روش های رشد بدون خاک چون هیدروپونیک، آیروپونیک و آکواپونیک به دلیل اهمیت امنیت غذایی و امنیت آب‌و‌هوا، جهت تولید محصولات کشاورزی ایمن عاری از اثر آفت‌کش‌ها بسیار مورد توجه است.
در روش آیروپونیک، ریشه‌های گیاهان در حجمی معلق هستند که قطره‌چکان‌ها به‌طور مداوم یا متناوب روی ریشه‌ها را با محلول غذایی اسپری می‌کنند.
ساختار شبیه به DFT (جعبه مربع بسته با عرض حدود 1.2 متر و طول 5-10 متر) است، اما هیچ لایه آبی وجود ندارد، بلکه مه‌آلودگی دائمی ریشه‌ها وجود دارد.
یک فضای محصور مشابه در یک سازه مثلثی از تخته‌های پلی استایرن ایجاد می‌شود، در ساختار مثلث، رطوبت نسبی 100٪ است و در دسترس بودن اکسیژن در اطراف ریشه‌ها افزایش می‌یابد.
با این حال، باید مراقب بود که گیاهان بالایی آب کافی دریافت کنند. غالباً یک لایه نازک از آب در کف تشکیل می‌شود که به عنوان حائل برای گیاهان عمل می‌کند.
سیستم های NFT و ایروپونیک به دلیل عدم وجود حائل در اطراف ریشه برای آب، مواد مغذی و گرما، معایب مشترکی دارند.
در اینجا، ریشه‌های گیاهان از طریق یک صفحه امتداد می‌یابند، مانند آئروپونیک در فضای هوایی آویزان می‌شوند، اما به جای یک لایه نازک، به مقدار قابل توجهی از محلول‌های مغذی جاری تبدیل می‌شوند.
یکی از جنبه‌های این سیستم این است که محلول غذایی به طور مداوم هوادهی می‌شود و سرعت جریان عمده آب و مواد مغذی ریشه‌ها را بیشتر از هر سیستم تولید بدون خاک دیگری می‌کند.
- با تمام انواع آئروپونیک، از الکتریسیته برای دستیابی به تمام حرکت حجیم آب استفاده می شود و این حرکت برای بقای گیاهان حیاتی است.
- ارزیابی امکان سنجی تجاری چنین سیستمی مستلزم متعادل کردن این هزینه انرژی با افزایش جذب مواد مغذی و در دسترس بودن اکسیژن است.
- با تمام انواع آئروپونیک، از الکتریسیته برای دستیابی به تمام حرکت حجیم آب استفاده می شود و این حرکت برای بقای گیاهان حیاتی است.
- ارزیابی امکان سنجی تجاری چنین سیستمی مستلزم متعادل کردن این هزینه انرژی با افزایش جذب مواد مغذی و در دسترس بودن اکسیژن است.
- سیستم ایروپونیک سیستم پیچیده‌تری است که در پروژه های اجتماعی یا در تولید سبزیجات در خانه استفاده می‌شود. این سیستم از همان اجزای یک سیستم NFT به استثنای کانال‌های در حال رشد، تشکیل شده است،.
- در روش آیروپونیک، ریشه‌ها به صورت معلق در ظرفی با حداقل ارتفاع 15 سانتی‌متر و حداکثر 80 سانتی‌متر رشد می‌کنند.
- ظرف از طرفین و روی آن توسط صفحات استایروفوم پوشانده شده است، در قسمت فوقانی سوراخ‌هایی ایجاد می‌شود و گیاهان را طوری قرار می‌دهند که ریشه‌ها در داخل معلق باشند.
- در داخل ظرف، یک شلنگ قطره‌ای به قطر 16 میلی‌متر در بالای آن قرار دارد و نبولایزرها در هر 50 سانتی‌متر فاصله دارند.
- هنگامی که الکتروپمپ به مدت 2 دقیقه و با وقفه 5 دقیقه و به همین ترتیب در 24 ساعت شبانه‌روز روشن می‌شود، نبولایزرها فعال می‌شوند و محلول مغذی را اسپری می‌کنند و رطوبت نسبی بالایی را در داخل ظرف ایجاد کرده و غذا را تغذیه می‌کنند.
- ریشه‌ها به صورت معلق به سمت پایین رشد می‌کنند و به مرور زمان به پایه ظرف برخورد می‌کنند.
- همچنین روش آیروپونیک را می‌توان برای تولید سبزیجات برگی تطبیق داد. در مرکز تحقیقات هیدروپونیک دانشگاه ملی کشاورزی لامولینا، یک سیستم ساده هواپنیک برای رشد بچه اسفناج (شکل 20.16) و سایر سبزیجات برگدار طراحی شده است. صفحات استایروفوم بر روی لبه‌های ظرف و روی کابل‌های گالوانیزه به گونه‌ای قرار می‌گیرند که صفحات آویزان باشند.
- یک شلنگ قطره‌ای به قطر 16 میلی‌متر و میکرونبولایزرهای 34 لیتری در ساعت در داخل ظرف قرار می‌گیرند، سیستم بسته می شود و محلول غذایی به مخزن باز می‌گردد.
- پمپ هر 30 دقیقه به مدت 10 دقیقه از ساعت 7 صبح تا 5 بعد از ظهر به طور خودکار روشن می‌شود.
- در سیستم‌های هیدروپونیک بسته، مانند جریان عمیق، NFT و ایروپونیک، آب آبیاری گرفته شده و مجددا استفاده می‌شود در حالی که در سیستم‌های باز اینطور نیست.
- آب منبع به طور ایده آل باید کمتر از 0.25 دسی زیمنس بر متر برای سیستم‌های بسته باشد. بسیاری از پرورش‌دهندگان هیدروپونیک لازم دانسته‌اند که آب منبع را فیلتر کنند و شاید از اسمز معکوس برای حذف برخی املاح استفاده کنند تا برای سیستم‌های هیدروپونیک بسته به اندازه کافی خالص باشد.
- مهم است که هر املاح موجود در آب تنها با ورود به گیاهان یا دور انداختن مقداری از محلول غذایی می‌تواند از ناحیه ریشه خارج شود.
- این املاح شامل هر چیزی است که در آب منبع حل می شود (مثلاً کربنات کلسیم و غیره) و کودهایی که توسط مدیر در آنجا قرار می گیرد. آبی که از محلول غذایی تبخیر می شود، این املاح را خارج نمی کند و منجر به تجمع تدریجی غلظت می‌شود.
- علاوه بر این، گیاهان تا حدودی به طور مستقل آب و مواد مغذی را می‌گیرند و به ویژه در پاسخ به نیاز به خنک کردن شاخ و برگ از طریق تبخیر و تعرق، آب بیشتری می‌گیرند.
- همه اینها به لزوم سبک بودن محلول های غذایی در این املاح اشاره دارد.
- راه مقابله با تجمع نمک در سیستم‌های بسته این است که در آب شیرین با املاح کم یا بدون املاح مخلوط شوند، یا اگر این امکان وجود ندارد، عمداً آن را تخلیه کرده و مقداری از محلول غذایی را دور بریزید و آن را با آب شیرین جایگزین کنند.
- در سیستم‌های باز، تجمع نمک‌ها را می‌توان با استفاده از آب اضافی برای شستشوی نمک‌های محلول مدیریت کرد.
- بنابراین، EC آب منبع می‌تواند بالاتر از سیستم‌های بسته باشد. در حالت ایده‌آل کمتر از 1.0 دسی زیمنس بر متر است.
