یکی از مدل های کشاورزی مدرن، “کشاورزی هیدروپونیک ، آب‌کشت “ است. این نوع از کشاورزی که با عنوان “کشاورزی بدون خاک” هم شناخته می شود مدتی است که در جهان به طور ویژه ای به آن پرداخته می شود و شرکت های استارتاپی گوناگونی هم به این روش کشت پرداخته اند. از این رو در این مقاله به بررسی این نوع از کشاورزی پرداختیم. در آینده نیز به معرفی برخی از نمونه های 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 بیماری ها 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 می‌گذارد. این در حالیست که صنعت امروز با چالش‌های بیشتری نسبت به هر زمان دیگری روبه‌روست.
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 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، این محلول‌ها از کاتیون‌ها و آنیون‌های ضروری یعنی منیزیم، کلسیم، پتاسیم، سولفات و نیترات تشکیل شده اند. 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
کشت بدون خاک مزیت‌های متعددی نسبت به کشت خاک محور دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره می‌کنیم:
1. کشت بدون خاک را می‌شود در محیط‌های کنترل‌شده و در هر جایی انجام داد؛ چرا که به حاصل‌خیزی زمین متکی نیست. در نتیجه کشت 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.
2. کشت بدون خاک در مصرف آب صرفه‌جویی می‌کند. در کشاورزی خاک محور، محصولات آب را از زمین می‌گیرند. درواقع 80% آب تازه در آمریکا صرف کشاورزی می‌شود، ولی 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، چراکه این شیوه کشاورزی، حجم آب مصرفی محصولات را رصد و کنترل می‌کند.
3. 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 بدون خاک به آفت‌کش‌های کمتری نیاز دارد، بنابراین آلودگی روان‌آب ها با استفاده از این نوع کشت به حداقل می‌رسد. در ایالات متحده آمریکا، مواد شیمیایی کشاورزی، علت اصلی مسائل کیفی آب هستند. این مواد شیمیایی (مثلاً آفت‌کش‌ها)، عامل اصلی آلوده‌کننده آب شرب شناخته می‌شوند. اکثر کشاورزانی که از کشت 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. یکی از دلایل این امر آن است که 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.
4. درنتیجه 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.
5. 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.
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:
1. 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.
2. دفع ضایعاتی مثل پشم سنگ که به عنوان محیط رشد این نوع کشت استفاده می‌شود، مشکل است.
3. 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.
منبع: اکوموتیو
