اولین بار، اصطلاح هیدروپونیک به وسیله گریک، استاد دانشگاه کالیفرنیا در آمریکا به کار رفت که از زبان یونانی "هیدرو" یعنی آب و "پونوس" یعنی کار گرفته شده است و نشان‌دهنده فعالیت ریشه درون آب می‌باشد.

همراه با اولین اقدام اقتصادی این تکنیک، اولین کتاب تحت همین نام به وسیله یک نویسنده آمریکایی به نام بنتلی ارائه شد. بعضی از نویسندگان نظیر بنتون جونز و حتی بعضی سازمان‌های رسمی نظیر سرویس مطالعات اقتصادی وزارت کشاورزی فرانسه، به اصطلاح مزبور یعنی هیدروپونیک یک معنی انحصاری داده و به کشت‌های بدون سوبسترا یا در محیط مایع اطلاق کرده‌اند ولی به طور کلی، این اصطلاح می‌تواند به معنی کشت بدون خاک باشد.

عنوان کشت بدون خاک و یا خارج از خاک (هیدروپونیک) یعنی گیاه چرخه کامل زندگی و تولید مثل خود را بدون تماس ریشه با محیط طبیعی خود یعنی خاک انجام بدهد. این فناوری بایستی اجازه رشد و نمو گیاه از بذر تا بذر را بدهد. یعنی پس از جوانه زدن بتوانیم بذوری تولید کنیم که زنده و قابل کشت باشند (هر چند که در عمل این سیستم بدین منظور ندرتاً به کار می‌رود).

در کشت گیاهان خارج از خاک، ریشه گیاه به وسیله یک محیط مایع معدنی به نام محلول غذایی تغذیه می‌شود. این محلول غذایی آب و اکسیژن محلول و عناصر معدنی ضروری (13 عنصر ضروری) را عموماً به صورت یون‌های حاصل از نمک‌های محلول و گاهی تحت فرم کلات‌های آلی (مانند آهن) در اختیار گیاه قرار می‌دهند. کشت گیاهان خارج از خاک تقریباً همیشه در گلخانه‌ها و یا زیر سایه‌بان‌های پلاستیکی با مساحت‌های قابل ملاحظه انجام می‌گیرد.

عوامل مهمی که سبب توسعه و ترویج کشت هیدروپونیک شده‌اند، مرتبط با نیازها و طبیعت تولید گیاهان مزبور می‌باشد. به عبارت دیگر تقاضای تولیدکنندگان سبب افزایش و تکامل روز افزون این فناوری شده است. درخواست‌ها و اقتضاهای کنونی که موجب گسترش کشت با سیستم هیدروپونیک می‌شود به دلیل تولید محصول به صورت یکنواخت از نظر کیفیت و منظم در طول سال و تولید محصول با کیفیتی یکسان در تمام طول سال می‌باشد. برای نیل به این اهداف، تأمین غلظت بهینه‌ای از عناصر غذایی برای گیاه را لازم و ضروری می‌سازد.

تاریخچه کشت هیدروپونیک

از نظر تاریخی وجود کشت هیدروپونیک به گذشته‌های خیلی دور بر می‌گردد. رابی ذکر می‌کند که کشاورزان قوم آزتک در باتلاق‌های نزدیک به شهر جدید مکزیکو، روی نوعی تیرهای به هم بسته و شناور و نوع نی و جگن و گیاهان مردابی پوشیده با یک لایه کود پوسیده، اقدام به کشت می‌کردند. بدین صورت که ریشه گیاه داخل آب شناور شده و گیاه را تغذیه می‌کرده است و به طور نادانسته اقدام به نوعی کشت هیدروپونیک می‌نموده‌اند.

به طور جدی می‌توان گفت که دانشمندان از ابتدای قرن 17 به این موضوع علاقه‌مند شدند. یادداشت‌ها و نوشته‌هایی از آزمایش‌های رشد گیاهان بدون خاک و فقط در حضور آب در ابتدای قرن هفدهم وجود دارد که نویسندگان به این مایع (یعنی تنها آب) قدرت تغذیه‌ای گیاه را نسبت داده‌اند.

در میان این پژوهشگران، به نظر اشتاینر، افرادی مانند بویل ایرلندی و وودوارد انگلیسی و دامونسه‌آ فرانسوی بایستی در نظر باشند. بالاخره بعضی اصل و مبدأ کشت هیدروپونیک را به فردی سوئیسی به نام دی‌ساسور و برخی به فرد فرانسوی دیگری به نام بوسینگالت نسبت می‌دهند. در واقع این دو دانشمند از بنیانگذاران پیشرفت‌های قطعی روی ترکیبات شیمیایی گیاهان هستند.

اولی اثبات کرد که گیاه از CO2 هوا مصرف می‌کند و دومی اثبات کرد که این گاز، کربن و اکسیژن را به گیاه می‌دهد و اضافه کرد که هیدروژن از آب جذب گیاه می‌شود. در واقع برای این که از نظر علمی دقیق و درست گفته باشیم، اکتشافات کشت هیدروپونیک به دو دانشمند آلمانی ناپ و ساچز بایستی نسبت داده شود. هم‌زمان در سال 1860 و جداگانه این دو نویسنده موفق به رویاندن گیاه روی محلول غذایی کاملاً مایع شامل آب و محلول‌های نمکی شدند.

رش اعلام کرد که طی 70 سال پژوهش، اکتشاف مزبور اجازه پیشرفت‌های زیادی در زمینه شناخت فیزیولوژی تغذیه‌ای گیاه داد، ولی کشت گیاهان روی محیط غذایی مصنوعی به صورت یک تکنیک آزمایشگاهی مانده بود. ولی سرانجام گریک، استاد دانشگاه کالیفرنیا با ایده پخش تجاری تحت نام هیدروپونیک جهت کشت‌های صیفی و گیاهان تزئینی اقدام نمود و هموطنانش را با تولید گوجه‌فرنگی که ریشه‌هایش در یک محلول غذایی شناور بودند مبهوت و متحیر نمود که این انتقال فناوری به وسیله مطبوعات آمریکایی به عنوان یک اکتشاف مهم در ابتدای قرن معرفی شد.

اولین کاربرد واقعی کشت هیدروپونیک، 20 سال بعد و باز هم در آمریکا اتفاق افتاد. طی جنگ جهانی دوم، گروه‌هایی از ارتش آمریکا که در جزایری در اقیانوس آرام پر از صخره و اراضی غیرکشاورزی اقامت کرده بودند، با لگوم و سبزی‌های تازه که با سیستم کشت هیدروپونیک تولید شده بودند، تغذیه می‌شدند. در پایان جنگ، بعضی سربازان پس از بازگشت، اقدام به کشت هیدروپونیک، به ویژه فلوریدا نمودند و از آن به بعد، کشت هیدروپونیک جای خود را بین تولیدکنندگان محصولات سبزی و صیفی باز نمود.

عناصر غذایی مورد نیاز گیاه

همه گیاهان برای رشد و نمو خود، غیر از اکسیژن (O)، کربن (C) و هیدروژن (H) که از آب یا هوا جذب می‌شوند، به حداقل 13 عنصر معدنی دیگر نیاز دارند تا چرخه زندگی خود را کامل نمایند. این عناصر به دو گروه عناصر پرمصرف شامل نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K)، کلسیم (Ca)، منیزیم (Mg)، گوگرد (S) و عناصر کم‌مصرف شامل آهن (Fe)، بور (B)، منگنز (Mn)، مس (Cu)، روی (Zn)، مولیبدن (Mo) و کلر (Cl) تقسیم می‌شوند. نیتروژن، فسفر، پتاسیم، گوگرد، کلسیم و منیزیم مواد غذایی پرمصرف بوده و در مقایسه با عناصر کم‌مصرف به مقدار زیاد توسط گیاه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نقش عناصر غذایی در گیاه به اختصار در این مطلب آورده شده است.

هیدروپونیک دارای تکنیک‌های کشتی است که در این پست می‌توانید با آنها آشنا شوید.

منبع
راهنمای تهيه و استفاده از محلول‌های غذايی برای کشت سبزیجات گلخانه‌ای در سیستم کشت هیدروپونیک ، محسن سیلسپور، نشریه فنی 580، مؤسسه تحقیقات خاک و آب، 1398.