أنظمة الزراعة الرأسية
سنتناول أنظمة الزراعة الرأسية بالتفصيل في المقال التالي؛ تُصنف أنظمة الزراعة الرأسية وفقاً لطرق بنائها على النحو التالي؛
المفتوحة: المعرضة لضوء الشمس والعناصر الطبيعية (فوق الأسطح، مزارع الهواء الطلق).
المحاطة: محمية من العناصر الطبيعية، ولكن لا يزال ضوء الشمس يُستخدم للتدفئة والإضاءة.
المغلقة: لا تستقبل ضوء الشمس الطبيعي. تُستخدم تقنية إضاءة النباتات LED للنباتات.
أخرى: لا تستقبل ضوء الشمس الطبيعي. يتم زراعة النباتات باستخدام تقنيات إضاءة نباتية أخرى.
تنقسم الزراعة الرأسية ضمن الزراعة بدون تربة إلى ثلاثة أنواع وفقاً لبيئات النمو: 1. الزراعة الهوائية (Aeroponic) 2. الأكوابونيك (Aquaponic) 3. الزراعة المائية (Hydroponic)
الأنظمة الهوائية (Aeroponic)
تعتمد الأنظمة الهوائية بشكل أساسي على ثقافة الهواء والماء القائمة على مبدأ إعطاء المحاليل المغذية لنظام الجذور العارية بشكل متقطع أو مستمر. في هذا النظام، يتم رش الماء والمواد المغذية المحددة مسبقاً وفقاً لنوع النبات المراد زراعته من حوض المياه عبر قناة مضخة متصلة بمؤقت باستخدام أنظمة معيارية لتلبية احتياجات النبات.
أكبر ميزة لهذا النظام هي توفير الاقتصاد في استخدام المياه والأسمدة. وبما أن المياه منخفضة الجودة تُستخدم أيضاً بسهولة في هذا النظام، فيمكن استخدامه بنجاح في المناطق التي تكون فيها جودة المياه منخفضة.
أما عيب النظام الهوائي فهو ضرورة معالجة هذه الأحواض بمحلول بيروكسيد الهيدروجين لمنع نمو البكتيريا والفطريات الضارة لأن الحجرة التي تتدلى فيها الجذور تكون رطبة باستمرار.
أنظمة الأكوابونيك (Aquaponic)
الأكوابونيك هو أحد بدائل أنظمة إنتاج الغذاء المستدامة من خلال دمج تربية الأحياء المائية التقليدية (إنتاج الكائنات المائية مثل الأسماك وكركند الماء والروبيان) مع النظام المائي (Hidroponik). الأكوابونيك هو تطبيق يعتمد على استخدام المياه المستخدمة في تربية الأحياء المائية في الأنظمة المائية. الغرض الأساسي من هذا النظام هو تقليل حمل التلوث في المياه المستخدمة في تربية الأحياء المائية أو القضاء عليه تماماً. المياه المستخدمة في تربية الأسماك غنية جداً بالعناصر المغذية. ومن خلال إعطاء هذه المياه للأنظمة المائية، تستفيد النباتات من العناصر المغذية. يتم تصفية المياه بواسطة النباتات وتعمل النباتات كحدة معالجة لوحدة التربية. وبالتالي يقل حمل التلوث في المياه التي تمت تصفيتها بواسطة النباتات. يتم النظام عن طريق جلب المياه المستخدمة في تربية الأحياء المائية عبر الأنابيب إلى الخزانات التي تُزرع فيها النباتات، أو عن طريق فتح ثقوب في الأنابيب بعرض يكفي لوضع النباتات فيها.
الأنظمة المائية (Hidroponik)
تظهر الأنظمة المائية كأول تقنية مستخدمة في الزراعة بدون تربة. تعني كلمة الهيدروبونيك (Hidroponik) زراعة النباتات في محلول مغذي بدون دعم. ومع ذلك، فإن زراعة النباتات في وسط صلب باستخدام محلول مغذي تندرج أيضاً ضمن النظام المائي.
تنقسم الأنظمة المائية إلى أنظمة سائلة أو أنظمة تجميعية (agregat). في الأنظمة السائلة، لا يوجد وسط صلب يدعم جذور النبات، بينما يوجد دعم بوسط صلب في الأنظمة التجميعية. بعيداً عن هذا التصنيف، يمكن أيضاً تسمية الأنظمة المائية بالأنظمة المفتوحة والمغلقة. في النظام المفتوح، يُعطى المحلول المغذي لجذور النبات مرة واحدة ولا يُعاد استخدامه. أما في النظام المغلق، فيتم جمع المحلول الزائد وإعادة تدويره.
كيف تتم الزراعة الرأسية؟
حول كيفية القيام بالزراعة الرأسية، يتم تصميم العديد من المزارع الرأسية كبيئات مغلقة تشبه الدفيئات، أو يتم وضعها فوق بعضها البعض أو بشكل مائل لغرض الحصول على ضوء أفضل. في الحالات التي تكون فيها الأولوية لتوفير المساحة، يُفضل الحمل الخفيف الذي يوفره الإنتاج بدون تربة وتوفير المياه الذي يصل إلى 70 بالمائة. في معظم المزارع الرأسية، يتم استخدام إما الطريقة بدون تربة أو الطريقة الهوائية (aeroponic)، مما يلغي احتمال أن تشكل الأوزان مشكلة.
في الزراعة الرأسية، عادة ما يتم استخدام ضوء النهار الطبيعي والضوء الاصطناعي معاً. تتكون الإضاءة الاصطناعية عادة من أنظمة تستخدم تقنية LED وتعمل باستخدام الطاقة المتجددة بفضل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.
ما هي الزراعة الرأسية؟
الزراعة الرأسية هي طريقة مبتكرة يتم فيها إنتاج الفواكه والخضروات بشكل مختلف عن مناطق الزراعة التقليدية. تم تصميم هذه الطريقة لاستخدامها عادة في الظروف الصعبة حيث تكون التربة الخصبة محدودة أو لا يمكن استخدامها. يمكن أيضاً تطبيق الزراعة الرأسية من خلال طرق الزراعة بدون تربة، مثل الأنظمة الهوائية أو المائية، حيث يكون استخدام التربة ضئيلاً أو منعدماً.
يمكن استخدام هذه الطريقة بنجاح في بيئات متنوعة، من المناطق الجبلية إلى الصحاري والمناطق المزدحمة في المدن، وتتم باستخدام هياكل تشبه ناطحات السحاب أو تقنيات زراعية مركزة. تسمح هذه التصاميم بتكديس المنتجات عمودياً بهدف الحصول على أقصى قدر من الإنتاجية في مساحة محدودة.
تشمل مزايا الزراعة الرأسية عوامل مثل توفير المياه، وتقليل الاعتماد على الفصول، وتحسين المناطق الزراعية، وزيادة إنتاج الغذاء في المدن. تتجاوز هذه الطريقة قيود التربة التي تواجهها الزراعة التقليدية، وتقدم ممارسة زراعية مستدامة وفعالة.
أين تتم الزراعة الرأسية؟
الزراعة الرأسية هي طريقة زراعية تُطبق عادة في البيئات المغلقة. يمكن تصميم المزارع الرأسية كهياكل مغلقة تشبه الدفيئات، ويتم زراعة المنتجات إما عن طريق تكديسها فوق بعضها البعض أو بوضعها بشكل مائل للحصول على ضوء أفضل. تُفضل هذه الطريقة خاصة عندما يكون توفير المساحة مهماً، ويمكن توفير ما يصل إلى 70 بالمائة من المياه باستخدام طرق الإنتاج بدون تربة.
تركز الأساليب والابتكارات المستخدمة في مجال الزراعة الرأسية اليوم على جعل الزراعة أكثر استدامة وإنتاجية وفعالية. فيما يلي بعض الأفكار التي يمكن أن تشكل مستقبل الزراعة الرأسية:
طرق الزراعة بدون تربة:
- تُطبق الزراعة الرأسية عادةً باستخدام طرق الزراعة بدون تربة. تضمن الأنظمة المائية والهوائية حصول النباتات على العناصر المغذية في بيئة مائية.
تصاميم تقلل من مشاكل الوزن:
- قد تحدث مشاكل في الوزن في المباني العالية أو في أنظمة الزراعة الرأسية. يمكن أن تتضمن التصاميم المبتكرة مواد خفيفة ومتينة لتقليل هذه المشكلة.
كفاءة الإضاءة والطاقة:
- يعد الحصول على إضاءة كافية أمراً بالغ الأهمية لنجاح الزراعة الرأسية. يمكن تقليل تكاليف الطاقة وتحسين نمو النباتات باستخدام أنظمة إضاءة LED وغيرها من الأنظمة الموفرة للطاقة.
الزراعة الذكية وتقنيات الاستشعار:
- يمكن لأجهزة الاستشعار المستخدمة في مجال الزراعة الرأسية مراقبة رطوبة التربة وصحة النبات وعوامل مهمة أخرى. يمكن تحليل هذه البيانات من خلال تطبيقات الزراعة الذكية لتحسين الري والعمليات الزراعية الأخرى.
أنظمة الزراعة الروبوتية:
- يمكن دمج الزراعة الرأسية مع الروبوتات والأنظمة الآلية. يمكن لهذه الأنظمة أتمتة رعاية النباتات والحصاد والعمليات الأخرى، مما يقلل من التدخل البشري.
الهندسة الوراثية للنباتات:
- يمكن استخدام الهندسة الوراثية للنباتات لزيادة إنتاجية الزراعة الرأسية وإنتاج نباتات مناسبة للاحتياجات الخاصة.
يمكن لهذه الابتكارات أن تنقل مستقبل الزراعة الرأسية إلى اتجاه أكثر استدامة وإنتاجية وصديق للبيئة.
استخدام الضوء في الزراعة الرأسية
الزراعة الرأسية هي طريقة زراعية تُزرع فيها النباتات عمودياً فوق بعضها البعض أو داخل هياكل عالية. يعد الضوء أحد أكثر العناصر حيوية في الزراعة الرأسية ويلعب دوراً حيوياً في نمو النباتات بشكل صحي، وقدرتها على القيام بالتمثيل الضوئي، وإنتاج المحاصيل بكفاءة. فيما يلي بعض العوامل التي تشير إلى أهمية الضوء في الزراعة الرأسية:
التمثيل الضوئي ونمو النبات:
- الضوء هو مطلب أساسي للنباتات للقيام بالتمثيل الضوئي. التمثيل الضوئي هو عملية كيميائية حيوية أساسية تسمح للنباتات بإنتاج الجلوكوز عن طريق الجمع بين الماء وثاني أكسيد الكربون باستخدام ضوء الشمس. هذه العملية حاسمة لنمو النبات، وتخزين الطاقة، وإنتاجية المحصول.
طيف الضوء:
- تحتاج النباتات إلى أطياف ضوئية معينة. يُعرف الضوء الأزرق والأحمر عموماً بأنهما الأطياف التي تحفز التمثيل الضوئي بشكل أكبر. تم تصميم أنظمة الإضاءة الخاصة المستخدمة في أنظمة الزراعة الرأسية لتوفير أطوال موجية ضوئية محددة تحتاجها النباتات.
مدة الضوء والفترة الضوئية:
- تحتاج النباتات إلى مدة ضوئية معينة (الفترة الضوئية). بعض النباتات هي نباتات نهار قصير، أي أن عمليات الإزهار والإثمار تحدث في الأيام القصيرة، بينما البعض الآخر نباتات نهار طويل. في أنظمة الزراعة الرأسية، يمكن التحكم في مدة الضوء بناءً على نوع النبات ومرحلة النمو.
كفاءة الطاقة:
- تعد الإضاءة الاصطناعية المستخدمة في أنظمة الزراعة الرأسية مهمة من حيث كفاءة الطاقة. غالباً ما تُفضل مصابيح LED في تطبيقات الزراعة الرأسية نظراً لانخفاض استهلاك الطاقة وطول عمرها وقدرتها على التحكم في أطوال موجية محددة.
مورفولوجيا النبات وتنظيمه:
- إحدى مزايا الزراعة الرأسية هي القدرة على إنشاء بيئات خاضعة للتحكم حيث يتم ترتيب النباتات بانتظام وتوزيع الضوء بشكل أكثر تجانساً. يمكن لهذا الترتيب أن يشكل مورفولوجيا النبات ويزيد من الاستخدام الفعال للضوء.
الضوء هو معلمة أساسية للزراعة الرأسية، ويتم باستمرار تطوير تقنيات الإضاءة المستخدمة في هذا النظام لتوفير ظروف الإضاءة الخاصة التي تحتاجها النباتات.
هل يمكن القيام بالزراعة الرأسية؟
يتم تنفيذ تطبيقات الزراعة الرأسية واستخدامها في أماكن مختلفة حول العالم. الزراعة الرأسية هي طريقة زراعية تتضمن زراعة النباتات في ترتيب عمودي فوق بعضها البعض أو في هياكل عالية. توفر هذه الطريقة بديلاً لطرق الزراعة التقليدية من خلال توفير مزايا مثل الاستخدام المحدود للأراضي، وتوفير المياه، والاستقلال الموسمي، والإنتاجية العالية.
مزايا الزراعة الرأسية
أكبر ميزة للزراعة الرأسية هي توفير المياه بنسبة تصل إلى 75%، وبما أنها تتم في بيئات مغلقة، فلا يتم استخدام الأدوية للأعشاب الضارة وأمراض النباتات. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن الإنتاج دون توقف لمدة 365 يوماً وفقاً للتقنية المطبقة.
الزراعة الرأسية هي طريقة زراعية حديثة تُزرع فيها النباتات عمودياً فوق بعضها البعض أو في هياكل عالية. لهذه الطريقة العديد من المزايا، خاصة فيما يتعلق بعوامل مثل الاستخدام المحدود للأراضي، وتوفير المياه، والاستقلال الموسمي. فيما يلي مزايا الزراعة الرأسية:
توفير الأراضي:
- تستخدم الزراعة الرأسية مساحة أفقية أقل بكثير مقارنة بطرق الزراعة التقليدية. وبما أن النباتات تُزرع فوق بعضها البعض أو جنباً إلى جنب داخل هياكل عمودية، فإنها توفر الفرصة لزراعة المزيد من المنتجات على مساحة محدودة من الأرض.
توفير المياه:
- أنظمة الزراعة الرأسية عادة ما تكون مدمجة مع أنظمة بدون تربة أو أنظمة مائية. تعمل هذه الأنظمة على تحسين استخدام المياه وتوفر توفيراً كبيراً في المياه مقارنة بطرق الزراعة التقليدية.
الاستقلال الموسمي:
- يمكن للزراعة الرأسية أن تقلل من الاعتماد على الفصول. الزراعة الرأسية التي تتم في بيئات مغلقة تحت ظروف خاضعة للتحكم تكون أقل عرضة للتأثيرات الخارجية لظروف الطقس وتسمح بالإنتاج المستمر طوال العام.
صحة النبات والتحكم فيه:
- توفر أنظمة الزراعة الرأسية ميزة في إبقاء صحة النبات تحت السيطرة. تضمن أجهزة الاستشعار وتقنيات الأتمتة المستخدمة في هذه الأنظمة نمو النباتات في أفضل الظروف من خلال تحسين عوامل مثل الماء والمواد المغذية والضوء.
الإنتاجية العالية:
- تسمح الزراعة الرأسية بالحصول على إنتاجية أعلى لكل وحدة من خلال توفير كثافة نباتية أكبر. وهذا مفيد بشكل خاص في الحالات التي تكون فيها المساحة الزراعية محدودة.
تقليل استخدام النيتروجين والمبيدات:
- توفر الزراعة الرأسية بيئة أكثر تحكماً مقارنة بطرق الزراعة التقليدية. وهذا يسمح باستخدام المواد الكيميائية مثل النيتروجين والمبيدات بشكل أكثر فعالية ومحلياً، مما يقلل من الأثر البيئي.
الزراعة داخل المدن:
- يمكن تنفيذ الزراعة الرأسية بطريقة متوافقة مع الاستخدام المحدود للأراضي في المدن. وهذا يدعم إنتاج الغذاء المحلي والزراعة المستدامة داخل المدينة.
إنتاج ثابت طوال العام:
- الزراعة الرأسية التي تتم في بيئات مغلقة لا تعتمد على الفصول وتدعم إنتاجاً ثابتاً طوال العام.
يمكن لهذه المزايا للزراعة الرأسية أن تساهم في جعل الزراعة أكثر استدامة وإنتاجية في المستقبل.
