لقرون عديدة، كانت الزراعة التقليدية القائمة على التربة هي العمود الفقري لإنتاج الغذاء. ومع ذلك، في ظل التحديات مثل انخفاض الغلة، وارتفاع التكاليف، والمخاوف البيئية، يلجأ المزارعون والمبتكرون الزراعيون إلى أساليب بديلة. ومن بين هذه الأساليب، تبرز الزراعة بدون تربة في البيوت الزجاجية باعتبارها نهجًا ثوريًا يَعِد بكفاءة أعلى، وإنتاج أفضل، وإنتاج مستدام.
الزراعة بدون تربة، كما يوحي الاسم، تتضمن زراعة النباتات بدون تربة، باستخدام محاليل غنية بالمغذيات بدلاً من ذلك. على الرغم من أن هذا المفهوم ليس جديدًا تمامًا، إلا أن التقدم التكنولوجي حوله إلى طريقة زراعية متطورة وقابلة للتطوير. في الولايات المتحدة، تتم معظم الزراعة بدون تربة في البيوت الزجاجية، حيث يمكن التحكم في الظروف البيئية بدقة.
في حين أنه يمكن زراعة أي محصول تقريبًا بدون تربة، إلا أن بعضها مناسب بشكل خاص لهذه الأنظمة. تعتبر الخضروات الورقية مثل الخس والطماطم والفلفل والخيار والفراولة والأعشاب مثل الريحان والبقدونس من بين الأكثر شيوعًا. العامل الرئيسي في تصميم النظام هو كيفية دعم النبات أثناء نموه في المحلول المغذي.
وقد أدت الابتكارات في مجال الزراعة بدون تربة إلى تصميمات أنظمة متنوعة، يتمتع كل منها بمزايا فريدة تعتمد على نوع المحصول، ومتطلبات المساحة، والاعتبارات الاقتصادية.
تستخدم هذه الطريقة أسِرَّة عميقة (18-24 بوصة) مملوءة بالرمل أو حصى البازلاء أو الصخور المصيدة، ومبطنة بالبلاستيك ومائلة للتصريف. يتم وضع النباتات مباشرة في الوسط ويتم ريها بمحلول مغذي عدة مرات يوميًا.
تحظى الأحواض البلاستيكية المفتوحة أو المغلقة وأنابيب PVC بشعبية كبيرة في الخس والطماطم والخيار. قد تحتوي هذه على محلول مغذي فقط أو مملوءة بوسائل خاملة مثل الطحالب أو البيرلايت. تتميز بعض الأنظمة بأرفف متحركة لضبط المسافة بين النباتات أثناء نموها.
تستخدم الصواني المغمورة بالمياه بشكل دوري لإنتاج الخس. يتم تباعد النباتات التي بدأت في كتل صغيرة متنامية يدويًا أثناء تطورها. عادة ما تكون الصواني مصنوعة من البلاستيك المصبوب أو الخشب الرقائقي المقاوم للماء.
طور الباحثون في جامعة كورنيل نظامًا يستخدم أسِرَّة أرضية مبطنة بالبلاستيك حيث يتم ضخ المحلول المغذي من أحد الأطراف وتصريفه من الطرف الآخر. يتم دعم نباتات الخس بألواح البوليسترين العائمة.
يستخدم NFT، الذي طوره الدكتور ألين كوبر في المملكة المتحدة، قنوات ضحلة مصنوعة من فيلم بلاستيكي. يتدفق المحلول المغذي عبر هذه القنوات، مع وضع النباتات المدعومة بأصص أو كتل نمو على طولها.
يتم ترتيب أكياس البولي إيثيلين المملوءة بمخاليط الخث والفيرميكوليت في صفوف مع الري بالتنقيط لتوفير العناصر الغذائية. يمكن لهذه الأكياس دعم دورات المحاصيل المتعددة قبل الاستبدال.
في هذا النظام المتقدم، يتم تعليق جذور النباتات في الهواء داخل حاويات مغلقة ويتم رشها بمحلول مغذي. توفر تقنية Aeroponics أكسجينًا استثنائيًا وتوصيلًا فعالاً للمغذيات.
وبعيدًا عن هياكل دعم النباتات، تتطلب الأنظمة بدون تربة خزانات ومضخات وأدوات تحكم. تقوم الخزانات المصنوعة من الخرسانة أو البلاستيك أو الألياف الزجاجية بتخزين المحاليل المغذية. تعتبر المضخات المتخصصة المقاومة لتآكل الأسمدة ضرورية. تتراوح أنظمة التحكم من أجهزة ضبط الوقت البسيطة إلى أجهزة الكمبيوتر المتطورة التي تراقب وتضبط كيمياء العناصر الغذائية تلقائيًا.
مع تقدم التكنولوجيا، أصبحت الأنظمة بدون تربة أكثر ذكاءً وأكثر آلية. تشمل الابتكارات الناشئة ما يلي:
تمثل الزراعة بدون تربة أكثر من مجرد تقنية زراعية، فهي تجسد التحول نحو الزراعة الدقيقة التي تعمل على زيادة الموارد إلى الحد الأقصى مع تقليل التأثير البيئي. بالنسبة للمزارعين الذين يواجهون تحديات الزراعة التقليدية، توفر هذه الأنظمة طريقًا واعدًا للمضي قدمًا.
