کشاورزی گلخانه‌ای بدون خاک، راندمان کشاورزی را افزایش می‌دهد.

برای قرن‌ها، کشاورزی سنتی مبتنی بر خاک، ستون فقرات تولید مواد غذایی بوده است. با این حال، با چالش‌هایی مانند کاهش عملکرد، افزایش هزینه‌ها و نگرانی‌های زیست‌محیطی، کشاورزان و نوآوران کشاورزی به روش‌های جایگزین روی می‌آورند. در میان این روش‌ها، کشت بدون خاک در گلخانه‌ها به عنوان یک رویکرد انقلابی برجسته است که نوید راندمان بالاتر، عملکرد بهتر و تولید پایدار را می‌دهد.

کشت بدون خاک، همانطور که از نامش پیداست، شامل پرورش گیاهان بدون خاک است و به جای آن از محلول‌های غنی از مواد مغذی استفاده می‌شود. در حالی که این مفهوم کاملاً جدید نیست، پیشرفت‌های فناوری آن را به یک روش کشاورزی پیچیده و مقیاس‌پذیر تبدیل کرده است. در ایالات متحده، بیشتر کشت بدون خاک در گلخانه‌ها انجام می‌شود، جایی که شرایط محیطی را می‌توان با دقت کنترل کرد.

• تراکم کاشت بالاتر: گیاهان را می‌توان با راندمان بیشتری از هم جدا کرد و امکان تولید بیشتر در هر فوت مربع را در مقایسه با کشاورزی سنتی خاک فراهم کرد.
• عملکرد بیشتر: بسیاری از تولیدکنندگان عملکرد بالاتر و محصولات با کیفیت‌تری را گزارش می‌کنند، اگرچه از نظر تئوری می‌توان به نتایج مشابهی با سیستم‌های خاک بهینه شده دست یافت.
• کاهش مصرف آب: سیستم‌های بسته تبخیر را به حداقل می‌رسانند و منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف آب می‌شوند - یک مزیت حیاتی در مناطق خشک.

• سرمایه‌گذاری اولیه بالاتر: پمپ‌ها، مخازن، سیستم‌های کنترل و زیرساخت‌های تخصصی می‌توانند چندین دلار در هر فوت مربع به هزینه‌های راه‌اندازی اضافه کنند.
• افزایش مصرف انرژی: کارکردن پمپ‌ها و سیستم‌های روشنایی کمکی، هزینه‌های برق را افزایش می‌دهد.
• تخصص فنی مورد نیاز: کشاورزی موفقیت‌آمیز بدون خاک نیازمند دانش فیزیولوژی گیاهی، شیمی و نگهداری سیستم است.

در حالی که تقریباً هر محصولی را می‌توان بدون خاک پرورش داد، برخی از آنها برای این سیستم‌ها مناسب‌تر هستند. سبزیجات برگ‌دار مانند کاهو، گوجه‌فرنگی، فلفل، خیار، توت‌فرنگی و گیاهانی مانند ریحان و جعفری از جمله رایج‌ترین‌ها هستند. عامل کلیدی در طراحی سیستم این است که چگونه از گیاه در حین رشد در محلول مغذی حمایت شود.

نوآوری‌ها در کشت بدون خاک منجر به طراحی‌های مختلف سیستم شده است که هر کدام مزایای منحصربه‌فردی را بسته به نوع محصول، الزامات فضایی و ملاحظات اقتصادی دارند.

این روش از بسترهای عمیق (18-24 اینچ) پر از شن، شن نخودی یا سنگ تله استفاده می‌کند که با پلاستیک پوشانده شده و برای زهکشی شیب‌دار شده‌اند. گیاهان مستقیماً در محیط قرار می‌گیرند و چندین بار در روز با محلول مغذی آبیاری می‌شوند.

ناودان‌های پلاستیکی باز یا بسته و لوله‌های PVC برای کاهو، گوجه‌فرنگی و خیار محبوب هستند. اینها ممکن است فقط حاوی محلول مغذی باشند یا با محیط‌های بی‌اثر مانند پیت ماس یا پرلیت پر شوند. برخی از سیستم‌ها دارای قفسه‌های متحرک برای تنظیم فاصله گیاهان در حین رشد هستند.

سینی‌های دوره‌ای سیل‌زده برای تولید کاهو استفاده می‌شوند. گیاهان که در بلوک‌های کوچک رشد شروع می‌شوند، به صورت دستی با رشدشان از هم جدا می‌شوند. سینی‌ها معمولاً از پلاستیک قالب‌گیری شده یا تخته سه لا ضد آب ساخته می‌شوند.

محققان دانشگاه کرنل سیستمی را توسعه دادند که از بسترهای زمینی با پوشش پلاستیکی استفاده می‌کند که در آن محلول مغذی در یک انتها پمپ می‌شود و در انتهای دیگر تخلیه می‌شود. گیاهان کاهو توسط ورقه‌های پلی استایرن شناور پشتیبانی می‌شوند.

NFT که توسط دکتر آلن کوپر در بریتانیا توسعه یافته است، از کانال‌های کم عمق ساخته شده از فیلم پلاستیکی استفاده می‌کند. محلول مغذی از طریق این کانال‌ها جریان می‌یابد و گیاهان توسط گلدان‌ها یا بلوک‌های در حال رشد که در طول آن قرار می‌گیرند، پشتیبانی می‌شوند.

کیسه‌های پلی اتیلن پر از مخلوط‌های پیت-ورمیکولیت در ردیف‌هایی چیده شده‌اند که آبیاری قطره‌ای مواد مغذی را فراهم می‌کند. این کیسه‌ها می‌توانند قبل از تعویض از چندین چرخه محصول پشتیبانی کنند.

در این سیستم پیشرفته، ریشه‌های گیاه در هوا در داخل ظروف محصور شده معلق می‌شوند و با محلول مغذی مه پاشیده می‌شوند. هواکشت اکسیژن‌رسانی استثنایی و تحویل مواد مغذی کارآمد را ارائه می‌دهد.

فراتر از ساختارهای پشتیبانی گیاه، سیستم‌های بدون خاک به مخازن، پمپ‌ها و کنترل‌ها نیاز دارند. مخازن ساخته شده از بتن، پلاستیک یا فایبرگلاس محلول‌های مغذی را ذخیره می‌کنند. پمپ‌های تخصصی مقاوم در برابر خوردگی کود ضروری هستند. سیستم‌های کنترل از تایمرهای ساده تا رایانه‌های پیچیده که شیمی مواد مغذی را به طور خودکار نظارت و تنظیم می‌کنند، متغیر هستند.

با پیشرفت فناوری، سیستم‌های بدون خاک هوشمندتر و خودکارتر می‌شوند. نوآوری‌های نوظهور عبارتند از:

• سنسورهای هوشمند: نظارت بر شرایط محیطی و سلامت گیاه در زمان واقعی.
• رباتیک: خودکارسازی وظایف کاشت، نگهداری و برداشت.
• تجزیه و تحلیل داده‌ها: بهینه‌سازی شرایط رشد از طریق یادگیری ماشینی و الگوریتم‌های پیش‌بینی‌کننده.

کشت بدون خاک بیش از یک تکنیک کشاورزی را نشان می‌دهد - این تجسمی از یک تغییر به سمت کشاورزی دقیق است که منابع را به حداکثر می‌رساند و در عین حال اثرات زیست‌محیطی را به حداقل می‌رساند. برای کشاورزانی که با چالش‌های کشاورزی سنتی مواجه هستند، این سیستم‌ها مسیری امیدوارکننده را پیش روی خود قرار می‌دهند.