هیدروپونیک (Hydroponic) یا آبکشت روشی است که در آن به جای استفاده از خاک از آب استفاده می شود. در این روش گیاه از محل بالای ریشه بوسیله مقوا، پلاستیک، چوب و یاسیم نگهداشته میشود و ریشه به طور مداوم یا متناوب در محلول غذایی یا لایه نازکی از آن غوطه ور می باشد. در اکثر این روش های کشت، محلول غذایی مجددا استفاده می شود.
امروزه گیاهان در بسترهای کشت بدون خاک، نه در آب، پرورش می یابند، که اصطلاحا آن را کشت بدون خاک (Soilless culture) می نامند. اجزایی نظیر پرلیت، پوکه معدنی، کوکوپیت و… به جای خاک استفاده می شود. این روش کشت دارای مزایا و معایبی است که در زیر به شرح آن پرداخته می شود.
مزایا
– عملکرد بالا
– تراکم بالا در واحد سطح کشت
– کوتاهی طول دوره زمانی پرورش گیاهان
نیاز به نیروی کار کم
– آسان بودن کارها (کاهش میزان کار سنگین) و امکان کار افراد معلول در این سیستمها
– آسانی کنترل اکثر شرایط محیطی
– عدم نیاز به رعایت تناوب کشت
– کنترل علفهای هرز
– کاهش مشکلات ناشی از وجود آفات و بیماریها
– کنترل نسبی بیماری های ریشه
– یکنواختی رشد گیاهان
– کمینه اتلاف آب
– آسان بودن استقرار گیاهان جدید
– عدم رقابت گیاهان برای آب و عناصر غذایی
– امکان اعمال تامین مواد غذایی متناسب با نیاز گیاهان
– استفاده کمتر از مواد شیمیایی و در نتیجه سالم تر بودن محصول
– جلوگیری از مسمومیت عناصر در محصول به وسیله کنترل عناصر به ویژه در آخر فصل محصول دهی
معایب
– نیاز به سرمایه اولیه زیاد
– نیاز به مهارت و علم همراه با اجرای صحیح آنها
– گسترش سریع آفات و بیماریها در گلخانه در صورت آلوده شدن گیاهان
– بروز واکنش در گیاهان کشت شده به محض ایجاد شرایط نامناسب برای آنها به ویژه pH
انواع سیستمهای کشت بدون خاک
روش های مختلف کشت بدون خاک بر اساس نوع محیط نگهدارنده تقسیم بندی می شوند.
کشت در شن (Sand Culture)
در این روش ریشه گیاهان در داخل مواد جامد متخلخل و غير متخلخل با قطر کمتر از ۳ میلیمتر مانند ماسه، پرلیت، پلاستیک، پشم سنگ و یا هر ماده غیر آلی قرار داده میشود.
کشت در شن درشت (Gravel culture)
ریشه گیاهان در این روش در ذرات جامد متخلخل یا غیر متخلخل مانند سنگریزه، بازالت، سنگ خارا، گدازه آتشفشانی و یا هر ماده غیر آلی که قطر بیش از ۳ میلیمتر دارند، قرار می گیرد.قطر بیشتر ریگ های استفاده شده بین ۱۰-۵ میلیمتر با لبه های گرد می باشد.
کشت در ورمی کولیت (Vermiculaponics)
در این روش ریشه گیاهان در ورمی کولیت یا مخلوطی از ورمی کولیت با هر ماده غیرآلی دیگر قرار می گیرد. این حالت برای سیستم های آزمایشی کوچک کاربرد دارد.
کشت در پشم سنگ (Rockwool Culture)
در روش کشت با پشم سنگ ریشه گیاهان در پشم سنگ باغبانی یا هر ماده مشابه پرورش داده میشود. این روش به طور جدی در سال های دهه ۱۹۸۰ پس از تحقیقات سال های دهه ۱۹۷۰ مرسوم گردید.
هواکشت (Aeroponics)
در این روش ریشه گیاهان در هوا قرار می گیرد و محلول غذایی به صورت قطرات بسیار ریز روی ریشه پاشیده می شود. این روش در مورد گوجه فرنگی، بادنجان و کاهو نتیجه خوبی داده است. هواکشت احتمالا تکنیکی ترین نوع آبکشت در باغبانی است. استینر در سال ۱۹۷۶، هواکشت را به این صورت تعریف کرد که ریشه گیاهان به طور مداوم یا غیر مداوم در محیطی که اشباع از قطرات ریز (مه) محلول غذایی است قرار می گیرند. این روش با فاز مایع مداوم سر و کار ندارد و در تحقیقات تغذیه گیاهی به خصوص میوه های جوان استفاده می شود.
در این روش گیاهان داخل حفره هایی که روی قالب های ساخته شده از پلی استیرن منبسط شونده (یا سایر مواد) قرار دارند، کاشته می شوند، اما ریشه گیاهان صرفا در محیط هوایی در زیر قالبها معلق بوده و درون جعبه پاشش قرار دارند، به منظور جلوگیری از نفوذ نور و رشد جلبکها جعبه ها پوشانده می شوند. روش مه پاش به طور دوره ای محلول غذایی را روی ریشه ها می پاشد. سیستم فقط برای چند ثانیه در طول ۲ تا ۳ دقیقه روشن است. این میزان پاشش برای مرطوب نگهداشتن و تهویه محلول غذایی کافی می باشد. در این روش چون ریشه ها در معرض هوا قرار دارند، چنانچه چرخه های مه افشانی قطع و یا دچار وقفه گردد، ریشه ها خیلی سریع خشک خواهند شد.
کشت در پشم سنگ
پوکه زغال سنگ، بازالت، سنگ آهک و جوش (کف) آهن در دمای ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد تولید پشم سنگ می کند. پشم سنگ به صورت دانه ای به عنوان بستر و برای تکثیر گیاه و به صورت لوحه ای( مکعب) تولید می شود و دارای ۹۷ درصد خلل و فرج و ۳ درصد ماده جامد است. پشم سنگ تحت تاثیر عوامل محیطی و آب و هوایی قرار می گیرد. لوحه ها اغلب به مدت دو سال مورد استفاده قرار می گیرند. الیاف پشم سنگ ممکن است دارای کلسیم، منیزیم، آهن، روی و مس باشد که می تواند مورد استفاده گیاه قرار گیرد. تبادل کاتیونی پشم سنگ بسیار کم است. بنابراین محلول و عناصر غذایی داده شده جذب نمی شوند.pH پشم سنگ ۸-۷ و اغلب ۸ است. خاصیت بافری ندارد و pH محلول مورد استفاده باید 5-6/5 باشد. میزان pH پشم سنگ پس از یک بار مصرف با محلولی با pH پایین تر تنظیم خواهد شد. پشم سنگ مکعبی به ابعاد ۱۰۰-۱۸ میلی متر است که در آن سوراخی جهت کشت قلمه یا بذر ایجاد می کنند. مکعب های ۱۰۰ و ۷۶ میلی متری دارای فرورفتگی در بالا برای نصب مکعب کوچکتر به منظور کشت نشای می باشند. ارتفاع اضافی مکعبها باعث قرار گرفتن ریشه در معرض خشکی می شود. در مناطق مرطوب با آب و هوای معتدل مکعبها را با پلی اتیلن پوشش می دهند، ولی در مناطق گرمسیر باید مکعب باز باشد تا منطقه ریشه خنک شود. تعداد دفعات محلول دهی بسته به شرایط آب و هوایی و اندازه گیاه ۱۰-۳ مرتبه در روز است.
در گیاهان حساس به کمبود اکسیژن مکعب را روی شن یا پرلیت قرار می دهند تا عمق مناسب افزایش یافته و تهویه و زهکشی به خوبی انجام شود.
گرم کردن محلول غذایی باعث گرم شدن محیط ریشه و صرفه جویی در سوخت می شود، معمولا سرد بودن هوای اطراف شاخساره مشکلی به وجود نمی آورد.
مصرف مجدد پشم سنگ برای گوجه فرنگی و گیاهان گلدانی که حساس به کمبود اکسیژن نیستند امکان پذیر است (۲ سال) ، اما در خیار فقط یک سال مورد استفاده قرار می گیرد. خیار حساس به کمبود اکسیژن است و بقایای ریشه و مواد آلی، تهویه را در سال دوم مشکل می سازد.
مزایای پشم سنگ
ا- عدم نیاز به ضدعفونی (مگر در صورت استفاده مجدد).
۲- بالا بودن راندمان تولید در روش باز (عدم شیوع بیماری)، البته می توان محلول خروجی را جمع آوری و مورد استفاده مجدد قرار داد.
٣- کاهش فضای تولید. سبک و قابل انتقال است و باعث تولید سریع تر محصول و با هزینه کمتر می شود.
بذر گیاهان معمولا به طور مستقیم در مکعبهای کوچک پشم سنگ کاشته شده و این کار با سوراخی که در قسمت بالای مکعب تعبیه شده صورت می گیرد. این مکعب از قبل توسط محلول غذایی اشباع شده است.
سپس مکعب روی مکعب بزرگتری که به منظور انتقال نشاها ساخته شده است و کناره های آن توسط پلاستیک تیره پوشانده شده، منتقل می گردد. این مکعب ها روی تکه ای از پشم سنگ که قالبهای رشدی میباشند قرار داده می شوند. کف گلخانه که کاملا مسطح شده توسط لایه ای از پلی اتیلن سفید پوشانیده میشود.
روش ان اف تی (Nutrition Film Technique=NFT)
اولین روش کشت گیاه در مواد غذایی، تکنیک فیلم نازک مواد غذایی(NFT) است. ان اف تی شکلی از آبکشت است که در آن گیاهان در کانال های باریک و در شیب کم پرورش داده می شوند. نوار نازکی از محلول و عناصر غذایی همانند فیلم به درون ریشه ها در کانال ها پیوسته جریان پیدا می کند. از نظر تهویه مشکلی وجود ندارد و محلول غذایی فقط تا عمق 3 سانتی متر قرار دارد.
اجزای ان اف تی
– مجاری یاکانال کشت (لوله پی وی سی یا ناودان خانگی، صفحات موجدار فیبرشیشه، کانال پلاستیکی و جوی سیمانی با بتونی)
– لوله انتقال محلول به کانال و لوله برگشت دهنده
– مخزن مواد غذایی برگشتی
– پمپ جهت رفت و برگشت محلول
– مخزن استوکها و اسید
– دستگاه pH متر و EC متر
برای به جریان در آوردن محلول غذایی شیب کانال باید ملایم باشد. معمولا شیب کانال را ۱ درصد تا 15/1 درصد در نظر می گیرند یعنی به ازای هر ۱۰۰ متر ۱ تا 15/1 متر شیب رعایت میشود.کانال باید کاملا مسطح باشد تا کف کانال با محلول غذایی پوشش کامل داده شود
طول کانال بیشینه ۳۰ و بهترین طول ۲۵ متر است. طول بیشتر موجب عدم دسترسی گیاهان انتهایی نسبت به ابتدایی و گاهی رشد ریشه گیاهان ابتدایی موجب مسدود شدن و ممانعت از رسیدن مواد غذایی به گیاهان انتهایی می شود. عرض کانال ۲۳ سانتی متر و ارتفاع کانال در مورد خیار ۵ سانتی متر در نظر گرفته می شود. جنس کانال از مواد ضد آب مانند پلاستیک یا پی وی سی و بتون است. کانال باید غیر قابل نفوذ به آب باشد. به همین منظور سطح بالایی کانال با لایه نازک پلاستیک با ضخامت 127/0 میلی متر یا ضخیم تر باید پوشیده شود، در غیر این صورت ریشه به کف کانال می چسبد و ایجاد برآمدگی در طول کانال میکند و محلول در برخی نقاط بیشتر تجمع می یابد و مانع انتقال مواد غذایی به سایر بخشها می شود.
پوشش سطح بالایی کانال آبیاری با ماده محکم یا پلاستیک مانع از هدر رفتن آب از طریق تبخیر، کمک به حفظ و کنترل دمای محیط ريشه و کنترل ورود نور و جلوگیری از رشد جلبکها می شود. پوشش بیرونی این پلاستیک باید سفید یا نقره ای باشد تا حرارت جذبی کاهش و نور منعکس شود، پوشش سیاه باعث افزایش دما و سوختگی ریشه در روزهای گرم و آفتابی می شود. پلاستیک باید دو لایه باشد. لایه بیرونی برای انعکاس نور باید سفید و لایه درونی نیز برای جلوگیری از رشد جلبک باید سیاه باشد. در مناطقی که هوا خیلی گرم است باید پلاستیکی که بین دو لایه آن عایقی از هوا وجود دارد استفاده شود.
میزان جریان محلول غذایی به صورت لايه ای به ضخامت ۳ میلی متر است که در سرتاسر کف کانال ایجاد می گردد. ضخامت بیشتر باعث کاهش میزان اکسیژن می شود، دبی جریان محلول غذایی 2 لیتر در دقیقه است. معمولا هر 15-10 دقيقه محلول جریان می یابد و تهویه محیط ريشه انجام می شود. تبخير آب موجب کاهش غلظت مواد غذایی می شود و باید مرتب مواد غذایی به مخزن اضافه گردد. در اروپا محلول را چندین ماه استفاده کرده و سپس تعویض می کنند ولی در آمریکا هر دو هفته یک بار محلول را عوض می کنند. pH محلول 5/8-6/5 است و با هیدروکسید پتاسیم یا اسید سولفوریک آن را تنظیم می کنند. قابلیت هدایت الکتریکی محلول ۳ میلی موس بر سانتی متر است (محلول کوپر) و زمانی که این عدد به ۲ رسید، باید با افزودن مواد غذایی به عدد ۳ برسد.
مزایای ان اف تی
ا- صرفه جویی در مصرف سم یا بخار و کارگر برای پاستوریزه کردن.
۲- صرفه جویی در مصرف آب و مواد غذایی و جلوگیری از آلودگی حاصل از انتشار و جریان عناصر غذایی و علف کش ها از گلخانه به بیرون.
3- قابلیت خوب برای سیستم اتوماتیک.
معایب ان اف تی
– در صورت توقف جریان محلول غذایی، ریشه خشک و گیاه از بین می رود.
– در اوایل رشد، به دلیل عدم وجود شاخ و برگ کافی، دمای محلول در منطقه ریشه بالا می رود. تداوم جریان در خنک کردن محلول موثر است.
– مسدود شدن گلدان با ریشه های حجیم.
– آلودگی و احتمال گسترش آن.
ان اف تی تغییر یافته یا شبه ان اف تی
در این روش برای نگهداشتن گیاه در کانال کشت، کانال با حجم انبوهی از مواد با دانه بندی درشت از قبیل شن، پرلیت، پوکه معدنی و …پر می شود. حرکت محلول غذایی به صورت مداوم در سراسر مجاری کشت انجام شده و در صورتی که دانه بندی مواد درشت باشد، محلول غذایی ضعیف حرکت می کند.
مزایا
– میزان رطوبت داخل کانال تابعی است از حجم مواد دانه بندی موجود در کانال، این موضوع امكان دسترسی به رطوبت را برای ریشه ها در لايه ای بالاتر افزایش داده و اگر جریان محلول متوقف شود، ریشه ها رطوبت را تا زمانی که جریان بتواند دوباره برقرار شود، دریافت می کنند.
– به علت مواد درون کانال، تغییرات دمایی کاهش یافته و افزایش یا کاهش سریع دما متوقف می شود.
– باعت استحکام بیشتر گیاهان میشود.
آبکشت بسته
در این روش محلول غذایی پس از استفاده مجددا به مخزن برگشت داده شده و پس از تنظیم pH و شوری و ضدعفونی و افزودن عناصر غذایی دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. عیب این روش احتمال شیوع آلودگی گیاهان است.
وقتی که سطح محلول غذایی مخزن روشهای آبکشت کاهش می یابد، باید سطح محلول غذایی در مخزن با آب به حجم اولیه برسد. برای به حجم رساندن از روش های دستی یا خودکار استفاده می شود. نکته مورد توجه در به حجم رساندن این است که نباید به حجم رساندن با محلول غذایی صورت بگیرد، زیرا ممکن است غلظت مورد نظر تغییر کند.
ممکن است بعد از مدتی نیاز باشد محلول غذایی عوض شود. به طور متداول، عوض کردن محلول غذایی در تابستان به فاصله ۱ تا ۲ هفته، در بهار و پاییز هر ۲ هفته و در زمستان هر ۴ هفته یک بار باید صورت گیرد. روش خیلی دقیق برای مشخص کردن زمان تعویض محلول غذایی استفاده از دستگاه اندازه گیری هدایت الکتریکی (EC) می باشد. این وسیله هدایت الکتریکی محلول غذایی تازه را اندازه گیری می کند. بنابراین وقتی که هدایت الکتریکی محلول غذایی کمتر از دو سوم هدایت الکتریکی اولیه شود، محلول غذایی باید تعویض یا با عناصر غذایی به غلظت مورد نظر برسد.
آبکشت باز
در این روش محلول غذایی فقط یک بار از محیط ریشه عبور کرده و سپس حذف می گردد. مهمترین مزیت این روش جلوگیری از گسترش بیماری است. در روش هایی که محلول غذایی برگشت داده نمی شود و مجددا مورد استفاده قرار نمی گیرد، مخزن با محلول غذایی تازه پر می گردد. مخزن اصلی باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا محلول غذایی کافی را کمینه برای چند روز نگهداری کند. با توجه به میزان محلول غذایی مورد نیاز در شرایط مختلف و کارآیی کاربرد میزان مناسب محلول، باید سعی گردد میزان محلول خروجی (رواناب) کمینه باشد.
ضد عفونی محلول غذایی
به شش روش می توان محلول غذایی را ضدعفونی کرد:
١- دمای محلول غذایی را در فاصله بین چاهک مخزن و گیاهان بین ۱۰۵-۹۵ درجه سانتی گراد به مدت ۳۰ ثانیه بالا می برند و به مدت ۳۰-۱۰ ثانیه گرم نگهداشته می شود و به سرعت آن را سرد می کنند.
۲- گاز ازن باعث از بین رفتن میکروارگانیسم ها و افزایش اکسیژن می شود.
۳- یون های مس و نقره باعث از بین رفتن میکروارگانیسم ها می گردند.
۴- یون های کلر و برم میکروب کش هستند، مواد آلی به کلر چسبیده و بی تاثیر می شوند، بنابراین باید مواد آلی در خارج از محلول فیلتر شوند.
۵- اشعه ماورای بنفش باعث از بین رفتن میکروارگانیسم ها می شود (لامپ 5/2 کیلووات در هر ساعت ۱۰ مترمربع را ضدعفونی می کند).
6- فیلتر کردن باعث حذف میکروارگانیسم ها می شود.
محلول های غذایی
در کشت بدون خاک برای تامین عناصر غذایی مورد نیاز گیاه از کودهای شیمیایی استفاده می شود.در هنگام استفاده از این کودها باید به درصد خلوص و میزان حلالیت آنها توجه کرد.در جدول زیر درصد خلوص کودهای شیمیایی معمول آورده شده است.
| درصد خلوص کودهای شیمیایی | |
| درصد خلوص | نمک |
| 98 | فسفات آمونیوم |
| 94 | سولفات آمونیوم |
| 98 | نیترات آمونیوم |
| 95 | نیترات پتاسیم |
| 92 | مونوفسفات کلسیم |
| 90 | سولفات کلسیم |
| 95 | کلرید پتاسیم |
| 98 | سولفات منیزیم |
| 70 | کلرید کلسیم |
| 70 | سولفات کلسیم |
| 98 | مونوفسفات پتاسیم |
با توجه به اینکه عناصر غذایی به صورت نمک وجود دارند، لازم است ابتدا درصد عناصر غذایی در نمک مورد نظر محاسبه شود تا مشخص شود با افزودن یک نمک خاص چه مقدار از عنصر غذایی وارد محلول می شود. مثلا اگر بخواهیم بدانیم نمک سولفات آمونیوم [NH4)2SO4)] دارای چنددرصد نیتروژن می باشد، به این ترتیب عمل می کنیم:
چون جرم مولکولی نمک ۱۳۲ است، و هر مولکول سولفات آمونیوم دارای دو اتم نیتروژن است، پس با تقسیم جرم اتمی نیتروژن ( ۲۸=14*2 ) بر جرم مولکولی سولفات آمونیوم (۱۳۲) و صزب آن در عدد ۱۰۰ درصد نیتروژن در سولفات آمونیوم به دست آید 3/21/0 . = ۱۰۰ *(132÷28). یعنی اگر ۱۰۰ گرم نمک سولفات آمونیوم در یک لیتر آب حل شود، تنها 3/21 گرم آن را نیتروژن تشکیل میدهد. به همین ترتیب می توان درصد عناصر غذایی را در نمکهای مختلف محاسبه کرد.
اگر بخواهیم در یک لیتر محلول غذایی ۱ گرم نیتروژن باشد، باید چند گرم سولفات آمونیوم مصرف کنیم؟
برای حل این مساله باید جرم اتمی نیتروژن ( ۲۸=۲*۱۴) را بر جرم مولکولی سولفات آمونیوم تقسیم کنیم (۱۳۲:۲۸) که برابر با 7/4 میشود، یعنی اگر بخواهیم یک گرم نیتروژن در محلول غذایی داشته باشیم باید 7/4 گرم سولفات آمونیوم مصرف کنیم.
حال اگر بخواهیم محلول غذایی با ۲۰۰ پی پی ام نیتروژن داشته باشیم، باید چقدر نمک سولفات آمونیوم مصرف کنیم؟
برای پاسخ دادن به این سوال کافی است عدد 7/4که از مثال قبلی به دست آمده را در عدد 200 ضرب کنیم، که برابر با ۹۴۰ خواهد شد. یعنی برای داشتن نیتروژن با غلظت ۲۰۰ پی پی ام، باید ۹۴۰ گرم سولفات آمونیوم را در ۱۰۰۰ لیتر آب حل کنیم.
برای اینکه بدانیم چگونه می توان با داشتن غلظت مورد نیاز در محلول غذایی، مقدار نمک مورد نظر را محاسبه نمود مثالی ذکر میشود.
فرض کنیم می خواهیم در یک محلول غذایی ۱۰۰ میلیگرم در لیتر کلسيم (ppm100) داشته باشیم، برای اینکه بدانیم چه مقدار از نمک نیترات کلسیم باید برداشته شود به روش زیر عمل می کنیم، چون جرم مولکولی نیترات کلسیم ۱۶۴ است و جرم اتمی کلسیم ۴۰ است، پس در ۱۶۴ میلی گرم نیترات کلسیم ۴۰ میلیگرم کلسیم وجود دارد. حال اگر بخواهیم ۱۰۰ میلیگرم کلسیم داشته باشیم باید ۴۱۰ میلیگرم (40÷100*164) نیترات کلسیم را در یک لیتر آب حل کنیم. همانطور که قبلا گفته شد معمولا نمک ها ٪100خالص نیستند، بنابراین پس از محاسبه فوق باید مقدار حاصل در عکس درصد خلوص ضرب شود. مثلا اگر درصد خلوص نیترات کلسیم ۹۰ باشد باید مقدار محاسبه شده در 9۰/100 ضرب شود، یعنی عدد ۴۱۰ در 90۰/100 ضرب شود. پس باید455 میلیگرم نیترات کلسیم با درصد خلوص ۹۰ به یک لیتر آب اضافه شود تا بتواند ۱۰۰ میلیگرم در لیتر کلسیم تامین کند.
معمولا هر نمک دارای بیش از یک عنصر است، در این صورت باید محاسبه کرد که با افزودن مقدار محاسبه شده از آن نمک، چه مقدار از سایر عناصر اضافه می شود.
به مثال قبل بر می گردیم، نتيرات کلسیم دارای نیتروژن و کلسیم است. حال باید محاسبه کرد که با افزودن ۴۵۵ میلیگرم نیترات کلسیم در یک لیتر آب چه مقدار نیتروژن به محلول غذایی اضافه می شود؟
چون جرم اتمی نیتروژن ۱۴ است و در مولکول نیترات کلسیم دو اتم نیتروژن وجود دارد، حال جرم اتمی نیتروژن ضرب در ۲ را بر جرم مولکولی نیترات کلسیم تقسیم می کنیم تا نسبت نیتروژن به نیترات کلسیم بدست آید و حاصل آن را در مقدار نیترات کلسیم محاسبه شده (۴۵۵ میلی گرم در لیتر) ضرب می کنیم 78=455*(164÷2*14)
یعنی با افزودن ۴۵۵ میلیگرم در لیتر نیترات کلسیم، ۱۰۰ میلی گرم در لیتر ( ppm) كلسیم و78 میلیگرم در لیتر (ppm) نیتروژن به محلول غذایی اضافه می شود.
به منظور سهولت در انجام محاسبات، جدول هایی تنظیم شده که با داشتن فرمول شیمیایی نمک بتوان به عناصر موجود در آن و برعکس دست یافت (جدول ۲۱۲). نحوه استفاده از جدول را با مثال قبلی توضیح میدهیم. در مثال مقدار کلسیم مورد نیاز مشخص بود mg/l=100ppm))در گام اول باید دید که کلسیم از چه منابعی می تواند تامین شود. با توجه به جدول ۱۲-۲، کلسیم میتواند از نیترات کلسیم، کلرید کلسیم و سولفات کلسیم تامین شود. اگر بخواهیم کلسیم را از طریق نیترات کلسیم تامین کنیم، چون مقدار کلسیم مورد نیاز را می دانیم100mg/l)) باید این عدد را در عدد 094/4 (ضریب تبدیل A به B) ضرب کنیم که برابر 100*4/094=409mg/lمیشود که بسیار نزدیک به عدد محاسبه شده قبلی (410mg/l) است. در مورد نیتروژن هم می توان به این روش عمل کرد. حال ما مقدار نیترات کلسیم را می دانیم و می خواهیم بدانیم که با حل کردن ۴۵۵ میلیگرم نیترات کلسیم چه مقدار نیتروژن تامین می شود. در اینجا باید عدد ۴۵۵ را در ضریب 171/0 (ضریب B به A) ضرب کنیم که حاصل آن 8/77 میلیگرم در لیتر نیتروژن است که بسیار نزدیک به عدد محاسبه شده قبلی(78mg/l) است.
بنابراین جهت رسیدن از جزء( عنصر) به کل(نمک) از ضریب A به B و برای رسیدن از کل (نمک) به جزء ( عنصر) از ضریب B به A استفاده می شود.
در سیستم های کشت بدون خاک از محلول های غذایی مختلفی استفاده می شود که از جمله آنها می توان به محلول های غذایی هوگلند و آرنون، جانسون، ناپ و…اشاره کرد.همه محلول های غذایی دارای عناصر پرمصرف و کم مصرف می باشند، اما بهترین محلول غذایی کدام است؟
محلول غذایی باید به مقدار کافی از تمام عناصر پرمصرف و کم مصرف را در اختیار گیاه قرار دهد. همچنین محلول غذایی باید دارای تعادل بین کاتیونها و آنیونها باشد یعنی مجموع آنیونها باید برابر مجموع کاتیونها باشد. پدیده آنتاگونیست در جذب یونها توسط ریشه گیاهان اختلال ایجاد نکند.
معمولا 10 درصد نیتروژن مورد نیاز گیاه از آمونیوم و 90 درصد باقیمانده از نیترات تامین می شود. بنابراین بهتر است کل نیاز گیاه به نیتروژن از طریق نیترات تامین شود. اگر مقدار آمونیوم بیشتر از 20 درصد کل نیتروژن محلول غذایی باشد، حالت مسمومیت آمونیومی در گیاه ایجاد می شود.
فسفر به سه شکل می تواند وجود داشته باشد، اما عموما به شکل ارتوفسفات (H2PO4) جذب می شود. حضور فسفات ها در پایداری و ثبات Ph محلول غذایی نقش اساسی دارند.Ph محلول غذایی5/6-9/4 و EC3000-2000 میکروموس بر سانتیمتر می باشد.
وجود همزمان کلسیم با سولفات و فسفات باعث تشکیل کمپلکس و رسوب می شود. معمولا در سیستم های کشت بدون خاک از محلول های پایه یا غلیظ (استوک) استفاده می شود.
| 0/327 | 3/059 | H2SO4 | S |
| 0/242 | 4/124 | (NH4)2SO4 | |
| 0/184 | 55/437 | K2SO4 | |
| 0/130 | 7/689 | MgSO4.7H2O | |
| 0/201 | 4/978 | FeSO4.7H2O | Fe |
| 0/1 | 10 | (10%Fe)FeEDTA | |
| 0/175 | 5/717 | H3BO3 | B |
| 0/113 | 8/820 | Na2B4O7.10H2O | |
| 0/254 | 3/930 | CuSO4.5H2O | Cu |
| 0/246 | 4/061 | MnSO4.4H2O | Mn |
| 0/278 | 3/609 | MnCL2.4H2O | |
| 0/050 | 20/000 | (5%Mn)MnEDTA | |
| 0/227 | 4/4 | ZnSO4.7H2O | Zn |
| 0/48 | 2/085 | ZnCl2 | |
| 0/14 | 7/143 | ZnEDTA | |
| 0/09 | 11/11 | ZnEDTA | |
| 0/577 | 1/733 | (NH4)6MO7O24 | Mo |
| 0/563 | 1/777 | Na6MO7O24 |
معمولا محلولهای پایه را با غلظت ۲۰۰ برابر (*200) تهیه می کنند. برخی برای تک تک نمکها محلول پایه درست می کنند که بیشتر در کارهای تحقیقاتی از این روش استفاده می شود. برخی چهار محلول پایه تهیه می کنند:
– محلول پایه نیترات کلسیم (A) با ۲۰۰ برابر غلظت
– محلول پایه سایر عناصر پر مصرف (B) با ۲۰۰ برابر غلظت
– محلول پایه عناصر کم مصرف (C) با 1000 برابر غلظت
– محلول پایه آهن (D) با ۱۰۰ برابر غلظت
معمولا دو محلول پایه تهیه میشود یکی محلول پایه A با غلظت ۲۰۰ برابر شامل نیترات پتاسیم، نیترات کلسیم، نیترات آمونیوم و کلات آهن و دیگری محلول پایه B با غلظت ۲۰۰ برابر شامل سولفات پتاسیم، فسفات مونو پتاسیم، سولفات منیزیم و سایر عناصر کم مصرف. برخی برای تهیه یک لیتر محلول غذایی نهایی باید از محلول پایه A، ۵ میلی لیتر (5=200÷1000) و از محلول پایه B ، ۵ میلی لیتر برداشته و به ظرفی که قبلا ۵۰۰ میلی لیتر آب در آن ریخته شده، اضافه می شود و تا آب به حجم یک لیتر رسانده می شود و پس از تنظیم pH مصرف می گردد.
پس یک لیتر محلول پایه A و B می تواند برای تهیه ۲۰۰ لیتر محلول غذایی نهایی کافی باشد. اگر حجم محلول نهایی مورد نیاز گلخانه ۱۰۰۰ لیتر باشد، لازم است از محلول های پایه A و B هرکدام پنج لیتر تهیه شود و به همین ترتیب می توان محاسبه کرد که براساس حجم محلول غذایی مورد نیاز، چه حجم از محلول های پایه باید تهیه شود.
محلولهای پایه را می توان مستقیما از شرکتهای معتبر خریداری نمود و مورد استفاده قرار داد، اما خیلی اوقات لازم است عناصر غذایی موجود در محلول غذایی و بسته به مرحله رشد، فصل و … تغییر یابد، بنابراین لازم است تا اصول تهیه محلولهای پایه را بدانیم. در این صورت هم در هزینه ها صرفه جویی شده و هم غلظت عناصر غذایی را می توان به دلخواه تغییر داد.
فرض کنیم می خواهیم محلول هوگلند و آرتون بسازیم. براساس فرمول هوگلند و آرتون محلول غذایی باید دارای ۲۳۳ میلیگرم در لیتر (ppm) نیتروژن ، ۲۴ میلیگرم در لیتر فسفر، ۲۳۰ میلیگرم در لیتر پتاسیم، ۱۷۹ میلیگرم در لیتر کلسیم، ۴۹ میلیگرم در لیتر منیزیم، ۴۵ میلیگرم در لیتر بر، 2 میلیگرم در لیتر مس، ۷ میلیگرم در لیتر آهن، 5/0 میلیگرم در لیتر منگنز، 48/0 میلیگرم در لیتر روی و04/0 میلیگرم در لیتر مولیبدن باشد.
حال باید محاسبه کرد که برای داشتن عناصر غذایی فوق از چه کودهایی و به چه میزان استفاده شود؟
با توجه به جدول ضرایب برای داشتن ۲۳۲ میلیگرم در لیتر نیتروژن و ۱۷۹ میلیگرم در لیتر کلسیم از نمک نیترات کلسیم استفاده می کنیم. چون مقدار کلسیم کمتر از مقدار نیتروژن است، کلسیم مبنا قرار می گیرد.
همانطور که قبلا گفته شد می خواهیم با داشتن غلظت کلسیم به مقدار نیترات کلسیم برسیم (از جزء به کل) از ضریب A به B استفاده می شود، یعنی باید عدد ۱۷۹ را در ضریب 094/4 ضرب کنیم (732=094/4*179 )، پس باید ۷۳۲ میلیگرم نیترات کلسیم را در یک لیتر آب حل شود تا179 میلیگرم در لیتر کلسيم تامین شود. چون نیترات کلسیم ۱۰۰ درصد خالص نیست، مقدار بدست آمده را در (90/100) ضرب می شود (813=90/100*732). چون محلول پایه عناصر پر مصرف با غلظت ۲۰۰ برابر تهیه می شود (۱۶۲۶۰۰ = 200*813) بنابراین 6/162 گرم نیترات
کلسیم باید در یک لیتر آب حل شود. برای اینکه بدانیم این مقدار نمک در آب حل می شود یا خیر بهتر است غلظت برحسب گرم در ۱۰۰ گرم بدست آید یعنی 26/16 گرم در ۱۰۰ گرم. حال اگر به میزان انحلال پذیری نیترات کلسیم توجه کنیم (۱۲۱ گرم در ۱۰۰ میلی لیتر آب سرد) مشخص می شود که این مقدار نمک نیترات کلسیم براحتی در آب سرد حل می شود و مشکلی وجود ندارد.
نکته قابل توجه اینکه معمولا محلولهای پایه با حجم های زیاد تهیه می شود و اگر به عنوان مثال بخواهیم ۱۰۰۰ لیتر محلول پایه داشته باشیم باید 6/162 کیلوگرم نیترات پتاسیم را در ۱۰۰۰ لیتر آب حل کنیم.
حال اگر بخواهیم غلظت عناصر غذایی نیترات و کلسیم را برحسب واحد میلی اکی والان يون در لیتر محاسبه کنیم:
ظرفیت فرم یونی * میلی مول در لیتر نمک = میلی اکی والان در لیتر
۱۶۴÷ ۷۳۲ =میلی مول در لیتر نیترات کلسیم
Ca(NO3)2→Ca+2NO3
ظرفیت فرم یونی (۲)* میلی مول در لیتر نیترات کلسیم= میلی اکی والان یون کلسیم در لیتر
92/8=2*46/4= میلی اکی والان يون کلسیم در لیتر
92/8=1*46/4*2= میلی اکی والان يون نیترات در لیتر
حال محاسبه می می کنیم که با افزودن ۷۳۲ میلیگرم نیترات کلسیم در یک لیتر آب چقدر نیتروژن به محلول غذایی افزوده شده است. باز می خواهیم از طریق غلظت نمک (کل) به غلظت عنصر نیتروژن (جزء) برسیم. در این حالت با استفاده از جدول نیترات کلسیم ضرایب، ضریب B به A(۱71/0) را از جدول استخراج کرده و عدد ۷۳۲ را در ضریب 171/0 ضرب می کنیم. (۱۲۵=171/0*732 ) بنابراین با اضافه کردن ۷۳۲ میلیگرم نیترات کلسیم به یک لیتر آب علاوه بر ۱۷۹ میلی گرم در لیتر کلسیم، ۱۲۵ میلیگرم در لیتر نیتروژن نیز حاصل می شود. چون در محلول غذایی هوگلند و آرنون ۲۳۳ میلیگرم در لیتر نیتروژن وجود دارد (۱۰۸= ۱۲۵ – ۲۳۳) و تنها ۱۲۵ میلیگرم در لیتر آن از طریق نیترات کلسیم تامین می شود، باید باقیمانده آن یعنی ۱۰۸ میلیگرم در لیتر نیتروژن دیگر از سایر منابع تامین گردد.
چون در محلول غذایی هوگلند و آرنون باید ۱۳ میلیگرم در لیتر نیتروژن آمونیومی وجود داشته باشد و بقیه از طریق نیترات تامین شود، بنابراین برای تامین ۱۳ میلیگرم در لیتر آمونیوم از نیترات آمونیوم استفاده می شود.
برای اینکه بدانیم برای تامین ۱۳ میلیگرم در لیتر آمونیوم در محلول غذایی، چه مقدار نیترات آمونیوم باید مصرف شود از جدول ضرایب تبدیل استفاده می شود. می دانیم که نیترات آمونیوم دارای دو یون نیترات و آمونیوم است. پس در مجموع می خواهیم ۲۶ میلیگرم در لیتر (۱۳ میلیگرم در لیتر نیترات + ۱۳ میلیگرم در لیتر آمونيوم) را از نمک نیترات آمونیوم تامین کنیم. یعنی می خواهیم از جزء نیتروژن به کل نیترات آمونیوم برسیم. پس باید عدد ۲۶ (۱۳+۱۳) را در ضریب 857/2 ضرب کرد. یعنی باید ۷۴ گرم نیترات آمونیوم (۷۴=857/2*26 ) را در یک لیتر آب حل کنیم تا بتواند ۲۶ میلیگرم در لیتر نیتروژن را تامین کند.
چون نیترات آمونیوم٪100 خالص نیست، باید عدد ۷۴ در 98/100 ضرب شود یعنی باید 82 میلیگرم نیترات آمونیوم برداشته شود و از طرفی چون قرار محلول پایه با غلظت ۲۰۰ برابر تهیه شود (4/16=1000÷16400=82*200 ) بنابراین باید 4/16 گرم نیترات آمونیوم در یک لیتر آب حل شود.
برای محاسبه میلی اکی والان يون در لیتر نیترات و آمونیوم باید به روش زیر عمل کرد:
NH4NO3→NH4+NO3
حال باید محاسبه کرد که ۷۴ میلیگرم در لیتر نیترات آمونیوم معادل چند میلی مول در لیتر است. برای محاسبه آن باید غلظت فوق را بر جرم مولکولی نیترات آمونیوم 5/80 تقسیم نمود که برابر 92/0می شود. یعنی 92/0میلی مول نیترات آمونیوم، 92/0 میلی مول آمونیوم و92/0میلی مول نیترات تولید می کند. حال باید میلی اکی والان آمونیوم در لیتر و میلی اکی والان يون نیترات در لیتر را محاسبه نمود:
ظرفیت فرم یونی آمونیوم* میلی مول در لیتر آمونیوم= میلی اکی والان آمونیوم در ليتر
92/0 = ۱ *92/0= میلی اکی والان آمونیوم در لیتر
ظرفیت فرم یونی نیترات * میلی مول در لیتر نیترات = میلی اکی والان نیترات در لیتر
92/0=1*92/0= میلی اکی والان نیترات در لیتر
اگر مقادیر نیتروژنی که تا بحال تامین نشده را با هم جمع کنیم برابر ۱۵۱ میلیگرم در لیتر
(۱۵۱ = 125+26) میشود و باقیمانده نیتروژن موردنیاز ۸۲ میلیگرم در لیتر (۸۲=151-233) باید از سایر منابع تامین شود.
منبع نهایی تامین نیتروژن مورد نیاز نیترات پتاسیم است. باز طبق روال گذشته می خواهیم با داشتن غلظت نیتروژن (جزء) به غلظت نمک (کل) دسترسی پیدا کنیم، بر اساس جدول ضرایب تبدیل باید عدد ۸۲ در ضریب 221/7 ضرب شود، یعنی برای تامین ۸۲ میلیگرم در لیتر نیتروژن باید ۵۹۲ میلیگرم در لیتر نیترات پتاسیم (۵۹۲=221/7+ 82) در یک لیتر آب حل شود. چون نیترات پتاسیم ۹۵ درصد خالص است پس باید ۶۲۳ میلیگرم در لیتر نیترات پتاسیم (۶۲۳=95/100* ۵۹۲) برداشته شود و از طرفی چون محلول پایه باید ۲۰۰ برابر تهیه شود باید 6/124 گرم نیترات پتاسیم (g/l6/124=mg/l12600=200*623) در یک لیتر آب حل گردد.
حلالیت نیترات پتاسیم 3/13 گرم در ۱۰۰ میلی لیتر آب سرد است که بیشتر از حلالیت مقدار نیترات پتاسیم مورد نیاز محلول غذایی هوگلند و آرنون (46/12 گرم در ۱۰۰ میلی لیتر) است.
۵۹۲ میلی گرم در لیتر نیترات پتاسیم معادل 86/5 میلی مول در لیتر است.(86/5=101÷592)
KNO3→K+NO3
86/5=1*86/5 = میلی اکی والان پتاسیم در لیتر
۵86/5=1*86/5= میلی اکی والان نیترات در لیتر
چون نیترات پتاسیم دارای یون همراه پتاسیم نیز هست، باید محاسبه کرد که با افزودن 592 ميليگرم در لیتر نیترات پتاسیم چند میلیگرم در لیتر پتاسیم تامین می شود. به عبارت دیگر می خواهیم از روی غلظت نیترات پتاسیم (کل) به غلظت پتاسیم (جزء) دسترسی پیدا کنیم. باز طبق جدول ضرایب تبدیل باید عدد ۵۹۲ را در ضریب تبدیل 378/0 ضرب کنیم که برابر ۲۲۴ میلی گرم در لیتر پتاسیم (۲24=378/0*592 ) می شود. چون مقدار پتاسیم مورد نیاز در محلول غذایی مورد نظر ۳۰۰ میلیگرم در لیتر است، بنابراین ۶ میلیگرم در لیتر پتاسیم (6=224=230) باید از سایر منابع تامین شود.
برای تامین ۲۴ میلیگرم در لیتر فسفر فسفات مونو پتاسیم باید عدد ۲۴ را در ضریب تبدیل394/4 ضرب کرد یعنی باید ۱۰۵ میلیگرم در لیتر فسفات مونو پتاسیم را در یک لیتر آب حل کرد تا بتوان ۲۴ میلیگرم در لیتر فسفر داشته باشیم. با توجه درصد خلوص فسفات مونو پتاسیم باید عدد105 را در 98/100ضرب کرد که معادل ۱۰۷ میلیگرم در لیتر است و چون در نظرات محلول پایه با غلظت ۲۰۰ برابر تهیه شود باید 4/21 گرم در لیتر فسفات مونو پتاسیم (g/l21=mg/l21400=107*200) را در یک لیتر آب حل کرد. حلالیت فسفات مونو پتاسیم (۲۳ گرم در ۱۰۰ گرم آب سرد) بیشتر از حلالیت مقدار نمک مورد نیاز (14/2 گرم در ۱۰۰ میلی لیتر) است بنابراین مشکلی وجود ندارد.
یون همراه فسفات مونو پتاسیم، پتاسیم است و با افزودن ۱۰۵ میلیگرم در لیتر فسفات مونو پتاسیم، ۳۰ میلیگرم در لیتر پتاسیم (30=287/0*105) تامین می شود. حال اگر به میزان پتاسیم برگردیم، مشخص می شود که ۳۰ میلیگرم در لیتر از طریق فسفات مونو آمونیوم و ۲۲۴ میلی گرم در لیتر از طریق نیترات کلسیم تامین شده که ۲۴ میلیگرم در لیتر بیشتر از مقدار توصیه شده است، یعنی ۲۳۰ میلیگرم در لیتر است. البته این غلظت اضافی مشکلی ایجاد نخواهد کرد.
۱۰۵ میلیگرم در لیتر فسفات مونو پتاسیم معادل 77/0 میلی مول (77/0= ۱36/۱05) در لیتر فسفات مونو پتاسیم است.
KH2PO4→K+H2PO4
77/0=1*77/0= میلی اکی والان پتاسیم در لیتر
77/0=1*77/0= میلی اکی والان فسفات دی هیدروژن در لیتر
در خصوص تامین منیزیم مورد نیاز باید توجه کرد که اکثر آنها دارای حدود 20 میلیگرم در لیتر منیزیم هستند، بنابراین با این فرض باید ۲۹ میلیگرم در لیتر منیزیم (۲۹= ۲۰ – ۴۹) از نمک سولفات منیزیم تامین شود. اگر عدد ۲۹ را در ضریب تبدیل 14/10 ضرب شود ۲۹۴ میلیگرم سولفات منیزیم (۲۹۴= ۱4/10*۲۹) را باید در یک لیتر آب حل کنیم. با توجه درصد خلوص باید 300 میلی گرم سولفات منیزیم(300=98/100*294) در یک لیتر آب حل شود. چون قرار است محلول پایه با غلظت ۲۰۰ برابر تهیه شود. بنابراین باید ۶۰ گرم را(gl60=mg/l60000=200*300) در لیتر سولفات منیزیم در یک لیتر آب حل شود. حلالیت سولفات منیزیم (۷۱ گرم در ۱۰۰ میلی لیتر آب سرد) بیشتر از حلالیت مقدار نمک سولفات منیزیم مورد نیاز (۶ گرم در ۱۰۰ میلی لیتر) است، بنابراین مشکلی وجود ندارد.
۲۹۴ میلیگرم در لیتر سولفات پتاسیم معادل ۱/۱۹ (91/1= 5/246÷ ۲۹۴) میلی مول در لیتر سولفات پتاسیم است که
MgSO4→Mg+SO4
38/2=2*19/1 = میلی اکی والان منیزیم در لیتر
38/2=2*19/1 = میلی اکی والان سولفات در لیتر
همانطور که قبلا گفته شد در محلول های غذایی مجموع آنیونها و کاتیونها باید یکسان باشد. برای اینکه بدانیم آیا در مثال حل شده تعادل بین آنیونها و کاتیونها وجود دارد یا خیر باید جدول آنیونها و کاتیونها تشکیل دهیم.
| تعادل آنیونها و کاتیونها در محلول غذایی هوگلند و آرنون | ||||
| آنیون-کاتیون | NO3(meq/l) | H2PO4(meq/l) | SO4(meq/l) | جمع کاتیونها |
| Ca(meq/l) | 8/92 | 8/92 | ||
| NH4(meq/l) | 0/92 | 0/92 | ||
| Mg2(meq/l) | 2/38 | 2/38 | ||
| K | 5/86 | 0/77 | 6/63 | |
| جمع آنیونها | 15/7 | 0/77 | 2/38 | 18/85=جمع کل کاتیونها 18/85=جمع کل آنیونها |
حال به محاسبه عناصر کم می پردازیم. محلول پایه عناصر کم مصرف با غلظت ۲۰۰ برابر تهیه می شوند.
۱- آهن: آهن به صورت کلات آهن (FeEDTA) یا ٪10 آهن مصرف می شود، چون مقدار آهن مورد نیاز ۷ میلیگرم در لیتر است، باید محاسبه کرد چه مقدار کلات آهن مصرف شود. طبق روال گذشته برای رسیدن از جزء (آهن) به كل (کلات آهن) باید عدد ۷ در ضریب تبدیل ۱۰ ضرب شود، یعنی ۷۰ (۷۰= ۱۰ × ۷ )میلیگرم در لیتر کلات آهن باید در یک لیتر آب حل شود. از طرفی کلات آهن باید با غلظت ۲۰۰ برابر تهیه شود، بنابراین باید ۱۴ گرم در لیتر کلات آهن (g/l14=mg/l=14000=70*200) در یک لیتر آب حل شود. البته همانطور که قبلا گفته شود کلات آهن باید به محلول پایه A اضافه می شود. پس محلول A شامل نیترات پتاسیم، نیترات کلسیم، نیترات آمونیوم و کلات آهن می باشد.
٢- منگنز: منگنز از طریق سولفات منگنز به محلول غذایی افزوده میشود. مقدار منگنز مورد نیاز در محلول غذایی 5/0 میلیگرم در لیتر است و برای تامین آن از طریق سولفات منگنز ( .MnSO4H2O) باید عدد 5/0 در ضریب تبدیل 061/4 ضرب شود. یعنی 03/2 میلیگرم در لیتر (03/2=061/4 × 5/0) سولفات منیزیم در یک لیتر آب حل شود. با توجه به درصد خلوص آن (٪90) و غلظت ۲۰۰ برابر مورد نیاز، باید 45/0 گرم ( g/l451/0=200*90/100*03/2) سولفات منگنز در یک لیتر آب حل شود. لازم به ذکر است که همه عناصر کم مصرف (غیر از آهن) باید به محلول پایه B اضافه شوند.
٣- مس: مس از طریق سولفات مس( CuSO4.5H2O) به محلول غذایی اضافه می شود. مقدار مورد نیاز مس 02/0 میلیگرم در لیتر است و برای تامین آن باید 079/0 (۰۷۸۶/= 93/3 * 02/0) میلیگرم در لیتر سولفات مس استفاده شود. با توجه به درصد خلوص (98/0) و غلظت 200 برابر موردنیازمورد نیاز، باید 016/0 گرم (g/l 016/0 =mg/l 16= 200*98/100*079/0) سولفات مس در یک لیتر آب حل شود.
۴- روی: روی از طریق کلات روی (ZnEDTA با ٪14 روی) تامین می شود. مقدار روی مورد نیاز48/0 میلیگرم در لیتر است و برای تامین آن باید 43/3 (43/3 =143/7*48/0) میلیگرم در لیتر کلات روی مصرف شود. با توجه به اینکه روی با غلظت ۲۰۰ برابر تهیه می شود باید 686/0 گرم ( g/l686/0=mg/l686=43/3*200) کلات روی به یک لیتر آب اضافه شود.
۵- بر: بر به صورت اسید بوریک به محلول غذایی اضافه می شود. مقدار بر مورد نیاز 45/0 میلی گرم در لیتر است. برای تامین مقدار بر مورد نیاز باید عدد 45/0 در ضریب تبدیل 77/5 ضرب شود، یعنی با 86/12 (86/12=717/5*45/0) میلی گرم در لیتر اسید بوریک مصرف شود. با توجه به درصد خلوص (٪95) و غلظت ۲۰۰ برابر، باید 71/2 گرم اسیدیوریک (g/l707/2=mg/l2707=200*95/100*86/12) در یک لیتر آب حل شود.
۶- مولیبدن: مولیبدن به صورت مولیبدات آمونیوم اضافه می شود. مقدار مولیبدن مورد نیاز 04/0 میلی گرم در لیتر است. با ضرب عدد 04/0 در ضریب تبدیل 733/1 مقدار 07/0 میلیگرم در لیتر(07/0=733/1*04/0) مولیبدات آمونیوم بدست می آید. با توجه به درصد خلوص (٪95) و غلظت 200 برابر با 0158/0 (g/l015/0=mg/l74/14= 200*95/100*07/0) گرم در لیتر مولیبدات آمونیوم به یک لیتر آب اضافه شود.
حال اگر بخواهیم دو محلول پایه A و B هر کدام به حجم ۱۰۰۰ ليتر و با غلظت ۲۰۰ برابر داشته باشیم مقادیر نمکهای مورد نیاز در جدول میزان نمک های موردنیاز محلول های پایه A و B محلول غذایی هوگلند و آرنون نشان داده شده است.
| میزان نمکهای موردنیاز محلولهای پایهA و B محلول غذایی هوگلند و آرنون | |||||
| عنصر غذایی پس از تزریق | حداکثر انحلال پذیری(g/100ml) | محلول پایه(g/100ml) | وزن(کیلوگرم) | ترکیب | مخزن محلول پایه اول(200X) |
| N=82ppm k=224ppm | 13/3 | 12/46 | 124/6 | KNO3 | |
| N=125ppm Ca=224ppm | 121/2 | 16/26 | 162/6 | Ca(NO3)2 | |
| N=26ppm | 118/3 | 1/64 | 16/4 | NH4NO3 | |
| Fe=7ppm | بسیار حل شونده | – | 14 | FeEDTA | |
| K=30ppm a=24ppm | 30 | 2/14 | 21/4 | KH2PO4 | مخزن محلول پایه دوم(200X) |
| Mg=29ppm | 71 | 6 | 60 | MgSO4 | |
| B=0/45ppm | 6/35 | – | 2/71 | H3BO3 | |
| Mn=0/5ppm | 105/3 | – | 0/45 | MnSO4.4H2O | |
| Cu=0/02ppm | 31/6 | – | 0/016 | CuSO4.5H2O | |
| Zn=0/48ppm | بسیار انحلال پذیر | – | 0/690 | ZnEDTA | |
| Mo=0/04ppm | 43 | – | 0/015 | (NH4)6MO7O24 | |
محلولهای غذایی شناخته شده در کشت بدون خاک
محققین زیادی در زمینه محلولهای غذایی مورد استفاده درکشت بدون خاک تحقیق کرده اند و نتیجه تحقیقات آنها به صورت محلولهای غذایی شناخته شده منتشر شده است. از جمله این محلولهای غذایی می توان به محلول غذایی هوگلند و آرنون، کوپر، جانسون و همکاران، ناپ و اشاره کرد. اگرچه محلولهای غذایی زیادی در کتابها و مقالات
متعدد منتشر شده است، ولی بسیاری از آنها محلولهای غذایی تغییر یافته از همین محلولهای غذایی شناخته شده می باشند. در جدول مقایسه عناصر غذایی چند محلول غذایی شناخته شده، عناصر غذایی چند محلول غذایی با هم مقایسه شده است.
| عناصر پرمصرف محلول غذایی شماره 2 | |||
| 1 | 1 | 115 | NH4H2PO4 |
| 5 | 1 | 101 | KNO3 |
| 5 | 1 | 236 | Ca(NO3)2.4H2O |
| 2 | 1 | 246 | MgSO4.7H2O |
| عناصر کم مصرف | |||
| حجم محلول پایه برای تهیه یک لیتر محلول نهایی(میلی لیتر) | غلظت(گرم در لیتر) | نام ماده شیمیایی | |
| 1 | 2/86 | H3BO3 | |
| 1 | 1/81 | MnCl2.4H2O | |
| 1 | 0/22 | ZnSO4.5H2O | |
| 1 | 0/08 | CuSO4.5H2O | |
| 0/02 | H2MO4.H2O | ||
| (مخصوص محلول شماره یک)1 | سیترات آمونیوم آهن | ||
| (مخصوص محلول شماره دو)2 | FeEDTA | ||
| غلظت عناصرغذایی در محلول غذایی هوگلند و آرنون | ||
| محلول شماره دو(میلی گرم در لیتر) | محلول شماره یک( میلی گرم در لیتر) | عنصر |
| 220 | 242 | نیترات |
| 12/6 | – | آمونیوم |
| 24 | 31 | فسفر |
| 230 | 232 | پتاسیم |
| 179 | 224 | کلسیم |
| 49 | 49 | منیزیم |
| 113 | 113 | گوگرد |
| 7 | – | آهن |
| 0/02 | 0/02 | مس |
| 0/5 | 0/5 | منگنز |
| 0/45 | 0/45 | روی |
| 0/45 | 0/45 | بر |
| عناصر محلول غذایی کوپر(1996) | |
| غلظت (گرم در لیتر) | نمک |
| 263 | KH2PO4 |
| 583 | KNO3 |
| 1003 | Ca(NO3)2.4H2O |
| 513 | MgSO4.7H2O |
| 79 | FeEDTA |
| 6/1 | MnSO4.4H2O |
| 1/7 | H3BO3 |
| 0/39 | CuSO4.5H2O |
| 0/37 | (NH4)5M0O4.4H2O |
| 0/33 | ZnSO4.5H2O |
| مقایسه عناصر غذایی چند محلول غذایی شناخته شده | |||||
| غلظت( میلی گرم در لیتر) | |||||
| Hankinson(2000) | Smith(1999) | Yuste and Gostincar(1999) | Jones(1997) | Berry(1996) | عناصر غذایی |
| 100-200 | 140-300 | 47-284 | 100-200 | 75-250 | نیتروژن |
| 15-90 | 31-80 | 4-448 | 30-50 | 15-80 | فسفر |
| 80-150 | 160-300 | 65-993 | 100-200 | 15-400 | پتاسیم |
| 122-220 | 100-400 | 50-500 | 100-200 | 70-200 | کلسیم |
| 26-96 | 24-75 | 22-484 | 30-70 | 15-80 | منیزیم |
| – | 32-400 | 32-640 | – | 20-200 | گوگرد |
| 4-10 | 0/75-5 | 20 | 2-12 | 0/8-6 | آهن |
| 0/07-0/10 | 0/02-0/75 | 0/005-0/15 | 0/01-10 | 0/05-0/30 | مس |
| 0/5-1 | 0/1-2 | 0/10-1/67 | 0/5-2 | 0/5-2 | منگنز |
| 0/5-2/5 | 0/04-0/7 | 0/05-0/59 | 0/05-0/10 | 0/5-0/1 | روی |
| 0/4-1/5 | 0/06-1 | 0/1-1 | 0/2-0/4 | 0/1-0/6 | بر |
| 0/05-0/06 | 0/001-0/04 | 0/001-2/5 | 0/05-0/20 | 0/05-0/15 | مولیبدن |
طرز تهیه ۱۰۰ لیتر محلول غذایی نهایی در سیستم بدون خاک (بدون تهیه محلول پایه)
-تا یک سوم ظرف را آب بریزید.
– هر نمک را به طور جداگانه در مقداری آب حل کنید (مراقب باشید حجم آب مورد نیاز برای حل کردن نمکها از حجم ۱۰۰ لیتر تجاوز نکند)
– نمکهای حل شده در آب را به این ترتیب وارد تانک کنید: نیترات آمونیوم، نیترات پتاسیم، نیترات کلسیم و فسفات مونو پتاسیم
– حال حجم تانک را با اضافه کردن آب به ۷۵ لیتر برسانید.
– سولفات پتاسیم حل شده در آب را اضافه کنید.
– با استفاده از اسید یا باز pH محلول را به 5/6-3/6 برسانید.
– عناصر کم مصرف حل شده در آب را به تانک اضافه کنید.
– با افزودن آب حجم محلول را به ۱۰۰ لیتر برسانید و مجددا pH را تنظیم کنید.
حال محلول غذایی آماده مصرف میباشد.
طرز تهیه ۱۰۰ لیتر محلول غذایی نهایی با استفاده از چهار محلول پایه
– تا ۷۵ درصد ظرف (۷۵ لیتر) را از آب پر کنید.
– ۵۰۰ میلی لیتر (۵۰۰=200÷100000) محلول پایه A را به تانک اضافه کنید.
– با افزودن آب حجم محلول را به ۹۰ لیتر برسانید و سپس ۵۰۰ میلی لیتر محلول پایه B را اضافه کنید.
– با افزودن اسید یا باز pH محلول را در محدوده 5/3-6/6 تنظیم کنید.
-100 میلی لیتر (۱۰۰=۱۰۰۰÷۱۰۰۰۰۰) محلول پایه عناصر کم مصرف C را به تانک اضافه کنید.
-100 میلی لیتر از محلول پایه آهن (D) به تانک اضافه کنید.
– با افزودن آب حجم محلول را به ۱۰۰ لیتر برسانید و مجددا pH را تنظیم کنید.
گاهی مخزنی برای محلول های اصلاح کننده pH (اسید نیتریک یا پتاس) در نظر می گیرند.
دمای محلول غذایی باید ۲۲-۱۸ درجه سانتی گراد باشد. افزایش دما باعث ایجاد تنش در گیاهان می شود.
pH محلول غذایی
pH معیاری برای اندازه گیری غلظت یون هیدروژن در یک محیط خاص مانند آب، خاک و… است، به عبارت دیگر pH به اسیدی یا قلیایی بودن محیط بر می گردد. pH محلول به وسیله Ph متر قابل اندازه گیری است و یا به وسیله رنگ سنجی با کاغذهای شاخص می توان آن را مشخص کرد. بیشترین دامنه pH محلول غذایی از ۵ تا ۸ می باشد. رشد گیاهان در pH کمتر از ۵ و بیشتر از ۸ ضعیف بوده و مشکلات تغذیه ای پیش می آید. بیشتر گیاهان بهترین رشد را در pH برابر با ۶ تا 5/6 دارند. گیاهان در محلول غذایی می توانند محدوده وسیع تری از pH را نسبت به کشت خاکی تحمل نمایند. در بیشتر محلول های هیدروپونیک با گذشت زمان و هنگام جذب عناصر غذایی از محلول Ph افزایش می یابد. خطر عمده زمانی است که میزان pH بیش از 5/7 باشد که در این حالت
بعضی از عناصر غذایی رسوب پیدا کرده و به صورت غیر قابل دسترس در می آیند (مانند آهن و فسفات). مشکل آهن با استفاده از کلات آهن به جای سولفات آهن در محلول غذایی قابل حل است.
pH تحت تاثیر عوامل مختلفی مثل دما، نور، تبخیر و تعرق، نوع گیاه و میزان عناصر غذایی تغییر می کند. pH محلول غذایی را می توان کم و یا زیاد نمود. مثلا با استفاده از اضافه کردن اسید سولفوریک، اسید نیتریک و یا اسید فسفریک رقیق شده می توان pH افزایش یافته محلول غذایی را به حالت طبیعی برگرداند (۶/۵ =pH). همچنین اسید سیتریک و اسید استیک اسیدهای آلی مفیدی برای کاهش pH می باشند. نمک های آمونیاکی مانند سولفات آمونیوم، نیز pH را کاهش می دهند. با استفاده از آهک یا ترکیبات دیگر کلسیم نیز می توان در جهت افزایش pH محلول غذایی اقدام نمود. برخی از بسترهای کشت نیز pH محلول غذایی را تغییر می دهند، مثلا پیت باعث کاهش و اسکوریای تازه سبب افزایش pH محلول غذایی می شوند.
هدایت الکتریکی
هدایت الکتریکی به وسیله EC متر اندازه گیری می شود که امروزه این وسیله در دسترس بوده و EC را بر حسب میکرو زیمنس بر سانتیمتر یا میلی زیمنس بر سانتیمتر یا دسی زیمنس بر متر بیان می کند. این واحدها میزان کل املاح محلول را نشان میدهد و لذا زمان تعویض یا به حجم رساندن محلول غذایی را مشخص می کند. به عنوان مثال در روش NFT وقتی که هدایت الکتریکی کمتر از2000 میکرو زیمنس بر سانتیمتر باشد (یا ۲ میلی زیمنس بر سانتیمتر)، مواد غذایی به محلول اضافه می شوند تا EC بین2000 تا ۳۰۰۰ میکرو زیمنس بر سانتیمتر قرار گیرد. EC
باید به طور منظم کنترل گردد و هر گیاهی در یک EC دارای بهترین رشد می باشد. بهترین EC محلولهای غذایی 5/2-3 دسی زیمنس بر متر می باشد. دما از جمله پارامترهایی است که بر رویEC تاثیر گذاشته به طوری که افزایش دما سبب افزایش EC و کاهش دما، سبب کاهش آن می گردد.
کیفیت آب
به عنوان یک قاعده کلی تمام آبهای قابل استفاده برای نوشیدن یا آبیاری در گلخانه برای روش های آبکشت ایده آل می باشند. به منظور دقت بیشتر، آب مناسب برای آبکشت باید هدایت الکتریکی کمتر از ۳۵۰ میکرو زیمنس بر سانتیمتر داشته باشد و یا غلظت تمام املاح آن کمتر از ۳۵۰ میلی گرم در لیتر باشد. مقادیر زیاد سدیم و بر می توانند در بعضی مناطق مشکل ساز شوند. از آب بسیار شیرین مخلوط با عناصر غذایی محتوی کلسیم باید استفاده کرد.
در صورتی که آب مورد استفاده برای سیستم هیدروپونیک دارای املاحی از جمله کلسیم، منیزیم و… باشد، مقادیر این عناصر باید اندازه گیری و در محاسبه محلولهای غذایی مد نظر قرار گیرند.
جهت دریافت مشاوره و خدمات رایگان با کارشناسان شرکت نیلوفرپلاستیک در تماس باشید.
