Υδροπονία - ΑεροπονίαΑεροπονία
Αεροπονία είναι η διαδικασία καλλιέργειας φυτών στον αέρα χωρίς τη χρήση χώματος ή άλλου υποστρώματος. Η αεροπονία διαφέρει τόσο από την υδροπονία όσο και από άλλες καλλιέργειες χωρίς υπόστρωμα. Αντίθετα από τη αεροπονία που χρησιμοποιεί το νερό σαν μέσο ανάπτυξης και ορυκτά υποστρώματα, η αεροπονία δεν χρησιμοποιεί ορυκτό υπόστρωμα, καθώς όμως και στην αεροπονία χρησιμοποιείται το νερό σαν μέσο μεταφοράς των θρεπτικών στοιχείων, θεωρείται από ορισμένους σαν παραλλαγή ή εξέλιξη της υδροπονίας.
Η βασική αρχή της αεροπονίας είναι η καλλιέργεια φυτών σε κλειστό ή ημίκλειστο περιβάλλον, ψεκάζοντας τις ρίζες και το κατώτερο στέλεχος με μικροσταγονίδια πλούσια σε θρεπτικά συστατικά. Τα φύλλα και όλο το υπόλοιπο φυτό εκτείνονται πάνω από την βάση στήριξης του φυτού που τα διαχωρίζει από τη ρίζα. Πολλές φορές αφρός κλειστής κυψέλης (φελιζόλ ή αφρολεξ) συμπιέζεται γύρω από το στέλεχος του φυτού και όλο μαζί τοποθετείται σε ένα άνοιγμα στον αεροπονικό θάλαμο, πράκτική που μειώνει το κόστος και τα εργατικά. Για τα μεγαλύτερα και βαρύτερα φυτά χρησιμοποιούνται υποστηλώματα.
Ιδανικά, το περιβάλλον είναι ελεύθερο από ασθένειες ή ζιζάνια ούτως ώστε τα φυτά να μεγαλώνουν υγιέστερα και ταχύτερα σε σχέση με φυτά που καλλιεργούνται σε υποστρώματα. Παρ’ όλα αυτά, καθώς τα περισσότερα θερμοκήπια δεν είναι τελείως απομονωμένα από το εξωτερικό περιβάλλον οι ασθένειες και τα ζιζάνια εξακολουθούν να αποτελούν κίνδυνο και έτσι ο πλήρης έλεγχος είναι απαραίτητος στις αεροπονικές καλλιέργειες για να εξασφαλισθεί η σωστή ανάπτυξη των καλλιεργουμένων ειδών.
Λόγω της ευαισθησίας των ριζικών συστημάτων η αεροπονία συνδυάζεται ορισμένες φορές με την συμβατική υδροπονία, η οποάα χρησιμοποιείται σαν εφεδρικό σύστημα τροφοδοσίας και ποτίσματος σε περίπτωση που υπάρξει πρόβλημα στον αεροπονικό εξοπλισμό.
Ως αεροπονία υψηλής πίεσης ορίζεται το σύστημα που μεταφέρει θρεπτικά στοιχεία στις ρίζες μέσω κεφαλών υδρονέφωσης 20 έως 50 μm, χρησιμοποιώντας μιά υψηλής πίεσης αντλία διαφράγματος (550kpa ή 80lb/in²) .
Οι αεροπονικές μέθοδοι βελτιστοποιούν την κυκλοφορία του αέρα για επιτυχημένη ανάπτυξη των φυτών. Τα υλικά και εξαρτήματα που κρατούν και υποστηρίζουν τα φυτά πρέπει να είναι ελεύθερα από ασθένειες και παθογένειες. Ενα διακριτικό στοιχείο της πραγματικής αεροπονικής καλλιέργειας είναι ότι ελαχιστοποιεί τα στοιχεία στήριξης των φυτών. Η ελάχιστη δυνατή επαφή μεταξύ ενός φυτού και του συστήματος στήριξης εξασφαλίζει ότι όσο το δυνατόν πλησιέστερα στο 100% του φυτού βρίσκεται στον αέρα. Η μακροχρόνια αεροπονική καλλιέργεια απαιτεί το ριζικό σύστημα και ο κορμός του φυτού να είναι ελεύθερα από περιοριστικά στοιχεία.
Το οξυγόνο είναι απαραίτητο στη ριζόσφαιρα για την ομαλή ανάπτυξη των φυτών. Καθώς η αεροπονία χρησιμοποιεί αέρα συνδυασμένο με μικροσταγονίδια νερού, σχεδόν κάθε είδους φυτό μπορεί να φθάσει σε στάδιο ωρίμανσης με επαρκή παροχή οξυγόνου, νερού και θρεπτικών συστατικών.
Ορισμένοι καλλιεργητές προτιμούν τα αεροπονικά από τα υδροπονικά συστήματα γι αυτόν ακριβώς το λόγο, ο αυξημένος αερισμός των ριζών δίδει περισσότερο οξυγόνο στις ρίζες του φυτού βοηθώντας την ανάπτυξη και μη επιτρέποντας την ανάπτυξη παθογενών οργανισμών.
Ο καθαρός αέρας παρέχει οξυγόνο που είναι εξαιρετικό μέσο καθαρισμού για τα φυτά στο αεροπονικό περιβάλλον. Για να συντελεσθεί η ανάπτυξη του φυτού πρέπει αυτό να έχει ανεμπόδιστη πρόσβαση σε αέρα. Τα φυτά να μεγαλώνουν με φυσικό τρόπο για επιτυχή φυσική ανάπτυξη. Όσο πιο περιοριστικό είναι το σύστημα στήριξης του φυτού, τόσο μεγαλύτερη η πιθανότητα εμφάνισης ασθενειών στα φυτά.
Κάποιοι ερευνητές χρησιμοποιούν την αεροπονία για να μελετήσουν τις επιπτώσεις της σύνθεσης αερίων της ριζικής ζώνης στην απόδοση του φυτού. Οι Soffer και Burger [Soffer et al., 1988] μελέτησαν τα αποτελέσματα διαλελυμένων συγκεντρώσεων οξυγόνου στην δημιουργία συμπτωματικών ριζών σε μια διαδικασία που τιτλοφόρησαν «αερο-υδροπονία». Χρησιμοποίησηαν ένα αερο- και υδρο- πονικό σύστημα τριών επιπέδων, βάσει του οποίου δημιουργήθηκαν τρείς διαφορετικές ζώνες στην ριζική ζώνη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η παρουσία οξυγόνου είναι απαραίτητη στην διαμόρφωση των ριζών, αλλά και το ότι οι τόσο ο αριθμός των ριζών όσο και το μήκος τους ήταν πάντοτε μεγαλύτερα στην κεντρική ζώνη όπου υπήρχε υδρονέφωση από την ζώνη όπου υπήρχε ροή νερού ή από την ζώνη όπου δεν υπήρχε υδρονέφωση. Ακόμα και με την ελάχιστη συγκέντρωση η περιοχή υδρονέφωσης οδήγησε σε επιτυχή ριζοβολία.
Τα φυτά, σε συνθήκες πραγματικής αεροπονίας, έχουν 100% πρόσβαση σε συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα που κυμαίνονται από 450 ppm έως 780 ppm για να πραγματοποιηθεί η φωτοσύνθεση. Σε υψόμετρο 1600 μέτρων, το επίπεδο συγκέντρωσης διοξειδίου στον αέρα είναι 450 ppm κατά τις ώρες ηλιοφάνειας. Τη νύχτα το επίπεδο διοξειδίου ανεβαίνει στα 780 ppm. Μικρότερα υψόμετρα έχουν υψηλότερα επίπεδα συγκέντρωσης. Σε κάθε περίπτωση ο αεροπονικός εξοπλισμός επιτρέπει στα φυτά να έχουν πλήρη νπρόσβαση σε όλο το διαθέσιμο διοξείδιο του άνθρακα για την πραγματοποίηση φωτοσύνθεσης.
Ο τεχνητός φωτισμός των αεροπονικών θερμοκηπίων το βράδυ επιτρέπει στα φυτά αν εκμεταλλευθούν ακόμα καλύτερα τα διαθέσιμα επίπεδα διοξειδίου.
Η αεροπονία περιορίζει την μετάδοση ασθενειών γιατί η επαφή των φυτών μεταξύ τους είναι περιορισμένη και οι ψεκασμοί μπορεί να είναι αποστειρωμένοι. Στην περίπτωση καλλιέργειας σε χώμα, ορυκτά υποστρώματα ή άλλα μέσα, οι ασθένειες μπορούν να μεταδοθούν μέσω του υποστρώματος, μολύνοτας πολλά φυτά. Στα περισσότερα θερμοκήπια τα υποστρώματα χρειάζονται αποστείρωση μετά από κάθε σπορά και σε πολλές περιπτώσεις απλώς αντικαθίστανται με νέα.
Ενα βασικό πλεονέκτημα της αεροπονίας είναι οτι σαν ένα φυτό ασθενήσει μπορεί να αφαιρεθεί γρήγορα και εύκολα από το σύστημα στήριξης χωρίς να ενοχλήσει ή να μεταδώσει την ασθένεια στα άλλα φυτά.
Λόγω της έλλειψης ασθενειών από το περιβάλλον, η οποία είναι αποκλειστική στη αεροπονία, πολλά φυτά μεγαλώνουν με μεγαλύτερη πυκνότητα, (φυτά ανα τετραγωνικό μέτρο) σε σύγκριση με πιό παραδοσιακές μεθόδους καλλιέργειας (υδροπονία, κλασσική καλλιέργεια στο έδαφος και NFT - Nutrient Film Technique).
Ερευνητές περιέγραψαν την αεροπονία σαν «πολύτιμη, απλή και γρήγορη μέθοδο για την προκαταρκτική επιλογή των γενοτύπων για αντοχή στην σήψη των σπορείων ή της ρίζας».
Η απομονωτική φύση της αεροπονίας τους επέτρεψε να αποφύγουν τις επιπλοκές που απαντώνται όταν τα ίδια χαρακτηριστικά μελετώνται στην φύση, σε συμβατική καλλιέργεια στο χώμα.
Ο αεροπονικός εξοπλισμός περιλαμβάνει την χρήση ψεκαστήρων, νεφοποιητών και άλλων εξαρτημάτων για την μεταφορά θρεπτικών ουσιών στη ρίζα του φυτού μέσω της δημιουργίας νέφους μικροσταγονιδίων. Τα αεροπονικά συστήματα είναι συνήθως κλειστού κύκλου παρέχοντας μακρο– και μικρο-περιβάλλοντα κατάλληλα για την συντήρηση σταθερής καλλιέργειας. Αρκετά συστήματα ψεκασμού και νέφωσης έχουν εφευρεθεί και εξελιχθεί. Το κλειδί για την καλή ριζική ανάπτυξη σε ένα αεροπονικό περιβάλλον είναι το μέγεθος του σταγονιδίου. Σε εμπορικές εφαρμογές χρησιμοποιείται ψεκασμός υδρονέφωσης 360° για να καλύψει μεγάλες επιφάνειες ριζών χρησιμοποιώντας νεφοποιητή αέρος.
Μιά παραλλαγή της τεχνικής νέφωσης βασίζεται στη χρήση υπερηχητικών νεφοποιητών για την δημιουργία των κατάλληλων συνθηκών μεταφοράς των θρεπτικών στοιχείων και διαλυμάτων χρησιμοποιώντας αεροπονικές αντλίες χαμηλής πίεσης.
Το μέγεθος του σταγονιδίου είναι βασικό, όπως προαναφέρθηκε. Πολύ μεγάλο σταγονίδιο σημαίνει οτι λιγότερο οξυγόνο φθάνει στο ριζικό σύστημα. Τα εξαιρετικά μικρά σταγονίδια, όπως αυτά που παράγονται από τα υπερηχητικά συστήματα, οδηγούν σε μεγάλη ανάπτυξη τριχοειδών ριζιδίων χωρίς να επιτρέπουν την ανάπτυξη παράπλευρου ριζικού συστήματος απαραίτητου για την συντήρηση της ανάπτυξης των φυτών σε αεροπονικό περιβάλλον
