دليل لطرق الزراعة المائية والركائز المناسبة والعناصر الغذائية الحيوية.

تُطبّق الزراعة المائية تقنياتٍ مُختلفة في البستنة ، تتضمن زراعة النباتات دون تربة، وذلك بتزويد الجذور بمحاليل مُغذّية معدنية مائية، مما يُحسّن من تركيبها العضوي. ويُستخدم الريّ السطحي أو السفلي في بيئة اصطناعية مُتحكّم بها، ما يستدعي استخدام البيوت البلاستيكية والأنفاق البلاستيكية وغيرها من البيئات الداخلية المُغلقة.

تُسهم زيادة كمية الأكسجين المتاحة في منطقة الجذور، والتي يسهل وصول الجذور إليها، بشكل كبير في نجاح زراعة المحاصيل المائية. تُزرع النباتات الأرضية أو المائية مع تعريض جذورها لسائل مغذي قابل للتعديل، حسب احتياجات كل نبات، بحرية أو بدعم من وسط خامل.

تسمح غرف النمو المتطورة للمزارعين بزيادة الإنتاجية بشكل أكبر من خلال التلاعب ببيئة النبات مثل توفير ثاني أكسيد الكربون الإضافي، إلى جانب فترات طويلة من التمثيل الضوئي مع الإضاءة الاصطناعية، وتقليل مشاكل الآفات، وزيادة الأكسجين في منطقة الجذور، وكميات ثابتة من الأعلاف المغذية في متناول الجذور، والتحكم في درجة الحرارة، وتوافر الرطوبة والقدرة على إنتاج المحاصيل على مدار السنة.

على الرغم من أن الوسائط خاملة، يمكن للجذور أن تسبب تغييرات في درجة الحموضة في منطقة الجذور ، ويمكن أن تؤدي إفرازات الجذور مثل المستقلبات الثانوية إلى إزعاج بيولوجيا منطقة الجذور والتوازن الفسيولوجي لمحلول المغذيات الذي يحتاج إلى مراقبة وتعديل مستمر.

تشتمل المحاليل الغنية بالعناصر الغذائية على تخفيفات من المحاليل المائية غير العضوية أو المحاليل المائية العضوية من العناصر الغذائية الكبرى ذات المصدر العضوي والعناصر الغذائية الدقيقة ذات المصدر العضوي.

تقدم الزراعة المائية مزايا للزراعة مع

• انخفاض في استخدام المياه مقارنة بالزراعة الحقلية،
• أعلى إنتاج للكتلة الحيوية والبروتين مقارنة بغيرها من ركائز زراعة النباتات مثل التربة، مع الزراعة في نفس الظروف البيئية واستخدام نفس كمية العناصر الغذائية،
• تحسين المساحة حيث تعمل كثافة النباتات لكل منطقة، والنمو الرأسي والتقنيات المتقدمة على تعظيم استخدام المساحة المحدودة،
• إدارة الموارد، حيث يتم بالإضافة إلى توفير المياه، احتواء حلول الأسمدة، ويمكن إعادة تدويرها وإبعادها عن البيئة الطبيعية،
• يتم القضاء على استخدام المبيدات الحشرية،
• لا حاجة للحرث أو إزالة الأعشاب الضارة،
• يمكن حماية الأنواع الحساسة من التقلبات المناخية والآفات والأمراض.
  
  
  فيما يلي تسليط الضوء على الأنواع المختلفة من تقنيات الزراعة المائية والمعدات المستخدمة:

1. تتضمن الزراعة بالمحلول الثابت زراعة النباتات في أوعية مع ترك المحلول المغذي ساكنًا. يمكن تهوية المحلول برفق باستخدام مضخات التهوية أو بدون تهوية. يُحفظ المحلول الغني بالمغذيات، غير المهوى، منخفضًا بما يكفي لتعرض مساحة كافية من سطح الجذر لدوران الأكسجين الكافي فوق مستوى المحلول. يُغطى الخزان، خاصةً إذا كان مصنوعًا من مادة شفافة، لتجنب الانتحاء الضوئي وتقليل التبخر. تسمح ثقوب فردية لكل نبتة بالزراعة، مما يساعد على دعم النبات. يمكن تخصيص الخزانات لـ  نوع نباتي واحد أو عدة أنواع. يمكن زيادة حجم الخزان مع نمو النباتات لتوفير مساحة دوارة للبدء بزراعة الدفعة التالية من الشتلات. يُغيّر المحلول المغذي أو يُعاد تعبئته إما وفقًا لجدول زمني محدد أو عندما ينخفض ​​تركيز العناصر الغذائية إلى قيمة محددة مسبقًا، ويتم قياس ذلك باستخدام مقياس التوصيل الكهربائي . كما يُضاف الماء أو المحلول المغذي الطازج عندما ينخفض ​​مستوى المحلول عن مستوى معين، ويمكن استخدام زجاجة ماريوت أو صمام تعويم للحفاظ على المحلول عند مستوى محدد تلقائيًا.
   
   
   

   جذور عارية تطفو في محلول ثقافي ثابت غني بالمغذيات.

   
   هناك اختلاف آخر في زراعة محلول الطوافة حيث يتم دعم النباتات بواسطة طائرة عائمة تطفو على سطح المحلول المغذي بحيث تكون الجذور دائمًا معرضة للسائل المغذي ولا يلزم مراقبة مستوى المحلول الذي ينخفض ​​​​أسفل الجذور.
   
   
   

   زراعة الخس مدعومة بطوف يطفو على سطح محلول ثقافي غني بالعناصر الغذائية.
   
   

2. تعتمد زراعة محلول التدفق المستمر على تدفق مستمر للمحلول المغذي عبر الجذور. تُعد هذه التقنية المائية أسهل في التشغيل الآلي من الطريقة الثابتة، حيث يُمكن أخذ العينات وتعديل درجة الحرارة ودرجة الحموضة وتركيزات المغذيات في خزان تخزين كبير فردي يخدم آلاف النباتات. من عيوب طريقة التدفق المستمر ضعف الحماية من انقطاعات التدفق، كما في حالة انقطاع التيار الكهربائي، لذا تُعدّ البطارية الاحتياطية أو مولد الغاز إضافة جيدة.
   
   
   

   رسم توضيحي لتدفق العناصر الغذائية القابلة للذوبان المخففة في الماء إلى نظام زراعة محلول التدفق المستمر والعودة للخارج مما يسمح بالتحليل والتغييرات قبل إعادة توزيعها.
   
   

من التقنيات الشائعة عالية الكفاءة تقنية الغشاء المغذي (NFT )، حيث يمر تيار ضحل جدًا من الماء يحتوي على العناصر الغذائية الذائبة القابلة للذوبان في الماء باستمرار عبر حصائر جذور النباتات العارية في قناة محكمة الغلق مع تعرض سطحها العلوي للهواء. وبالتالي، توفر تقنية الغشاء المغذي (NFT) إمدادًا وفيرًا بالأكسجين لجذور النباتات، ويمكن الحفاظ على مستويات العناصر الغذائية بسهولة مع تدفق غزير للمياه، مما يؤدي إلى إنتاج أكبر من المنتجات عالية الجودة على مدى فترات حصاد طويلة نتيجة تحقيق جميع المتطلبات الثلاثة لنمو صحي للنبات. لضمان الاتساق، يجب دائمًا ممارسة مبادئ الغشاء المغذي (NFT) بناءً على استخدام منحدر القناة ومعدل التدفق وطولها المناسبين. يوصى بمنحدرات تتراوح بين 1:30 و1:40 لتقليل البرك وتشبع التربة بالمياه إلى الحد الأدنى. يُنصح بمعدل تدفق لتر واحد في الدقيقة، مع نصف المعدل عند الزراعة ثم زيادته إلى حد أقصى 2 لتر/دقيقة. تؤدي معدلات التدفق الأسرع إلى مشاكل غذائية في النباتات المزروعة. يجب ألا يتجاوز طول القناة من 10 إلى 15 مترًا، إذ لوحظ نقص في النيتروجين على طولها في المحاصيل سريعة النمو. ولحل مشكلة طول القناة، يمكن وضع مُغذيات المغذيات كل 12 مترًا على طول القناة، مما يُقلل من معدلات التدفق عبر كل مخرج إلى النصف.

الزراعة المتزامنة لنوعين من الخس الأخضر والأحمر والريحان والباك تشوي والسبانخ باستخدام تقنية الفيلم المغذي في نظام الزراعة المائية NFT الذي يوضح التدفق الحر للأكسجين المفيد من خلال القنوات المفتوحة.

5. تُوفر الزراعة الهوائية (Aeroponics) إمدادًا مستمرًا أو متقطعًا بقطرات سائلة دقيقة من محلول المغذيات لجذور النباتات المُعلقة، دون استخدام ركيزة، في حجرة نمو هوائية عميقة، بحيث تكون بيئة الجذور مُشبعة دائمًا برذاذ دقيق من العناصر الغذائية المُذرّرة، وتتلقى تهوية ممتازة. وقد درست ناسا أنظمة الزراعة الهوائية نظرًا لفعالية استخدام الرذاذ مقارنةً بالسائل في بيئات انعدام الجاذبية في الفضاء. وقد أظهرت أبحاثهم أن الزراعة الهوائية تستهلك مياهًا أقل بنسبة 65% من الزراعة المائية المُكثفة، مما يُعطي زيادة كبيرة بنسبة 80% في العناصر الغذائية الأساسية المُقاسة بالكتلة الحيوية الجافة. ويحتاج النبات إلى ربع كمية المغذيات المُدخلة، ولا تُعاني النباتات المُزروعة بالزراعة الهوائية من صدمة نقل عند زراعتها في التربة. وتُتيح أنظمة الزراعة الهوائية القدرة على الحد من انتشار الأمراض ومسبباتها، حيث يُمكن التحكم بدقة في البيئة الدقيقة لهذه الزراعة. ويُسهم وصول الأكسجين وثاني أكسيد الكربون المُتاحين بنسبة 100% إلى مناطق جذور النباتات المُعلقة وسيقانها وأوراقها في تسريع نمو الكتلة الحيوية وتقليل وقت التجذير. بعض النباتات لا تستطيع البقاء في الماء لفترة طويلة قبل أن تشبعه، مما يمنح الزراعة الهوائية ميزة زراعة أي نوع من النباتات. لذلك، تُستخدم الزراعة الهوائية في الدراسات المختبرية لفسيولوجيا النبات وأمراضه. تُعد الزراعة الهوائية تقنية زراعية ناجحة للإكثار التجاري، وإنبات البذور، وإنتاج بذور البطاطس، والطماطم، والبطيخ، والخيار، والكرنب، والقرع، وزراعة البنجر، والمحاصيل الورقية، والأعشاب، والخضراوات الصغيرة.
   
   
   

   تم رفع هيكل دعم نبات الزراعة الهوائية لإظهار محلول غني بالمغذيات يتم توفيره لشتلات عشبة الريحان العطرية الدقيقة في شكل رذاذ في مساحة جذرية مغلقة في ظل ظروف معملية خاضعة للرقابة.
   
   

6. فوجبونيكس أو يوزع atmoponics محلول مغذٍّ مُرَشَّح إلى جزيئات أصغر بكثير من الماء المُخَصَّب باستخدام غشاء يهتز بترددات فوق صوتية، أو هواء مضغوط، أو عناصر تسخين. تُشكِّل قطرات يتراوح قطرها بين 5 و30 ميكرومترًا مُعلَّقًا، ينتشر عبر الهواء بسهولة أكبر لتوصيل التغذية إلى جذور النباتات دون الحد من وصول الأكسجين الثمين إليها. تمتص النباتات الجزيئات التي يتراوح حجمها بين 1 و50 ميكرومترًا على أفضل وجه؛ حيث تُضخَّم معدلات الامتصاص وتُقلَّل كمية الطاقة اللازمة لاكتساب العناصر الغذائية، وبالتالي النمو.
   
   
   

   البطاطس المزروعة باستخدام أجهزة Fogponics، والتي يتم استشعارها من خلال الضباب الرقيق المحيط بأطراف الجذور، تعمل على خلق بيئة رطبة ثابتة غنية بالعناصر الغذائية مع وفرة من الأكسجين مما يسمح بامتصاص الجذور بكفاءة ويؤدي إلى نمو أسرع للنبات.
   
   

7. الري الفرعي السلبي، أو الزراعة المائية السلبية ، أو شبه المائية، أو الزراعة المائية هي طريقة تُزرع فيها النباتات في وسط مسامي خامل ينقل الماء والأسمدة إلى الجذور عبر الخاصية الشعرية من خزان دون استخدام نظام إعادة تدوير السوائل. في أبسط أشكاله، يوضع الوعاء الذي يحتوي على النبات في ركيزة مسامية في محلول مائي ضحل مخفف بالعناصر الغذائية الأساسية، أو على حصيرة شعرية مشبعة بمحلول مغذي. والنتيجة هي تقليل الجهد المبذول، والحد من تعفن الجذور، وتوفير إمداد ثابت من الماء للجذور، ووسط الزراعة المائية الذي يحتوي على مساحة هوائية أكبر من خلطات التأصيص التقليدية، أو التربة، أو طحالب الخث، أو اللحاء، مما يوفر كمية أكبر من الأكسجين لجذور النبات.
   
   
   

   تُزرع بساتين الفاكهة في خليط عضوي من قشور جوز الهند، مما يسمح بوصول المزيد من الأكسجين إلى الجذور، وهو أمر بالغ الأهمية للنباتات الهوائية، مع تغذية سفلية من ماء الزراعة المُخصّب في قاع الأصص الشبكية. هذا الخليط مسؤول عن نقل المحلول الغني بالمغذيات من الخزان إلى الجذور في نظام زراعة مائية سلبية.
   
   

8. الري الفرعي بالمد والجزر، أو الزراعة المائية بالغمر والتصريف، هي ممارسة تُضخ فيها مياه غنية بالمغذيات لملء وعاء، حيث تنمو النباتات في تجمع مسامي، على فترات منتظمة تُدار آليًا بواسطة مؤقت، ثم يُصرف المحلول لاحقًا إلى خزان.  بهذه الطريقة، يُحافظ على تزويد الوسط بالمغذيات والهواء بانتظام. يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الركائز ذات قدرة عالية على الاحتفاظ بالماء، والتي تتطلب سقاية مرة واحدة فقط يوميًا، ومن مرتين إلى ست سقايات أخرى. تُلغى الحاجة إلى التهوية. يجب مراقبة محلول المغذيات للتأكد من التركيز المثالي ودرجة الحموضة (pH).
   
   
   

   زراعة الزنبق باستخدام الزراعة المائية المتدفقة، حيث تُزرع النباتات في أصص مملوءة بوسط زراعي مختلط مسامي محايد، يُثبّت الجذور، ويسمح بأقصى قدر من التعرض للأكسجين، ويعمل كاحتياطي مؤقت للماء المغذي. يُغمر المحلول المائي النظام بالتناوب لترطيب منطقة الجذور لفترة وجيزة، ثم يتراجع.

   
   
9. يتطلب نظام الري بالتنقيط أو نظام البنغال إما تطبيق محلول غني بالمغذيات دوريًا على وسط النمو الخامل يدويًا مرة واحدة أو أكثر يوميًا، أو آليًا باستخدام مضخة توصيل ومؤقت وأنبوب ري لتوصيل المحلول المائي بتردد محدد حسب حجم النبات، ومرحلة نموه، ودرجة تماسك التربة وموصليتها، ودرجة الحموضة (pH)، ومحتوى الماء، والمناخ. يتم ضبط تردد الري في البيئات التجارية متعددة العوامل بواسطة أجهزة الكمبيوتر ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) . غالبًا ما تستخدم المحاصيل الزراعية الكبيرة، مثل الطماطم والخيار والفلفل، نظام الري بالتنقيط.
   
   
   

   عملية تشغيل يدوية لزراعة الخضروات الصغيرة باستخدام المياه العادمة حيث يتم فتح الصنبور بشكل دوري لإخراج المحلول المغذي من الخزان.

   
   
10. زراعة المياه العميقة (DWC) ، وتقنية التدفق العميق (DFT) ، وتقنية الطوافة العائمة (FRT) ، أو الزراعة المائية في مجرى مائي، تتضمن إنتاج النباتات عن طريق تعليق جذور النباتات في وعاء شبكي أو دعمها بحرية بواسطة الطوافة في محلول مائي غني بالمغذيات ومؤكسج. تُشبع مضخة هواء مُزودة بأحجار مسامية السائل بالأكسجين. تُساعد كمية الأكسجين العالية التي تتلقاها الجذور النباتات على النمو بشكل أسرع. الخزان ضحل، لا يزيد عمقه عن قدم واحدة، ولا حاجة لضخ الماء ليتدفق عبر الأنابيب للتوزيع.
    يجعل هذا الإعداد البسيط من السهل الحصاد ويستخدمه كبار مزارعي المنتجات لزراعة المحاصيل غير المثمرة سريعة النمو قصيرة الأمد والتي تحتاج إلى العناصر الغذائية مثل الخضروات الورقية والأعشاب بشكل جماعي.
    
    
    

    جذور صغيرة نمت بما يكفي للوصول إلى محلول الثقافة المائية المغذي لثقافة المياه العميقة التي تم إنشاؤها بمساعدة المضخة مع الأكسجين الذي يمكن تمييزه من خلال وفرة فقاعات الهواء المتصاعدة.

    
    طريقة كراتكي هي طريقة زراعة نباتات مشابهة بجذور معلقة ببساطة في خزان ماء مغذي دون دوران. هذه الطريقة هي طريقة زراعة مائية سلبية.
    
    
    

    طريقة كراتكي هي تطبيق منزلي بسيط لزراعة النباتات ذات الجذور المعلقة في ثقافة المغذيات في أوعية ماسون أو إجبار البصيلات على التواجد في الماء.

    
    أحد هذه الأساليب هو الزراعة المائية العميقة ذات التغذية العلوية ، أو الزراعة المائية العميقة المعاد تدويرها (RDWC)، أو الزراعة الفقاعية ، حيث يُضخ محلول مغذٍّ غني بالأكسجين باستمرار من الخزان ليصل مباشرةً إلى الجذور. يعود الماء المُطلق فوق نظام جذر النبات إلى الخزان ليُعاد تدويره لضمان إمداد ثابت بالأكسجين والمغذيات. يضخ حجر الهواء الهواء إلى الخزان. يعمل كلٌّ من مضخة الماء وحجر الهواء على مدار الساعة. تُخفف كمية الماء الكبيرة المُستخدمة من التغيرات السريعة في درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والتوصيل الكهربائي، وتركيب المغذيات في المحلول.
    يُلاحظ نمو متزايد للنباتات خلال الأسابيع القليلة الأولى في الزراعة المائية السطحية مقارنةً بالزراعة المائية العميقة؛ إذ تُمثل الأخيرة فترةً لا تصل فيها الجذور إلى المحلول بعد. تحصل الجذور على الماء المغذي منذ البداية عند الزراعة في زراعة مائية عميقة مُغذّاة سطحيًا. وبالتالي، يُقلل وقت النمو ببضعة أسابيع حتى لو تجاوزت معايير النمو الحد الأقصى عندما تنمو الجذور بما يكفي للوصول إلى خزان الزراعة المائية العميقة.
    
    
    

    نباتات القنب الطبية المزروعة في مزرعة مائية عميقة مُغذّاة من الأعلى، بتصميم دلو "باتو" الهولندي، توضح الأنابيب التي تُوصل محلولًا غذائيًا مؤكسجًا إلى الجذور من الأعلى إلى الأسفل. يُفرغ المحلول الغذائي بعد ذلك من أواني النباتات الفردية في قناة تصريف جماعية تعود إلى الخزان حيث يُفحص الماء ويُحسّن ويُؤكسج ويُعاد تدويره.

    
    
11. يجري تطوير هياكل الزراعة المائية الدوارة باستخدام إطارات دائرية تدور باستمرار حول ضوء النمو المركزي عالي الكثافة طوال دورة نمو النباتات المزروعة. تُروى النباتات دوريًا بالمحلول المائي المغذي أثناء دورانها. وقد وُجد أن الأنظمة الدوارة مفيدة لكل من حدائق الزراعة المائية المنزلية والزراعة التجارية، إذ تسمح بزراعة المزيد من النباتات في كل مساحة، وبفضل مقاومة الجاذبية المستمرة، تنضج النباتات أسرع من زراعتها في التربة أو باستخدام أنواع أخرى من تقنيات الزراعة المائية.
    
    
    

    سبانخ تنمو في هيكل مائي دوار، يدور حول مصدر ضوء اصطناعي موجود دائمًا.
    
    

12. الزراعة العمودية يصف هذا المصطلح المحاصيل المزروعة في طبقات عمودية وأفقية متراصة باستخدام تقنيات الزراعة بدون تربة، مثل الزراعة المائية والهوائية والأكوابونية . غالبًا ما تُزرع هذه المحاصيل في بيئات داخلية مُتحكم بها، مما يسمح بإنتاج فاكهة وخضراوات عالية القيمة على مدار العام، وذلك من خلال الحد من تقلبات الطقس، لا سيما في المناطق شبه القطبية وأجزاء أخرى من العالم ذات الشتاء البارد الطويل. كما أن البيئات المغلقة قابلة للتعديل لاستيعاب الضوء وثاني أكسيد الكربون والرطوبة، مما يُحسّن نمو النباتات. ويمكن زراعة كميات أكبر من الغذاء لكل وحدة مساحة من الأرض، إلى جانب زيادة إنتاجية المحاصيل، والقدرة على زراعة أنواع أخرى من المحاصيل، وذلك بفضل حلول الزراعة القابلة للتعديل. وينبغي استخدام مصادر الطاقة المتجددة لتلبية الطلب الكبير على الطاقة من حيث الإضاءة والضخ والتهوية، مما يُخفف التكاليف. كما أن انخفاض متطلبات الأراضي الزراعية يُقلل من تأثيره على النباتات والحيوانات المحلية، مما يُساعد في جهود الحفاظ على الطبيعة.
    
    
    

    الزراعة التجارية للطماطم تظهر جودة المحصول المحسنة في البيئة المحصورة بين نفق بلاستيكي وزراعة رأسية وزراعة مائية ومصدر ضوء اصطناعي.

    
    
    يأتي وسط نمو النباتات ، والذي يُطلق عليه غالبًا اسم الحجارة المائية، والذي يُستخدم مع أو بدون أواني شبكية ، من مصادر ومواد مختلفة، بعضها أكثر مسامية، أو خامل أو غير نشط كيميائيًا، أو محايد لدرجة الحموضة، أو يمتص الماء أو يحتفظ به، أو قابل للتحلل وقابل لإعادة الاستخدام من غيرها.
    
    

    خس ينمو بحرية في أصيص شبكي. جذوره عارية، ولا يُستخدم أي مواد تجميع.
    
    

• الصوف الصخري أو الصوف المعدني مادة ليفية مُجمّعة من الصخور المنصهرة المغزولة، والبازلت، والخبث، والمعادن. يتميز هذا الوسط بأنه خامل، ومقاوم للتحلل الميكروبيولوجي، ويوفر بنية ميكانيكية لتثبيت النباتات، وقادر على امتصاص العناصر الغذائية السائلة عبر الشعيرات الدموية، ويمكن تصميمه هندسيًا لاحتواء كميات كبيرة من الماء والهواء، ويُعدّ مُعادِلاً لدرجة حموضته الطبيعية المرتفعة عن طريق نقعه في محلول مُعدّل إلى درجة حموضة 5.5 حتى يتوقف عن الفقاعات. كفاءة الصوف المعدني وفعاليته تجعله الركيزة الأكثر استخدامًا في الزراعة المائية، وهو مناسب لكل من أنظمة إعادة التدوير التجارية وأنظمة الري بالتنقيط. يُفضّل الصوف الصخري للشتلات أو مرحلة القطع الجديدة، ويمكن أن يبقى مع قاعدة النبات طوال فترة بقائه. يُرجى التعامل معه بحرص لمنع تآكل الجلد أثناء التعامل معه.
  
  

  تتجلى سهولة عملية الزرع عند الحاجة إلى النقل إلى أصيص من خلال تطبيق الصوف المعدني.
  
  

• ركام الطين المتمدد خفيف الوزن، LECA، هو الأمثل لمنشآت الزراعة المائية حيث تكون دقة محتوى العناصر الغذائية في المحلول المائي أمرًا بالغ الأهمية. يُصنع الهيدروتون من الطين المحروق في أفران دوارة عند درجة حرارة 1200 درجة مئوية، فيتمدد إلى حبيبات دائرية ويصبح مساميًا. تتميز حبيبات الطين المتمدد المخبوزة بأنها خفيفة، خاملة، متعادلة الرقم الهيدروجيني، ولا تحتوي على أي قيمة غذائية، وتسمح بالتصريف، وتعزز مستويات الأكسجين المتوفرة في منطقة الجذور، ولا تتحلل، بل تمتص الرطوبة والعناصر الغذائية تدريجيًا ليتم الاحتفاظ بها بسهولة حتى التشبع، مما يسمح للنباتات بامتصاص المحلول الغذائي بشكل متسق. تُصنع كرات LECA بأحجام وكثافات مختلفة مع تعديلات التصنيع، حيث تتسبب عملية التسخين في تمدد الغازات المحبوسة في الطين لتكوين آلاف من جيوب فقاعات الهواء الصغيرة التي تنتج بنية مسامية. يوفر LECA عالي الكثافة قوة أكبر، بينما يوفر LECA منخفض الكثافة قدرة أكبر على الطفو للتطبيقات العائمة. يمكن استخدام المخلفات المستدامة بيئيًا مع إعادة التدوير أو حلول المغذيات الدائمة ويمكن إعادة استخدامها بعد التنظيف والتعقيم بالخل الأبيض أو مبيض الكلور أو بيروكسيد الهيدروجين ثم شطفها بالكامل، بشرط ألا يدخل نمو الجذر داخل الوسط لتقويض الدقة، اكتشف ذلك عن طريق كسر حصاة طينية مائية بعد الاستخدام.
  
  الشتلات تنبت في بنية مائية دائرية مع استخدام LECA كوسط للنمو.
  

• تُصنع أحجار النمو من نفايات الزجاج، وتتكون من 0.5% إلى 5% من كربونات الكالسيوم وزجاج الجير الصودا. تحتفظ أحجار النمو بكمية أكبر من الهواء والماء مقارنةً بالبيرلايت والجفت، كما تحتفظ بكمية أكبر من الماء مقارنةً بقشور الأرز.
  
  نظام زراعة مائية من الأعلى يستخدم أحجار النمو كركيزة.
  

• خث جوز الهند، أو ما يُعرف بجوز الهند المجفف، هو مُنتج ثانوي لمعالجة جوز الهند. ورغم كونه منتجًا بيولوجيًا، إلا أنه قبل أن يصبح وسطًا صالحًا للنمو، يجب أن يخضع لعملية إنضاج تتطلب وقتًا وكميات كبيرة من الماء لإزالة الأملاح والعفص والمركبات الفينولية المتراكمة، حيث يمتص جوز الهند مستويات عالية من العناصر الغذائية خلال دورة حياته. يتميز جوز الهند بقدرة فائقة على الاحتفاظ بالماء. تتجلى قدرة هذه المادة الليفية الجافة والكثيفة عندما تتمدد حتى أربعة أضعاف حجمها عند تعرضها للماء. كما يتميز جوز الهند بمقاومته للآفات والأمراض، ويوفر ظروف نمو مثالية مقارنةً بالصوف الصخري غير العضوي.
  
  

  شتلة قرع صغيرة تنمو في وسط جوز الهند في منشأة زراعة مائية ذات تغذية علوية.

  
  
• قشور الأرز المسلوقة جزئيًا (PBH) هي ناتج زراعي ثانوي من عملية تقشير الأرز بالبخار. قشور الأرز مادة عضوية تتحلل بمرور الوقت، وتسمح بتصريف الماء، وتحتفظ بكمية مياه أقل من أحجار النمو. لا تتداخل قشور الأرز مع منظمات نمو النبات، وهي الهرمونات النباتية أو الفيتوهرمونات التي تنتجها كل خلية نباتية للتحكم في جميع جوانب نمو النبات وتطوره.
  
  إنبات الشعير في نظام الزراعة المائية باستخدام قشور الأرز المسلوقة كوسط للنمو.
  
  
  
• البيرلايت زجاج بركاني غير متبلور يتمدد ليتحول إلى مادة خفيفة الوزن غير قابلة للتجديد. عند تسخينه، يتبخر الماء المحبوس بنسبة عالية ويتسرب عند تسخينه إلى 900 درجة مئوية. يوفر البيرلايت استقرارًا حراريًا وميكانيكيًا للنباتات المائية، وهو طافٍ، ويقاوم الميكروبات والمذيبات العضوية، ويقلل من...  كثافة التربة بكميات متفاوتة لمنع الضغط عند استخدامها كمُحسِّن، نظرًا لنفاذيتها العالية وانخفاض احتباسها للماء. يوفر البيرلايت تهوية أفضل ويحتفظ بكمية ماء أقل من الفيرميكوليت. يحتوي البيرلايت على كمية عالية من الفلور، والتي قد تكون ضارة ببعض النباتات، لذا يُنصح بإجراء بعض الأبحاث قبل الاستخدام.
  
  

  منشأة رئيسية لزراعة الزراعة المائية تستخدم الفيرميكوليت الموجود أعلى خزان محلول مغذي للإنبات.

  
  
• الفيرميكوليت هو معدن فيلوسيليكاتي مائي يخضع للتقشير وتمدد كبير عند التسخين الزائد. تتميز الحصى الخفيفة الناتجة بخاصية امتصاص طبيعية تسمح لها بسحب الماء والمغذيات من خزانها إلى جذور النباتات في نظام زراعة مائية سلبي. يحتفظ الفيرميكوليت بكمية ماء أكبر من البيرلايت؛ فإذا كانت كمية الماء الزائدة والهواء المحيط بجذور النباتات غير كافية، فقد تنخفض قدرة الوسط على الاحتفاظ بالماء عن طريق خلط كميات متزايدة من البيرلايت.
  
  

  نباتات التين تثمر في نظام زراعي مائي دائري باستخدام البيرلايت كمواد مجمعة.

  
  
• الخفاف صخرٌ حويصليٌّ طبيعيٌّ ناتجٌ عن النشاط البركاني. تختلف كثافة الخفاف تبعًا لسمك المادة بين مسام الفقاعات، وتطفو العديد من عيناته على الماء بمسامية تتراوح بين 64% و85% حجمًا. تسمح مسام الخفاف بسهولة تبادل الغازات، مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، المفيدة للنباتات. شظايا الخفاف الزجاجي البركاني خفيفة، ومحايدة الرقم الهيدروجيني، وغير عضوية، وبالتالي لا تتحلل بمرور الوقت، ولا تجذب الفطريات والحشرات أو تستضيفها.
  
  زراعة شجيرات الطماطم في نظام الزراعة المائية الهولندي باستخدام الخفاف كركيزة للنمو.
  
  
  
• الرمل متوفر بسهولة ولكنه ثقيل ولا يحتفظ بالماء جيدًا ويحتاج إلى التعقيم بين الاستخدامات.
  
  

  الزراعة الرملية باستخدام الرمل كمواد مجمعة، وهي تقنية تستخدم غالبًا في الصحاري مصحوبة بتربية الأحياء المائية لتوفير العناصر الغذائية الأساسية لتغذية النباتات، وتسمى الزراعة المائية.

  
  
• يمكن الحصول على الحصى من مصادر متنوعة، بشرط غسله قبل الاستخدام، بما في ذلك المصادر المائية، وسهولة تعقيمه، وحسن تصريفه، وعدم تشبعه بالمياه. النباتات التي تنمو في أحواض ترشيح الحصى التقليدية، مع تدوير المياه بواسطة مضخات كهربائية، تستخدم طريقة الزراعة المائية بالحصى، المعروفة باسم "الزراعة المغذية". الحصى ثقيل الوزن، وهو عرضة للجفاف مع جذور النباتات في حال عدم توفر إمدادات مياه مستمرة.
  
  

  الحصى المستخدم في بداية دورة البستنة، إنبات البذور.

  
  
• ألياف الخشب والفيبرالور نشارة خشب، وهي منتجات ثانوية من مخلفات مناشر الخشب. وقد استُخدم صوف الخشب، أو الإكسلسيور، أو شظايا الخشب، كركيزة عضوية فعّالة للزراعة المائية تحافظ على بنيتها لفترة طويلة، منذ بدايات أبحاث الزراعة المائية. إلا أن ألياف الخشب قد تؤثر سلبًا على هرمونات تنظيم النمو التي ينتجها النبات.
  
  

  الفراولة المزروعة في مجموعة من ألياف الخشب.

  
  
• صوف الأغنام الذي يتم الحصول عليه من القص هو وسط نمو متجدد واعد يظهر  زيادة في سعة تدفق الهواء بنسبة 70%، تنخفض إلى 43% مع الاستخدام، ونسبة احتباس الماء 23%، ترتفع إلى 44% مع الاستخدام، مقارنةً بالصوف الصخري، وألياف جوز الهند، والبيرلايت، وألواح الخث. أظهر صوف الأغنام زيادة في الإنتاجية مقارنةً بجميع المواد الخام المختبرة. يُحسّن استخدام مُحفِّز حيوي مُكوَّن من حمض الهيوميك، وحمض اللاكتيك، وبكتيريا باسيلوس سوبتليس (Bacillus subtilis) من الإنتاجية في جميع المواد الخام.
  
  

  بذور الكرنب تنبت على صوف الأغنام العضوي.
  
  

• شظايا الطوب لها خصائص مشابهة للحصى، ولكنها قد تُغير درجة حموضة المحلول المغذي، وتتطلب تنظيفًا إضافيًا قبل إعادة استخدامها.
  

  شظايا الطوب تُستخدم لزراعة زهرة الأقحوان التي تُحب التربة الرطبة. تُستخدم أزهارها الصالحة للأكل في وصفات الحلويات والمالحة، لتزيين الطعام برقة، وتُجفف لتحضير الشاي. يمكن تركيب هياكل الزراعة المائية في بيئات داخلية مُنظّمة أو تحت أشعة الشمس في الهواء الطلق.

  
  
• تتوفر بسهولة حبيبات البوليسترين المعبأة وألواح رغوة البوليسترين الموسع ، وهي تطفو على الماء. تتميز حبيبات البوليسترين بتصريف ممتاز، وتُستخدم بشكل رئيسي في أنظمة الأنابيب المغلقة، ولكنها قد تكون خفيفة الوزن جدًا لبعض تطبيقات الزراعة المائية، ويجب استخدام الأنواع غير القابلة للتحلل الحيوي، لأن الأنواع القابلة للتحلل الحيوي تتحلل إلى حمأة. مع ذلك، قد تمتص النباتات الستيرين وتنقله إلى المستهلكين، مما قد يشكل خطرًا صحيًا. تُستخدم رغوة البوليسترين الموسع كأطواف لزراعة المياه العميقة، وغالبًا ما تكون مقطوعة مسبقًا لتُركب في أوعية شبكية مع أو بدون ركائز، أو سدادات من الصوف المعدني، أو يمكن تعليق النباتات دون دعم إضافي.
  

  منشأة زراعية تجارية تستخدم رغوة البوليسترين الموسع لزراعة الطوافات في المياه العميقة.

• تتميز أطواف البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) العائمة المصنوعة من البلاستيك الصلب بقوة ومتانة فائقة مقارنةً بأطواف البوليسترين، وهي مصنوعة من مادة غير سامة وآمنة غذائيًا وصديقة للبيئة. تدوم أطواف البولي إيثيلين عالي الكثافة لفترة أطول بفضل إمكانية تنظيفها وإعادة استخدامها مرات لا تُحصى. يمكن استخدام البولي إيثيلين عالي الكثافة لزراعة النباتات في درجات حرارة تزيد عن 24 درجة مئوية. كما أنها مُصممة لتناسب الزراعة عالية الكثافة بدون ركائز أو الزراعة بدون ركائز. يجب تعديل تركيبة العناصر الغذائية الأساسية وغير الأساسية في كل من الزراعة في التربة والزراعة المائية لتلبية قانون ليبج للحد الأدنى . ينطبق قانون ليبج على كل نوع نباتي، وينص على أن النمو لا يعتمد على إجمالي الموارد المتاحة، بل على الموارد الأكثر ندرة. زيادة كمية جميع العناصر الغذائية لا تؤدي إلى تغيير، ولكن زيادة كمية العنصر الغذائي المحدد، مقارنةً باحتياجات النبات أو العنصر الذي يستخدمه النبات أكثر من غيره ويُقلل من ندرته، تؤدي إلى تحسين نمو النبات وإنتاجية المحصول.
  
  

  طوف من البولي إيثيلين عالي الكثافة يدعم اللفت الأخضر العائم فوق محلول الثقافة المخصب بالعناصر الغذائية.

  
  
  

  يجب تعديل تركيب العناصر الغذائية الأساسية وغير الأساسية في كلٍّ من زراعة التربة والزراعة المائية بما يتوافق مع قانون ليبج للحد الأدنى . ينطبق قانون ليبج على كل صنف نباتي، وينص على أن النمو لا يعتمد على إجمالي الموارد المتاحة، بل على الموارد الأكثر ندرة. زيادة كمية جميع العناصر الغذائية لا تُحدث تغييرًا، بل إن زيادة كمية العنصر الغذائي المُحدد، مقارنةً باحتياجات النبات أو العنصر الذي يستخدمه النبات بكثرة ويُقلل من ندرته، تُحسّن نمو النبات وإنتاجية المحصول.

  المغذيات الدقيقة هي عناصر كيميائية مطلوبة بكميات ضئيلة لنمو وتطور النبات الطبيعي.
  العناصر الغذائية الكبرى هي عناصر كيميائية مطلوبة بكميات كبيرة ضرورية لنمو النبات.

يتم اختبار المحاليل الغذائية باستمرار مع مراقبة النباتات بشكل دوري بحثًا عن أعراض نقص العناصر الغذائية بحيث يمكن تعديل القيم الغذائية للمحاليل المتنامية وفقًا لذلك.

زراعة النباتات المائية  يتم تصنيع المحاليل من العناصر الغذائية القابلة للذوبان في الماء في شكل أملاح غير عضوية وأسمدة ومواد مضافة ذات مصادر عضوية.

أ. يتم تصنيع المحاليل المائية غير العضوية وفقًا لكيمياء تغذية النبات .

المغذيات غير العضوية هي مركبات لا تحتوي على روابط كربون-هيدروجين، ولا تُستخرج من المواد العضوية . وللتوضيح، يُعدّ الماء مركبًا غير عضوي، وكذلك المعادن الموجودة في التربة التي تستمد منها النباتات جذورها في الطبيعة.

يتم إنتاج العناصر الغذائية التي تشكل حلول الثقافة غير العضوية لتخصيب البساتين عن طريق استخراج الأملاح المعدنية والصخور والخامات المتكونة من خلال العمليات الجيولوجية الطبيعية التي تتم معالجتها وتنقيتها إلى معادن مفردة، يتم تصنيعها صناعياً من المواد الكيميائية المتوفرة في الطبيعة، غالباً في شكل غاز، أو معزولة كيميائياً من المركبات المعقدة التي تحدث بشكل طبيعي.

• يسمح تخفيف العناصر الغذائية في شكلها العنصري والمركب النقي بمستوى عالٍ من التحكم في حلول الثقافة التي تتكيف مع احتياجات النبات الفردية.
• تتمتع العناصر الغذائية بتوافر بيولوجي جيد ليتم امتصاصها بسهولة بواسطة الجذور مقارنة بالعناصر الغذائية العضوية التي قد تحتاج إلى الخضوع للتحلل البيولوجي بمساعدة الكائنات الحية الدقيقة أولاً.
• تفتقر محاليل المغذيات المائية إلى سعة التبادل الكاتيوني، أي سعة التبادل الكاتيوني الموجودة في التربة المكونة من جزيئات الطين والمواد العضوية. يؤدي غياب سعة التبادل الكاتيوني ومسام التربة إلى جعل درجة الحموضة (pH) وتشبع الأكسجين وتركيزات المغذيات في أنظمة الزراعة المائية عرضة للتغيرات السريعة.
• غالبًا ما يؤدي الامتصاص الانتقائي لبعض العناصر الغذائية بواسطة النباتات إلى اختلال توازن كمية الأيونات المضادة في المحلول، مما يؤثر على جهد الغشاء ، ويسبب تغيرًا سريعًا في درجة الحموضة ويؤثر على امتصاص العناصر الغذائية ذات الشحنة الأيونية المماثلة.
  من بين حالات أخرى، يحدث هذا غالبًا بسبب أنيونات النترات التي تستهلكها النباتات بسرعة لتكوين البروتينات، مما يترك فائضًا من الكاتيونات في المحلول مما يؤدي إلى نقص في العناصر الغذائية الأخرى القائمة على الكاتيونات مثل Mg ²⁺ حتى عندما يتم إذابة كمية مثالية من جميع العناصر الغذائية لتكوين المحلول.
• قد يؤدي ارتفاع درجة حموضة المحلول ووجود ملوثات مائية إلى ترسب بعض العناصر الغذائية، مثل الحديد، من المحلول، مما يجعلها غير قابلة للامتصاص من قِبل النباتات. لذا، من الضروري إجراء تحليل دوري لمستوى الحموضة وتعديله، أو تنظيم المحلول، أو استخدام عوامل استخلابية .
• عادةً ما تكون محاليل الزراعة المائية موحدة وتتطلب تعديلات دورية. تُحفظ مرافق النمو في ظروف مختبرية مُراقبة. تُحافظ محاليل الزراعة على درجة حموضة (pH) شبه متعادلة تبلغ 6.0، وتُهوى بالأكسجين. تُعاد تعبئة مستويات الماء دوريًا لتعويض الفاقد الناتج عن النتح، وتتطلب محاليل المغذيات إعادة تدعيم لتصحيح اختلال توازن العناصر الغذائية مع نمو النباتات واستنفاد مخزونها.
  يتم استخدام القياس المنتظم لأيونات النترات كمعلمة أساسية لتقدير نسب التركيز المتبقية من أيونات العناصر الغذائية الأساسية الأخرى لاستعادة توازن المحلول.
• تأتي التركيزات المثلى من العناصر الغذائية التي يجب تخفيفها في الماء للحصول على التغذية المفضلة لكل نوع من النباتات تجريبياً من الملاحظة الشخصية والخبرة الحسية والأدلة التجريبية واختبارات أنسجة النبات والحلول القياسية المتوازنة المعتمدة مثل محلول Hoagland أو محلول المغذيات Long Ashton أو محلول Knop .
  
  التركيزات اللازمة لأيونات المغذيات الفردية لإنتاج نباتي عام غير محدد. تُخلط المحاليل مع جميع العناصر الغذائية اللازمة للحصول على تركيزات إجمالية تتراوح بين 1000 و2500 جزء في المليون. يؤدي انخفاض التركيزات المجدولة للعناصر الغذائية الأساسية عن النطاقات المحددة إلى نقص في المغذيات، بينما يؤدي تجاوزها إلى سمية غذائية.
  

عنصر	دور	الشكل الأيوني	النطاق المنخفض (جزء في المليون)	النطاق العالي (جزء في المليون)	المصادر الشائعة	ملحوظات
نتروجين	المغذيات الكبرى الأساسية	NO 3 - أو NH 4 +	100	1000	KNO3 ، NH4NO3 ، Ca( NO3 ) 2 ، HNO3 ، ( NH4 ) 2SO4 ، و ( NH4 ) 2HPO4	يتداخل NH 4+ مع امتصاص Ca 2+ ، وقد يكون سامًا للنباتات إذا استُخدم كمصدر رئيسي للنيتروجين. يُنصح أحيانًا بنسبة 3:1 وزنيًا من NO 3 - _ N إلى NH 4 + _ N لموازنة الرقم الهيدروجيني (pH) أثناء امتصاص النيتروجين. تختلف استجابة النباتات تبعًا لنوع النيتروجين، فمثلًا، الأمونيوم ذو شحنة موجبة، وبالتالي، يُطلق النبات بروتونًا واحدًا (H + ) لكل امتصاص من الأمونيوم ، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حموضة منطقة الجذور. عند تزويد النبات بـ NO3- ، يحدث العكس، حيث يُطلق النبات بيكربونات ( HCO3- ) مما يزيد من درجة حموضة منطقة الجذور. يمكن أن تؤثر هذه التغيرات في درجة الحموضة على توفر العناصر الغذائية الأخرى للنبات (مثل الزنك والكالسيوم والمغنيسيوم).
البوتاسيوم	المغذيات الكبرى الأساسية	ك +	100	400	KNO3 ، K2SO4 ، KCl ، KOH ، K2CO3 ، K2HPO4 ، و K2SiO3	تؤثر التركيزات العالية من هذه العناصر على وظائف الحديد والمنجنيز والزنك. وغالبًا ما يكون نقص الزنك هو الأكثر وضوحًا.
الفوسفور	المغذيات الكبرى الأساسية	ص 4 3-	30	100	K2HPO4 ، KH2PO4 ، NH4H2PO4 ، H3PO4 ، و Ca ( H2PO4 ) 2	زيادة NO3 تميل إلى تثبيط امتصاص PO4⁻3 . نسبة الحديد إلى PO4⁻3 قد تؤثر على تفاعلات الترسيب المشترك .
الكالسيوم	المغذيات الكبرى الأساسية	Ca2 +	200	500	Ca(NO 3 ) 2 , Ca(H 2 PO 4 ) 2 , CaSO 4 , CaCl 2	يؤدي زيادة Ca2 + إلى تثبيط امتصاص Mg2 + .
المغنيسيوم	المغذيات الكبرى الأساسية	ملغ 2+	50	100	MgSO4 و MgCl2	لا ينبغي أن يتجاوز تركيز Ca 2+ بسبب الامتصاص التنافسي.
الكبريت	المغذيات الكبرى الأساسية	SO 4 2-	50	1000	MgSO4 ، K2SO4 ، CaSO4 ، H2SO4 ، ( NH4 ) 2SO4 ، ZnSO4 ، CuSO4 ، FeSO4 ، و MnSO4	بخلاف معظم العناصر الغذائية، تتحمل النباتات تركيزًا عاليًا من SO 4 2- ، وتمتصه انتقائيًا حسب الحاجة. مع ذلك، لا تزال التأثيرات المضادة غير المرغوب فيها قائمة.
حديد	المغذيات الدقيقة الأساسية	Fe 3+ و Fe 2+	2	5	Fe DTPA ، Fe EDTA ، سترات الحديد، طرطرات الحديد ، FeCl 3 ، Ferric EDTA ، وFeSO 4	قيم الرقم الهيدروجيني (pH) الأعلى من 6.5 تقلل بشكل كبير من ذوبان الحديد. غالبًا ما تُضاف عوامل الاستخلاب (مثل DTPA ، أو حمض الستريك ، أو EDTA) لزيادة ذوبان الحديد في نطاق pH أكبر.
الزنك	المغذيات الدقيقة الأساسية	الزنك 2+	0.05	1	كبريتات الزنك 4	يُعدّ الزنك الزائد سامًا للغاية للنباتات، ولكنه ضروري للنباتات بتركيزات منخفضة. يتراوح محتوى الزنك في الأغذية النباتية المتوفرة تجاريًا بين 3 و10 ميكروغرام/غرام من الوزن الطازج.
نحاس	المغذيات الدقيقة الأساسية	النحاس 2+	0.01	1	كبريتات النحاس 4	حساسية النبات للنحاس متفاوتة للغاية. 0.1 جزء في المليون يمكن أن يكون سامًا لبعض النباتات في حين أن التركيز الذي يصل إلى 0.5 جزء في المليون للعديد من النباتات يعتبر في كثير من الأحيان مثاليًا.
المنغنيز	المغذيات الدقيقة الأساسية	من 2+	0.5	1	MnSO 4 و MnCl 2	يتم تعزيز الامتصاص من خلال تركيزات PO 4 3- العالية.
البورون	المغذيات الدقيقة الأساسية	ب(أو) 4 -	0.3	10	H 3 BO 3 و Na 2 B 4 O 7	ومع ذلك، فإن بعض النباتات حساسة للغاية للبورون، وهو عنصر غذائي أساسي (على سبيل المثال، تظهر التأثيرات السامة في أشجار الحمضيات عند 0.5 جزء في المليون).
الموليبدينوم	المغذيات الدقيقة الأساسية	مو 4 -	0.001	0.05	(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 و Na 2 MoO 4	مكون من إنزيم اختزال النترات ويحتاجه الريزوبيا لتثبيت النيتروجين .
الكلور	المغذيات الدقيقة الأساسية	كل -	0.65	9	كلوريد البوتاسيوم، كلوريد الكالسيوم 2 ، كلوريد المغنيسيوم 2 ، وكلوريد الصوديوم	يمكن أن تتداخل مع NO − امتصاص الكلوريد في بعض النباتات، ولكنه قد يكون مفيدًا في بعضها الآخر (مثل الهليون بتركيز 5 أجزاء في المليون). يغيب الكلوريد عن الصنوبريات والسراخس ومعظم النباتات الطحلبية . يُعد الكلوريد أحد العناصر الستة عشر الأساسية لنمو النباتات. ولأنه يُفترض أن يكون ضروريًا بكميات صغيرة لنمو صحي للنباتات (أقل من 50-100 ميكرومولار في الوسط الغذائي)، يُصنف الكلوريد كعنصر غذائي دقيق.
الألومنيوم	المغذيات الدقيقة المتغيرة	ال 3+	0	10	Al 2 (SO 4 ) 3	ضروري لبعض النباتات (مثل البازلاء ، والذرة ، وعباد الشمس ، والحبوب ). قد يكون سامًا لبعض النباتات عند تركيز أقل من 10 أجزاء في المليون. يُستخدم أحيانًا لإنتاج أصباغ الزهور (مثل نباتات الكوبية ).
السيليكون	المغذيات الدقيقة المتغيرة	SiO3 2-	0	140	K 2 SiO 3 , Na 2 SiO 3 , و H 2 SiO 3	يوجد في معظم النباتات، ويتوفر بكثرة في محاصيل الحبوب والأعشاب ولحاء الأشجار. هناك أدلة على أن ثاني أكسيد السيليكون ( SiO3⁻⁻ ) يُحسّن مقاومة النباتات للأمراض.
التيتانيوم	المغذيات الدقيقة المتغيرة	تي اي 3+	0	5	H 4 TiO 4	قد يكون ضروريًا، لكن عنصر Ti 3+ النزر متوفر بكثرة، لذا نادرًا ما تكون إضافته ضرورية. عند تركيز 5 أجزاء في المليون، تُلاحظ تأثيرات إيجابية على نمو بعض المحاصيل (مثل الأناناس والبازلاء).
الكوبالت	المغذيات الدقيقة المتغيرة	ثاني أكسيد الكربون	0	0.1	CoSO4	مطلوب من قبل بكتيريا الريزوبيا، وهو مهم لتكوين عقد جذور البقوليات. تتطلب بعض الطحالب الكوبالت لتركيب فيتامين ب12 .
النيكل	المغذيات الدقيقة المتغيرة	ني 2+	0.057	1.5	NiSO4 و NiCO3	ضروري للعديد من النباتات (مثل البقوليات وبعض محاصيل الحبوب). ويُستخدم أيضًا في إنزيم اليورياز .
الصوديوم	المغذيات الدقيقة غير الأساسية	نا +	0	31	Na 2 SiO 3 و Na 2 SO 4 و NaCl و NaHCO 3 و NaOH	يمكن لـ Na + أن يحل محل K + جزئيًا في بعض وظائف النبات، لكن K + لا يزال عنصرًا غذائيًا أساسيًا.
الفاناديوم	المغذيات الدقيقة غير الأساسية	VO 2+	0	أثر غير محدد	فوسو 4	مفيد لتثبيت النيتروجين الريزوبيولوجي.
الليثيوم	المغذيات الدقيقة غير الأساسية	لي +	0	غير محدد	Li 2 SO 4 و LiCl و LiOH	يمكن أن يؤدي Li + إلى زيادة محتوى الكلوروفيل في بعض النباتات (مثل نباتات البطاطس والفلفل).

ب.  تتطلب الحلول العضوية للزراعة المائية استخدام العناصر الغذائية المشتقة من المواد النباتية ، مثل السماد، والجفت ، وروث النباتات السائل المخمر ، وحمض الهيدروكلوريك ، ومستخلصات الأعشاب البحرية، ورماد الخشب وشاي السماد الدودي ، ونفايات الحيوانات ، مثل السماد القديم، وخليط السماد السائل ، والغوانو ، ومنتجات تربية الحيوانات ذات المصدر الحيواني والمعادن المستخرجة بشكل طبيعي من المنتجات الأحفورية للنشاط الحيواني، مثل الرواسب البحرية اللاهوائية والرمل الأخضر ، ورواسب الأصداف الأحفورية والحجر الجيري ، وفوسفات الصخور الأحفورية من غوانو، ولانجبينيت الخام، وغبار الصخور ، وكبريتات البوتاسيوم الطبيعية غير المعالجة.

تعتمد الزراعة البيولوجية على استخدام الأسمدة العضوية المُنتَجة طبيعيًا. وللتوضيح، الأسمدة هي مواد تُضاف إلى ركائز النمو لتوفير العناصر الغذائية اللازمة لنمو النباتات، وهي تختلف عن مواد التكليس المستخدمة لرفع درجة حموضة مواد النمو، مثل محاليل الزراعة أو التربة، وذلك لتحفيز نمو الميكروبات، مما يُعزز بدوره العمليات الحيوية، مما يُتيح تدفق العناصر الغذائية بحرية أكبر، مما يُسهّل وصولها إلى النباتات، مما يُحسّن صحة النبات وكثافته.

تطرح الزراعة البيئية بعض التحديات التي تحتاج إلى حل واتخاذ الاحتياطات اللازمة لنجاح زراعة النباتات المائية؛

• تختلف التركيبة الغذائية للأسمدة العضوية بشكل كبير من حيث المعادن والأنواع الكيميائية العضوية وغير العضوية.
  حتى المواد المتشابهة يمكن أن تختلف بشكل كبير في تركيبتها الغذائية بناءً على مصدرها، على سبيل المثال، تعتمد جودة السماد على النظام الغذائي للحيوان.
• نظراً لاختلاف كميات العناصر الغذائية في المواد البيولوجية وعدم معرفتها، يلزم إجراء تحليل لتحديد العناصر الغذائية المتاحة لإجراء التعديلات اللازمة. بالإضافة إلى الإضافات، قد يلزم الحصول على العناصر الغذائية الكبرى والصغرى من مصادر مختلفة.
• تثير الأسمدة العضوية الناتجة عن المنتجات الحيوانية مخاوف خطيرة بشأن انتقال الأمراض في حالات تلوث النباتات عند زراعتها لإنتاج منتجات للاستهلاك البشري وأعلاف الماشية.
• الأسمدة البيولوجية تكون في كثير من الحالات على شكل جزيئات بدلاً من الأشكال القابلة للذوبان وقد تؤدي إلى انسداد الركائز ومعدات النمو.
  إن طحن وغربلة المواد العضوية للحصول على غبار ناعم أمر ضروري.
• إن التحلل الكيميائي الحيوي البنيوي والإنزيماتي والأيضي للمواد المخصبة العضوية ضروري مسبقًا حتى تصبح مكوناتها المعدنية متاحة بيولوجيًا للنباتات.
• تحتاج العديد من الجزيئات العضوية إلى الأكسجين للتحلل الهوائي ، وهو غاز ضروري للتنفس الخلوي في النباتات المزروعة، بالإضافة إلى بعض المواد التي تتحلل بشكل أكبر في ظل الظروف اللاهوائية ، وخاصة تلك ذات الأصل الحيواني لإصدار روائح كريهة. 
• يحتوي السماد الطازج على كمية كبيرة من الأمونيا التي تضر بالنباتات عن طريق حرق جذورها، كما أن بكتيريا أمعاء الحيوانات تضر بالكائنات الدقيقة الأساسية التي تساعد على التحلل البيولوجي، والبذور التي تمر دون أن تتضرر تُشكل خطر إدخال الأعشاب الضارة إلى الزراعة. لذلك، يتطلب السماد فترة تجفيف وتعتيق وتحويله إلى سماد عضوي حتى يتحلل ويتحول إلى مادة عضوية مستقرة قبل استخدامه.
• يتطلب الحصول على الأسمدة العضوية الحيوانية عنايةً دقيقةً، إذ تحتاج الحيوانات إلى تناول علف عضوي لضمان عضوية السماد والمنتجات الثانوية. تمر المواد الضارة في علف الحقول المعالجة بمبيدات الأعشاب ومبيدات الديدان عبر الجهاز الهضمي للحيوانات، وتبقى دون تغيير في أكوام السماد العضوي لفترات طويلة. تؤثر هذه المواد على المحاصيل الأساسية الرئيسية، مسببةً تشوهاتٍ وضعفًا في الغلة أو انعدامها، وتضر بالكائنات الحية المفيدة.
• المركبات العضوية مثل السكريات والفيتامينات ليست ضرورية للتغذية الطبيعية للنبات.

1. متوسط ​​النسبة المئوية للمغذيات الكبرى ذات المصدر العضوي للمحتوى الغذائي لكل كتلة مجففة من المواد:
   

المواد العضوية	ن	ف 2 أ 5	ك 2 أ	أكسيد الكالسيوم	أكسيد الماغنيسيوم	SO 2	ملحوظات
وجبة الدم	13.0%	2.0%	1.0%	0.5%	-	-
رماد العظام	-	35.0%	-	46.0%	1.0%	0.5%
دقيق العظام	4.0%	22.5%	-	33.0%	0.5%	0.5%
دقيق الحافر / القرن	14.0%	1.0%	-	2.5%	-	2.0%
دقيق السمك	9.5%	7.0%	-	0.5%	-	-
نفايات الصوف	3.5%	0.5%	2.0%	0.5%	-	-
رماد الخشب	-	2.0%	5.0%	33.0%	3.5%	1.0%
رماد بذور القطن	-	5.5%	27.0%	9.5%	5.0%	2.5%
وجبة بذور القطن	7.0%	3.0%	2.0%	0.5%	0.5%	-
الجراد أو الجندب المجفف	10.0%	1.5%	0.5%	0.5%	-	-
نفايات الجلود	5.5% إلى 22%	-	-	-	-	-	مطحونة حتى تصبح غبارًا ناعمًا.
وجبة عشب البحر، أعشاب بحرية سائلة	1%	-	12%	-	-	-	المنتجات التجارية متاحة.
سماد الدواجن	2% إلى 5%	2.5% إلى 3%	1.3% إلى 3%	4.0%	1.0%	2.0%	سماد سائل يتم غربلته لإزالة المواد الصلبة وفحصه بحثًا عن مسببات الأمراض .
روث الأغنام	2.0%	1.5%	3.0%	4.0%	2.0%	1.5%	مثل روث الدواجن.
روث الماعز	1.5%	1.5%	3.0%	2.0%	-	-	مثل روث الدواجن.
روث الخيل	3% إلى 6%	1.5%	2% إلى 5%	1.5%	1.0%	0.5%	مثل روث الدواجن.
روث البقر	2.0%	1.5%	2.0%	4.0%	1.1%	0.5%	مثل روث الدواجن.
ذرق الخفاش	8.0%	40%	29%	يتعقب	يتعقب	يتعقب	غنية بالعناصر الغذائية الدقيقة. متوفر تجاريا.
ذرق الطيور	13%	8%	20%	يتعقب	يتعقب	يتعقب	غني بالعناصر الغذائية الدقيقة. متوفر تجاريًا.

2. يتم الحصول على العناصر الغذائية الدقيقة ذات المصدر العضوي أيضًا من الأسمدة العضوية، على سبيل المثال، لحاء الصنوبريات المخصب غني بالمنجنيز والمعادن غير المكررة المسحوقة، مثل الجبس والكالسيت والجلوكونيت .



ج. المواد المضافة هي مركبات تكميلية يمكن إضافتها إلى محاليل الزراعة المائية التقليدية والعضوية لتعزيز اكتساب العناصر الغذائية وامتصاصها في النباتات:

• تعمل عوامل التخلب وإضافات حمض الهيوميك إلى المحاليل الغذائية المنتظمة على زيادة امتصاص العناصر الغذائية.
• تعمل البكتيريا الجذرية (PGPR) على تعزيز نمو النبات، مما يفيد التنمية واكتساب العناصر الغذائية.
  بعض PGPR يزيد من تثبيت النيتروجين.
  تساعد أجناس البكتيريا Azospirillum و Azotobacter في الحفاظ على أشكال النيتروجين المتنقلة والمتاحة بيولوجيًا في الأنظمة المائية ذات النمو الميكروبي الأعلى في منطقة الجذور.
• لوحظ تراكم النترات بتركيزات عالية في أنسجة النبات عند الحصاد. يُحسّن نبات رودوبسيودوموناس بالوستريس كفاءة استخدام النيتروجين، ويزيد المحصول، ويُقلل تركيز النترات في أنسجة النبات عند الحصاد بنسبة 88%.
• تقوم البكتيريا العصوية والزائفة الزنجارية والستربتوميسيس بتحويل أشكال الفوسفور التي لا تتوفر حيوياً للنباتات إلى أنيونات قابلة للذوبان عن طريق خفض الرقم الهيدروجيني وبالتالي إطلاق الفوسفور المرتبط في شكل مخلب مما يجعل العنصر متاحاً في نطاق أوسع من الرقم الهيدروجيني وتعدين الفوسفور العضوي.
• تسمح تطعيمات العصيات للنباتات المزروعة مائيًا بالتغلب على الإجهاد الملحي المرتفع الذي من شأنه أن يقلل النمو، وهو أمر مفيد للمناطق ذات الموصلية الكهربائية العالية أو محتوى الملح في إمدادات المياه الخاصة بها مما يؤدي إلى الحاجة إلى أنظمة الترشيح بالتناضح العكسي للحفاظ على إنتاجية عالية للمحاصيل.
• يمكن حقن _ثاني أكسيد الكربون في البيئات تحت ظروف خاضعة للرقابة داخل البيوت البلاستيكية المغلقة للمساهمة في تحسين نمو النبات وخصوبة النبات.
  

هذه معلومات موجزة تقريبًا حول زراعة النباتات المائية. ترقبوا تفاصيل كل نوع من الأنظمة، والمعدات اللازمة، والمغذيات. لأي استفسارات شاملة، راسلونا عبر البريد الإلكتروني. الزراعة المائية، حيث تحصل النباتات المائية على المغذيات من تربية الأحياء المائية؛ وتربية الكائنات المائية ذات القيمة، مثل الأسماك والقشريات والرخويات والطحالب ونباتات الزينة المغمورة والعائمة، ونباتات اللوتس، في المياه العذبة والمالحة والمالحة في البحر أو البحيرات، في ظل ظروف مُتحكم بها أو شبه طبيعية، مثل تربية الأسماك وتربية الأحياء البحرية، ستُغطى في مواضيع قادمة. زراعة سعيدة!

علياء ب م
عالم أحياء
evergreenbotany.com
evergreenbotanyglobal@gmail.com