کشت حفاظتی حفاظت از سیستم های کشاورزی در ارتباط با کنترل عواملی اقلیمی و خاکی (خاک، دما، تشعشع خورشید، باد، ترکیب رطوبت و هوا) می باشد. استفاده از تکنیکهای کشاورزی حفاظت شده در ارتباط با تغییراتی که در فرآیند تولید و رشد و نمو گیاهان مورد نظر ایجاد می کند زمینه افزایش عملکرد، بهبود کیفیت محصولات، ثبات عملکرد و تولید خارج فصل را فراهم می کند .هدف اصلی از کشت حفاظت شده تولید محصولات با ارزش اقتصادی بالا از جمله سبزیجات، میوه جات، گل های زینتی و نهال ها می باشد. مهم ترین عامل تعیین کننده در تولید محصولات باغبانی شرایط اقلیمی است. به طوری که از مهم ترین عوامل محدود کننده رشد می توان به تشعشع کم، دما و شرایط رطوبتی نامناسب، کمبود آب و مواد مغذی، وجود علفهای هرز، جریان باد شدید، کافی نبودن غلظت دی اکسید کربن در هوا اشاره کرد. اکثر عوامل محدود کننده ذکر شده مربوط به شرایط اقلیمی هستند و یا عواملی که مستقیما به شرایط اقلیمی وابسته هستند که ممکن است معنای کشت حفاظت شده را تغییر دهند. کمبود آب مهم ترین عامل محدود کننده در تمامی فعالیت های کشاورزی است این کمبود به علت خشکسالی بوجود می آید که تأثیر آن با اثر مجموع عواملی چون سیلاب ها، سرما، تگرگ و طوفان برابر است. آبیاری بدون شک قدیمی ترین روش حفاظت از محصولات زراعی در برابر خشکی است و این روش باعث شکل گیری فعالیتهای کشاورزی در زمین های لم یزرع شد که بدون توجه به این روش تولید محصولات کشاورزی امکان پذیر نمی شد. امروزه کشت حفاظت شده فراتر از آبیاری عمل کرده و شامل تعداد زیادی تکنیک های حفاظت از گیاهان است و در قرن اخیر نیز به یافته های بسیار مهمی دست پیدا کرده اند.
انواع روش های کشت حفاظتی
تمامی جنس های گیاهی به یک مقدار بهینه از پارامترهای محیطی نیاز دارند. قرار دادن یک پوشش در مجاورت گیاه شرایط اقلیمی را بهبود می بخشد که تأثیر آن می تواند بر تمام گیاه یا قسمتی از آن دیده شود. موقعیت این پوشش یا دیگر عوامل محافظت کننده اقلیمی مورد نیاز گیاه نوع حفاظت آنها را مشخص و تعیین می کند. زمانی که این پوشش روی سطح خاک یا زیر اندامهای هوایی گیاه قرار می گیرد مالچ نامیده می شود.
صفحات جانبی یا نوعی از حفاظت که به عنوان بادشکن عمل می کنند، زمانی که صفحات روی گیاه قرار می گیرند به عنوان کاور عمل کرده و نوع سوم حفاظت را شکل می دهند که شامل انواعی مثل گلخانه، تونل ها پوشش های شناور هستند.
پوشش های شناور: به عنوان پوشش مستقیم و مالچ شناور شناخته می شوند که بطور مستقیم روی گیاه قرار گرفته و از آن حفاظت می کند که فاقد هرگونه سازه ای است.
تونل های کوتاه: تونل هایی هستند که معمولا یک متر ارتفاع دارند.
تونل های بلند: تونل هایی هستند که کارگران می توانند در زیر آنها کار کنند و مناسب کشت گیاهان بلند هستند.
گلخانه ها با دیگر پوشش های حفاظتی از لحاظ حجمی، ارتفاع و عرض کار برای کشت گیاهان بلند متفاوت است و در آن می توان حتی درختان میوه را کشت کرد.
این موضوع طبیعی است که تفاوت گلخانه ها با تونل های بلند قابل تشخیص نیست، اما فرق بین تونل ها و گلخانه ها همیشه در خصوص سازه آنها نیست.
اهداف کشت حفاظتی
عامل اصلی و عمومی در کشت حفاظت شده ایجاد محیط ایده آل از طریق اعمال تکنیک های مختلف است تا به میزان مناسب حفاظت از محصولات رسیده و نیز باعث افزایش عملکرد، کیفیت محصول و گسترش دامنه زمانی مرحله برداشت شود .در بعضی مناطق کاهش میزان تشعشعات خورشیدی (سایه بان) یا محافظی در برابر باد، تگرگ یا باران جزء اقدامات حفاظت شده می باشد. در این راستا اقداماتی انجام گرفته که بهره وری بیشتری در خصوص استفاده از خاک، آب، انرژی، مواد مغذی و فضا به خوبی عوامل مهم اقلیمی مثل تشعشع، دما، رطوبت هوا و غلظت دی اکسیدکربن انجام گیرد. در کنار حفاظت از محصولات در برابر خشکی توسط آبیاری، به طور کلی، دیگر موارد حفاظتی در کشاورزی عبارتند از:
کاهش مصرف آب: استفاده از انواع مختلف مالچ (مالچ کلشی، ماسه ای، شنی و مالچ پلاستیکی) سبب کاهش تلفات آب از طریق کاهش تبخیر سطحی و ممانعت از رشد علفهای هرز (که رقیب جدی در مصرف آب می باشند می شود. استفاده از گلخانه ها، تونل ها و دیگر پوششهای حفاظتی که میزان تشعشعات را کم می کنند سبب کاهش میزان آب مورد نیاز گیاه و افزایش راندمان آب آبیاری می شوند.
حفاظت محصولات از دماهای پایین: در این رابطه می توان به استفاده از اشکال حفاظتی خاص برای هر گیاه یا هر ردیف از گیاهان یا تمام سطح کشت با استفاده از پوشش خاص روی بوته یا استفاده از گلخانه ها و تونل ها اشاره کرد. در اینجا لازم است که به دیگر تکنیکهای تکمیل کننده در این موضوع اشاره کنیم، مثل استفاده از ابزار متلاطم کننده هوا که لایه های هوا را مخلوط می کنند که با این کار از یخ زدگی گیاهان در سطح زمین جلوگیری می کند یا پاشش آب به منظور عامل ضدیخ بر روی پوشش گیاهان و یا ژنراتورهای تولید کننده دود و یا استفاده از آتش جهت گرم کردن باغ های فضای باز.
کاهش سرعت باد: استفاده از بادشکن ها مثل پشته های طبیعی، ساختارهایی که به طور طبیعی وجود دارند (مثل چوب ها و بوته های خشک) یا مواد مصنوعی تنها روش جهت کاهش سرعت باد نیستند چرا که دیگر شیوه های حفاظتی مثل تونلها و گلخانه ها ممکن است تأثیرات مهمی در زمینه شکست شدت باد داشته باشند.
محدود کردن اثر اقلیمی خشکی و بیابان: گلخانه هایی که در مناطق خشک و لم يزرع واقع شده اند با پوششی که دارند سبب ایجاد میکروکلیمای مناسب جهت رشد و تولید گیاهان باغی می شوند. این روش در بسیاری از مناطق از جمله مناطق مدیترانه ای، خاورمیانه، آفریقا و آمریکا(مکزیک و ایالات متحده) از اهمیت برخوردار است.
کاهش خسارت ناشی از آفات، بیماری ها، نماتدها، علف های هرز، پرندگان و غیره: در محیط های ایزوله یا بسته مثل گلخانه به راحتی می توان از گیاهان در برابر آفات محافظت کرد (کنترل بیولوژیکی حشرات). در این محیط ها می توان خاک و اتمسفر را ضدعفونی کرد یا این که می توان خاک آن را تعویض یا حتی با مواد مصنوعی جایگزین نمود (مثل کشت گیاهان در کیسه و دیگر روش های کشت هیدروپونیک). همچنین می توان توسط آتش بیماریها، آفات، نماتدها و علفهای هرز را در خاک از بین برد. در مقابل صدمات آفات، می توان از پوشش هایی از جنس الیاف یا پارچه بصورت مستقیم روی سطح خاک استفاده کرد. استفاده از مالچ پلاستیکی جهت ضدعفونی کردن خاک تحت درجه حرارت بالا یک روش موثر بدون اثرات زیان بار برای محیط اطراف می باشد، ولی این روش فقط در مناطقی که میزان تشعشع خورشید زیاد باشد، امکان پذیر است.
افزایش سطح زیر کشت و دفعات برداشت: استفاده از گلخانه ها با تجهیزات مختلف (تونلها و مالچ ها) تاکنون عملکرد محصولات را در سراسر جهان افزایش داده و در بعضی مناطق امکان کشت محصولات باغبانی را فراهم نموده و نیز امکان کشت محصولات جدید را در مناطقی که امکان رشد آنها وجود نداشته فراهم کرده است.
افزایش عملکرد، بهبود کیفیت محصولات، حفاظت از منابع: در کنار افزایش عملکرد ناشی از استفاده از روش های حفاظتی، استفاده از منابع (خاک، آب، نور خورشید، انرژی و دی اکسیدکربن اتمسفر) نیز در مقایسه با کشاورزی رایج با کارایی بالاتری صورت می گیرد. علاوه بر این، استفاده از این شیوه، کیفیت محصول را از طریق حفاظت گیاه در برابر باد، باران، طوفان، سرما و حشرات و دیگر آفات افزایش می دهد.
کنترل اقليم سبب بهبود کمی و کیفی محصول می شود: در گلخانه مدیریت دما و رطوبت هوای گلخانه در کنار مدیریت مناسب غلظت دی اکسید کربن و شدت نور تأثیر بسزایی در افزایش عملکرد و کیفیت محصول دارد.
ثبات عرضه تولیدات با کیفیت بالا: کشت های حفاظت شده در مقایسه با کشت های متداول از ریسک های کمتری برخوردارند و تسهیلاتی در عرضه منظم محصولات به بازار فراهم می کنند. همچنین باعث طولانی تر شدن دوره عرضه محصولات باغبانی به بازار شده اند. بطور طبیعی جهت دست پیدا کردن به این اهداف در این گونه کشت ها به میزان بیشتری سرمایه گذاری نیاز است و در صورت عدم مدیریت مناسب و فشار عوامل محیطی به میزان نهاده بیشتری نیز، نیاز خواهد بود. گلخانه های مدرن تولید کننده محصولات کشاورزی به عنوان یک سرمایه گذاری کلان با تکنولوژی و خطر پذیری بالا شناخته شده اند.
تاریخچه
اولین سند تاریخی در ارتباط با کشاورزی حفاظتی طبق موارد ثبت شده توسط تاریخدانان، به امپراطوری رم در مدت زمان سلطنت Tiberius Caesar بر می گردد و زمانی است که از ساختمانهای متحرک جهت استفاده کشت خیار سبز استفاده می کردند که بودن آب و هوا به صورت روباز بوده و در شرایط بد آب و هوایی از این ساختمان ها استفاده می شده است. در این شیوه، از صفحاتی از جنس میکا (طلق) برای پوشش و از سنگ برای حصار آن استفاده می شده است. فیلسوف آن زمان بنام سنکا این راه و روش را غیر طبیعی خواند و آن را محکوم کرد. این شیوه کشت همراه با سقوط امپراطوری رم ناپدید شد و در دوره رنسانس (از قرن ۱۶ تا ۱۷) اولین پیشروها در استفاده از گلخانه در انگلیس، هلند، فرانسه، ژاپن و چین پدیدار شدند.آنها دارای ساختمانهای بسیار اولیه و ناقص بودند که از چوب یا بامبو با پوشش شیشه یا کاغذهای روغنی ویا شیشه های ناقوسی برای گرم کردن بستر استفاده می کردند. بعدها در نیمکره شمالی اولین گلخانه ها ساخته شدند که رو به جنوب بوده و از آجر برای ساخت دیوار شمالی استفاده می کردند. اولین تلاش برای استفاده از سیستم های گرمایشی در این ساختمانها انجام گرفت. در طول شب جهت حفاظت از گیاهان از پوشش هایی از جنس کاه یا نی به عنوان عایق حرارتی استفاده می کردند و استفاده از آنها بسیار محدود بود. اولین سازه گلخانه سه گوش یا شیروانی در باغ های گیاه شناسی در طول قرن ۱۹ پدیدار شد و کشت انگور، هندوانه، هلو و توت فرنگی در آن ها رایج شد.
در اواخر قرن نوزدهم گوجه فرنگی (به عنوان میوه – سبزی که سالها پیش به عنوان ماده سمی شناخته شده بود) معرفی گردید. به زودی استفاده از گلخانه از اروپا به آمریکا و سپس به آسیا در کنار شهرهای بزرگ منتقل و گسترش پیدا کرد. در قرن بیستم وضعیت اقتصادی پیشرفت قابل ملاحظه ای به ویژه بعد از جنگ جهانی دوم داشت و این امر سبب بهبود در ساختمان گلخانه ها گردید. در اواسط قرن بیستم بیش از ۵۰۰۰ هکتار از گلخانه ها در هلند شکل گرفت که بیشتر آنها جهت کشت گوجه فرنگی استفاده می شد. با این وجودگلخانه های پلاستیکی تسهیلاتی را جهت گسترش صنعت گلخانه در آسیا (به ویژه ژاپن، کره جنوبی و چین) و کشورهای مدیترانه ای (با راهنمایی اسپانیا و ایتالیا در خصوص شرایط کلی آنها) به وجود آورد. در اروپا بحران انرژی و معرفی پلاستیک باعث عکس العمل طرفداران تغییر مکان گلخانه های تولید سبزیجات از کشورهای شمالی (به ویژه هلند) به حوزه مدیترانه با ارتفاع کم از سطح دریا اجازه تولید محصولاتی با چنین شرایطی در خارج از فصل را فراهم کرد. پیشرفت در چنین کشتهایی باعث ساده تر شدن پخش محصولات در بازارهای محلی و اروپایی گردید و تقاضا با پیشرفت اقتصادی در این زمینه بیشتر شد. به طور همزمان پیشرفت در گلخانه های صنعتی در شمال اروپا جایی که گیاهان زینتی کاشته می شدند با افزایش ضرر و زیان کاشت همراه بود. دو نظریه در مورد گلخانه ها وجود دارد. اولین مورد از آن (نوع شمال اروپایی) با هدف رسیدن به حداکثر کنترل اقليم جهت حصول حداکثر تولید محصولات مورد نظر که به صورت مصنوعی در گلخانه تولید می شوند. دومین مورد مفهوم گلخانه دنبال کردن حداقل کنترل اقلیم و استفاده کمتر از تکنولوژی گلخانه در جهت تولید محصولات اصلاح شده در شرایط ارتفاع کم است که این نوعی از گلخانه های مدیترانه ای است و به طور واضح درجه بندی متفاوتی بین این نوع و نوع دیگر وجود دارد.
نوع گلخانه انتخاب شده اصولا به موارد زیر بستگی دارد:
- حداکثر یا حداقل کنترل اقلیمی (دو مفهوم ذکر شده)
- نوع گیاهی که کاشته می شود
- نوع محل احداث
- غالبيت شرایط اقتصادی عرضه میوہ جات تازه، سبزیجات و گلها که مصرف کنندگان تقاضا دارند منجر به دستیابی سه شیوه گلخانه داری شامل موارد زیر شد:
- تولید در گلخانه هایی که نزدیک مرکز فروش باشند.
- نگهداری محصولات برداشت شده جهت فروش در آینده.
- انتقال محصولات به جاهایی که از نظر اقلیمی متفاوت هستند و این محصولات به طور طبیعی در مزارع عادی کشت می شوند.
امروزه این سه شيوه تولید کننده نه تنها باهم تولید نمی کنند بلکه شیوه های تولید چند منظوره حکم فرما شده اند، به این صورت که محصولات در گلخانه در شرایط خوب اقلیمی مثل مناطق مدیترانه ای تولید می شوند و به مناطق مصرف کننده بزرگ اروپایی منتقل می گردند.
اهمیت
بادشکن ها اولین نوع حفاظت در کشاورزی بوده اند. گرچه آمار دقیقی در خصوص استفاده از آنها موجود نیست اما هنوز در سراسر جهان از اهمیت خاصی برخودارند. ویژگی پوشش های پلاستیکی سبب گسترده شدن استفاده از آن به عنوان مالچ بر روی بسیاری از محصولات در مناطق مدیترانه ای و بویژه مناطق شرق آسیا (چین، ژاپن، کره جنوبی شده است. تونل های کم ارتفاع در جهت تولید محصولات موقتی استفاده می شوند، کا، بیشتر در مناطق مدیترانه ای و مناطق شرق آسیا گسترش پیدا کرده اند. پوشش های مستقیم در صورت نبود سازه مناسب، جهت نگهداری آنها استفاده می شود که نوعی از تکنیک شبه حفاظت شده می باشد که ارزان و موثر است. سطح حفاظت شده با پوشش مستقیم بیشتر به گیاهان کم ارتفاع منحصر شده اما با این وجود رو به گسترش است. تونل های بلند که دارای سازه هستند جهت استفاده تمام گیاهان کاربرد دارند و جز گلخانه ها محسوب می شوند چرا که که نوع ساده ای ازگلخانه ها هستند. صنعت گلخانه در مدیترانه (شامل تمامی کشورهای ساحلی مدیترانه و پرتغال) در سال ۱۹۸۷ حدود65000 هکتار را تحت پوشش قرار داد. با راهبردهای جهانی این میزان در سال ۲۰۰۶ به بیش از 200000 هکتار رسیده است که اصولا گلخانه هایی با پوشش پلاستیک هستند. گلخانه های پلاستیکی در کشورهایی مثل اسپانیا نماینده حدود 99٪ پوشش گلخانه ای در جهان هستند. در سال ۲۰۰۵ در این کشور حدود 53843 هکتار گلخانه تخمین زده شد که شامل دو برابر سطح موجود در دهه های اخیر بوده است.
ژاپن کشور پیشتاز در تولید محصولات گلخانه ای در گذشته بوده است که گلخانه های شیشه ای در این کشور حدود ٪5 كل آنها در جهان است. به طور مشابه، در چین اکثر گلخانه ها با پوشش پلاستیک هستند که یک افزایش چشمگیری تا سال ۱۹۸۰ داشته است. این سطح در سال ۲۰۱۰ در 000/496/1 هکتار ثبت شد که بیش از نیمی از اراضی تعلق داده شده برای این نوع کار بوده است و مابقی آن تونلهای بلند (به ارتفاع 5/2 تا ۳ متر) و تونلهای متوسط (به ارتفاع 8/1 تا 5/2 متر) هستند، در صورتی که گلخانه های شیشه ای در حداقل می باشند. متراژ، شکل تونل ها در طول زمان بسته به شرایط و نوع محصول نوسان داشته است. گلخانه های شیشه ای فقط در برخی مناطق مثل شمال اروپا به میزان زیاد وجود دارند، در جایی مثل آلمان حدود ۹۰ درصد و در هلند بیش از ٪98 کل گلخانه های شیشه ای در سطح کل اتحادیه اروپا که کمتر از۲۵۰۰۰ هکتار است قرار گرفته است.
انواع جنس های پلاستیکی
پس از ظهور پلاستیک در نتیجه تحقیقات گسترده محققین و پیشرفت گسترده این دانش، استفاده از پلاستیک که با کاهش هزینه تولید، حفاظت از محصولات کاشته شده مرسوم شده است. پیش از ورود پلاستیک به بازار، پیش از سال ۱۹۴۸ گلخانه ها با ساختمان هایی ساده از جنس چوب بودند و با سلوفان (لایه پلاستیک سلولزی) پوشیده شدند. پلاستیکهای پلی اتیلن (جنس پلاستیکی که قبلا فقط در تجهیزات نظامی استفاده میشد) در دهه ۱۹۵۰ در بازار آمریکا وارد شد که تأثیرات مهمی بر جای گذاشت. استفاده از تجهیزات پلاستیکی بویژه در باغبانی جهت حفظ محصولات گسترش پیدا کرد.
مزایای فراهم شده در استفاده از پلاستیک
سبکی آنها که به دلیل چگالی کم آن است (برای مثال ۱ متر مربع پوشش از جنس پلاستیک با ضخامت ۲۵ میکرومتر برای وزنی ۱۰۰ برابر کمتر از ۱ مترمربع شیشه با ضخامت ۴ میلی متر را دارد)
- مقاومت مکانیکی زیاد آنها نسبت به جنس شیشه ای برای مثال در مقابل طوفان
- دوام و پایداری آنها (مقاومت آنها در برابر خوردگی عوامل شیمیایی مثل کودها و عوامل بیولوژیکی مثل باکتری و قارچ)
- بی خطر بودن آنها در مقابل گیاهان و حیوانات
- غیرقابل نفوذپذیری در مقابل آب و گازها
- شفاف بودن نسبت عبور نور
پلاستیک از لحاظ اقتصادی به صرفه بوده و به ویژه در کشاورزی از آنها می توان در موارد مختلف استفاده کرد (به عنوان گلخانه یا مالچ، تونل ها، پوشش مستقیم). اطلاعات مفید در خصوص محدودیت استفاده از پلاستیک اجازه استفاده صحیح از آنها را به ما می دهد. برای مثال تحت شرایط تغییرات دمایی شدید، پایداری بعضی از جنس های پلاستیکی تحت دمای کم یا زیاد رضایت بخش نبوده است، الکتریسیته ساکن در بعضی از فرمول های ساخته شده مثل اتیلن ونیل استات (EVA) یا (PVG) سبب تجمع ذرات خاک بر روی آنها می شود که این امر باعث کاهش شفافیت در برابر نور می گردد. خراشیدگی برخی از جنس های ساخته شده که فاقد خصوصیت ضد خراش در مقابل بادهای شنی هستند از دیگر مضرات آنها است. دیگر جنبه های منفی آن، کاهش نفوذ نور از پوشش های پلاستیکی با مستهلک شدن آنها در طول زمان و خطر آتش سوزی آنها می باشد که لازم است جهت استفاده مطلوب و بهینه به این موارد توجه کرد. جهت حفاظت از محصولات در برابر انتقال اشعه خورشید خواص پلاستیک ساخته شده نقش کلیدی در رشد گیاه خواهد داشت.
- اصطلاح کشاورزی حفاظت شده شامل یکسری تکنیکهایی برای اصلاح عوامل محیطی طبیعی گیاهان است که بطور کامل و یا مختصر شرایط میکروکلیمایی را تغییر می دهند و این تغییرات در جهت پیشرفت تولید انجام می گیرد.
- در میان تکنیکهای کشت حفاظتی بادشکن ها، مالچ ها، تونل های کوتاه، پوشش مستقیم، تونل های بلند و گلخانه ها قابل ذکر هستند.
- در میان دیگر عوامل اصلی در کشت حفاظت شده می توان به عواملی همچون حفاظت از گیاهان در مقابل دماهای زیان بار، باد، تندباد، باران و برف، به خوبی حفاظت در مقابل آفات، بیماری ها و انگل ها و تهیه اقلیم مناسب، اشاره کرد.
- کشت حفاظت شده از قرن های گذشته استفاده می شده که می توان به حفاظت از کشت در زمان های گذشته در رم اشاره کرد.
- پیشرفت در جنس های پلاستیک ساخته شده باعث گسترش استفاده از آنها در گلخانه ها و دیگر تکنیک های حفاظتی در ثلث آخر قرن ۲۰ در سراسر جهان گردید.
- سطح کشت حفاظت شده در سال، 000/905/1 هکتار گلخانه ، 000/672/1 هکتار تونلهای کوتاه و کشت های شناور (معلق) و بیش از 000/000/10 هکتار بصورت مالچ برآورد شده است. افزایش بسیار زیاد سطح کشت حفاظت شده در دهه های اخیر به دلیل گسترش زیاد آنها در آسیا بویژه در کشور چین بوده است.
