نظام DWC هو نظام زراعة بدون تربة يمكّن النباتات من النمو بكفاءة من خلال تزويد جذور النباتات ببيئة محلول غذائي بعمق مناسب.إمدادات ثابتة من العناصر الغذائيةويمكن لهذا النظام التغلب بفعالية على المشاكل التي قد تحدث في زراعة التربة التقليدية، مثل خصوبة التربة غير المتساوية والآفات والأمراض المنقولة من التربة.يمكن التحكم بدقة في تكوين محلول المغذيات والظروف البيئية وفقًا لاحتياجات النباتات المختلفة.

يتكون نظام ثقافة المياه العميقة (DWC) أساسا من الأجزاء التالية:

• مقاعد الزراعة
  هذا هو الحاوية لنمو المحاصيل. إنه هيكل مستطيل مصنوع من أنابيب مغلفة ساخنة ومغطاة بطبقة من الفيلم المقاوم للماء.عادة ما يكون عمق مقعد الزراعة حوالي 15-20 سم لضمان وجود محلول مغذي كاف لدعم نمو جذور النبات، مما يسمح للحلول الغذائية أن تغمر الجذور بالكامل.
• نظام الدورة الدموية للمحلول الغذائي
  خزان: يستخدم لتخزين محلول المغذيات. يعتمد حجمها على نطاق الزراعة ومتطلبات المحاصيل. عادة ما يكون حاوية كبيرة الحجم إما تحت الأرض أو فوق الأرض.يجب أن تحتوي على كمية كافية من محلول المغذيات لتلبية احتياجات نمو المحاصيل لفترة معينةعلى سبيل المثال، في نظام DWC داخلي صغير، قد يكون سعة الخزان عدة عشرات من الليترات فقط،بينما في نظام زراعة تجارية واسعة النطاق، يمكن أن تصل سعة الخزان إلى عدة آلاف من الليترات.
  مضخة المياه: هي مصدر الطاقة لتداول محلول المغذيات. مضخة المياه تنقل محلول المغذيات من الخزان إلى مقعد الزراعة ،ضمان إمكانية حصول جذور النبات على محلول المغذيات بشكل مستمريجب اختيار معدل تدفقها ورأسها وفقًا لعوامل مثل حجم نظام الزراعة وطول خط الأنابيب والمقاومة.
• نظام الأنابيب
  يتضمن أنبوب الدخول وأنبوب العودة. أنبوب الدخول مسؤول عن نقل محلول المغذيات من الخزان إلى مقعد الزراعة،وتعيد أنبوب العودة محلول المغذيات الزائد في مقعد الزراعة إلى الخزانعادة ما يطلب من مواد خطوط الأنابيب أن تكون مقاومة للتآكل وغير سامة، مثل أنابيب البلاستيك.يجب تحديد قطر خط الأنابيب وفقا لمعدل تدفق محلول المغذيات وضغط النظام.
• لوح الزراعة وكأس الزراعة
  لوحة الزراعة: عادة ما تكون لوحة رغوة مع ثقوب الزراعة ، وضعت على مقعد الزراعة. وظيفتها هي إثبات النباتات ،الحفاظ على الأجزاء الأساسية لسيقان النبات في الموقف المناسب ومنع النباتات من الإقامة.
  كأس الزراعة: هو حاوية لوضع شتلات النباتات، عادة ما تكون مصنوعة من البلاستيك، مع العديد من الثقوب الصغيرة على جدار الكأس.تسمح هذه الثقوب الصغيرة للحلول الغذائية بالدخول إلى كوب الزراعة وتوفير المواد الغذائية لجذور النباتيعتمد حجم كوب الزراعة على حجم شتلات النبات. على سبيل المثال ، عند زراعة الخضروات الورقية مثل الخس ، يكون قطر كوب الزراعة حوالي 5-8 سنتيمترات.
• جهاز زيادة الأكسجين
  بما أن جذور النباتات تنمو في محلول المغذيات وتحتاج إلى كمية كافية من الأكسجين للتنفس، فإن جهاز زيادة الأكسجين يتضمن أساسا ضاغط الهواء وأنبوب تهوية ميكروبوروس.ضاغط الهواء يضغط على الهواء ثم حقن فقاعات صغيرة في محلول المواد الغذائية من خلال أنبوب التهوية microporous، زيادة محتوى الأكسجين المذاب في محلول المغذيات.
• مبردات الماء
  يمكن أن يُحسّن بيئة نمو الجذور. على سبيل المثال، درجة حرارة المياه المثلى لزراعة الخس الهيدروبونية هي ما بين 18-22 درجة مئوية. في الصيف، عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة نسبياً،من المرجح أن تتسخن مساحة المياه وتتجاوز النطاق المناسبيمكن أن يخفض المبرد درجة حرارة المياه من خلال نظام التبريد، مما يمنع الجذور من أن تتأثر من انخفاض في درجة الحرارة المرتفعة،والتي من شأنها أن تؤثر على وظيفة امتصاصهاهذا يضمن صحة الجذور ويحسن من كفاءة امتصاص المواد الغذائية والماء.

مدفوعاً بمضخة المياه، يدخل محلول العناصر الغذائية إلى مقعد الزراعة من الخزان، مما يوفر العناصر الغذائية لجذور النبات.تمتص جذور النباتات المواد الغذائية أثناء غمرها في محلول المواد الغذائيةمضخة الهواء تضخ الهواء في محلول المغذيات من خلال أجهزة التهوية، وتشكيل منحدر الأكسجين المذاب لضمان التنفس الهوائي للجذور.

مع امتصاص النباتات واستهلاكها للمواد الغذائية في محلول المواد الغذائية، فإن نظام الدورة الدموية سيستمر بشكل منتظم أو وفقاً لنتائج الكشف،إرجاع جزء أو كل محلول المغذيات في مقعد الزراعة إلى الخزان لإكمالها وتعديلها، مثل تعديل الخصائص الكيميائية مثل قيمة الـ pH والقيادة الكهربائية (قيمة EC) للمحلول الغذائي ، وكذلك الخصائص الفيزيائية مثل درجة الحرارة.

I. إمدادات ممتازة للحلول الغذائية والقدرة على تخفيفها
إمدادات غذائية ثابتة
في نظام DWC ، تكون طبقة محلول العناصر الغذائية عميقة نسبيًا ، عادة ما تكون حوالي 10-20 سم. وهذا يؤدي إلى حجم إجمالي كبير نسبيًا من محلول العناصر الغذائية. على سبيل المثال ،في حوض زراعة DWC أكبر، احتياطي محلول المغذيات الكافي يمكن أن يوفر النباتات باستمرار مع جميع أنواع العناصر الغذائية الأساسية، مثل المغذيات الكبرى مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم،وكذلك المغذيات الدقيقة مثل الحديد،المانغنيز والزنك. إنه مثل "متجر المغذيات" الذي يمكن أن يلبي احتياجات النباتات للنمو لفترة طويلة.

يضمن نظام الدورة الدورية للمحلول الغذائي التوزيع المتساوي للمغذياتيتم تداول محلول المغذيات بين حوض الزراعة وحوض التخزين، مما يسمح لجذور النباتات بالاتصال بالتساوي مع المواد الغذائية المختلفة وتجنب ضعف النمو الناجم عن نقص المواد الغذائية المحلية أو الزائدة.

بيئة التخفيف
يمكن أن تلعب طبقة محلول المغذيات العميقة نسبيًا أيضًا دورًا معينًا في تعزيز العوامل البيئية مثل تكوين ودرجة حرارة محلول المغذيات. على سبيل المثال ،عندما تتغير درجة الحرارة الخارجية، الكمية الكبيرة من محلول العناصر الغذائية يمكن أن تمتص أو تطلق الحرارة،جعل تغير درجة حرارة محلول العناصر الغذائية بطيئًا نسبيًا وتوفير بيئة درجة حرارة مستقرة نسبيًا لجذور النباتاتإنه مشابه لنظام تكييف طبيعي، يقلل من الأضرار التي لحقت بجذور النباتات بسبب تقلبات درجة الحرارة.

كما أنه له تأثير عازل على الخصائص الكيميائية مثل قيمة الـ pH والقيادة الكهربائية (قيمة EC) للمحلول الغذائي.إذا كانت هناك تقلبات في قيمة الـ pH أو قيمة الـ EC بسبب امتصاص النباتات أو التغييرات في تكوين محلول المغذيات، يمكن كمية كبيرة نسبيا من محلول المغذيات تخفيف هذه التغيرات إلى حد ما، وتوفير بيئة كيميائية مستقرة نسبيا لجذور النباتات.

بيئة نمو جذور متفوقة
إمدادات كافية من الأكسجين
في نظام DWC ، تستخدم مضخة الهواء بشكل عام لإضافة الأكسجين إلى محلول المغذيات. بسبب محلول المغذيات العميق نسبياً ،يمكن تشكيل تراجع جيد للأكسجين المذاب في محلول المغذياتمحتوى الأكسجين مرتفع بالقرب من مضخة الهواء، وفي المناطق البعيدة قليلا، كما الأكسجين ينتشر ويتم استهلاكه من قبل جذور النباتات، ويتراجع محتوى الأكسجين تدريجيا.ولكن لا يزال يمكن أن تضمن أن الجذور لديها ما يكفي من الأكسجين للتنفس.

هذه البيئة المذابة من الأكسجين تساعد على التنفس الهوائي لجذور النباتات، مما يعزز نمو الجذور وامتصاص المواد الغذائية. على سبيل المثال،للخضروات الخضراء الورقية مثل الخس في نظام DWC، فإن جذورها ستزداد بياضاً وقوية بسبب إمدادات الأكسجين الكافية. بالمقارنة مع زراعة التربة التقليدية ، فإن حيوية الجذر وكفاءة الامتصاص أعلى.

مساحة واسعة لتوسيع الجذر
توفر الطبقة السائلة العميقة مساحة نمو واسعة لجذور النباتات ، مما يتيح للجذور التمدد والنمو بحرية. وهذا مفيد للغاية لبعض النباتات التي لديها أنظمة جذرية متطورة ،مثل الطماطم والخيارجذورها يمكنها أن تمتد باستمرار في محلول المغذيات، وتستوعب المزيد من المغذيات والماء، ثم تدعم النمو القوي للأجزاء فوق الأرض.

سهولة الإدارة والصيانة
إدارة مرئية
يحتوي نظام DWC عادةً على حاويات زراعة شفافة نسبياً أو شبه شفافة، مما يسمح للمزارعين بمراقبة حالة نمو جذور النبات مباشرةً.مستوى السائل من محلول المغذياتعلى سبيل المثال، من خلال مراقبة مشاكل مثل ما إذا كانت الجذور مريضة، ما إذا كان محلول المغذيات ملوثة،أو إذا كان مستوى السائل منخفض جدا يمكن اكتشافها في الوقت المناسب.

تنظيف ومطهر مناسب
بالمقارنة مع بعض طرق زراعة الركائز المعقدة ، فإن أوعية الزراعة وأنظمة تداول محلول المغذيات في نظام DWC سهلة نسبياً التنظيف والتطهير.بعد نهاية دورة الزراعة، يمكن استنزاف محلول المغذيات ، ثم يمكن استخدام مواد تطهير خاصة لتنظيف وتطهير أوعية الزراعة والأنابيب ، وما إلى ذلك ، والاستعداد للدور التالي من الزراعة.بسبب غياب بقايا الركيزة وعمليات معالجة متوسطة معقدة، يتم تقليل احتمالية تكاثر الآفات والأمراض والبقاء في الركيزة.

IV. مناسبة لزراعة أنواع متعددة من النباتات
مثالية للخضروات الخضراء الورقية
بالنسبة للخضروات الخضراء ذات الأوراق الخضراء مثل الخس والسبانخ والبوك تشوي، يمكن أن توفر زراعة DWC العميقة المياه والمواد الغذائية الكافية، مما يمكنهم من النمو بسرعة.يمكن لهذه النباتات استيعاب عناصر مثل النيتروجين والفوسفور بسرعة في محلول المغذياتمن خلال تعديل صيغة محلول المغذيات والظروف البيئيةيمكن التحكم بجودة الخضار الورقية بشكل فعال، مثل سمك، لون، وطعم الأوراق.

ينطبق أيضا على بعض الفواكه والخضروات
بالنسبة للخضروات الفاكهة مثل الطماطم والفلفل، يمكن لنظام DWC أيضا توفير ظروف نمو جيدة خلال مراحل النمو المبكرة والفاكهة.يمكن أن تتأسس جذور قوية بسرعة في محلول المغذيات، ووضع الأساس للنمو اللاحق للأجزاء فوق الأرض وتمايز براعم الزهور.إمدادات غذائية مستقرة تساعد في نمو الفاكهة وتحسين جودتها.