هدف از این تحقیق، توسعه سیستمی برای کشت گیاهان در بستر کشت بدون خاک و متشکل از آگروتکستایل(منسوجات مورد استفاده در کشاورزی) است.
ترجمه: آزاده موحد
این روزها کاهش مواد شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی و به حداکثر رساندن محصول در کمترین مساحت ممکن از زمین از موضوعات مهم این عرصه به شمار می روند.
در این مقاله به استفاده از فناوری های نساجی در صنعت کشاورزی و کشت بر پایه آگروتکستایل که در آن گیاهان بر روی بستر کشت پارچه ای رشد می کنند، پرداخته شده است. برای تقویت ریشه گیاهان و رشد آن ها در بستر پارچه ای از هیدروژل که یک ماده شیمیایی فوق جاذب است، استفاده می شود. برای تامین مواد مغذی مورد نیاز(میکرو و ماکرو یا کم مصرف و پرمصرف) نیز کودهای ارگانیک به کار گرفته می شود.
به گزارش سرویس ترجمه نساجی امروز، سه بستر کشت مختلف با استفاده از ساختارهای نساجی متفاوت(تاری پودی، کشباف و بی بافت) آماده سازی و بذر جوانه گندم بر روی آن ها کاشته شده است. مشاهده شده که گیاهان بدون آن که نیازی به خاک داشته باشند بر روی هر سه نوع بستر رشد می کنند.
این روش موفقیت محیط های پارچه ای فوق را برای رشد گیاهان بدون نیاز به خاک نشان می دهد و همچنین ثابت می کند که رویکردهای زیست سازگار با مصرف بهینه آب و مواد شیمیایی در کنار کشاورزی عمودی باعث چند برابر شدن میزان محصول می شود.
مقدمه
رشد سریع جمعیت و شهرنشینی باعث از بین رفتن زمین های کشاورزی شده است. مقدار زمین های زیر کشت برای تولید محصولات یا سبزیجات مورد نیاز ما در مناطق شهری بسیار ناچیز است. بنابراین اگر روشی برای کشت بدون نیاز به خاک موجود باشد، بسیاری از این مشکلات در زندگی روزمره ما نیز حل خواهد شد.
تا کنون روش هایی برای کشاورزی مدرن بدون خاک ارایه شده که به دلایل مختلف هنوز به صورت گسترده اجرایی نشده است.
بنابراین در این مقاله به بررسی رویکرد جدیدی برای کشاورزی بدون استفاده از خاک و با کمک فناوری های نساجی و کشاورزی و با امکان چندبرابر شدن بهره وری و حاصلخیزی، پرداخته شده است. با این روش امکان افزایش مقدار محصول در کشاورزی عمودی فراهم می شود.
هیدروژل یک پلیمر فوق جاذب است که در محصولات جاذب به کار گرفته می شود. وجود پلی اکریل آمید غیر سمی در آن می تواند برای توسعه سیستم کشت بدون خاک مفید باشد. استفاده از هیدروژل به عنوان ماده جاذب برای جذب بهتر آب و مواد معدنی در مرحله توسعه قرار دارد. این مقاله روش کلی استفاده از هیدروژل در مواد اولیه نساجی را نشان می دهد.
مواد اولیه
در این تحقیق از سه نوع ساختار پارچه ای برای تولید بستر کشت بدون خاک استفاده شده است: پارچه تاری پودی تهیه شده از نخ کنف با EPI و PPI 6 و نمره نخ 28 پوند/اسپیندل و بافت ساده، پارچه کشباف تهیه شده از مواد اولیه مصنوعی(نایلون) با ساختار سه بعدی حلقوی تاری و پارچه بی بافت تهیه شده از الیاف پنبه جاذب مشابه آن چه در پوشک بچه به کار رفته است.
هیدروژل در بستر کشت به عنوان لایه ای برای جذب آب و مواد شیمیایی مورد نیاز عمل می کند که هیدروژل مورد نیاز نیز از پوشک بچه تهیه می شود. برای تامین مواد مغذی ماکرو و میکروی مورد نیاز گیاه نیز از کودهای آلی استفاده شده است. در نهایت جوانه بذر گندم نیز بر روی این بستر کاشته شده و رشد می کند.
روش ها
آماده سازی محلول مواد مغذی
مقدار کود مورد نیاز داخل آب ریخته شده و با آن ترکیب می شود به طوری که نمک موجود در کود به خوبی و کاملا در آب حل شود. پس از آن محلول از فیلتر کاغذی عبور داده می شود. برای جلوگیری از هجوم باکتریایی مقدار کمی زاج سفید به محلول اضافه شده و با استفاده از آب غلظت نمک در محلول تنظیم می شود.
شکل1-آماده سازی محلول مواد مغذی
آماده سازی بستر کشت بر پایه آگروتکستایل
مهم ترین مرحله ایجاد بستر کشت بر پایه آگروتکستایل اضافه کردن محلول مغذی به بیس پارچه ای است. برای نگهداری طولانی مدت محلول در پارچه از ماده جاذب(هیدروژل) استفاده می شود. اگر بخواهیم آن را با کشاورزی با خاک مقایسه کنیم در کشاورزی با خاک مقداری خاک از زمین داخل گلدان ریخته شده و گیاه در آن رشد می یابد که مشابه روش های کشاورزی متداول است.
برای به کارگیری روش کشاورزی عمودی در این سیستم از یک قفسه با سه سینی که دارای بسترهای کشت مختلف(تاری پودی، کشباف و بی بافت) هستند، استفاده می شود.
.
شکل2-هیدروژل جمع آوری شده از پوشک بچه
برای آماده سازی بستر پارچه ای تاری پودی، پارچه را درون یکی از سینی ها قرار داده و پودر هیدروژل برروی سطح آن پخش می شود و به درون منافذ پارچه نفوذ می کند. پس از آن محلول مواد مغذی به صورت یکنواخت بر روی سطح پارچه اسپری می شود تا زمانی که پارچه از آن اشباع شود. برای آماده سازی بستر پارچه ای کشباف نیز همین مراحل به کار گرفته می شود.
شکل3-بستر کشت تاری پودی
در مورد بستر کشت تهیه شده از منسوج بی بافت باید گفت که الیاف جاذب جمع آوری شده از پوشاک بچه به صورت طبیعی در ساختار خود دارای هیدروژل می باشند. بنابراین الیاف به صورت مساوی بر روی سطح سینی پخش شده و سپس محلول مواد مغذی بر سطح بی بافت اسپری شده تا بستر کشت آماده شود.
شکل5-بستر کشت بی بافت شکل4-بستر کشت کشباف
آماده سازی بستر کشاورزی عمودی و کاشتن دانه ها
با سر هم کردن سه بستر کشت مختلف به صورت یک قفسه و قرار دادن آن در محلی که دارای نور طبیعی کافی و هوای آزاد باشد، کشاورزی عمودی آغاز می شود.
بذر گندم پیش از کاشته شدن در بسترهای کشت، یک شب در آب قرار می گیرد تا جوانه بزند. دانه ها پس از جوانه زدن به آرامی و با دقت به سه بستر کشت بر پایه آگروتکستایل و همچنین بستر خاک منتقل می شوند و در آن جا امکان رشد برای آن ها فراهم می شود.
شکل6-کشت عمودی
مشاهده و جمع آوری داده ها
پس از کاشت دانه ها، بسترهای کشت هر روز صبح مورد مشاهده و بررسی قرار می گرفتند. سینی ها با آب تازه اسپری می شدند تا رطوبت مورد نیاز گیاه تامین شود. مراحل رشد نیز ثبت و مشاهده می شد. هر روز صبح ارتفاع گیاه با استفاده از یک خط کش اندازه گیری و ثبت می شد.
نتایج
مراحل فوق تا نه روز ادامه داشت و هر نه روز نیز داده هایی جمع آوری شد. پس از گذشت این نه روز مشاهده شد که رشد جوانه گندم در تمام بسترهای کشت به تدریج ادامه داشت. شکل 7 این گیاهان را پس از گذشت نه روز نشان می دهد.
افزایش تدریجی ارتفاع دانه های گندم در بسترهای مختلف در جدول 1 نشان داده شده و مشاهده شده است که رشد گیاهان در سه بستر کشت پارچه ای و همچنین در محیط خاک موفقیت آمیز بوده است.
مشاهده شده است که بسترهای کشت بر پایه آگروتکستایل در واقع وظیفه حمایت از ریشه های در حال رشد گیاه را برعهده داشته اند. برای درک بهتر از رشد گیاه در بسترهای مختلف، ارتفاع اندازه گیری شده در این نه روز بر روی گراف آورده شده(شکل 8) و مشاهده شده است که گیاهان دارای رشد تدریجی بوده اند و در مقایسه با بستر خاکی انحراف چندانی از خود نشان نداده اند.
گیاهان رشد یافته در a)بستر خاک b)بستر تاری پودی c)بستر کشباف d)بستر بی بافت
گیاه رشد یافته در بستر کشت تاری پودی دارای بیشترین ارتفاع در میان سه بستر پارچه ای بوده است که به دلیل فشردگی ساختاری و قابلیت حمایت از ریشه ها می باشد.
در شکل 9 الگوی گسترش بذر گندم نشان داده شده است، در رابطه با حمایت از ریشه ها باید گفت که بستر کشت بی بافت عملکرد پیچیده ای داشته در حالی که منافذ موجود در ساختار بستر کشباف بهترین منطقه برای حمایت از ریشه ها بوده است. فشردگی و تراکم بستر کشت تاری پودی در مقایسه با دو بستر دیگر بیشتر بوده است.
این یکی از اصلی ترین عوامل رشد گونه های گیاهی در بسترهای مختلف می باشد. در بستر تاری پودی ریشه ها به آسانی در لابلای بخیه های داخلی نخ های تار و پود درگیر می شوند در حالی که جدا کردن گیاه از دو بستر دیگر یعنی کشباف و تاری پودی به آسانی امکان پذیر است. ریشه ها در بستر تاری پودی گیر کرده و در نتیجه رشد آن ها تقریبا به خوبی رشد در خاک می باشد.
آب و مواد مغذی(ماکرو و میکرو) مناسب و کافی، دسترسی به نور و هوای طبیعی از نیازهای اولیه رشد گیاهان است. در کشاورزی متداول خاک به صورت طبیعی به عنوان بستری برای حمایت از ریشه ها و نگهداری آب و مواد مغذی و رساندن آن به ریشه گیاه عمل می کند. در این تحقیق به بررسی عملکرد بسترهای پارچه ای و هیدروژل به عنوان جایگزینی برای خاک پرداخته شده و مشاهده شده است که گیاهان در صورت وجود نیازهای اولیه و مورد نیاز خود می توانند در این بسترها نیز رشد کنند.
این روش در میان روش های نوآرانه کشاورزی بدون خاک می تواند در جایگاهی قدرتمند بین کشت با خاک و کشت هیدروپونیک یا آب کشت قرار بگیرد. روش جدید می تواند یک مفهوم واحد بین کشت با خاک و کشت هیدروپونیک ایجاد کند و همچنین امکان رشد گونه های بیشتری از گیاهان با ریشه های طبیعی خود را فراهم کند.
نتایج به دست آمده از سه بستر کشت فوق ممکن است به دلیل متغیر بودن پارامترهای مختلف، متفاوت باشد. برای ثبت پارامترهای گوناگون برای گیاهان مختلف و بسترهای متفاوت به مطالعات بیشتری نیاز است.
جدول1-مشاهده رشد گیاهان در محیط های مختلف کشت بر پایه آگروتکستایل و خاک
شکل8-ثبت رشد گیاه در بسترهای کشت متفاوت
نتیجه گیری
وجود گیاهان نه تنها برای بقای حیات بلکه برای حفظ اکوسیستم و اتمسفر لازم و ضروری است. با کاهش زمین های کشاورزی در پی رشد سریع شهرنشینی، به کارگیری روش های جدید کشاورزی اهمیت بیشتر و حیاتی تری پیدا می کند.
در این پروژه روشی جدید که با ترکیب کشاورزی و فناوری های نساجی ایجاد شده، ارایه شده است. سیستم های کشاورزی و بسترهای کشت بر پایه آگروتکستایل امکان رشد گیاهان را بدون نیاز به ذره ای خاک فراهم می کنند.
از آن جایی که در این روش نیاز به هیچ کار اضافه ای به جز فراهم کردن همان نیازهای اولیه برای رشد گیاه نیست، شانس بیشتری برای رشد گیاهان تازه خواهیم داشت. در نتیجه سیستم کشت آگروتکستایل می تواند باغ های پشت بامی در مناطق شهری را که محبوبیت آن ها نیز روز به روز در حال افزایش است، به سطح بالاتری ببرد.
در رابطه با پارامترهای مورد نیاز برای گیاهان مختلف متغیرهای دیگری نیز وجود دارد. در نتیجه لازم است مطالعات بیشتری انجام شود تا روش ها و پارامترهای مشخصی برای گیاهان و محیط های مختلف تعیین شود.
اما اکنون زمان آن رسیده تا منسوجات مناسب را به عنوان جایگزینی برای خاک در کشاورزی کشف کنیم. سیستم کشاورزی عمودی این امکان را فراهم می کند تا در فضایی مشابه سیستم های کشت متداول میزان محصول را چند برابر کنیم.
علاوه بر آن میزان مصرف آب و انرژی در سیستم کشت بر پایه آگروتکستایل کاهش یافته و همچنین نگرانی های زیست محیطی نیز در این روش وجود ندارد.
از این فناوری می توان در مناطقی که برای روش های کشت متداول مناسب نیستند نظیر رودخانه ها یا مناطق سیل زده نیز استفاده کرد. جالب است که بدانید پس از وقوع سیل، کشاورزان تا مدت زمان زیادی قادر به کشت گیاهان نیستند که با استفاده از فناوری فوق می توان بر این مشکل هم غلبه کرد.
مرجع: