveld و ،)1224( Straverريش ( ،)1229دي De Kreijوآخرون ( 1221( Papadopoulos ،)1222و ،)1224 )2002( Adamsوغيرهم .وهناك مثالين لمحلولين اقترحهما Sonneveldو )1224( Straverعن الخيار والطماطم في الجدول رقم .2 بعد الحرب العالمية الثانية ،ركزت الجهود على التكيف مع الصيغة األساسية للهوغالند وأرنون ( )1250الحتياجات أنواع المحاصيل الفردية .بدعم من التطورات الجديدة في تقنيات ومعدات التحليل ،صيغت محلول المغذيات المحددة لكل نوع من المحاصيل البيوت المحمية .وقد نشرت هذه الصيغ من قبل Sonneveldو ،)1224( Straverريش ( ،)1229دي Kreijوآخرون ،)1222( .بابادوبولوس ( 1221و ،)1224آدمز ( )2002وما إلى ذلك يتم إعطاء مثالين من الصيغ التي اقترحها Sonneveldو )1224( Straverعن الخيار والطماطم في الجدول رقم .2 وهكذا ،يجب أن يقوم المزارع بإجراء حساباته بشكل .وهناك صعوبة أخرى تتمثل في عدم القدرة على تغذية عنصر معين من العناصر المغذية الكبرى بشكل مستقل عن الععناصر المغذية الكبرى األخرى ،وذلك بسبب عدم وجود أسمدة تحتوي على عنصر وحيد (باستثناء النيتروجين .)Nعلى سبيل المثال ،يمكن إضافة البوتاسيوم القابل للذوبان ( )+Kإلى محلول مائي في صورة هيدروكسيل البوتاسيوم ( )KOHأو كملح (كلوريد ،نترات ،فوسفات أو سلفات البوتاسيوم الخ) .ومع ذلك ،تؤدي إضافة البوتاسيوم في صورة هيدروكسيل البوتاسيوم ( )KOHيصاحبه تحرير أيونات -OHالتي تؤدي إلى زيادة رقم حموضة المحلول إلى مستويات ضارة بالنبات .وبالمثل ،فإن التغذية بأمالح البوتاسيوم يصاحبه تحرير عنصر آخر في شكل أنيون بنسبة مولية ثابتة اعتمادا على تكافؤ من هذا األنيون (عادة إما 1:1أو .)1:2
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
304
وقد تم تطوير برامج كمبيوتر خاصة لحساب كميات األسمدة الفردية المطلوبة إلعداد المحلول المغذي ذو تركيب معين باستخدام مياه الري للتغلب على هذه المضاعفات وتجنب تكرار المشاكل .وقد اقترح Savvasو Adamidis ( )1222برنامج بسيط ويمكن استخدامه بسهولة لتقدير كمية األسمدة الالزمة إلعداد المحلول المغذي التج عند الرغبة في الوصول إلى تركيز معين معروف ،وبمعلومية تحليل مياه الري .يمكن الوصول إلى هذا البرنامج ،الذي يعمل من خالل برنامج مايكروسوفت اكسل ® ،والذي يمكن تحميله مجانا عبر شبكة اإلنترنت على العنوان التالي: .index_en.htm www.ekk.aua.gr إنه لمن الضروري اإللمام بالبيانات المطلوب إدخالها للحصول والخاصة بتركيب المحلول وذلك لتقدير كمية األسمدة الالزمة إلعداد المحلول المغذي باستخدام برنامج كمبيوتر .يجب تحديد مكونات المحلول المغذي عند استخدام برنامج قائم على الخوارزمية التي اقترحها ،)1222( Adamidis Savvasandوذلك من خالل تحديد قيم مستهدفة من خصائص المحلول التالي:
التوصيل الكهربي ( )ECبالديسيسيمنز/متر –كمقياس لتركيز األمالح الكلي في المحلول المغذي.
درجة الحموضة ()pH مستويات البوتاسيوم ،الكالسيوم والمغنيسيوم ،والتي يمكن إدخالها كنسبة بين هذه العناصر (بوتاسيوم: كالسيوم :مغنيسيوم على أساس التركيز المولي ،الذي يرمز لهم بالرموز )Z :Y :Xأو كتركيزات ثابتة (ملمول /لتر). مستوى ،Nوالذي يمكن التعبير عنه طريق تحديد أحد الخيارات التالية: نسبة النيتروجين الكلي إلى البوتاسيوم (أزوت كلي /البوتاسيوم ويرمز له بالرمز )Rمع النسبة بيناألمونيوم إلى إجمالي نسبة النيتروجين ( NH4-N/total-Nبالرمز ،)Nrوكالهما على أساس التركيز المولي. نسبة النيتروجين الكلي إلى البوتاسيوم (أزوت كلي /البوتاسيوم على أساس التركيز المولي ويرمز لهبالرمز )Rمع نسبة ثابتة من النيتروجين األمونيومي (ملمول/لتر). تركيز ثابت من النيتروجين النتراتي (ملمول/لتر) مع النسبة بين األمونيوم إلى إجمالي نسبة النيتروجين( NH4-N/total-Nبالرمز ،)Nrوكالهما على أساس التركيز المولي ،أو تركيز ثابت NO3النيتروجين النتراتي (ملمول/لتر) مع تركيز ثابت من النيتروجين األمونيومي(ملمول/لتر).
تركيز الفوسفات ( H2PO4ملمول/لتر).
تركيزات العناصر الصغرى (ميكرو مول /لتر) ،على وجه التحديد الحديد ،Feالمنجنيز ،Mnالزنك ،Zn النحاس ،Cuوالبورون Bوالمولبدنم .Mo
.12الزراعة بدون تربة
305
إذا تم إدخال تركيب المحلول المغذي المستهدف في صورة تركيزات مستهدفة ،ستكون درجة التوصيل الكهربي لهذا المحلول ثابتة أيضا والتي يمكن حسابها باستخدام العالقة التالية التي وضعها Savvasو:)1222( Adamidis
ك = 2.212ت – 1.412
المعادلة رقم 1
حيث: ت = التوصيل الكهربي (ديسيسيمنز/م )(dS/ m ك = مجموع تركيز الكاتيونات (ملليمكافيء /لتر) بالمحلول المغذي ،بما في ذلك الكاتيونات غير المغذية ،وخاصة تركيز الصوديوم .Na+ ونتيجة لذلك ،عندما تعطى فقط تركيزات المغذيات الكبيرة ولكن ال نسب المغذيات الكبيرة لتحديد المطلوب المغذيات تركيب المحلول ،فإنه ال معنى لتحديد هدف ،ECمنذ واحد فقط ECثابت ،على وجه التحديد أن تحسب المعادلة ،1 أمر ممكن .في المقابل ،إذا تم تعريف التركيب المطلوب من المحلول المغذي عن طريق تحديد نسب المغذيات الكبرى المستهدفة ،فمن الممكن تحديد أي درجة توصيل كهربي مطلوبة. لتقدير كمية األسمدة الالزمة إلعداد المحلول المغذي ،فمن المهم أيضا أن تتوافر أيضا المعلومات التالية إلى برنامج الكمبيوتر ،باإلضافة إلى بيانات وصف تركيب المحلول المطلوب: •
التوصيل الكهربي ،ودرجة الحموضة وتركيز المغذيات (بوتاسيوم ،كالسيوم ،ومغنيسيوم ،نيتروجين نتراتي، كبريت ،منجنيز ،زنك ،نحاس ،بورون ،كلور) واأليونات غير المغذيات (الصوديوم والبيكربونات) في مياه الري المستخدمة لتحضير المحلول المغذي.
• نسبة الحديد في الحديد المخلبي المستخدم كمصدر للحديد. • المصدر المتاح للفوسفور القابل للذوبان (فوسفات بوتاسيوم KH2PO4أو حمض فوسفوريك) ونسبة النقاوة لحمض الفوسفوريك في حمض الفوسفوريك التجاري ،وهي عادة تكون عادة .٪25 • نسبة النقاوة لحمض النيتريك في حمض النيتريك التجاري ،عند استخدامه لضبط الحموضة عند إعداد المحلول المغذي. • مصدر البورون (انظر الجدول رقم )1 • مصدر المولبدنم (انظر الجدول رقم )1 • حجم خزان المحلول المركز (م)3 • عامل التركيز المطلوب ،ويعرف لسما ٍد ما بأنه نسبة نسبة التركيز في المحلول المركز إلى نسبة التركيز في المحلول بعد التخفيف ،وهو عادة يكون ،100ويحدده األسمدة المستخدمة األقل ذوبانا).
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
301
تشتمل المخرجات التي يتم الحصول عليها من خالل تنفيذ برنامج الكمبيوتر الخاص بحساب المحلول المغذي على وزن من السماد (كجم للمغذيات الكبرى ،وجرام للمغذيات الصغرى) التي يمكن ان تضاف إلى حجم معين من خزاني المحلول المركز ( Aو .)Bيقوم البرنامج بحساب التوصيل الكهربي إذا كانت مدخالت تركيب المحلول المغذي المستهدف عبارة عن تركيزات المغذيات الكبرى وليس نسب .يتم إدخال القيم المستهدفة من التوصيل الكهربي ودرجة الحموضة فيما بعد إلى نظام التحكم اآللي للتسميد المستخدم في اإلعداد التلقائي للمحلول المغذي الجديد عن طريق تخفيف المحلول المركز. وكقاعدة عامة ،فإن األسمدة المستخدمة كمصدر للكالسيوم هي نترات الكالسيوم ،ألن فوسفات وكبريتات الكالسيوم هي أسمدة غبر قابلة للذوبان تماما ،كما ستؤدي إضافة كلوريد الكالسيوم إلى زيادة تركيزالكلوريدات لمستزيات غير مرغوب فيها .يضاف المغنيسيوم والكبريتات في شكل كبريتات المغنيسيوم .إذا كان تركيز المغنيسيوم المستهدف أعلى من الكبريتات ،يتم إضافة المزيد من المغنيسيوم في شكل نترات المغنيسيوم .ومع ذلك ،إذا كان تركيز الكبريتات المستهدف أعلى من المغنيسيوم ،يضاف المزيد من الكبريتات في صورة كبريتات البوتاسيوم .ويضاف الفوسفور في صورة كما فوسفات البوتاسيوم األحادي ،كما يمكن أن يضاف في صورة حمض الفوسفوريك ،اعتمادا على تركيز البيكربونات في مياه الري. عادة ما يضاف األمونيوم في صورة نترات األمونيوم .ويضاف البوتاسيوم أساسا في صورة نترات البوتاسيوم ولكن، لحساب كمية البوتاسيوم التي يمكن أن تضاف بهذه الصورة ،يتم خصم ما تم إضافته من بوتاسيوم في صورة كبريتات البوتاسيوم وفوسفات البوتاسيوم األحادي من تركيز البوتاسيوم المستهدف .يضاف األزوت النتراتي Nفي صورة نترات الكالسيوم و المغنيسيوم والبوتاسيوم ،واألمونيوم وحمض النيتريك .وتعتمد كمية األزوت النتراتي التي تم الحصول عليها من تلك األسمدة على التركيزات المستهدفة من الكالسيوم ،والمغنيسيوم ،البوتاسيوم ،والكبريتات والفوسفات في المحلول المغذي وتركيز البيكربونات في مياه الري. يتوقف تركيز حمض النيتريك على تركيز البيكربونات في مياه الري للسيطرة على درجة الحموضة ولكن له تأثير أيضا على إضافة حمض الفوسفوريك. عند إعداد المحلول المغذي الجديد عن طريق تخفيف المحلول المركز مع مياه الري ،ينطوي تعديل درجة الحموضة المستهدفة على تحويل البيكربونات الموجودة في مياه الري إلى ثاني أكسيد الكربون (، Savvas and Adamidis .)1222يتطلب هذا التفاعل إضافة حامض بحيث تكون نسبة HCO3- :+Hكتركيز مولي .1 :1نادرا ما يتجاوز تركيز الفوسفور Pالمستهدف في المحلول المغذي 1.5مليمول لكل لتر .وبالتالي ،فإنه ليس من الممكن إضافة كمية من حامض الفوسفوريك تؤدي إلى زيادة تركيز Pعن 1.5مليمول لكل لتر في المحلول المغذي .ومع ذلك ،فإن تركيز البيكربونات في معظم مصادر مياه الري في دول حوض البحر المتوسط هي أعلى بكثير من 1.5مليمول لكل لتر .يتوقف تركيز حمض النيتريك الذي يمكن أن يضاف للتحكم في درجة الحموضة على تركيز البيكربونات في مياه الري ،ولكن له تأثير أيضا على إضافة حمض الفوسفوريك.
.12الزراعة بدون تربة
309
إذا كان تركيز البيكربونات في مياه الري حوالي 1.0-0.5مليمولر أعلى من تركيز الفوسفور المستهدف في المحلول المغذي ،البد من استخدام حامض النيتريك لضبط درجة الحموضة المستهدفة ،إما باإلضافة إلى حمض الفوسفوريك، أو كمصدر وحيد أليون الهيدروجين .ويرافق تركيزات البيكربونات المرتفعة في مياه الري أساسا تركيزات مرتفعة متكافئة من الكاتيونات ،وخصوصا الكالسيوم والماغنسيوم .وهكذا ،عند إعداد المحلول المغذي باستخدام المياه المنزلية التي تحتوي على تركيز بيكربونات مرتفع ،يتم تعويض الزيادة في النترات المضافة في صورة حمض نيتريك لضبط درجة الحموضة عن طريق خفض النترات المضافة في صورة نترات كالسيوم .يتم تقليل الماغنسيوم المضاف في صورة كبريتات ماغنسيوم إذا صاحب ارتفاع تركيز البيكربونات في المياه المنزلية تركيز مرتفع من الماغنسيوم .ثم يتم تعويض الكبريتات بإضافة كبريتات بوتاسيوم .وبالتالي تنخفض كمية النترات المضافة في صورة نترات بوتاسيوم .ونتيجة لذلك ،يتم تعويض النترات بإضافة حمض نيتريك حتى إذا كان تركيز البيكربونات مرتفع في المياه المنزلية ،وال يوجد أي خطورة من إضافة المزيد من حمض النيتريك إلى المحلول المغذي لضبط درجة الحموضة. وفيما يتعلق بالمغذيات المعدنية الصغرى ،يضاف الحديد في صورة حديد مخلبي ،في حين يتم إضافة المنجنيز والزنك والنحاس في صورة أمالح الكبريتات .أما البورون فغالبا ما يضاف في صورة بورات الصوديوم ،بورات صوديوم ثماني ،أو في صورة بوراكس في الزراعة بدون تربة .أما المولبدنم غالبا ما يضاف فيصورة مولبدات الصوديوم أو أمونيوم سباعي الموليبدات .يعتمد اختيار بدائل البورون والمولبدنم على توافرها باألسواق أو األسعار السائدة ،وليس على إضافة عناصر سمادية أخرى أو تركيب مياه الري. حظي وضع السيليكون في المحلول المغذي كأحد الجوانب المثيرة لالهتمام التي تتعلق بتغذية النبات في الزراعة بدون تربة في البيوت المحمية باهتمام بالغ خالل العقدين الماضيين .يحسن السيليكون من نمو النباتات التي تتعرض لظروف اإلجهاد غير األحيائية واألحيائية على حد سواء عند إضافته عن طريق المحلول المغذي في الزراعة المائية، على الرغم من أنه يبدو بدون أي تأثير في ظل ظروف غير اإلجهاد .يضاف السيليكون إلى المحلول المغذي في صورة سيليكات بوتاسيوم سائلة ) (SiO2.2KOHذات التفاعل القلوي الشديد ،لذا يجب حقنها من خزان منفصل .يتم التحكم في القلوية المرتفعة لسيليكات البوتاسيوم من خالل تعزيز جرعة حقن حمض النيتريك خالل عملية إعداد المحلول المغذي .يتم خصم الكميات الزائدة التي أضيفت إلى المحلول المغذي من النيتروجين في صورة حمض النيتريك ومن البوتاسيوم في صورة سيليكات بوتاسيوم بخصم كميات مماثلة من نترات البوتاسيوم قبل حقنها. تأثير التغذية على المحصول عتبر التوصيل الكهربي أحد الخصائص الهامة للمحلول المغذي المستخدم في الزراعة بدون تربة .فإذا كان التوصيل الكهربي للمحلول المغذي منخفض جدا ،قد يؤدي ذلك لخفض إتاحة بعض العناصر المغذية للنبات .وبالمثل ،عندما يكون التوصيل الكهربي للمحلول المغذي مرتفع جدا ،تتعرض النباتات للملوحة .ومع ذلك ،قد تتباين استجابة الغلة للتوصيل الكهربي تباينا كبيرا بين األنواع المختلفة .ولذلك ،يجب تحديد مصطلحي "منخفض للغاية" و "مرتفع جدا" كميا لكل نوع من األنواع النباتية المنزرعة على أساس نتائج تجريبية.
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
302
في المناطق شبه القاحلة مثل تلك الموجودة في حوض البحر األبيض المتوسط ،يوجد كلوريد الصوديوم بتركيزات عالية نسبيا في مياه الري المتاحة بصفة عامة .عندما يتم استخدام هذه المياه إلعداد المحلول المغذي ،يتم زيادة تركيز كلوريد الصوديوم إلى تركيز باقي العناصر ،وبالتالي يزداد التوصيل الكهربي للمحلول المغذي الناتج تبعا لذلك .عالوة على ذلك ،ففي منطقة البحر األبيض المتوسط ،قد يزداد تركيز الكالسيوم والمغنيسيوم أيضا بتركيزات في مياه الري بدرجة أعلى من التركيز المستهدف في المحلول المغذي. في مثل هذه الحاالت ،تكون تركيزات الكالسيوم والمغنيسيوم المستهدفة في المحلول المغذي هي مرتفعة باألساس الرتفاع المستوى في مياه الري وبالتالي تكون أعلى من المستوى المطلوب ،مما يؤدي في المقابل إلى ارتفاع التوصيل الكهربي للمحلول عن المستوى المستهدف. يقوم بعض المزارعين في هولندا ،وأجزاء أخرى من العالم بتحلية المياه عن طريق التناضح العكسي للتعامل مع مشكلة التركيزات المرتفعة لألمالح في مياه الري .ومع ذلك ،يؤدي استخدام تقنيات التحلية لتحمل المزارعين لتكاليف إنتاج أعلى ،ويمكن تقبلها فقط في البيوت المحمية المستخدم بها التكنولوجيا العالية وللمحاصيل ذات القيمة المرتفعة. ويمكن وصف استجابة النمو واإلنتاجية للنباتات المنزرعة مائيا لتركيز الملح الكلي في المحلول المغذي عن طريق النموذج العام في الشكل رقم .5ووفقا لهذا النموذج ،إذا كان التوصيل الكهربي أقل من قيمة معينة (أ) ،فإن زيادة التوصيل الكهربي لقيم ال تتجاوز (أ) من شأنه أن يزيد غلة المحصول. إذا تراوح التوصيل الكهربي بين (أ) و (ر) ،حيث (ر) هو الحد األقصى الحرج لمستوى التوصيل الكهربي ،والتي تعرف باسم قيمة عتبة الملوحة ( ،)STVفإن عائد المحصول يظل ثابتا .ومع ذلك ،فإن أي زيادة أخرى في التوصيل الكهربي تزيد عن المستوى (ر) يؤدي إلى انخفاض المحصول .إذا كان تركيز العناصر المغذية كافيا في المحلول المغذي ،يتبع االنخفاض في النمو والمحصول نمطا خطيا بزيادة التوصيل الكهربي إلى مستويات أعلى من (ر). ويطلق على معدل انخفاض الغلة لكل وحدة زيادة في التوصيل الكهربي بانخفاض العائد للملوحة (.)SYD كما يعتمد تأثير زيادة التوصيل الكهربي على نمو النباتات في الزراعة المائية أيضا على الظروف المناخية السائدة. وكقاعدة عامة ،تكون اآلثار الضارة للملوحة أكثر وضوحا تحت شدة اإلضاءة المرتفعة والرطوبة الجوية المنخفضة. يتراوح رقم الحموضة األمثل في منطقة الجذر لمعظم أنواع المحاصيل المنزرعة مائيا بين ،1.5-5.5بالرغم من عدم ظهور مشاكل بين 9،0-1،5 5،5-5،0في معظم المحاصيل ( .)2002 ، Adamsومع ذلك ،فهناك خطورة للخروج
.12الزراعة بدون تربة
302
عن مدى القيم الحدية للحموضة في الزراعة بدون تربة ،حيث يؤدي تجاوز تلك الحدود بالزيادة أو النقص لبعض الوقت إلى ازدياد تلك المحاطر نظرا لمحدودية حجم المحلول المغذي للنبات في منطقة الجذر .تظهر معظم النباتات تأثر سلبي للنمو عندما تتعرض لمستويات الحموضة الخارجية> 9أو < .)2002 ،Sonneveld( 5ومع ذلك ،فهناك أيضا أنواع النباتات ،مثل الجربيرا والكريزانثمم ،chrysanthemumsوالتي تؤدي بشكل أفضل عند مستوى حموضة اقل نظرا للحساسية المرتفعة لهذه األنواع لإلصفرار الناتج عن نقص الحديد والمنجنيز والزنك والنحاس. وعموما ،يمكن لقيم الحموضة التي تزيد عن 9.0في منطقة جذورالنباتات المنزرعة بدون تربة أن تؤدي بسرعة لظهور أعراض نقص الفوسفور والحديد والمنجنيز ،وأحيانا أيضا النحاس والزنك .ويعزى ظهور نقص الفوسفور في قيم درجة الحموضة > 9.0-1.5إلى التحول المتزايد أليون H2PO4-إلى ،HPO4-2غير الميسر لالمتصاص بسهولة .عالوة على ذلك ،فإن ترسب فوسفات الكالسيوم عند قيم رقم الحموضة> 1.2هو سبب إضافي للحفاظ على درجة الحموضة أقل من هذا المستوى في منطقة جذور النباتات المنزرعة بدون تربة .إن ظهور أعراض نقص الحديد ،المنجنيز ،الزنك والنحاس ونقص عند قيم درجة الحموضة> 9.0-1.5يترافق مع زيادة تحويل هذه العناصر المغذية إلى أشكال غير قابلة للذوبان والتي تترسب .ففي حالة المنغنيز ،يتزايد ترسيب صور المنجنيز غير القابلة للذوبان في الماء في درجات الحموضة المرتفعة نسبيا بزيادة نشاط البكتريا المؤكسدة للمنجنيز .ويعتبر الحديد أقل المغذيات الصغرى قابلية للذوبان في درجات الحموضة المرتفعة .في زراعة المحاليل ،تترسب أيونات الحديد الحرة حتى في قيم حموضة أقل من ،1.5وذلك أساسا كفوسفات حديد .ولذلك ،يجب أن يضاف الحديد دائما في شكل حديد مخلبي في الزراعة المائية ،ويفضل في صور Fe-DTPAأو الحديد .Fe-EDDHA قد تنخفض قيمة كال من نمو النبات والمحصول عندما تنخفض درجة حموضة المحلول المغذي في منطقة الجذر إلى مستويات أقل من .5.0-4.5وتعزى اآلثار الضارة النخفاض مستويات درجة الحموضة أساسا إلى التسمم الناتج عن المنجنيز واأللومنيوم بسبب تحلل مختلف أكاسيد وهيدروكسيدات المنجنيز واأللومنيوم ،حيث أنها أنهما من مكونات البيئة وال يتحلال في مستويات حموضة أعلى من .5باإلضافة إلى ذلك ،فإن امتصاص النباتات للكالسيوم ،والمغنيسيوم والبوتاسيوم يمكن أيضا أن ينخفض عند درجة الحموضة 4في منطقة الجذر ،وخاصة إذا كان ارتبط انخفاض رقم الحموضة بتركيز أزوت أمونيومي مرتفع نسبيا في المحلول المغذي .وإذا انخفض مستوى الحموضة ألقل من 4في منطقة الجذر ،يمكن مباشرة مالحظة إصابة الجذور بأضرار زيادة أيون الهيدروجين .H+ تتوافر المغذيات نظريا بصورة مثلى عندما تتوافق تركيزات المغذيات في منطقة الجذر تقريبا مع نسبة امتصاص المياه إلى المواد الغذائية .وتحت هذه الظروف ،ال تستهلك النباتات طاقة المتصاص أو استبعاد أي أيون غذائي ،إذا قل أو زاد تركيزه أعلى من نسب امتصاصه إلى المياه ،على التوالي .ومع ذلك ،فإن نسب امتصاص العناصر إلى المياه تتباين بصورة كبيرة مع الظروف المناخية المختلفة ،حتى خالل نفس اليوم .وبالتالي ،فإنه ليس من الممكن توفير محلول مغذي يحتوي على تركيز مغذيات لتتماشى باستمرار وفقا لنسب امتصاص المياه للمغذيات المقابلة .من ناحية أخرى ،ونظرا لصغر حجم نصيب النبات من المحلول المغذي جدا ،فإن التغير في نسب امتصاص العنصر للمياه قد
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
310
يؤدي بسرعة إلى تعديالت كبيرة في تركيز األيونات بالمحلول .في الواقع ،قد تستنزف بعض العناصر في حين قد يتراكم البعض اآلخر كنتيجة إلى االمتصاص المكثف خالل فترات زمنية معينة. ولذلك ،يقترح معظم الباحثين تركيزات أعلى من متوسط نسب امتصاص المغذيات للمياه المتوقعة ،وذلك لضمان توفير كميات كافية من جميع العناصر الغذائية .ويوضح جدول رقم 2تركيز المغذيات الموصى بها للمحلول المغذي الخاص باألنواع النباتية التي تزرع في البيوت المحمية. يوجد تفضيالت مختلفة لألنواع النباتية المختلفة تتعلق بنسب المغذيات في المحلول المغذي .ولذلك ،فمن المهم جدأ تحديد نسبة المغذيات األكثر مالءمة لكل نوع نباتي .تركزت معظم التجارب البحثية المعنية بآثار نسب المغذيات في المحلول المغذي على النسبة بين المغذيات المعدنية الكبرى (بوتاسيوم :كالسيوم :ماغنسيوم أو بوتاسيوم :كالسيوم)، ونسب األنيونات للعناصر المغذية ،ونسبة األزوت للبوتاسيوم ونسبة األزوت األمونيومي لألزوت الكلي .النسبة بين المغذيات المعدنية مهمة للحفاظ على درجة التوصيل الكهربي في منطقة الجذر ،حيث يؤدي ارتفاع نسبة الكالسيوم:البوتاسيوم ،أو الماغنسيوم :البوتاسيوم إلى تراكم هذه األيونات .عالوة على ذلك ،تؤثر نسبة البوتاسيوم: الكالسيوم :المغنيسيوم بشدة على ظهور مظاهر االختالل الفسيولوجي ،خاصة في الخضر الثمرية ( Savvas وآخرون .)2002 ،و تؤثر نسب األزوت :البوتاسيوم واألزوت :الكبريت في المحلول المغذي على الحفاظ على التوازن بين النمو الخضري والثمري وجودة الثمار ( .)2001 ، Savvasال تؤثر نسبة األزوت األمونيومي إلى األزوت الكلي على إمدادات األزوت للمحصول عن طريق المحلول المغذي ،ألن كال من األزوت األمونيومي والنتراتي هما مصادر لألزوت .ومع ذلك ،فإن نسبة األزوت األمونيومي إلى األزوت الكلي تؤثر على تنظيم درجة الحموضة في البيئة الجذرية. تأثير التغذية على جودة الثمار ال يثق بعض المستهلكين في الخضر المنتجة عن طريق الزراعة بدون تربة .ويستند هذا الموقف أساسا على افتراض أن زراعة النباتات بدون تربة تقوم على االستخدام المكثف "للمواد الكيميائية" ،على عكس النباتات التي تزرع في التربة التي تستخدم "المواد الطبيعية" في التغذيتة .ومع ذلك ،ال يستند هذا االعتقاد إلى معلومات علمية .ومن المعروف جيدا أن النباتات تحتاج إلى مواد غير عضوية فقط ،في شكل أيوني بصفة أساسية ،لتلبية احتياجاتها الغذائية. تقوم النباتات بامتصاص األزوت في صورة أيون النترات أو األمونيوم ،ولكن ليس في صورة أزوت عضوي ،بغض النظر عن محتوى المادة العضوية في التربة .في الواقع ،يتعين تحويل مركبات األزوت العضوية إلى صورة غير عضوية قبل أن يمتصها النبات .ونتيجة لذلك ،فيما يتعلق بجودة منتجات الخضر الصالحة لألكل ،فال يهم ما إذا كان النيتروجين الموجود باألنسجة النباتية ناتج عن المواد العضوية بالتربة أو من أسمدة غير العضوية .فالعامل الوحيد المؤثر على جودة الخضر هو كمية اآلزوت الممتص والطريقة التي تستخدم في عملية التمثيل الغذائي النباتي ،التي تؤثر على تركيز األزوت النتراتي NO3-Nفي األنسجة النباتية الصالحة لألكل .ومع ذلك ،يتم التحكم في كال العاملين بشكل أفضل في الزراعة بدون تربة ،حيث يؤدي حجم البيئة الصغير في الزراعة بدون تربة إلى التمكن من تحكم أكثر كفاءة في إمداد العناصر المغذية من خالل تركيب المحلول المغذي .وعليه ،قد يؤدي الحد من تركيز
.12الزراعة بدون تربة
311
النيتروجين النتراتي في المحلول المغذي للخس أو الخضر الورقية األخرى لعدة أيام قبل الحصاد إلى خفض كبير لمحتوى النترات في أوراق النباتات ،ودون خسائر كبيرة في المحصول .عالوة على ذلك ،ففي الزراعة المائية وحيث تزرع النباتات في بيئات تكون خالية من مسببات األمراض عند توريدها للمزارع في البداية ،يكون حمل األمراض التي تنتقل عن طريق التربة أقل بكثير مقارنة بالمحاصيل المنزرعة بالتربة .ونتيجة لذلك ،ينخفض جدا استخدام المواد الكيميائية المعقمة للتربة في الزراعة بدون تربة ،مع مزايا واضحة لنوعية الخضر المنتجة. وأخيرا ،يمكن أن يتحسن طعم بعض الخضروات الثمرية ،مثل الطماطم والبطيخ ،بشكل كبير في الزراعة المائية عن طريق التحكم في تركيز مجموع األمالح والمغذيات بالمحلول المغذي .ومع ذلك ،فهناك الكثير من العوامل األخرى التي تؤثر في نمو النبات التي تختلف في المحاصيل المنزرعة بدون تربة مقارنة بتلك التي تزرع بالتربة .وتؤثر معظم هذه العوامل أيضا على جودة الثمار. رصد وضبط توافر العناصر المغذية كقاعدة عامة ،تختلف تركيزات المغذيات المستهدفة في المحلول المغذي للمحاصيل المنزرعة بدون تربة عن التركيزات المثلى لبيئة الجذور .ينتج هذا لالختالف في كفاءة النباتات في امتصاص األيونات المختلفة بسبب وجود آليات امتصاص مختلفة في كل حالة .لذلك ،عندما يتم إعطاء تعليمات بشأن تحضير محلول مغذي للنبات في الزراعة بدون تربة ،فمن الضروري أن يوصي بتركيبتين للمحلول المغذي المستهدف على األقل ،بصفة خاصة تركيبة واحدة تستهدف محلول خاص بالمحصول ،وأخرى تستهدف البيئة الجذرية .ولتركيز المغذيات في البيئة الجذرية أهمية قصوى ،حيث تتركز الحواس النباتية واالستجابة لحالة المغذيات السائدة حول جذورها .وأيضا من المهم جدا تركيب المحلول المغذي للمحصول ،على الرغم من أنه له فقط تأثير غير مباشر على أداء المحاصيل ،ألنه هو األداة الرئيسية لتحقيق والمحافظة على تركيزات المغذيات القريبة من المستويات المستهدفة في منطقة الجذر .وقد تختلف احتياجات النباتي ألي من المغذيات ،بشكل مستقل عن المغذيات األخرى ،في مراحل نمو النبات المختلفة .وبالتالي، بالنسبة للنباتات ذات فترة الحصاد الطويلة (مثل الطماطم) فمن األفضل اقتراح تراكيب محلول مغذي مستهدفة للمراحل المختلفة لنمو النبات. إذا كانت تركيزات المغذيات في المحلول المغذي متوازنة ،فيعتبر متابعة التوصيل الكهربي للمحلول في بيئة الجذر وسيلة جيدة للتحقق من حالة المغذيات النباتية .ومع ذلك ،فإن التحليل الكيميائي لعينة ممثلة من البيئة أو المحلول المغذي مأخوذة من بيئة الجذر على فترات منتظمة (مثال كل شهر) ،وخصوصا في النظم المائية المغلقة ،يمكن أن تساهم في إدارة أفضل وأكثر أمنا للمحصول .ومع ذلك ،فإن التحكم في التوصيل الكهربي في البيئة الجذرية ال يعطي أي معلومات عن تركيزات المغذيات الصغرى .ولذلك ،يجب الحرص عند وضع تركيزات المستهدفة سليمة للمغذيات الصغرى في المحلول المغذي .وكقاعدة عامة ،فإن الحفاظ على درجة الحموضة في منطقة الجذر أكثر أهمية لتوافر المغذيات الصغرى مقارنة بتركيزات المغذيات الكبرى في حد ذاتها في المحلول المغذي .وبالتالي ،فإن متابعة درجة حموضة المحلول المغذي في منطقة الجذر يعطي مؤشر غير مباشر لتوافر المغذيات الصغرى
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
312
للمحصول .ومع ذلك ،خاصة بالنسبة لبعض العناصر الصغرى ،فإن تركيزها بالغ األهمية في المحلول المغذي .هذا هو الحال مع عنصر البورون والذي له مدى ضيق التركيز األمثل في المحلول المغذي للمحاصيل بدون تربة. ومن المشاكل المتكررة في الزراعة بدون تربة هي زيادة درجة التوصيل الكهربي في منطقة الجذر ،حيث تصل إلى مستويات أعلى من قيمة عتبة الملوحة للنوع النباتي .واالستراتيجية األكثر فعالية لمنع زيادة التوصيل الكهربي في منطقة الجذور للنباتات المنزرعة بدون تربة لمستويات ضارة هي استخدام مياه ري ذات نوعية جيدة .ومع ذلك ،قد تكون مياه الري من نوعية جيدة غير متوفرة في منطقة البحر األبيض المتوسط .ولذلك ،يجب اتخاذ تدابير أخرى لضبط التوصيل الكهربي في منطقة الجذر .في كثير من الحاالت ،يمكن تصحيح التوصيل الكهربي المرتفع جدا عن طريق زيادة وتيرة الري .وتشمل التدابير األخرى للتحكم في التوصيل الكهربي بمنطقة الجذور على ما يلي: • النسب المناسبة بين البوتاسيوم :الكالسيوم :الماغنسيوم في المحلول المغذي بهدف تقليل تراكم الكالسيوم والمغنيسيوم؛ • الجدولة الصحيحة للري فيما يتعلق بالفترة بين الريات واحتياجات الغسيل المستهدفة؛ و • التعديل المناسب للتوصيل الكهربي المستهدف في المحلول المغذي من خالل وضع التوصيل الكهربي وتركيب المحلول في االعتبار. ينبغي أن ترتبط الفترة بين الريات بمدخالت الطاقة (اإلشعاع الشمسي والتدفئة) لتحسين جدولة الري ،باستخدام المعدات المناسبة .ومن الممارسات الخاطئة استخدام مياه الري الخام لغسيل األمالح في البيئات ،حيث يؤدي ذلك إلى ارتفاع مستويات الحموضة بشكل مفرط وعدم اتزان العناصر الغذائية في منطقة الجذر ،إال إذا توافرت مياه األمطار. يتغير تركيب المحلول المغذي في منطقة الجذر تدريجيا ،ويرجع ذلك أساسا إلى امتصاص النباتات االختياري لأليونات وفقا الحتياجه الغذائية .ففي فترات شدة اإلضاءة الكافية والنمو السريع ،يزداد عادة امتصاص األنيونات عن الكاتيونات ،وذلك بسبب زيادة امتصاص النترات واستخدامها في عملية التمثيل الغذائي النباتي .من حيث القدرة الكهروكيميائية ،يتم التغلب على زيادة المتصاص األنيونات عن الكاتيونات بإفراز الجذول اليونات الهيدروكسيل
–
OHوالبيكربونات .HCO3-ونتيجة لذلك ،تزداد درجة حموضة المحلول المغذي في مجال الجذر .ومع ذلك، ينخفض نشاط انزيم اختزال النترات في ظل ظروف اإلضاءة السيئة ،وبالتالي ينخفض استخدام النبات للنترات، متالزما له انخفاض معدل امتصاص النترات .NO3-ونتيجة لذلك ،يتم انخفاض امتصاص األنيونات .من حيث القدرة الكهروكيميائية ،يتم تعويض امتصاص كاتيونات أكثر من األنيونات عن طريق إفراز الجذور للبروتونات .H+ وبالتالي ،ال تميل درجة حموضة منطقة الجذور للزيادة بشكل سريع ،وفي بعض الحاالت قد يحدث انخفاض حتى في ظل ظروف اإلضاءة السيئة. يمكن استخدام هيدروكسيل البوتاسيوم أو بيكربونات البوتاسيوم أو كربونات البوتاسيوم لتعديل رقم حموضة المحلول المغذي في منطقة الجذر إذا انخفض ألقل من المدى األمثل ،حيث يتم الحقن من خزان محلول مركز منفصل لتجنب ترسيب الفوسفات والكربونات ( .)2001 ،Savvasوعادة ما يتطلب التحكم في درجة حموضة البيئة الجذرية للنباتات
.12الزراعة بدون تربة
313
المنزرعة بدون تربة تدابير لمنع ارتفاعها أكثر من منع انخفاضها .إذا كانت نسبة محلول الصرف منخفضة نسبيا ،قد يؤدي زيادة تواتر الري أو زيادة الكمية في كل دورة ري إلى استعادة مستويات الحموضة الطبيعية داخل منطقة الجذر .وقد يكون هناك حاجة لزيادة حقن األمونيوم إذا فشل تعديل الجدول الزمني للري في تصحيح رقم الحموضة إلى المستويات العادية .يعتبر النيتروجين هو المغذي الوحيد الذي يمكن إضافته للنبات عن طريق التسميد في كال الصورتين األيونيتين سواء السالبة ()NO3- والموجبة ( ،)NH4+في حين يتأثر معدل امتصاص كالهما على تركيزاتهما الخارجية .وبالتالي ،قد يؤدي التالعب في نسب النيتروجين النتراتي إلى األمونيومي في المحلول المغذي الموردة دون تغيير تركيز النيتروجين الكلي إلى تعديل كبير في النسبة اإلجمالية بين امتصاص الكاتيونات إلى األنيونات .ومع ذلك،يؤثر تغيير هذه النسبة بشدة على درجة حموضة منطقة الجذور .ويؤدي اختالل التوازن بامتصاص كاتيونات أكثر من األنيونات في منطقة الجذور الناتج عن زيادة امتصاص أيون األمونيا ( NH4+الشكل رقم )1إلى التعويض الكتروكيميائيا بإفراز البروتونات، مما يؤدي إلى خفض درجة حموضة البيئة .وبالمثل ،تؤدي زيادة امتصاص األنيونات عن الكاتيونات الناتجة عن زيادة المتوافر من أيون النترات
-
NO3إلى تعويضها إما بامتصاص مزيد من البروتونات H+أو إفراز ما يكافئها من أنيونات ،مما يزيد من درجة حموضة المحلول الخارجي. وكقاعدة ،يؤدي استخدام األمونيا كمصدر رئيسي للنيتروجين إلى ضعف النمو وتقييد المحصول نظرا للسمية العالية لألمونيا على المستوى بين الخلوي .ولذلك ،فإن التوصية الحالية للزراعة بدون تربة هي أال تزيد نسبة النيتروجين األمونيومي عن %25من مجموع النيتروجين الكلي ( ،)2002 ،Sonneveldعلى الرغم من تباين االستجابات الفردية لألنواع النباتية لنسبة النيتروجين من مصدر أمونيومي للنيتروجين الكلي ورقم حموضة منطقة الجذر. قد يؤدي التبديل الجزئي للنيتروجين النتراتي باألمونيومي في المحلول المغذي في محاصيل الخضر الورقية النامية بدون تربة ،مثل الخس والجرجير ،إلى الحد من تراكم النترات NO3-في األوراق الصالحة لألكل .من ناحية أخرى، تؤدي زيادة النيتروجين األمونيومي في المحاصيل الباذنجانية الثمرية المنزرعة بنظم الزراعة بدون تربة إلى زيادة ظهور تعفن الطرف الزهري وغيرها من مظاهر االختالل المرتبطة بالكالسيوم في الثمار. إعادة تدوير المغذيات في نظم الزراعة بدون تربة المغلقة يتم تحديد تركيزات المغذيات في المحلول المغذي للمحصول إلى حد كبير في تركيب محلول الصرف المعاد تدويره في األنظمة المغلقة .ومع ذلك ،فإنه يتغير خالل دورة المحصول وبالتالي فإن تركيبه غير معروف .تؤدي التغيرات
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
314
في تركيز المغذيات بمحلول الصرف إلى تعقيد إعادة التدوير ،وذلك ألن كميات العناصر الغذائية الالزمة لتركيب التركيزات المستهدفة في المحلول الموردة للنباتات غير مؤكدة. وتتعقد المشكلة بدرجة أكبر في الواقع حيث تتم عملية تجديد المحلول في المزارع التجارية بطريقة آلية .وللتغلب على هذه المشكلة ،تشتمل تقنيات التشغيل اآللي المختلفة على قياس خصائص محلول الصرف والتعديل اللحظي في نظم الزراعة بدون تربة المغلقة الحديثة .وتعتمد التقنية القياسية على خلط محلول الصرف بالمياه بنسب متباينة حسب درجة التوصيل الكهربي المستهدفة في المخلوط الناتج .تؤدي هذه العملية إلى الحفاظ على درجة توصيل كهربي ثابتة ومطلوبة للمحلول المغذي الوارد للمحصول عن طريق حقن العناصر الغذائية بمعدالت حقن قياسية إلى خليط من محلول الصرف والمياه ،بصرف النظر عن أي تغيرات في تركيب محلول الصرف .وهناك وسيلة آخرى هو حقن األسمدة إلى المياه بمعدالت قياسية حسب التوصيل الكهربي المستهدف مسبقا ،ثم يتم الخلط الحقا مع محلول الصرف إلعادة التدوير .في هذه الحالة األخيرة أيضا ،يتم ضبط عملية الخلط اللحظي تلقائيا حسب التوصيل الكهربي المستهدف في محلول الري النهائي. كما ذكر سالفا ،تعتمد كال التقنيتين على حقن العناصر المغذية بمعدالت قياسية ،والتي يقوم المزارع بتعديلها عندما يتم خلط محلول الصرف مع األسمدة والمياه قبل إعادتها للمحصول .إذا كان متوسط تركيزات االمتصاص معروفا نتيجة لتجارب ،لنوع معين من المحاصيل ،ولجميع العناصرالتي يمكن أن تضاف إلى المحلول المغذي ،فيمكن تعديل معدالت حقن العناصر المغذية إلى مستويات متساوية مع تركيزات االمتصاص المتوقعة .وبالتالي ،طالما أن النظام مغلق ،فإن معدل حقن المغذيات والمياه في نظام مغلق تساوي معدل إزالتها الناتج عن امتصاص النبات .وعليه ،فإن إمدادات العناصر المغذية تكون كافية للنمو األمثل للنبات ،ولكن بدون إفراط ،وبالتالي ال يحدث نضوب أو تراكم للمغذيات في النظام المغلق .ولألسف ،تتوافر حاليا تراكيب المحلول المغذي التي تقابل متوسط تركيزات االمتصاص المتوقعة ،والتي يمكن استخدامها للتغذية المتوازنة للمحاصيل في نظم الزراعة بدون تربة المغلقة ،لظروف هولندا المناخية ( De Kreijوآخرون .)1222 ،وبالتالي ،لتحسين إعادة تدوير المغذيات في الزراعة بدون تربة في منطقة البحر األبيض المتوسط ،هناك حاجة إلنشاء والتحقق من صحة تقديرات متوسط تركيزات امتصاص جميع العناصر المغذية تحت ظروف مناخية معينة. قد يؤدي إعادة تدوير محلول الصرف على المدى الطويل إلى تراكم أيونات لم تمتص تماما ،مثل الصوديوم والكلور. من المهم رصد تركيزات الملح في محلول الصرف وذلك لضمان إمداد عناصر مغذية كافية في الزراعة بدون تربة المغلقة عندما تكون مستويات الصوديوم والكلور في مياه الري غير منخفضة ،حتى يمكن تقييم مساهمتها في التوصيل الكهربي الكلي في المحلول المغذي الناتج ،ومن ثم يمكن تعديله لحظيا لقيمة من شأنها ضمان ثبات إمداد العناصر المغذية للمحاصيل .ومع ذلك ،ال توجد حاليا وسائل موثوق بها للمراقبة اللحظية أليون محدد في محلول الصرف بأسعار معقولة للمزارعين .ولذلك ،فإن الممارسة المعتادة للتعامل مع تراكم األمالح في األنظمة المغلقة حاليا وقف إعادة التدوير مؤقتا والتخلص من جزء من محلول الصرف حتى يعود التوصيل الكهربي به إلى مستويات مقبولة.
.12الزراعة بدون تربة
315
إدارة الري في الزراعة بدون تربة تشمل إدارة الري على نقل المياه إلى منطقة الجذور وتحديد "توقيت" علمية ري المحاصيل و"الكمية" المطلوبة. تتطلب جدولة الري معرفة جيدة باحتياجات المحصول للمياه والخصائص الفيزيائية لبيئة النمو .تؤثر كفاءة طريقة الري على دقة تطبيق المياه .وإدارة الري هي واحدة من العوامل الرئيسية التي تحدد األداء العام لنظم الزراعة بدون تربة ،حيث يتم تزويد كل من العناصر المغذية والمياه إلى منطقة الجذور عن طريق نظام الري .واحدة من أهم مزايا الزراعة بدون تربة مقارنة مع الزراعة األرضية هي التحكم الدقيق في توافر المياه في منطقة الجذر .وعالوة على ذلك ،تحسن نظم الزراعة بدون تربة كثيرا من كفاءة استخدام المياه وإدارة المياه في إنتاجية المحصول .لكن تعتمد هذه المزايا على توافر المعدات ونظام اإلدارة نتيجة النخفاض قدرة التخزين المؤقت في نظم الزراعة بدون تربة. ينخفض حجم منطقة الجذر جدا في الزراعة بدون تربة عن النظم المحصولية المعتمدة على التربة ،وبالتالي يكون إجمالي حجم المياه المتاح للنبات أقل ،على الرغم من زيادة القدرة على االحتفاظ بالمياه ،وانخفاض التوتر المائي وزيادة التوصيل الهيدروليكي لمعظم المحاصيل المنزرعة في بيئات (سكرودر و ليث .)2002 ،يؤدي صغر حجم الجذر إلى تقييد طول الجذر ومساحة سطحه ،وبالتالي محدودية قدرة النبات على امتصاص العناصر الغذائية والمياه. ولذلك يتم إضافة المياه والسماد بكميات "قليلة ومتكررة" لتعظيم العائد .ومن التوصيات القياسية في الزراعة بدون تربة هو إضافة كمية ثابتة من مياه الري في كل رية مع تغيير عدد مرات الري (مقارنة بتثبيت عدد الريات وتغيير كميات مياه الري). يمكن وصف بعض بيئات النمو بأن لها قدرة عالية على االحتفاظ بالماء مقرونا بمحتوى هواء دون المستوى األمثل، بينما قد تظهر بعض بيئات النمو األخرى محتوى عالي من الهواء مصحوبا بماء متوافر دون المستوى األمثل .في الحالة األولى ،تكون االستراتيجية األنسب هي تباعد الفترة بين الريات مع زيادة كميات الري لكل رية ،بينما ينصح العكس في الحالة الثانية .كقاعدة عامة ،فإن تطبيق جدول زمني متخصص للري لكل بيئة نمو ،يأخذ في االعتبار الخصائص الفيزيائية ،يمكن أن يخفيف المشاكل المتعلقة بفقر التهوية أو قلة وفرة المياه. خصائص أنظمة الري تستخدم أنواع مختلفة من نظم الري ،وهذا يتوقف أساسا على نظام الزراعة بدون تربة المستخدم في كل حالة .ففي معظم الحاالت ،هناك أكثر من شبكة ري واحدة أو قطاع ري واحد في البيت المحمي الواحد بهدف الحد من قدرة التصرف الالزمة لمضخة الري .وينبغي أن يهدف تصميم الشبكة لتعظيم أداء الري عن طريق تحسين جميع خصائص التصميم ،بما في ذلك قدرة النظام ،والتجانس ،وسعة التخزين ،قدرة المضخات ،ونظم توصيل الماء ،وإدارة الصرف ،وحدة اإلنتاج ونظم التحكم اآللي. القدرة Capacity قدرة النظام عبارة عن أقصى معدل تصرف يمكن إخراجه عبر شبكة ري معينة .ويرتبط ذلك بحجم المياه المنصرف من كل قطاع ،وفترة التشغيل لكل رية.
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
311
التجانس Uniformity التجانس عملية مهمة عندما يتم توصيل مياه الري عبر عدد كبير من النقاطات ،وخصوصا عندما يكون هناك نقاط واحد لكل نبات .حتى لو كانت قدرة النظام كافية لتغطية مجموع االحتياجات المائية والغذائية للنبات ،قد تتلقى بعض النباتات كميات غير كافية من المحلول المغذي بينما يتلقى البعض اآلخر كميات ري أكبر من االحتياجات إذا كانت الفروق في معدالت التصرف بين النقاطات عالية جدا .يحدد التباين في معدالت التصرف بين النقاطات المفردة تجانس النظام .فالتجانس هو مفتاح تصميم شبكات الري .يمكن تقدير تجانس نظام الري كميا عن طريق حساب معامل التجانس ( )Qباستخدام المعادلة رقم 2التالية:
معادلة رقم 2
بحيث: = xiمعدل التصرف المقدر عند النبات رقم iلعدد nمن النباتات = Aمتوسط معدل التصرف عند نبات معين معامل التجانس عبارة عن رقم دون تمييز ،مستقال عن معدل تصرف الماء وتتراوح قيمته بين .1-0فكلما ارتفعت قيمة معامل التجانس ،كلما ازداد تجانس توزيع المياه على النباتات .ويمكن زيادة تجانس الري عن طريق التقليل من سقوط الضغط في الشبكة وتباين الضغوط بين النقاطات .فيجب أن يكون تصميم وتركيب وصيانة شبكة الري جيدة للحصول على توزيع للمحلول المغذي بشكل متجانس في المحاصيل التي تزرع بدون تربة .ينخفض تجانس نظام الري بمرور الوقت ،وذلك بسبب االنسداد الجزئي أو الكامل للنقاطات. سعة التخزين Storage capacity مطلوب خزان أو حوض لتزويد مياه الري للنباتات .يعتمد حجم الخزان على حجم النظام ،أي عدد ونوع النباتات واحتياجاتهم المائية عند بلوغهم للحجم األقصى تحت ظروف التبخر القصوى .ومن المتوقع أن يكون حجم الخزان مستوعبا إلمداد مياه الري ليوم واحد على األقل لجميع النباتات .وتقلل سعة التخزين العالية من خطر ضرر المحصول بسبب فشل في النظام الرئيسي لإلمداد بالمياه. قدرة المضخات Pumping capacity تعتمد قدرة المضخات الالزمة على حجم ونوع نظام الري ،وعدد من المناطق المطلوب ريها ،ونوع المحصول، االحتياجات المائية ومساحة كل وحدة ري .فمن المهم أن يعرف المزارع أكبر حجم للمياه قد يحتاجه المحصول وقدرة الضخ المطلوبة لتلبية هذا االحتياج ،حتى في أسوأ الحاالت ( .)2002 ،Schr.der and Liethقدرة نظم الزراعة
.12الزراعة بدون تربة
319
بدون تربة على التخزين المؤقت منخفضة لصغر منطقة الجذر ،وبالتالي فإن النباتات تحتاج إلى عدد مرات ري كبيرة ،وهذا يستلزم قصر الفترة بين الريات .وعموما ،يرتبط توقيت الري والمدة على الظروف البيئية واألنواع النباتية المنزرعة ومرحلة النمو. نظام التوصيل Delivery systems ويمكن تصنيف نظم الري وفقا لطريقة توصيل المياه للنبات ،وهي الري بالرش (فوق النبات) ،والري بالتنقيط (على سطح البيئة) أو الري تحت السطحي (تحت منطقة الجذور) .تستخدم محابس (صمامات) الملف اللولبي (السولينويد) للتحكم تلقائيا في الري. يكون اإلمداد المستمر للمحلول المغذي أكثر مالءمة إذا لم يتم استخدام البيئة أو إذا كانت البيئة لديها قدرة محدودة على االحتفاظ بالمياه ،بحيث تكون في نظام مغلق يمكن من تجميع محلول الصرف وإعادة استخدامه .في مثل هذه األنظمة، ليس هناك حاجة لتحديد موعد وكمية مياه الري ،حيث تكون الجذور إما مغمورة باستمرار في المحلول المغذي (مثل نظام الفيلم المغذي )NFTأو عند الرش المستمر للجذور (مثل المزارع الهوائية). نظم الري بالرش Overhead systems يتم إمداد المياه أو المحلول المغذي مباشرة إلى المجموع الخضري من أعلى .حيث من الشائع جدا استخدام نظم الري بالرش (على سبيل المثال ما يسمى "نظام الرش المتحرك )"boomفي إنتاج الشتالت واألصص (لوحة رقم .)15 يتكون نظام الرش المتحرك من ذراع تتحرك فوق النباتات عن طريق قضيب حديدي .يتم تثبيت ماسورة عليها رشاشات مياه موضوعة على مسافات متساوية على هذا الذراع .يعتمد تجانس نظام الرش المتحرك على التصميم ووضع الرشاشات ،وعلى انتظام ضغوط المياه في العرض والسرعة التي يتحرك بها الذراع فوق النباتات (، Schr.der and Lieth .)2002
الري بالتنقيط الري بالتنقيط هو النظام األكثر استخداما على نطاق واسع في الزراعة بدون تربة نظرا لدقته وتجانسه العالي ،مما أدى إلى استخدام المياه بكفاءة عالية .يتم توصيل المياه ببطء إلى الجذور إما على سطح البيئة أو مباشرة إلى منطقة الجذر. يتكون نظام الري بالتنقيط من مضخة واحدة أو أكثر ،صمامات عدم الرجوع ،معدات تخفيف،
لوحة رقم 15 نظام الري بالرش المتحرك إلنتاج الشتالت
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
312
مرشحات ،منظمات الضغط ،عدادات المياه ،خط رئيسي، خطوط تحت رئيسية ،واألنابيب فرعية ونقاطات .وجب اختيار المضخة حسب أقصى معدل تصرف وضغط متوقع. وتستخدم المرشحات (الفالتر) لمنع االنسداد ،ومنظمات الضغط مهمة لتوفير ضغط متجانس في الشبكة .ويتوافر عدد من أشكال النقاطات وبمعدالت تصرف مختلفة. وتم مؤخرا تطوير تقنيات النقاطات المعوضة للضغط pressure-compensatingحيث تعطي تصرف ثابت من المياه لكل وحدة زمن ،بغض النظر عن التغيرات في الضغط .ويجب أن يتم تحديد النقاطات على أساس مزاياها وعيوبها ومدى مالءمتها لكل نوع من نظم الزراعة بدون تربة (الجدول رقم .)3يتراوح معدل التصرف لكل نقاط بين 1و 4لتر في الساعة ،حسب نوع النبات المنزرع ،نوع الزراعة بدون تربة وقدرة نظام الري .وهناك أنواع من النقاطات تعطي معدالت تصرف مختلفة ومعظمها مصممة لتعمل على ضغط من 1-0،2بار .يؤثر حجم الحبيبات في البيئة أيضا على توافر المياه ويحتاج إلى أن يؤخذ بعين االعتبار عند اختيار من نقاطات .على سبيل المثال ،في البيئات ذات األحجام الكبيرة ،تستخدم نقاطات منخفضة الكثافة مع قدرة كبيرة على التصرف في الحركة العمودية، في حين تستخدم النقاطات عالية الكثافة بسعة تصرف منخفضة لتسبب تصرف أكثر أفقية ،وهو أمر مرغوب فيه (، Schr.der and Lieth يتميز نظام األنبوب أو المكرونة االسباجتي بقطر أنبوب صغير متصل من الجانب .،والذي يمكن استخدامه مع أو بدون نقاطات .وهو أكثر مالءمة لنباتات األصص أوالحاويات حيث يكون لكل نبات األنبوب الخاص به ،ويمكن منع تقلب الضغط باستخدام نقاطات معوضة للضغط. )2002
الري التحتي في الزراعات بدون تربة التي تروى تحتيا ،يتم توصيل المحلول المغذي من أسفل حيث يتحرك صعودا من خالل منطقة الجذر بالقوة الشعرية -أنه يمكن أن يسمى " ري بواسطة النبات" .تتألف هذه األنظمة من وسائد شعرية،
.12الزراعة بدون تربة
312
ومناضد ،ونظام ري رفع وانحسار
،ebb and flowوأرضيات مغمورة (،)2002 ،Lieth and Oki
وأوتوبوتس® (( )2000 ، Fahالجدول رقم ( )4والشكل رقم .)9 في نظم الري التحتي القياسية ،يتم ضخ المحلول المغذي من رأس السمادة إلى الطرف العلوي من المناضد ،حيث يتدفق إلى الوسائد ببطء إلى الطرف السفلي للمناضد من الحوض الصغير حيث يتجمع المحلول الزائد ويعود إلى الخزان إلعادة تدويره .في معظم الحاالت ،يتم ضخ المحلول بصورة متقطعة .يتم وضع بيئات لها خصائص شعرية جيدة على األحواض .ويمكن وضع بيئات خشنة أسفل بيئة النمو لضمان تصريف مياه أفضل بعد كل دورة الري. يتم إمداد المياه والعناصر المغذية في أنظمة األوتوبوت ® auto-potعندما يتم فتح الصمامات الذكية حيث يتدفق المحلول المغذي أسفل الحاويات إلى عمق محدد سلفا ومسبقا (عادة 3.5سم) .ثم يغلق الصمام ،لمنع دخول مزيد من المحلول المغذي حتى يتم انتقال المحلول الذي تم ضخه من غرف المحلول إلى الحاوية ثم لهذا النبات .يصل المحلول جدول رقم 4 أنواع نظم الري التحتي والمزايا والعيوب ومد م ءمتها لمختل نظم الزراعة بدون تربة العيوب المزايا النظام يحتاج تسوية جيدة لألرض سهلة ،تكلفة اقتصادية الحصر الشعرية
االنحسار والتدفق
كميات مختلفة للمجموعات النباتية المختلفة سهلة االستخدام؛ متجانس
إهدار للمياه إذا كان النظام ليس مغلقا تفاعل الماء مع البيئات، وانتشار مسببات األمراض عند تطبيق إعادة التدوير.
نباتات األصص ،والخضر المنزرعة في بيئات النباتات الصغيرة ،والخضر
غمر األرض
نطاق أوسع
يحتاج تصميم وتركيب سليم؛ مراعاة الشروط الصحية
إنتاج الشتالت ونباتات الزينة الكبيرة
أوتو-بوتس®
ال رشح للمغذيات والماء ،وال أجهزة لكهربائية؛ انخفاض التكاليف
تراكم الملح في الجزء العلوي؛ تحتاج صمامات ذكية لتفعيل الخاصية الشعرية
الخضر والمحاصيل قصيرة الدورة
القنوات
إلى
المحصول نباتات األصص
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
320
سطح الحاوية ثم ألسفل الوعاء وصوال الى سطح الجذر (ضروري لالمتصاص) بفضل الخاصية الشعرية بفضل مسامية البيئة .يتم إعادة فتح الصمام إلمداد المياه والعناصر المغذية إلى الحاويات عندما يتم امتصاصه المحلول (Fah .)2000 ، ال يتم تصريف المحلول المغذي للبيئة في معظم أنظمة الري التحتي ،بل تتفوق على غيرها من النظم من حيث الحفاظ على المياه واألسمدة ،وتجانس التغذية ،وكفاءة العمالة والجدولة الذاتية .يتم استخدام الري التحتي اساسا في إنتاج نباتات األصص ،نظرا لقصر دورة النمو وانخفاض االحتياجات المائية والسمادية .يعتبر العيب الرئيسي هو ملوحة منطقة الجذور الناتجة عن إمداد المحلول المغذي من القاع وحركته ألعلى في الجزء األكبر من البيئة ،التي ال تسمح بغسيل األمالح .هناك طريقة واحدة للحد من تراكم األمالح وآثارها السلبية على النباتات في الري التحتي هو أن يكون تركيز العناصر المغذية الكبرى منخفضا بالمحلول المغذي ( Tuzelوآخرون.)2009 ،
.12الزراعة بدون تربة
321
إدارة المحلول المنصرف : Management of drainage يتم التخلص من المحلول المغذي المنصرف إلى خارج البيوت المحمية في النظم المفتوحة ،بينما يتم تجميعها وإعادة استخدامها في األنظمة المغلقة .يمكن استخدام محلول الصرف الناتج من نظم الزراعة بدون تربة المفتوحة في تغذية المحاصيل الحقلية العادية بدال من أن التخلص منه في البيئة .أما في األنظمة المغلقة ،يتم تجميع محلول الصرف ويعاد تدويره .ومع ذلك ،يؤدي تراكم بعض العناصر المغذية إلى االختالل في التوازن األيوني نظرا الختالف معدالت إمداد عن معدالت امتصاص العناصر المغذية .من ناحية أخرى ،هناك مشكلة أخرى ينبغي النظر إليها تتمثل في خطورة انتشار اإلصابة بأمراض الجذور من خالل المحلول المغذي المعاد تدويره .يمكن أن يؤدي استخدام المرشحات الرملية أو األشعة فوق البنفسجية إلى تقليل خطر انتشار العوامل المسببة لألمراض من خالل محلول الصرف المعاد تدويره، ولكن يجب أن تؤخذ التكلفة اإلضافية بعين االعتبار. أنظمة التحكم هناك مستويات مختلفة من التحكم في الري ،تتراوح بين الري اليدوي واستخدام المؤقتات البسيطة من جهة إلى نظم الرصد والتحكم التي تعتمد على الكمبيوتر .يؤدي اختيار البيئة (بمعنى أن يكون للبيئة قدرة عالية على االحتفاظ بالمياه ،وتهوية جيدة وتوصيل هيدروليكي عالي) إلى الحد من أثر خطأ المزارع في نظام التحكم اليدوي .تعتمد مكونات التحكم على أنواع المحاصيل ،ومرحلة النمو ،والظروف البيئية وأداء النظام والممارسات اإلدارية .يجب أن تكون هذه المكونات من التي يعتمد عليها للغاية ،ويجب أن يكون هناك نظام إشارات في حال حدوث أي أعطال .ومن المهم أيضا توافر نظام تحكم احتياطي أو إمكانية التحويل إلى التشغيل اليدوي لتشغيل الري. جدولة الري
وسائل جدولة الري تتعلق جدولة الري بتحديد "متى" تتم عملية الري و"كمية" المياه الالزمة لإلمدادها للمحصول .وهو يعتمد إما على المحتوى المائي للبيئة ،حيث يتم قياس المحتوى الرطوبي مباشرة لتحديد الحاجة للري ،أو على الحالة المائية للنبات، حيث ال يتم تحديد كمية المياه المطلوبة .وتتلخص أهم مزايا وعيوب وسائل جدولة الري المختلفة في الجدول رقم 5 ( .)2004 ،Jonesومع ذلك ،ال تستخدم كل هذه الوسائل في الزراعة بدون تربة حتى اآلن.
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
322
يجب أن يكون الري متكررا وبكميات قليلة في الزراعة بدون تربة .ولذلك ،قد تحتاج النباتات سريعة النمو إلى -15 20رية في الصيف يوميا .تؤدي زيادة معدل تواتر الري إلى خفض ظهور عيوب الثمار ،مثل التشقق وتعفن الطرف الزهري .يجب ضبط تواتر ومعدل الري بشكل صحيح لتحسين التوافق بين إمدادات المياه وطلب للمحاصيل المنزرعة بدون تربة .يتم زيادة كمية المياه المضافة عن االستهالك المتوقع للنبات حتى يتم تعويض عدم التجانس في معدل التصرف بين النقاطات ومنع تراكم األمالح في منطقة الجذور .ويطلق على نسبة حجم محلول المنصرف للمياه المضافة باحتياجات الغ سيل .ة ،يجب أال تتجاوز احتياجات الغسيل في نظم الزراعة بدون تربة المفتوحة 35-25في المئة للحد من صرف مخلفات األسمدة إلى البيئة ،ولكن في النظم المغلقة ،يتم إعادة استخدام مياه الصرف وبالتالي يمكن مضاعفة تواتر أعلى من ذلك بكثير مما كانت عليه في أنظمة الزراعة المفتوحة.
.12الزراعة بدون تربة
323
قد يؤدي تواتر الري الناجم عن زيادة نسبة الغسيل في نظم الزراعة بدون تربة المغلقة إلى تأخير معدل تراكم األمالح في منطقة الجذور ،وتعزيز المحصول وتحسين نوعية الثمار دون حدوث أي آثار بيئية .واالحتياط الوحيد في زيادة التواتر بجدول الري هو إمكانية زيادة الرطوبة في منطقة الجذور التي قد تؤدي إلى انخفاض توفر األكسجين ( .)2002 ،Schr.der and Liethومع ذلك ،يمكن معالجة هذه المشكلة عن طريق اختيار بيئات نمو ذات خصائص طبيعية مثلى مع وضعها في مكان مناسب بالنظام.
قرارات الري تعتمد قرارات الري بصفة عامة على طرق التحكم في الري بناءاَ على المؤقتات ،أو المجسات أو النماذج الرياضية. • تستخدم مؤقتات كهربائية مصممة خصيصا للتحكم في صمامات الري .هذه هي أرخص ،أبسط وأسهل وسيلة لبدء تشغيل عملية الري .ومع ذلك ،تحتاج طريقة الري المعتمدة على مؤقتات إلى عمالة ماهرة ولها دراية بتنفيذ جداول الري الحالية. • يعتمد التحكم باستخدام المجسات على قياس الوضع المائي إما في البيئة (مثل جهاز التنشيومتر ،وجهاز قياس التردد المنعكس )frequency domain reflectometerأو في النبات (مثل جهاز قياس تدفق العصارة sap flow ، meterأو المجسات الحرارية) (الجدول رقم .)5 • تعتمد نظم التحكم المرتبطة بالنماذج الرياضية على تقدير فقد مياه النبات المتعلقة بعامل أو اكثر من العوامل (مثل درجة الحرارة ،واإلشعاع الشمسي) .تتم جدولة الري عن طريق الحاسوب الذي يتصل مباشرة بمجسات .ويتوافر عدد من الطرق لتقدير البخر-نتح حيث يستخدم معظمها ال المعدلة أو مجموعة من النماذج التي وضعها أصال بنمان ومونتيث . Penman and Monteithومع ذلك ،يحتاج تطبيق هذه النماذج تجاريا إلى المعايرة المناسبة لكل محصول. تأثير الري على المحصول والجودة يتأثر النضارة والمظهر ،بما في ذلك حجم الثمار واللون ومظاهر االختالل الفسيولوجية (مثل التشقق وعفن الطرف الزهري في الطماطم والفلفل ،واحتراق أطراف الورقة في الخس) بشكل مباشر أو غير مباشر بتوافر المياه ونوعيتها، وتواتر الري .يمكن أن يستخدم الري المتحكم فيه لتحقيق التوازن للنمو الخضري وتنشيط النمو في الخضروات الثمرية وتنظيم حجم الثمار (مثل الطماطم) .عموما ،تعزز زيادة وفرة المياه من حجم الثمار ونسبة حموضة ثمار الطماطم .على العكس من ذلك ،يعزز شح الري من جودة الثمار من حيث محتوى المادة الجافة ،نسبة المواد الصلبة الذائبة والسكر وكثافة التلوين .تصبح سكريات الثمارأكثر تركيزا في ظل ظروف انخفاض إمدادات المياه .ومع ذلك، فمن الصعب حل مشكلة عفن الطرف الزهري حيث تكون الظروف المواتية في زيادة المادة الجافة وتركيز السكريات مواتية لظهور هذا االختالل .وتتمثل بعض الحلول لهذه المشكلة في رش الكالسيوم على عناقيد الثمار أو تحسين الظروف البيئية (.)2005 ،Gruda يمكن أن يؤدي نقص المياه إلى زيادة محتوى المواد المعززة للصحة .قد يؤثر توافر المياه وتوقيت الري أيضا على نكهة الخضر .وبصفة عامة ،يميل نقص المياه عموما إلى زيادة محتوى حمض االسكوربيك في الثمار ،وتؤدي زيادة
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
324
إمدادات المياه إلى نقص الليكوبين ،وبيتاكاروتين ،والفيتامينات والمعادن ،ومجموع القدرة المضادة لألكسدة .ال تعني زيادة المحصول ارتفاع الجودة ،وبالتالي ،من المطلوب أن يكون المحلول متوازنا ()2002 ،Gruda زراعة محاصيل الخضروات الهامة تحت البيوت المحمية بدون تربة فيما يلي تفاصيل الزراعة بدون تربة للخضروات التجارية الرئيسية المنزرعة في البيوت المحمية بمنطقة البحر المتوسط ،بما في ذلك معظم النظم المستخدمة ،والتخطيط ،واالحتياجات الغذائية للمحاصيل وغيرها من االحتياجات الخاصة .وتنقسم المحاصيل إلى مجموعتين :الخضروات الثمرية والخضر التي تحصد مرة واحدة ، .ويتم ذكر تركيز المغذيات الموصى بها في المحلول المغذي لكل انوع من األنواع النباتية ( ،)2012 ،Savvasبناء على التوصيات الهولندية ( Sonneveldو1224 ،Straver؛ .دي Kreijوآخرون ،)1222 ،والتي جرى تعديلها على أساس بيانات تجريبية غير منشورة غالبا للتكيف مع الظروف المناخية لمنطقة البحر األبيض المتوسط .باإلضافة إلى تركيز المغذيات الموصى بها لمحاصيل الطماطم المنزرعة في بيئات بنظام الزراعة بدون تربة المفتوح ،وكذلك المحلول المغذي للزراعات بدون تربة المغلقة ،فضال عن التركيز المستهدف للمغذيات بمنطقة الجذور .وتصلح قيم التوصيل الكهربي الموصى بها لتركيزات كلوريد صوديوم تصل إلى 1.5ملمول باللتر في مياه الري .إذا تجاوز أيون الصوديوم أو الكلور هذا المستوى في مياه الري ،يجب زيادة التوصيل الكهربي المستهدف فقا لذلك ،مع األخذ بعين االعتبار أن واحد مليمول باللتر من كلوريد الصوديوم تزيد التوصيل الكهربي بمقدار 0.115ديسيسيمنز بالمتر (.)2002 ،Sonneveld محاصيل الخضرالثمرية تشمل هذه المجموعة من المحاصيل على الطماطم والخيار والفلفل والباذنجان والبطيخ والفاصوليا .والسمة العامة لهذه المجموعة هي طول فترة البقاء 3-1 ،عروات سنويا وقلة عدد النباتات بالمتر المربع (حوالي ،)1-1حيث تزرع في 4-2صف طولي بعرض 3.2أو 4متر ( van Osوآخرون .)2002 ،وتتميز النباتات الثمرية بفسيولوجيا نبات معقدة ،حيث تتداخل مراحل النمو الخضري والزهري مع مراحل االثمار التي يجب أن تكون متوازنة دائما وبصفة مستمرة .تزرع النباتات الصغيرة في مكعبات ثم تنقل إما إلى بيئات نمو يتم تزويدها بالمحلول المغذي بانتظام أو توضع مباشرة في محلول مغذي نقي عندما تستخدم أنظمة الزراعة المائية السائلة.
الطماطم تعتبر الطماطم ( )Solanum lycopersicum L.أكثر المحاصيل المنزرعة في نظم زراعة بدون تربة تحت البيوت المحمية أهمية .تضع الحاجة إلى عائد مرتفع وجودة عالية مع مراعاة القضايا البيئية ضغوطا متزايدة على مزارعي الطماطم بالبيوت المحمية .تعتبر نظم الزراعة بدون تربة نظم قابلة لالستدامة مع زيادة الدخل الصافي لالستثمار في المتر المربع الواحد ،باإلضافة إلى أن األصناف الموجودة حاليا تسمح للمزارعين باستخدام مجموعة واسعة من األنواع الجديدة للطماطم الطازجة .والمستهدف هو إنتاج الطماطم (البندورة) بالبيوت المحمية في فترات اإلنتاج التي ال تسمح الظروف العادية بإنتاجها أو منافستها في الحقل المكشوف ،وبالتالي تحقيق أسعار مرتفعة للمنتج وبجودة عالية لثمار طيبة المذاق .وتعتبر الزراعة على ألواح الصوف الصخري الملفوفة بأكياس البولي ايثيلين والتي يتم
.12الزراعة بدون تربة
325
تغذيتها بالمحلول المغذي من خالل نظام الري بالتنقيط هو أكثر نظم الزراعة بدون تربة إلنتاج الطماطم على نطاق واسع .وقد تستخدم بيئات أخرى محلية ،مثل البيراليت ،الخفاف وغيرها ،في حين أن الزراعة بنظام تقنية الفيلم المغذي غير شائعة في منطقة البحر األبيض المتوسط ،على الرغم من كونها من نظم الزراعة المائية المجدية تجاريا وبيئيا. يمكن أن تتحمل الطماطم في الزراعة بدون تربة تركيزات من االمالح الكلية تصل إلى 2،2-2،5ديسيسيمن للمتر في منطقة الجذر دون حدوث خسائر للمحصول ( Sonneveldو .)2002 ،Voogtومع ذلك ،ففي معظم الحاالت، يحافظ المزارعون على مستويات ملوحة أعلى من المستوى القياسي في منطقة جذور الطماطم المنزرعة بدون تربة بهدف تحسين جودة الثمار من حيث الحموضة العضوية والمواد الصلبة القابلة للذوبان ( .)2002 ،Grudaوتكون زيادة الملوحة لقيم أعلى من الملوحة القياسية بهدف تحسين جودة الثمار مفيدة اقتصاديا على الرغم من خسائر المحصول المصاحبة لذلك بسبب انخفاض معدل محصول الطماطم نسبيا لكل وحدة ملوحة زائدة فوق مستوى الملوحة القياسي ( Sonneveldو .)2002 ،Voogtينصح باستخدام مستوى ملوحة حتى 3.5ديسيسيمن للمتر في منطقة جذور الطماطم بدون تربة تحت ظروف البحر األبيض المتوسط ،وذلك للحصول على جودة متميزة للثمار .وفي بلدان أوروبا الشمالية ،يمكن الوصول بقيم ملوحة تصل حتى 5ديسيسيمن للمتر ،1وبخاصة في ظل ظروف طقس بارد وغائم .ومع ذلك ،فإن درجة التوصيل الكهربي للمحلول المغذي في منطقة جذور الطماطم التي تزرع في تحت البيوت المحمية بالبحر األبيض المتوسط يجب تخفيضها إلى مستويات أقل من 3ديسيسيمن للمتر في ظل ظروف الصيف الحار .وذكر جرودا ( )2002أن هناك عدة طرق أخرى لتحسين جودة المنتج باإلضافة إلى تعديل ملوحة منطقة الجذور ،مثل التصميم والتشغيل المناسب لنظم الزراعة بدون تربة .وعالوة على ذلك ،تم كتابة مراجع البحوث الحديثة ذات الصلة بتأثير تغذية الطماطم على جودة الثمار بواسطة Passamوآخرون.)2009( . وهناك عامل حاسم لتغذية الطماطم في الزراعة بدون تربة وهو نسبة النيتروجين للبوتاسيوم في المحلول المغذي .وجد آدمز وماسي ( )1224أن متوسط االمتصاص اليومي لمعدل الصوديوم للبوتاسيوم قد تراوح بين 2.40و 2.25على أساس التركيز المولي قبل وضع عقد الثمار في العنقود األول من الطماطم في شهري فبراير وأغسطس على التوالي. ومع ذلك ،قد انخفضت هذه النسبة إلى ( 1.12أساس المولي) عندما زاد الحمل الثمري ،تلتها زيادة طفيفة إلى 1.40 بعد بضعة أسابيع .وهناك صفة أخرى هامة للمحلول المغذي للطماطم هي نسبة النيتروجين االمونيومي للنيتروجين الكلي .كما ذكر ،)2002( Sonneveldيتم تعزيز كل من نمو ومحصول الطماطم عندما يكون جزء صغير من النيتروجين يتراوح من ٪5إلى أقل من 15في المئة من إجمالي النيتروجين في صورة أمونيا .تتحمل الطماطم درجات حموضة مرتفعة نسبيا ولكنها حساسة لمستويات الحموضة المنخفضة في البيئة الجذرية ،ويرجع ذلك أساسا إلى انخفاض قيمة امتصاص الكالسيوم ( Savvasوآخرون .)2002 ،وفيما يتعلق بكاتيونات المغذيات الكبرى ،يزداد الطلب على البوتاسيوم مع زيادة حمل الثمار ،في حين تنخفض احتياجات الكالسيوم ( De Kreijوآخرون.)1222 ، ومع ذلك ،يجب الحفاظ على مستويات الكالسيوم في المحلول المغذي عند مستويات مرتفعة نسبيا خالل مرحلة اإلزهار للحد من حدوث ظاهرة عفن الطرف الزهري .ويوجد تركيز المحلول المغذي الموصى به للطماطم في الجدول رقم .1
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
321
جدول رقم 1 درجا ت الملوحة (ديسيسيمن للمتر) والحموضة وتركيزات العناصر المغذية (ملليمول للتر) الموصى بها في المحلول المغذي (م م)أ لمحصول الطماطم النامي بدون تربة تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط مرحلة النمو الثمري مرحـلة النمــو الخضـري م م المستخدم الصفة د ج ب بالبداية المرغوبة بج ممنغ ممنف بج ممنغ ممنف 3.40 1.85 2.40 3.20 2.00 2.50 2.80 الملوحة 6.70-5.80 5.60 6.70-5.80 5.60 5.60 الحموضة 8.20 7.50 8.00 7.50 6.40 7.00 6.80 ][K+ 8.00 2.30 4.50 7.80 3.10 5.10 6.40 ][Ca2+ 3.40 1.10 2.10 3.40 1.50 2.40 3.00 ][Mg2+ <0.40 1.40 1.20 <0.60 1.60 1.50 0.80 ][NH4+ 6.00 1.50 4.00 5.00 1.50 3.60 4.50 ][SO42- 17.20 11.00 12.40 18.00 12.40 14.30 15.50 ][NO3- 1.00 1.20 1.50 1.00 1.30 1.50 ]1.40 [H2PO4- 25.00 15.00 15.00 25.00 15.00 15.00 20.00 ][Fe 8.00 10.00 10.00 8.00 10.00 10.00 12.00 ][Mn 7.00 4.00 5.00 7.00 4.00 5.00 6.00 ][Zn 0.80 0.70 0.70 0.80 0.80 0.80 0.80 ][Cu 50.00 20.00 30.00 50.00 20.00 35.00 40.00 ][B 0.5 0.05 0.05 0.05 0.5 ][Mo أ المحلول المغذي المستخدم في البداية هو الذي يستخدم لترطيب البيئة أو المستخدم في نظم الزراعة المائية قبل الزراعة ب م م ن ف = محلول مغذي للنظام المفتوح ج م م ن غ = محلول مغذي للنظام المغلق د ب ج = التركيز المطلوب ببيئة الجذر سافاس 2012 Savaas
الخيار الخيار ( )Cucumis sativus L.هو نبات شبه استوائي موطنه األصلي الهند ،ويعتبر ثاني المحاصيل التي تزرع بدون تربة بالبيوت المحمية من حيث األهمية .ينتشر الخيار قصير الثمار في اليونان ،تركيا ،مصر ودول البحر المتوسط األخرى ،حيث يزرع على نطاق واسع ويحظى بشعبية كبيرة في األسواق المحلية .ومع ذلك ،فإن الخيار األكثر شيوعا الذي يزرع بدون تربة في البيوت المحمية هو الخيار الطويل الخالي من البذور .يمكن زراعة الخيار في عدة مواسم مختلفة حيث يفضل العديد من المزارعين في بلدان البحر األبيض المتوسط زراعة عروتين أو ثالثة في السنة بدال من زراعة محصول واحد على مدار السنة (طريقة الزراعة المعتادة في هولندا) .بعد انتهاء المحصول األول ،تتم إزالة النبات جزئيا فقط من جذوره وقطعه بالسكين من البيئة .ومن ثم يمكن زراعة شتالت العروة الثانية مع كمية صغيرة من البيئة الجديدة ،إذا كانت ستنمو على بيئة حبيبية .ومن المهم أن يتم الري الكافي لضمان استمرار النمو. من الشائع جدا الزراعة في الصوف الصخري .ومع ذلك ،يستخدم عدد آخر من بيئات النمو المحلية (مثل البيراليت، والخفاف) .وتستخدم وسائد أو مخدات بعرض 15أو 30سم .وحيث أنه ال توجد فروق في محصول الخيار باختالف العرض ،فمن الموصى به استخدام الوسائد في صف واحد ( 15سم) أو في صفين مزدوجين ( 30-20سم) .وفي V.الحالة األخيرة ،يجب أن يكون هناك وسيلة تدعيم عن طريق نظام التربية على شكل حرف يعتبر الخيار من النباتات الحساسة للملوحة؛ حيث يجب أال يزيد التوصيل الكهربي في محلول منطقة الجذر عن 2.9
.12الزراعة بدون تربة
329
ديسيسيم للمتر ،وعلى أية حال فإنه اليجب أن تتجاوز 3ديسيسيمن للمتر في البيوت المحمية بالبحر األبيض المتوسط، ) .يجب الحفاظ على قيمة توصيل Voogt ،2009وSonneveldوإال ستحدث خسائر كبيرة كأمر ال مفر منه ( ديسيسيمن للمتر في البيوت المحمية بالبحر األبيض المتوسط ،خالل المرحلة المبكرة من نمو النبات ،ثم 2.5كهربي .)2012 ،أما مستوى الحموضة الموصى به في Savvasيتم تعديلها إلى 2.9ديسيسيمن للمتر بزيادة حجم النبات ( منطقة جذور الخيار فهو 1.4 – 3.5وهذا يمكن تحقيقه عن طريق إضافة نحو 10في المئة من مجموع النيتروجين في صورة نيتروجين أمونيومي بالمحلول .وهناك مراجع توصي بتركيب المحلول المغذي للخيار بدون تربة Sonneveldandوآخرون1222 ،؛De Kreij .؛ Straver ،1994و1224 ،Sonneveld؛ (Papadopoulos ) ،ولكن تستند هذه التوصيات على أبحاث أجريت تحت الظروف المناخية الباردة من فصل الشتاءVoogt ،2009 . يشير جدول رقم ( )9إلى تركيز المغذيات الموصى بها للخيار تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط .
جدول رقم 7 درجات الملوحة (ديسيسيمن للمتر) والحموضة وتركيزات العناصر المغذية (ملليمول للتر) الموصى بها في المحلول المغذي (م م)أ لمحصول الخيار النامي بدون تربة تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط مرحلة النمو الثمري مرحـلة النمــو الخضـري م م المستخدم الصفة د ج ب بج ممنغ ممنف بج ممنغ ممنف بالبداية المرغوبة 2.90 1.25 2.10 2.50 1.25 2.20 2.40 الملوحة 1.40–5.20 5.10 1.40–5.30 5.10 5.10 الحموضة 2.00 1.50 9.20 1.40 1.00 1.20 1.30 ][K+ 5.50 2.20 3.40 1.00 3.50 4.15 5.00 ][Ca2+ 2.50 1.00 1.40 2.30 1.10 1.10 2.00 ][Mg2+ <0.50 1.40 1.40 <0.5 1.10 1.40 0.20 ][NH4+ 2.10 1.00 1.40 2.20 1.00 1.30 1.20 ][SO42- 19.20 12.00 13.95 19.00 13.10 14.95 15.10 ][NO3- 1.00 1.20 1.15 1.00 1.20 1.25 ]1.20 [H2PO4- 25.00 15.00 15.00 25.00 15.00 15.00 20.00 ][Fe 9.00 10.00 10.00 2.00 10.00 10.00 12.00 ][Mn 2.00 5.00 5.00 9.00 5.00 5.00 1.00 ][Zn 1.50 0.90 0.20 1.30 0.20 0.20 0.20 ][Cu 50.00 25.00 25.00 50.00 25.00 25.00 40.00 ][B 0.5 0.05 0.05 0.05 0.5 ][Mo أ المحلول المغذي المستخدم في البداية هو الذي يستخدم لترطيب البيئة أو المستخدم في نظم الزراعة المائية قبل الزراعة ب م م ن ف = محلول مغذي للنظام المفتوح ج م م ن غ = محلول مغذي للنظام المغلق د ب ج = التركيز المطلوب ببيئة الجذر سافاس 2012 Savaas
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
322
وحيث أن الخيار من النباتات المحبة لمستويات مرتفعة من الرطوبة النسبية ،فإن عملية الري تكون مسألة حرجة عند انخفاض الرطوبة النسبية ،وذلك ألن كميات كبيرة من المياه يجب أن تضاف إلى بيئة النمو دون غمر الجذور باستمرار وحرمانها من األوكسجين .ويعتبر استخدام نظم تقنية الفيلم المغذي NFTأو نظم الزراعة المائية األخرى، هي أحد الوسائل التي تؤخذ في االعتبار لتحسين األوكسجين في المحلول المغذي (.)1224 ،Papadopoulos
الفـلفــل الفلفل الحلو أو الرومي ( )Capsicum annuum L.هو ثالث أهم أنواع المحاصيل المنزرعة بدون تربة .ويزرع الفلفل في مختلف نظم النمو والبيئات المختلفة .ويمكن تربية نباتات الفلفل باتباع النظام الهولندي على شكل الحرف "( "Vتقليم والتربية على فرعين فقط) أو نظام التربية "األسباني" (بدون تقليم) .وقد قام Jovicichetوآخرون ( )2004بمقارنة النظامين الهولندي واألسباني فلم يجدوا فروق في مجموع ثمار المحصول القابل للتسويق .ومع ذلك، فإن نباتات النظام األسباني أنتجت 32في المئة من الثمار كبيرة الحجم جدا وانخفاض اثمار المصابة بعفن الطرف الزهريفي نهاية فصل الربيع مقارنة بتلك الناتجة من نباتات تم تقليمها (النظام الهولندي) .وباإلضافة إلى ذلك، انخفضت العمالة بالنظام األسباني بنسبة 25في المئة عن تلك الالزمة للتربية على شكل الحرف " ."Vوأوصوا بأن تكون الكثافة النباتية 3.2نبات للمتر المربع. وينبغي تسميد نبات الفلفل مع مياه الري باستمرار بالمحلول المغذي المناسب .يتراوح رقم الحموضة المقترح في منطقة الجذر خالل فترة الحصاد بين 1.0و ،1.9ويمكن الوصول إلى ذلك من خالل إضافة حوالي 5في المئة من مجموع النيتروجين في صورة نيتروجين أمونيومي بالمحلول .وال يوصى بزيادة النيتروجين األمونيومي خالل فترة التزهير حيث أن األمونيوم قد يقلل من امتصاص الكالسيوم وبالتالي زيادة معدالت إصابة الثمار بعفن الطرف الزهري ،حيث أن الفلفل حساس لإلصابة به .ويعتبر الفلفل من المحاصيل الحساسة للملوحة ويتراوح التوصيل الكهربي الموصى به في منطقة الجذر بين 3.0-2.9ديسيسيمن للمتر حسب الوقت من السنة والتركيب المعدني لمياه الري المتاحة .ويمكن الحصول على معلومات مفصلة عن كل عنصر من المغذيات واالختالل الفسيولوجي للفلفل في البيوت المحميةالدفيئة ،بما في ذلك الزراعة بدون تربة ،في مرجع حديث قام به Savvasوآخرون ( .)2002يشير جدول رقم ( )2إلى تركيز المغذيات الموصى بها للفلفل تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط.
.12الزراعة بدون تربة
322
جدول رقم 2 درجات الملوحة (ديسيسيمن للمتر) والحموضة وتركيزات العناصر المغذية (ملليمول للتر) الموصى بها في المحلول المغذي (م م)أ لمحصول الفلفل النامي بدون تربة تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط الصفة المرغوبة
م م المستخدم بالبداية
مرحـلة النمــو الخضـري ممنف
ب
ممنغ
ج
بج
مرحلة النمو الثمري د
ممنف
ممنغ
بج
2.90 1.90 2.10 2.50 1.20 1.90–1.00 5.10 1.10–5.10 5.50 1.00 5.20 1.00 5.30 9.25 2.90 4.50 1.50 3.15 2.00 1.00 1.40 2.00 1.10 <0.40 0.20 0.10 <0.10 1.40 3.10 1.00 1.95 2.90 1.00 11.00 10.10 13.00 15.10 11.10 1.10 1.10 1.20 1.20 1.10 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 5.00 10.00 10.00 1.00 10.00 2.00 4.00 5.00 9.00 4.00 0.20 0.90 0.20 0.20 0.20 20.00 25.00 30.00 20.00 30.00 0.5 0.05 0.05 هو الذي يستخدم لترطيب البيئة أو المستخدم في نظم الزراعة المائية قبل
2.20 2.30 الملوحة 5.10 5.10 الحموضة 5.40 5.90 ][K+ 4.15 5.30 ][Ca2+ 1.10 1.15 ][Mg2+ 1.20 0.50 ][NH4+ 1.25 2.00 ][SO42- 13.90 14.40 ][NO3- 1.20 ]1.20 [H2PO4- 15.00 20.00 ][Fe 10.00 12.00 ][Mn 5.00 1.00 ][Zn 0.20 0.20 ][Cu 30.00 45.00 ][B 0.05 0.5 ][Mo أ المحلول المغذي المستخدم في البداية الزراعة ب م م ن ف = محلول مغذي للنظام المفتوح ج م م ن غ = محلول مغذي للنظام المغلق د ب ج = التركيز المطلوب ببيئة الجذر سافاس 2012 Savaas
الباذنجــان الباذنجان ) (Solanum melongena L.هو أحد محاصيل البيوت المحمية الهامة في معظم بلدان البحر األبيض المتوسط ،والذي مكن زراعته بنجاح في معظم نظم الزراعة بدون تربة التجارية ،بما في ذلك الزراعة في بيئات والمحلول المغذي. عادة ما يزرع شتلتان باذنجان في الوسادة عندما تستخدم ألواح وسائد بطول 1متر .ال ينصح بزيادة كثافة النباتات ألن أوراق الباذنجان الكبيرة جدا قد تؤثر سلبا على اعتراض الضوء للعروش ،ويساعد على ظهور األمراض النباتية. وكقاعدة عامة ،يتم تربية كل نبات إلى 2أو 3أفرع ،بحيث يصبح العدد 1-4أفرع للمتر المربع. تنخفض احتياجات البوتاسيوم خالل مرحلة النمو الخضري وتزداد خالل مرحلة الثمار حيث يزداد الحمل الثمري. وعموما ،فإن االحتياجات الغذائية للباذنجان تشبه لحد كبير احتياجات الطماطم .وتنحصر أهم الفروق في ارتفاع احتياجات الماغنسيوم والبورون وانخفاض احتياجات البوتاسيوم .ومع ذلك ،فإن تحمل الباذنجان للملوحة أقل بكثير من الطماطم ومماثلة لتحمل الفلفل .وعلى ذلك ،فالتوصيل الكهربي المقترح في محلول منطقة جذور الباذنجان المنزرع
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
330
جدول رقم 2 درجات الملوحة (ديسيسيمنز للمتر) والحموضة وتركيزات العناصر المغذية (ملليمول للتر) الموصى بها في المحلول المغذي (م م)أ لمحصول الباذنجان النامي بدون تربة تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط الصفة المرغوبة الملوحة الحموضة ][K+ ][Ca2+ ][Mg2+ ][NH4+ ][SO42- ][NO3- ][H2PO4- ][Fe ][Mn ][Zn ][Cu ][B ][Mo
مرحـلة النمــو الخضـري
م م المستخدم بالبداية
ممنف
2.40 5.10 5.90 4.20 3.00 1.00 2.00 15.50 1.10 20.00 12.00 1.00 0.20 50.00 0.5
2.20 5.10 5.10 3.50 2.50 1.50 1.10 14.20 1.20 15.00 10.00 5.00 0.20 40.00 0.05
ب
ممنغ 1.25 5.10 2.50 1.15 1.20 1.00 12.20 1.00 15.00 10.00 5.00 0.20 30.00 0.05
ج
بج
مرحلة النمو الثمري د
2.50 1.50–5.50
5.10 5.00 3.90 <0.20 2.20 11.20 1.00 25.00 2.00 1.00 0.90 20.00 -
ممنف 2.10 5.10 1.30 3.00 2.30 1.30 1.50 13.50 1.20 15.00 10.00 5.00 0.20 35.00 0.05
ممنغ 1.95 1.20 2.20 1.25 1.10 0.20 11.40 1.00 15.00 10.00 5.00 0.90 25.00 0.5
بج 2.90 1.10–5.10
1.40 5.00 3.20 <0.20 2.10 19.00 1.00 25.00 9.00 9.00 0.20 20.00 -
أ المحلول المغذي المستخدم في البداية هو الذي يستخدم لترطيب البيئة أو المستخدم في نظم الزراعة المائية قبل الزراعة ب م م ن ف = محلول مغذي للنظام المفتوح ج م م ن غ = محلول مغذي للنظام المغلق د ب ج = التركيز المطلوب ببيئة الجذر سافاس 2012 Savaas في البيوت المحمية بدون تربة بالبحر المتوسط يتراوح بين 2.1و 2.2ديسيسيان للمتر .ومع ذلك ،قد ال يكون هناك مفر من وصول القيمة إلى 3.0ديسيسيمن للمتر إذا كان تركيز كلوريد الصوديوم في مياه الري المتاحة يتجاوز مستوى حوالي 3.0ملليمولر. وقد نشر Sonneveldو )1224( Straverو Kreij Deوآخرون )1222( .المحلول المغذي الموصى به لزراعة الباذنجان بدون تربة تحت ظروف البيوت المحمية الهولندية .يشير الجدول رقم 2إلى تركيب المحلول المغذي للباذنجان المنزرع في بلدان البحر األبيض المتوسط.
.12الزراعة بدون تربة
331
الشمــام يمكن زراعة عروتين أو ثالث عروات من الشمام ( )Cucumis melo L.سنويا في بيئات ،مثل الصوف الصخري والبيراليت ،الخفاف ،وكذلك في الفيلم المغذي .يتم زراعة الشتالت في مكعبات الصوف الصخري أو أصص مملؤة بالبيئات قبل نقلها الحقا إلى النظام .كما هو الحال في الخيار ،يجب إزالة كل الزهور والسرطانات الجانبية حتى العقدة الثامنة عل ى الساق الرئيسي .يسمح بعد ذلك بعقد ثمرة واحدة بكل فرع جانبي .غالبا ما يستخدم النحل الطنان bomble beesللتلقيح لتحسين العقد .نجح Rodriguezوآخرون ( )2001في زراعة الشمام في حاويات مليئة ببيئات مختلفة تم تغذيتها بمحلول مغذي تركيبه كالتالي (ملجم لكل لتر) 50 :نيتروجين 23 ،Nفوسفور 44 ،P بوتاسيوم 5 ،Kماغنسيوم 0.2 ،Mgبورون ،B
0.5النحاس 0.1، Cuالحديد 0.5 ،Feمنجنيز ،Mnمو
Mo 0.005و 0.005الزنك .Znأشار )2012( Savvasاستنادا إلى خبرة عملية وبعض نتائج األبحاث األولية إلى وجود محلول مغذي يصل توصيله الكهربي إلى 2.2ديسيسيمن للمتر وكان تركيز المغذيات للحصول على شمام جدول رقم 21 درجات الملوحة (ديسيسيمنز للمتر) والحموضة وتركيزات العناصر المغذية (ملليمول للتر) الموصى بها في المحلول المغذي (م م)أ لمحصول الكوسة النامي بدون تربة تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط الصفة المرغوبة الملوحة الحموضة ][K+ ][Ca2+ ][Mg2+ ][NH4+ ][SO42- ][NO3- ][H2PO4- ][Fe ][Mn ][Zn ][Cu ][B ][Mo
مرحـلة النمــو الخضـري
م م المستخدم بالبداية
ممنف
2.40 5.10 1.00 4.10 2.10 0.90 2.00 15.50 1.10 20.00 12.00 1.00 1.00 45.00 0.5
2.20 5.10 5.10 4.00 2.10 1.30 1.35 14.15 1.25 15.00 10.00 5.00 1.00 35.00 0.05
ب
ممنغ 1.20 5.30 2.15 1.50 1.10 1.00 11.15 1.05 12.00 10.00 5.00 1.00 30.00 0.05
ج
بج
مرحلة النمو الثمري د
2.10 1.50–5.50
1.40 5.20 3.00 <0.10 2.50 19.30 1.00 25.00 2.00 9.00 1.20 10.00 -
ممنف 2.00 5.10 1.10 3.00 1.90 1.20 1.10 13.30 1.20 15.00 10.00 5.00 1.00 35.00 0.05
ممنغ 1.90 1.10 2.10 1.20 1.50 1.00 10.90 1.00 14.00 10.00 5.00 1.00 30.00 0.5
بج 2.20 1.50–5.50
9.00 5.20 3.20 <0.40 2.20 19.50 1.10 25.00 9.00 2.00 1.30 10.00 -
أ المحلول المغذي المستخدم في البداية هو الذي يستخدم لترطيب البيئة أو المستخدم في نظم الزراعة المائية قبل الزراعة ب م م ن ف = محلول مغذي للنظام المفتوح ج م م ن غ = محلول مغذي للنظام المغلق د ب ج = التركيز المطلوب ببيئة الجذر سافاس 2012 Savaas
332
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
يزرع في البيوت المحمية البحر األبيض المتوسط (ملليمولر)كالتالي 1.2 :بوتاسيوم 4.0 ،K+كالسيوم 1.1 ،Ca2+ ماغنسيوم 1.1،Mg2+نشادر 13.2 ،NH4+نترات 1.2 ،NO3-فوسفات أحادي 2.1 ،H2PO4-سلفات ،SO42- وبالميكرومولر 10حديد 10 ،Feمنجنيز 5 ، Mnزنك 0.2 ،Znنحاس 0.2 ،Cuبورون ،Bو 0.5مولبدنوم .Moويوصى بتوصيل كهربي في منطقة جذور الشمام بدون تربة قدره 2.2ديسيسيمن للمتر ،وقد يكون المفيد لجودة الثمار أن تصل إلى 3.2ديسيسيمن للمتر وبخاصة أثناء نضج الثمار.
الكوســة قرع الكوسة ) )Cucurbita pepo L.هو أحد النباتات الهامة في العديد من بلدان البحر األبيض المتوسط لإلنتاج خارج الموسم البيوت المحمية ويزرع بنجاح في نظم الزراعة بدون تربة .تشبه احتياجات التغذية للكوسة احتياجات الخيار ،مع اختالفات بسيطة تتعلق باحتياجات الكاتيونات الكبرى المعدنية والبورون .على وجه الخصوص ،تحتاج الكوسة احتياجات أقل من البوتاسيوم والكالسيوم ،ولكن احتياجات أكبر من المغنيسيوم .في المقابل ،فإن احتياجات الكوسة من البورون أقل من احتياجات الخيار .وعالوة على ذلك ،كما هو الحال مع الخيار ،من المفيد إضافة السيليكون ل لمحلول المغذي للكوسة ،وال سيما عندما تتعرض النباتات للملوحة وغيرها من أنواع اإلجهاد غير األحيائية ،أو عندما يكون هناك احتمال لإلصابة بالبياض الدقيقي. جدول رقم 11 درجات الملوحة (ديسيسيمنز للمتر) والحموضة وتركيزات العناصر المغذية (ملليمول للتر) الموصى بها في المحلول المغذي (م م)أ لمحصول الفاصوليا النامي بدون تربة تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط الصفة المرغوبة الملوحة الحموضة ][K+ ][Ca2+ ][Mg2+ ][NH4+ ][SO42- ][NO3- ][H2PO4- ][Fe ][Mn ][Zn ][Cu ][B ][Mo
مرحـلة النمــو الخضـري
م م المستخدم بالبداية
ممنف
2.20 5.70 5.40 4.60 2.00 0.50 2.00 13.50 1.10 15.00 6.00 6.00 0.70 30.00 0.5
2.00 5.60 5.30 3.75 1.60 1.20 1.45 12.60 1.20 15.00 7.00 5.00 0.70 20.00 0.05
ب
ممنغ 1.60 4.80 2.50 1.00 1.40 0.90 9.90 1.00 12.00 5.00 4.00 0.60 20.00 0.05
ج
بج
مرحلة النمو الثمري د
ممنف
1.80 2.40 5.60 6.50–5.70 5.80 5.80 3.00 5.60 1.20 2.50 1.00 <0.5 1.45 2.60 10.60 15.00 1.20 1.00 12.00 15.00 10.00 5.00 5.00 7.00 0.80 1.00 20.00 40.00 0.05 -
ممنغ 1.50 5.60 1.90 0.85 1.20 0.80 9.20 1.00 10.00 5.00 4.00 0.60 20.00 0.5
بج 2.60 6.50–5.70 6.40 5.70 2.60 <0.3 2.90 15.30 1.00 15.00 5.00 7.00 1.00 40.00 -
أ المحلول المغذي المستخدم في البداية هو الذي يستخدم لترطيب البيئة أو المستخدم في نظم الزراعة المائية قبل الزراعة ب م م ن ف = محلول مغذي للنظام المفتوح ج م م ن غ = محلول مغذي للنظام المغلق د ب ج = التركيز المطلوب ببيئة الجذر سافاس 2012 Savaas
.12الزراعة بدون تربة
333
وتعتبر الكوسة متوسطة الحساسية للملوحة في ظل ظروف البحر األبيض المتوسط المناخية ( Rouphaelوآخرون، .) 2001وعلى ذلك ،تتراوح قيم التوصيل الكهربي أألمثل في المحلول الجذري لنبات الكوسة المنزرع بدون تربة بالبيوت المحمية بالبحر األبيض المتوسط بين 2.1و 2.2ديسيسيمن للمتر .ومع ذلك ،إذا زادت تركيزات الصوديوم ،الكلور و /أو الكالسيوم في مياه الري المتاحة بكثير عن المستويات المثلى ،يمكن قبول مستويات توصيل كهربي أعلى في منطقة جذور الكوسة لتفادي نقص توافر العناصر الغذائية .يشير الجدول رقم 10إلى تركيب المحلول المغذي للكوسة المنزرعة في بلدان البحر األبيض المتوسط.
الفاصــوليا الفاصوليا ) (Phaseolus vulgaris L.من الخضر الثمرية التي تزرع في نظم الزراعة بدون تربة .ويوصى بكثافة نباتية تتراوح بين 14-10نبات للمتر المربع ،عندما يتم تستخدم نظم الزراعة المائية السائلة أو الزراعة البيئية. ويمكن تدعيم الن باتات إما عن طريق خيوط من البالستيك تعلق على األسالك األفقية ،مماثلة لتلك المستخدمة في محاصيل الخضر الثمرية األخرى (مثل الطماطم والخيار والفلفل) بالبيوت المحمية ،أو عن طريق وضع شباك مناسبة على خطوط الزراعة. جدول رقم 12 درجات الملوحة (ديسيسيمنز للمتر) والحموضة وتركيزات العناصر المغذية (ملليمول للتر) الموصى بها في المحلول المغذي (م م)أ لمحصول الخس النامي بدون تربة تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط الصفة المرغوبة
م م المستخدم بالبداية
ممنف
الملوحة الحموضة ][K+ ][Ca2+ ][Mg2+ ][NH4+ ][SO42- ][NO3- ][H2PO4- ][Fe ][Mn ][Zn ][Cu ][B ][Mo
2.50 5.60 7.50 5.40 1.50 0.80 1.50 17.20 1.40 40.00 5.00 5.00 0.80 40.00 0.5
2.40 5.60 8.00 4.80 1.10 1.30 1.40 16.40 1.40 35.00 5.00 5.00 0.80 30.00 0.05
ب
ممنغ 2.30 9.00 3.75 1.00 1.60 1.15 15.50 1.80 30.00 5.00 4.00 1.00 30.00 0.05
ج
بج
د
2.60 6.50–5.60 6.20 7.30 1.60 <0.6 2.00 18.00 1.20 40.00 1.00 5.00 0.80 50.00 -
أ المحلول المغذي المستخدم في البداية هو الذي يستخدم لترطيب البيئة أو المستخدم في نظم الزراعة المائية قبل الزراعة ب م م ن ف = محلول مغذي للنظام المفتوح ج م م ن غ = محلول مغذي للنظام المغلق د ب ج = التركيز المطلوب ببيئة الجذر سافاس Savaas
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
334
وتعتبر الفاصوليا حساسة للملوحة .ولذلك ،فإن قيم التوصيل الكهربي الموصى بها للمحلول المغذي للنباتات المنزرعة مائيا منخفضة نسبيا ( 2ديسيسيمن للمتر) .وعالوة على ذلك ،ينبغي توخي الحذر لتجنب تراكم أيونات الصوديوم والكلور في منطقة الجذر ،وخصوصا عند إعادة تدوير المحلول المغذي .ونظرا لحساسية الفاصوليا العالية للملوحة، فمن الضروري توافر نوعية مياه جيدة للزراعة في النظم المغلقة للزراعة بدون تربة .يؤدي انخفاض مستوى رقم الحموضة في منطقة الجذور آلثار سلبية على نمو النبات حيث يجب أبدا أن يقل عن .5.5ولتجنب انخفاض رقم الح موضة بشكل مفرط في منطقة الجذور ،يجب أن تكون نسبة النيتروجين األمونيوني للنيتروجين الكلي منخفضة نسبيا (< .)٪10يشير الجدول رقم 11إلى تركيب المحلول المغذي للفاصوليا المنزرعة في بلدان البحر األبيض المتوسط طبقا لما ذكره .)2012( Savvas الخضـر التي يتم قطفـها مـرة واحــدة تضم هذه المجموعة الخضروات الورقية ،مثل الخس والجرجير ومحاصيل السلطة أالخرى ،ولكن أيضا الكرنب، الهندباء والسبانخ ،الخ .وتشير بعض المراجع إلى التقسيم إلى محاصيل قابلة للشتل وأخرى تزرع بالبذرة. والخصائص العامة هي: • الكثافة النباتية العالية نسبيا بالمتر المربع ( 20-10في الخس 100 > ،للسبانخ) ،و • فترة زراعة قصيرة ( 4-1أشهر). ومن الشائع زراعة الشتالت في مكعبات بيتموس مضغوطة أو أصص أو مكعبات صوف معدني .ويقوم عدد صغير من المزارع بإنتاج الخضر الورقية بدون تربة في في أوروبا ،ويرجع ذلك إلى المنافسة القوية مع إنتاج الحقل المكشوف وارتفاع تكاليف االستثمار المطلوبة نسبيا ،وبالتالي يتم التشكيك في جدواها االقتصادية ( Van Os وآخرون.)2002 ،
الخـــس يمكن أن يزرع الخس في أكثر من ثماني عرات زراعية بالبيوت المحمية سنويا ،عند زراعته مائيا ،نظرا لقصر فترة بقاؤه جدا .تنتشر على نطاق واسع األنظمة العائمة واألنظمة التي تعتمد على إعادة تدوير المحلول المغذي باستمرار (على سبيل المثال تقنية الفيلم المغذي )NFTف ي زراعات الخس بدون تربة؛ بينما يقل انتشار الزراعة في بيئات. ويتميز الخس بارتفاع معدالت امتصاص البوتاسيوم والفوسفور ،بينما يتعرض للتسمم المنجنيز .ومن المهم الحفاظ على المحتوى المنخفض من النترات في األنسجة القابلة لألكل :مع نظم الزراعة بدون تربة من الممكن ضبط المتوافر من النترات عبر المحلول المغذي بشكل صحيح قبل الحصاد بفترة قصيرة (.)2002 ،Schnitzler and Gruda يشير الجدول رقم 12إلى التوصيات الخاصة بتركيز العناصر المغذية األساسية في المحلول المغذي لمحصول الخس المنزرع في نظم الزراعة بدون تربة المفتوحة والمغلقة وكذلك التركيز المستهدف في منطقة الجذور.
محاصيل غذائية أخر يمكن عموما إنتاج العديد من المحاصيل األخرى القابلة لألكل في نظم الزراعة بدون تربة ،ولكن المساحة المنزرعة في بلدان البحر األبيض المتوسط ليست واسعة ،كبيرة ،وبالتالي هناك تجارب محدودة لهذه الزراعات .ومع ذلك،
.12الزراعة بدون تربة
335
فبعض المحاصيل (مثل الكرنب والفجل والهندباء والسبانخ والجرجير) يمكن إنتاجها أيضا بنجاح .وتتشابه األساليب األكثر شيوعا مع أسلوب إنتاج الخس :نظم الزراعة المائية المسطحة واألنظمة العائمة ،و تقنيات الفيلم المغذي .NFT ويقل مستوى التوصيل الكهربي عن الخس (حوالي 1.3و 1.1ديسيسيمن للمتر للكورابي والخس الضأن ،على التوالي) .ومع ذلك ،يجب زيادة محتوى الحديد في المحلول المغذي عن الموصى به في الخس ،وبخاصة في محصول الخس الضأن ،حيث يوصى باستخدام تركيز 4ملجرام للتر الواحد من الحديد (جوهلر Gohlerوموليتور ،Molitor .)2002
نظرة مستقبلية رغم توافر العديد من األبحاث العلمية في مختلف جوانب الزراعة بدون تربة تحت ظروف البحر األبيض المتوسط المناخية في الوقت الراهن ،فقد ركز عدد قليل منها في تحديد امتصاص العناصر الغذائية بطريقة منهجية .ولذلك ،فإن البيانات البحثية المتوفرة حاليا ال تزال غير مكتملة لتركيب المحلول المحلول المغذي ،وخاصة تحت الظروف المناخية للبحر األبيض المتوسط .وعلى ذلك ،هناك حاجة إلى مزيد من البحوث في المستقبل القريب لتقدير االحتياجات الغذائية والمائية للنباتات المنزرعة بدون تربة تحت ظروف شتاء معتدل وصيف جاف ،مثل تلك التي تسود حوض البحر األبيض المتوسط .وستكون هذه المعلومات مفيدة بشكل خاص في تركيب محلول مغذي للمحاصيل المنزرعة بدون تربة بنظم مغلقة أو شبه مغلقة ( ،)2002 ،Savvasحيث تزداد أهمية الدقة في معدالت إضافة العناصر للمياه مقارنة بالنظم المفتوحة لتقليل كال من تراكم األيونات في منطقة الجذر والتخلص من المحلول المغذي.
قائمة المراجع Adams, P. 2002. Nutritional control in hydroponics. In D. Savvas& H.C. Passam, eds. Hydroponic production of vegetables and ornamentals, p. 211–261. Embryo Publications, Athens, Greece. Adams, P. & Massey, D.M. 1984. Nutrient uptake by tomatoes from recirculating solutions. In Proc. 6th Intl Congr. on Soilless Culture. ISOSC, Wageningen, the Netherlands, p. 71–79. De Kreij, C., Voogt, W. & Baas, R. 1999. Nutrient solutions and water quality for soilless cultures. Broch. 196. Research Station for Floriculture and Glasshouse Vegetables, Naaldwijk, the Netherlands. www.autopot.com.au/
at
J. 2000. Hydroponics made easy. 2nd ed. (available default.aspx?PageID=3a2245a5-cb2a-4f1e-89d3-58713cac0871).
Fah,
G.hler, F. &Molitor, H.D. 2002. ErdeloseKulturverfahrenimGartenbau. Ulmer Verlag, Germany. 268 pp. Gruda, N. 2009. Do soilless culture systems have an influence on product quality of vegetables? J. Appl. Bot. Food Qual., 82: 141–147. Gruda, N. 2005. Impact of environmental factors on product quality of greenhouse vegetables for fresh consumption. Crit. Rev. Plant Sci., 24: 227–247. Hoagland, D.R. &Arnon, D.I. 1950. The water-culture method for growing plants without soil. Calif. Agric. Exp. St., Circ. 347 (rev. by D.I. Arnon).
331
مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط:الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية
Jones, H.G. 2004. Irrigation scheduling: advantages and pitfalls of plant-based methods. J. Exp. Bot., 55: 2427–2436. Jovicich, E., Cantliffe, D.J. &Stoffella, P.J. 2004. Fruit yield and quality of greenhouse grown bell pepper as influenced by density, container, and trellis system. Hort. Tech., 14: 507–513. Lieth, J.H. & Oki, L.R. 2008. Irrigation in soilless production. In M. Raviv& H.J. Lieth, eds. Soilless culture: Theory and practice, p. 117–156. Elsevier, Amsterdam. Meric, M.K. &Oztekin, G.B. 2008. Subirrigation in soilless culture (Topraks.ztar.mdakapillarsistemler). J. of Ege Univ., Faculty of Agriculture, 45(2): 145–152. Bornova, Izmir. Papadopoulos, A.P. 1994. Growing greenhouse seedless cucumbers in soil and in soilless media. Agriculture and Agri-Food Canada Publication 1902/E. 79 pp. Papadopoulos, A.P. 1991. Growing greenhouse tomatoes in soil and in soilless media. Agriculture Canada Publication 1865/E. 79 pp. Passam, H.C., Karapanos, I.C., Bebeli, P.J. &Savvas, D. 2007. A review of recent research on tomato nutrition, breeding and post-harvest technology with reference to fruit quality. Europ. J. Plant Sci. & Biotech., 1: 1–21. Resh, H.M. 1997. Hydroponic food production (5th ed.). Woodbridge Press Publishing Company, Santa Barbara, California, USA. 527 pp. Rodriguez, J.C., Cantliffe, D.J., Shaw, N.L. &Karchi, Z. 2006. Soilless media and containers for greenhouse production of ‘Galia’ type muskmelon. Hort. Sci., 41: 1200–1205. Rouphael, Y., Cardarelli, M., Rea, E., Battistelli, A. &Colla, G. 2006. Comparison of the subirrigation and drip-irrigation systems for greenhouse zucchini squash production using saline and nonsaline nutrient solutions. Agric. Water Manage., 82: 99–117. Savvas, D. 2012. Soilless culture. Hydroponics – substrates. Agrotypos Publishing, Athens, Greece (in Greek). Savvas, D. 2002. Nutrient solution recycling. In D. Savvas& H.C. Passam, eds. Hydroponic production of vegetables and ornamentals, p. 299–343. Embryo Publications, Athens, Greece. Savvas, D. 2001. Nutritional management of vegetables and ornamental plants in hydroponics. In R. Dris, R. Niskanen& S.M. Jain, eds. Crop management and postharvest handling of horticultural products, p. 37–87. Vol. I: Quality Management. Science Publishers, Enfield, NH, USA. Savvas, D. & Adamidis, K. 1999. Automated management of nutrient solutions based on target electrical conductivity, pH, and nutrient concentration ratios. J. Plant Nutr., 22: 1415–1432. Savvas, D., Ntatsi, G. &Passam, H.C. 2008. Plant nutrition and physiological disorders in greenhouse grown tomato, pepper and eggplant. Europ. J. Plant Sci. Biotech., 2: 45–61. Schnitzler, W.H. &Gruda, N. 2002. Hydroponics and product quality. In D. Savvas& H.C. Passam, eds. Hydroponic production of vegetables and ornamentals, p. 373– 411. EmbryoPublications, Athens, Greece. Schr.der, F.G. &Lieth, H.J. 2002. Irrigation control in hydroponics. In D. Savvas& H.C. Passam, eds. Hydroponic production of vegetables and ornamentals, p. 263– 298. Embryo Publications, Athens, Greece.
339
الزراعة بدون تربة.12
Sonneveld, C. 2002. Composition of nutrient solutions. In D. Savvas& H.C. Passam, eds. Hydroponic production of vegetables and ornamentals, p. 179–210. Embryo Publications, Athens, Greece. Sonneveld, C. &Straver, N. 1994. Nutrient solutions for vegetables and flowers grown in water or substrates (10th ed.). Series: VoedingsoplossingenGlastuinbouw, No. 8, P.B.G. Naaldwijk, Aalsmeer, the Netherlands. 45 pp. Sonneveld, C. &Voogt, W. 2009. Plant nutrition of greenhouse crops. Springer, Dordrecht, Heidelberg, London, New York. 431 pp. Tuzel, Y., Tuzel, I.H., Gul, A., Oztekin, G.B. &Ucer, F. 2007. Tomato production in subirrigated systems. Acta Hort., 747: 441–445. Van Os, E., Gieling, T.H. &Lieth, H.H. 2008. Technical equipment in soilless production systems. In M. Raviv& J.H. Lieth, eds. Soilless culture theory and practice, p. 147–207. Elsevier Publications, London. Wohanka, W. 2002. Nutrient solution disinfection. In D. Savvas& H.C. Passam, eds. Hydroponic production of vegetables and ornamentals, p. 345–372. Embryo Publications, Athens, Greece.