سیستم DWC یک سیستم کشت بدون خاک است که گیاهان را قادر می سازد تا با ارائه محیطی از محلول مغذی با عمق مناسب، تامین پایدار مواد مغذی و اکسیژن کافی به ریشه های گیاه، به طور موثر رشد کنند. این سیستم می تواند به طور موثر بر مشکلاتی که ممکن است در کشت سنتی خاک رخ دهد، مانند باروری نامنظم خاک و آفات و بیماری های منتقله از خاک، غلبه کند. علاوه بر این، می تواند ترکیب محلول مغذی و شرایط محیطی را با توجه به نیازهای گیاهان مختلف به طور دقیق کنترل کند.

سیستم کشت در آب عمیق (DWC) عمدتاً از قسمت های زیر تشکیل شده است:

• نیمکت کاشت
  این ظرف برای رشد محصول است. این یک ساختار مستطیلی است که از لوله های گالوانیزه گرم ساخته شده و با یک لایه فیلم ضد آب پوشانده شده است. عمق نیمکت کاشت معمولاً حدود 15-20 سانتی متر است تا اطمینان حاصل شود که محلول مغذی کافی برای حمایت از رشد ریشه های گیاه وجود دارد و به محلول مغذی اجازه می دهد تا ریشه ها را کاملاً غوطه ور کند.
• سیستم گردش محلول مغذی
  مخزن: برای ذخیره محلول مغذی استفاده می شود. اندازه آن به مقیاس کاشت و نیازهای محصول بستگی دارد. معمولاً یک ظرف بزرگ یا زیرزمینی یا بالای زمین است. باید مقدار کافی از محلول مغذی را در خود نگه دارد تا نیازهای رشد محصولات را برای یک دوره معین برآورده کند، بنابراین از تجدید مکرر محلول مغذی جلوگیری می شود. به عنوان مثال، در یک سیستم DWC کوچک داخلی، مخزن ممکن است فقط ظرفیت چند ده لیتر داشته باشد، در حالی که در یک سیستم کاشت تجاری در مقیاس بزرگ، ظرفیت مخزن می تواند به چند هزار لیتر برسد.
  پمپ آب: این منبع تغذیه برای گردش محلول مغذی است. پمپ آب محلول مغذی را از مخزن به نیمکت کاشت منتقل می کند و اطمینان حاصل می کند که ریشه های گیاه می توانند به طور مداوم محلول مغذی را دریافت کنند. سرعت جریان و هد آن باید با توجه به عواملی مانند اندازه سیستم کاشت، طول خط لوله و مقاومت انتخاب شود.
• سیستم خط لوله
  این شامل لوله ورودی و لوله برگشت است. لوله ورودی مسئول انتقال محلول مغذی از مخزن به نیمکت کاشت است و لوله برگشت محلول مغذی اضافی در نیمکت کاشت را به مخزن باز می گرداند. به طور کلی، مواد خط لوله باید در برابر خوردگی مقاوم و غیر سمی باشند، مانند لوله های PVC. قطر خط لوله باید با توجه به سرعت جریان محلول مغذی و فشار سیستم تعیین شود.
• تخته کاشت و فنجان کاشت
  تخته کاشت: معمولاً یک تخته فوم با سوراخ های کاشت است که روی نیمکت کاشت قرار می گیرد. عملکرد آن تثبیت گیاهان است و قسمت های پایه ساقه های گیاه را در موقعیت مناسب نگه می دارد و از خوابیدن گیاهان جلوگیری می کند.
  فنجان کاشت: ظرفی برای قرار دادن نهال گیاهان است که معمولاً از پلاستیک ساخته شده و دارای سوراخ های کوچک زیادی روی دیواره فنجان است. این سوراخ های کوچک به محلول مغذی اجازه می دهد تا وارد فنجان کاشت شود و مواد مغذی را برای ریشه های گیاه فراهم کند. اندازه فنجان کاشت به اندازه نهال گیاه بستگی دارد. به عنوان مثال، هنگام کاشت سبزیجات برگی مانند کاهو، قطر فنجان کاشت حدود 5-8 سانتی متر است.
• دستگاه افزایش اکسیژن
  از آنجایی که ریشه های گیاه در محلول مغذی رشد می کنند و برای تنفس به اکسیژن کافی نیاز دارند، دستگاه افزایش اکسیژن عمدتاً شامل یک کمپرسور هوا و یک لوله هوادهی ریز متخلخل است. کمپرسور هوا هوا را فشرده می کند و سپس حباب های ریز را از طریق لوله هوادهی ریز متخلخل به محلول مغذی تزریق می کند و محتوای اکسیژن محلول را افزایش می دهد.
• چیلر آب
  می تواند محیط رشد ریشه را بهینه کند. به عنوان مثال، دمای بهینه آب برای کشت هیدروپونیک کاهو بین 18-22 درجه سانتیگراد است. در تابستان، زمانی که دما نسبتاً بالا است، احتمال گرم شدن آب و فراتر رفتن از محدوده مناسب وجود دارد. چیلر می تواند دمای آب را از طریق سیستم تبرید خود کاهش دهد و از تحت تأثیر قرار گرفتن ریشه ها توسط هیپوکسی ناشی از دمای بالا جلوگیری کند، که در غیر این صورت می تواند بر عملکرد جذب آنها تأثیر بگذارد. این امر سلامت ریشه ها را تضمین می کند و راندمان جذب مواد مغذی و آب را بهبود می بخشد.

محلول مغذی که توسط پمپ آب هدایت می شود، از مخزن وارد نیمکت کاشت می شود و مواد مغذی را برای ریشه های گیاه فراهم می کند. ریشه های گیاه مواد مغذی را در حالی که در محلول مغذی غوطه ور هستند، جذب می کنند. پمپ هوا هوا را از طریق دستگاه های هوادهی به محلول مغذی تزریق می کند و یک گرادیان اکسیژن محلول ایجاد می کند تا تنفس هوازی ریشه ها را تضمین کند.

همانطور که گیاهان مواد مغذی موجود در محلول مغذی را جذب و مصرف می کنند، سیستم گردش خون به طور منظم یا با توجه به نتایج تشخیص، بخشی یا تمام محلول مغذی موجود در نیمکت کاشت را برای مکمل و تنظیم به مخزن باز می گرداند، مانند تنظیم خواص شیمیایی مانند مقدار pH و هدایت الکتریکی (مقدار EC) محلول مغذی، و همچنین خواص فیزیکی مانند دما.

I. تامین محلول مغذی عالی و ظرفیت بافر
تامین پایدار مواد مغذی
در سیستم DWC، لایه محلول مغذی نسبتاً عمیق است، معمولاً حدود 10-20 سانتی متر. این منجر به حجم کل نسبتاً زیادی از محلول مغذی می شود. به عنوان مثال، در یک گودال کاشت DWC بزرگتر، ذخیره محلول مغذی کافی می تواند به طور مداوم انواع عناصر ضروری مغذی را به گیاهان ارائه دهد، مانند درشت مغذی ها مانند نیتروژن، فسفر و پتاسیم، و همچنین ریز مغذی ها مانند آهن، منگنز و روی. این مانند یک "انبار مواد مغذی" است که می تواند نیازهای رشد گیاهان را برای مدت طولانی برآورده کند.

سیستم گردش محلول مغذی، توزیع یکنواخت مواد مغذی را بیشتر تضمین می کند. از طریق تجهیزاتی مانند پمپ های آب، محلول مغذی بین گودال کاشت و مخزن ذخیره گردش می یابد و به ریشه های گیاه اجازه می دهد تا به طور مساوی با مواد مغذی مختلف تماس پیدا کنند و از رشد ضعیف ناشی از کمبود یا مازاد مواد مغذی موضعی جلوگیری می کند.

محیط بافر
لایه محلول مغذی نسبتاً عمیق همچنین می تواند نقش بافری خاصی را برای عوامل محیطی مانند ترکیب و دمای محلول مغذی ایفا کند. به عنوان مثال، هنگامی که دمای بیرون تغییر می کند، مقدار زیادی از محلول مغذی می تواند گرما را جذب یا آزاد کند و باعث می شود تغییر دمای محلول مغذی نسبتاً کند باشد و یک محیط دمایی نسبتاً پایدار برای ریشه های گیاه فراهم کند. این شبیه یک "سیستم تهویه مطبوع" طبیعی است که آسیب به ریشه های گیاه ناشی از نوسانات دما را کاهش می دهد.

همچنین بر خواص شیمیایی مانند مقدار pH و هدایت الکتریکی (مقدار EC) محلول مغذی تأثیر بافری دارد. اگر به دلیل جذب گیاه یا تغییر در ترکیب محلول مغذی، نوساناتی در مقدار pH یا مقدار EC وجود داشته باشد، مقدار نسبتاً زیاد محلول مغذی می تواند این تغییرات را تا حدودی رقیق کند و یک محیط شیمیایی نسبتاً پایدار برای ریشه های گیاه فراهم کند.

II. محیط رشد ریشه برتر
تامین اکسیژن کافی
در سیستم DWC، به طور کلی از یک پمپ هوا برای مکمل اکسیژن به محلول مغذی استفاده می شود. با توجه به محلول مغذی نسبتاً عمیق، می توان یک گرادیان اکسیژن محلول خوب در محلول مغذی ایجاد کرد. محتوای اکسیژن در نزدیکی پمپ هوا زیاد است و در مناطق کمی دورتر، با انتشار اکسیژن و مصرف آن توسط ریشه های گیاه، محتوای اکسیژن به تدریج کاهش می یابد، اما همچنان می تواند اطمینان حاصل کند که ریشه ها اکسیژن کافی برای تنفس دارند.

این محیط اکسیژن محلول برای تنفس هوازی ریشه های گیاه مفید است و رشد ریشه و جذب مواد مغذی را تقویت می کند. به عنوان مثال، برای سبزیجات سبز برگ دار مانند کاهو در سیستم DWC، ریشه های آنها به دلیل تامین اکسیژن کافی سفیدتر و قوی تر می شوند. در مقایسه با کشت سنتی خاک، نشاط ریشه و راندمان جذب بالاتر است.

فضای گسترش ریشه وسیع
لایه مایع عمیق فضای رشد وسیعی را برای ریشه های گیاه فراهم می کند و ریشه ها را قادر می سازد تا آزادانه کشیده و رشد کنند. این برای برخی از گیاهان با سیستم های ریشه ای توسعه یافته، مانند گوجه فرنگی و خیار، بسیار مفید است. ریشه های آنها می توانند به طور مداوم در محلول مغذی گسترش یابند، مواد مغذی و آب بیشتری را جذب کنند و سپس از رشد شدید قسمت های بالای زمین حمایت کنند.

III. آسان برای مدیریت و نگهداری
مدیریت بصری
سیستم DWC معمولاً دارای ظروف کاشت نسبتاً شفاف یا نیمه شفاف است که به پرورش دهندگان اجازه می دهد مستقیماً وضعیت رشد ریشه های گیاه، سطح مایع محلول مغذی و شفافیت آن را مشاهده کنند. به عنوان مثال، با مشاهده، مشکلاتی مانند بیمار بودن ریشه ها، آلوده بودن محلول مغذی یا خیلی کم بودن سطح مایع را می توان به موقع تشخیص داد.

تمیز کردن و ضدعفونی کردن راحت
در مقایسه با برخی از روش های کشت بستر پیچیده، گودال های کاشت و سیستم های گردش محلول مغذی سیستم DWC نسبتاً آسان برای تمیز کردن و ضدعفونی کردن هستند. پس از پایان یک چرخه کاشت، محلول مغذی را می توان تخلیه کرد و سپس از مواد ضدعفونی کننده ویژه برای تمیز کردن و ضدعفونی کردن گودال های کاشت، لوله ها و غیره استفاده کرد و برای دور بعدی کاشت آماده شد. علاوه بر این، به دلیل عدم وجود باقیمانده بستر و فرآیندهای تصفیه محیط پیچیده، احتمال تکثیر و باقی ماندن آفات و بیماری ها در بستر کاهش می یابد.

IV. مناسب برای کشت انواع گیاهان
ایده آل برای سبزیجات سبز برگ دار
برای سبزیجات سبز برگ دار مانند کاهو، اسفناج و بوک چوی، کشت جریان عمیق DWC می تواند آب و مواد مغذی کافی را فراهم کند و آنها را قادر می سازد تا به سرعت رشد کنند. این گیاهان می توانند به سرعت عناصری مانند نیتروژن و فسفر را در محلول مغذی جذب کنند و رشد و توسعه برگ های آنها را تقویت کنند. علاوه بر این، با تنظیم فرمول محلول مغذی و شرایط محیطی، کیفیت سبزیجات برگ دار را می توان به طور موثر کنترل کرد، مانند ضخامت، رنگ و طعم برگ ها.

همچنین برای برخی از سبزیجات میوه ای قابل استفاده است
برای سبزیجات میوه ای مانند گوجه فرنگی و فلفل، سیستم DWC همچنین می تواند شرایط رشد خوبی را در مراحل اولیه رشد و میوه دهی آنها فراهم کند. در مرحله اولیه رشد، ریشه های قوی را می توان به سرعت در محلول مغذی ایجاد کرد و پایه ای برای رشد بعدی قسمت های بالای زمین و تمایز جوانه گل ایجاد کرد. در مرحله میوه دهی، تامین پایدار مواد مغذی به رشد میوه و بهبود کیفیت کمک می کند.