من حدائق بابل المعلقة إلى المنازل الحديثة: الزراعة المائية تساعد على زراعة المحاصيل حيث الأرض قيود

الأرض مورد محدود والطلب العالمي على الغذاء يتصاعد باستمرار، لذا يواصل المتخصصون في الزراعة البحث عن طرق للزراعة لا تتطلب التربة. 

الزراعة المائية هي إحدى طرق زراعة النباتات باستخدام محلول مغذي مائي بدلاً من التربة. قد تشمل بديلة التربة ركيزة تجميعية أو مجموعة من وسائط الزراعة، مثل:

• فيرميكوليت
• ألياف جوز الهند
• بيرلايت

هذه الطريقة المتعددة الاستخدامات أصبحت شائعة بين الهواة، والمزارعين الصغار، والمؤسسات التجارية. هذا الطلب هو ما يدفع حجم السوق للنمو من ما يقرب من 7 مليارات دولار أمريكي إلى تقدير يتجاوز 12 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2025. 

كيف تختلف الزراعة المائية عن الزراعة الهوائية؟

تستفيد الزراعة الهوائية من الهواء مقابل محلول المغذيات المائي المستخدم في الزراعة المائية. قبل الخوض بعمق في كيفية عملها، من الضروري توضيح الفروق بين هاتين الطريقتين بمزيد من التفصيل. 

في الزراعة الهوائية، لا تستمد النباتات المغذيات من الماء أبداً. بل تحصل عليها من رذاذ غني بالمغذيات يُرش على جذور النباتات. أما الزراعة المائية فتستغل الماء بالكامل. هنا، يعلق المزارعون النباتات في الماء طوال الوقت أو يزودونها بتدفق ماء متقطع. 

تقنيات الزراعة الهوائية تستخدم بيئات مغلقة مُتحكم فيها مناخياً حيث تنمو النباتات في حاويات تحتوي على حلول مغذية في الزراعة المائية. 

من حيث الأثر، كل من الزراعة الهوائية والمائية صديقة للبيئة ولا تستخدم أسمدة أو مبيدات كيميائية. ومع ذلك، في المناطق التي تعاني من ندرة المياه، تتمتع الزراعة الهوائية بميزة استهلاك كمية أقل بكثير من الماء مقارنةً بالزراعة المائية. 

مع اختلافاتهما وتشابههما، يكتسب كل من الزراعة المائية والهوائية زخماً. واليوم، نستعرض الطرق التي اكتسبت بها الزراعة المائية زخمًا على مر السنين. 

انقر هنا لتتعرف على كل شيء حول الزراعة الهوائية.

علم الزراعة المائية

يمكننا النظر إلى أنظمة الزراعة المائية من منظور بنائها. بشكل عام، هناك فئتان: الأنظمة المفتوحة والأنظمة المغلقة. 

يمكننا أيضًا النظر إلى الزراعة المائية من حيث استخدام وسائط الدعم. هنا، الفئات هي الأنظمة التجميعية أو غير التجميعية. 

أخيرًا، اعتمادًا على استخدام المكونات الكهربائية، قد تكون الزراعة المائية أنظمة سلبية أو نشطة. الآن، دعونا نلقي نظرة على ما تعنيه هذه الفروقات.

الأنظمة المفتوحة والمغلقة

يتضمن النظام المائي المفتوح خزانًا، وحجرة نمو، وأنابيب. تشمل أمثلة النظام المفتوح تقنية الفيلم المغذي، ونظام التدفق والارتداد، وغيرها. 

يتطلب الهيكل الأساسي لعمل النظام المفتوح تدفق محلول المغذيات من الخزان إلى حجرة النمو والعودة إلى الخزان عبر الأنابيب. 

الأنظمة المائية المغلقة، التي تعمل بطرق مثل ثقافة الماء العميق أو طريقة كراتكي، تستخدم خزان المغذيات كخزان وحجرة نمو في آن واحد. تتدلى جذور النباتات في محلول المغذيات دون الحاجة إلى مضخات، حيث لا يخرج المحلول من الخزان. 

الأنظمة التجميعية وغير التجميعية

تستخدم الأنظمة التجميعية مادة تجميعية بدلاً من التربة كوسيط دعم، بينما تستخدم الأنظمة غير التجميعية الصوف الصخري أو أعواد المسبح كوسيط دعم. تُعد أنظمة التدفق والارتداد والأنظمة الماصة أمثلة على النوع التجميعي، بينما تتبع الأنظمة غير التجميعية تقنية الفيلم المغذي أو طريقة كراتكي. 

الأنظمة السلبية والنشطة

تختلف الأنظمة المائية السلبية والنشطة في أن النوع الأول لا يتضمن أي أجزاء متحركة أو محركات، وبالتالي فهو مستقل عن المكونات الكهربائية. 

من ناحية أخرى، يعتمد النظام النشط على مكونات كهربائية، قد تكون مضخات، ومهويات، ومؤقتات. تضمن هذه المكونات توصيل المغذيات إلى النباتات في الوقت المناسب. 

دور التكنولوجيا في الزراعة المائية

لقد استفادت طرق الزراعة بنجاح من التكنولوجيا المتقدمة لعقود الآن. الزراعة المائية ليست استثناءً. 

تقنيات الذكاء الاصطناعي

على سبيل المثال، تستخدم الزراعة المائية الذكاء الاصطناعي لمراقبة الظروف البيئية الحالية بدقة، بما في ذلك مستويات الضوء والرطوبة ومستويات المغذيات. يساعد الذكاء الاصطناعي أيضًا على تحسين الاستثمارات وخفض التكاليف من خلال إنشاء خطط نمو مخصصة لكل نوع من النباتات. 

إضاءة LED

تُعد أضواء LED تقنية حاسمة أخرى في الزراعة المائية. تستهلك هذه الأضواء طاقة أقل بكثير، وتصدر حرارة أقل، وتدوم لفترة أطول مقارنةً بمصادر الضوء الأخرى. 

كما أن أضواء LED ملائمة للتصميم القائم على المتطلبات. فهي فعّالة في توفير النوع المناسب من الضوء، سواء من حيث الشدة أو التركيز على مساحة معينة، مما يؤدي إلى نمو جذور صحية وتحسين صحة النبات. 

أنظمة النمو الآلية القائمة على المستشعرات

مع ذلك، أهم تطور تكنولوجي حتى الآن في الزراعة المائية هو أنظمة النمو الآلية.

يمكن للمرء إعداد هذه الأنظمة في الداخل أو الخارج. يمكن التحكم فيها عن بُعد، حتى عبر الهاتف الذكي. هدف هذه الأنظمة القائمة على المستشعرات هو تتبع وضبط – إذا لزم الأمر – المعايير البيئية مثل درجة الحرارة، والرطوبة، والضوء، ومستويات الحموضة، وحجم المغذيات. 

بالإضافة إلى تحسين هذه العوامل، تساعد أيضًا في الحفاظ على مزيج مناسب من المعادن والمركبات العضوية في إمداد المغذيات. ولكن مثل أي مجال ناشئ يتوسع مع كل يوم يمر، تتبع الزراعة المائية أيضًا مسار الأبحاث الأكاديمية والتطبيقية الغنية. 

الزراعة المائية: كيف نشأت؟ 

حدد الباحثون تقنيات زراعة خالية من التربة تشبه الزراعة المائية بأشكال مختلفة منذ العصور القديمة. على سبيل المثال، يمكن العثور على أوجه تشابه أو بقايا لها في حدائق بابل المعلقة (600 قبل الميلاد)، والحدائق العائمة للأزتيك (القرن العاشر)، وحقول الأرز الصينية (القرن الثالث عشر). 

ومع ذلك، يُنسب إلى الدكتور ويليام ف. جيريك، أستاذ من كاليفورنيا، الاستخدام الأول لمصطلح الزراعة المائية. تم تطويره كتقنية مختبرية، ثم تحول تدريجيًا إلى الشكل التجاري الذي هو عليه اليوم. 

يرجع الفضل الكبير في توسيع نطاقها تجاريًا إلى الجيش الأمريكي، الذي استخدم الزراعة المائية لزراعة طعام طازج للقوات المتمركزة على جزر المحيط الهادئ غير الخصبة خلال الحرب العالمية الثانية. 

منذ ذلك الحين، تم تنفيذ الزراعة المائية تجاريًا من قبل العديد من الشركات في الولايات المتحدة، وأوروبا، وأفريقيا، وآسيا.

الشركات التجارية ذات حلول الزراعة المائية التحويلية

1. Grow Generation

Grow Generation هي واحدة من الرواد في تقديم حلول منتجات الزراعة المائية. تقدم أنظمة زراعة مائية كاملة بالإضافة إلى مكونات منفصلة، بما في ذلك مضخات الهواء والماء، ومبردات وسخانات المياه، والتركيبات، وصواني وحوامل النمو، وأصص وصناديق الشبكة، وخزانات وخزانات احتياطية، وأنظمة التنقيط، وحلول لتصفية ومعالجة المياه. 

للسنة المالية المنتهية في 31 ديسمبر 2022، سجلت GrowGeneration (GRWG ) إيرادات تجاوزت 278 مليون دولار أمريكي. وكان الربح الإجمالي أكثر من 70 مليون دولار. ومع ذلك، كانت إيرادات المبيعات هذه أقل بكثير من أرقام 2021، حيث سجلت إيرادات قدرها 422 مليون دولار أمريكي، وربحًا إجماليًا يزيد عن 118 مليون دولار.

2. ScottsMiracle-Gro

ScottsMiracle-Gro هي شركة عامة أخرى في هذا المجال تقدم ما لا يقل عن اثني عشر علامة تجارية في مجال الزراعة المائية. تشمل بعض علاماتها التجارية General Hydroponics، Botanicare، Vermicorp Organics، AeroGarden، Agrolux، MotherEarth، وغيرها. تقدم General Hydroponics مغذيات، مكملات، منتجات التحكم والصيانة. كما تقدم جداول تغذية للمزارعين التجاريين والهواة لتحديد ما يجب إطعام النباتات بدقة. امتد حضور Scotts Miracle-Gro (SMG ) في الزراعة المائية لأكثر من أربعة عقود.

سجلت Scotts Miracle-Gro مبيعات صافية تجاوزت 3.9 مليار دولار أمريكي في 2022، و4.9 مليار دولار في 2021، و4.1 مليار دولار في 2020. وكانت هامش الربح الإجمالي للشركة العامة كنسبة مئوية من المبيعات الصافية 22.2%، 29.8%، و32.6% في تلك السنوات الثلاث.

3. Hydrofarm Holdings

Hydrofarm Holdings هي علامة تجارية عالمية أخرى معروفة بمجموعة واسعة من منتجات الزراعة المائية. تشمل مجموعة منتجاتها مضخات، ومؤقتات قابلة للبرمجة، وحلول pH، وخلطات عضوية خالية من التربة، وغيرها. على مدار الـ45 عامًا الماضية، برزت العلامة التجارية كمتجر شامل لجميع احتياجات الزراعة الداخلية. 

تبيع Hydrofarm لقاعدة عملاء متفرقة عبر تجار التجزئة المتخصصين في الزراعة المائية، مثل Greencoast وGrowers House؛ ومراكز/متاجر الحدائق، مثل Nurseryland وAce Hardware؛ وشركاء التجارة الإلكترونية، مثل Amazon (AMZN ) وHydrobuilder؛ وشركاء الصوب الزراعية/القنوات، مثل BFG Supply Co., وGriffin.

في 2022، سجلت Hydrofarm مبيعات صافية تجاوزت 344 مليون دولار أمريكي، مع ربح إجمالي يزيد عن 29 مليون دولار. في 2021، بلغت مبيعاتها أكثر من 479 مليون دولار مع ربح إجمالي يزيد عن 101 مليون دولار.

تشهد جميع هذه الشركات العامة الضخمة التي تحقق إيرادات كبيرة من بيع حلول الزراعة المائية على مر السنين على قيمة هذه التقنية وقابليتها للتطبيق. لا شك أن لها مزايا متعددة. دعونا نلقي نظرة على بعضها.

الزراعة المائية: الفرص والتحديات التي يجب التغلب عليها

أي تقنية زراعية تساعد في حفظ الموارد المحدودة مثل الأرض والمياه مفيدة لصحة الكوكب. الزراعة المائية، بفضل مزاياها العديدة، تجسد هذا النهج. 

على سبيل المثال، يمكن للمزارعين باستخدام الزراعة المائية إنتاج ما بين ثلاثة إلى عشرة أضعاف الطعام مقارنةً بالزراعة التقليدية. كما تستغرق النباتات وقتًا أقل بكثير للنمو. ولا تحتاج إلى مبيدات الأعشاب أو المبيدات الحشرية، حيث تتمتع المحاصيل المزروعة مائيًا بحماية كبيرة من الأعشاب الضارة والحشرات. 

تظهر الدراسات أن الزراعة المائية تستهلك ماءً أقل بـ20 مرة مقارنةً بالزراعة التقليدية. علاوة على ذلك، نظرًا لحدوثها في نظام مغلق ومتحكم فيه، فإن فرص التلوث قليلة جدًا. ومع ذلك، لتحقيق الزراعة المائية كامل إمكاناتها، يجب عليها التغلب على عدد من التحديات. 

أولاً، يجب أن تكون تكلفة الإعداد الأولية أقل، حيث إنها أعلى مما يتطلبه بدء الزراعة على الأرض. وبما أنه لا توجد تربة تشكل حاجزًا طبيعيًا في الزراعة التقليدية، فهناك فرص لانتشار الأمراض بسرعة عبر النظام بأكمله عبر الماء. 

كما يجب فحص الماء باستمرار للبحث عن الكائنات الدقيقة مثل البكتيريا والعفن التي يمكن أن تلوث الماء. 

بالإضافة إلى المراقبة المادية، تتطلب الزراعة المائية تدخلات مكثفة للحفاظ على مستويات المغذيات، مما يستلزم التدريب والتعليم على تقنيات الري والإضاءة المناسبة. 

الزراعة المائية: الطريق إلى المستقبل

على مر السنين، برزت الزراعة المائية كحل قابل للتطبيق للزراعة المستدامة، وتوسع نطاقها يجعل المستقبل واعدًا. على سبيل المثال، يتم الحصول على العديد من مكونات محلول المغذيات من الأملاح. 

ومع ذلك، في الحالات التي لا تتوفر فيها هذه المكونات، يمتلك المزارعون فرصة كبيرة لاستبدالها بأسمدة عضوية أكثر شيوعًا، مثل روث الماشية أو سماد الطيور. يمكن أن تشمل المغذيات أيضًا وجبة السمك، أو بقايا الخشب أو الحبوب، أو الأعشاب البحرية. 

وبالمثل، هناك العديد من خيارات الركيزة المتاحة، بما في ذلك البيرلايت، والحمرة، والفيرميكوليت، وقش الأرز، وألياف الخشب، والصوف، والصوف الصخري، مما يمنح المزارعين مجموعة متنوعة من الخيارات. 

الأهم من ذلك، يمكن للزراعة المائية أن تساعد في إنتاج محاصيل ونباتات متنوعة، مما يجعلها مناسبة لكل من الزراعة المنزلية والزراعة على نطاق أوسع، بما في ذلك الخضروات الورقية، والخضروات، والفواكه، والنباتات العطرية. 

في السنوات القادمة، مع المعرفة الصحيحة بالري، وعلم النبات، والوراثة، وتقنيات التحكم في الضوء والهواء، يمكننا تعزيز الزراعة المائية كتكملة قابلة للتطبيق للزراعة القائمة على الأرض. 

انقر هنا لتتعرف على كل شيء حول الزراعة العمودية وتأثيرها العالمي.