بسترهای کشت گیاهان گلخانه ای

به طور معمول، محل گلخانه ها در درجه اول بر اساس شرایط آب و هوایی محلی با ارتباطی اندک با کیفیت خاک محل انتخاب می شود. اگر خاک مناسب نباشد، یک راه حل ایجاد یک خاک کشاورزی مصنوعی است، وضعیتی که در برخی مناطق جنوب شرقی اسپانیا و برخی از نقاط جزاير قناری، که در آن سودآوری محصول اجازه چنین اصلاحاتی را بدهد، می باشد. مشکل خستگی خاک، در بسیاری از موارد به علت تک کشتی، چند دهه قبل ایجاد سیستم تناوب گلخانه ای با استفاده از وسایل مخصوص یا به سادگی با تغییر مکان (معمولا در گلخانه های تونلی، در شمال آفریقا)، را القاء نمود. نوآوری بعدی، استفاده از بسترهای کشت راکد و توسعه کاشت بدون خاک بود که محیط ریشه را از خاک عاری می کند، به ویژه این که مشکلات بیماریهای خاکزاد را محدود می کند. ذخایر آب و موادغذایی یک خاک باغی خوب بیشتر از بستر کاشت است و بنابراین، در هنگام رشد در بستر، حاشيه خطا بسیار محدود است.

ویژگیهای مطلوب خاکهای باغی

ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی

اگرچه تکنیک های پیشرفته آبیاری با دور آبیاری زیاد عمدتأ عملکرد اصلی خاک به عنوان یک مخزن آب و مواد غذایی را محدود کرده است، اما خاک های با بافت لومی یا لومی شنی برای محصولات باغبانی مناسب ترین می باشند، که به صورت ایده آل از تقریبأ ۵۰ تا ۶۰ درصد ماسه تشکیل شده و به میزان مطلوبی ماده آلی را تأمین می کند. بافت این نوع خاک بدون سنگریزه، سنگ و تخته سنگ است و به خوبی از نظر شیمیایی متعادل شده است و به طور معمول، دارای ویژگی های هیدرولیکی و شیمیایی مناسبی است. یک ساختمان خوب تخلخل مناسبی (ضروری برای هوادهی ریشه) برای نفوذپذیری متعادل که در محصولات محافظت شده بسیار ضروری است را فراهم می کند. جنبه ای که غالبأ نادیده گرفته می شود، شرایط زهکشی خاک گلخانه است. در صورت لزوم، خاک باید با یک شبکه زهکشی مصنوعی حمایت شود.

ویژگی های شیمیایی

ظرفیت تبادلی کاتیونی، اسیدیته متعادل (از ۶ تا 5/7، در صورت امکان) و عدم وجود مشکلات شوری یا قلیائیت (هدایت الکتریکی عصاره اشباع کمتر از ۴ دسی زیمنس بر متر با درصد سدیم قابل تبادل کمتر از ۱۰) می تواند ویژگی عمومی مطلوب باشد، اما در خاک های باغبانی که برای کشتهای حفاظت شده استفاده میشود، این ویژگیها همیشه در دسترس نیستند.
عمق خاک در محصولات باغبانی معمولا به دلیل توسعه کمتر ریشه ها محدودیتی به اندازه دیگر محصولات ندارد، به شرطی که زهکشی به خوبی انجام شود. عمق خاک باید حداقل ۳۰-۴۰ سانتی متر باشد. هرچه ظرفیت تبادل کاتیونی بالاتر باشد ظرفیت بافری خاک نیز بالاتر خواهد بود و خطرات اشتباهات کوددهی محدودتر خواهد بود. محتوای مواد آلی خاک بسیار بستگی به شرایط آب و هوایی دارد، و سرعت معدنی شدن را تعیین می کند، که به منابع مهم نیتروژن تولیدی توسط آن مربوط می شود. در آب و هوای مدیترانه ای، مواد آلی بسیار سریع تجزیه می شوند و به یک منبع تلفات نیتروژن تبدیل میشود. از آنجایی که خاک منبع موادغذایی ضروری برای گیاهان (نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، گوگرد و ریزمغذیها) است، لازم است که غلظت و میزان فراهمي آنها برای تنظیم یک برنامه تغذیه مناسب مشخص باشد. شوری خاک بر رشد گیاه تأثیر می گذارد، زیرا پتانسیل اسمزی محلول خاک را افزایش می دهد. برای گیاهان باغبانی بهتر است خاکهایی را که عصاره اشباع خاک آنها از آستانه ۳ تا ۴ دسی زیمنس بر متر فراتر است را به جز موارد ویژه و برای محصولات بسیار متحمل استفاده نکرد.

ملاحظات مدیریت خاک گلخانه

در باغبانی حفاظت شده، علاوه بر عملیات معمول کشت، وضعیت بیولوژیکی خاک نیز باید مورد توجه قرار گیرد (حضور انگل ها و بیماری های خاکزاد). مشارکت مواد آلی در خاک (در درجه اول به منظور بهبود ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی آن) مستلزم تلاش برای ارزیابی شرایط شوری و قلیائیت، و همچنین، در دسترس بودن مواد غذایی است. استفاده از مالچ پلاستیکی شفاف روی یک زمین لخت در طول فصل تابش زیاد در کاهش مشکلات گیاه پزشکی در خاک و در کاهش یا عدم استفاده از آفت کش ها موثر است.
شوری زیاد خاک در مناطق خشک، به ویژه در مناطق ساحلی، بسیار شایع است که معمولا آب آبیاری نیز از شوری بالایی برخوردار است. کاهش تبخیر آب خاک با استفاده از تکنیکهای مالچی موجب محدود کردن حرکت موئینگی آب و نمکها به سمت بالا و کاهش مشکلات حاصل از شوری می شود. عدم وجود بارش باران در گلخانه ها (به استثنای مکان هایی که دارای پوشش های منفذدار هستند) امکان شستشوی نمک را کاهش می دهد. علاوه بر این، دوزهای بالای کودهای مورد استفاده می تواند شرایط شور را ایجاد کند. استفاده از یک لایه شن در خاک، به ویژه تکنیک “إنارنادو” (که در جنوب شرقی اسپانیا استفاده میشود)، نقش مالچ را با کاهش تبخیر از خاک و امکان استفاده از آب آبیاری با شوری کم، بدون کاهش عملکرد ایفا می کند. در تکنیک ” إنارنادو” (مالچ شنی)، کود نیز در مقادیر بالاتر از ۱۰۰ تن در هکتار استفاده می شود که بخشی از آن با خاک مخلوط می شود و بقیه به صورت لایه ای یکنواخت روی خاک قرار می گیرد. اضافه کردن یک لایه شن با ضخامت ۷ تا ۱۰ سانتی متر بر روی کود موجب آماده سازی نهایی ” إنارنادو” میشود. توسعه ریشه در محیط شن-ماده آلی-خاک موجب حصول مقادیر بالای تراکم ریشه (بسیار بالاتر از اندازه گیری شده در خاک) می شود. این تراکم های بالا می تواند برای محصول بسیار مفید باشد، که موجب تهویه مناسب ریشه ها در خاک های با نفوذپذیری کم می شود.

کشت بدون خاک

سیستم ها

کشت بدون خاک سیستمی است که در آن گیاه ریشه خود را در بستری (به طور معمول جامد یا مایع) در فضای محدود و جدا شده، دور از خاک محدود می کند. امروزه اصطلاح هیدروپونیک که به طور کامل به کشت آبی اشاره دارد، با سایر روش ها و تکنیکهای کشت گیاهان خارج از محیط خاک در بسترهای مصنوعی یا در محلول های غذایی خوب هوادهی شده (آب کشت) اشتباه گرفته میشود.کشت هیدروپونیک ممکن است به صورت: ۱) تابعی از نوع سوبسترا یا ظرف ۲) تابعی از روش استفاده شده برای تأمین محلول مواد غذایی (آبیاری قطره ای، آبیاری زیرسطحی، آب در گردش، سینی ها یا میزهای شناور یا هواکشت) یا ۳) تابعی از استفاده از زهکشی (سیستمهای زهکشی باز یا آزاد و سیستم های بسته یا گردشی) دسته بندی شوند. سیستم های هیدروپونیک مناسب که اغلب مورد استفاده قرار می گیرند شامل: ۱) تکنیک فیلم مواد مغذی ۲) روش جریان عميق 3) روش شناور که در آن کشت بر روی صفحات پلی استایرن شناور انجام میشود و ۴) هواکشت می باشد که همه این سیستم ها بسته هستند. در روش جریان عميق، یک لایه نازک از محلول غذایی از طریق آبراه ها که حاوی ریشه است، جریان دارد. روش شناخته شده “سیستم رشد جدید” می تواند به عنوان یک نوع روش جریان عمیق در نظر گرفته شود. در سیستم های شناور، سینی های ساخته شده از مواد مصنوعی سبک روی محلول مواد غذایی شناور می ماند. در سیستم های هواکشت، گیاهان در پدهای پلاستیکی سوراخدار کشت می شوند که بخش هوایی را از[ریشه ها که در محفظه ای قرار دارند و محلول مواد غذایی با تناوب بسیار زیاد به صورت مه پاشی اعمال می شوند جدا می کند. سیستم های هوا کشت به ندرت به صورت تجاری استفاده می شوند. با این حال، سیستم های مبتنی بر بستر آن هایی هستند که استفاده گسترده ای در باغبانی به دست آورده اند، توضیح مختصری به شرح زیر است.

مزایا و معایب کشت مبتنی بر بستر کاشت

دلایل اصلی گسترش کاشت گیاهان بر روی بستر رشد جلوگیری از بیماریهای خاکزاد (در گلخانه های آلوده، عمدتا از طریق تک کشتی) و برای دستیابی به عملکرد زراعی خوب محصولات در این سیستم ها بوده است. علاوه بر این، با توسعه فن آوری های بستر و بهبود مدیریت آنها، کارایی استفاده از آب و مواد غذایی (سیستم های بسته) می تواند بهبود بیابد، و همچنین، با کاهش بسیاری از فعالیتهای کاشت گیاه به مدیریت خاک کمک کند. تولید و زودرسی محصولات در کشت بدون خاک از بهبود در تأمین آب و مواد غذایی و تأمین اکسیژن ریشه ای، اگر به درستی مدیریت شود، حاصل می شود. معایب اصلی کاشت در بستر عبارتند از: ۱) هزینه اولیه بیشتر نسبت به کشت خاکی معمولی) ۲) نیازمندی به مدیریت بسیار فنی محصول توسط تولید کننده و ۳) ظرفیت بافری کم سیستم. با توجه به حجم محدود بستر، دسترسی محدود به آب و موادغذایی، مستلزم نظارت مستمر برای جلوگیری از نقصان در تأمين مداوم آب و مواد غذایی است که می تواند نتایج فاجعه آمیز داشته باشد. در حال حاضر، هزینه سیستم کشت در بستر، پایین تر از اجرای سیستم ” إنارنادو” است. یکی دیگر از جنبه های منفی کشت در بستر کاشت، تولید حجم زیادی محلول است که از سوبسترا زهکشی می شود، که باید حذف شود، و همچنین، باقيمانده های سوبسترا که بازیافت آن بستگی به نوع سوبسترا دارد.

سیستم های کاشت در بستر کشت

در سیستم های کاشت در بستر، محلولهای غذایی از بالا، با استفاده از نازل یا آبپاش های کوچک، و یا از زیر بستر تأمین می شود، به طوری که از طریق نیروی موئینگی به سمت بالا حرکت می کنند. اضافي محلول مواد غذایی باید از طریق زهکشی حذف شود. یکی دیگر از روش های آبیاری، استفاده از آبیاری زیرسطحی است که در کشت گلدانی استفاده میشود. در ارتباط با موقعیت بستر کاشت در گلخانه، می توان آن را به چندین روش انجام داد: ۱) در یک راه آب که با یک فیلم پلاستیکی از خاک جدا شده با استفاده از یک بستر سنگین مانند شن ۲) در یک شیار قرار گرفته بر روی خاک (یا شن، پرلیت و غیره) ۳) در ورقه های پشم سنگ یا فیبر نارگیل بسته بندی شده در فیلم پلاستیکی ۴) در یک کیسه پلاستیکی پر شده با بستر و قرار داده شده روی خاک (یا پرلیت) و ۵) در گلدان یا ظروف. بستر باید روی یک سطح به خوبی مسطح با شیب مشخص (حداکثر یک درصد در صورت امکان برای تسهیل زهکشی قرار گیرد، در غیر این صورت، سیستم زهکشی ممکن است بسته به ویژگی های نصب شده ساده یا پیچیده باشد. جداسازی محلول زهکشی شده از منطقه ریشه برای جلوگیری از عفونت های بیماریها مهم است.

ویژگی های بسترها

ویژگی های فیزیکی

ویژگی های فیزیکی مربوط به بستر کاشت شامل: ۱) تخلخل ۲) حفظ و در دسترس بودن آب و۳) محتوای هوا هستند. تخلخل کل (یا مجموع فضای متخلخل) حجمی از بستر کاشت است که توسط مواد آلی و ذرات معدنی اشغال نشده باشد که سطح مطلوب آن بیش از ۸۵ درصد است. تمایز بین منافذ موئینگی که آب را نگه می دارند و ریزمنفذها که امکان تهویه را فراهم می کند، اهمیت دارد. آب در دسترس یا مفید در بسترها با توجه به مشخصات فیزیکی و هیدرولیکی آنها، در محدوده بسیار باریکی از نیروی ماتریکس قرار می گیرند. روابط حجمی بین حالت های هندسی مختلف پرلیت (نوع 2-P، اندازه دانه بین صفر تا ۵ میلی متر) و پشم سنگ است. میزان محدودیت ارتفاع سوبسترا برای به حداکثر رساندن مقدار آب می تواند مشاهده شود.
یکی دیگر از ویژگیهای مهم موادی که مخلوطی از ذرات هستند که بر تخلخل تأثیر می گذارد، توزیع اندازه ذرات است. یکی از ویژگی های فیزیکی بسیار مهم، هدایت هیدرولیکی بستر است، زیرا تأثیر مهمی در دسترسی محصول به آب دارد. همچنین، از ویژگی های دیگر آن می توان به: ۱) ظرفیت بستر برای مرطوب شدن مجدد ۲) تراکم ظاهری آن و ۳) این که چقدر حجم آن منقبض می شود (تحلیل می رود)، اشاره کرد.

ویژگیهای شیمیایی

بستر ایده آل نه تنها باید از مواد مضر، به ویژه فلزات سنگین عاری باشد، بلکه باید از لحاظ شیمیایی بی اثر باشد، که این ویژگی ها در بعضی از بسترهای آلی وجود ندارد. ظرفیت تبادل کاتیونی به صورت مقدار کاتیونی که در هر واحد حجم یا وزن بستر کاشت تثبیت می شود، تعریف میشود. بسترهای بدون ظرفیت تبادل کاتیونی یا دارای ظرفیت تبادل کاتیونی بسیار کم مناسب ترین هستند. ظرفیت تبادل کاتیونی در بسترهای آلی مهم هستند و توصیه می شود قبل از استفاده به منظور کاهش مقدار ظرفیت تبادل کاتیونی با مواد کلسیمی اشباع شوند، بنابراین، روی مواد غذایی که برای تغذیه بستر استفاده می شود تأثیر نمی گذارد.
 بعضی از مواد در ابتدای کاشت ممکن است موجب اسیدی شدن (به عنوان مثال، پیت) و یا ایجاد یک واکنش پایه در محلول (مثلا پشم سنگ) شوند، که می تواند با تنظیم اسیدیته محلول غذایی اصلاح شود. سطح بهینه اسیدیته محلولهای غذایی، برای محصولات باغبانی، بین ۵/۵ تا5/6 است. به طور کلی، یک بستر خوب باید از لحاظ شیمیایی پایدار باشد، تا از انتشار عناصری که موجب ایجاد مشکلات شوری یا آلودگی گیاهی، یا باعث ایجاد موارد ناخواسته در محلول غذایی می شود، خودداری کند.
شوری بستر کاشت را می توان با تغییر تعادل بین جذب و عرضه (به علاوه آبشویی) و یا با ظرفیت تبادل کاتیونی بالا تغییر داد، لذا نظارت بر هدایت الکتریکی محلول از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در کشت بدون خاک، فراهمی عناصر معدنی ضروری است. بنابراین، بستری که با این کمبود مواجه نشود، همیشه ترجیح داده میشود.

ویژگیهای بیولوژیک

بسترهای با منشاء معدنی از نظر بیولوژیک بی اثر هستند (حداقل در ابتدا)، اما در مورد بسترهای آلی این موضوع صحت ندارد، و قابلیت تجزیه زیستی دارند و قادر به انتشار آمونیاک، یا مواد فيتوتوکسینی یا مواد تنظیم کننده رشد هستند. استفاده از بسترهای آلی با قابلیت تجزیه زیستی بالا باید محدود شود، زیرا حاوی مقدار زیادی ریشه های گیاهی هستند که در نهایت باعث تنزل و تبدیل شدن به یک مشکل می شوند. نسبت کربن به نیتروژن به عنوان شاخص پایداری بیولوژیک برای بسترهای مبتنی بر مواد آلی پیشنهاد شده است. نسبت کربن به نیتروژن بین ۲۰ و40 برای بستر کاشت مناسب است.

انواع بستر

دسته بندی بسترهای کاشت

از دیدگاه استفاده در باغبانی، بسترها را می توان به صورت آلی و غیرآلی (یا معدنی) دسته بندی کرد. بسترهای کاشت ارگانیک می توانند منشأ طبیعی (پیت) یا مصنوعی (فوم های پلی اورتان) داشته و همچنین حاوی چندین محصول جانبی با منشاء طبیعی (خاک اره، فیبر نارگیل، بقایای چوب پنبه) باشند. بسترهای معدنی می توانند از مواد با منشأ طبیعی (شن و ماسه) یا مصنوعی (پشم سنگ، پرلیت) که شامل چندین محصول جانبی صنعتی (تفاله های کوره های انفجار) هستند، باشند.

معیارهای انتخاب بستر کاشت

اگر چه بهترین بستر کاشت در هر مورد بسته به شرایط استفاده متفاوت است، یک بستر خوب باید دارای ویژگی های فیزیکی (ظرفیت بالای حفظ آب سهل الوصول، تهویه کافی، چگالی ظاهری پایین، تخلخل كل بالا و ثبات ویژگی ها و ساختار) و همچنین، خواص بیولوژیکی و شیمیایی خوب (کم بودن و یا بدون ظرفیت تبادل کاتیونی، شوری کم، اسیدیته کمی اسیدی و ثبات بیولوژیکی) باشد. علاوه بر این، بدیهی است که دارای هزینه (که حمل و نقل بسیار مهم است) در راستای عملکرد آن است. همچنین، در دسترس بودن آن در هر بازار محلی مهم است. در نهایت نباید فراموش کرد که انتخاب بستر کاشت باید با سطح فن آوری گلخانه، به ویژه با قابلیت های سیستم کوددهی، سازگار باشد.

رایج ترین بسترهای کاشت

رایج ترین بسترها شامل پشم سنگ، پیت، فیبر نارگیل و پرلیت هستند. پشم سنگ دارای ویژگی های عالی نگهداری آب است که در شیارهای 5/7  و گاهی اوقات ۱۰سانتی متری (ابعاد معمول ۱۰۰ × ۲۰ × ۷ سانتی متر یا ۱۰۰ × ۱۵ × ۱۰ سانتی متر) استفاده می شود. برای سهولت بالا آمدن بذرها در قالبهای پشم سنگ کاشته می شوند. پشم سنگ را می توان یک بستر بی اثر، بدون ظرفیت تبادل کاتیونی و اسیدیته کمی قلیایی(که به راحتی خنثی و کنترل می شود در صورتی که شیارها با محلول اسیدی قبل از شروع دوره کاشت محصول آبیاری شوند)، در نظر گرفت. این بستر ساختاری همگن و کم تراکم (که حمل و نقل آن را تسهیل می کند) و متخلخل دارد. امروزه این بستر یکی از مهم ترین بسترهای مورد استفاده در اروپا و دیگر نقاط جهان است. نوعی از پشم سنگ فایبرگلاس وجود دارد که دارای ساختار لامینار (نوع چندلایه) برای تسریع انتشار جانبی آب است. پرلیت پر از مواد بسیار سبک، بسیار متخلخل و با تهویه بسیار خوب است. از نظر تجاری پرلیت در چندین اندازه در دسترس است و محبوب ترین آنها شامل ذرات بین 5/1 تا 5/2  میلی متر است. مشکل اصلی آن شکنندگی مکانیکی آن است که با گذشت زمان، تخلخل و ویژگی تهویه آن کاهش می یابد، زیرا دانه های شکسته باعث افزایش نسبت ذرات ریز می شوند. گرچه در ابتدا واکنشی مانند پشم سنگ دارند، اما پس از مدتی از نظر شیمیایی خنثی میشوند. ظرفیت نگهداری آب پرلیت به اندازه آن بستگی دارد. در عمل، کیسه های پرلیت 2-P معمولا دارای قطر ۱۵ تا 20 سانتی متر در مقطع عرضی، 2/1 متر طول و حاوی ۴۰ لیتر هستند. به دلایل اقتصادی، حجم کمتر (۳۳ لیتر) نیز مورد استفاده قرار می گیرد. پیتها مواد آلی هستند که از تجزیه گیاهان باتلاقی حاصل می شوند. آنها معمولا صرف نظر از منشأ، عاری از پاتوژنها هستند، اما دارای ظرفیت تبادل کاتیونی بالا هستند، مشکل متراکم شدن هنگام خشک شدن دارند و مرطوب شدن مجدد آنها بسیار دشوار است. پیتهای بلوند دارای خواص فیزیکی خوبی هستند و به راحتی دوباره مرطوب می شوند، بنابراین، بسیار مناسب برای کشت بدون خاک در کیسه هستند. پیتهای سیاه بیش از انواع بلوند تجزیه شده اند و ویژگی های فیزیکی آنها پایین تر از انواع بلوند است. هر دو پیت معمولا با اختلاط با بسترهای بسیار متخلخل مانند پوزولانا یا پومیس مورد استفاده قرار می گیرند. 
پوست درخت بسترهای سبک و خوبی هستند، اما آب کمتری را نگه می دارند. نسبت کربن به نیتروژن آنها بالا است و مقدار زیادی نیتروژن هنگام تجزیه جذب می کنند. سایر محصولات جانبی کشاورزی و جنگلی (مانند زباله های چوبی باقیمانده های انگور فشرده) در گلدان ها به صورت مخلوط استفاده میشود. فیبر نارگیل (الیاف نارگیل) که دارای خواص نزدیک به پشم سنگ نسبت به باقیمانده های جنگلی است، به طور گسترده در قالب های پلاستیکی و در ظروف پلی استایرن برای کاشت محصولات باغبانی مورد استفاده قرار می گیرد، اگرچه ظرفیت تبادل کاتیونی آنها استفاده از آنها را در مقایسه با مواد بی اثر پیچیده می کند. تفاوت های کیفی مهمی در فیبر نارگیل بسته به منشاء آن وجود دارد.
استفاده از پوزولانا و سنگریزه های آتشفشانی محدود به مناطقی است که این مواد در آنها به طور طبیعی یافت میشود، مانند جزایر قناری، که به عنوان “پیکون “، یا در مکزیک “تسونتل” شناخته میشوند. ویژگی های آنها بسته به منشاء و بافت متفاوت است. ماسه ها و سنگ های با منشاء سیلیسی نسبت به منشاء آهکی ترجیح داده میشوند. با توجه به این که در همه جا به فراوانی وجود دارند، از زمانی که کاشت در بستر شروع به گسترش کرد، استفاده می شوند. مشکل اصلی آنها وزن سنگین آنها است. بیشترین کاربرد دانه های شن و ماسه با اندازه بین 2/0 تا ۲ میلی متر است و بهترین ماسه از ۲ تا ۵ میلی متر متفاوت است. مواد ناخالص گرانول) به دلیل کم بودن ظرفیت نگهداری آب نیاز به آبیاری متناوب دارند. شن و ماسه معمولا به صورت مخلوط برای گلدان ها در فضای باز استفاده می شوند، زیرا، به دلیل وزن آنها، گلدان ها با ثبات در برابر باد قرار می گیرند. ورمیکولایت یک تبدیل صنعتی از میکا است و سبک، متخلخل، با تهویه خوب و دارای ظرفیت نگهداری آب بالا است. معمولا به صورت مخلوط استفاده می شود. رسهای توسعه یافته دارای ویژگی های فیزیکی خوبی هستند، اما ظرفیت نگهداری آب کم آنها باعث افزایش نیاز به تناوب آبیاری می شود، و قیمت بالای آن، مصرف آن را به کاشت گلدانی محدود کرده است. فوم پلی اورتان بسیار بادوام، سبک، بی اثر و قابل بازیافت است، اما ظرفیت نگهداری آب کمی دارد.

انتخاب مشترک بستر و سیستم های کاشت بدون خاک

انتخاب بستر تعیین کننده سیستم استفاده از آن است و برعکس، بنابراین، این دو باید با هم در نظر گرفته شوند. ساده ترین سیستم کاشت استفاده از آب راه است، که حجم زیاد آن اینرسی بیشتری نسبت سایر سیستم ها فراهم می کند. زمان بندی آبیاری و کوددهی را می توان با یک زمان سنج انجام داد. بهترین بسترهای سازگار شده ماسه، سنگ، پرلیت، پوزولانا و ماسه های آتشفشانی و بارکها هستند که به تنهایی یا به صورت مخلوط با پیت به کار می روند. شیارها که بر روی خاک قرار می گیرند و یا معلق هستند، دارای حجم کوچکتری از بستر نسبت به آب راهها هستند، بنابراین، برنامه ریزی آبیاری باید، با استفاده از سینی تقاضا یا محاسبه بر حسب تابعی از تابش دریافت شده، دقیق تر از آبراهها باشد. مناسب ترین مواد برای بستر عبارتند از پرلیت، پوست درخت، رسهای توسعه یافته و پوزولانا. در کیسه های سبک یا اسلبها آبیاری با استفاده از یک سینی تقاضا یا به عنوان تابعی از تابش تجمعی و زهکشی برنامه ریزی می شود، معمولا نیازمند استفاده از کامپیوتر برای مدیریت کوددهی برنامه ریزی شده است. رایج ترین بسترها پشم سنگ و الیاف نارگیل (فيبر نارگیل) برای اسلبها و پرلیت، پیت بلوند، رس توسعه یافته، پوست درخت و مواد آتشفشانی برای کیسه ها هستند. گاهی اوقات، کیسه ها و اسلب ها توسط صفحات پلی استایرن که در قسمت زیرین قرار می گیرند جدا شده تا موجب تسهیل رواناب مواد آبشویی شده و احتمالا قراردادن لوله گرمایش ریشه شود.

سیستم های بسته (همراه با باز چرخش)

با هدف اجتناب از آلودگی آبخوان ها توسط محلولهای زهکشی شده از سیستم های کاشت بدون خاک، سیستم هایی برای باز چرخش آب زهکشی توسعه یافته اند. این سیستم ها همچنین به عنوان سیستم های بسته شناخته می شوند، و نیاز به آب با کیفیت مناسب دارند. در این سیستم ها که آبیاری با زهکشی و بازچرخش محلول اضافی همراه است (معمولا به ترتیب ۲۰ تا ۳۰ درصد)، اگرچه اثرات زیست محیطی حذف شده و یا به حداقل می رسند، اما خطر گسترش بیماری ها با بازچرخش محلول افزایش می یابد، که نیازمند ضدعفونی راه بازگشت محلول است. درصد زهکشی توسط ظرفیت سیستم ضدعفونی و خطر خفگی ریشه محدود می شود. هرچه زهکشی بهتر انجام گیرد، کنترل شوری محلول باز چرخش شده بهتر خواهد بود. هنگامی که کیفیت آب مناسب است، می توان از سیستم های بسته استفاده کرد، اما اگر کیفیت آب متوسط باشد، بهتر است از سیستم های نیمه بسته استفاده شود (دور ریختن یا تعویض دوره ای محلول غلیظ بازچرخش شده)، و زمانی که کیفیت آب پایین است استفاده از سیستم های باز یا تمیز کردن منبع آب توسط اسمز معکوس ضروری است. در سیستمهای باز، برنامه ریزی مناسب آبیاری (دوز و تناوب) ضروری است، و جذب موادغذایی کمتر اهمیت دارد، در حالی که، در سیستمهای بسته یا نیمه بسته برعکس این روش است. ساده ترین سیستم بسته از یک مخزن مخلوط استفاده می کند که محلول موادغذایی به آب تخلیه که در حال گردش است، اضافه میشود. سپس آبیاری از مخزن مخلوط انجام میشود. سیستم، دارای حداقل یک خروجی (آب و موادغذایی جذب شده توسط گیاهان) و یک ورودی (آب و موادغذایی تزریق شده در مخزن مخلوط)، اگر همه آن از آب تخلیه شده استفاده شود، است. سیستمهای بازچرخش نیاز به زمین مسطح، با شیبهای یکنواخت 5/0 درصد دارد و ممکن است تنظیمات مختلفی داشته باشد. برای جلوگیری از گسترش بیماریها ضروری است که آب آبیاری ضدعفونی شود. برای این منظور، معمول ترین روش ها : 1)گرم کردن محلول موادغذایی، حداقل تا ۹۵ درجه سانتی گراد برای ۳۰ ثانیه ۲) اعمال اشعه ماوراء بنفش، در محدوده ۲۰۰ تا ۳۱۵ نانومتر در تاریکی، برای غیرفعال کردن پاتوژنها ۳) فیلتر کردن آبهای خروجی، با استفاده از یک غشاء یا بسترهای شنی، اکثر پاتوژنها توسط منافذ با اندازه بین 1/0 تا ۱۰ میکرومتر حذف می شوند و ۴) تیمارهای شیمیایی با کلرید، ازن، پراکسیدهیدروژن یا سفید کننده هستند. هنگامی که نمکها بیش از حد در مخزن مخلوط تجمع می یابند، برای از بین بردن نمک، باید آب زهکشی دور ریخته شود.

شوری در سیستم های کاشت بدون خاک

مقدار کل نمک در آب آبیاری که به صورت هدایت الکتریکی بیان می شود، به عنوان شاخص کیفیت آب آبیاری در نظر گرفته میشود. اثر اصلی شوری در آب و یا محلول غذایی اثر اسمزی است، زیرا هرچه محتوای نمک بالاتر باشد فشار اسمزی محلول بالاتر است.

Osmotic Pressure (Mpa) = 0.33 X EC(dsm-1) (1 – 10)

با افزایش فشار اسمزی، تنش آبی افزایش می یابد، زیرا آب برای گیاهان کمتر در دسترس است. اثرات شوری در تولید، به دو صورت کمی و کیفی پیچیده است، زیرا تحت تأثیر شرایط مختلف رشد قرار می گیرند. از دیگر اثرات شوری، تأثیر بر تغذیه با تغییر در جذب یون های خاص، مانند آنتاگونیسم سدیم با کلسیم و منیزیم، یا ایجاد سمیت، در مورد یون های بدون رابطه اسمزی است. شوری موجب کاهش اندازه میوه ها و وزن تر می شود، زیرا فشار اسمزی زیاد باعث جلوگیری از عرضه آب به میوه ها می شود. اگرچه در محصولاتی مانند گوجه فرنگی، به بهبود کیفیت ارگانیک آن کمک می کند.
شوری همچنین توسعه برگ را محدود می کند و بروز پوسیدگی انتهایی شکوفه در میوه را افزایش می دهد. در اکثر محصولات، حداقل میانگین غلظت محلول های غذایی مورد نیاز حدود 5/1 دسی زیمنس بر متر است. اگرچه تولید میوه های با کیفیت بالا ممکن است به سطح 5/2 تا ۳ دسی زیمنس بر متر در محلول غذایی یا حتی بالاتر در شرایط خاص نیاز داشته باشد. عمر مفید پس از برداشت بعضی از میوه ها مانند گوجه فرنگی یا خیار در صورتی که در شوری بالا کشت شوند بهبود می یابد که این موضوع در مورد فلفل صحیح نیست. اثرات منفی شوری بر روی گیاهان را می توان با محدود کردن سرعت تعرق، از طریق کمبود بخار اشباع و کاهش تابش تسکین داد که در شرایط مدیترانه ای اثرات مثبت توسط سایه اندازی و مه پاشی مشاهده شده است، گرچه ممکن است باعث افزایش BER در میوه هایی مانند گوجه فرنگی شود.

تغییرات در مدیریت محیط ریشه

به طور معمول، محیط ریشه سه کار اصلی را انجام میدهد: ۱) ذخیره آب ۲) تأمین مواد غذایی و ۳) حمایت از گیاه.  این سه عملکرد در سیستم های تولید گلخانه ای مدرن مفهوم خود را از دست داده اند. گیاهان توسط سیستم ریشه حمایت نمی شود، بلکه با یک چارچوب پیچیده از نخ ها و شبکه ها حمایت می شوند. تأمین مواد غذایی و آب بیشتر توسط تولید کننده (و رایانه ها) در سیستم های رشد بستر مطابق با نیازهای در حال تغییر گیاهان تنظیم می شود. این شرایط باعث کاهش تغییرات در محیط ریشه نسبت به کشت متداول در خاک می شود، اما نیاز به نظارت و کنترل مداوم دارد. یک روند مشخص در جهت استفاده از آب و کود با استفاده از سیستم های بسته (بازچرخش)، با هدف محدود کردن اثرات زیست محیطی زهکشی آب یا محلول غذایی وجود دارد، اگرچه استفاده از چنین سیستمی نیازمند در دسترس بودن آب با کیفیت مناسب و با سرمایه گذاری بالا می باشد.

-انتخاب محل گلخانه عموما بر اساس شرایط آب و هوایی بوده و اگر خاک در محل انتخابی مناسب نباشد، حتی با ایجاد خاک مصنوعی می توان آن را بهبود بخشید.
-اگر چه تکنیک های آبیاری مدرن با تناوب زیاد نقش خاک را به عنوان ذخایر آب و موادغذایی محدود می کند، اما خاکی با ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و هیدرولیکی مناسب همیشه ترجیح داده می شود.
-شوری بالا یکی از شایع ترین ویژگی های خاکهای مناطق خشک است که بسیاری از گلخانه ها در آن واقع شده اند، و این امر کم و بیش با استفاده از آب شور برای آبیاری تشدید میشود. عدم وجود باران در داخل گلخانه امکان مبارزه با شوری را کاهش می دهد. بعضی از تکنیک ها مانند استفاده از مالچ یا انارنادو (مالچ شنی) امکان کاشت در خاک های با کمی آب شور بدون کاهش تولید را فراهم می کند.
-کشت بدون خاک اجازه میدهد تا ریشه های گیاه در یک محیط (جامد یا مایع) جدا از خاک توسعه یابند، و به این ترتیب، از بیماریهای خاکزاد جلوگیری می شود.
-دلایل گسترش محصولات در محیط بدون خاک، علاوه بر جلوگیری از بیماریهای خاکزاد، عملکرد بهتر حاصل شده از کنترل بهتر تأمین آب و مواد معدنی و تهویه بهتر ریشه می باشد.
-کشتهای بدون خاک علاوه بر هزینه های بالای نصب، نیاز به نظارت دقیق برای جلوگیری از بروز خطا در تأمین آب و مواد غذایی دارند که با توجه به اینرسی کم این سیستمها می تواند فاجعه بار باشد.
-رشد گیاهان در بسترهای جامد، پرلیت، پشم سنگ، شن و ماسه به عنوان محبوب ترین بسترها، رایج ترین نوع در گلخانه ها هستند. سایر بسترهای مورد استفاده الیاف نارگیل (فيبر نارگیل)، پیت، پوست درخت و رس توسعه یافته هستند.
-خصوصیات فیزیکی اصلی بستر تخلخل، نگهداری و دسترسی آب و محتوای هوا هستند.
-آب سهل الوصول موجود در بسترها در حاشیه بسیار محدود و باریک نیروی ماتریک حفظ می شود.
-یک بستر خوب، علاوه بر داشتن ویژگی های فیزیکی خوب و خواص شیمیایی پایدار (و یا به صورت مطلوب بی اثر بودن) باید از لحاظ بیولوژیکی پایدار و ارزان باشد.
-رایج ترین سیستم های بستر رشد در گلخانه های مدیترانه ای عبارت از: آب روها، راه آب ها (حمایت شده یا بالا رفته)، شیارها و کیسه ها هستند. انتخاب بستر کاشت تعیین کننده سیستم مورد استفاده و بلعکس است.
-سیستم های بسته، که آبهای زهکشی را مجددا باز چرخش می کنند، نیاز به آب با کیفیت خوب دارند. این سیستم ها از اثرات زیست محیطی آبشویی جلوگیری می کنند، اما آب بازچرخش شده باید ضدعفونی شود تا از گسترش بیماریها جلوگیری کند.
-تأثیر منفی شوری در تولید بدون خاک گیاهان ممکن است با کنترل مناسب شرایط آب و هوایی کاهش یابد.
-عملکرد اصلی سنتی محیط ریشه ( ذخیره سازی آب، تامین مواد غذایی و حمایت از گیاه) در سیستم های تولید مدرن گلخانه ای( بدون خاک) مفهوم خود را از دست داده است.