مقاله آئروپونیک (فرزاد وجوهی)

آئروپونيك

امروزه توليد فراورده هاي كشاورزي با فراز و نشيبهاي بسياري روبه رو مي باشد كه شايد عمده ترين عامل، كمبود آب باشد. اين مسئله در بيشتر نقاط جهان به وضوح ديده شده و ضرورت ايجاد روشهايي كه با استفاده بهينه از منابع آبي، توليد حداكثري و مقرون به صرفه محصولات كشاورزي را به همراه داشته باشند بيش از پيش نمايان مي گردد. يكي از روشهاي نوظهور در پرورش و توليد گياهان، روش آئروپونيك بوده كه امروزه در بخشهايي از جهان مورد استفاده قرار مي گيرد و مزاياي آن هر روز بيشتر و بهتر به منصه ظهور مي رسد.

آئروپونيك به روش كشت و پرورش گياهان در هوا و يا محيط اشباع رطوبي و بدون به كارگيري خاك يا هر محيط كشت متراكمي اطلاق مي گردد. واژه آئروپونيك از معني يوناني آن كه آئرو به معني هوا و پونوس به معني كار مي باشد. كشت آئروپونيك با روشهاي متداول هيدروپونيك و كشت بافت در شرايط آزمايشگاهي كاملاً تفاوت دارد. برخلاف روش كشت هيدروپونيك كه از محلول غذايي مايع به عنوان بستر كشت استفاده كرده و مواد معدني ضروري را براي اين منظور به كار مي گيرد، يا روش آكواپونيك كه با استفاده از ضايعات ماهيان و آب بسترسازي مي كند، روش آئروپونيك بدون استفاده از بستر كار مي كند. شايد به دليل استفاده از مقداري آب در روش آئروپونيك جهت انتقال مواد مغذي به گياه، برخي آن را نوعي هيدروپونيك بدانند.

ايده اصلي كشت آئروپونيك پرورش گياهان معلق در محيطي بسته يا نيمه بسته و اسپري نمودن ريشه معلق گياه و بخش تحتاني ساقه به وسيله محلول غني از مواد غذايي و با ذرات بسيار ريز مي باشد. برگها و تاج گياه كه به كانوپي معروف هستند در بخش رويين قرار مي گيرند. ريشه هاي گياه به وسيله ساختار حمايت كننده از يكديگر جدا مي شوند.

به دليل اينكه گياه از آفات و بيماريها در امان مي باشد، اين روش گياهاني سالمتر و رشدي سريعتر نسبت به كشت در محيطهاي ديگر نشان مي دهد. با اين حال به دليل اينكه بيشتر كشت هاي آئروپونيك نسبت به محيط خارج كاملا ايزوله نبوده، در نتيجه بعضاً مورد حمله عوامل مخرب مانند آفات و بيماري ها قرار مي گيرند. كنترل محيط كشت مي تواند منجر به پرورش گياهاني سالم، با رشد سريعتر و گلدهي و ميوه دهي بهتر در بين گونه هاي گياهان گردد.

به دليل حساسيت ويژه ريشه گياهان، كشت آئروپونيك اغلب به صورت تركيبي با روشهاي متداول هيدروپونيك نيز به كار مي رود كه در اين شكل، براي حفاظت از گياه از محلول آب و مواد غذايي نيز به عنوان پشتيبان در مواقع نقص سيستم آئروپونيك مي توان بهره جست.

آئروپونيك با فشار بالا، مواد مغذي محلول را در اندازه 20 تا 50 ميكرومتر با كمك فشار 80 پاوند در هر اينچ مربع به وسيله پمپ ديافراگمي به ريشه گياه منتقل مي سازد.

كشت در هوا، شرايط مناسبي را براي دسترسي گياهان به اين عامل ضروري جهت توفيق مراحل پرورش گياه به همراه خواهد داشت. وسايل مورد استفاده و مواد به كار رفته در اين روش، بايد عاري از هرگونه بيماري و پاتوژن گياهي باشند. شرايط مناسب يك كشت آئروپونيك زماني محقق مي گردد كه كمترين تداخل ميان سيستم نگهدارنده گياه و محيط كشت ايجاد گردد. اين تداخل حداقلي سبب شناور بودن كامل سيستم ريشه گياه در محيط هوا خواهد شد. كاهش تماس گياه با تجهيزات سبب افزايش رشد طبيعي، بالندگي ريشه يا دسترسي به آب خالص، تبادل هوا و ... خواهد شد.

مزاياي حضور اكسيژن در محيط ريشه گياهان

عنصر اكسيژن براي رشد طبيعي گياه در محيط ريزوسفر ضروري مي باشد. به دليل اينكه در روش كشت آئروپونيك گياهان در محيطي از هوا به همراه ذرات بسيار ريز آب قرار مي گيرند، تقريباً همه گونه هاي گياهي امكان رشد در اين شرايط را دارند.

بيشتر افرادي كه به كشت آئروپونيك اقدام مي ورزند، اين روش را در كنار كشت هيدروپونيك ترجيح مي دهند، به دليل اينكه هوادهي به محلول مواد غذايي مي تواند سبب افزايش تحريك رشد گياه شده و از عوامل مخرب و بيماريها را جلوگيري نمايد.

هواي پاك اكسيژن لازم را براي محيط به ارمغان مي آورد كه يك تصفيه كننده مناسب براي گياهان و محيط كشت مي باشد. براي رشد طبيعي، گياه نياز به دسترسي نامحدود به هوا دارد. گياهان بايد از شرايط رشد طبيعي برخوردار باشند تا به لحاظ فيزيولوژيكي نمو لازم را بيابند.

گروهي از محققان از اين روش براي تعيين تاثير تركيبات گازي محيط ريشه بر فعاليت حياتي گياه استفاده كرده اند.

ساير فوايد كشت در هوا (Co2 (

گياهاني كه به درستي در سيستم آئروپونيك كشت شوند دسترسي 100 درصدي به دامنه هاي غلظتي دي اكسيد كربن (از 450 تا ppm780 ( براي عمل حياتي فتوسنتز خواهند داشت. در ارتفاع 6/1 كيلومتر بالاتر از سطح دريا غلظت Co2 در هوا به ميزان 450 ppm در طول روز مي باشد. در شب اين ميزان به 780 ppm مي رسد. سطوح پايين تر مقادير بيشتري را دريافت مي كنند. در هر حال، سيستم كشت در هوا اين امكان را به گياه مي دهد تا دسترسي كامل به Co2 موجود در هوا جهت فتوسنتز داشته باشد.

محيط عاري از بيماري ها

روش كشت آئروپونيك به دليل عدم تماس مستقيم گياهان و امكان ضدعفوني نمودن سيستم اسپري كننده مي تواند شيوع بيماري هاي گياهي را كاهش دهد. درحاليكه در بستر كشت خاكي امكان گسترش عوامل بيماريزا بين گياهان بسيار زياد مي باشد. در بسياري از گلخانه ها پس از هر فصل كشت، بستر نيازمند استريل شدن بوده و در برخي روشها نيازمند تعويض با بستري جديد مي باشد(هيدروپونيك)

يك مزيت عمده اين روش اين است كه اگر گياهي دچار بيماري گردد، مي توان به سرعت آن را از سيستم كشت خارج نمود و امكان گسترش بيماري را به حداقل رساند.

به دليل عاري از بيماري بودن محيط و امكان كنترل آن، بيشتر گونه هاي گياهي را مي توان در شرايط متراكمتري نسبت به ديگر روشهاي كشت (هيدروپونيك، خاكي و ...) پرورش داد.

محققان روش آئروپونيك را يك روش "ساده، سريع و ارزشمند" براي معرفي ژنوتيپهاي مقاوم به برخي بيماري هاي گياهي مانند بلايت بذرزاد دانسته اند.

ذره پاشي محلول آب و مواد غذايي

سيستم كشت آئروپونيك حاوي دستگاه هاي مه پاش و اسپري كننده جهت انتقال مواد غذايي به ريشه گياه مي باشد. اين سيستمها، سيستمهاي بسته اي هستند كه محيط مناسبي براي كشت دائمي در هوا ايجاد مي نمايند. روشها و ابداعات نويني براي بسترهاي كشت آئروپونيك به وجود آمده است. نكته كليدي در گسترش محيط كشت آئروپونيك شامل اندازه ذرات محلول آب مي باشد. در سيستم هاي وسيع، از انواع با پاشش 360 درجه اي استفاده مي گردد كه امكان پوشش كامل محيط ريشه و شدت مناسب پاشش را فراهم مي سازد.

گوناگوني تكنيكهاي مه پاش، امكان استفاده از مه سازهاي مافوق صوت را فراهم مي سازد تا بدين وسيله محلول غذايي در فشار كم در سيستم آئروپونيك به ذرات مه تبديل گردد. اندازه قطره چكان نيز از عوامل مهم در پايداري رشد گياهان در اين سيستم مي باشد. بزرگ بودن بيش از اندازه قطرات به معني اكسيژن كمتر در محيط ريشه خواهد بود. نوع مناسب، به همان شكلي كه مه سازهاي مافوق صوت ايجاد مي كنند براي اين سيستمها مناسب خواهد بود.

ساير مواد مورد نياز

ناسا طي تحقيقي روي روشهاي نوين بهبود كشت آئروپونيك و كاهش مراحل نگهداري از آن، نشان داد كه پاشش در فشار بالا با قطر ذرات 5 تا 50 ميكرومتر براي رشد درازمدت گياهان در اين سيستم ضروري مي باشد. براي يك دوره طولاني كشت، سيستم مه ساز بايد داراي قدرت كافي و مناسب براي نفوذ ذرات به داخل تراكم ريشه گياهان داشته باشد. تنزل در پاشش اسپري ها طي دوره، سبب جلوگيري از انتقال محلول شده و توازن محيط كشت را برهم مي زند. در نسل آينده اين سيستمها از پليمر هاي با حجم كم براي رهايي از به كار بردن روشهاي كنوني استفاده از مواد معدني و جت اسپري ها به كار خواهند رفت.

به عنوان يك روش تحقيقاتي

درست پس از گسترش آئروپونيك، اين روش به عنوان يك ابزار ارزشمند تحقيقاتي در دست محققين قرار گرفت. اين روش براي دانشمندان راهكاري جهت مطالعه ريشه هاي گياهان بدون مشكلات گذشته ايجاد نموده است. همچنين دراين روش دانشمندان امكان به كار بردن تعداد بيشتر و دامنه وسيعتري از پارامترها را در آزمايشهايشان خواهند داشت. توانايي كنترل دقيق ناحيه ريشه گياه و سطح رطوبت و ميزان آب انتقال يافته اين امكان را مي دهد كه استرسهاي آبي گياه به خوبي مورد آزمون قرار گيرد.

انواع روشهاي آئروپونيك:

1 -يونيت فشار كم

در بيشتر كشتهاي تحت فشار كم، ريشه هاي گياه روي محلول مواد غذايي يا داخل يك كانال متصل به منبع غذايي قرار مي گيرد. يك پمپ با فشار كم محلول غذايي را به كمك انتقال دهنده هاي مافوق صوت به گياه منتقل كرده و سپس به منبع باز مي گردانند. به دليل قرار گرفتن و نمو گياه در اين شرايط، گياه تمايل به آسيب از خشكي در بخشهايي از سيستم ريشه كه ميزان كافي مواد غذايي دريافت نمي كنند را دارند. اين نوع يونيتها داراي امكاناتي چون: قيمت مناسب، توان كم تصفيه محلول غذايي، امكان حذف ذرات در محلول و پاتوژنهاي بيماريزا مي باشند.

2 -دستگاه هاي با فشار زياد

در اين دستگاه ها به وسيله يك پمپ قوي كه به مه ايجاد مي گردد، عموماً براي محصولات داراي ارزش زياد و گونه هايي كه از پس هزينه بالاي نصب اين دستگاه ها برمي آيند مي باشد. از اواخر 2010 ،دستگاه هاي با فشار زياد جهت مصرف خانگي و قيمت مناسب عرضه گرديده است.

فوايد آئروپونيك براي گياهان:

ميزان كمتر محلول غذايي

گياهاني كه در شرايط آئروپونيك رشد مي كنند 98/99 %زمان را در هوا و 02/0 %را در ارتباط مستقيم با ذرات ريز محلول غذايي سپري مي كنند. زمان بدون تماس با آب به ريشه گياه اين فرصت را مي دهد تا اكسيژن را بيشتر دريافت نمايند. به علاوه، ذرات ريز محلول به اكسيژنه شدن ريشه ها كمك شاياني مي نمايد. كاهش در حجم موادغذايي منجر به كاهش مقدار مواد مغذي مورد نياز براي رشد و نمو گياه مي شود. مزيت ديگر اين كاهش حجم، در كم شدن مصرف حجم آب موردنياز قابل مشاهده است. اثر مثبت حجم كم محلول مصرفي در روش آئروپونيك، با كاهش مدت زمان ظهور ريشه هاي گياه، كاهش در تماس بين ريشه ها و كم شدن گسترش عوامل بيماريزا بين گياهان دوبرابر مي شود.

كنترل بهتر عوامل محيطي گياه

برخلاف ساير روشهاي كشت، آئروپونيك امكان كنترل بهتري در محيط ريشه گياه فراهم مي سازد. در اين روش ريشه گياه به طور دائم با ماده اي در تماس نيست (مانند كشت هيدروپونيك كه در آن ريشه در تماس دائم با آب قرار مي گيرد).

بهبود تغذيه گياه

در اين روش مي توان انواعي از عناصر غذايي را به ريشه گياه رساند، بدون اينكه مانند روشهاي متداول در گذشته ريشه در آب و محلول غوطه ور گردد. اين سطح عالي كنترل مي تواند در تحقيقات و آزمايشهاي بررسي تاثير رژيم هاي مختلف غذايي بر ريشه گياهان از گونه هاي متفاوت بسيار مفيد باشد. روش آئروپونيك نسبت به ساير روشهاي انتقال مواد غذايي مي تواند منجر به شرايط رشدي بهتري براي گياهان گردد. توالي اسپري شدن محلول غذايي را مي توان با نيازهاي هرگونه گياهي تنظيم نمود. در اين وضعيت اندامهاي هوايي گياه در محيطي كاملاً متفاوت نسبت به ريشه ها قرار مي گيرند.

كاربرد آسان

شكل طراحي سيستم آئروپونيك سبب آسان نمودن كار با گياه مي گردد. اين حالت سبب جدا بودن گياهان از يكديگر شده، گياه به طور معلق در هوا قرار داشته و ريشه ها در محيطي متراكم نيستند. در نتيجه دسترسي به گياهان به صورت تك تك به سادگي صورت مي پذيرد. به همين خاطر، حذف گياهي كه توسط پاتوژن مورد آسيب قرار گرفته به سادگي انجام مي شود و احتمال ريشه كن شدن گياهان كناري يا انتقال بيماري به ساير گياهان به حداقل ممكن مي رسد. صرفه اقتصادي نسبت به ساير روشهاي كشت با صرفه تر مي باشند. به دليل اينكه در اين روش مقادير كمتري مواد غذايي، آب و محلول آنها براي تغذيه نسبت به روشهاي ديگر نياز مي باشد.

كاهش مصرف بذر

در اين روش از بين رفتن بذور بر اثر عوامل بيماريزاي گياهي به حداقل مي رسد. همانطور كه پيشتر بحث شد، اين مورد به دليل جدا قرار گرفتن گياهان از يكديگر و در معرض محيطي متراكم نبودن آنها مي باشد. به علاوه، به دليل محيط كنترل شده كشت آئروپونيك، اين روش براي توليد بذور سالم و عاري از بيماريها مفيد مي باشد. در آئروپونيك، بسترهاي ايزوله رشد سبب جلوگيري از ايجاد عفونت هاي اوليه در گياه و همچنين انتقال از گياهي به گياه ديگر مي گردد.

منبع: سايت Wikipedia

ترجمه: فرزاد وجوهي