Από μικροί μαθαίνουμε ότι τα φυτά φυτρώνουν στο έδαφος και αναπτύσσουν ριζικό σύστημα σε αυτό ώστε να λαμβάνουν τα κατάλληλα θρεπτικά συστατικά και νερό που υπάρχουν στο έδαφος καθώς και για να μπορούν να υποστηρίξουν το υπέργειο τμήμα τους. Στην πραγματικότητα, εάν μπορέσουμε να παρέχουμε στο ριζικό σύστημα την απαραίτητη στήριξη, καθώς και το νερό και τα θρεπτικά συστατικά που απαιτούν τα φυτά, μπορούμε να τα καλλιεργήσουμε διατηρώντας τις ρίζες τους όχι σε χώμα, αλλά σε ένα δοχείο με νερό είτε ακόμα και στον αέρα εφόσον παρέχουμε ανά τακτά χρονικά διαστήματα το απαιτούμενο θρεπτικό διάλυμα. Μπορεί σε όποιον δεν τη γνωρίζει να ακούγεται περίεργο, η αλήθεια όμως είναι ότι οι αρχές τις υδροπονίας έχουν τις ρίζες τους από τις αναβαθμίδες καλλιέργειες ρυζιού στην Κίνα, έως τους κρεμαστούς κήπους της Βαβυλώνας!
Γιατί Υδροπονία?
Μια καλλιέργεια με τη μέθοδο της υδροπονίας μπορεί να έχει αρκετά αυξημένη και ταχύτερη παραγωγή σε σχέση με μια συμβατική καλλιέργεια αλλά και αυτή να είναι σταθερή καθ’όλη τη διάρκεια του χρόνου, εφόσον βρίσκεται σε ελεγχόμενο περιβάλλον. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε μέρος καθιστώντας ακόμα και περιοχές με άγονα εδάφη κατάλληλα για καλλιέργεια, ενώ στην ίδια έκταση μπορούν να φυτευτούν περισσότερα φυτά προσφέροντας και αυτά στην αύξηση της συγκομιδής. Επιπλέον, με μια υδροπονική καλλιέργεια μπορούμε να εξοικονομήσουμε έως 90% νερό, αφού το νερό επανακυκλοφορεί μέσα στο σύστημα και δεν χάνεται στον υδροφόρο ορίζοντα.
Πρόσληψη θρεπτικών συστατικών από τη ρίζα
Προτού ασχοληθούμε με τα διάφορα υδροπονικά συστήματα και τους τρόπους λειτουργίας τους, καλό είναι να γνωρίζουμε μερικά πράγματα για το πως απορροφούν τα φυτά τα θρεπτικά συστατικά από το ριζικού τους σύστημα. Αν κοιτάξουμε σε μακροσκοπικό επίπεδο, στους μικροπόρους των ριζών εκτελείται μια ανταλλαγή ιόντων μεταξύ του φυτού και του περιβάλλοντος της ρίζας. Το φυτό για να τραφεί απορροφάει ανόργανα άλατα αζώτου, καλίου, ασβεστίου και άλλων θρεπτικών συστατικών σε μορφή ιόντων, ενώ ταυτόχρονα μπορεί και αποβάλλει κάποια ανεπιθύμητα για αυτό άλατα. Το νερό χρησιμοποιείται ως ο μεταφορέας αυτών των θρεπτικών συστατικών στο ριζικό σύστημα και κατ’ επέκταση και στους ιστούς του υπόλοιπου φυτού.
Οξυγόνωση του ριζικού συστήματος
Εκτός από το απαραίτητο νερό και τα θρεπτικά συστατικά που πρέπει να παρέχουμε, πρέπει να μην ξεχάσουμε και το άλλο απαραίτητο στοιχείο, το οξυγόνο. Σε κάθε καλλιέργεια είτε αυτή είναι απλή γλάστρα με φυτόχωμα, είτε ένα υδροπονικό σύστημα, εάν οι ρίζες είναι μονίμως σε πολύ υγρό περιβάλλον και δεν υπάρχει οξυγόνωση, αναπτύσσονται παθογόνοι μικροοργανισμοί που μπορούν εύκολα να σαπίσουν τις ρίζες και να καταστρέψουν τα φυτά. Αναλόγως τον τύπο υδροπονικού συστήματος που θα χρησιμοποιήσουμε όπως θα δούμε παρακάτω, μπορεί να είναι απαραίτητη η παροχή οξυγόνου στο θρεπτικό διάλυμα με μια αντλία αέρα
Υποστρώματα υδροπονικής καλλιέργειας
Όπως αναφέραμε και παραπάνω τα φυτά μπορούν να αναπτύξουν το ριζικό τους σύστημα στον αέρα, σε νερό ή σε ένα πλήθος διαφόρων υποστρωμάτων. Ως υπόστρωμα αναφερόμαστε στο ‘ουδέτερο’ υλικό που θα χρησιμοποιήσουμε ώστε να αναπτυχθεί σε αυτό το ριζικό σύστημα και στο οποίο θα παρέχουμε εμείς τα θρεπτικά συστατικά με κάποιο θρεπτικό διάλυμα. Το υπόστρωμα αυτό μπορεί να είναι τύρφη, περλίτης, ίνες κοκοφοίνικα και διογκωμένη άργιλο, σκέτα ή σε οποιαδήποτε μείξη. Κάθε υπόστρωμα έχει τα δικά του χαρακτηριστικά και ιδιαιτερότητες και ως προς τη διαθεσιμότητα και ικανότητα πρόσληψης θρεπτικών συστατικών από το φυτό και ως προς τον τρόπο και τη συχνότητα ποτίσματος. Εδώ πρέπει να καταλάβουμε τη διαφορά του ‘χώματος’ που έχουμε από μικροί στο μυαλό από την καλλιέργεια σε σκέτη τύρφη που πρακτικά είναι μια μορφή παθητικής υδροπονίας, εφόσον εμείς είμαστε υπεύθυνοι για την παροχή του θρεπτικού διαλύματος στο ριζικό σύστημα.
Τύποι υδροπονικών συστημάτων
Υπάρχουν διάφοροι τύποι υδροπονικών συστημάτων με μεγάλες διαφορές στον τρόπο λειτουργίας και χρήσης τους, και ως συνέπεια και στην καταλληλότητα ανάλογα το είδος καλλιέργειας που επιθυμούμε.
Για ευκολότερη κατανόηση της λειτουργίας των υδροπονικών συστημάτων, ας τα χωρίσουμε σε μερικές κατηγορίες:
Παθητικά συστήματα ή συστήματα στάγδην, όπου η ρίζα αναπτύσσεται σε κάποιο υπόστρωμα και το θρεπτικό διάλυμα παρέχεται με επιφανειακό ή υπόγειο πότισμα
Συστήματα όπου η ρίζα αναπτύσσεται μέσα στο θρεπτικό διάλυμα
Αεροπονικά συστήματα, όπου η ρίζα αναπτύσσεται στον αέρα και ψεκάζουμε το θρεπτικό διάλυμα
Συστήματα ενυδρειοπονίας, όπου η ρίζα αναπτύσσεται συνήθως μέσα στο νερό και τα φυτά θρέφονται από τις απεκκρίσεις των ψαριών που αναπτύσσονται σε μια συνδεδεμένη δεξαμενή
Παθητικά συστήματα ή συστήματα στάγδην
Στην πρώτη κατηγορία ένα παράδειγμα τέτοιου συστήματος είναι τέσσερις γλάστρες κανονικές με μια μείξη κοκοφοίνικα και διογκωμένης αργίλου και ένα σύστημα ποτίσματος με μια δεξαμενή όπου θα έχουμε το θρεπτικό μας διάλυμα, μια αντλία για την παροχή του θρεπτικού διαλύματος μέσω σωλήνων σε επιφανειακούς σταλάκτες σε κάθε γλάστρα και ενός δίσκου αποστράγγισης όπου θα στραγγίζουν οι γλάστρες.
Υπάρχουν βέβαια και διάφορα συστήματα όπου οι ρίζες αναπτύσσονται όχι σε γλάστρες, αλλά σε επίπεδες επιφάνειες μερικών εκατοστών με διογκωμένη άργιλο ώστε να μπορούν να υποστηρίξουν το υπέργειο τμήμα τους, και το θρεπτικό διάλυμα παρέχεται είτε με επιφανειακή στάγδην λίπανση, είτε πλημμυρίζοντας αυτά τα επίπεδα για κάποια ώρα ανά τακτά χρονικά διαστήματα, και αφήνοντας στον ενδιάμεσο να στραγγίξουν και να οξυγονωθούν επαρκώς οι ρίζες όπως αναφέραμε παραπάνω. Αυτά τα συστήματα είναι τα λεγόμενα Ebb n flow ή Flood & Drain (ελληνιστί πλημμυρίδα και άμπωτη).
Συστήματα όπου η ρίζα αναπτύσσεται στο νερό
Σε αυτήν την κατηγορία μπορούμε να κατατάξουμε τα συστήματα Deep Water Culture, εν συντομία DWC, όπου το σπορόφυτο τοποθετείται αρχικά σε κάποιο καλαθάκι με διογκωμένη άργιλο στο καπάκι ενός κουβά με το θρεπτικό διάλυμα, ώστε να υποστηριχτεί και οι ρίζες να κατέβουν και να αναπτυχθούν μέσα στο θρεπτικό διάλυμα. Απαραίτητη σε αυτά τα συστήματα είναι η παροχή αέρα στο στάσιμο θρεπτικό διάλυμα, ώστε να διατηρήσουμε υψηλά τα επίπεδα διαλυμένου οξυγόνου σε αυτό.
Υπάρχουν πολλές διαφορετικές εκδοχές αυτών των συστημάτων με πολλές θέσεις φύτευσης, όπου θέλουμε να επιτύχουμε τις ίδιες συνθήκες στο θρεπτικό διάλυμα σε πολλά φυτά, ελέγχοντας όλο το σύστημα από ένα κεντρικό ντεπόζιτο. Αυτό το επιτυγχάνουμε με συστήματα επανακυκλοφορίας νερού, εν συντομία RDWC είτε με επιφανειακή στάγδην παροχή και διοχέτευση μέσω ενός συστήματος υπερχείλισης, είτε ακόμα και με επανακυκλοφορία με χοντρούς σωλήνες στο κάτω μέρος των κουβάδων.
Μια ακόμα μεγάλη κατηγορία υδροπονικών συστημάτων που μπορούν να ενταχθούν σε αυτή την κατηγορία, είναι τα συστήματα όπου η ρίζα αναπτύσσεται σε σωλήνες, σε ένα λεπτό φιλμ θρεπτικού διαλύματος με συνεχή ροή αυτού. Τα συστήματα αυτά είναι γνωστά ως NFT από το Nutrient Film Technique. Σε αυτά τα συστήματα που χρησιμοποιούνται συνήθως για καλλιέργεια μικρών φυτών όπως μαρουλιών και φραουλών, μπορούμε να επιτύχουμε μέγιστη αξιοποίηση του χώρου ή και του ύψους ενός θαλάμου, εάν εγκαταστήσουμε ένα κάθετο σύστημα NFT. Εδώ τα φυτά στηρίζονται είτε σε κάποιο μικρό καλαθάκι είτε σε κάποιον κύβο πετροβάμβακα, και η ρίζα αναπτύσσεται κατά μήκος του σωλήνα με σταθερή παροχή θρεπτικού διαλύματος και οξυγόνου, καθώς το νερού βρίσκεται μονίμως σε κίνηση και οξυγονώνεται συνεχώς.
Αεροπονικά συστήματα
Εφόσον προσφέρουμε στο φυτό την κατάλληλη στήριξη με έναν από τους τρόπους που αναφέραμε παραπάνω, μπορούμε να αφήσουμε το ριζικό σύστημα να αναπτυχθεί στον αέρα και να του παρέχουμε το θρεπτικό διάλυμα με ψεκασμό σε τακτά χρονικά διαστήματα. Πλεονέκτημα αυτών των συστημάτων είναι η βέλτιστη ανάπτυξη των φυτών λόγω της υπερεπάρκειας οξυγόνου στο ριζικό σύστημα. Το δυσκολότερο σημείο στην αεροπονία είναι να διατηρήσουμε καθαρά τα ακροφύσια που ψεκάζουν το θρεπτικό διάλυμα καθώς μπορούν εύκολα να βουλώσουν από τα άλατα του νερού και των λιπασμάτων.
Συστήματα ενυδρειοπονίας
Ίσως η πιο ενδιαφέρουσα και πιο πολύπλοκη, αλλά και πιο οργανική μορφή που μπορεί να έχει ένα σύστημα υδροπονίας Δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε καθόλου λιπάσματα, παρά μόνο τροφή για τα ψάρια τα οποία αναλαμβάνουν το ρόλο της λίπανσης των φυτών, ενώ τα φυτά με τη σειρά τους φιλτράρουν το νερό. Χρειάζονται πολλές δοκιμές και ρυθμίσεις σε ένα σύστημα ενυδρειοπονίας, όπως για παράδειγμα στο είδος και στον αριθμό των καλλιεργούμενων φυτών ή των ψαριών, μέχρι να επιτύχουμε την κατάλληλη ισορροπία και να δημιουργήσουμε ένα ολοκληρωμένο κλειστό οικοσύστημα, όταν όμως τα καταφέρουμε έχουμε φρέσκα ψάρια και λαχανικά μεγαλωμένα οργανικά. Άλλωστε όπως θα δούμε παρακάτω, είναι δύσκολο με χρήση οργανικών λιπασμάτων να έχουμε επιτυχημένη υδροπονικά καλλιέργεια λόγω κάποιων ιδιαιτεροτήτων που παρουσιάζουν σε σχέση με τα ανόργανα λιπάσματα που χρησιμοποιούνται στην πλειοψηφία των υδροπονικών συστημάτων. Προς αποφυγή παρεξηγήσεων, τα συστήματα ενυδρειοπονίας πρακτικά δεν είναι υδροπονικά συστήματα, αλλά προστέθηκαν ως κατηγορία για χάρη του άρθρου.
Θρεπτικά διαλύματα και εφαρμογή
Σε μια οποιαδήποτε καλλιέργεια τα φυτά χρειάζονται κάποια θρεπτικά συστατικά για να αναπτυχθούν. Έτσι και στα υδροπονικά συστήματα όπου έχουμε σαν βάση είτε το νερό, είτε κάποιο άλλο ουδέτερο υπόστρωμα, είναι απαραίτητη η προσθήκη των απαραίτητων θρεπτικών συστατικών από εμάς, ώστε να μπορέσουν να αναπτυχθούν αποτελεσματικά. Αναλόγως βέβαια το είδος καλλιέργειας, μερικά φυτά χρειάζονται ελάχιστα λιπάσματα, ή και καθόλου (όπως για παράδειγμα στους υάκινθους, όπου ο βολβός και τα άλατα που έχει το νερό, επαρκούν για να αναπτυχθεί το φυτό, όχι όμως για πάντα) και μερικά φυτά χρειάζονται αρκετά λιπάσματα από τις πρώτες μέρες. Επίσης, ανάλογα το είδος συστήματος που θα χρησιμοποιήσουμε, αλλάζει και ο τρόπος εφαρμογής των λιπασμάτων
ph & EC
Οι δύο βασικότεροι παράγοντες που θα μας απασχολήσουν σε μια υδροπονική καλλιέργεια είναι η αγωγιμότητα (EC) και το pH. Η αγωγιμότητα εκφράζει το το ποσό αλάτων στο νερό η σε ένα θρεπτικό διάλυμα. Γνωρίζοντας ότι το απεσταγμένο/απιονισμένο νερό δεν περιέχει άλατα, μπορούμε μετρώντας το νερό της βρύσης να καταλάβουμε και την ποιότητα του (σε όρους σκληρότητας) ή να μετρήσουμε το θρεπτικό διάλυμα που θα ποτίσουμε τα φυτά μας, ώστε να δούμε αν βρίσκονται στην κατάλληλη δοσολογία. Το pH, ή αλλιώς ενεργός οξύτητα, αποτελεί μέτρο σύγκρισης της οξύτητας ή της αλκαλικότητας ενός διαλύματος. Κάθε φυτό μπορεί να προσλάβει τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζεται σε ένα συγκεκριμένο εύρος pH, γιαυτό και στα υδροπονικά συστήματα είναι απαραίτητη η ρύθμιση του pH, αλλιώς τα φυτά δεν θα μπορέσουν να απορροφήσουν αυτά που χρειάζονται, ακόμα και αν αυτά βρίσκονται σε αφθονία.
Περισσότερα για το pH και το EC σε άλλα άρθρα
Πριν αναφερθούμε στους τρόπους εφαρμογής των θρεπτικών συστατικών, ας χωρίσουμε πάλι τα υδροπονικά συστήματα σε δύο κύριες κατηγορίες για ευκολότερη κατανόηση.
Κλειστά υδροπονικά συστήματα, ή συστήματα επανακυκλοφορίας
Ανοιχτά υδροπονικά συστήματα, ή συστήματα Drain to Waste
Στα υδροπονικά συστήματα Drain to Waste, το θρεπτικό διάλυμα διοχετεύεται στα φυτά, συνήθως μέσω ενός στάγδην συστήματος, ώστε να μπορέσουν τα φυτά να απορροφήσουν τα απαραίτητα στοιχεία που χρειάζονται, και οτιδήποτε στραγγίζει από κάθε φυτό απορρίπτεται και δεν επαναχρησιμοποιείται.
Σε υδροπονικά συστήματα με επανακυκλοφορία, όπου το θρεπτικό μας διάλυμα βρίσκεται μέσα στις δεξαμενές, στους κουβάδες ή στους σωλήνες, ανάλογα από τι αποτελείται το κάθε σύστημα, είμαστε υπεύθυνοι για την αναπλήρωση του νερού που εξατμίζεται είτε φυσικά είτε μέσω της διαπνοής των φυτών, καθώς και για την αναπλήρωση των θρεπτικών συστατικών ή την διόρθωση της αναλογίας αυτών, ώστε να ανταποκρίνονται στις ανάγκες των φυτών.
Σε αυτά τα συστήματα, αφού τοποθετήσουμε τα λίτρα νερού που χρειάζεται το σύστημα, προσθέτουμε τα θρεπτικά συστατικά στις αναλογίες που μας προτείνει ο κατασκευαστής τους, σύμφωνα με το στάδιο ανάπτυξης ή ανθοφορίας που βρίσκονται τα φυτά. Έπειτα με τα κατάλληλα εργαλεία, μετράμε την αγωγιμότητα (EC) και το pH του θρεπτικού διαλύματος, και τα διορθώνουμε κατάλληλα για να αποφύγουμε τροφοπενίες, τοξικότητες και μη απορρόφηση θρεπτικών συστατικών. Συνιστάται κάθε 1 ή 2 εβδομάδες η πλήρης αλλαγή του νερού, ώστε να απορρίπτονται τα ανεπιθύμητα άλατα, και στο ενδιάμεσο συμπληρώνουμε ότι χρειάζεται, αναλόγως με το πόσο νερό και λίπασμα καταναλώνουν τα φυτά.
Βιοπονία ή αλλιώς βιολογική υδροπονία
Όπως αναφέραμε παραπάνω, στα περισσότερα υδροπονικά συστήματα χρησιμοποιούνται ανόργανα λιπάσματα, τα οποία τα φυτά μπορούν να απορροφήσουν άμεσα. Σε περίπτωση όμως που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε οργανικά λιπάσματα τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά, καθώς ορισμένα από αυτά θα αρχίσουν να αφρίζουν και να αφήνουν υπολείμματα στις επιφάνειες, καθώς και να βουλώνουν τους διάφορες σωλήνες, με μόνη λύση την σχεδόν καθημερινή αντικατάσταση όλου του θρεπτικού διαλύματος, πράγμα που βλάπτει και το περιβάλλον αλλά και την τσέπη μας. Η λύση στην περίπτωση αυτή, είναι να χρησιμοποιήσουμε κάποιο υδροπονικό σύστημα Drain to Waste, ώστε στην ουσία να έχουμε μια οργανική καλλιέργεια όπου τα οργανικά λιπάσματα εφαρμόζονται με αυτόματο τρόπο.