Source material

الفصل ٤ التكنولوجيات المائية

1. 4-1 مقدمة

   Original publication 2019 · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   وفي إنتاج المحاصيل البستانية، يشمل تعريف الزراعة بدون تربة جميع النظم التي توفر الإنتاج النباتي في ظروف بدون تربة يتم فيها الإمداد بالمياه والمعادن في محاليل مغذيات مع أو بدون وسيط متنامي (مثل الصوف الحجري والخث والبيرلايت والخفاف وجوز الهند و الألياف, وما إلى ذلك). ويمكن أيضا تقسيم نظم الاستزراع بدون تربة، المعروفة باسم النظم المائية، إلى أنظمة مفتوحة، حيث لا يتم إعادة تدوير محلول المغذيات الفائضة، وأنظمة مغلقة، حيث يتم جمع التدفق الزائد للمغذيات من الجذور وإعادة تدويره مرة أخرى إلى النظام (الشكل 4-1).

   وقد تطورت نظم الاستزراع بدون تربة كحل ممكن لتجنب الأمراض المنقولة بالتربة والتي كانت دائما مشكلة في صناعة زراعة الاحتباس الحراري.

   وفي الوقت الحاضر، تشتهر نظم النمو بدون تربة في ممارسات البستنة في معظم البلدان الأوروبية، وإن لم يحدث ذلك على نطاق واسع في كل بلد. مزايا النظم الخالية من التربة مقارنة بمحاصيل التربة المزروعة هي:

   • بداية خالية من الأمراض باستخدام ركائز أخرى غير التربة و/أو سهولة التحكم في مسببات الأمراض المنقولة بالتربة.
   • النمو والعائد مستقلان عن نوع/نوعية التربة في المنطقة المزروعة.
   • تحسين السيطرة على النمو من خلال إمدادات مستهدفة من محلول المغذيات.
   • إمكانية إعادة استخدام محلول المغذيات مما يسمح بزيادة الموارد إلى أقصى حد.
   • زيادة جودة المنتجات المكتسبة عن طريق تحسين السيطرة على البارامترات البيئية الأخرى (درجة الحرارة والرطوبة النسبية) والآفات.

   

   الشكل 4-1 مخطط الدورة المفتوحة (a) ونظم الحلقة المغلقة (b)

   وفي معظم الحالات، يتم اعتماد نظم حلقة مفتوحة أو تشغيل النفايات بدلا من نظم حلقة مغلقة أو إعادة تدوير، على الرغم من أن هذه النظم إلزامية في عدد متزايد من البلدان الأوروبية. في هذه الأنظمة المفتوحة، يتم إيداع المحلول المغذي المستهلك و/أو الزائد في المسطحات المائية الجوفية والسطحية، أو يستخدم في زراعة الحقول المفتوحة. ومع ذلك، فيما يتعلق بالشواغل الاقتصادية والبيئية، ينبغي أن تكون النظم الخالية من التربة مغلقة قدر الإمكان، أي عندما تحدث إعادة تدوير محلول المغذيات، وحيث يعاد استخدام الركيزة وحيث تستخدم مواد أكثر استدامة.

   مزايا الأنظمة المغلقة هي:

   • انخفاض في كمية النفايات.

   • تلوث أقل من المياه الجوفية والسطحية.

   • استخدام أكثر كفاءة للمياه والأسمدة.

   • زيادة الإنتاج بسبب خيارات الإدارة الأفضل.

   • انخفاض التكاليف بسبب الوفورات في المواد وارتفاع الإنتاج.

   وهناك أيضا عدد من العيوب مثل:

   • جودة المياه العالية المطلوبة.

   -استثمارات عالية

   • خطر الانتشار السريع لمسببات الأمراض المنقولة بالتربة عن طريق محلول المغذيات المعاد تدويرها.

   • تراكم المستقلبات السامة النباتية المحتملة والمواد العضوية في محلول المغذيات المعاد تدويرها.

   وفي النظم التجارية، تعالج مشاكل تشتت العوامل المسببة للأمراض عن طريق تطهير المياه من خلال تقنيات الترشيح الفيزيائي والكيميائي و/أو البيولوجي. ومع ذلك، فإن أحد العوامل الرئيسية التي تعوق استخدام إعادة تدوير ثقافة المحلول المغذي لمحاصيل الاحتباس الحراري هو تراكم الأملاح في مياه الري. عادة، هناك زيادة مطردة في الموصلية الكهربائية (EC) بسبب تراكم الأيونات، والتي لا تمتص تماما من قبل المحاصيل. وقد يكون هذا صحيحًا بشكل خاص في إعدادات أكوابونك (AP) حيث قد يتراكم كلوريد الصوديوم، المدمج في تغذية الأسماك، في النظام. ولتعديل هذه المشكلة، اقتُرح أن تؤدي خطوة إضافية لتحلية المياه إلى تحسين توازن المغذيات في أنظمة AP متعددة الحلقات (Goddek وKeesman 2018).

2. 4.2 أنظمة بدون تربة

   Original publication 2019 · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   وقد أدت البحوث المكثفة التي أجريت في مجال الزراعة المائية إلى تطوير مجموعة كبيرة ومتنوعة من نظم الزراعة (حسين وآخرون 2014). ومن الناحية العملية، يمكن تنفيذ جميع هذه الأنشطة بالاقتران مع الاستزراع المائي؛ ولكن لهذا الغرض، فإن بعضها أكثر ملاءمة من غيره (Maucieri et al. 2018). و يتطلب التنوع الكبير في النظم التي يمكن استخدامها تصنيفا لمختلف النظم الخالية من التربة (الجدول 4-1).

   ** الجدول 4-1** تصنيف النظم المائية حسب الجوانب المختلفة

   الجدول ثياد tr class = «رأس» هذا المميز/ث الفئات الثمانية/ث ثكسومبلس/ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» td rowspan = "6"نظام بدون تربة/تد td rowspan = "3"لا الركيزة/تد TDNFT (تقنية فيلم المغذيات) /TD /tr tr class = «حتى» TDaeroponics/TD /tr tr class = «غريب» TDDFT (تقنية التدفق العميق) /TD /tr tr class = «حتى» td rowspan = "3"مع الركيزة/تد ركائز TDالعضوية (الخث، ألياف جوز الهند، اللحاء، ألياف الخشب، إلخ) /td /tr tr class = «غريب» TD ركائز غير عضوية (الصوف الحجري، الخفاف، الرمل، البيرلايت، الفيرميكوليت، توسيع الطين) /td /tr tr class = «حتى» TDركائز اصطناعية (البولي يوريثين، البوليسترين) /TD /tr tr class = «غريب» td rowspan = "2"فتح/أنظمة مغلقة/تد TDopen أو تشغيل إلى النفايات/TD TD يتم تغذية النباتات باستمرار مع حل «جديد» دون استرداد الحل المستنزف من وحدات الزراعة (الشكل 4.1a) /td /tr tr class = «حتى» TDمغلقة أو إعادة تدوير أنظمة/تد TD يتم إعادة تدوير محلول المغذيات المستنزفة وتصدرت مع نقص المغذيات إلى مستوى المفوضية الأوروبية الصحيح (الشكل 4-1 ب) /td /tr tr class = «غريب» td rowspan = "2"إمدادات المياه/td TDContinous/TD TDNFT (تقنية فيلم المغذيات) DFT (تقنية التدفق العميق) /TD /tr tr class = «حتى» TDالدورية/TD الري TDDRip، الانحسار والتدفق، الأيروبون/TD /tr /tbody /الجدول

   4.2.1 أنظمة الركيزة الصلبة

   وفي بداية الزراعة بدون تربة في السبعينات، تم اختبار العديد من الركائز (والاش 2008؛ بلوك وآخرون 2008؛ فيروير 1978). و فشل العديد منها لأسباب مثل كونها رطبة جدا, و جافة جدا, و غير مستدامة, و مكلفة لل غاية, و إطلاق المواد السامة. نجت عدة ركائز صلبة: الصوف الحجري، البيرلايت، جوز الهند (ألياف جوز الهند)، الخث، رغوة البولي يوريثان واللحاء. أنظمة الركيزة الصلبة يمكن تقسيمها على النحو التالي:

   ركائز ليفية هذه قد تكون عضوية (مثل الخث والقش وألياف جوز الهند) أو غير عضوية (مثل الصوف الحجري). وتتميز بوجود ألياف من أحجام مختلفة، والتي تعطي الركيزة قدرة عالية على الاحتفاظ بالماء (60-80٪) وقدرة هواء متواضعة (المسامية الحرة) (والاش 2008). وهناك نسبة عالية من المياه المحتفظ بها متاحة بسهولة للمصنع، وهو ما ينعكس مباشرة في الحد الأدنى من حجم الركيزة لكل محطة اللازمة لضمان إمدادات كافية من المياه. في هذه الركائز لا توجد تدرجات واضحة للمياه والملوحة على طول الملف الشخصي، وبالتالي، تميل الجذور إلى النمو بشكل أسرع وبشكل متساو وبوفرة، وذلك باستخدام الحجم المتاح بالكامل.

   Granular Bestrates وهي عادة غير عضوية (مثل الرمل والخفاف والبيرلايت والطين الموسع) وتتميز بأحجام مختلفة من الجسيمات وبالتالي القوام؛ لديهم مسامية عالية وهي استنزاف حر. القدرة على الاحتفاظ بالمياه ضعيفة إلى حد ما (10-40٪)، والكثير من المياه المحتفظ بها غير متاحة بسهولة للمصنع (ماهر وآخرون 2008). ولذلك، فإن الحجم المطلوب من الركيزة لكل مصنع أعلى مقارنة مع تلك الليفية. في الركائز الحبيبية، لوحظ وجود تدرج ملحوظ للرطوبة على طول الملف الشخصي وهذا يسبب الجذور لتطوير أساسا على الجزء السفلي من الحاويات. مطلوب أحجام أصغر من الجسيمات، وزيادة في القدرة على الاحتفاظ بالماء، وتجانس الرطوبة وزيادة EC وحجم أقل من الركيزة للمصنع.

   وعادة ما تغلف الركائز في أغطية بلاستيكية (ما يسمى أكياس النمو أو ألواح) أو إدراجها في أنواع أخرى من الحاويات من مختلف الأحجام والمواد الاصطناعية.

   قبل زرع الركيزة يجب أن تكون مشبعة من أجل:

   • توفير إمدادات المياه والمواد المغذية الكافية في بلاطة الركيزة بأكملها.

   • تحقيق مستويات موحدة من EC ودرجة الحموضة.

   • طرد وجود الهواء وجعل ترطيب متجانس من المواد.

   ومن المهم بنفس القدر بالنسبة للمرحلة الجافة الركيزة بعد الزراعة لتحفيز النباتات على تطوير الاستكشاف الركيزة متجانسة من الجذور للحصول على نظام جذر وفيرة وموزعة بشكل جيد على مختلف المستويات وفضح الجذور للهواء. قد يكون استخدام الركيزة للمرة الثانية عن طريق إعادة الترطيب مشكلة لأن التشبع غير ممكن بسبب ثقوب التصريف في المغلف البلاستيكي. في الركيزة العضوية (مثل جوز الهند)، واعتماد دورات الري القصيرة والمتكررة، فمن الممكن لاستعادة القدرة على الاحتفاظ بالماء لاستخدامها للمرة الثانية، بسهولة أكبر من ركائز خاملة (الصوف الحجري، البيرلايت) (Perelli et al. 2009).

   4.2.2 ركائز الأنظمة المتوسطة

   الركيزة ضرورية لترسيخ الجذور، ودعم للنبات وأيضا كآلية تغذوية للمياه بسبب مسامية صغيرة وقدرة تبادل الكاتيون.

   وتتميز النباتات التي تزرع في أنظمة بدون تربة بنسبة تبادل لاطلاق النار والجذور غير المتوازنة، والطلب على الماء والهواء والمواد المغذية التي هي أكبر بكثير مما كانت عليه في ظروف الحقل المفتوح. وفي الحالة الأخيرة، تكون معدلات النمو أبطأ، وكميات الركيزة غير محدودة نظريا. ولتلبية هذه المتطلبات، من الضروري اللجوء إلى الركائز التي، بمفردها أو في خليط، تضمن الظروف الكيميائية الفيزيائية والتغذوية المثلى والمستقرة. يمكن استخدام مجموعة من المواد ذات الخصائص والتكاليف المختلفة كركائز كما هو موضح في الشكل 4.2. ومع ذلك، حتى الآن، لا توجد ركيزة واحدة يمكن استخدامها عالميا في جميع حالات الزراعة.

   

   الشكل 4.2 المواد القابلة للاستخدام كركائز في النظم الخالية من التربة

   4.2.3 توصيف الركائز

   يتم التعبير عن الكثافة السائبة (BD) BD بالوزن الجاف للركيزة لكل وحدة من الحجم. فهو يمكّن من ترسيخ الجذور ويقدم الدعم النباتي. ويتراوح معدل BD الأمثل للمحاصيل في حاوية ما بين 150 و500 كجم msup-3/sup (Wallach 2008). بعض ركائز، بسبب انخفاض BD ورخافتها، كما هو الحال من البيرلايت (حوالي 100 كجم msup-3/sup)، البوليسترين في حبيبات (حوالي 35 كجم msup-3/sup) وغير مضغوط Sphagnum الجفت (حوالي 60 كجم msup-3/sup)، ليست مناسبة للاستخدام وحده، وخاصة مع النباتات التي تنمو عموديا.

   ** الجدول 4-2** الخصائص الكيميائية الفيزيائية الرئيسية للخث وألياف جوز الهند. (dm = المادة الجافة)

   الجدول ثياد tr class = «رأس» الصف الثالث = "2"خصائص/ث ال colspan = "2"المستنقعات المرفوعة/ال مستنقع ThFen /ال الصف الثالث = "2"ألياف جوز الهند (جوز الهند) /ث /tr tr Tdblond/TD TDBrown/TD TDBlack/TD /tr /thead tbody tr class = «حتى» المادة العضوية (% dm) /td td94 —99/td td94 —99/td td55—75/td td94—98/td /tr tr class = «غريب» تدش (٪ دم) /تد td1—6/td td1—6/td td23—30/td td3-6/td /tr tr class = «حتى» مجموع المسامية (% المجلد) /td td84-97/td td88—93/td td55—83/td td94—96/td /tr tr class = «غريب» القدرة على الاحتفاظ بالماء (٪ المجلد) /td td52-82/td td74-88/td td65—75/td td80—85/td /tr tr class = «حتى» TDFree المسامية (٪ المجلد) /TD td15-42/td td6-14/td td6-8/td td10-12/td /tr tr class = «غريب» الكثافة السائبة (كجم msup3/sup) /td td60—120/td td140-200/td td320-400/td td65-110/td /tr tr class = «حتى» TDCEC (ميك%) /td td100—150/td td120—170/td td80—150/td td60—130/td /tr tr class = «غريب» مجموع النيتروجين (% dm) /td td0.5-2.5/td td0.5-2.5/td td1.5-3.5/td td0.5-0.6/td /tr tr class = «حتى» TDC/N/TD td30-80/td td20-75/td td10-35/td td70—80/td /tr tr class = «غريب» TDالكالسيوم (% dm) /td td<0.4/td td<0.4/td td>2/td td—/td /tr tr class = «حتى» تدف (هسوب/سوبو) /تد td3.0-4.0/td td3.0-5.0/td td5.5-7.3/td td5.0-6.8/td /tr /tbody /الجدول

   المصدر: إنزو وآخرون (2001)

   Porosity يجب أن يكون الركيزة المثالية للمحاصيل المحفوظة بوعاء مسامية لا تقل عن 75٪ مع نسب مئوية متغيرة من الماكروبوريس (15-35٪) والميكروبوريس (40-60٪) اعتمادا على الأنواع المزروعة والظروف البيئية والمحاصيل (والاش 2008؛ بلوك وآخرون 2008؛ ماهر وآخرون 2008). في الحاويات الصغيرة الحجم، يجب أن تصل المسامية الإجمالية إلى 85٪ من الحجم (Bunt 2012). يجب أن يكون الهيكل ثابتًا بمرور الوقت ويجب أن يقاوم الضغط وتقليل الحجم أثناء مراحل الجفاف.

   _Water-Holding القدرات _ القدرة على الاحتفاظ بالمياه تضمن مستويات كافية من رطوبة الركيزة للمحاصيل، دون الحاجة إلى اللجوء إلى الري المتكرر. ومع ذلك، يجب ألا تكون قدرة الاحتفاظ بالمياه مرتفعة للغاية من أجل تجنب الاختناق الجذري والكثير من التبريد. وتحسب المياه المتاحة للمحطة بالفرق بين كمية المياه عند قدرة الاحتفاظ بها والكمية المحتفظ بها عند نقطة الذبول. وينبغي أن يكون ذلك حوالي 30 إلى 40 في المائة من الحجم الظاهر (Kipp et al. 2001). وأخيرًا، يجب اعتبار أنه مع الزيادة المستمرة في الكتلة الحيوية لنظام الجذر أثناء النمو، يتم تقليل المسامية الحرة في الركيزة تدريجيًا ويتم تعديل الخصائص الهيدرولوجية للركيزة.

   _Cation تبادل القدرات (CEC) _ CEC هو مقياس لعدد الكاتيونات التي يمكن الاحتفاظ بها على أسطح الجسيمات الركيزة. وبصفة عامة، فإن المواد العضوية لديها CEC أعلى وقدرة عازلة أعلى من تلك المعدنية (Wallach 2008؛ Blok et al. 2008) (الجدول 4.2).

   PH مطلوب درجة حموضة مناسبة لتناسب احتياجات الأنواع المزروعة. الركائز ذات الأس الهيدروجيني المنخفض هي أكثر ملاءمة للمحاصيل في الحاويات، حيث يتم تعديلها بسهولة أكبر نحو المستويات المطلوبة بإضافة كربونات الكالسيوم وأيضا لأنها تلبي احتياجات عدد أكبر من الأنواع. وعلاوة على ذلك، تميل قيمة الأس الهيدروجيني أثناء الزراعة إلى الارتفاع بسبب الري بالماء الغني بالكربونات. قد يختلف الرقم الهيدروجيني أيضًا بالنسبة لنوع الأسمدة المستخدمة. من الصعب تصحيح الركيزة القلوية. غير أنه يمكن تحقيق ذلك بإضافة الأسمدة الكبريتية أو الحمضية الفسيولوجية (كبريتات الأمونيوم، كبريتات البوتاسيوم) أو الأسمدة الحمضية دستورياً (الفوسفات المعدنية).

   _الموصلية الكهربائية (EC) _ يجب أن تحتوي الركائز على محتوى مغذي معروف وقيم EC منخفضة، (انظر أيضاً الجدول 4.4). وغالبا ما يفضل استخدام الركيزة الخاملة كيميائيا وإضافة المغذيات فيما يتعلق بمتطلبات المحاصيل المحددة. و ينبغي إيلاء اهتمام خاص لمستويات الجماعة الأوروبية. وتشير المستويات العالية للجماعة الأوروبية إلى وجود أيونات (مثل NASUP+/SuP) التي، وإن لم تكن مهمة كمغذيات، فإنها يمكن أن تلعب دوراً حاسماً في ملاءمة الركيزة.

   _الصحة والسلامة _ يتم توفير الصحة في النظم وسلامة العاملين من خلال عدم وجود مسببات الأمراض (الديدان الخيطية والفطريات والحشرات)، والمواد السامة للنباتات (المبيدات الحشرية) وبذور الأعشاب الضارة. بعض المواد المنتجة صناعيا (الطين الموسع، البيرلايت، الصوف الحجري، الفيرميكوليت والبوليسترين) تضمن مستويات عالية من العقم بسبب ارتفاع درجات الحرارة المطبقة أثناء معالجتها.

   Sundability سمة هامة أخرى من الركيزة هي ملف الاستدامة الخاص بها. ويواجه العديد من الركائز الشائعة الاستخدام تحديات إيكولوجية تتعلق بمصدرها وعملية إنتاجها و/أو معالجتها اللاحقة وآثار نهاية عمرها الافتراضي. وفي هذا الصدد، فإن الركائز الناشئة عن مواد ذات بصمة إيكولوجية منخفضة (معدلة بطريقة صديقة للبيئة وقابلة للتحلل البيولوجي في نهاية المطاف) هي سمة إضافية ينبغي أخذها في الاعتبار. إعادة استخدام الركيزة يمكن أيضا أن يكون جانبا هاما من استدامة الركيزة.

   Cost وأخيرا وليس آخرا، يجب أن تكون الركيزة غير مكلفة أو على الأقل فعالة من حيث التكلفة، ومتاحة بسهولة وموحدة من وجهة النظر الكيميائية الفيزيائية.

   4.2.4 نوع الركائز

   ويتراوح اختيار الركائز بين المنتجات ذات المنشأ العضوي أو المعدني الموجودة بطبيعتها والتي تخضع لتجهيز خاص (مثل الخث، البيرلايت، الفيرميكوليت)، والمنتجات ذات المنشأ العضوي المستمدة من الأنشطة البشرية (مثل النفايات أو المنتجات الثانوية الزراعية والصناعية والحضرية الأنشطة) وذات المنشأ الصناعي التي يتم الحصول عليها عن طريق عمليات التوليف (مثل البوليسترين).

   4-2-4-1 المواد العضوية

   وتشمل هذه الفئة الركائز العضوية الطبيعية، بما في ذلك المخلفات والنفايات والمنتجات الثانوية ذات الطبيعة العضوية المستمدة من الزراعة (السماد، القش، الخ) أو، على سبيل المثال، الصناعية، والمنتجات الثانوية لصناعة الأخشاب، وما إلى ذلك، أو من المستوطنات الحضرية، مثل حمأة الصرف الصحي، وما إلى ذلك. معالجة إضافية، مثل الاستخراج والنضج.

   جميع المواد التي يمكن استخدامها في الزراعة المائية يمكن أيضا أن تستخدم في AP. ومع ذلك، وبما أن الحمل البكتيري في محلول AP قد يكون أعلى مما هو عليه في المحاليل المائية التقليدية، فمن الممكن بالتالي توقع أن تكون الركائز العضوية عرضة لزيادة معدل التحلل، مما يسبب مشاكل في ضغط الركيزة وتهوية الجذور. ولذلك، يمكن النظر في المواد العضوية للمحاصيل ذات دورة نمو أقصر، في حين يمكن تفضيل الركائز المعدنية للمحاصيل ذات دورة نمو طويلة.

   قطعة

   الجفت، وتستخدم وحدها أو مع ركائز أخرى، هو حاليا أهم مادة من أصل عضوي لإعداد الركيزة. يشير مصطلح الخث إلى منتج مشتق من بقايا البرايوفيتس (Sphagnum)، Cyperaceae (Trichophorum، Eriophorum، Carex) وغيرها (Calluna، Phragmites، الخ) تحولت في ظروف لاهوائية.

   تتشكل المستنقعات المرتفعة في بيئات باردة وممطرة للغاية. يتم الاحتفاظ بمياه الأمطار، بدون أملاح، على السطح بواسطة الطحالب والمخلفات النباتية، مما يخلق بيئة مشبعة. في المستنقعات المرتفعة يمكننا التمييز بين طبقة أعمق متحللة من اللون الداكن (brown peat) وطبقة متحللة قليلاً من لون فاتح (peat أشقر). وتتميز كل من الخث باستقرار هيكلي جيد، وتوافر منخفض جدا من المواد الغذائية ودرجة الحموضة الحمضية في حين أنها تختلف أساسا في هيكلها (الجدول 4.2).

   تحتوي الخث البني، مع مسام صغيرة جدًا، على قدرة أعلى على الاحتفاظ بالماء ومسامية أقل حرية للهواء ولها قدرة CEC وقدرة عازلة أعلى. تختلف الخصائص الفيزيائية فيما يتعلق بحجم الجسيمات الذي يسمح بامتصاص الماء من 4 إلى 15 مرة وزنه. المستنقعات المرتفعة عادة ما تلبي المتطلبات اللازمة لركيزة جيدة. وعلاوة على ذلك، لديهم خصائص ثابتة ومتجانسة، وبالتالي يمكن استغلالها صناعيا. ومع ذلك، فإن استخدام هذه الخث يتطلب تصحيح الأس الهيدروجيني، مثل كربونات الكالسيوم (CacoSub3/sub). بشكل عام، بالنسبة للخث Sphagnum مع الرقم الهيدروجيني 3—4، يجب إضافة 2 كجم مسوب-3/سوب من كاكوسوب3/الفرعية لزيادة الرقم الهيدروجيني لوحدة واحدة. يجب إيلاء الاهتمام لتجنب التجفيف الكامل للركيزة. وينبغي أيضا أن يؤخذ في الاعتبار أن الخث يخضع لعمليات التحلل الميكروبيولوجي التي، مع مرور الوقت، قد تزيد من القدرة على الاحتفاظ بالماء وتقلل من المسامية الحرة.

   توجد مستنقعات الفين بشكل رئيسي في المناطق المعتدلة (مثل إيطاليا وغرب فرنسا)، حيث تسود Cyperaceae و_Carex_ و_Phragmites_. تتشكل هذه الخث في وجود المياه الراكدة. الأوكسجين والأملاح ومحتوى الكالسيوم في الماء يسمح للتحلل والترطيب بشكل أسرع، مقارنة مع ما يحدث في المستنقعات المرتفعة. وهذا يؤدي إلى جفت داكن جدا، بني إلى أسود مع محتوى المغذيات أعلى، وخاصة النيتروجين والكالسيوم، ودرجة الحموضة أعلى، وكثافة الجزء الأكبر، ومسامية حرة أقل بكثير (الجدول 4.2). فهي هشة نوعًا ما في الحالة الجافة، ولها مرونة ملحوظة في الحالة الرطبة، مما يمنح قابلية عالية للضغط والتشوه. و تتراوح نسبة الكربون/النيتروجين عموما بين 15 و 48 (Kuhry and Vitt 1996; Abad et al. 2002). بسبب خصائصه، الجفت الأسود ذو قيمة منخفضة وغير مناسب كركيزة، ولكن يمكن مزجه مع مواد أخرى.

   و تجدر الإشارة إلى أنه توجد في بعض البلدان حملة للحد من استخدام الخث و استخراجه للحد من الآثار البيئية, وقد تم تحديد بدائل مختلفة لل جفت بنجاح متفاوت.

   **ألياف جوز الهند **

   يتم الحصول على ألياف جوز الهند (جوز الهند) من إزالة قشور جوز الهند الليفية، وهي منتج ثانوي لجوز الهند (إنتاج زيت جوز الهند) وصناعة استخراج الألياف، وتتألف بشكل حصري تقريبا من اللجنين. قبل الاستخدام، يتم تسميد لمدة سنتين إلى 3 سنوات، ثم يتم تجفيفه وضغطه. قبل استخدامه، يجب إعادة ترطيبه بإضافة ما يصل إلى 2-4 مرات من حجمه المضغوط بالماء. تتميز ألياف جوز الهند بالخصائص الفيزيائية الكيميائية التي تشبه الخث الأشقر (الجدول 4.2)، ولكن مع مزايا وجود درجة حموضة أعلى. كما أن لها تأثير بيئي أقل من الخث (الاستغلال المفرط لل مستنقعات الخث) و الصوف الحجري حيث توجد مشاكل في التخلص منها. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل من الأفضل بشكل متزايد في الأنظمة الخالية من التربة (Olle et al. 2012؛ Fornes et al. 2003).

   ** ركائز خشبية**

   كما تستخدم الركائز العضوية المشتقة من الخشب أو منتجاته الثانوية، مثل اللحاء أو رقائق الخشب أو غبار المنشار، في إنتاج المصانع التجارية العالمية (ماهر وآخرون 2008). الركائز القائمة على هذه المواد تمتلك عموما محتوى الهواء جيدة والتوصيل الهيدروليكي عالية المشبعة. ويمكن أن تشمل العيوب انخفاض قدرات الاحتفاظ بالماء، وعدم كفاية التهوية الناجمة عن النشاط الميكروبي، والتوزيع غير الملائم لحجم الجسيمات، وتجميد المغذيات، أو الآثار السلبية الناجمة عن تراكم الملح والمركبات السامة (Dorais et al. 2006).

   4-2-4-2 المواد غير العضوية

   وتشمل هذه الفئة المواد الطبيعية (مثل الرمل والخفاف) والمنتجات المعدنية المستمدة من العمليات الصناعية (مثل الفيرميكوليت والبيرلايت) (الجدول 4-3).

   ** الجدول 4-3** الخصائص الكيميائية الفيزيائية الرئيسية لل ركائز غير العضوية المستخدمة في النظم الخالية من التربة

   الجدول ثياد tr class = «رأس» ThSubstrates /ث الكثافة السائبة (kg msup3/sup) /th إجمالي المسامية (%vol) /th المسامية الحرة (%vol) /th سعة الاحتفاظ بالمياه (%vol) /th ثسيك (ميك٪) /ث theC (ms cmsup1/sup) /ث درجة الحموضة /ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» TDSand/TD td1400—1600/td td40-50/td td1—20/td td20-40/td td20-25/td td0.10/td td6.4-7.9/td /tr tr class = «حتى» TDpumice/TD td450—670/td td55—80/td td30-50/td td24—32/td td—/td td0.08—0.12/td td6.7-9.3/td /tr tr class = «غريب» TDالبركانية/TD td570—630/td td80—90/td td75—85/td td2-5/td td3-5/td td—/td td7.0-8.0/td /tr tr class = «حتى» تدفيرميكوليت/تد td80—120/td td70—80/td td25-50/td td30-55/td td80—150/td td0.05/td td6.0 - 7.2/td /tr tr class = «غريب» TDperlite/TD td90-130/td td50—75/td td30-60/td td15-35/td td1.5-3.5/td td0.02 — 0.04/td td6.5-7.5/td /tr tr class = «حتى» Tdexpanded الطين الطين/تد td300—700/td td40-50/td td30-40/td td5-10/td td3-12/td td0.02/td td4.5-9.0/td /tr tr class = «غريب» TDStone الصوف/TD td85-90/td td95 —97/td td10-15/td td75—80/td td—/td td0.01/td td7.0-7.5/td /tr tr class = «حتى» TDEXPanded البوليسترين/TD td6-25/td td55/td td52/td td3/td td—/td td0.01/td td6.1/td /tr /tbody /الجدول

   المصدر: إنزو وآخرون (2001)

   ** الرمل**

   الرمال هي مادة طبيعية غير عضوية ذات جسيمات يتراوح قطرها بين 0.05 و 2.0 مم، تنشأ من التجوية للمعادن المختلفة. قد يختلف التركيب الكيميائي للرمال حسب المنشأ، ولكن بشكل عام، يتكون من 98.0 - 99.5% من السيليكا (Siosub2/sub) (Perelli et al. 2009). ويرتبط الرقم الهيدروجيني بشكل رئيسي بمحتوى الكربونات. تعتبر الرمال ذات المحتوى المنخفض من كربونات الكالسيوم ودرجة الحموضة 6.4-7.0 أكثر ملاءمة كمادة ركيزة لأنها لا تؤثر على قابلية الذوبان في الفوسفور وبعض العناصر الدقيقة (مثل الحديد والمنغنيز). مثل جميع الركائز المعدنية المنشأ، الرمال لديها CEC منخفضة وقدرة التخزين المؤقت منخفضة (الجدول 4.3). الرمال الناعمة (0.05-0.5 مم) هي الأنسب للاستخدام في النظم المائية في مخاليط 10-30% من حيث الحجم مع المواد العضوية. الرمال الخشنة (\ >0.5 ملم) يمكن استخدامها من أجل زيادة قدرة الصرف من الركيزة.

   الخفاف

   يتكون الخفاف من سيليكات الألومنيوم ذات المنشأ البركاني، خفيفة جدا ومسامية، وقد يحتوي على كميات صغيرة من الصوديوم والبوتاسيوم وآثار الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد حسب مكان المنشأ. وهي قادرة على الاحتفاظ بالكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم والفوسفور من المحاليل الغذائية وإطلاق هذه تدريجيا إلى النبات. وعادة ما يكون لها درجة الحموضة محايدة، ولكن بعض المواد قد يكون لها درجة الحموضة عالية بشكل مفرط، مسامية حرة جيدة ولكن قدرة منخفضة على الاحتفاظ بالماء (الجدول 4.3). ومع ذلك، فإن الهيكل يميل إلى التدهور بسرعة إلى حد ما، وذلك بسبب سهولة كسر الجسيمات. الخفاف، إضافة إلى الخث، ويزيد من الصرف والتهوية من الركيزة. وبالنسبة لاستخدام البستنة، يفضل استخدام جزيئات الخفاف من 2 إلى 10 ملم في القطر (Kipp et al. 2001).

   توفس البركانية**

   تستمد Tuffs من الثورات البركانية، التي يتراوح قطرها بين 2 و 10 مم. وقد تكون الكثافة السائبة تتراوح بين 850 و 1100 كغ مسوب-3/سوب وقدرة على الاحتفاظ بالماء تتراوح بين 15% و 25% من حيث الحجم (Kipp et al. 2001).

   ** الفيرميكوليت**

   يتكون الفيرميكوليت من الفيلوسيليكات المائية من المغنيسيوم والألومنيوم والحديد، والتي في الحالة الطبيعية لديها هيكل رقائقي رقيقة التي تحتفظ قطرات صغيرة من الماء. يستخدم الخس المقشر عادة في صناعة البستنة ويتميز قدرة عازلة عالية وقيم CEC مماثلة لتلك من أفضل الخث (الجدول 4.3)، ولكن، بالمقارنة مع هذه، لديها توافر المغذيات أعلى (5-8٪ البوتاسيوم و 9-12٪ المغنيسيوم) (Perelli et al. 2009). يتم الاحتفاظ NHSub4/subsup+/سوب بقوة خاصة من قبل الفيرميكوليت. ومع ذلك، فإن نشاط البكتيريا النتريفينغ يسمح باسترداد جزء من النيتروجين الثابت. وبالمثل، الفيرميكوليت يربط أكثر من 75٪ من الفوسفات في شكل لا رجعة فيه، في حين أن لديها قدرة ماصة منخفضة لكلسوب-/سوب، NOSUB3/سوب-/سوب و SOSUB4/سوب-/سوب. وينبغي تقييم هذه الخصائص بعناية عندما يتم استخدام الفيرميكوليت كركيزة. هيكل الفيرميكوليت ليست مستقرة جدا بسبب انخفاض مقاومة الضغط ويميل إلى التدهور مع مرور الوقت، والحد من تصريف المياه. يمكن استخدامه بمفرده؛ ومع ذلك، فمن الأفضل مزجها مع البيرلايت أو الجفت.

   بيرليت

   البيرلايت يتكون من سيليكات الألومنيوم من أصل بركاني يحتوي على 75٪ Siosub2/الفرعية و 13٪ alsub2/sub2/sub 3/sub. يتم سحق المواد الخام، منخل، مضغوط وتسخينها إلى 700-1000 درجة مئوية عند درجات الحرارة هذه، يتحول القليل من الماء الموجود في المادة الخام إلى بخار عن طريق توسيع الجسيمات إلى مجاميع صغيرة بيضاء رمادية، والتي، على عكس الفيرميكوليت، لها بنية خلية مغلقة. انها خفيفة جدا وتمتلك مسامية حرة عالية حتى بعد تمرغ. أنه لا يحتوي على المواد الغذائية، لديها CEC ضئيلة وغير محايدة تقريبا (الجدول 4.3) (Verdonk et al. 1983). الرقم الهيدروجيني، ومع ذلك، يمكن أن تختلف بسهولة، لأن القدرة العازلة ضئيلة. آثار الألومنيوم. يسمح هيكل الخلية المغلقة بالاحتفاظ بالماء فقط على السطح وفي الفراغات بين التجمعات، وبالتالي فإن قدرة احتباس الماء متغيرة بالنسبة لأبعاد التجمعات. يتم تسويقها بأحجام مختلفة، ولكن الأكثر ملاءمة للبستنة هي قطر 2-5 مم. ويمكن استخدامه كركيزة في تأصيل الأسرة، لأنه يضمن تهوية جيدة. في مخاليط مع المواد العضوية، فإنه يعزز ليونة، نفاذية وتهوية الركيزة. يمكن إعادة استخدام البيرلايت لعدة سنوات طالما أنه يتم تعقيمه بين الاستخدامات.

   **الطين الموسع

   يتم الحصول على الطين الموسع عن طريق معالجة مسحوق الطين في حوالي 700 جيم تتشكل المجاميع مستقرة، واعتمادا على المواد الطينية المستخدمة، لديهم قيم متغيرة فيما يتعلق CEC، ودرجة الحموضة والكثافة السائبة (الجدول 4.3). ويمكن استخدام الطين الموسع في مخاليط مع المواد العضوية في كميات حوالي 10-35٪ من حيث الحجم، والتي توفر المزيد من التهوية والصرف الصحي (Lamanna et al. 1990). الطين الموسع مع قيم الأس الهيدروجيني أعلى من 7.0 ليست مناسبة للاستخدام في الأنظمة بدون تربة.

   ستون وول

   الصوف الحجري هو الركيزة الأكثر استخداما في الزراعة بدون تربة. وينبع من انصهار الألمنيوم والكالسيوم والسليكات المغنيسيوم وفحم الكوك الكربوني عند 1500-2000 درجة مئوية، ويتم بثق الخليط المسال في خيوط قطرها 0.05 مم، وبعد الضغط وإضافة الراتنجات الخاصة، تفترض المادة بنية ليفية خفيفة للغاية ذات مسامية عالية (الجدول 4.3).

   الصوف الحجري خامل كيميائيا، وعندما يضاف إلى الركيزة، فإنه يحسن التهوية والصرف الصحي ويوفر أيضا مرسى ممتاز للجذور النباتية. يتم استخدامه وحده، كما الركيزة البذر وزراعة بدون تربة. يمكن استخدام الألواح المستخدمة في الزراعة لعدة دورات إنتاج اعتمادًا على الجودة، طالما أن الهيكل قادر على ضمان المسامية الكافية وتوافر الأكسجين لأنظمة الجذور. عادة، بعد عدة دورات المحاصيل، يتم ملء الجزء الأكبر من المسامية الركيزة مع الجذور القديمة الميتة، وهذا يرجع إلى ضغط الركيزة مع مرور الوقت. والنتيجة هي ثم انخفاض عمق الركيزة حيث استراتيجيات الري قد تحتاج إلى التكيف.

   زيوليتز

   وتتألف الزيوليت من سيليكات الألومنيوم الرطبة التي تتميز بالقدرة على امتصاص العناصر الغازية؛ وهي عالية من حيث الحجم الكلي والصغرى، ولها قوة ماصة عالية ولها سطح داخلي عال (هياكل ذات مسام 0.5 مم). هذه الركيزة هي ذات أهمية كبيرة لأنها تمتص ويطلق ببطء KSUP+/سوب و NHSub4/subsup+/سوب أيونات، في حين أنها ليست قادرة على امتصاص CLSUP-/سوب و NASUP+/سوب، والتي هي خطرة على النباتات. ويتم تسويق الزيوليت في تركيبات تختلف في محتوى N و P ويمكن استخدامها في بذر البذور، أو لتأصيل القطع أو أثناء مرحلة الزراعة (Pickering et al. 2002).

   4-2-4-3 المواد الاصطناعية

   وتشمل المواد الاصطناعية كل من المواد البلاستيكية منخفضة الكثافة والراتنجات الاصطناعية التبادل الأيوني. هذه المواد، التي تسمى «الموسعة»، لأنها يتم الحصول عليها عن طريق عملية تمدد في درجات حرارة عالية، لم تستخدم بعد على نطاق واسع، ولكنها تمتلك خصائص فيزيائية مناسبة لتحقيق التوازن بين خصائص ركائز أخرى.

   **البوليسترين الموسع

   يتم إنتاج البوليسترين الموسع في حبيبات قطرها 4-10 مم مع بنية خلية مغلقة. فإنه لا تتحلل، هو خفيف جدا ولها مسامية عالية جدا ولكن مع قدرة منخفضة للغاية الاحتفاظ بالماء (الجدول 4.3). ليس لديها CEC وعمليا صفر القدرة العازلة، لذلك يتم إضافتها إلى الركيزة (على سبيل المثال الخث) حصرا لتحسين المسامية والصرف الصحي. حجم الجسيمات المفضل هو 4-5 مم (Bunt 2012).

   رغوة البولي يوريثان

   رغوة البولي يوريثان هي مادة منخفضة الكثافة (12—18 كجم msup-3/sup) مع بنية مسامية تسمح بامتصاص الماء يساوي 70% من حجمه. وهو خامل كيميائياً، وله درجة حموضة محايدة تقريباً (6.5-7.0)، ولا يحتوي على مواد غذائية مفيدة متاحة للنباتات ولا يخضع للتحلل (Kipp et al. 2001). في السوق من الممكن العثور عليه في شكل حبيبات، مكعبات تأصيل أو كتل. مثل الصوف الحجري، ويمكن أيضا أن تستخدم لزراعة بدون تربة.

   4-2-5 إعداد ركائز الزراعة المختلطة

   ركائز مختلطة يمكن أن تكون مفيدة للحد من التكاليف الركيزة الشاملة و/أو لتحسين بعض خصائص المواد الأصلية. على سبيل المثال، يمكن إضافة الخث والخس وجوز الهند لزيادة القدرة على الاحتفاظ بالماء؛ البيرلايت والبوليسترين والرمل الخشنة والطين الموسع لزيادة المسامية الحرة والصرف؛ الخث شقراء لرفع الحموضة؛ كميات أعلى من المواد العضوية أو كميات مناسبة من التربة الطينية لزيادة CEC والعزل و ركائز منخفضة قابلة لل تحلل لزيادة المتانة و الاستقرار. ونادرا ما تمثل خصائص الخلائط متوسط المكونات لأنه مع الخلط يتم تعديل الهياكل بين الجسيمات الفردية وبالتالي العلاقة بين الخصائص الفيزيائية والكيميائية. بشكل عام، يفضل المخاليط ذات المحتوى المغذي المنخفض، من أجل أن تكون قادرة على إدارة الزراعة بشكل أفضل. و تختلف العلاقة الصحيحة بين مختلف مكونات المخلوط باختلاف الظروف البيئية التي يعمل فيها. وفي درجات الحرارة المرتفعة، يكون من المنطقي استخدام المكونات التي تمتلك قدرة أعلى على الاحتفاظ بالماء ولا تسمح بالتبخر السريع (مثل الخث)، وفي الوقت نفسه، تكون مرنة للتحلل. في المقابل، في البيئات الرطبة، مع انخفاض الإشعاع الشمسي، ويفضل المكونات التي تتميز المسامية العالية لضمان الصرف الجيد. في هذه الحالة، سيكون من الضروري إضافة ركائز الخشنة مثل الرمل والخفاف والطين الموسع والبوليسترين الموسع (Bunt 2012).

3. 4.3 أنواع الأنظمة المائية حسب توزيع المياه/المغذيات

   Original publication 2019 · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   4.3.1 تقنية التدفق العميق (DFT)

   تقنية التدفق العميق (DFT)، المعروفة أيضًا باسم تقنية المياه العميقة، هي زراعة النباتات على الدعم العائم أو المعلق (الطوافات، الألواح، الألواح) في حاويات مليئة بمحلول المغذيات 10-20 سم (Van Os et al. 2008) (الشكل 4.3). في AP هذا يمكن أن يصل إلى 30 سم. هناك أشكال مختلفة من التطبيق التي يمكن تمييزها أساسا عن طريق عمق وحجم الحل، وطرق إعادة تدوير والأكسجين.

   

   الشكل 4.3 توضيح نظام DFT مع الألواح العائمة

   واحدة من أبسط الأنظمة تتكون من خزانات عميقة 20-30 سم، والتي يمكن بناؤها من مواد مختلفة ومقاومة للماء مع أفلام البولي ايثيلين. وقد تم تجهيز الخزانات بالطوافات العائمة (تتوفر عدة أنواع من الموردين) التي تعمل على دعم النباتات فوق الماء بينما تخترق جذور النباتات المياه. و هذا النظام مثير لل اهتمام بصفة خاصة لأنه يقلل التكاليف و الإدارة إلى أدنى حد. على سبيل المثال، هناك حاجة محدودة لأتمتة التحكم وتصحيح محلول المغذيات، وخاصة في المحاصيل قصيرة المدة مثل الخس، حيث يسهل الحجم الكبير نسبيا من المحلول تجديد محلول المغذيات فقط في نهاية كل دورة، وفقط يحتاج محتوى الأكسجين إلى مراقبة دورية. يجب أن تكون مستويات الأكسجين أعلى من 4 إلى 5 ملغم لسوب-1/سوب؛ وإلا فإن نقص المغذيات قد يظهر بسبب انخفاض أداء أنظمة الجذور. عادة ما يضيف دوران المحلول الأكسجين، أو يمكن إضافة أنظمة فنتوري التي تزيد بشكل كبير من الهواء إلى النظام. هذا مهم بشكل خاص عندما تكون درجات حرارة الماء أكبر من 23 درجة مئوية، لأن درجات الحرارة المرتفعة هذه قد تحفز انشقاقات الخس.

   4-3-2 تقنية الأفلام المغذيات (NFT)

   وتستخدم تقنية NFT في كل مكان ويمكن اعتبارها نظام الزراعة المائية التقليدي، حيث يتدفق محلول المغذيات على طول وتداول في أحواض مع طبقة من الماء يتراوح من 1 إلى 2 سم (كوبر 1979؛ جينسن وكولينز 1985؛ فان أوس وآخرون 2008) (الشكل 4.4). تمثل إعادة تدوير محلول المغذيات وغياب الركيزة واحدة من المزايا الرئيسية لنظام NFT. وهناك ميزة إضافية تتمثل في قدرتها الكبيرة على التشغيل الآلي لتوفير تكاليف العمالة (الزراعة والحصاد) وفرصة إدارة الكثافة النباتية المثلى خلال دورة المحاصيل. من ناحية أخرى، فإن عدم وجود الركيزة وانخفاض مستويات المياه يجعل NFT عرضة لفشل المضخات، بسبب انسداد أو فشل في إمدادات الطاقة على سبيل المثال. تقلبات درجة الحرارة في محلول المغذيات يمكن أن يسبب الإجهاد النباتي تليها الأمراض.

   

   ** الشكل 4.4** توضيح نظام NFT (يسار) و حوض NFT متعدد الطبقات، تم تطويره وتسويقه بواسطة أنظمة النمو الجديدة (NGS)، إسبانيا (يمين)

   ويمثل تطوير نظام الجذور، الذي يظل جزء منه معلقاً في الهواء فوق تدفق المغذيات والذي يتعرض لشيخوخة مبكرة وفقدان وظيفته، عائقاً رئيسياً لأنه يمنع إنتاج المحاصيل ذات الدورة الطويلة (أكثر من 4 إلى 5 أشهر). وبسبب قابلية هذا النظام العالية للتغيرات في درجات الحرارة، فهو غير مناسب لبيئات الزراعة التي تتسم بمستويات عالية من التشعيع ودرجة الحرارة (مثل المناطق الجنوبية من حوض البحر الأبيض المتوسط). ومع ذلك، استجابة لهذه التحديات، تم تصميم حوض NFT متعدد الطبقات يسمح بدورات إنتاج أطول دون انسداد (NGS). وهي مصنوعة من سلسلة من الطبقات المترابطة وضعت في سلسلة، بحيث أنه حتى في الأنواع النباتية تأصيل قوية، مثل الطماطم، فإن محلول المغذيات لا يزال يجد طريقه إلى الجذور عن طريق تمرير طبقة انسداد الجذر عبر طبقة وضع أقل.

   4.3.3 الأنظمة الهوائية

   وتهدف تقنية الهواء أساسا إلى الأنواع البستانية أصغر، ولم تستخدم بعد على نطاق واسع بسبب ارتفاع تكاليف الاستثمار والإدارة. يتم دعم النباتات من قبل الألواح البلاستيكية أو البوليسترين، مرتبة أفقيا أو على قمم مائلة من صناديق النمو. ويدعم هذه الألواح هيكل مصنوع من مواد خاملة (البلاستيك والصلب المغلفة مع فيلم من البلاستيك، لوحات البوليسترين)، من أجل تشكيل صناديق مغلقة حيث يمكن أن يتطور نظام الجذر المعلق (الشكل 4.5).

   

   ** الشكل 4.5** رسم إيضاحي لتقنية علم الهواء

   يتم رش محلول المغذيات مباشرة على الجذور، والتي يتم تعليقها في الصندوق في الهواء، مع رشاشات ثابتة (الرشاشات)، يتم إدخالها على الأنابيب الموجودة داخل وحدة الصندوق. تتراوح مدة الرش من 30 إلى 60 ثانية، في حين أن التردد يختلف باختلاف فترة الزراعة، ومرحلة نمو النباتات، والأنواع والوقت من اليوم. تستخدم بعض الأنظمة لوحات تهتز لخلق قطرات صغيرة من الماء التي تشكل البخار الذي يتكثف على الجذور. يتم جمع المادة المرتشحة في الجزء السفلي من وحدات الصندوق ونقلها إلى خزان التخزين، لإعادة استخدامها.

4. 4.4 فسيولوجيا النبات

   Original publication 2019 · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   4-1 آليات الامتصاص

   ومن بين الآليات الرئيسية المعنية بتغذية النبات، فإن أهم الآليات هو الامتصاص الذي يحدث، بالنسبة لغالبية العناصر الغذائية، في شكل أيوني بعد التحلل المائي للأملاح الذائبة في محلول المغذيات.

   الجذور النشطة هي الجهاز الرئيسي للنبات المشاركة في امتصاص المغذيات. يتم امتصاص الأنيونات والكاتيونات من محلول المغذيات، وبمجرد داخل النبات، فإنها تتسبب في خروج البروتونات (HSUP+/SUP) أو الهيدروكسيل (OHSUP-/SuP) مما يحافظ على التوازن بين الشحنات الكهربائية (Haynes 1990). هذه العملية، مع الحفاظ على التوازن الأيوني، يمكن أن تسبب تغييرات في الرقم الهيدروجيني للمحلول فيما يتعلق بكمية ونوعية المواد الممتصة (الشكل 4.6).

   والتأثيرات العملية لهذه العملية على البستنة ذات شقين: توفير قدرة عازلة كافية لمحلول المغذيات (إضافة البيكربونات إذا لزم الأمر) وإحداث تغييرات طفيفة في الأس الهيدروجيني مع اختيار الأسمدة. ويتعلق تأثير الأسمدة على الرقم الهيدروجيني بالأشكال الكيميائية المختلفة للمركبات المستخدمة.

   

   الشكل 4.6 امتصاص الأيونات بواسطة نظام الجذر للنبات

   في حالة N، على سبيل المثال، الشكل الأكثر شيوعا هو النيتروجين النيتريك (NOSUB3/subsup-/SuP)، ولكن عندما ينبغي خفض الرقم الهيدروجيني، يمكن توفير النيتروجين كما النيتروجين الأمونيوم (NHSub4/subsup+/sUP). هذا النموذج، عند امتصاصه، يدفع الافراج عن هسوب+/سوب وبالتالي تحمض المتوسطة.

   وتؤثر الظروف المناخية، ولا سيما درجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية، تأثيراً كبيراً على امتصاص المغذيات (Pregitzer and King 2005؛ Masclaux-Daubresse et al. 2010؛ Marschner 2012؛ Cortella et al. 2014). بشكل عام، يحدث أفضل نمو حيث توجد اختلافات قليلة بين الركيزة ودرجة حرارة الهواء. ومع ذلك، فإن مستويات درجة الحرارة العالية باستمرار في نظام الجذر لها تأثير سلبي. و تقلل درجات الحرارة دون المستوى الأمثل من امتصاص N (Dong et al. 2001). في حين يتم استخدام NHSub4/subsup+/Sup بفعالية في درجات الحرارة المثلى، في درجات الحرارة المنخفضة، يتم تقليل الأكسدة البكتيرية، مما يسبب تراكماً داخل النبات يمكن أن ينتج عنه أعراض سمية وأضرار لنظام الجذر والكتلة الحيوية الجوية. كما تمنع درجات الحرارة المنخفضة على مستوى الجذر استيعاب K و P، بالإضافة إلى نقل P. وعلى الرغم من أن المعلومات المتاحة بشأن تأثير درجات الحرارة المنخفضة على امتصاص المغذيات الدقيقة أقل وضوحاً، يبدو أن امتصاص Mn و Zn و Cu و Mo أكثر تأثراً (Tindall et al. 1990؛ Fageria et al. 2002).

   4.2 المغذيات الأساسية ودورها والعداوات المحتملة

   ويجب أن تستند الإدارة المناسبة لتغذية النبات إلى الجوانب الأساسية التي تتأثر بامتصاص واستخدام المغذيات الكلية والصغرى (Sonneveld and Voogt 2009). و هناك حاجة إلى المغذيات الكلية بكميات كبيرة نسبيا, في حين أن هناك حاجة إلى المغذيات الدقيقة أو العناصر النزرة بكميات صغيرة. وعلاوة على ذلك، فإن توافر المغذيات للنبات في حالة النظم بدون تربة يمثل ظواهر متناسقة إلى حد ما من التآزر والعداء (الشكل 4.7).

   _النيتروجين (N) _ يمتص النيتروجين بواسطة النباتات لإنتاج الأحماض الأمينية والبروتينات والإنزيمات والكلوروفيل. أكثر أشكال النيتروجين استخدامًا للتخصيب النباتي هي النترات والأمونيوم. يتم امتصاص النترات بسرعة من قبل الجذور، وهي متحركة للغاية داخل النباتات ويمكن تخزينها دون آثار سامة. ولا يمكن لل نباتات أن تمتص الأمونيوم إلا بكميات قليلة ولا يمكن تخزينه بكميات كبيرة لأنه ينطوي على آثار سمية. الكميات التي تزيد عن 10 ملغم لسوب-1/سوب تمنع امتصاص النبات للكالسيوم والنحاس، وتزيد من نمو اللقطات مقارنة بنمو الجذور وتؤدي إلى لون أخضر قوي للأوراق. ويؤدي المزيد من التجاوزات في تركيز الأمونيا إلى تأثيرات سمية نباتية مثل الكلوروسيس على هوامش الأوراق. وتسبب الزيادة في إمدادات النيتروجين في النمو الخضري المرتفع، وزيادة طول دورة المحاصيل، ولون أوراق خضراء قوي، ومجموعة فاكهة منخفضة، ومحتوى مرتفع من الماء في الأنسجة، وانخفاض نسبة الأنسجة، وارتفاع تراكم نترات الأنسجة. وعادة ما يتميز نقص النيتروجين بلون أخضر شاحب من الأوراق القديمة (الكلوروسيس)، وانخفاض النمو والتقدم في مرحلة الشيخوخة.

   

   ** الشكل 4.7** تآزر العناصر الغذائية والعداوات بين الأيونات. الأيونات المتصلة تمثل علاقة تآزرية أو عدائية وفقا لاتجاه السهم

   البوتاسيوم (K) _ البوتاسيوم هو أساسي لتقسيم الخلايا والإرشاد، تخليق البروتين، تنشيط الإنزيم والتمثيل الضوئي، ويعمل أيضا كناقل للعناصر الأخرى والكربوهيدرات من خلال غشاء الخلية. لها دور مهم في الحفاظ على الإمكانات التناضحية للخلية في التوازن وتنظيم فتح الفم. تتجلى العلامات الأولى للنقص في شكل بقع صفراء تنخر بسرعة كبيرة على هوامش الأوراق القديمة. النباتات التي تعاني من نقص البوتاسيوم هي أكثر عرضة لانخفاض درجة الحرارة المفاجئة، والإجهاد المائي والهجمات الفطرية (وانغ وآخرون 2013).

   _الفوسفور (P) _ الفوسفور يحفز تطور الجذور، والنمو السريع للبراعم وكمية الزهور. P بسهولة جدا ويمكن أن تتراكم دون ضرر على النبات. ويرتبط دورها الأساسي لتشكيل مركبات عالية الطاقة (ATP) اللازمة لعملية التمثيل الغذائي للنباتات. ومتوسط الكميات التي طلبتها النباتات متواضع إلى حد ما (10-15% من احتياجات N وK) (Le Bot et al. 1998). ومع ذلك، على عكس ما يحدث في التربة، P هو بسهولة النض في المحاصيل عديمة التربة. ويبدو أن امتصاص P ينخفض بسبب انخفاض درجات حرارة الركيزة (\ 13 درجة مئوية) أو عند زيادة قيم الأس الهيدروجيني (\ 6.5) التي يمكن أن تؤدي إلى أعراض نقص (فانس وآخرون 2003). في ظل هذه الظروف، تكون زيادة درجة الحرارة و/أو خفض الأس الهيدروجيني أكثر فعالية من التعديلات الإضافية للأسمدة الفوسفورية. P الزائدة يمكن أن تقلل أو تمنع امتصاص بعض العناصر الغذائية الأخرى (مثل K، Cu، Fe) (الشكل 4.7). ويظهر نقص الفوسفور في اللون الأخضر البنفسجي للأوراق القديمة، والذي قد يتبع الكلوروسيس والنخر بالإضافة إلى توقف النمو في قمة الخضري. ومع ذلك، فإن هذه الأعراض غير محددة وتجعل من الصعب تحديد أوجه القصور P (Uchida 2000).

   _الكالسيوم (Ca) _ يشارك الكالسيوم في تكوين جدار الخلية، نفاذية الغشاء، انقسام الخلايا والتمديد. توفر جيد يعطي النبات مقاومة أكبر للهجمات الفطرية والالتهابات البكتيرية (ليو وآخرون. 2014). يرتبط الامتصاص ارتباطًا وثيقًا بتدفق المياه بين الجذور والأجزاء الجوية. تحدث حركته من خلال xylem وبالتالي تتأثر بشكل خاص بدرجات الحرارة المنخفضة على مستوى الجذر، وانخفاض إمدادات المياه (الجفاف أو ملوحة المحلول) أو الرطوبة النسبية المفرطة للهواء. وبما أن كا ليس متحركا داخل المصنع، فإن أوجه القصور تبدأ من أحدث الأجزاء التي شكلت (آدامز 1991؛ آدامز وهو 1992؛ هو وآخرون 1993). وتتمثل الأعراض الرئيسية في توقف نمو النبات، وتشوه هوامش الأوراق الأصغر سنا، والتلوين الأخضر الفاتح أو في بعض الأحيان بالكلوروتيك للأنسجة الجديدة، وتقزم نظام الجذر دون جذور دقيقة. يتم عرض أوجه القصور بطرق مختلفة، مثل تعفن القمي في الطماطم و/أو براوننج هامشي من الأوراق في الخس.

   _المغنيسيوم (ملغ) _ المغنيسيوم تشارك في تشكيل جزيئات الكلوروفيل. يتم تجمد عند قيم الرقم الهيدروجيني أقل من 5.5 ويدخل في منافسة مع امتصاص K و Ca (الشكل 4.7). أعراض نقص هي اصفرار بين الأوردة ورقة والكلوروسيس الداخلية من الأوراق القاعدية. وبما أنه يمكن تعبئة المغ بسهولة، فإن النباتات التي تعاني من نقص المغنيسيوم سوف تقوم أولاً بتحطيم الكلوروفيل في الأوراق القديمة ونقل المغ إلى الأوراق الأصغر سنا. ولذلك، فإن أول علامة على نقص المغنيسيوم هو الكلوروسيس interveal في الأوراق القديمة، على عكس نقص الحديد حيث يظهر الكلوروسيس بين العنجل لأول مرة في أصغر الأوراق (Sonneveld وVoogt 2009).

   الكبريت (S) _ مطلوب الكبريت من قبل المصنع بكميات مماثلة لكميات الفوسفور، ومن أجل تحسين امتصاصه، يجب أن يكون موجودا بنسبة 1:10 مع النيتروجين (McCutchan et al. 2003). يتم امتصاصه ككبريتات. ولا يمكن الكشف عن أوجه القصور بسهولة، إذ يمكن الخلط بين الأعراض وبين أعراض نقص النيتروجين، إلا أن نقص النيتروجين يبدأ في الظهور من الأوراق القديمة، في حين أن نقص الكبريت من أصغرها (Schnug and Haneklaus 2005). التغذية S لها دور كبير في تحسين الأضرار التي لحقت الأجهزة التخليقية الضوئية الناجمة عن نقص FE-FE (منير وآخرون. 2014).

   _Iron (Fe) _ الحديد هو واحد من أهم المغذيات الدقيقة لأنه أساسي في العديد من العمليات البيولوجية مثل التمثيل الضوئي (Briat et al. 2015؛ Heuvelink وKierkels 2016). ولتحسين امتصاصه، يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني للمحلول المغذي حوالي 5.5-6.0، ولا ينبغي السماح لمحتوى Mn أن يصبح مرتفعًا جدًا لأن العنصرين يدخلون في وقت لاحق في المنافسة (الشكل 4.7). النسبة المثلى من Fe- Mn حوالي 2:1 لمعظم المحاصيل (Sonneveld وVoogt 2009). في درجات الحرارة المنخفضة، يتم تقليل كفاءة الاستيعاب. وتتميز أعراض نقص الكلوروسيس بين الحجاب من الأوراق الشابة نحو تلك القاعدية القديمة، وانخفاض نمو نظام الجذر. أعراض نقص ليست دائما بسبب انخفاض وجود الحديد في محلول المغذيات، ولكن في كثير من الأحيان أنها بسبب عدم توافر الحديد للنبات. يضمن استخدام عوامل التخلب التوافر المستمر للحديد للمصنع.

   _Chlorine (Cl) _ يعتبر الكلور مؤخراً من المغذيات الدقيقة، حتى لو كان محتواه في النباتات (0.2 - 2.0% وزن جاف) مرتفعاً جداً. يتم امتصاصه بسهولة من قبل النبات وهو متحرك جدا داخله. وهي تشارك في عملية التمثيل الضوئي وتنظيم فتح ستوماتا. أوجه القصور، التي هي نادرة نوعا ما، تحدث مع أعراض نموذجية من الأوراق الجافة، وخاصة على الهوامش. أكثر انتشارا بكثير هو الضرر الناجم عن وجود فائض من الكلورين الذي يؤدي إلى انكماش نباتي واضح وهو نسبة إلى الحساسيات المختلفة للأنواع المختلفة. لتجنب تلف المحاصيل، من المستحسن دائمًا التحقق من محتوى الكلور في الماء المستخدم لإعداد المحاليل الغذائية واختيار الأسمدة المناسبة (مثل KSUB2/subsosub4/sub بدلاً من KCL).

   _الصوديوم (Na) _ الصوديوم، إذا كان زائدا، هو ضار للنباتات، كما أنها سامة ويتعارض مع امتصاص الأيونات الأخرى. فالعداء مع K (الشكل 4.7)، على سبيل المثال، ليس دائما ضارا لأنه في بعض الأنواع (مثل الطماطم)، يحسن طعم الفاكهة، في حين أنه في البعض الآخر (مثل الفاصوليا)، يمكن أن يقلل من نمو النبات. على غرار Cl، من المهم معرفة التركيز في الماء المستخدم لإعداد محلول المغذيات (Sonneveld و Voogt 2009).

   يشكل المنغنيز (Mn) _ المنغنيز جزءًا من العديد من الإنزيمات المساعدة ويشارك في توسيع الخلايا الجذرية ومقاومتها لمسببات الأمراض. يتم التحكم في توافره من قبل الرقم الهيدروجيني من محلول المغذيات والتنافس مع العناصر الغذائية الأخرى (الشكل 4.7). أعراض نقص مماثلة لتلك الموجودة في الحديد باستثناء ظهور المناطق الغارقة قليلا في المناطق بين الحجاب (أوشيدا 2000). يمكن إجراء التصحيحات عن طريق إضافة MnSOSub4/sub أو عن طريق خفض درجة الحموضة في محلول المغذيات.

   _Boron (B) _ البورون ضروري لإعداد الفاكهة وتطوير البذور. طرق الامتصاص مشابهة لتلك التي سبق وصفها لـ Ca والتي يمكن أن تتنافس معها. يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني للمحلول المغذي أقل من 6.0 ويبدو أن المستوى الأمثل بين 4.5 و 5.5. يمكن الكشف عن أعراض النقص في الهياكل الجديدة التي تظهر باللون الأخضر الداكن، والأوراق الشابة تزيد بشكل كبير من سمكها ولها اتساق جلدي. في وقت لاحق أنها يمكن أن تظهر كلوروتيك ثم نخرية، مع تلوين صدئ.

   _الزنك (الزنك) _ الزنك يلعب دورا هاما في بعض التفاعلات الأنزيمية. يتأثر امتصاصه بشدة بالرقم الهيدروجيني وإمدادات P من محلول المغذيات. قيم الأس الهيدروجيني بين 5.5 و 6.5 تعزز امتصاص الزنك. انخفاض درجة الحرارة ومستويات P عالية تقلل من كمية الزنك التي يمتصها النبات. نادرا ما تحدث حالات نقص الزنك، وتمثلها بقع كلوروتيك في المناطق الداخلية من الأوراق، إنتيرنوديس قصيرة جدا، إبيناستي ورقة وضعف النمو (جيبسون 2007).

   _النحاس (Cu) _ النحاس يشارك في العمليات التنفسية وعمليات التخليق الضوئي. ويخفض امتصاصه بقيم الأس الهيدروجيني أعلى من 6.5، في حين أن قيم الأس الهيدروجيني التي تقل عن 5.5 قد تؤدي إلى تأثيرات سمية (روني وآخرون 2006). مستويات عالية من الأمونيوم والفوسفور تتفاعل مع النحاس مما يقلل من توافر هذا الأخير. الوجود المفرط لـ Cu يتداخل مع امتصاص Fe و Mn و Mo. وتتجلى أوجه القصور في الكلوروسيس بين النحاجي مما يؤدي إلى انهيار أنسجة الأوراق التي تبدو وكأنها مجففة (جيبسون 2007).

   _الموليبدينوم (مو) _ الموليبدينوم ضروري في تخليق البروتين وفي استقلاب النيتروجين. خلافا للمغذيات الدقيقة الأخرى، فمن الأفضل أن تكون متاحة في قيم الأس الهيدروجيني محايدة. تبدأ أعراض النقص بالكلوروسيس والنخر على طول الضلع الرئيسي للأوراق القديمة، بينما تظهر الأوراق الشابة مشوهة (جيبسون 2007).

   4.3 إدارة المغذيات فيما يتعلق بمتطلبات النباتات

   ومنذ تطوير نظم البستنة بدون تربة في السبعينات (Verwer 1978؛ Cooper 1979)، تم تطوير وتعديل حلول غذائية مختلفة وفقاً لتفضيلات المزارعين (الجدول 4-4؛ De Kreij et al. 1999). تتبع جميع الخلطات مبادئ التوافر الزائد لجميع العناصر لمنع أوجه القصور والتوازن بين الكاتيونات (ثنائية التكافؤ) لتجنب المنافسة بين الكاتيونات في امتصاص المغذيات النباتية (Hoagland and Arnon 1950؛ Steiner 1961؛ Steiner 1984؛ Sonneveld وVoogt 2009). وعادة ما يسمح للجماعة الأوروبية بالارتفاع في منطقة الجذر بدرجة محدودة. في الطماطم (البندورة)، على سبيل المثال، عادة ما يكون محلول المغذيات EC من حوالي 3 ds msup-1/sup، بينما في منطقة الجذر في ألواح الصوف الحجري، قد يرتفع EC إلى 4-5 ds msup-1/sup. ومع ذلك، في بلدان شمال أوروبا، بالنسبة للري الأول من ألواح الصوف الحجرية الجديدة في بداية دورة الإنتاج، قد يكون محلول المغذيات EC يصل إلى 5 Ds msup-1/sup، تشبع الركيزة الصوف الحجري مع الأيونات تصل إلى EC من 10 Ds msup-1/sup، والتي سيتم بعد ذلك مسح بعد أسبوعين. لتوفير التنظيف الكافي لمنطقة الجذر، في نظام بلاطة الصوف الحجري بالتنقيط نموذجي، يتم جمع حوالي 20 إلى 50٪ من المياه المسطحة كمياه تصريف. ثم يعاد تدوير مياه الصرف وتصفيتها وتخلط بالماء العذب وتضاف إليها المغذيات لاستخدامها في الدورة التالية (فان أوس 1994).

   في إنتاج الطماطم، يمكن تطبيق زيادة EC لتعزيز تخليق الليكوبين (تعزيز التلوين الأحمر الساطع للثمار)، إجمالي المواد الصلبة القابلة للذوبان (TSS) والفركتوز ومحتوى الجلوكوز (Fanasca et al. 2006؛ Wu and Kubota 2008). و علاوة على ذلك, تتميز نباتات الطماطم بمعدلات امتصاص أعلى لل N و P و Ca و mg و امتصاص منخفض لل K خلال المراحل المبكرة (الخضرية). وبمجرد أن تبدأ النباتات في تطوير الفواكه، يتباطأ إنتاج الأوراق مما يؤدي إلى انخفاض في متطلبات N وكاليفورنيا، في حين تزداد متطلبات K (مثل Zekki et al. 1996؛ Silber، Bar-Tal 2008). في الخس، من ناحية أخرى، زيادة المفوضية الأوروبية قد تعزز مرض حروق التلميحات خلال ظروف النمو الساخنة. وأظهر هويت (1994) انخفاضاً كبيراً في عدد الأوراق التي تعاني من مرض حروق التلميحات لكل نبات عندما انخفض الاتحاد الأوروبي من 3.6 إلى 0.4 Ds msup-1/sup، وكذلك عندما انخفضت تركيبة المغذيات K/Ca من 3.5:1 إلى 1.25:1. و إدارة المغذيات في AP أصعب منها في الزراعة المائية لأنها تعتمد أساسا على كثافة الأرصدة السمكية و نوع الأعلاف و معدلات التغذية.

   4.4 خصائص محلول المغذيات

   الفوسفور هو عنصر يحدث في أشكال تعتمد بشدة على درجة الحموضة البيئية. في منطقة الجذر، يمكن العثور على هذا العنصر كما POSUB4/Subsup-3/سوب، HPOSUB4/subsup2-/سوب و HSUB2/sub4/subsup-/سوب أيونات، حيث الأيونات الأخيرة هي الأشكال الرئيسية من P التي اتخذتها النباتات. وهكذا، عندما يكون الرقم الهيدروجيني حمضيًا قليلاً (الرقم الهيدروجيني 5—6)، يتم تقديم أكبر كمية من P في محلول مغذي (De Rijck and Schrevens 1997).

   البوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم متوفرة للنباتات في مجموعة واسعة من الأس الهيدروجيني. ومع ذلك، فإن وجود أيونات أخرى قد تتداخل في توافر النباتات بسبب تشكيل مركبات ذات درجات مختلفة من الذوبان. عند درجة الحموضة أعلى من 8.3، تترسب أيونات Casup2+/Sup و mgSup2+/سوب بسهولة كربونات عن طريق التفاعل مع Cosub3/subsup2-/سوب. كما تشكل الكبريتات مجمعات قوية نسبيا مع CasUP2+/سوب و MGSup2+/سوب (دي رييك وشريفنز 1998). كما يزيد الرقم الهيدروجيني من 2 إلى 9، وكمية SOSUB4/subsup2-/سوب تشكيل المجمعات القابلة للذوبان مع MGSup2+/سوب كما MGSOSUB4/sub ومع KSUP+/سوب كما يزيد KSOUB4/subsup-/سوب (دي رييك وSchrevens 1999). بشكل عام، قد يتم تقييد توافر المغذيات لامتصاص النبات عند درجة الحموضة فوق 7 بسبب هطول الأمطار من البورون، FeSUP2+/سوب، MnSup2+/سوب، POSUB4/subsup3-/سوب، CasUP2+/سوب و MgSup2+/سوب بسبب الأملاح غير القابلة للذوبان وغير المتاحة. قيم الأس الهيدروجيني الأكثر ملاءمة من محلول المغذيات لتطوير المحاصيل تكمن بين 5.5 و 6.5 (سونيفيلد وفوغت 2009).

   4-4-5 جودة المياه والمغذيات

   جودة المياه الموردة مهمة للغاية في الأنظمة المائية و AP. وبالنسبة لإعادة تدوير المواد الكيميائية على المدى الطويل، ينبغي أن تكون التركيبة الكيميائية معروفة جيدا وأن ترصد بشكل متكرر لتجنب اختلال التوازن في إمدادات المغذيات، ولكن أيضا لتجنب تراكم بعض العناصر التي تؤدي إلى السمية. و قدم دي كريج و آخرون (1999) لمحة عامة عن الطلبات الكيميائية على نوعية المياه لل نظم المائية.

   قبل البدء، يجب إجراء تحليل لإمدادات المياه على الكلي والصغرى. استنادا إلى التحليل، يمكن إجراء مخطط لمحلول المغذيات. على سبيل المثال، إذا تم استخدام مياه الأمطار، يجب إيلاء اهتمام خاص للزن عندما يتم الجمع عن طريق المزاريب غير المعالجة. في مياه الصنبور، قد تظهر مشاكل مع نا، كاليفورنيا، ملغ، Sosub4/sub و HcoSub3/sub. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام المياه السطحية والثقب التي قد تحتوي أيضا على كميات من نا، الكلور، K، كاليفورنيا، مغ، Sosub4/sub والحديد ولكن أيضا العناصر الدقيقة كما Mn، الزنك، B والكوكو. وتجدر الإشارة إلى أن جميع الصمامات والأنابيب يجب أن تكون مصنوعة من مواد اصطناعية مثل PVC و PE، ولا تحتوي على أجزاء Ni أو Cu.

   وكثيرا ما يحدث أن إمدادات المياه تحتوي على كمية معينة من الكالسيوم والمغ؛ وبالتالي، يجب طرح محتويات من كمية محلول المغذيات لتجنب تراكم هذه الأيونات. يجب تعويض HcoSub3/sub ويفضل أن يكون عن طريق حمض النيتريك، حوالي 0.5 مليمول LSUP-1/سوب التي يمكن الحفاظ عليها كحاجز الأس الهيدروجيني في محلول المغذيات. ويمكن أيضا استخدام حمض الفوسفوريك والكبريتيك لتعويض الرقم الهيدروجيني، ولكن كلاهما سيعطي بسرعة فائضا من HSUB2/subposub4/subsup-/سوب أو SOSUB4/subsup2-/سوب في محلول المغذيات. في أنظمة AP حمض النيتريك (Hnosub3/sub) وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) يمكن استخدامها أيضا لتنظيم درجة الحموضة وفي الوقت نفسه توريد المغذيات الكبيرة في النظام (Nozzi et al. 2018).

   4-5-1 إدارة نوعية المياه

   ولصياغة محاليل المغذيات، يفضل استخدام الأسمدة البسيطة (الحبيبية أو المسحوق أو السائل) والمواد (مثل المركبات الحمضية) التي تؤثر على الرقم الهيدروجيني. يأخذ دمج العناصر الغذائية في المحلول في الاعتبار القيم المثلى لكميات كل عنصر. يجب أن يتم ذلك فيما يتعلق بمتطلبات الأنواع والأصناف الخاصة بها النظر في المراحل الفينيولوجية والركيزة. يجب أن يتم حساب المكملات الغذائية مع الأخذ بعين الاعتبار ظروف المياه المستخدمة، وفقا لمجموعة من الأولويات_. على نطاق الأولوية، يتم وضع المغنيسيوم والكبريتات في الجزء السفلي، على نفس المستوى، لأن لديهم أهمية غذائية أقل والنباتات لا تشكل ضررا حتى لو كان وجودها وفيرة في محلول المغذيات. ولهذه الخاصية ردود فعل عملية مفيدة لأنها تسمح باستغلال العنصرين من أجل تحقيق التوازن بين التركيبة الغذائية فيما يتعلق بالمغذيات الكبيرة الأخرى التي قد يكون نقصها أو فائضها سلبياً بالنسبة للإنتاج. على سبيل المثال، يمكننا النظر في حل المغذيات حيث يتطلب تكامل البوتاسيوم فقط أو النترات فقط. الأملاح التي سيتم استخدامها، في هذه الحالة، هي على التوالي كبريتات البوتاسيوم أو نترات المغنيسيوم. في الواقع، إذا تم استخدام نترات البوتاسيوم أو نترات الكالسيوم الأكثر شيوعًا، فإن مستويات النترات، في الحالة الأولى، والكالسيوم، في الحالة الثانية، ستزداد تلقائيًا. وعلاوة على ذلك، عندما يظهر تحليل المياه المستخدمة عدم التوازن بين الكاتيونات والأيونات، ومن أجل أن تكون قادرة على حساب محلول المغذيات مع المفوضية الأوروبية في التوازن، يتم تصحيح قيم المياه من خفض مستويات المغنيسيوم و/أو الكبريتات.

   توفر النقاط التالية مبادئ توجيهية لصياغة حلول المغذيات:

   1 - تعريف الأنواع ومتطلبات الصنف. و ينبغي مراعاة بيئة الزراعة و خصائص المياه. من أجل تلبية احتياجات النباتات في الفترات الدافئة ومع الإشعاع الشديد، يجب أن يكون الحل يحتوي على محتوى أقل EC و K، والذي يتناقض مع كمية أعلى من الكالسيوم. بدلا من ذلك، عندما تصل درجة الحرارة والسطوع إلى مستويات دون الأمثل، فمن المستحسن لرفع قيم EC و K عن طريق الحد من تلك من كاليفورنيا. من المهم أن نلاحظ فيما يتعلق بالأصناف أن هناك اختلافات كبيرة، وخاصة بالنسبة لقيم Nosub3/subsup-/Sup، وذلك بسبب اختلاف النشاط الخضري للأصناف. بالنسبة للطماطم، في الواقع، يتم استخدام 15 مليمول LSUP-1/سوب من NOSUB3/subsup-/Sup في المتوسط (الجدول 4.4)، وفي حالة الأصناف التي تتميز بانخفاض النشاط الخضري وفي بعض المراحل الفينيولوجية (مثل إعداد الفاكهة للدعامات الرابعة)، يتم اعتماد ما يصل إلى 20 ملم LSUP-1/سوب من NOSUB3/Subsup-/سوب. في حالة وجود بعض العناصر مثل نا في الماء، من أجل الحد من تأثيره، وهو سلبي بشكل خاص بالنسبة لبعض المحاصيل، سيكون من الضروري زيادة كمية Nosub3/subsup-/Sup و Ca وربما تقليل K، والحفاظ على EC على نفس المستوى.

   الجدول 4.4 محلول مغذي في الزراعة المائية للخس والطماطم والفلفل والخيار (ألواح الصوف الحجري الري بالتنقيط) في هولندا (De Kreiji et al.1999)

   الجدول ثياد tr class = «رأس» الصف عشر = "2"/ث درجة الحموضة /ث ذلك/ث ثنهسوب4/سوب/ث ثك/ث THCA/TH ثمغ/ث ثنوسوب3/سوب/ث thsosub4/sub/ث THP/ث ثف/ث ثمن/ث ثزن/ث THB/ث ثكو/ث ثمو/ث /tr tr class = «رأس» ث/ث ثدس مسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث ثمول لسوب-1/سوب/ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» TDLettuce (فاغينينغن UR) /TD td5.9/td td1.7/td td1.0/td td4.4/td td4.5/td td1.8/td td10.6/td td1.5/td td1.5/td td28.1/td td1.5/td td6.4/td td47.0/td td1.0/td td0.7/td /tr tr class = «حتى» TDLettuce/TD td5.8/td td1.2/td td0.7/td td4.8/td td2.3/td td0.8/td td8.9/td td0.8/td td1.0/td td35.1/td td4.9/td td3.0/td td18.4 td td0.5/td td0.5/td /tr tr class = «غريب» TDLettuce/TD td5.8/td td1.2/td TD/td td3.0/td td2.5/td td1.0/td td7.5/td td1.0/td td0.5/td td50.0/td td3.7/td td0.6/td td4.8/td td0.5/td td0.01/td /tr tr class = «حتى» TDTomoto المولدة/TD td5.5/td td2.6-3.0/td td1.2/td td13.0/td td4.2/td td1.9/td td15.4/td td4.7/td td1.5/td td15.0/td td10.0/td td5.0/td td30.0/td td0.8/td td0.5/td /tr tr class = «غريب» TDالطماطم الخضري/TD td5.5/td td2.6/td td1.2/td td8.3/td td5.7/td td2.7/td td15.4/td td4.7/td td1.5/td td15.0/td td10.0/td td5.0/td td30.0/td td0.8/td td0.5/td /tr tr class = «حتى» TDcucumber/TD td5.5/td td3.2/td td1.2/td td10.4/td td6.7/td td2.0/td td23.3/td td1.5-2.0/td td1.5-2.0/td td15.0/td td10.0/td td5.0/td td25.0/td td0.8/td td0.5/td /tr tr class = «غريب» TDPepper/TD td5.6/td td2.5-3.0/td td1.2/td TD5-7/td td4-5/td td2.0/td td17.0/td td1.8-2.0/td td1.5-2.5/تد td25.0/td td10.0/td td7.0/td td30.0/td td1.0/td td0.5/td /tr tr class = «حتى» تكاثر النبات/TD td5.5/td td2.3/td td1.2/td td6.8/td td4.5/td td3.0/td td16.8/td td2.5/td td1.3/td td25.0/td td10.0/td td5.0/td td35.0/td td1.0/td td0.5/td /tr /tbody /الجدول

   اعتمد وتعديله من Vermeulen (2016، الاتصالات الشخصية)

   2 - يجب الحصول على حسابات متطلبات المغذيات عن طريق طرح قيمالعناصر الكيميائية للمياه من العناصر الكيميائية المحددة أعلاه. على سبيل المثال، الحاجة الثابتة لملغ من الفلفل (Capsicum sp.) هي 1.5 ملم LSUP-1/سوب، وجود الماء في 0.5 ملم LSUP-1/سوب، و 1.0 ملم LSUP-1/سوب من Mg يجب أن تضاف إلى الماء (1.5 شرط - 0.5 إمدادات المياه = 1.0).

   3 - اختيار وحساب الأسمدة والأحماض لاستخدامها. على سبيل المثال، وجود لتوفير ملغ، كما هو الحال في المثال من النقطة 2 أعلاه، MGSosub4/الفرعية أو Mg (Nosub3/sub) sub2/الفرعية يمكن استخدامها. و سيتخذ قرار يأخذ في الاعتبار المساهمة الإضافية لل كبريتات أو النترات أيضا.

   4.6 مقارنة بين الإنتاج المائي والأكوابوني

   خلال دورة حياتها، تحتاج النباتات إلى العديد من العناصر الأساسية الكلية والصغرى للتنمية العادية (البورون والكالسيوم والكربون والكلور والنحاس والهيدروجين والحديد والمغنيسيوم والمنغنيز والموليبدينوم والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والبوتاسيوم والكبريت والزنك)، وعادة ما يتم امتصاصها من محلول المغذيات (Bittsanszky وآخرون 2016). ويعتبر تركيز المغذيات ونسبتها أهم المتغيرات القادرة على التأثير على امتصاص النبات. في أنظمة AP تحتوي النفايات الأيضية للأسماك على مغذيات للنباتات، ولكن يجب أن يؤخذ في الاعتبار، وخاصة على المقاييس التجارية، أن تركيزات المغذيات التي توفرها الأسماك في أنظمة AP أقل بكثير وغير متوازنة بالنسبة لمعظم المغذيات مقارنة بالنظم المائية (Nicoletto et al. 2018). وعادة ما تكون مستويات النترات كافية لنمو النبات الجيد في AP، مع وجود معدلات مناسبة لأرصدة الأسماك، في حين أن مستويات K و P غير كافية عموما لتحقيق أقصى قدر من النمو النباتي. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يكون الكالسيوم والحديد محدودين أيضا. ومن شأن ذلك أن يقلل من غلة المحاصيل ونوعيتها، ولذلك ينبغي تنفيذ تكامل المغذيات لدعم إعادة الاستخدام الفعال للمغذيات. تلعب المجتمعات الجرثومية دوراً حاسماً في دينامية المغذيات لنظم AP (Schmautz et al. 2017)، وتحول الأمونيوم إلى نترات، ولكنها تسهم أيضاً في معالجة المواد الجسيمية والنفايات المذابة في النظام (Bittsanszky et al. 2016). امتصاص النبات من N و P يمثل سوى جزء صغير من كمية إزالتها من الماء (ترانغ وبركس 2014)، مشيرا إلى أن العمليات الميكروبية في منطقة الجذر من النباتات، وفي الركيزة (إن وجدت) وفي جميع أنحاء النظام، تلعب دورا رئيسيا.

   يعتمد تكوين الأعلاف السمكية على نوع الأسماك وهذا يؤثر على إطلاق المغذيات من الناتج الأيضي للأسماك. عادة، تحتوي علف الأسماك على مصدر للطاقة (الكربوهيدرات و/أو الدهون)، والأحماض الأمينية الأساسية، والفيتامينات، فضلا عن جزيئات عضوية أخرى ضرورية لعملية الأيض الطبيعي ولكن بعضها لا يمكن لخلايا الأسماك توليفها. وعلاوة على ذلك، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الاحتياجات الغذائية للنبات تختلف باختلاف الأنواع (نوزي وآخرون 2018)، والتنوع، ومرحلة دورة الحياة، وطول اليوم والظروف الجوية، وأنه في الآونة الأخيرة (Parent et et al. 2013؛ باكستر 2015)، وقانون ليبيغ (يتم التحكم في نمو النبات من قبل أقل الموارد) تم استبدالها بواسطة خوارزميات معقدة تأخذ في الاعتبار التفاعلات بين العناصر الغذائية الفردية. ولا يسمح كلا الجانبين بإجراء تقييم بسيط لآثار التغيرات في تركيزات المغذيات في النظم المائية أو نظم AP.

   وبالتالي فإن السؤال الذي يطرح نفسه هو ما إذا كان من الضروري والفعال إضافة العناصر الغذائية إلى أنظمة AP. وكما ذكرت شركة Bittsanszky et al. (2016)، لا يمكن تشغيل أنظمة AP بكفاءة وبالتالي بنجاح إلا إذا تم إيلاء عناية خاصة من خلال الرصد المستمر للتركيب الكيميائي للمياه المعاد تدويرها من أجل التركيزات والنسب الكافية للمغذيات والمكونات المحتملة السمية، الأمونيوم تعتمد ضرورة إضافة المغذيات على الأنواع النباتية ومرحلة النمو. في كثير من الأحيان، على الرغم من أن كثافة الأسماك هي الأمثل لإمدادات النيتروجين، إلا أن إضافة P و K مع الأسمدة المعدنية، على الأقل، ينبغي أن تتم (Nicoletto et al. 2018). على النقيض من، على سبيل المثال، الخس والطماطم التي تحتاج إلى أن تؤتي ثمارها، ناضجة وتنضج، تحتاج إلى المواد الغذائية التكميلية. ومن أجل حساب هذه الاحتياجات، يمكن استخدام برنامج، مثل HydroBuddy وهو برنامج حر (فرنانديز 2016) يستخدم لحساب كمية المكملات الغذائية المعدنية المطلوبة.

5. 4.5 تطهير محلول المغذيات المعاد تداولها

   Original publication 2019 · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   وللتقليل إلى أدنى حد من خطر انتشار مسببات الأمراض المنقولة بالتربة، يلزم تطهير محلول المغذيات المتداولة (Postma et al. 2008). وكانت المعالجة الحرارية (Runia et al. 1988) هي الطريقة الأولى المستخدمة. قدمت فان أوس (2009) لمحة عامة عن أهم الطرق ويرد ملخص أدناه. إعادة تدوير محلول المغذيات يفتح إمكانيات لتوفير المياه والأسمدة (فان أوس 1999). العيب الكبير لإعادة تدوير محلول المغذيات هو الخطر المتزايد لنشر مسببات الأمراض المنقولة بالجذور في جميع أنحاء نظام الإنتاج. وللتقليل إلى أدنى حد من هذه المخاطر، ينبغي معالجة الحل قبل إعادة الاستخدام. إن استخدام مبيدات الآفات لمثل هذه المعالجة محدود لأن مبيدات الآفات الفعالة غير متوفرة لجميع مسببات الأمراض هذه، وقد تظهر مقاومة إذا توافرت، كما أن التشريعات البيئية تقيد تصريف المياه بمبيدات الآفات (والمواد المغذية) في البيئة (البرلمان الأوروبي والمجلس الأوروبي 2000). وبالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام المبيدات الحشرية في نظم AP يؤثر تأثيراً سلبياً على صحة الأسماك ولا يمكن القيام به، حتى لو كانت الأجزاء المائية وأجزاء AP من النظام موجودة في غرف مختلفة، لأن رش المواد الكيميائية قد يدخل محلول المغذيات عن طريق مياه التكثيف أو عن طريق الرش المباشر على الركيزة ألواح. وفي ضوء ذلك، يمكن اعتماد نهج المكافحة البيولوجية لإدارة أمراض الآفات، ويمكن الوصول إلى ذلك من خلال صحيفة حقائق مركز Aquaponics (EU Aquaponics Hub) التابعة للاتحاد الأوروبي. وفي الوقت نفسه، يمكن ملاحظة مشاكل مماثلة لمعالجة الأسماك باستخدام الأدوية البيطرية التي لا تتوافق مع دورة النبات.

   4-5-1 وصف طرق التطهير

   يجب أن يتم تطهير محلول المغذيات المتداولة بشكل مستمر. يجب معالجة جميع الصرف الذي يتم إرجاعه (10-12 ساعة أثناء النهار) في غضون 24 ساعة، وبالنسبة لدفيئة تبلغ 1000 مسوب/سوب في زراعة الركيزة (الصوف الحجري، جوز الهند، البيرلايت)، هناك حاجة إلى قدرة تطهير تبلغ حوالي 1-3 مسوب/سوب يوميا لتطهير فائض مطلوب يقدر بنسبة 30٪ من المياه المزودة بالتنقيط الري لنباتات الطماطم خلال فترة 24 ساعة في ظروف الصيف. وبسبب معدل العائد المتغير لمياه الصرف، هناك حاجة إلى خزان مستجمعات كبير بما فيه الكفاية لمياه الصرف يتم فيه تخزين المياه قبل ضخها إلى وحدة التطهير. بعد التطهير مطلوب خزان آخر لتخزين المياه النظيفة قبل ضبط EC ودرجة الحموضة والمزج مع المياه الجديدة لتوريد النباتات. كل من الدبابات لديها متوسط حجم 5 msup3/sup لكل 1000 msup2/sup. في نظام غشاء المغذيات (NFT)، يجب تطهير حوالي 10 msup3/sup يوميا. و يعتبر عموما أن هذه القدرة غير اقتصادية لل تطهير (رويجس 1994). DFT يتطلب معاملة مماثلة. هذا هو السبب الرئيسي في أن وحدات إنتاج NFT و DFT لا تقوم عادة بتطهير محلول المغذيات. يتم التطهير إما بطرق غير كيميائية أو كيميائية على النحو التالي:

   4-5-1-1 الطرق غير الكيميائية

   بشكل عام هذه الطرق لا تغير التركيب الكيميائي للمحلول، وليس هناك تراكم للمخلفات:

   1 - المعالجة الحرارية. تسخين مياه الصرف إلى درجات حرارة عالية بما فيه الكفاية للقضاء على البكتيريا ومسببات الأمراض هو الطريقة الأكثر موثوقية للتطهير. كل نوع من الكائنات الحية له درجة حرارة قاتلة خاصة به. وتتراوح درجات حرارة البكتيريا غير المكونة للجراثيم بين 40 و60 درجة مئوية، والفطريات بين 40 و85 درجة مئوية، والديدان الخيطية بين 45 و55 درجة مئوية، والفيروسات بين 80 و95 درجة مئوية (Runia et al. 1988) في وقت تعرض يبلغ 10 ثوانٍ. من المحتمل أن يسبب أمراضا بحد أدنى 10 ثوانٍ، وفي حين أن هذا قد يبدو كثيفًا للطاقة، تجدر الإشارة إلى أن الطاقة يتم استردادها وإعادة استخدامها مع المبادلات الحرارية. و يتسم توافر مصدر طاقة رخيص بأهمية أكبر لل تطبيق العملي.

   2 - _الأشعة فوق البنفسجية _. الأشعة فوق البنفسجية هي الإشعاع الكهرومغناطيسي مع طول موجي بين 200 و 400 نانومتر. الأطوال الموجية بين 200 و 280 نانومتر (UV-C)، مع الأمثل عند 254 نانومتر، له تأثير قوي على الكائنات الحية الدقيقة، لأنه يقلل من تكاثر سلاسل الحمض النووي. و هناك حاجة إلى مستويات مختلفة من الإشعاع بالنسبة لل كائنات الحية المختلفة لتحقيق نفس المستوى من الفعالية. توصي Runia (1995) بجرعة تتراوح من 100 mJ cmsup-2/sup للقضاء على البكتيريا والفطريات إلى 250 mJ cmsup-2/sup للقضاء على الفيروسات. وهناك حاجة إلى هذه الجرعات العالية نسبيا للتعويض عن الاختلافات في تعكر المياه والاختلافات في تغلغل الطاقة في المحلول بسبب الاضطرابات المنخفضة حول مصباح الأشعة فوق البنفسجية أو الاختلافات في الناتج من مصباح الأشعة فوق البنفسجية. استعرض Zoschke et al. (2014) أن التشعيع فوق البنفسجي عند 185 و254 نانومتر يوفر التحكم في الملوثات العضوية المائية وتطهيرها. وعلاوة على ذلك، ذكرت موريارتي وآخرون (2018) أن الأشعة فوق البنفسجية القولونية المعطلة بكفاءة في أنظمة AP.

   3 - _ الترشيح _. يمكن استخدام الترشيح لإزالة أي مادة غير منحلة من محلول المغذيات. تتوفر أنواع مختلفة من المرشحات بالنسبة إلى نطاق أحجام الجسيمات. وغالبا ما تستخدم مرشحات الرمال السريعة لإزالة الجسيمات الكبيرة من مياه الصرف قبل إضافة وقياس ومراقبة EC ودرجة الحموضة واستخدام الأسمدة الجديدة. بعد اجتياز وحدة الأسمدة، غالباً ما يتم بناء فلتر تركيبي دقيق (50—80 مم) في تدفق المياه لإزالة أملاح الأسمدة غير المذابة أو الرواسب لتجنب انسداد أجهزة الري. وتستخدم هذه المرشحات الاصطناعية أيضا كمعالجة مسبقة لطرق التطهير مع المعالجة الحرارية، معالجة الأوزون أو الأشعة فوق البنفسجية. مع انخفاض في حجم مسام الترشيح، يتم تثبيط التدفق، بحيث إزالة الجسيمات الصغيرة جدا يتطلب مزيج من المرشحات المناسبة والضغط العالي تليها التنظيف المتكرر للمرشح (المرشحات). إزالة مسببات الأمراض يتطلب أحجام مسام صغيرة نسبيا (\ 10 ميكرون؛ ما يسمى ميكرو-، فائقة أو نانو الترشيح).

   4-5-1-2 الأساليب الكيميائية

   1 - _الأوزون (o<sub3/sub) _. يتم إنتاج الأوزون من الهواء الجاف والكهرباء باستخدام ozonegenerator (تحويل 3OSUB2/sub → 2OSUB3/sub). ويتم حقن الهواء المخصب بالأوزون في الماء الذي يجري تعقيمه وتخزينه لمدة ساعة واحدة، وخلصت رونيا (1995) إلى أن إمداد الأوزون بنسبة 10 غرامات في الساعة لكل msup3/sup من مياه الصرف مع فترة تعرض قدرها ساعة واحدة يكفي للقضاء على جميع مسببات الأمراض، بما في ذلك الفيروسات. كما لاحظ Nicoletto et al. (2017) انخفاض المجموعات الجرثومية في إنتاج الخضروات في النظم الخالية من التربة التي تدار بالأوزون. وينبغي تجنب التعرض البشري للأوزون الذي يفتحه من النظام أو صهاريج التخزين لأنه حتى وقت التعرض القصير لتركيز 0.1 ملغم لسوب-1/سوب من الأوزون قد يسبب تهيج الأغشية المخاطية. عيب استخدام الأوزون هو أنه يتفاعل مع مخلب الحديد، كما يفعل الأشعة فوق البنفسجية. وبالتالي، هناك حاجة إلى جرعات أعلى من الحديد ويجب اتخاذ تدابير للتعامل مع رواسب الحديد في النظام. البحوث الحديثة (فان أوس 2017) مع منشآت الأوزون المعاصرة تبدو واعدة، حيث يتم القضاء التام على مسببات الأمراض وانهيار المبيدات المتبقية، دون مشاكل السلامة.

   2 - _بيروكسيد الهيدروجين (HSUB2/SUBOSUB2/الفرعية) _. بيروكسيد الهيدروجين هو عامل مؤكسد قوي وغير مستقر يتفاعل مع تشكيل HSUB2/Subo و O- راديكالي. يتم إضافة ما يسمى تجاريا المنشطات إلى الحل لتحقيق الاستقرار في الحل الأصلي وزيادة الفعالية. المنشطات هي في الغالب حمض الفورميك أو حمض الخليك، مما يقلل من درجة الحموضة في محلول المغذيات. يوصى باستخدام جرعات مختلفة (Runia 1995) ضد Pythium spp. (0.005%)، والفطريات الأخرى (0.01%)، مثل Fusarium، والفيروسات (0.05%). تركيز 0.05٪ هو أيضا ضار لجذور النباتات. بيروكسيد الهيدروجين مفيد بشكل خاص لتنظيف نظام الري، في حين أن استخدام للتطهير قد تم الاستيلاء عليها بطرق أخرى. تعتبر هذه الطريقة غير مكلفة، ولكنها ليست فعالة.

   3 - _هيبوكلوريت الصوديوم (NaOCL) _. هيبوكلوريت الصوديوم هو مركب له أسماء تجارية مختلفة (مثل التبييض المنزلي) بتركيزات مختلفة ولكن له نفس التركيب الكيميائي (NaOCL). ويستخدم على نطاق واسع لمعالجة المياه، وخاصة في حمامات السباحة. المنتج غير مكلفة نسبيا. عند إضافته إلى الماء، يتحلل هيبوكلوريت الصوديوم إلى هوكل وهيدروكسيد الصوديوم واعتمادا على الرقم الهيدروجيني إلى أوكلسوب-/سوب؛ هذا الأخير يتحلل إلى كل و أوسوب. /سوب للأكسدة القوية. يتفاعل مباشرة مع أي مادة عضوية، وإذا كان هناك ما يكفي من هيبوكلوريت، فإنه يتفاعل أيضا مع مسببات الأمراض. و أظهر Le Quillec et al. (2003) أن قابلية استخدام هيبوكلوريت تعتمد على الظروف المناخية و التفاعلات المتحللة ذات الصلة. ارتفاع درجات الحرارة والاتصال مع الهواء يسبب التحلل السريع، والتي يتم تشكيل NACloSub3/sub مع خصائص سامة نباتية. أظهرت رونيا (1995) أن هيبوكلوريت غير فعال للقضاء على الفيروسات. وقد حققت المعالجة بالكلورة بتركيز يتراوح بين 1 و5 ملغ من الكلور LSUP-1/سوب ووقت تعرض قدره 2 ساعة انخفاضاً قدره 90-99.9% من Fusarium oxysporum، ولكن بعض الجراثيم نجت في جميع التركيزات. و يتعين اتخاذ تدابير السلامة من أجل التخزين و المناولة على نحو مأمون. قد يعمل هيبوكلوريت ضد عدد من مسببات الأمراض، ولكن ليس كلها، ولكن في الوقت نفسه، يتم زيادة تركيز NASUP+/Sup و CLSup-/Sup في نظام نمو مغلق سيؤدي أيضا إلى مستويات تقلل من إنتاجية المحصول وفي الوقت الذي يتعين فيه غسل محلول المغذيات. على الرغم من العيوب المذكورة أعلاه، يتم استخدام المنتج ويوصي به من قبل النشطاء التجاريين كوسيلة رخيصة ومفيدة.

   4-5-2 الأساليب الكيميائية مقابل الأساليب غير الكيميائية

   يفضل المزارعون طرق التطهير ذات الأداء الممتاز مع التكاليف المنخفضة. ويمكن وصف الأداء الجيد من خلال القضاء على مسببات الأمراض مع انخفاض بنسبة 99.9٪ (أو انخفاض سجل 3) جنبا إلى جنب مع عملية واضحة ومفهومة ويمكن السيطرة عليها. ويفضل أن يقترن انخفاض التكاليف مع انخفاض الاستثمارات، وانخفاض تكاليف الصيانة وعدم الحاجة إلى أداء المزارع كأخصائي مختبرات. المعالجة الحرارية والأشعة فوق البنفسجية ومعالجة الأوزون تظهر أداء جيد. بيد أن الاستثمارات في معالجة الأوزون مرتفعة جدا, مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف السنوية. كما أن المعالجة الحرارية والأشعة فوق البنفسجية لها تكاليف سنوية عالية، ولكن الاستثمارات أقل، في حين يسهل السيطرة على عملية القضاء. الطريقتين الأخيرتين هي الأكثر شعبية بين المزارعين، وخاصة في دور الحضانة التي يزيد حجمها عن 1 أو 2 هكتار. الترشيح البطيء للرمل أقل كمالا في الأداء ولكن تكاليفه السنوية أقل بكثير. و يمكن التوصية بهذه الطريقة لل منتجين الذين يقل عددهم عن هكتار و احد ولل مزارعين ذوي رأس مال استثماري أقل, حيث يمكن لل مزارعين أنفسهم أن يشيدوا مرشحات الرمل. هيبوكلوريت الصوديوم وبيروكسيد الهيدروجين هي أيضا طرق رخيصة، ولكن الأداء غير كاف للقضاء على جميع مسببات الأمراض. إلى جانب ذلك هو مبيد بيولوجي وليس مبيدا للآفات، وهو ما يعني بموجب القانون، في الاتحاد الأوروبي على الأقل، يحظر قانونا استخدامه للقضاء على مسببات الأمراض.

   4.5.3 بيوفولينغ ومعالجته المسبقة

   طرق التطهير ليست انتقائية جدا بين مسببات الأمراض والمواد العضوية الأخرى في الحل. لذلك، يوصى بالمعالجة المسبقة (مرشحات الرمل السريعة، أو مرشحات ميكانيكية 50-80 مم) للمحلول قبل التطهير في المعالجة الحرارية والأشعة فوق البنفسجية ومعالجة الأوزون. إذا بقيت بقايا الطرق الكيميائية بعد التطهير في الماء، فإنها قد تتفاعل مع الأفلام الحيوية التي تم تشكيلها في خطوط الأنابيب لأنظمة الري. إذا تم تحرير الفيلم الحيوي من جدران الأنابيب، فسيتم نقلها إلى القطرات وتسبب الانسداد. العديد من الطرق المؤكسدة (هيبوكلوريت الصوديوم، بيروكسيد الهيدروجين مع المنشطات، ثاني أكسيد الكلور) تستخدم أساسا لتنظيف خطوط الأنابيب والمعدات، وهذه تخلق خطرا خاصا لانسداد القطرات مع مرور الوقت.