کشت ایروپونیک یا هواکشت، در واقع مانند کشت هیدروپونیک یک سیستم کشت بدون خاک است. هزینه ساخت گلخانه ایروپونیک نیز به دلیل تجهیزات و سیستم ها و اجرا و نصب، در شروع کار بالا است. با این تفاوت که در کشت ایروپونیک ریشه گیاه در هیچ ظرفی قرار نمی گیرد و همواره در هوا معلق است. ریشه‌ی واژه‌ی ایروپونیک از دو کلمه‌ی aero=هوا و فعالیت=ponos گرفته شده است که هردو ریشه ی یونانی دارند. ریشه گیاه در معرض اسپری آب و مواد غذایی قرار میگیرد و از این طریق تغذیه می شود تا دیگر نیازی به خاک یا هر گونه بستر کشت نداشته باشد. هواکشت بسیار برای فضاهای بسته و سرپوشیده مناسب است؛ بخصوص برای کسانی که می خواهند در استفاده از فضای موجود صرفه جویی کنند و دیگر نیازی به استفاده از گلدان یا ظروف نگه دارنده نداشته باشند. همچنین نیاز نیست ظروف نگهداری برای دسترسی گیاه به فضای بیشتر و رشد بهتر جابه جا شوند و گیاه همواره در جای خود به صورت ثابت رشد می کند.
هواکشت
ریشه گیاهان در هوا قرار می گیرد و محلول غذایی به صورت قطرات بسیار ریز روی ریشه پاشیده می شود. در سال 1976 هوا کشت این گونه تعریف شد که ریشه گیاه به طور مداوم یا غیر مداوم در محیطی که اشباع از قطرات ریز محلول غذایی است قرار می گیرد.این روش با فاز مایع مداوم سر و کار ندارد و در تحقیقات تغذیه گیاهی به خصوص میوه های جوان استفاده می شود.
در این روش گیاهان داخل حفره هایی که روی قالب های ساخته شده از پلی استیرن منبسط شونده قرار دارند، کاشته می شوند، اما ریشه گیاهان صرفا در محیط هوایی در زیر قالب ها معلق بوده و درون جعبه پاشش قرار دارند که به منظور جلوگیری از نفوذ نور و رشد جلبک ها جعبه ها پوشانده می شوند.
شاید فکر کنید حالا که گیاه درون ظرفی قرار ندارد و تنها از طریق اسپری مواد مغذی و کود شیمیایی تغذیه می شود، حتما روند رشد آن کندتر از کشت معمول خواهد بود. اما نتایج یک سری تحقیقات توسط ناسا نشان می دهد که گیاه می تواند به خوبی در محیط کشت ایروپونیک رشد کند. در سیستم هواکشت، گیاهان را درون محفظه های محصوری قرار می دهند تا گیاه به سمت اطراف حرکت نکند. در واقع این محافظ به ریشه گیاه تنها امکان حرکت به سمت پایین، و به ساقه آن تنها امکان حرکت به سمت بالا را می دهد. گیاه در جای خود ثابت است و ریشه آن معلق در هوا. از آنجایی که مواد موردنیاز گیاه برای رشد و نمو به ریشه آن اسپری می شود، در نتیجه میزان آب کمتری مصرف می شود.
تفاوت کشت ایروپونیک با کشت سنتی
تا بحال برخی از تفاوت های هواکشت با سایر سیستم های پرورش محصول را دریافتید. بستر کشت ریشه گیاه را در فضای معینی محصور و محدود می کند و ریشه تنها می تواند درون فضای بستر گسترش پیدا کند. در کشت ایروپونیک، ریشه در هوا معلق خواهد بود و به سمت پایین حرکت خواهد کرد.
در کشت سنتی، گیاه مواد مغذی موردنیاز خود را از خاک دریافت می کند و توسط آب نیز تغذیه خواهد شد. در کشت ایروپونیک روش تغذیه گیاه، اسپری مواد مغذی مورد نیاز آن برروی ریشه است. هواکشت فضای کمتری نسبت به روش های کشت سنتی نیاز دارد. این توان وجود دارد تا با استفاده از سیستم کشت هیدروپونیک در مقدار فضای معینی، به توانید حتی تا چند برابر روش سنتی محصول تولید کنید. فضای کشت ایروپونیک، یک فضای کنترل شده است. بدین معنی که شما می توانید میزان رشد گیاه خود را کاملا تحت نظر بگیرید و آنرا کنترل کنید.
طریقه اسپری کردن
بسته به نوع سیستم کشت، به دو طریقه دستی و اتوماتیک، مواد به ریشه اسپری می شوند. روش دستی به این صورت است که در طول شب و روز، شخصی باید به صورت دستی به ریشه ها برسد (که کمتر اینگونه است). معمولا هر گلخانه ایروپونیک دارای چند پمپ هستند که به صورت اتوماتیک ریشه گیاهان را تغذیه می کنند و نیاز به نظارت و سرپرستی ممتد و مستمر ندارند.
انواع کشت ایروپونیک
کشت ایروپونیک معمولا به دو صورت انجام می شود:
ایروپونیک کم‌فشار (LPA)
یکی از دو روش کشت ایروپونیک میباشد. در این روش که یکی از شیوه‌های متداول هواکشت میباشد، گلخانه‌داران شخصا می‌توانند سیستم LPA خود را به سادگی و با هزینه‌ای کم طراحی و راه‌اندازی کنند. اکثر این سیستم‌ها، ۲۴ ساعت شبانه‌روز و هفت‌روز هفته، دائما به مرطوب کردن ریشه‌های گیاهان مشغول هستند. به هر حال این روش به اندازه کشت ایروپونیک فشاربالا که مِهی رقیق با ذرات ریز تولید می‌کند کارایی ندارند.
در این روش ریشه های گیاهان را درست بالای مخزن ها قرار می دهند و با یک پمپ کم فشار آن را به صورت چکه ای به سمت گیاه هدایت می کنند. لازم به ذکر است که هر چقدر گیاهان بزرگ تر می شوند محتملاً قسمت هایی از ریشه آن ها خشک شده و مواد مغذی را به طور کامل دریافت نمی کنند. وجود هزینه های بالا در چنین واحد هایی باعث می شود نوعی نا پیوستگی در محلول پدید آید. چنین واحدی معمولا برای نشان دادن اصول هوا کشت مناسب است.
کشت ایروپونیک فشاربالا(HPA)
توسط ناسا توسعه یافته است. ناسا در گزارشی اعلام کرده که این متد کشت، کارآمدترین راه برای پرورش گیاهان درفضا محسوب میشود. به‌هرحال مطالعات زیادی مزایای کشت ایروپونیک HPA را بر روی زمین نیز اثبات کرده‌اند. لازم به ذکر است که همه سیستم‌های HPA، ایروپونیک هستند اما همه کشت‌های ایروپونیک، HPA نیستند. سیستم HPA برای اینکه کارآمد باشد باید با فشاری بالا کار کند. این فشار برای اتمیزه کردن آب و ایجاد قطراتی به اندازه ۵۰ میکرون یا کوچک‌تر به کار می‌رود. گیاهان بیشتر مایل به جذب مواد غذایی محلول در آب هستند. آنچنان که گفته شد سیستم فشار بالا روشی کارآمدتر است. و با وجود نیاز به تجهیزات تخصصی‌تر می‌تواند هزینه‌های موثر را کاهش دهد.
در این روش غبار مورد نیاز به وسیله پمپ های پرفشار تامین می گردد. و به دلیل هزینه بالایی که دارد فقط برای گیاهان با ارزش استفاده می شود. گیاهانی مانند زعفران. در چنین سامانه ای مقدار زیادی آب و هوا تصفیه می گردد و همچنین مواد مغذی نیز استریلیزه می شود. و از پلیمر های سبک و سامانه های انتقال مواد مغذی استفاده می شود.
سامانه‌های تجاری
اولین بار و. کارتر در سال ۱۹۴۲، این کشت را بررسی کرد و روش هوا کشت در بخار را برای تسهیل آزمایش های ریشه کنی پیشنهاد کرد. از سال ۲۰۰۶، هوا کشت برای کشاورزی در سراسر جهان استفاده شده است. در سال ۱۹۴۴، L.J. Colothees اولین کسی بود که در تحقیقات خود در مورد بیماری های ریشه کشف کرد که مرکبات با پوشش مه مانند آووکادو بیماری نمی گیرند. در سال ۱۹۵۲، JF Trawl درختان سیب را با اسپری رشد داد.FV؛ و ونت کسی بود که در سال ۱۹۵۷ روش فرهنگ هوا کشت را به معنی امروز آن توسعه داد. او مواد مغذی را به درختان قهوه و گوجه فرنگی با استفاده از اسپری کردن به ریشه ها رساند.
ماشین جنسیس، ۱۹۸۳
اولین دستگاه بازرگانی هوا کشت بدست GTi در سنه ۱۹۸۳ ساخته و روانه بازار شد. این دستگاه به ماشین جنسیس (اقتباس از فیلم پیشتازان فضا ۲: خشم خان) معروف شد. ماشین جنسیس با عنوان «سیستم ریشه زایی جنسیس» به بازار عرضه شد.
دستگاه gti یک دستگاه آبی حلقه باز را به کار گرفت که بدست میکرو چیپ مهار می شد. و افشانه مغذی تنگنا بالا و آب-اتمیزه را به محفظهٔ هوا کشت هدایت می کرد.
در آن زمان، این دست یافتی انقلابی در فناوری در حال توسعهٔ کشت مصنوعی هوایی بود. ماشین جنسیس به سادگی به شیر آب و پریز برق متصل می شد.
تکثیر به روش هواکشت (کلون سازی)
هواکشت کلونینگ گیاهان را تغییر داد. اولا، هوا كشت اجازه داد كه كل فرآيند را در يک واحد اتوماتيک اتمام دهد. بسیاری از گیاهان که در گذشته به نظر نشدنی – ناشدنی یا دشوار تبدیل شده بودند، به راحتی از یک ریشه توسط یک برش تکثیر می شد. این برتری بزرگی برای گلخانه ها بود، که رغبت داشتند که گیاهان ظریف و یا کاکتوس را تکثیر کنند، که بذرشان به طور معمول بدست آلودگی های باکتریایی در برش منتشر می شد.
هوا كشت از آب كشت و كشت بافت به عنوان آلت تكثير استريلی گونه های گياهی استفاده كرده است. دستگاه جنسیس و ابزار های دیگر هوا کشت، هر دو پرورش دهندهای و جنسیس، قادر به تکثیر گیاهان بودند. با توجه به این که بیشتر قسمت ها اتوماتیک بودند، گیاهان می توانستند کلون شده و به تعداد بالایی تکثیر شوند شوند. به طور خلاصه، تکثیر آن راحت تر شد، زیرا دستگاه های هوا کشت ساخته شده بودند برای یک راه پاک تر و تند تر برای رشد ریشه از محیط پیرامون یکتا و غبار غنی از اکسیژن.
پیوند زدن با ریشه هوایی
هوا کشت به طور قابل توجهی تکنولوژی کشت بافت را بهبود بخشید. این روش می تواند گیاهان ها را در دوره های کوتاه تر و چرخه های کار مرتبط با تکنیک های کشت بافت کاهش دهد. هوا کشت می تواند مرحله های ۱ و ۲ کشت خاک (علت همه تولیدکنندگان کشت بافت) را از بین ببرد. گیاهان کشت بافت باید در بستر استریل کاشته شوند (مرحله ۱) و پس از آن برای گسترش بسترشان کاشته می شوند. گام ۲).
سپس، اگر آن ها به اندازه کافی قوی باشند، می توانند به طور مستقیم در خاک طبیعی کاشته شوند. علاوه بر این، تمام بافت مستعد ابتلا به بیماری و عفونت است. هنگام استفاده پرورش دهندگان می توانند گیاهانی را که در هوا قرار دارند و به خاک طبیعی انتقال دهند. ریشه ها در هوا کشت مستعد ابتلا به بیماری و از دست دادن برگ و شوک نیستند (چیزی که آب هرگز قادر به غلبه بر آن نبود). با توجه به ایمنی آن ها، گیاهانی که ریشه های کمتری در هوا داشتند، مستعد ابتلا به پاتوژن ها بودند. قارچ ها و جلبک ها و باکتری های بی هوازی دیگر در این سیستم رشد نمی کنند.
Gti یک جایزه اختراع برای دستگاه و روش تمام هوا کشت دریافت کرده است که توسط میکروپردازنده در سال ۱۹۸۵ کنترل شده است. هوا کشت به عنوان یک روش شناخته شده است که صرفه جویی در وقت و هزینه ایجاد می کند. عوامل اقتصادی بخش بزرگی از کشاورزی ارگانیک هستند.
سیستم رشد جنسیس، ۱۹۸۵
تا سال ۱۹۸۵، gti نسل دوم خود را معرفي كرد، كه به نام رشد سيستم پيدايش شناخته شده است. این یک سیستم حلقه بسته بود که جریان بازیافتی را که با ریز پردازنده کنترل شده بود، کنترل کرد. هوا کشت مجهز به جوانه زنی بذر شد، به همین دلیل gti اولین سیستم هوا کشت بود که جهان را شوکه کرد. بسیاری از واحدهای بسته دایره ای و حلقه بسته هنوز هم کار می کنند.
تجاری‌سازی
هوا کشت در نهایت آزمایشگاه را ترک کرد و وارد عرصه ی کسب و کار شد. در سال ۱۹۶۶، ب. بریگز، پیشگام پیشرفته تجاری، موفق به ایجاد ریشه در یک چوب جنگلی شد. او کشف کرد که قلمه هایی که ریشه های هوایی دارند سخت تر از آن هایی هستند که در خاک بودند، و نتیجه گرفت که اصل اساسی ریشه هوا است. او دریافته بود که درختان ریشه دار می توانند بدون شوک انتقال شوک و یا شکست در دستیابی به رشد طبیعی به خاک منتقل شوند.
شوک انتقال معمولا در سیستم آب کشت مشاهده می گردد. در سال ۱۹۸۲، در اسرائیل، آل نیر همچنین یک مزیت را برای یک دستگاه هوا کشت با استفاده از کم ترین فشارهوا برای حمل مواد مغذی به گیاهان معلق که توسط پلی استایرن در اتاق های فلزی نگه داشته شده است، به دست آورد. در تابستان سال ۱۹۷۶ دانشمند بریتانیایی به نام جان پرور یک سری آزمایشی در نزدیکی نیوپورت، جزیره سفید در بریتانیا انجام داد که در آن، کاهوها (واریته تامب) از بذرشان تا سن ۲۲ روزگی در هوای فشرده قرار داشتند توسط تهویه مطبوع نمو داده شدند.
تجهیزات مورد استفاده برای تبدیل محلول مغذی به مواد مغذی مه سان توسط صنایع کالیفرنیا تهیه شده بود. در سال ۱۹۸۴، در ارتباط با جان پرور (یک پرورش دهنده در جزیره سفید) یتیم خانه کینگز – از طراحی های مختلف سیستم هوا كشت برای رشد توت فرنگی استفاده كرد. گیاهان به ثمر رسیدند و محصولاتی را که توسط مشتریان چیده شده بودند، تولید کردند. سیستم محبوبیت خود را ثابت کرد، به ویژه توسط مشتریان قدیمی تر که تمیزی را تحسین کرده بودند، کیفیت و طعم توت فرنگی و این واقعیت که آن ها نباید برای کندن میوه خم شوند. در سال ۱۹۸۳، شخصی به نام ار. استونر توانست رابط ریز پردازنده ای را برای انتقال آب و مواد مغذی به درون محفظه های هوا کشت ابداع کند.
او همواره تلاش می کرد تا بتواند شرکت هایی به جهت تحقیق و توسعهٔ سخت افزار ها و رابط ها و بیوکنترلر ها و… را راه اندازی کند. او همچنین در سال ۱۹۸۵ توانست اولین شرکت ساخت و عرضه و پیاده سازی سیستم های حلقه بستهٔ بزرگ مقیاس در گلخانه ها را راه اندازی نماید. در سال ۱۹۹۰ ghe یا آب کشت جنرال سعی نمود تا سیستم هوا کشت را وارد بازار سیستم های آب کشت نماید. ولی در عمل خودش وارد ماجرای سیستم های هوازی شد. با این حال نمی توان به عنوان یک هوا کشت به این موضوع نگریست. زیرا در هوا کشت از غبار آب به جای قطرات آب استفاده می شود.
و این غبار به جای باران حقیقی آمازون استفاده می گردد. با این حال تقاضایی که در بازار ایجاد شده بود باعث شده بود که به عنوان یک تکنیک کاملا آب کشتی به آن بنگرند. البته خیلی از مردم هنوز تفاوت بین هوا کشت قطره درشت و هوا کشت قطره ریز را نمی دانستند. در اواخر دهه ۹۰ یک شرکت انگلیسی متقاعد شده بود که در مورد هوا کشت تحقیقی را انجام دهد. نتایج موفقیت آمیزی در این آزمایشات نصیب شان شد.
ولی هنوز هم دارای اشکالاتی بود. اشکالاتی مانند هزینه و نگهداری آن. یکی از مشکلات آن ایجاد پمپ هایی بود که اندازه شان بزرگ تر از حد عادی بود و این در حالی بود که هوا کشت قطره ای ساده تر ساخته می شد و نتایج قابل توجه تری هم داشت. این شرکت شروع به کار کردن روی پروژه هوا کشت قطره ای در مقیاس های بزرگ کرد. در آزمایشاتی که انجام دادند بالاخره متوجه شدند که هوا کشت برای تکثیر گیاهان روش بسیار ایده آلی است. آن ها روشی را پیدا کرده بودند که حالا دیگر نیاز به بستر خاصی نداشت و گیاه می توانست بدون خاک در آن به پرورش و رشد بپردازد.
و در آخر این شرکت مشخص کرد که نتایج بدست آمده حتی می توانست بهتر از این که به وجود آمده باشد. در صورتی که از هوا کشت استفاده می کردند. البته می باید گیاهان ابتدا در هوا کشت تکثیر کننده کشت می شدند و سپس به هوا کشت قطره ای منتقل می گشتند.
غذا های هوا کشت
در سال ۱۹۸۶ آقای استونر توانست غذا هایی که روش هوا کشت تولید شده بودند را به بازار راهی کند. او در مصاحبه ای که داشت مزایای چنین کشتی را به طور واضح بر شمرد.
مزایای هوا کشت برای زمین و فضا
استفاده از بستر هوا کشت باعث می شود که ما به یک شیوه موثر برای صرفه جویی بر رشد گیاهان دست پیدا کنیم.
استفاده کمتر از محلول مغزی
تمام گیاهانی که به روش هوا کشت تکثیر می شوند به میزان زیادی اکسیژن و دی اکسید کربن دریافت می کنند. صرف نظر از اکسیژنی که همین طور به ریشه گیاه می رسد، این اکسیژن در قطرات اتمیزه شده آب نیز مشاهده می گردد. که این خود کمکی وافر به رشد گیاه است. به خاطر داشته باشید که با کاهش مواد غذایی و افزایش اکسیژن رشد گیاه بیشتر می گردد.
یه نکته قابل توجه دیگر هم این است که در هوا کشت برون ریز میزان آبی که قبل از مصرف تصفیه می گردد کاهش می یابد. البته حجم بسیار کم محلول مصرفی در سیستم هوا کشت که اتمیزه هم می شود از ارتباط ریشه به ریشه گیاهان جلوگیری نموده و باعث می شود انتقال بیماری از یک گیاه به یک گیاه دیگر به شدت کاهش پیدا کند.
کنترل بیشتر محیط گیاه
با استفاده از روش هوا کشت می توانیم کنترل و نظارت موثر تری بر روی محیط پیرامون گیاه ایجاد کنیم و این در حالی است که در سایر روش های کشت گیاهان، کنترل و نظارت خاصی بر روی ریشه و ساقه گیاه نداریم. مثلاً در روش آب کشت هم شاهد این هستیم که ریشه های گیاه را آب احاطه کرده است و ما دسترسی خاصی با آن ها نداریم.
تغذیه بهبود یافته
در سیستم هوا کشت ما آزادیم که مقادیر مختلفی را از مواد معدنی در داخل یک محلول حل کنیم و به ریشه های گیاه برسانیم. چنین آزادی و سطح کنترلی می تواند به تحقیقات علمی کمک شایانی نماید. همچنین به راحتی می توانیم فواصل بین قطع و وصل شدن پاشش محلول را کنترل کنیم. و بخش های دیگر گیاه را می توانیم متفاوت با ریشه گیاه پرورش دهیم.
کاربر پسندی بیشتر
در بستر هوا کشت کار با گیاهان بسیار ساده تر از گذشته صورت می گیرد. دلیل آن هم این است که گیاهان به صورت جدا جدا از یکدیگر قرار دارند و ریشه آن ها به یکدیگر هیچ ربطی ندارد. ضمناً ریشه ها همگی معلق هستند و این کمک می کند که بیماری از یک ریشه به ریشه دیگر منتقل نشود. زیرا بستری در این میان وجود ندارد. مثلاً اگر ریشه گیاهان در خاک می بود، همان خاک عامل انتقال بیماری ها می شد. به این ترتیب برداشت گیاهان هم بسیار ساده تر از گذشته صورت می پذیرد. تازه اگر قرار باشد یک گیاه بیماری ای را داشته باشد یا دچار آلودگی شود به راحتی می توان آن را از این سیستم حذف نمود. بنابر این دیگر ریسکی برای از ریشه درآوردن گیاه وجود ندارد.
به صرفه تر بودن
مقرون به صرفه تر و کم هزینه ترین روش برای پرورش گیاهان سیستم هوا کشت است. یکی از دلایل آن می تواند این باشد که میزان غلظت محلول مغذی در این روش بسیار کمتر از روش های دیگر می باشد. دلیل دیگر آن هم این است که نیاز به سوبسترا را در آن از بین رفته است.
استفاده از ذخایر دانه
با استفاده از روش هوا کشت می توانیم مشکلات ناشی از ذخایر دانه و عوامل بیماری ها را به حداقل ممکن برسانیم. دلیل آن هم این است که محیط این سیستم کاملا محصور و قابل کنترل است. در حال حاضر سیستم هوا کشت به عنوان تنها سیستمی است که قادر است با بیماری های گیاهی مقابله کند. البته جدا شدن اتاق رشد از سایر بسترهای محیط هم به شدت به پیشگیری از ایجاد عوامل آلوده کننده کمک می کند. این امر باعث می شود ارتباط گیاه با محیط بیرون به حداقل ممکن برسد و از انتشار عوامل بیماری زای محیط جلوگیری می کند. به طور کلی می توان گفت که در چنین سیستمی انتقال بیماری از یک ریشه به ریشه دیگر امکان پذیر نیست.
وسایل مورد نیاز برای اجرا هواکشت
یک مخزن برای نگهداری محلول غذایی
پمپ شناور
لوله برای توزیع آب از پمپ داخل مخزن به محفظه‌های گیاهان
نازل‌های آبپاش
قالب‌های نگه‌دارنده ریشه گیاه
محفظه‌هایی محصور، کیپ و ضد آب، برای جمع شدن محلول بعد از اسپری
لوله برای برگرداندن محلول اضافی به مخزن
تایمر، برای روشن و خاموش کردن پمپ
چه گیاهانی می توان با کشت ایروپونیک پرورش داد؟
از سیستم ایروپونیک برای تکثیر قلمه هایی که به سختی ریشه دار می شوند استفاده می گردد. برخی از این محصولات عبارتند از: گردو، زیتون، پسته، سیب، مرکبات و همینطور برخی ازگیاهان مهم و استراتژیک داروئی نظیر سرخدار و… . این روش در مورد گوجه فرنگی، بادمجان و کاهو نیز نتیجه خوبی داده است.
به کمک این روش علاوه بر اینکه مدت زمان رویش گیاه به یک سوم کاهش می یابد، درصد موفقیت قلمه در ریشه زایی نیز افزایش می یابد. با توجه به اینکه وزارت کشاورزی به پرورش قلمه احتیاج دائم دارد، بنابراین مزیت مذکور برای این وزاتخانه بسیار اهمیت دارد. همانطور که گفته شد در فرآیند کشت ایروپونیک، شرایط رشد گیاه در محیطی از مه، بدون استفاده از خاک یا هر بستر دیگر فراهم می شود.
گیاهانی که تکثیرشان از طریق روش قلمه زدن به سختی ریشه دار می شود:
از سیستم آیروپونیک برای تکثیر قلمه هایی که به سختی ریشه دار می شوند استفاده می گردد. برخی از این محصولات عبارتند از: گردو، زیتون، پسته، سیب، مرکبات و همینطور برخی از گیاهان مهم و استراتژیک داروئی نظیر سرخدار و… .
به کمک این روش علاوه بر اینکه مدت زمان رویش گیاه به یک سوم کاهش می یابد، درصد موفقیت قلمه در ریشه زایی نیز افزایش می یابد. با توجه به اینکه وزارت کشاورزی به پرورش قلمه احتیاج دائم دارد، بنابراین مزیت مذکور برای این وزاتخانه بسیار اهمیت دارد. همانطور که گفته شد در فرآیند کشت آیروپونیک، شرایط رشد گیاه در محیطی از مه، بدون استفاده از خاک یا هر بستر دیگر فراهم می شود.
-گیاهانی که تکثیرشان از طریق کشت بافت است و برای آداپته شدن، به مدت زمان نسبتاً زیادی احتیاج دارند:
این سیستم توانسته است این زمان را برای گیاهانی نظیر سرخدار و مینی تیوبر به حداقل برساند و علاوه بر این مشکل ریشه زائی دشوار قلمه سرخدار را نیز برطرف نماید.
گیاهانی که تکثیرشان از طریق روش هیدروپونیک به دلیل تجمع عناصر غذایی در اطراف ریشه با مشکل مواجه می شود:
از آنجایی که تکثیر گیاهانی مانند توت فرنگی به طریق هیدروپونیک به علت تجمع عناصر غذایی در اطراف ریشه با مشکل روبرو می شود. بنابراین جهت تکثیر این گیاهان از روش کشت آیروپونیک استفاده می کنند. در این صورت رشد توت فرنگی سریع تر و عملکرد آن بیشتر خواهد بود.
گیاهانی که تکثیرشان از طریق روش تکثیر زایشی به سختی انجام می شود و یا به مدت زمان بیشتری جهت تکثیر نیاز دارند:
گیاهانی نظیر زعفران، مینی تیوبر، ارکیده و بنفشه آفریقائی به کمک این روش و به طریق رویشی به آسانی تکثیر می یابند. این روش به بالا بردن تراکم کاشت کمک می کند. برای مثال تولید مینی تیوبر توسط آیروپونیک در هر متر مربع ۲۰۴۹ عدد می باشد در صورتی که در روش های عادی فقط ۱۰۰ عدد است که این تفاوت بسیار قابل توجه است.
گیاهانی که تکثیرشان در شرایط عادی بسیار وقت گیر است و به تعداد زیادی کارگر احتیاج دارد:
کشت گیاهانی نظیر زعفران در روش های سنتی کشت و در شرایط مزرعه به تعداد زیادی کارگر نیاز داشته و بسیار وقت گیر می باشد اما با استفاده از این روش می توان به آن سرعت بخشید. علاوه بر این روش ایروپونیک غلظت رنگدانه قرمز را در کلاله به دست آمده بالا می برد.
سیستم ایروپونیک چگونه کار می کند؟
نحوه‌ی کار و اجزای سیستم ایروپونیک، مطابق اینفوگرافیک زیر می باشد.
مزایا و معایب
افزایش قرار گرفتن در معرض هوا
سیستم کشت آیرو پونیک چنین طراحی شده است که بتواند بیشترین مقدار هوای مورد نیاز ریشه گیاه را تامین نماید. البته ذکر این نکته نیز لازم است که دستگاه هایی که در این محیط به کار می روند باید کاملا پاکیزه و به دور از هرگونه آلودگی باشند.
مزایای استفاده از اکسیژن در منطقه ریشه
به منطقه رشد ریشه ها رایزوسفر می گویند. اگر می خواهید رشد گیاه تان سالم و کامل انجام بگیرد باید همواره اکسیژن را به این منطقه برسانید. نظر به این که پایه و اساس کار سیستم ایرو پونیک این است که میزان مشخصی از هوا و آب را در قالب قطرات ریز و مه مانندی به خورد گیاه بدهد، بیشتر گیاهان می توانند با چنین سیستمی پرورش یابند. برخی از کشاورزان در حال حاضر استفاده از بستر های ایرو پونیک را ترجیح می دهند.
چرا که قسمت اعظم این سیستم بر مبنای رساندن اکسیژن و هوا به ریشه گیاه است. با رساندن بیشتر اکسیژن به ریشه های گیاه رشد آن ها بیشتر شده و از به وجود آمدن پاتوژن ها جلوگیری می شود. حتی اکسیژن باعث پالایش گیاه می شود. پر واضح است که برای رشد بیشتر گیاه می بایست ریشه های آن را در معرض اکسیژن و هوای آزاد قرار داد. چرا که با این حال به رشد فیزیولوژیکی عالی می رسد.
و برعکس هر چقدر میزان فضایی که ریشه اشغال کرده کمتر و محدود تر باشد احتمال به وجود آمدن بیماری های مختلف در آن بیشتر می شود. به دلیل این که در سیستم ایرو پونیک همواره ریشه گیاه در دسترس است. بیشتر پژوهشگران علاقه دارند تا از این طریق بتوانند به مطالعات علمی خود بپردازند. مثلاً آقایان “سافر و برگر” پژوهشی را در خصوص اثر غلظت های مختلف اکسیژن را بر شکل گیری ریشه های نابجا در محیط منسوب به «ایرو پونیک» مورد بررسی قرار دادند. این دو نفر از یک سیستم سه لایه ای که در اطراف ریشه ایجاد کرده بودند استفاده کردند.
قسمت انتهای ریشه ها در محفظه مواد غذایی قرار گرفتند و بخش وسطی ریشه ها به طور مداوم مواد مغذی را دریافت می کرد. و در نهایت بخش بالایی آن بالا تر از مه پاش بود. نتایج به دست آمده حاکی از این بود که اکسیژن محلول در مواد غذایی به رشد آن ها خیلی کمک می کند. و جالب تر این که در قسمت میانی آن که فقط مربوط به مه پاش بود رشد ریشه ها به شدت افزایش پیدا کرده بودند. حتی از دو قسمت دیگر هم بیشتر و این تنها به خاطر اکسیژن بیشتری بود که در اختیار ریشه گیاه قرار گرفته بود.
سایر مزایای هوا (CO2)
گیاهان در شرایط کشت هیدرو پونیک به طور ۱۰۰% به دی اکسید کربن دسترسی دارند و می توانند عمل فتوسنتز را به خوبی انجام دهند. در ارتفاع ۱.۶ دهم کیلومتری از سطح آب غلظت گاز دی اکسید کربن به ۴۵۰ ppm می رسد ولی در همان نقطه و در زمان شب به ۱۵۰ ppm خواهد رسید. و جالب تر این که ارتفاعات پایین تر به طور عکس غلظت بالاتری را نشان می دهند. با این حال اگر گلخانه شما در هر قسمت از سطح زمین باشد میزان دی اکسید کربن استانداردی به گیاهان تان می رسد. در چنین گلخانه ای می توانید نور آفتاب را بازسازی کنید.
کشت عاری از بیماری
با ایرو پونیک می توانیم میزان بیماری ها و مقدار انتقال آن ها را به شدت کاهش دهیم. دلیلش هم ان است که تماس گیاهان با یکدیگر به شدت کاهش پیدا می کند. ضمناً تمام محلولی را که اسپری می کنیم می توانیم مجددا استرلیزه نماییم.
این در حالیست که در سایر بستر هایی که بر مبنای خاک استوارند بیماری از طریق خود بستر و همان خاک منتقل می شود. تصور کنید در برخی از گلخانه ها لازم است پس از هر بار برداشت کل بستر کشت را تعویض کرد و به جای آن بستری جدید نهاد. ولی در مدل کشت ایرو پونیک همواره می توانیم گیاه آلوده را به راحتی از بقیه جدا کرده و دیگر نگذاریم بقیه گیاهان را آلوده کند. تنها برتری ای که اجازه رشد آلودگی و میکروب ها را نمی دهد همان بستر کشت ایرو پونیک است. ضمناً می توانیم محصول مورد نظرمان را با تراکم بسیار بالا تر از شیوه های سنتی برداشت کنیم.
در سیستم های ایرو پونیک تجاری از دستگاه هایی استفاده می کنند که همگام با ریشه دهی گیاه تطبیق داده شود. محققان به این نتیجه رسیده اند که کشت ایرو پونیک باعث می شود به راحتی بتوانیم عمل غربالگری را در بین گیاهان انجام داده و تنها قوی ترین آنان را برگزینیم. همچنین خاصیت بسته بودن بستر های ایرو پونیک اجازه می دهد تا بتوانیم مطالعات تحقیقاتی مان را به بهترین نحو ممکن انجام دهیم.
پودر کردن محلول (آب و اتمیزه کردن) آب و عناصر غذایی
بیایید ببینیم از چه دستگاه هایی برای رساندن آب به ریشه گیاه در سیستم ایروپونیک استفاده می کنند؟ از دستگاه هایی مانند اسپری کننده ها و غبار پاش ها و مه پاش ها و دیگر ابزارها استفاده می شود. چرا که این دستگاه ها توانایی به دست آوردن محلول و مواد مغذی به صورت یکسان و یکدست را دارند. سیستم های ایرو پونیک به سیستم های حلقه بسته ای هم گفته می شود که محیط های ماکرو و میکرو مناسبی را برای کشت به ما می دهند.
البته تاکنون انواع و اقسام سیستم های اسپری کننده تا الان اختراع شده است و دلیلش هم این است که اندازه قطرات آب در این سیستم بسیار مهم است در مصارف اقتصادی همواره از اسپری های با چرخش ۳۶۰ درجه بهره می گیرند و به این وسیله تمام فضای محیط پیرامون ریشه گیاه را غبار پاشی و تغذیه می کنند. مثلا نحوه ای از غبار پاشی وجود دارد که با استفاده از دستگاه های مه پاش اولترا سونیک انجام می شود.
از چنین دستگاهی در سیستم های کم فشار ایرو پونیک استفاده می کنند. همان طور که گفته شد یکی از مهم ترین مسائل اندازه قطرات آب است که نقش کلیدی در این بازی ایفا می کند. دلیلش هم این است که اگر قطرات ما درشت باشند اکسیژن کمتری را نیز با خود حمل می کنند. اما وقتی از این قطرات ریز تر باشند اکسیژن لا به لای آن ها بیشتر و بیشتر می شود.
با بالا رفتن اکسیژن میزان رشد ریشه های مویی هم بیشتر می شود و به این ترتیب دیگر نیازی به رشد و تشکیل ریشه های فرعی در گیاه نیست. البته اگر از دستگاه های اولترا سونیک استفاده کنید باید گفت حفاظت و نگهداری بیشتری را نیز می طلبند. به خاطر آن که این دستگاه ها به سرعت رسوب می گیرند در زمان بعد از رسوب گرفتن این مه پاش ها حجم ریشه های گیاهان نیز کاسته می شود.
مواد پیشرفته
اخیراً سازمان فضایی ناسا به جهت افزایش قابلیت اطمینان و کاهش هزینه تعمیر و نگهداری بر روی مواد جدیدی سرمایه گذاری کرده است. در تحقیقاتی که این سازمان فضایی انجام داده است مشخص کرده که جزو مواردی که برای رشد دراز مدت بسیار لازم می نماید غباری کردن و اتمیزه کردن آب با فشار بالا است. اندازه این غبارات باید چیزی مابین ۵ تا ۵۰ میکرون باشد.
اگر قصد استفاده دراز مدت از یک سیستم غبار پاش را دارید باید به این نکته نیز توجه داشته باشید که فشار آن باید بسیار بالا باشد تا به متراکم سازی ریشه ها کمک کند. تکرار پذیری برای سیستم هوا کشت یک خاصیت کلیدی است. اگر به دستگاه توجه نداشته باشید خواهید دید که پس از مدتی دچار رسوب گرفتگی شده و در نهایت مانع از انتقال محلول مغذی به ریشه گیاه می شود. همین امر باعث برهم خوردن تعادل زیست محیطی در محیط کشت ما می شود. اخیراً پلیمر هایی اختراع شده اند که در از بین بردن این رسوبات نقش بسزایی دارند.
جذب مواد مغذی
در سیستم ایرو پونیک اگر به طور مداوم غبار پاشی را انجام دهیم به راحتی می توانیم میزان جذب عناصر را بسنجیم. آقای باراک و همکارانش از یک سیستم ایرو پونیک برای اندازه گیری میزان جذب آب و عناصر غذایی محلول در آن برای پرورش کران بری استفاده کردند. آقای باراک و همکارانش طی مطالعاتی که داشتند متوجه شدند که به راحتی می توانند با اندازه گیری میزان غلظت و حجم محلول ورودی و خروجی سرعت جذب عناصر را در ریشه ها محاسبه کنند.
چنین دستاوردی با نتایج به دست آمده از اندازه گیری های مربوط به ایزوتوپ نیتروژن تایید شد. کمی بعد از تأیید این روش آنالیز کردن آقای باراک و همکارانش، آن ها به سراغ داده هایی در زمینه پرورش کران بری رفتند. انجام این تحقیقات باعث شد کارشناسان به ثمربخشی روش کشت آیرو پونیک اعتراف کنند. حالا دیگر مشخص شده بود که با استفاده از چنین روش کشتی می توان به پرورش خیلی از گیاهان به طور گسترده ای مبادرت ورزید.
ذکر این نکته نیز لازم است که پاشش مداوم و شدید عناصر مواد غذایی به ریشه های گیاه باعث سوختگی آنان می شود. دلیل آن هم این است که وقتی دوره پاشش زیاد می شود و یا دوره وقفه بسیار کوتاه مدت می شود کم کم قطرات آب بزرگ و بزرگ تر می شوند. و بدین ترتیب ریشه های مویین افزایش پیدا می کنند و ریشه های فرعی کمتر و کمتر می شود. اما اگر دوره پاشش تا حدی که ممکن است کوتاه باشد رشد گیاهان و دوره میوه دهی نیز به شدت کاهش پیدا می کند.
به خاطر داشته باشید که در حالت عادی نمی بایست ریشه گیاهان کاملا خشک یا کم آب شوند. اما بیایید ببینیم یک دوره پاشش و یک دوره وقفه چقدر زمان می برد؟ معمولا دوره پاشش کمتر از ۲ ثانیه می باشد و پس از آن بین یک و نیم تا ۲ دقیقه وقفه به وجود می آوریم. و این روند می بایست هفت روز هفته و بیست و چهار ساعت شبانه روز ادامه پیدا کند. البته می توانید این دوره های زمانی را به یک ثانیه پاشش و یک دقیقه وقفه کاهش دهید.
به عنوان ابزار پژوهش
بعد از این که روش هوا کشت اثبات شد به سرعت همه از این روش در تحقیقات شان استفاده کردند. هوا کشت باعث شد به یک روش غیر تهاجمی برای بررسی ریشه های در حال رشد دست پیدا کنیم. جالب ترین قسمت ماجرا این بود که خیلی از عناصر حالا دیگر قابل تنظیم و کنترل بودند.
خیلی از کارشناسان هوا کشت آن را به عنوان کشتی پایدار برای تولید گیاهان در آزمایشات فیزیولوژی خواندند و ان را برای آزمایشات سیل یا قحطی ارزیابی کردند. همچنین می توان از سیستم کشت هوا کشت به عنوان روشی برای مطالعه مورفولوژی ریشه استفاده نمود. در این روش به علت انباشتگی ریشه های گیاه دسترسی به تمام ساختار آن آسان تر است. همچنین نسبت به روش هیدرو پونیک باعث تراکم بیشتری برای ریشه های گیاه می شود.
اصطلاحات
- هوا کاشته یعنی گیاهانی که بستر کشت آن ها از هوا تشکیل شده باشد. و به طور طبیعی به رشد خود ادامه می دهند.
- هواکش اشاره به رشد در محیط تشکیل شده از کشت هوایی دارد
- سامانه هوا کشت یعنی سخت افزار و اجزایی که به منظور حفظ و پایداری گیاهان برای محیط کشت هوایی به کار می روند.
- گلخانه هوا کشت جایی است که ساختار آن به صورت شیشه ای یا پلاستیکی می باشد و برای رشد گیاهان به روش هوا کشت مهیا می گردد.
- شرایط هوا کشت همان پارامترهایی هستند که گونه های مختلف را در محیط کشت هوایی همراهی می کنند.
- ریشه های هوا کشت همان سیستم های ریشه ای هستند که در محیط کشت وجود دارند.
