پذیرش فناوری بدون خاک فرصتی عالی برای تولید بیشتر با سطح زیر کشت کمتر، محصول بیشتر در هر قطره آب، کاهش بار شیمیایی سمی و بهبود ردپای اکولوژیکی فراهم می‌کند
در سطح جهانی سه چالش عمده در قرن بیست و یکم وجود دارد که مربوط به سیستم تولید مواد غذایی متعارف مبتنی بر کشاورزی است.
آنها به خوبی تحت اهداف توسعه پایدار سازمان ملل تعریف شده‌اند، این سه چالش شامل امنیت غذایی، امنیت تغذیه و امنیت آب و هوا است.
با افزایش روزافزون جمعیت جهان، کاهش مساحت زمین زراعی، فرسایش خاک و کمبود آب شیرین، این چالش‌ها هموستاز اکولوژیکی را تشدید می‌کند.
چنین چالش‌های به هم پیوسته‌ای از اهمیت بالایی برخوردار هستند و می‌توان تا حدودی از طریق شیوه‌های کشاورزی هوشمند با آب و هوا مانند استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر برای پیشبرد کشاورزی، تنوع محصول، تناوب زراعی و کشاورزی ارگانیک بر آنها غلبه کرد.
با این حال، نیاز زمان این است که به سمت شیوه‌های کشت مقاوم در برابر آب و هوا جهش کنیم. استقرار فناوری کشت بدون خاک در داخل ساختمان یکی از این استراتژی های پایدار بلند مدت است.
در کشت بدون خاک تکنولوژی قابل توجهی برای تمام جنبه‌های تولید گیاه به کار می‌رود.
انتقال آب از طریق انواع سیستم‌های توزیع مانند آبیاری بارانی یا قطره‌ای، آبیاری فرعی با استفاده از آب و جریان و انواع سیستم‌های هیدروپونیک کشت مایع انجام می‌شود.
به طور کلی مواد مغذی کاملاً محلول در آب مخلوط می‌شوند و با استفاده از انواع مختلف فناوری‌های تزریقی به گیاهان (کوددهی) عرضه می‌شوند.
گیاهان با استفاده از سیستم‌های مختلف روی زمین، از جمله نیمکت‌ها، تخت‌ها، فرورفتگی‌ها و غیره در جای خود نگهداری می‌شوند.
سیستم‌های کشت بدون خاک در گردش
سیستم های کشت بدون خاک در گردش بیشتر به سیستم‌های کشت آیروپونیک، آکواپونیک و هیدروپونیک تقسیم می شوند.
- آئروپونیک فرآیند رشد گیاهان در یک محیط هوا یا غبار بدون استفاده از خاک یا مه‌پاشی ریشه‌ها با محلول‌های هیدروپونیک است که در هوا معلق هستند.
در این روش، از خاک یا خاکدانه استفاده نمی‌شود. آئروپونیک زیرگروهی از هیدروپونیک است که در آن ریشه‌های گیاه در یک محفظه تاریک معلق هستند، در حالی که یک محلول غلیظ از مواد مغذی در فواصل زمانی معین روی ریشه‌ها اسپری می‌شود.
تحویل مواد غذایی در این سیستم بسیار دقیق است و با دریافت اکسیژن کافی ریشه‌ها، رشد سریع‌تری امکان پذیر است. از آنجایی که از سوراخ‌های بسیار ریز برای پاشش استفاده می‌شود، این سیستم می‌تواند مشکلات گرفتگی ایجاد کند.
- آکواپونیک یک سیستم همزیستی از محیط کشت است که در آن حیوانات آبزی مانند حلزون، ماهی و غیره در مخازن با ترکیبی از هیدروپونیک که در آن گیاهان در آب رشد می‌کنند، رشد می‌کنند.
در حالی که ماهی‌ها برای گیاهان، کود فراهم می‌کنند، ریشه‌های گیاه آب را برای ماهی فیلتر می‌کنند.
انواع سیستم‌های هیدروپونیک که صرفاً از آب به عنوان بستر استفاده می‌کنند شامل تکنیک فیلم غذایی (NFT)، سیستم جزر و مد، کشت آب عمیق (DWC)، سیستم قطره‌ای، سیستم فتیله‌ای و آکواپونیک هستند.
برخی از سیستم‌ها شامل یک سنگدانه به عنوان بستر مانند کشت کیسه‌ای، کشت ظرف، کشت فرورفتگی، سیستم‌های لایه نازک و سیستم‌های مختلف جایگزین هستند.
در هیدروپونیک، تکنیک‌های مختلفی برای به دست آوردن بهترین عملیات سفارشی وجود دارد. بسته به فضا و نوع محصول، پرورش‌دهندگان می‌توانند یکی از این تکنیک‌ها را انتخاب کنند.
- سیستم های Ebb-and-flow از نظر عملکرد مشابه NFT هستند، اما سینی رشد به طور موقت هر چند ساعت یک بار با محلول غرق می‌شود و ریشه‌ها را قبل از بازگشت به مخزن غوطه ور می‌کند.
- سیستم‌های Ebb-and-flow تعمیر و نگهداری پایینی دارند و برخلاف سیستم‌های NFT که در آن خرابی پمپ می‌تواند به سرعت برای کارخانه‌ها فاجعه‌بار شود، بازده بالایی تولید می‌کنند.
- در روش DWC، آب اکسیژنه غنی از مواد مغذی محیطی است که در آن ریشه‌های گیاه تا زمان برداشت در حدود 6 تا 18 اینچ معلق می شوند. سیستم‌های DWC حجم زیادی از آب را نگه می‌دارند و هر نوسانی را کاهش می‌دهند.
- سیستم قطره‌ای روش دیگری است که در آن یک پمپ یک تغذیه آهسته از محلول را به پایه هر کارخانه به صورت جداگانه بر اساس یک تایمر می‌دهد و محلول باقیمانده یا به مخزن بازگردانده می‌شود یا جمع‌آوری نمی‌شود.
- سیستم فیتیله‌ای تکنیکی است که در آن محلول از طریق فیتیله‌ها به سینی و سپس از طریق عمل مویرگی گیاه به ریشه‌ها می‌رسد.
- NFT یک تکنیک محبوب و همه کاره است که در آن سیستم از یک پمپ برای رساندن آب استفاده می‌کند و محلول غذایی استفاده نشده از طریق لوله تخلیه بازیافت می‌شود.
- در NFT، جریان مداوم روی ریشه‌ها با محلول غذایی از طریق گرانش اتفاق می‌افتد.
- با بستن حلقه و بازیافت آب، یک سیستم هیدروپونیک NFT تنها از 10 درصد آب مصرفی در روش های کشاورزی مرسوم استفاده می‌کند.
- از آنجایی که تنها بخش کوچکی از آب و مواد مغذی توسط ریشه گیاهان در مزارع سنتی خاک در فضای باز استفاده می‌شود، بقیه بلااستفاده و هدر می‌رود.
- در سیستم‌های پشته‌ای هیدروپونیک عمودی، بازده در فوت مربع به شدت افزایش می‌یابد . این یک جزء حیاتی است زیرا ما نیاز داریم که غذای کافی برای رشد جمعیت بدون نیاز به گسترش زمین‌های کشاورزی به تالاب‌ها، جنگل‌ها یا سایر اکوسیستم‌های طبیعی مهم تولید کنیم.
خواص فیزیکی و هیدرولیکی در بستر بدون خاک در مقایسه با محیط خاک بهتر است. از ضررهای اقتصادی ناشی از پاتوژن های منتقله از خاک می‌توان در محیط‌های بدون خاک برای اهداف تولید گلخانه ای تجاری اجتناب کرد.
