۳ روش کشاورزی بدون خاک و کمک به تغذیه جهان

یکی از مدل های‌کشاورزی مدرن، “روش هیدروپونیک ، آب‌کشت “ است. این نوع از کشاورزی که با عنوان “کشاورزی بدون خاک” هم شناخته می‌شود مدتی است که در جهان به طور ویژه‌ای به آن پرداخته می‌شود و شرکت های استارتاپی گوناگونی هم به این روش کشت پرداخته‌اند. از این رو در این مقاله به بررسی این نوع از کشاورزی پرداختیم. در آینده نیز به معرفی برخی از نمونه‌های استارتاپی خارجی و داخلی با این نوع کشت خواهیم پرداخت.

انقلاب صنعتی راه را برای شیوه‌هایی از کشاورزی باز کرد که تولید را سرعت بخشیدند. روش‌های کشاورزی قراردادی، با به‌کارگیری سوخت‌های فسیلی تسریع شدند و زمین‌های آبرفتی کشف شده به‌عنوان فضاهایی برای کشت محصولاتی با حداکثر کارایی مورد استفاده قرار گرفتند. کشاورزی صنعتی به نوآوری و تولید امکانات اقتصادی جدید ادامه داد، درعین‌حال تحقیقات زیست‌شناختی به کشفیات عظیمی در ژنتیک زراعی منجر شد. این کشفیات به تولید گونه‌های زراعی مقاوم در برابر بیماری‌ها انجامید که می‌توانستند تولید محصولات را به حداکثر رسانده و افراد بیشتری را تغذیه کنند.

به علت وابستگی جهان به خاک و کشت بیش‌ازحد در زمین‌های کشاورزی طی سالیان متوالی، کشاورزان مجبور به استفاده‌ فراوان از کود برای تقویت خاک و همچنین محافظت از گیاهان دربرابر علف هرز، آفت، و … شدند. به‌منظور تأمین این نیازها، مواد شیمیایی زراعی تولید و به‌عنوان مواد ضروری به کشاورزان فروخته شد. هم اکنون این مواد هزینه تمام‌شده عظیمی را در جریان عملیات زراعی به کشاورزان تحمیل می‌کنند. این هزینه‌های بالا، در کنار اثرات ناشی از تغییرات آب و هوایی و خشکسالی، بر کشاورزی صنعتی تأثیر منفی گذاشته و راه را برای کشاورزی بدون خاک باز می‌کند. کشاورزی بدون خاک، برای تولید طیف گسترده ای از محصولات کشاورزی مورد توجه قرار گرفته است و با توجه به نیازی که در کشور ما به علوفه وجود دارد، تولید علوفه هیدروپونیک از جمله موضوعاتی است که چندین کسب و کار فعالیت تحقیق، توسعه و تولید مرتبط با آن را در پیش گرفته اند.

ایده های کشاورزی

چالش‌های پیش روی کشاورزی خاک-محور به ابداع کشاورزی بدون خاک منجر شد. در این روش، پرورش محصولات بدون استفاده از خاک رخ می‌دهد. در کشاورزی بدون خاک، محصولات در محلول‌های مغذی رشد می‌کنند. این روش همچنین برای پرورش گیاهان خانگی بسیار محبوب است و خطر قرارگیری محصولات در معرض آفات و شرایط سخت آب و هوایی را کاهش می‌دهد.

تمام گیاهان، چه با استفاده از روش‌های خاکی پرورش یافته باشند، چه با کشاورزی بدون خاک، برای رشد، تکثیر و دیگر کنش‌های حیاتی، به مواد مغذی ضروری نیاز دارند. در کنار آب که عامل مهمی در فرآیند رشد است؛ مواد مغذی، نور و هوا هم مؤلفه‌های اصلی رشد گیاهان محسوب می‌شوند.

در هر دو شیوه، محصولات به “وسیله‌ای رشددهنده” نیاز دارند تا ریشه‌های خود را محکم کرده و به قوام فیزیکی برسند. خاک یا هر رشد‌دهنده دیگری مواد مغذی موردنیاز گیاه را فراهم می‌سازد تا گیاه این مواد را از طریق ریشه خود جذب نماید. این رشددهنده ها، به حل کردن گازها و تسهیل جذب مواد مغذی هم کمک می‌کنند. در ادامه بیایید نگاه دقیق‌تری به هریک از این دو روش‌ باغبانی بیندازیم:

کشاورزی خاک محور

در این حالت محصولات اغلب در زمین کشاورزی یا در گلخانه رشد می‌کنند. گلخانه اغلب برای پرورش محصولاتی به کار می‌رود که عمدتاً صادراتی هستند، در حالی که زراعت روی زمین شامل آماده‌سازی زمین‌های کشاورزی و اصلاح آن‌ها می‌شود که شامل مواردی چون کشت بستر به‌منظور تسهیل مدیریت محصول می‌شود. در کشاورزی خاک محور از انواع مختلف خاک برای پرورش محصولات گوناگون استفاده می‌شود. مثلاً محصولات ریشه‌دار در خاک‌های نرم بهتر رشد می‌کنند چون این خاک‌ها امکان رشد بهتر ریشه را فراهم می‌سازند.

در زمان‌های قدیم، از کود در خاک محصولات زراعی استفاده نمی‌شد و به جای آن با استفاده از چرخش محصولات کشاورزی، مواد مغذی موجود در خاک را کنترل می‌کردند ولی امروزه فضای محدود کشاورزی، چرخش محصولات را برای افراد سخت کرده است. بنابراین فضاهای زراعی کاملا از طریق کودها احیا می‌شوند. در نتیجه در حال حاضر کشاورزان باید برای افزایش بازدهی زمین، از مواد شیمیایی در زمین‌های زراعی استفاده کنند تا باروری زمین بالا رفته و گیاهان بتوانند مواد مغذی مورد نیاز رشد خود را به دست آورند.

کشاورزی بدون خاک

کشاورزی بدون خاک شیوه‌ای برای پرورش محصولات در محلول‌های معدنی پر از مواد مغذی است. ترکیبات این محلول‌های معدنی به محصول زیر کشت بستگی دارد. در حالت آرمانی، محلول غذایی هیدروپونیک از کاتیون‌ها و آنیون‌های ضروری یعنی منیزیم، کلسیم، پتاسیم، سولفات و نیترات تشکیل شده است.

محلول‌های بدون خاک دو نوع اصلی دارند: کشت در محیط و کشت در محلول که هر یک از آنها به زیرمجموعه‌های بیشتری تقسیم می‌شود که می‌توان به: جریان ثابت محلول، محلول ایستا، کشت هوایی (برای کشت در محلول)، کشت شن و ماسه‌ای (برای کشت در محیط)، کوکو کوار، پشم سنگ و سبک‌دانه‌ رس منبسط‌ شده اشاره کرد.

مزایای کشاورزی بدون خاک

کشاورزی بدون خاک مزیت‌های متعددی نسبت به کشت خاک محور دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره می‌کنیم:

•  کشت بدون خاک را می‌شود در محیط‌های کنترل‌شده‌ و در هر جایی انجام داد؛ چرا که به حاصل‌خیزی زمین متکی نیست. در نتیجه کشاورزی بدون خاک از تغییرات زیست‌محیطی تأثیر نمی‌پذیرد.
• در حالی که یکی از چالش‌های اصلی کشاورزی خاک محور، آسیب‌پذیری آن درمقابل تغییرات محیطی مثل سیل، باد، خشکسالی و تغییرات آب‌وهوایی است که می‌توانند خسارت‌های زیادی به کشاورزان بزنند. با کشاورزی بدون خاک، گیاهان در فضاهای داخلی کشت شده و از خطرات مخرب احتمالی زیست‌محیطی در امان می‌مانند.
• کشت بدون خاک در مصرف آب صرفه‌جویی می‌کند. در کشاورزی خاک محور، محصولات آب را از زمین می‌گیرند. درواقع ۸۰% آب تازه در آمریکا صرف کشاورزی می‌شود. در بسیاری از موارد، آب موجود در زمین مستقیماً به مصرف گیاهان نمی‌رسد و حجم زیادی از آن هدر می‌رود. کشت بدون خاک، راه‌حلی برای کمبود فزاینده‌ آب است. در آبیاری هیدروپونیک، حجم آب‌ مصرفی محصولات رصد و کنترل می‌شود.
•  کشاورزی بدون خاک نیازی به استفاده از مواد شیمیایی سمی ندارد. برخلاف کشاورزی خاک محور که در آن کشاورزان باید برای افزایش بازدهی محصول از کود استفاده کنند و جهت دفع آفات و علف‌های هرز سم‌پاشی کنند.
• در واقع بهتر است بگوییم کشت هیدروپونیک به آفت‌کش‌های کمتری نیاز دارد، بنابراین آلودگی روان‌آب‌ها با استفاده از این نوع کشت به حداقل می‌رسد. اکثر کشاورزانی که از کشاورزی بدون خاک استفاده می‌کنند، تقریباً نیازی به آفت‌کش یا علف‌کش نداشته یا می‌توانند کمترین مقدار ممکن، آن هم از نوع مواد ارگانیک را برای این منظور به کار گیرند.
•  مسئله علف هرز در کشت بدون خاک مطرح نیست چرا که بسیاری از این علف‌ها برای رشد به خاک نیاز دارند. در نتیجه بسیاری از کارشناسان اذعان دارند که کشت بدون خاک آلودگی کمتری را موجب می‌شود.

 

• کشت فشرده و امکان تولید مداوم در کل سال و بازدهی محصولات کشت بدون خاک، در مقایسه با کشت خاکی، بسیار بالاتر است. بازدهی محصولات هم به‌خاطر نوردهی مصنوعی، پایدار و بسیار بالاتر است، این دو مورد به علاوه محیط کشت محصور، مزیت‌هایی هستند که انجام زراعت در کل سال را با این نوع کشت ممکن می‌سازد.
• کشت بدون خاک زمین را حفظ می‌کند. با افزایش سریع نیاز جهان به غذا، بسیاری از کشورها زمین کشاورزی کم آورده‌اند. کشت بدون خاک مسئله تحلیل رفتن زمین‌های کشاورزی را حل می‌کند، چون دیگر لازم نیست که گیاه برای رسیدن به مواد مغذی ریشه‌های خود را بسط بدهد؛ مواد مغذی مورد نیاز گیاهان در فرمول غذایی آنها فراهم شده است.
• کشاورزی بدون خاک در مناطق شهری که فضای بسیار محدودی برای بوستان‌های خاک محور دارند، ایده‌آل است.

کشاورزی دقیق چیست ؟

معایب کشاورزی بدون خاک

در کنار مزایای فراوان این نوع کشت، معایبی هم در مقایسه با کشت خاک محور دارد که به آنها اشاره می‌کنیم:

۱. به علت سطح بالای رطوبت، محصولات کشت‌شده با استفاده از این رویکرد، بیشتر در معرض حملات پاتوژن ها (عوامل بیماری‌زا) هستند در نتیجه گیاهان تولید شده با این روش، بیشتر مستعد مرگ سریع هستند.

۲. دفع ضایعاتی مثل پشم سنگ که به عنوان محیط رشد این نوع کشت استفاده می‌شود، مشکل است.

۳. مهمترین عیب این روش آن است که به سرمایه گذاری بالایی نیاز دارد زیرا بسیاری از سیستم‌های مورد استفاده در این روش باید اتوماتیک باشد.

در انتها به عنوان جمع بندی مقاله باید افزود که با توجه به رشد سریع جمعیت و محدودیت آب و خاک، توسعه روش کشت بدون خاک امری اجتناب ناپذیر خواهد بود. لذا باید به این روش توجه بیشتری نشان داد و تسهیلات بیشتری را در راستای گسترش این نوع کشت قرار دارد. در مقالات آتی انشالله به معرفی استارتاپ های فعال در این زمینه در ایران و جهان خواهیم پرداخت.

انواع روش های کشاورزی بدون خاک

•  روش کشت هیدروپونیک

کشت هیدروپونیک روشی برای رشد گیاهان در یک محلول مبتنی بر آب و غنی از مواد مغذی است.

روش انجام کشت هیدروپونیک

در این روش ریشه با استفاده از یک محیط بی‌اثر مانند پرلیت، حمایت می‌شود. هدف اصلی فراهم کردن دسترسی به اکسیژن است. دسترسی به اکسیژن برای رشد مناسب ضروری است.

فواید روش هیدروپونیک

 زمین و آب کارآمد: فناوری کشاورزی هیدروپونیک با سیستم‌های حلقه بسته آب یک گزینه مناسب برای کشاورزان با دسترسی محدود به زمین و آب است.

مناسب برای مناطق شهری: اهمیت سیستم‌های بدون خاک در مناطق شهری و حومه شهرها که زمین‌های زراعی آلوده هستند، تا حد زیادی افزایش می‌یابد.

مصرف کمتر منابع: مصرف کمتر منابع اجازه می‌دهد تا این روش کشاورزی جایگزین، توسط افراد مختلفی استفاده شود.

عملکرد بالاتر: طبق گزارش سازمان کشاورزی (FAO) ، بازدهی سیستم‌های بدون خاک ۲۰ تا ۲۵ درصد بیشتر از سیستم‌های سنتی است.

معایب روش هیدروپونیک

 نیاز به زمان و توجه زیاد: آب مورد استفاده باید در فواصل منظم جایگزین و تعویض شود. زیرا آب ایستاده یا در حال چرخش باعث می‌شود در صورت ورود عوامل بیماری‌زا به منبع آب، آب راکد یا در حال چرخش باعث شیوع آسان‌تر بیماری در گیاه می‌شود.

مصرف آب و برق: آب و برق دو عامل اصلی در کشاورزی هیدروپونیک هستند. در صورت عدم تامین آب کافی یا برق پایدار، سیستم هیدروپونیک به خوبی رشد نمی‌کند.

• روش کشت ایروپونیک

ایروپونیک یا آئروپونیک روشی سازگار با محیط زیست برای کشاورزی است که در آن ریشه‌ها در هوا معلق هستند و گیاهان در یک محیط مرطوب بدون خاک رشد می‌کنند.

روش انجام کشت ایروپونیک

این روش نوعی از هیدروپونیک است که در آن هم محیط رشد و هم آب جاری وجود ندارد. در این ریشه آب و محلول غذایی به ریشه گیاهان اسپری می‌شود. این تکنیک کشاورزان را قادر می‌سازد تا رطوبت، دما، سطح pH و هدایت آب را در داخل گلخانه کنترل کنند.

مزایای روش ایروپونیک

 کاهش مصرف آب، کود و آفت کش: مصرف آب در این سیستم ۹۸ درصد و مصرف کود ۶۰ درصد کاهش می‌یابد. با نبود خاک احتمال ابتلا به بیماری‌ها در گیاهان کاهش می‌یابد به همین دلیل آفت‌کش‌ها کاملا حذف می‌شوند.را کاهش می دهد.

بازدهی سریع‌تر: گیاهانی که به روش آئروپونیک کشت داده می‌شوند را می‌توان سه برابر سریع‌تر برداشت کرد. از آنجایی که مواد مغذی روی گیاهان و ریشه‌ها پاشیده می شوند، اکسیژن و گازهای دیگر در محفظه رشد به اندازه کافی برای جذب توسط ریشه‌ها وجود دارد.

پیشگیری از اثرات آب و هوایی: کشاورزی در یک فضای محدود به کشاورز امکان کنترل حملات آفات، ملخ‌ها و گرمای ناگهانی را می‌دهد.

معایب روش ایروپونیک

 وابستگی به فناوری بالا: ایروپونیک بیش از حد به فناوری وابسته است. اگر هر یک از اجزای سیستم از کار بیفتد یا خراب شود، کل سیستم کاملا بی‌استفاده میشود.

نیاز به درک عمیق: فرد باید بتواند سیستم آئروپونیک را راه‌اندازی و اجرا کند. همچنین بتواند محلول غذایی عالی برای گیاهان فراهم کند. در غیر این صورت ممکن است گیاه بمیرد.

 تکنیک گران قیمت: ایروپونیک بسیار پرهزینه است و از این رو برای همه مقرون به صرفه نیست.

 نیاز به نظارت دائمی: باید به سطح pH و نسبت تراکم مواد مغذی برای گیاهان توجه دائمی وجود داشته باشد زیرا هیچ محیط رشدی برای انجام این کار وجود ندارد.

• روش کشت آکواپونیک

آکواپونیک سیستمی است که هیدروپونیک و آبزی‌پروری را در یک سیستم بسته ترکیب می‌کند.

روش‌ انجام کشت آکواپونیک

سه جزء بیولوژیکی در فرآیند آکواپونیک وجود دارد: ماهی‌ها، گیاهان و باکتری‌ها. این سیستم یک رابطه همزیستی بین گیاهان و ماهی‌ها را نشان می‌دهد. مدفوع ماهی به عنوان کود برای گیاهان استفاده می‌شود و گیاهان آب را برای ماهی‌ها تمیز می‌کنند.

مزایای روش آکواپونیک

دوستدار محیط زیست: دو محصول کشاورزی (ماهی و سبزیجات) از یک منبع نیتروژن (غذای ماهی) تولید می‌شود. چنین سیستمی همچنین از ورود آلودگی زباله‌های آبزی‌پروری به حوضه‌های آبخیز مجاور جلوگیری می‌کند.

 کود آلی: کشاورزی آکواپونیک شامل آفت‌کش‌ها یا علف‌کش‌ها نمی‌شود زیرا این مواد شیمیایی ممکن است ماهی را بکشد. در این سیستم، مدفوع ماهی کود غنی از مواد مغذی برای گیاهان است.

استفاده بسیار کارآمد از آب: آکواپونیک می‌تواند در مقایسه با باغی که روی زمین رشد می‌کند، ۸۰ تا ۹۰ درصد در آب صرفه‌جویی داشته باشد.

فضای کارآمد: یک سیستم آکواپونیک را می‌توان در هر مقیاسی تنظیم کرد. این سیستم می‌تواند به کوچکی یک آکواریوم و به بزرگی یک مزرعه تجاری گلخانه‌ای باشد.

معایب روش آکواپونیک

سیستم پیچیده: حمایت از محیط‌های ایده‌آل برای گیاهان و ماهی‌ها، آکواپونیک را به یک روش پیچیده‌تر از هیدروپونیک تبدیل می‌کند.

کاربرد محدود: برای گیاهان غده‌ای و سبزیجات ریشه‌ای مناسب نیست زیرا این گیاهان بیشتر رشد خود را در خاک انجام می‌دهند اما آکواپونیک از آب به عنوان جایگزینی برای خاک استفاده می‌کند.

چندین نقطه ضعف: در آکواپونیک، شرایطی که سیستم ممکن است از کار بیفتد بیشتر است. ماهی‌ها در صورت نداشتن شرایط مناسب می‌توانند بمیرند و گیاهان نیز در برابر عوامل بیماری‌زا حساس باشند.