الزراعة المائية

زراعة
تاريخ مصر القديمة اليونان القديمة روما القديمة أسترونيزيا العلوم الزراعية مراجعة التاريخ الزراعي الثورة الزراعية العربية الأرجنتين كندا الصين تشيلي التبادل الكولومبي الثورة الخضراء شبه القارة الهندية أمريكا الوسطى العصور الوسطى الثورة الزراعية الزراعة العضوية فلسطين بيرو المملكة المتحدة الثورة الزراعية البريطانية شيشاير اسكتلندا الولايات المتحدة أمريكي من أصل أفريقي كاليفورنيا
على الأرض الطاقة الزراعية الكهروضوئية تربية الحيوانات ماشية الخنازير دواجن غنم ألبان أرض جافة شاسِع سماد نطاق حر رعي تربية قابلة للتحويل الرعي الدوراني هواية كثيف الحيوانات الخنازير المحاصيل طبيعي زراعة أحادية بستان عضوي حقل الارز تربية الماشية المشاركة في الزراعة بذر كولونيا القطع والحرق ملكية صغيرة تراس التعقيم بالبخار
الزراعة المائية تربية الأحياء المائية الزراعة المائية الزراعة المائية الزراعة الهوائية
متعلق ب الأعمال الزراعية التعاونية الزراعية اللوازم الزراعية العلوم الزراعية الهندسة الزراعية التكنولوجيا الزراعية رقمي التكنولوجيا الحيوية الزراعة الحراجية علم الزراعة تربية الحيوانات الزراعة الخالية من الحيوانات المحاصيل النقدية الزراعة الخلوية الأساليب الثقافية الزراعة التعاقدية الزراعة الواسعة مزرعة مزرعة نسبة التغذية نطاق حر البستنة الزراعة المكثفة الحيوانات الخنازير المحاصيل الزراعة الآلية الزراعة العضوية زراعة الأراضي المستصلحة الزراعة المستدامة مزرعة زراعة متعددة تربية البط بالأرز نظام الأرز والأسماك الزراعة المستدامة نظام غذائي مستدام الجامعات والكليات الزراعة الحضرية
القوائم مهنة زراعيه الآلات الزراعية Food origins Government ministries Universities and colleges
Categories Agricultural machinery Agriculture by country Agriculture companies Biotechnology Cannabis cultivation History of agriculture Livestock Meat industry Poultry farming Agriculture and the environment
Agriculture portal
v t e

الزراعة المائية هي نوع من البستنة ومجموعة فرعية من الزراعة المائية التي تنطوي على زراعة النباتات ، وعادة ما تكون المحاصيل أو النباتات الطبية ، بدون تربة ، باستخدام محاليل المغذيات المعدنية القائمة على الماء في بيئة اصطناعية. قد تنمو النباتات الأرضية أو المائية بحرية مع تعرض جذورها للسائل المغذي أو قد تكون الجذور مدعومة ميكانيكيًا بوسط خامل مثل البيرلايت أو الحصى أو ركائز أخرى. ^[1]

على الرغم من الوسائط الخاملة، يمكن للجذور أن تسبب تغييرات في درجة حموضة منطقة الجذور ويمكن أن تؤثر إفرازات الجذور على بيولوجيا منطقة الجذور والتوازن الفسيولوجي لمحلول المغذيات عندما يتم إنتاج المستقلبات الثانوية في النباتات. ^{[2] [3] [4] تسمح} النباتات المعدلة وراثيًا المزروعة مائيًا بإطلاق البروتينات الصيدلانية كجزء من إفرازات الجذر في الوسط المائي. ^[5]

يمكن أن تأتي العناصر الغذائية المستخدمة في الأنظمة المائية من العديد من المصادر العضوية أو غير العضوية المختلفة، بما في ذلك فضلات الأسماك ، أو روث البط ، أو الأسمدة الكيماوية المشتراة ، أو المحاليل الغذائية القياسية أو الهجينة الاصطناعية . ^[6]

على النقيض من الزراعة الحقلية، تُزرع النباتات عادةً مائيًا في صوبة زجاجية أو بيئة محصورة على وسائط خاملة، تتكيف مع عملية الزراعة في بيئة خاضعة للرقابة ( CEA). ^[7] تشمل النباتات المزروعة عادةً مائيًا الطماطم والفلفل والخيار والفراولة والخس والقنب ، عادةً للاستخدام التجاري، بالإضافة إلى نبات أرابيدوبسيس ثاليانا ، الذي يعمل ككائن نموذجي في علم النبات وعلم الوراثة . ^[8 ]

تقدم الزراعة المائية العديد من المزايا، وأبرزها انخفاض استخدام المياه في الزراعة. لزراعة كيلوغرام واحد (2.2 رطل) من الطماطم باستخدام

• تتطلب طرق الزراعة المكثفة 214 لترًا (47 جالونًا إمبراطوريًا؛ 57 جالونًا أمريكيًا) من الماء؛ ^[9]
• باستخدام الزراعة المائية، 70 لترًا (15 جالونًا إمبراطوريًا؛ 18 جالونًا أمريكيًا)؛ و
• 20 لترًا فقط (4.4 جالون إمبراطوري؛ 5.3 جالون أمريكي) باستخدام الزراعة الهوائية . ^[10]

تؤدي الثقافات المائية إلى أعلى إنتاج للكتلة الحيوية والبروتين مقارنة بركائز النمو الأخرى ، للنباتات المزروعة في نفس الظروف البيئية وتزويدها بكميات متساوية من العناصر الغذائية. ^[11]

لا يتم استخدام الزراعة المائية على الأرض فحسب، بل أثبتت نفسها أيضًا في تجارب إنتاج النباتات في مدار الأرض . ^[12]

كان أقدم عمل منشور عن زراعة النباتات الأرضية بدون تربة هو كتاب Sylva Sylvarum أو "التاريخ الطبيعي" لفرانسيس بيكون عام 1627 ، والذي طُبع بعد عام من وفاته. ونتيجة لعمله، أصبحت زراعة المياه تقنية بحثية شائعة. في عام 1699، نشر جون وودوارد تجاربه على زراعة المياه باستخدام النعناع الأخضر . ووجد أن النباتات في مصادر المياه الأقل نقاءً نمت بشكل أفضل من النباتات في المياه المقطرة. وبحلول عام 1842، تم تجميع قائمة من تسعة عناصر يُعتقد أنها ضرورية لنمو النباتات، وأسفرت اكتشافات عالمي النبات الألمانيين يوليوس فون ساكس وويلهلم كنوب ، في الأعوام 1859-1875، عن تطوير تقنية الزراعة بدون تربة. ^[13] لنقتبس من فون ساكس مباشرة: "في عام 1860، نشرت نتائج التجارب التي أثبتت أن النباتات الأرضية قادرة على امتصاص المواد الغذائية الخاصة بها من المحاليل المائية، دون مساعدة التربة، وأنه من الممكن بهذه الطريقة ليس فقط الحفاظ على النباتات حية ونموها لفترة طويلة، كما كان معروفًا منذ فترة طويلة، ولكن أيضًا تحقيق زيادة قوية في مادتها العضوية، وحتى إنتاج البذور القادرة على الإنبات ." ^[14] تم تسمية نمو النباتات الأرضية بدون تربة في محاليل المغذيات المعدنية فيما بعد "ثقافة المحلول" في إشارة إلى "ثقافة التربة". سرعان ما أصبحت تقنية بحث وتدريس قياسية في القرنين التاسع عشر والعشرين ولا تزال تستخدم على نطاق واسع في علم تغذية النبات . ^[15]

في حوالي ثلاثينيات القرن العشرين، قام خبراء تغذية النبات بالتحقيق في أمراض نباتات معينة، وبالتالي، لاحظوا أعراضًا مرتبطة بظروف التربة الموجودة مثل الملوحة . في هذا السياق، أجريت تجارب زراعة المياه على أمل تقديم أعراض مماثلة في ظل ظروف معملية خاضعة للرقابة. ^[16] أدى هذا النهج الذي فرضه دينيس روبرت هوغلاند إلى أنظمة نموذجية مبتكرة (على سبيل المثال، الطحالب الخضراء نيتيلا ) ووصفات المغذيات الموحدة التي تلعب دورًا متزايد الأهمية في فسيولوجيا النبات الحديثة . ^[17] في عام 1929، بدأ ويليام فريدريك جيريك من جامعة كاليفورنيا في بيركلي في الترويج علنًا لاستخدام مبادئ زراعة المحلول لإنتاج المحاصيل الزراعية . ^{[18] [19] [20]} أطلق لأول مرة على طريقة الزراعة هذه اسم "الزراعة المائية" التي تم إنشاؤها على غرار "الزراعة" ولكنه وجد لاحقًا أن المصطلح المرتبط بالزراعة المائية قد تم تطبيقه بالفعل على زراعة الكائنات المائية . أحدث جيريك ضجة كبيرة بزراعة كروم الطماطم التي يصل ارتفاعها إلى خمسة وعشرين قدمًا (7.6 مترًا) في حديقته الخلفية في محاليل مغذية معدنية بدلاً من التربة. ^[21] ثم قدم مصطلح الزراعة المائية ، أو زراعة المياه، في عام 1937، والذي اقترحه عليه دبليو إيه سيتشل، وهو عالم فيزياء يتمتع بتعليم واسع في الكلاسيكيات. ^{[22] [23]} الزراعة المائية مشتقة من المصطلح الجديد υδρωπονικά (مشتق من اليونانية ύδωρ = الماء و πονέω = زراعة)، والتي تم بناؤها قياسًا على γεωπονικά (مشتقة من اليونانية γαία = أرض و πονέω = زراعة). ^[24] Geoponica ، وهو ما يتعلق بالزراعة، حيث تم استبدال γεω- الأرض بـ ὑδρο-، الماء. ^[13]

على الرغم من النجاحات الأولية، إلا أن جيريك أدرك أن الوقت لم يحن بعد للتطبيق الفني العام والاستخدام التجاري للزراعة المائية لإنتاج المحاصيل. ^[25] أراد أيضًا التأكد من إجراء البحوث والاختبارات على جميع جوانب الزراعة المائية قبل إتاحة أي من التفاصيل للجمهور. ^[26] دفعت تقارير عمل جيريك وزعمه بأن الزراعة المائية ستحدث ثورة في زراعة النباتات إلى عدد كبير من الطلبات للحصول على مزيد من المعلومات. تم رفض استخدام جيريك للصوب الزراعية التابعة للجامعة لإجراء تجاربه بسبب تشكك الإدارة، وعندما حاولت الجامعة إجباره على نشر وصفاته الغذائية الأولية التي طورها في المنزل، طلب مساحة دفيئة ووقتًا لتحسينها باستخدام مرافق بحثية مناسبة. بينما تم تزويده في النهاية بمساحة دفيئة، كلفت الجامعة هوغلاند وأرنون بإعادة تقييم ادعاءات جيريك وإظهار أن صيغته لا تقدم أي فائدة على غلة النباتات المزروعة في التربة، وهو الرأي الذي تبناه هوغلاند. وبسبب هذه الصراعات التي لا يمكن التوفيق بينها، ترك جيريك منصبه الأكاديمي في عام 1937 في مناخ غير موات سياسيًا واستمر في أبحاثه بشكل مستقل في دفيئته. في عام 1940، نشر جيريك، الذي يُعتبر عمله الأساس لجميع أشكال الزراعة المائية، كتابًا بعنوان " الدليل الكامل للبستنة بدون تربة" . وفي هذا الكتاب، نشر لأول مرة صيغه الأساسية التي تتضمن أملاح المغذيات الكبرى والصغرى للنباتات المزروعة مائيًا. ^[27]

نتيجة لبحث ادعاءات جيريك بأمر من مدير محطة التجارب الزراعية في كاليفورنيا بجامعة كاليفورنيا ، كلود هاتشيسون ، كتب دينيس هوغلاند ودانييل أرنون نشرة زراعية كلاسيكية عام 1938، طريقة زراعة الماء لزراعة النباتات بدون تربة ، أحد أهم الأعمال حول زراعة المحاليل على الإطلاق، والتي ادعت أن غلة المحاصيل المائية لم تكن أفضل من غلة المحاصيل التي تم الحصول عليها باستخدام تربة جيدة الجودة. ^[28] في النهاية، ستكون غلة المحاصيل محدودة بعوامل أخرى غير العناصر الغذائية المعدنية، وخاصة الضوء وتهوية وسط الثقافة. ^[29] ومع ذلك، في مقدمة كتابه الرائد عن الزراعة بدون تربة، والذي نُشر بعد عامين، أشار جيريك إلى أن النتائج التي نشرها هوغلاند وأرنون في مقارنة إنتاج النباتات التجريبية في الرمل والتربة وثقافات المحاليل، كانت تستند إلى العديد من الأخطاء النظامية ("... ارتكب هؤلاء المجربون خطأ الحد من القدرة الإنتاجية للزراعة المائية على قدرة التربة. لا يمكن إجراء المقارنة إلا من خلال زراعة عدد كبير من النباتات في كل حالة بقدر ما يمكن لخصوبة وسط الثقافة أن تدعمه"). ^[27]

على سبيل المثال، لم تقدر دراسة هوغلاند وأرنون بشكل كافٍ أن الزراعة المائية لها فوائد رئيسية أخرى مقارنة بزراعة التربة بما في ذلك حقيقة أن جذور النبات لديها وصول مستمر إلى الأكسجين وأن النباتات لديها إمكانية الوصول إلى الكثير أو القليل من الماء والعناصر الغذائية التي تحتاجها. ^{[27] [30]} هذا مهم لأن أحد أكثر الأخطاء شيوعًا عند زراعة النباتات هو الإفراط في الري ونقصه؛ تمنع الزراعة المائية حدوث ذلك حيث يمكن توفير كميات كبيرة من الماء، والتي قد تغرق أنظمة الجذر في التربة، للنبات في الزراعة المائية، وأي ماء غير مستخدم يتم تصريفه أو إعادة تدويره أو تهويته بنشاط، مما يزيل الظروف الخالية من الأكسجين في منطقة الجذر. في التربة، يحتاج المزارع إلى أن يكون من ذوي الخبرة الكبيرة لمعرفة مقدار الماء الذي يجب إطعامه للنبات بالضبط. الكثير جدًا ولن يتمكن النبات من الوصول إلى الأكسجين لأن الهواء في مسام التربة ينزاح، مما قد يؤدي إلى تعفن الجذور ؛ قليل جدًا وسيتعرض النبات لضغط مائي أو يفقد قدرته على امتصاص العناصر الغذائية، والتي تنتقل عادةً إلى الجذور أثناء إذابتها ، مما يؤدي إلى أعراض نقص المغذيات مثل اصفرار الأوراق أو حرق الأسمدة . في النهاية، أدت أفكار جيريك المتقدمة إلى تنفيذ الزراعة المائية في الزراعة التجارية بينما دفعت آراء هوغلاند والدعم المفيد من الجامعة هوغلاند وزملائه إلى تطوير العديد من الصيغ الجديدة (الوصفات) لمحاليل المغذيات المعدنية، والمعروفة عالميًا باسم محلول هوغلاند . ^[31]

كان أحد أقدم نجاحات الزراعة المائية في جزيرة ويك ، وهي جزيرة مرجانية صخرية في المحيط الهادئ تستخدم كمحطة للتزود بالوقود لشركة بان أمريكان إيرلاينز . استُخدمت الزراعة المائية هناك في ثلاثينيات القرن العشرين لزراعة الخضروات للركاب. كانت الزراعة المائية ضرورة في جزيرة ويك لأنه لم تكن هناك تربة، وكان نقل الخضروات الطازجة جواً مكلفًا للغاية. ^[32]

من عام 1943 إلى عام 1946، خدم دانييل آي أرنون برتبة رائد في جيش الولايات المتحدة واستخدم خبرته السابقة في تغذية النباتات لإطعام القوات المتمركزة في جزيرة بونابي القاحلة في غرب المحيط الهادئ من خلال زراعة المحاصيل في الحصى والمياه الغنية بالمغذيات لأنه لم تكن هناك أرض صالحة للزراعة متاحة. ^[33]

في ستينيات القرن العشرين، طوَّر آلان كوبر من إنجلترا تقنية الفيلم المغذي . ^{[34] افتُتح} جناح الأرض في مركز EPCOT التابع لمنتزه والت ديزني وورلد في عام 1982، ويعرض بشكل بارز مجموعة متنوعة من تقنيات الزراعة المائية.

في العقود الأخيرة، أجرت وكالة ناسا أبحاثًا موسعة حول الزراعة المائية لنظام دعم الحياة البيئي المتحكم فيه (CELSS). تستخدم أبحاث الزراعة المائية التي تحاكي بيئة المريخ إضاءة LED للنمو في طيف ألوان مختلف مع حرارة أقل بكثير. يعتقد راي ويلر، عالم وظائف الأعضاء النباتية في مختبر علوم الحياة الفضائية التابع لمركز كينيدي للفضاء، أن الزراعة المائية ستخلق تقدمًا في مجال السفر إلى الفضاء، كنظام دعم للحياة التجديدي الحيوي . ^[35]

اعتبارًا من عام 2017، كان لدى كندا مئات الأفدنة من البيوت الزجاجية المائية التجارية واسعة النطاق، والتي تنتج الطماطم والفلفل والخيار. ^[36]

بسبب التقدم التكنولوجي في الصناعة والعديد من العوامل الاقتصادية ، من المتوقع أن ينمو سوق الزراعة المائية العالمي من 226.45 مليون دولار أمريكي في عام 2016 إلى 724.87 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2023. ^{[37] [ بحاجة لتحديث ]}

هناك نوعان رئيسيان لكل وسط: الري الفرعي والري العلوي ^{[ حدد ]} . بالنسبة لجميع التقنيات، تُبنى معظم خزانات الزراعة المائية الآن من البلاستيك، ولكن تم استخدام مواد أخرى، بما في ذلك الخرسانة والزجاج والمعادن والمواد الصلبة النباتية والخشب. يجب أن تستبعد الحاويات الضوء لمنع نمو الطحالب والفطريات في الوسط المائي.

في زراعة المحلول الثابت، تُزرع النباتات في حاويات من محلول مغذي، مثل برطمانات ماسون الزجاجية (عادةً، التطبيقات المنزلية)، أو الأواني ، أو الدلاء، أو الأحواض، أو الخزانات. عادةً ما يتم تهوية المحلول برفق ولكن قد لا يتم تهويته. ^[11] إذا لم يتم تهويته، يتم إبقاء مستوى المحلول منخفضًا بدرجة كافية بحيث تكون جذور كافية فوق المحلول حتى تحصل على الأكسجين الكافي. يتم قطع حفرة (أو حفرها) في الجزء العلوي من الخزان لكل نبات؛ إذا كان برطمانًا أو حوضًا، فقد يكون غطاءه، ولكن بخلاف ذلك، يمكن وضع الورق المقوى أو الرقائق المعدنية أو الورق أو الخشب أو المعدن في الأعلى. يمكن تخصيص خزان واحد لنبات واحد أو لنباتات مختلفة. يمكن زيادة حجم الخزان مع زيادة حجم النبات. يمكن إنشاء نظام محلي الصنع من حاويات طعام أو برطمانات تعليب زجاجية مع تهوية توفرها مضخة حوض السمك أو أنابيب خطوط أنابيب حوض السمك أو صمامات حوض السمك أو حتى غشاء حيوي من الطحالب الخضراء على الزجاج، من خلال التمثيل الضوئي . يمكن أيضًا تغطية الحاويات الشفافة بورق الألمنيوم أو ورق الجزار أو البلاستيك الأسود أو مادة أخرى للقضاء على آثار الاستوائية الضوئية السلبية . يتم تغيير المحلول المغذي إما وفقًا لجدول زمني، مثل مرة واحدة في الأسبوع، أو عندما ينخفض ​​التركيز إلى ما دون مستوى معين كما هو محدد باستخدام مقياس التوصيل الكهربائي . كلما استنفد المحلول إلى ما دون مستوى معين، تتم إضافة الماء أو المحلول المغذي الطازج. يمكن استخدام زجاجة ماريوت أو صمام التعويم للحفاظ تلقائيًا على مستوى المحلول. في ثقافة محلول الطوافة، توضع النباتات في ورقة من البلاستيك الطافي تطفو على سطح المحلول المغذي. بهذه الطريقة، لا ينخفض ​​مستوى المحلول أبدًا إلى ما دون الجذور. ^[38]

في زراعة المحلول المستمر التدفق، يتدفق المحلول المغذي باستمرار عبر الجذور. من الأسهل بكثير أتمتة هذه العملية مقارنة بزراعة المحلول الثابت لأن أخذ العينات وتعديل درجة الحرارة ودرجة الحموضة وتركيزات المغذيات يمكن أن يتم في خزان تخزين كبير لديه القدرة على خدمة آلاف النباتات. أحد الاختلافات الشائعة هو تقنية الفيلم المغذي أو NFT، حيث يتم إعادة تدوير تيار ضحل للغاية من الماء يحتوي على جميع العناصر الغذائية المذابة المطلوبة لنمو النبات في طبقة رقيقة عبر حصيرة الجذر العارية للنباتات في قناة محكمة الغلق، مع تعرض السطح العلوي للهواء. نتيجة لذلك، يتم توفير إمداد وفير من الأكسجين لجذور النباتات. يعتمد نظام NFT المصمم بشكل صحيح على استخدام منحدر القناة الصحيح ومعدل التدفق الصحيح وطول القناة الصحيح. الميزة الرئيسية لنظام NFT على أشكال أخرى من الزراعة المائية هي أن جذور النباتات تتعرض لإمدادات كافية من الماء والأكسجين والعناصر الغذائية. في جميع أشكال الإنتاج الأخرى، يوجد تعارض بين توفير هذه المتطلبات، حيث أن الكميات المفرطة أو الناقصة من أحدها تؤدي إلى اختلال التوازن في أحد أو كليهما. توفر تقنية NFT، بسبب تصميمها، نظامًا يمكن من خلاله تلبية جميع المتطلبات الثلاثة لنمو النبات الصحي في نفس الوقت، بشرط تذكر مفهوم NFT البسيط وممارسته دائمًا. والنتيجة المترتبة على هذه المزايا هي الحصول على غلات أعلى من المنتجات عالية الجودة على مدى فترة طويلة من الزراعة. الجانب السلبي لتقنية NFT هو أنها لا تتمتع بقدر كبير من الحماية ضد انقطاع التدفق (على سبيل المثال، انقطاع التيار الكهربائي). ولكن بشكل عام، ربما تكون واحدة من أكثر التقنيات إنتاجية. ^[39]

تنطبق نفس خصائص التصميم على جميع أنظمة NFT التقليدية. في حين تم التوصية بمنحدرات على طول قنوات 1:100، فمن الصعب عمليًا بناء قاعدة للقنوات تكون صحيحة بدرجة كافية لتمكين أغشية المغذيات من التدفق دون تجمع المياه في المناطق المنخفضة محليًا. ونتيجة لذلك، يوصى باستخدام منحدرات تتراوح من 1:30 إلى 1:40. ^[40] وهذا يسمح بوجود مخالفات طفيفة في السطح، ولكن حتى مع هذه المنحدرات، قد يحدث تجمع المياه وتراكمها . يمكن توفير المنحدر بواسطة الأرضية، وقد تحمل المقاعد أو الرفوف القنوات وتوفر المنحدر المطلوب. يتم استخدام كلتا الطريقتين وتعتمدان على المتطلبات المحلية، والتي غالبًا ما يتم تحديدها من خلال متطلبات الموقع والمحصول.

كدليل عام، يجب أن تكون معدلات التدفق لكل مجرى لترًا واحدًا في الدقيقة. ^{[ غامض ] [41]} عند الزراعة، قد تكون المعدلات نصف هذا ويبدو الحد الأعلى 2 لتر/دقيقة هو الحد الأقصى تقريبًا. غالبًا ما ترتبط معدلات التدفق التي تتجاوز هذه الحدود القصوى بمشاكل التغذية. لوحظت معدلات نمو منخفضة للعديد من المحاصيل عندما يتجاوز طول القنوات 12 مترًا. في المحاصيل سريعة النمو، أشارت الاختبارات إلى أنه بينما تظل مستويات الأكسجين كافية، فقد ينضب النيتروجين على طول الوادي. ونتيجة لذلك، يجب ألا يتجاوز طول القناة 10-15 مترًا. في المواقف التي لا يكون فيها ذلك ممكنًا، يمكن القضاء على الانخفاض في النمو عن طريق وضع علف مغذي آخر في منتصف الطريق على طول الوادي وخفض معدلات التدفق عبر كل مخرج إلى النصف. ^{[42] [4]}

الزراعة الهوائية هي نظام يتم فيه الاحتفاظ بالجذور بشكل مستمر أو متقطع في بيئة مشبعة بقطرات دقيقة ( رذاذ أو رذاذ ) من محلول مغذي. لا تتطلب الطريقة أي ركيزة وتتضمن زراعة النباتات بجذورها معلقة في غرفة هواء أو غرفة نمو عميقة مع ترطيب الجذور بشكل دوري برذاذ دقيق من العناصر الغذائية المذابة . التهوية الممتازة هي الميزة الرئيسية للزراعة الهوائية.

أثبتت تقنيات الزراعة الهوائية نجاحها تجاريًا في التكاثر، وإنبات البذور، وإنتاج بذور البطاطس، وإنتاج الطماطم، والمحاصيل الورقية، والخضراوات الصغيرة. ^[43] منذ أن قام المخترع ريتشارد ستونر بتسويق تقنية الزراعة الهوائية تجاريًا في عام 1983، تم تنفيذ الزراعة الهوائية كبديل لأنظمة الزراعة المائية كثيفة المياه في جميع أنحاء العالم. ^[44] أحد القيود الرئيسية للزراعة المائية هو حقيقة أن 1 كيلوغرام (2.2 رطل) من الماء لا يمكنه استيعاب سوى 8 ملليجرام (0.12 جرام) من الهواء، بغض النظر عما إذا كانت أجهزة التهوية مستخدمة أم لا.

ميزة أخرى مميزة للزراعة الهوائية على الزراعة المائية هي أنه يمكن زراعة أي نوع من النباتات في نظام هوائي حقيقي لأن البيئة الدقيقة للزراعة الهوائية يمكن التحكم فيها بدقة. هناك قيد آخر للزراعة المائية وهو أن أنواعًا معينة من النباتات لا يمكنها البقاء على قيد الحياة إلا لفترة محددة في الماء قبل أن تصبح مشبعة بالمياه . على النقيض من ذلك، تتلقى النباتات الهوائية المعلقة 100٪ من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون المتاحين لمنطقة جذورها وسيقانها وأوراقها، ^{[45] [46]} وبالتالي تسريع نمو الكتلة الحيوية وتقليل أوقات التجذير. أظهرت أبحاث وكالة ناسا أن النباتات المزروعة هوائيًا لديها زيادة بنسبة 80٪ في الكتلة الحيوية للوزن الجاف (المعادن الأساسية) مقارنة بالنباتات المزروعة مائيًا. تستخدم الزراعة الهوائية أيضًا 65٪ مياه أقل من الزراعة المائية. وخلصت وكالة ناسا إلى أن النباتات المزروعة هوائيًا تتطلب ربع مدخلات المغذيات مقارنة بالزراعة المائية. ^{[47] [48]} على عكس النباتات المزروعة مائيًا، فإن النباتات المزروعة هوائيًا لن تعاني من صدمة الزرع عند زرعها في التربة، وتوفر للمزارعين القدرة على تقليل انتشار الأمراض ومسببات الأمراض. تُستخدم الزراعة الهوائية أيضًا على نطاق واسع في الدراسات المعملية لعلم وظائف الأعضاء النباتية وأمراض النبات. وقد أولت وكالة ناسا اهتمامًا خاصًا لتقنيات الزراعة الهوائية نظرًا لأن الضباب أسهل في التعامل معه من السائل في بيئة انعدام الجاذبية. ^{[47] [4]}

تعد تقنية Fogponics مشتقة من تقنية aeroponics حيث يتم تحويل المحلول المغذي إلى رذاذ بواسطة غشاء يهتز بترددات فوق صوتية . تميل قطرات المحلول الناتجة عن هذه الطريقة إلى أن تكون بقطر 5-10 ميكرومتر، وهي أصغر من تلك المنتجة عن طريق دفع محلول مغذي عبر فوهات مضغوطة، كما هو الحال في تقنية aeroponics. يسمح الحجم الأصغر للقطرات لها بالانتشار عبر الهواء بسهولة أكبر، وتوصيل العناصر الغذائية إلى الجذور دون تقييد وصولها إلى الأكسجين. ^{[49] [50]}

الري الفرعي السلبي، والمعروف أيضًا باسم الزراعة المائية السلبية، أو الزراعة شبه المائية، أو الزراعة المائية ، ^[51] هي طريقة تُزرع فيها النباتات في وسط مسامي خامل يحرك الماء والأسمدة إلى الجذور عن طريق الخاصية الشعرية من خزان منفصل حسب الضرورة، مما يقلل من العمالة ويوفر إمدادًا ثابتًا من الماء للجذور. في أبسط طريقة، توضع الوعاء في محلول ضحل من الأسمدة والماء أو على حصيرة شعرية مشبعة بمحلول مغذي. تحتوي الوسائط المائية المختلفة المتاحة، مثل الطين الموسع وقشر جوز الهند ، على مساحة هوائية أكبر من مخاليط الزرع التقليدية، مما يوفر المزيد من الأكسجين للجذور، وهو أمر مهم في النباتات الهوائية مثل بساتين الفاكهة والبروملياد ، التي تتعرض جذورها للهواء في الطبيعة. تتمثل المزايا الإضافية للزراعة المائية السلبية في تقليل تعفن الجذور.

في أبسط أشكاله، يتم ضخ المياه المخصبة بالمغذيات في حاويات بها نباتات في وسط نمو مثل الحصى الطينية الموسعة. على فترات منتظمة، يتسبب مؤقت بسيط في ملء المضخة للحاويات بمحلول مغذي، وبعد ذلك يتدفق المحلول مرة أخرى إلى الخزان. هذا يحافظ على الوسط مملوءًا بانتظام بالمغذيات والهواء. ^[52]

في نظام التخلص من النفايات، يتم تطبيق محلول المغذيات والماء بشكل دوري على سطح الوسط. تم اختراع هذه الطريقة في البنغال عام 1946؛ ولهذا السبب يشار إليها أحيانًا باسم "نظام البنغال". ^[53]

يمكن إعداد هذه الطريقة في تكوينات مختلفة. في أبسط أشكالها، يتم تطبيق محلول المغذيات والماء يدويًا مرة أو أكثر يوميًا على حاوية تحتوي على وسائط نمو خاملة، مثل الصوف الصخري أو البيرلايت أو الفيرميكوليت أو ألياف جوز الهند أو الرمل. في نظام أكثر تعقيدًا قليلاً، يتم تشغيله تلقائيًا بمضخة توصيل ومؤقت وأنبوب ري لتوصيل محلول المغذيات بتردد توصيل يحكمه المعلمات الرئيسية لحجم النبات ومرحلة نمو النبات والمناخ والركيزة وموصلية الركيزة ودرجة الحموضة ومحتوى الماء.

في البيئة التجارية، يكون تكرار الري متعدد العوامل ويتم التحكم فيه بواسطة أجهزة الكمبيوتر أو أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة .

يستخدم الإنتاج التجاري للزراعة المائية للنباتات الكبيرة مثل الطماطم والخيار والفلفل شكلاً أو آخر من أشكال الزراعة المائية التي يتم التخلص منها.

الطريقة المائية لإنتاج النباتات عن طريق تعليق جذور النباتات في محلول من الماء الغني بالمغذيات والمؤكسج. تفضل الطرق التقليدية استخدام الدلاء البلاستيكية والحاويات الكبيرة مع احتواء النبات في وعاء شبكي معلق من منتصف الغطاء والجذور معلقة في محلول المغذيات. المحلول مشبع بالأكسجين بواسطة مضخة هواء مقترنة بأحجار مسامية . بهذه الطريقة، تنمو النباتات بشكل أسرع بكثير بسبب الكمية العالية من الأكسجين التي تتلقاها الجذور. ^[54] طريقة كراتكي مشابهة لثقافة المياه العميقة، لكنها تستخدم خزان مياه غير متداول.

تعتبر الزراعة في المياه العميقة ذات التغذية العلوية تقنية تتضمن توصيل محلول مغذي عالي الأكسجين مباشرة إلى منطقة جذور النباتات. بينما تتضمن الزراعة في المياه العميقة تعليق جذور النباتات في خزان من المحلول المغذي، في الزراعة في المياه العميقة ذات التغذية العلوية يتم ضخ المحلول من الخزان إلى الجذور (التغذية العلوية). يتم إطلاق الماء فوق جذور النبات ثم يعود إلى الخزان أدناه في نظام إعادة تدوير مستمر. كما هو الحال مع الزراعة في المياه العميقة، يوجد حجر هواء في الخزان يضخ الهواء إلى الماء عبر خرطوم من خارج الخزان. يساعد حجر الهواء في إضافة الأكسجين إلى الماء. يعمل كل من حجر الهواء ومضخة المياه على مدار 24 ساعة في اليوم.

الميزة الأكبر لزراعة المياه العميقة ذات التغذية العلوية مقارنة بالزراعة القياسية في المياه العميقة هي زيادة النمو خلال الأسابيع القليلة الأولى. ^{[ بحاجة لمصدر ]} مع زراعة المياه العميقة، هناك وقت لم تصل فيه الجذور إلى الماء بعد. مع زراعة المياه العميقة ذات التغذية العلوية، تحصل الجذور على وصول سهل إلى الماء منذ البداية وستنمو إلى الخزان أدناه بشكل أسرع بكثير من نظام زراعة المياه العميقة. بمجرد وصول الجذور إلى الخزان أدناه، لا توجد ميزة كبيرة لزراعة المياه العميقة ذات التغذية العلوية مقارنة بالزراعة القياسية في المياه العميقة. ومع ذلك، نظرًا للنمو الأسرع في البداية، يمكن تقليل وقت النمو ببضعة أسابيع. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

• تحسين المساحة : تعمل الزراعة الرأسية وتقنيات التحكم المتقدمة على تعظيم استخدام المساحات المحدودة.
• إدارة الموارد : تقليل استهلاك المياه والأسمدة من خلال إعادة تدوير المحاليل الغذائية.
• حماية الأنواع الحساسة : توفر الظروف الخاضعة للرقابة حماية للنباتات من الظروف المناخية المتطرفة والآفات والأمراض.

تقع المناطق المائية عند تقاطع ابتكارات الزراعة الحضرية، والمخاوف البيئية، وجهود الحفاظ على التنوع البيولوجي. ومن الأمثلة البارزة على ذلك الحدائق النباتية المتخصصة، ومرافق زراعة الأنواع المتوطنة المهددة بالانقراض، والمساحات المنزلية لعشاق البستنة المتقدمة.

الحديقة المائية الدوارة هي أحد أنماط الزراعة المائية التجارية التي يتم إنشاؤها داخل إطار دائري يدور باستمرار خلال دورة النمو الكاملة لأي نبات يتم زراعته.

في حين تختلف مواصفات النظام، تدور الأنظمة عادةً مرة واحدة في الساعة، مما يمنح النبات 24 دورة كاملة داخل الدائرة كل فترة 24 ساعة. يمكن أن يكون في وسط كل حديقة مائية دوارة ضوء نمو عالي الكثافة، مصمم لمحاكاة ضوء الشمس، غالبًا بمساعدة مؤقت ميكانيكي.

كل يوم، مع دوران النباتات، يتم ريها بشكل دوري بمحلول نمو مائي لتوفير جميع العناصر الغذائية اللازمة للنمو القوي. ونظرًا لمقاومة النباتات المستمرة للجاذبية، تنضج النباتات عادةً بشكل أسرع بكثير من زراعتها في التربة أو غيرها من أنظمة النمو المائية التقليدية. ^[55] نظرًا لأن أنظمة الزراعة المائية الدوارة صغيرة الحجم، فإنها تسمح بزراعة المزيد من المواد النباتية لكل مساحة من مساحة الأرضية مقارنة بأنظمة الزراعة المائية التقليدية الأخرى. ^[56]

يجب تجنب أنظمة الزراعة المائية الدوارة في معظم الظروف، ويرجع ذلك أساسًا إلى طبيعتها التجريبية والتكاليف المرتفعة للعثور عليها وشرائها وتشغيلها وصيانتها. ^[57]

تختلف الوسائط المناسبة لتقنيات النمو المختلفة.

الصوف الصخري ( الصوف المعدني ) هو الوسيط الأكثر استخدامًا في الزراعة المائية. الصوف الصخري هو ركيزة خاملة مناسبة لكل من أنظمة التخلص من النفايات وإعادة التدوير. يصنع الصوف الصخري من الصخور المنصهرة أو البازلت أو "الخبث" الذي يتم غزله في حزم من ألياف خيطية واحدة، ويرتبط بوسط قادر على العمل الشعري، وهو في الواقع محمي من معظم التحلل الميكروبيولوجي الشائع. يستخدم الصوف الصخري عادةً فقط في مرحلة الشتلات، أو مع المستنسخات المقطوعة حديثًا، ولكن يمكن أن يظل مع قاعدة النبات طوال حياته. يتمتع الصوف الصخري بالعديد من المزايا وبعض العيوب. الأخير هو تهيج الجلد المحتمل (ميكانيكيًا) أثناء التعامل (1: 1000). ^{[ بحاجة لمصدر ]} عادة ما يجلب الغسيل بالماء البارد الراحة. تشمل المزايا كفاءته وفعاليته المثبتة كركيزة مائية تجارية. معظم الصوف الصخري المباع حتى الآن عبارة عن مادة غير خطرة وغير مسببة للسرطان، وتندرج تحت الملاحظة Q من لائحة التصنيف والتعبئة والتغليف والتسميات بالاتحاد الأوروبي (CLP). ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يمكن تصميم منتجات الصوف المعدني بحيث تستوعب كميات كبيرة من الماء والهواء مما يساعد على نمو الجذور وامتصاص العناصر الغذائية في الزراعة المائية؛ كما توفر طبيعتها الليفية بنية ميكانيكية جيدة لإبقاء النبات مستقرًا. إن درجة الحموضة العالية الطبيعية للصوف المعدني تجعله غير مناسب لنمو النبات في البداية ويتطلب "التكييف" لإنتاج صوف بدرجة حموضة مناسبة ومستقرة. ^[58]

تعتبر حبيبات الطين المخبوزة مناسبة للأنظمة المائية التي يتم فيها التحكم بعناية في جميع العناصر الغذائية في محلول مائي. حبيبات الطين خاملة ومحايدة من حيث الرقم الهيدروجيني ولا تحتوي على أي قيمة غذائية.

يتم تشكيل الطين على شكل حبيبات مستديرة ويتم إطلاقه في أفران دوارة عند درجة حرارة 1200 درجة مئوية (2190 درجة فهرنهايت). يتسبب هذا في تمدد الطين، مثل الفشار، ويصبح مساميًا. إنه خفيف الوزن ولا يضغط بمرور الوقت. يمكن أن يكون شكل الحبيبة الفردية غير منتظم أو موحدًا حسب العلامة التجارية وعملية التصنيع. يعتبر المصنعون الطين الموسع وسيلة نمو مستدامة بيئيًا وقابلة لإعادة الاستخدام بسبب قدرته على التنظيف والتعقيم، عادةً عن طريق الغسيل في محاليل الخل الأبيض أو مبيض الكلور أو بيروكسيد الهيدروجين ( H2O3).
₂ا
₂)، ثم الشطف بشكل كامل.

هناك وجهة نظر أخرى مفادها أن الحصى الطينية من الأفضل عدم إعادة استخدامها حتى بعد تنظيفها، وذلك بسبب نمو الجذور التي قد تدخل الوسط. وقد يؤدي كسر حصى الطين بعد الاستخدام إلى الكشف عن هذا النمو. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تحتوي أحجار النمو المصنوعة من نفايات الزجاج على مساحة أكبر للاحتفاظ بالهواء والماء مقارنة بالبيرلايت والجفت. تحتفظ هذه المادة بكمية أكبر من الماء من قشور الأرز المسلوقة . ^[59] تتكون أحجار النمو من حيث الحجم من 0.5 إلى 5٪ كربونات الكالسيوم ^[60] - بالنسبة لكيس قياسي من أحجار النمو يزن 5.1 كجم، فإن هذا يتوافق مع 25.8 إلى 258 جرامًا من كربونات الكالسيوم . والباقي عبارة عن زجاج صودا وجير. ^[60]

جوز الهند ، المعروف أيضًا باسم خث جوز الهند، هو منتج ثانوي طبيعي مشتق من معالجة جوز الهند. تتكون القشرة الخارجية لجوز الهند من ألياف تُستخدم عادةً لصنع عدد لا يحصى من العناصر التي تتراوح من حصائر الأرضيات إلى الفرش. بعد استخدام الألياف الطويلة لتلك التطبيقات، يتم دمج الغبار والألياف القصيرة لإنشاء جوز الهند. يمتص جوز الهند مستويات عالية من العناصر الغذائية طوال دورة حياته، لذلك يجب أن يخضع جوز الهند لعملية نضج قبل أن يصبح وسطًا للنمو قابلاً للتطبيق. ^[61] تزيل هذه العملية الملح والعفص والمركبات الفينولية من خلال الغسيل بالماء بكميات كبيرة. المياه الملوثة هي منتج ثانوي لهذه العملية، حيث يلزم ثلاثمائة إلى ستمائة لتر من الماء لكل متر مكعب من جوز الهند. ^[62] بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يستغرق هذا النضج ما يصل إلى ستة أشهر وخلصت إحدى الدراسات إلى أن ظروف العمل أثناء عملية النضج خطيرة وستكون غير قانونية في أمريكا الشمالية وأوروبا. ^[63] على الرغم من أنها تتطلب الاهتمام وتشكل مخاطر صحية وتأثيرات بيئية، فإن جوز الهند له خصائص مادية مثيرة للإعجاب. عند تعرضها للماء، تتمدد المادة البنية الجافة المتكتلة والليفية إلى ما يقرب من ثلاثة أو أربعة أضعاف حجمها الأصلي. هذه الخاصية جنبًا إلى جنب مع قدرة جوز الهند على الاحتفاظ بالمياه ومقاومتها للآفات والأمراض تجعلها وسطًا فعالًا للنمو. عند استخدامها كبديل للصوف الصخري، توفر جوز الهند ظروف نمو مثالية. ^[64]

قشور الأرز المسلوقة (PBH) هي منتج ثانوي زراعي لا فائدة منه بخلاف ذلك. فهي تتحلل بمرور الوقت، وتسمح بالتصريف، ^[65] بل وتحتفظ بمياه أقل من أحجار النمو. ^[59] أظهرت إحدى الدراسات أن قشور الأرز لم تؤثر على تأثيرات منظمات نمو النبات . ^{[65] [ مصدر غير أساسي مطلوب ]}

البيرلايت هو صخر بركاني تم تسخينه إلى حصى زجاجية ممتدة خفيفة الوزن للغاية. يتم استخدامه بشكل فضفاض أو في أكمام بلاستيكية مغمورة في الماء. كما يتم استخدامه في خلطات تربة الأصيص لتقليل كثافة التربة. يحتوي على كمية عالية من الفلور والتي يمكن أن تكون ضارة لبعض النباتات. ^[66] يتمتع البيرلايت بخصائص واستخدامات مماثلة للفيرميكوليت ولكنه بشكل عام يحتفظ بمزيد من الهواء وكمية أقل من الماء وهو طافي.

مثل البيرلايت، الفيرميكوليت هو معدن تم تسخينه إلى درجة حرارة عالية حتى تمدد إلى حصى خفيفة. يحتفظ الفيرميكوليت بكمية مياه أكبر من البيرلايت وله خاصية "التشتيت" الطبيعية التي يمكنها سحب المياه والمغذيات في نظام الزراعة المائية السلبي. إذا كانت كمية المياه الزائدة والهواء غير الكافي يحيط بجذور النباتات، فمن الممكن خفض قدرة الوسط على الاحتفاظ بالمياه تدريجيًا عن طريق خلط كميات متزايدة من البيرلايت.

مثل البيرلايت، فإن الخفاف عبارة عن صخرة بركانية خفيفة الوزن يتم استخراجها من المناجم وتستخدم في الزراعة المائية.

الرمل رخيص ومتوفر بسهولة. ومع ذلك، فهو ثقيل ولا يحتفظ بالماء جيدًا، ويجب تعقيمه بين الاستخدامات. ^[67]

نفس النوع المستخدم في أحواض السمك، على الرغم من أنه يمكن استخدام أي حصى صغيرة، بشرط غسلها أولاً. في الواقع، يتم زراعة النباتات التي تنمو في فراش مرشح الحصى التقليدي النموذجي، مع تدوير المياه باستخدام مضخات الطاقة الكهربائية، في الواقع باستخدام الزراعة المائية بالحصى، والتي تسمى أيضًا "الزراعة المغذية". الحصى غير مكلف، ويسهل الحفاظ عليه نظيفًا، ويصرف جيدًا ولن يغمره الماء. ومع ذلك، فهو ثقيل أيضًا، وإذا لم يوفر النظام الماء المستمر، فقد تجف جذور النبات.

الألياف الخشبية ، التي يتم إنتاجها من احتكاك الخشب بالبخار، هي ركيزة عضوية فعالة للزراعة المائية. تتميز هذه الألياف بقدرتها على الاحتفاظ ببنيتها لفترة طويلة جدًا. وقد تم استخدام صوف الخشب (أي شظايا الخشب) منذ الأيام الأولى لأبحاث الزراعة المائية. ^[27] ومع ذلك، تشير الأبحاث الحديثة إلى أن الألياف الخشبية قد يكون لها تأثيرات ضارة على "منظمات نمو النباتات". ^{[65] [ مصدر غير أساسي مطلوب ]}

الصوف الناتج عن قص صوف الأغنام هو وسيلة نمو متجددة واعدة وقليلة الاستخدام. في دراسة قارنت الصوف بألواح الخث وألواح ألياف جوز الهند والبيرلايت وألواح الصوف الصخري لزراعة نباتات الخيار، كان لصوف الأغنام سعة هواء أكبر بنسبة 70%، والتي انخفضت مع الاستخدام إلى 43% مماثلة، وسعة مائية زادت من 23% إلى 44% مع الاستخدام. ^[68] أدى استخدام صوف الأغنام إلى تحقيق أكبر إنتاجية من الركائز المختبرة، في حين أدى تطبيق محفز حيوي يتكون من حمض الهيوميك وحمض اللاكتيك وبكتيريا باسيلوس سوبتيليس إلى تحسين الغلة في جميع الركائز. ^[68]

تتمتع شظايا الطوب بخصائص مماثلة للحصى. ولكنها تعاني من عيوب إضافية تتمثل في إمكانية تغيير درجة الحموضة وتتطلب تنظيفًا إضافيًا قبل إعادة الاستخدام. ^[69]

تعتبر حبيبات البوليسترين المستخدمة في التعبئة غير مكلفة ومتوفرة بسهولة وتتميز بتصريف ممتاز. ومع ذلك، قد تكون خفيفة الوزن للغاية بالنسبة لبعض الاستخدامات. تُستخدم بشكل أساسي في أنظمة الأنابيب المغلقة. لاحظ أنه يجب استخدام حبيبات البوليسترين غير القابلة للتحلل البيولوجي ؛ حيث تتحلل حبيبات البوليسترين القابلة للتحلل البيولوجي إلى حمأة. قد تمتص النباتات مادة الستيرين وتمررها إلى مستهلكيها؛ وهذا يشكل خطرًا صحيًا محتملًا. ^[69]

إن صياغة المحاليل المائية هي تطبيق لتغذية النبات ، حيث تعكس أعراض نقص العناصر الغذائية تلك الموجودة في الزراعة التقليدية القائمة على التربة . ومع ذلك، فإن الكيمياء الأساسية للمحاليل المائية يمكن أن تختلف عن كيمياء التربة في العديد من النواحي المهمة. تشمل الاختلافات المهمة ما يلي:

• على عكس التربة، لا تمتلك محاليل المغذيات المائية قدرة تبادل الكاتيون (CEC) من جزيئات الطين أو المواد العضوية. إن غياب قدرة تبادل الكاتيون ومسام التربة يعني أن درجة الحموضة وتشبع الأكسجين وتركيزات المغذيات يمكن أن تتغير بسرعة أكبر بكثير في الإعدادات المائية مقارنة بالتربة.
• غالبًا ما يؤدي الامتصاص الانتقائي للمغذيات بواسطة النباتات إلى اختلال توازن كمية الأيونات المضادة في المحلول. ^{[27] [70] [71]} يمكن أن يؤثر هذا الخلل بسرعة على درجة حموضة المحلول وقدرة النباتات على امتصاص العناصر الغذائية ذات الشحنة الأيونية المماثلة (انظر مقالة جهد الغشاء ). على سبيل المثال، غالبًا ما تستهلك النباتات أنيونات النترات بسرعة لتكوين البروتينات ، مما يترك فائضًا من الكاتيونات في المحلول. ^[27] يمكن أن يؤدي اختلال توازن الكاتيون هذا إلى أعراض نقص في العناصر الغذائية الأخرى القائمة على الكاتيون (مثل Mg ²⁺ ) حتى عندما يتم إذابة كمية مثالية من هذه العناصر الغذائية في المحلول. ^{[70] [71]}
• اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني أو وجود ملوثات المياه ، يمكن أن تترسب العناصر الغذائية مثل الحديد من المحلول وتصبح غير متاحة للنباتات. غالبًا ما تكون التعديلات الروتينية على الرقم الهيدروجيني أو تخزين المحلول أو استخدام عوامل التخلب ضرورية. ^[72]
• على عكس أنواع التربة ، والتي يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا في تركيبها ، غالبًا ما تكون المحاليل المائية موحدة وتتطلب صيانة روتينية لزراعة النباتات. ^[73] في ظل ظروف المختبر الخاضعة للرقابة، يتم تعديل درجة الحموضة في المحاليل المائية بشكل دوري لتكون قريبة من الحياد (درجة الحموضة 6.0) ويتم تهويتها بالأكسجين. أيضًا، يجب إعادة ملء مستويات المياه لمراعاة خسائر النتح وتتطلب المحاليل الغذائية إعادة التحصين لتصحيح اختلالات المغذيات التي تحدث مع نمو النباتات واستنفاد احتياطيات المغذيات. في بعض الأحيان يتم استخدام القياس المنتظم لأيونات النترات كمعلمة رئيسية لتقدير النسب المتبقية وتركيزات أيونات المغذيات الأساسية الأخرى لاستعادة المحلول المتوازن. ^[74]
• ومن الأمثلة المعروفة على المحاليل الغذائية القياسية المتوازنة محلول هوغلاند ، أو محلول لونغ أشتون المغذي ، أو محلول نوب .

كما هو الحال في الزراعة التقليدية، يجب تعديل العناصر الغذائية لتلبية قانون ليبج للحد الأدنى لكل صنف نباتي محدد . ^[70] ومع ذلك، توجد تركيزات مقبولة بشكل عام لمحاليل المغذيات، حيث تكون نطاقات التركيز الدنيا والقصوى لمعظم النباتات متشابهة إلى حد ما. ^[75] يتم خلط معظم محاليل المغذيات بحيث يكون تركيزها بين 1000 و2500 جزء في المليون . ^[27] يتم تلخيص التركيزات المقبولة لأيونات المغذيات الفردية، والتي تشكل رقم جزء في المليون الإجمالي، في الجدول التالي. بالنسبة للمغذيات الأساسية، غالبًا ما تؤدي التركيزات التي تقل عن هذه النطاقات إلى نقص المغذيات بينما يمكن أن يؤدي تجاوز هذه النطاقات إلى سمية المغذيات. تم العثور على تركيزات التغذية المثلى لأصناف النباتات تجريبياً من خلال الخبرة أو من خلال اختبارات أنسجة النبات . ^[70]

عنصر	دور	الشكل الأيوني	النطاق المنخفض (جزء في المليون)	النطاق العالي (جزء في المليون)	المصادر المشتركة	تعليق
نتروجين	المغذيات الكبرى الأساسية	لا- 3أو NH+ 4	100 [71]	1000 [70]	KNO3 ، NH4NO3 ، Ca ( NO3 ) 2 ، HNO3 ، ( NH4 ) 2SO4 ، و ( NH4 ) 2HPO4​​​​​​​	نيو هامبشاير+ 4يتداخل مع امتصاص Ca2 + ويمكن أن يكون سامًا للنباتات إذا تم استخدامه كمصدر رئيسي للنيتروجين. نسبة 3:1 من NO- 3-N إلى NH+ 4-N ( wt% ) يوصى به أحيانًا لموازنة الرقم الهيدروجيني أثناء امتصاص النيتروجين. [71] تستجيب النباتات بشكل مختلف اعتمادًا على شكل النيتروجين، على سبيل المثال، الأمونيوم له شحنة موجبة، وبالتالي، يطرد النبات بروتونًا واحدًا (H+ ) لكل NH+ 4يؤدي تناولها إلى انخفاض درجة حموضة منطقة الجذور. عند تزويدها بأكسيد النيتروجين- 3يمكن أن يحدث العكس حيث يطلق النبات البيكربونات (HCO3)- 3) مما يزيد من درجة حموضة منطقة الجذور. يمكن أن تؤثر هذه التغيرات في درجة الحموضة على توفر العناصر الغذائية الأخرى للنبات (على سبيل المثال، الزنك، والكالسيوم، والمغنيسيوم). [76]
البوتاسيوم	المغذيات الكبرى الأساسية	ك +	100 [70]	400 [70]	KNO3 ، K2SO4 ، KCl ، KOH ، K2CO3 ، K2HPO4 ، و K2SiO3​​​​​​​​​​​​	تتداخل التركيزات العالية مع وظيفة Fe وMn وZn. غالبًا ما يكون نقص الزنك هو الأكثر وضوحًا. [71]
الفوسفور	المغذيات الكبرى الأساسية	ب.و3-4 ​	30 [71]	100 [70]	K2HPO4 ، KH2PO4 ، NH4H2PO4 ، H3PO4 ، و Ca ( H2PO4 ) 2​​​​​​​​​​​​​​	فائض لا- 3يميل إلى تثبيط PO3-4 ​الامتصاص. نسبة الحديد إلى PO3-4 ​يمكن أن تؤثر على تفاعلات الترسيب المشترك . [70]
الكالسيوم	المغذيات الكبرى الأساسية	كا 2+	200 [71]	500 [70]	Ca(NO 3 ) 2 , Ca(H 2 PO 4 ) 2 , CaSO 4 , CaCl 2	يؤدي زيادة Ca2 + إلى تثبيط امتصاص Mg2 + . [71]
المغنيسيوم	المغذيات الكبرى الأساسية	ملغ 2+	50 [70]	100 [70]	كبريتات المغنيسيوم وكلوريد المغنيسيوم​	لا ينبغي أن يتجاوز تركيز Ca2 + بسبب الامتصاص التنافسي. [71]
الكبريت	المغذيات الكبرى الأساسية	لذا2-4 ​	50 [71]	1000 [70]	كبريتات المغنيسيوم ، كبريتات البوتاسيوم ، كبريتات الكالسيوم ، كبريتات الهيدروجين ، كبريتات ( NH4 ) 2 ، كبريتات الزنك ، كبريتات النحاس ، كبريتات الحديد ، كبريتات المنغنيز​​	على عكس معظم العناصر الغذائية، يمكن للنباتات أن تتحمل تركيزًا عاليًا من ثاني أكسيد الكبريت.2-4 ​، امتصاص المغذيات بشكل انتقائي حسب الحاجة. [27] [70] [71] ومع ذلك، لا تزال التأثيرات المضادة غير المرغوب فيها سارية.
حديد	المغذيات الدقيقة الأساسية	Fe 3+ و Fe 2+	2 [71]	5 [70]	Fe DTPA و Fe EDTA و سترات الحديد و طرطرات الحديد و FeCl 3 و Ferric EDTA و FeSO 4	تؤدي قيم الأس الهيدروجيني الأعلى من 6.5 إلى تقليل قابلية ذوبان الحديد بشكل كبير. غالبًا ما تتم إضافة عوامل التخلب (مثل DTPA أو حمض الستريك أو EDTA) لزيادة قابلية ذوبان الحديد على مدى نطاق أس هيدروجيني أكبر. [71]
الزنك	المغذيات الدقيقة الأساسية	الزنك 2+	0.05 [71]	1 [70]	كبريتات الزنك 4	إن الزنك الزائد سام للغاية للنباتات ولكنه ضروري للنباتات بتركيزات منخفضة. يتراوح محتوى الزنك في الأطعمة النباتية المتوفرة تجاريًا من 3 إلى 10 ميكروجرام/جرام من الوزن الطازج. [77]
نحاس	المغذيات الدقيقة الأساسية	نحاس 2+	0.01 [71]	1 [70]	كبريتات النحاس 4	حساسية النبات للنحاس متفاوتة للغاية. يمكن أن يكون 0.1 جزء في المليون سامًا لبعض النباتات [71] بينما غالبًا ما يُعتبر التركيز الذي يصل إلى 0.5 جزء في المليون للعديد من النباتات مثاليًا. [70]
المنغنيز	المغذيات الدقيقة الأساسية	من 2+	0.5 [70] [71]	1 [70]	MnSO4 و MnCl2​​	يتم تعزيز الامتصاص من خلال ارتفاع نسبة الأكسجين في الدم3-4 ​التركيزات. [71]
البورون	المغذيات الدقيقة الأساسية	ب(أوه)- 4	0.3 [71]	10 [70]	H 3 BO 3 و Na 2 B 4 O 7	ومع ذلك، فإن بعض النباتات حساسة للغاية للبورون، وهو عنصر غذائي أساسي (على سبيل المثال، تظهر التأثيرات السامة في أشجار الحمضيات عند 0.5 جزء في المليون). [70]
الموليبدينوم	المغذيات الدقيقة الأساسية	مو- 4	0.001 [70]	0.05 [71]	(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 و Na 2 MoO 4	مكون من إنزيم اختزال النترات ويحتاجه الريزوبيا لتثبيت النيتروجين . [71]
الكلور	المغذيات الدقيقة الأساسية	الكلوريد −	0.65 [78]	9 [79]	كلوريد البوتاسيوم وكلوريد الكالسيوم وكلوريد المغنيسيوم وكلوريد الصوديوم	يمكن أن تتداخل مع NO- 3الامتصاص في بعض النباتات ولكن يمكن أن يكون مفيدًا في بعض النباتات (على سبيل المثال في الهليون عند 5 جزء في المليون). غائب في الصنوبريات والسراخس ومعظم النباتات الطحلبية . [ 70] الكلوريد هو أحد العناصر الستة عشر الأساسية لنمو النبات. ولأنه من المفترض أن يكون مطلوبًا بكميات صغيرة للنمو الصحي للنباتات (< 50-100 ميكرومولر في الوسائط الغذائية)، يتم تصنيف الكلوريد على أنه عنصر غذائي دقيق. [80]
الألومنيوم	المغذيات الدقيقة المتغيرة	ال 3+	0	10 [70]	Al2 ( SO4 ) 3​	ضروري لبعض النباتات (مثل البازلاء والذرة وعباد الشمس والحبوب ). يمكن أن يكون سامًا لبعض النباتات أقل من 10 جزء في المليون. [ 70 ] يستخدم أحيانًا لإنتاج أصباغ الزهور (مثل الكوبية ).
السيليكون	المغذيات الدقيقة المتغيرة	ثاني أكسيد السيليكون2- 3	0	140 [71]	K 2 SiO 3 , Na 2 SiO 3 , و H 2 SiO 3	يوجد في معظم النباتات، ويتواجد بكثرة في محاصيل الحبوب والأعشاب ولحاء الأشجار. هناك أدلة على أن ثاني أكسيد السيليكون2- 3تحسن مقاومة النبات للأمراض. [70]
التيتانيوم	المغذيات الدقيقة المتغيرة	تي 3+	0	5 [70]	H 4 TiO 4	قد يكون ضروريًا، لكن عنصر Ti 3+ موجود في كل مكان لدرجة أن إضافته نادرًا ما تكون ضرورية. [71] عند 5 جزء في المليون، تكون تأثيرات النمو الإيجابية ملحوظة في بعض المحاصيل (مثل الأناناس والبازلاء). [70]
الكوبالت	المغذيات الدقيقة المتغيرة	كو 2+	0	0.1 [70]	كبريتات الكوسكو 4	مطلوب من قبل البكتيريا الجذرية، وهو مهم لتكوين عقدة جذور البقوليات . [71] تتطلب بعض الطحالب الكوبالت لتخليق فيتامين ب12 . [81]
النيكل	المغذيات الدقيقة المتغيرة	ني 2+	0.057 [71]	1.5 [70]	NiSO4 و NiCO3​​	ضروري للعديد من النباتات (مثل البقوليات وبعض المحاصيل الحبوب). [71] يستخدم أيضًا في إنزيم اليورياز .
الصوديوم	العناصر الغذائية الدقيقة غير الأساسية	نا +	0	31 [82]	Na 2 SiO 3 و Na 2 SO 4 و NaCl و NaHCO 3 و NaOH	يمكن أن يحل Na + محل K + جزئيًا في بعض وظائف النبات ولكن K + لا يزال عنصرًا غذائيًا أساسيًا. [70]
الفاناديوم	العناصر الغذائية الدقيقة غير الأساسية	صوت 2+	0	أثر غير محدد	فوسو 4	مفيد لتثبيت النيتروجين الريزوبيولوجي . [71]
الليثيوم	العناصر الغذائية الدقيقة غير الأساسية	لي +	0	غير محدد	Li2SO4 و LiCl و LiOH​​​	يمكن أن يؤدي Li + إلى زيادة محتوى الكلوروفيل في بعض النباتات (مثل نباتات البطاطس والفلفل ). [71]

يمكن استخدام الأسمدة العضوية لتكملة أو استبدال المركبات غير العضوية المستخدمة في المحاليل المائية التقليدية بالكامل. ^{[70] [71]} ومع ذلك، فإن استخدام الأسمدة العضوية يطرح عددًا من التحديات التي لا يمكن حلها بسهولة. تشمل الأمثلة ما يلي:

• تختلف الأسمدة العضوية بشكل كبير في تركيبها الغذائي من حيث المعادن والأنواع العضوية وغير العضوية المختلفة . حتى المواد المتشابهة يمكن أن تختلف بشكل كبير بناءً على مصدرها (على سبيل المثال، تختلف جودة السماد بناءً على النظام الغذائي للحيوان).
• غالبًا ما يتم الحصول على الأسمدة العضوية من المنتجات الثانوية الحيوانية، مما يجعل انتقال الأمراض مصدر قلق خطير للنباتات المزروعة للاستهلاك البشري أو علف الحيوانات .
• غالبًا ما تكون الأسمدة العضوية عبارة عن جزيئات ويمكن أن تسد الركائز أو معدات النمو الأخرى. غالبًا ما يكون من الضروري غربلة المواد العضوية أو طحنها إلى غبار ناعم.
• يمكن لعمليات التحلل الكيميائي الحيوي وتحويل المواد العضوية أن تجعل مكوناتها المعدنية متاحة للنباتات.
• يمكن لبعض المواد العضوية (وخاصة الأسمدة والفضلات ) أن تتحلل بشكل أكبر لتصدر روائح كريهة في ظل ظروف لا هوائية .
• تتطلب العديد من الجزيئات العضوية (أي السكريات ) أكسجين إضافيًا أثناء التحلل الهوائي، وهو أمر ضروري للتنفس الخلوي في جذور النبات.
• المركبات العضوية (أي السكريات والفيتامينات والأملاح المعدنية) ليست ضرورية للتغذية الطبيعية للنباتات. ^[83]

ومع ذلك، إذا تم اتخاذ الاحتياطات اللازمة، يمكن استخدام الأسمدة العضوية بنجاح في الزراعة المائية. ^{[70] [71]}

يتم سرد أمثلة للمواد المناسبة، مع متوسط ​​محتواها الغذائي المدرج من حيث النسبة المئوية للكتلة المجففة، في الجدول التالي. ^[70]

المواد العضوية	ن	ف 2 أ 5	ك 2 أ	أكسيد الكالسيوم	أكسيد الماغنيسيوم	سو 2	تعليق
وجبة الدم	13.0%	2.0%	1.0%	0.5%	-	-
رماد العظام	-	35.0%	-	46.0%	1.0%	0.5%
دقيق العظام	4.0%	22.5%	-	33.0%	0.5%	0.5%
دقيق الحافر / القرن	14.0%	1.0%	-	2.5%	-	2.0%
دقيق السمك	9.5%	7.0%	-	0.5%	-	-
نفايات الصوف	3.5%	0.5%	2.0%	0.5%	-	-
رماد الخشب	-	2.0%	5.0%	33.0%	3.5%	1.0%
رماد بذور القطن	-	5.5%	27.0%	9.5%	5.0%	2.5%
وجبة بذور القطن	7.0%	3.0%	2.0%	0.5%	0.5%	-
الجراد أو الجندب المجفف	10.0%	1.5%	0.5%	0.5%	-	-
نفايات الجلود	5.5% إلى 22%	-	-	-	-	-	مطحونة إلى غبار ناعم. [71]
وجبة عشب البحر، أعشاب بحرية سائلة	1%	-	12%	-	-	-	المنتجات التجارية متاحة.
سماد الدواجن	2% إلى 5%	2.5% إلى 3%	1.3% إلى 3%	4.0%	1.0%	2.0%	سماد سائل يتم غربلته لإزالة المواد الصلبة والتحقق من مسببات الأمراض . [70]
روث الغنم	2.0%	1.5%	3.0%	4.0%	2.0%	1.5%	مثل روث الدواجن.
سماد الماعز	1.5%	1.5%	3.0%	2.0%	-	-	مثل روث الدواجن.
روث الخيل	3% إلى 6%	1.5%	2% إلى 5%	1.5%	1.0%	0.5%	مثل روث الدواجن.
روث البقر	2.0%	1.5%	2.0%	4.0%	1.1%	0.5%	مثل روث الدواجن.
ذرق الخفاش	8.0%	40%	29%	يتعقب	يتعقب	يتعقب	عالية في العناصر الغذائية الدقيقة. [71] متوفرة تجاريا.
ذرق الطيور	13%	8%	20%	يتعقب	يتعقب	يتعقب	غني بالعناصر الغذائية الدقيقة ومتوفر تجاريا.

يمكن الحصول على المغذيات الدقيقة من الأسمدة العضوية أيضًا. على سبيل المثال، يحتوي لحاء الصنوبر المُركَّب على نسبة عالية من المنجنيز ويُستخدم أحيانًا لتلبية متطلبات المعادن في المحاليل المائية. [ ^71] لتلبية متطلبات البرامج العضوية الوطنية ، يمكن أيضًا إضافة المعادن المسحوقة غير المكررة (مثل الجبس والكالسيت والجلوكونيت ) لتلبية الاحتياجات الغذائية للنبات.

يمكن إضافة المركبات في كل من الأنظمة المائية العضوية والتقليدية لتحسين اكتساب التغذية وامتصاصها بواسطة النبات . وقد ثبت أن عوامل التخلب وحمض الهيوميك تزيد من امتصاص العناصر الغذائية. ^{[84] [71]} بالإضافة إلى ذلك، فقد ثبت أن البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR)، والتي تُستخدم بانتظام في الزراعة الحقلية والدفيئة، تفيد في تطوير نمو النبات المائي واكتساب العناصر الغذائية. ^[85] ومن المعروف أن بعض البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات تزيد من تثبيت النيتروجين. في حين أن النيتروجين وفير بشكل عام في الأنظمة المائية مع أنظمة الأسمدة المحفوظة بشكل صحيح، يمكن أن تساعد أجناس Azospirillum و Azotobacter في الحفاظ على أشكال النيتروجين المتحرك في الأنظمة ذات النمو الميكروبي الأعلى في منطقة الجذور. ^[86] غالبًا ما تؤدي طرق الأسمدة التقليدية إلى تركيزات عالية من النترات المتراكمة داخل أنسجة النبات عند الحصاد. وقد ثبت أن Rhodopseudo-monas palustris يزيد من كفاءة استخدام النيتروجين ويزيد الغلة ويقلل تركيز النترات بنسبة 88٪ عند الحصاد مقارنة بطرق الأسمدة المائية التقليدية في الخضروات الورقية. ^[87] تقوم العديد من أنواع البكتيريا العصوية والزائفة الزنجارية والستربتوميسيس بتحويل أشكال الفسفور في التربة التي لا تتوفر للنبات إلى أنيونات قابلة للذوبان عن طريق خفض درجة حموضة التربة، وإطلاق الفسفور المرتبط في شكل مخلبي متاح في نطاق أوسع من درجة الحموضة، وتعدين الفسفور العضوي. ^[86]

توصلت بعض الدراسات إلى أن ملقحات العصيات تسمح لخس الأوراق المزروعة في الماء بالتغلب على الإجهاد الملحي المرتفع الذي قد يقلل من النمو. ^[88] يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص في المناطق ذات الموصلية الكهربائية العالية أو محتوى الملح في مصدر المياه. يمكن أن يؤدي هذا إلى تجنب أنظمة الترشيح بالتناضح العكسي المكلفة مع الحفاظ على غلة عالية من المحاصيل.

إن إدارة تركيزات العناصر الغذائية، وتشبع الأكسجين، وقيم الأس الهيدروجيني ضمن النطاقات المقبولة أمر ضروري لنجاح البستنة المائية . تشمل الأدوات الشائعة المستخدمة لإدارة المحاليل المائية ما يلي:

• أجهزة قياس الموصلية الكهربائية ، وهي أداة تقوم بتقدير جزء في المليون من العناصر الغذائية عن طريق قياس مدى قدرة المحلول على نقل التيار الكهربائي .
• جهاز قياس الرقم الهيدروجيني ، هو أداة تستخدم تيارًا كهربائيًا لتحديد تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول.
• قطب الأكسجين ، وهو مستشعر كهروكيميائي لتحديد تركيز الأكسجين في المحلول.
• ورق عباد الشمس ، شرائط مؤشر الرقم الهيدروجيني التي تستخدم لمرة واحدة والتي تحدد تركيزات أيونات الهيدروجين عن طريق تفاعل كيميائي يتغير لونه .
• أسطوانات مدرجة أو ملاعق قياس لقياس المحاليل المائية التجارية الجاهزة.

يمكن أيضًا استخدام المعدات الكيميائية لإجراء تحليلات كيميائية دقيقة لمحاليل المغذيات. تشمل الأمثلة: ^[70]

• موازين لقياس المواد بدقة.
• أدوات زجاجية مخبرية ، مثل البيوريتات والماصات ، لإجراء المعايرة .
• أجهزة قياس الألوان لاختبارات الحلول التي تطبق قانون بير-لامبيرت .
• جهاز مطياف لقياس تركيزات المعلمة الرئيسية النترات والعناصر الغذائية الأخرى، مثل الفوسفات أو الكبريتات أو الحديد.
• حاويات لزراعة وتخزين النباتات.

إن استخدام المعدات الكيميائية للحلول المائية يمكن أن يكون مفيدًا للمزارعين من أي خلفية لأن المحاليل المغذية غالبًا ما تكون قابلة لإعادة الاستخدام. ^[89] نظرًا لأن المحاليل المغذية لا تنفد أبدًا تقريبًا، ولا ينبغي أن يكون ذلك بسبب الضغط الاسموزي المنخفض بشكل غير مقبول الذي قد ينتج عن ذلك، فإن إعادة تحصين المحاليل القديمة بمغذيات جديدة يمكن أن يوفر للمزارعين المال ويمكنه التحكم في تلوث المصدر النقطي ، وهو مصدر شائع لتغذية البحيرات والجداول القريبة. ^[89]

على الرغم من أن محاليل المغذيات المركزة المختلطة مسبقًا يتم شراؤها عمومًا من الشركات المصنعة للمغذيات التجارية من قبل هواة الزراعة المائية والمزارعين التجاريين الصغار، إلا أن هناك العديد من الأدوات لمساعدة أي شخص في تحضير محاليلهم الخاصة دون معرفة واسعة بالكيمياء. تم إنشاء الأدوات المجانية والمفتوحة المصدر HydroBuddy ^[90] وHydroCal ^[91] بواسطة كيميائيين محترفين لمساعدة أي مزارع مائي في تحضير محاليل المغذيات الخاصة به. البرنامج الأول متاح لنظامي التشغيل Windows وMac وLinux بينما يمكن استخدام البرنامج الثاني من خلال واجهة JavaScript بسيطة. يسمح كلا البرنامجين بإعداد محلول المغذيات الأساسي على الرغم من أن HydroBuddy يوفر وظائف إضافية لاستخدام وحفظ المواد المخصصة وحفظ التركيبات والتنبؤ بقيم التوصيل الكهربائي.

غالبًا ما يكون خلط المحاليل المائية باستخدام الأملاح الفردية غير عملي للهواة أو المزارعين التجاريين على نطاق صغير لأن المنتجات التجارية متوفرة بأسعار معقولة. ومع ذلك، حتى عند شراء المنتجات التجارية، فإن الأسمدة متعددة المكونات تحظى بشعبية. غالبًا ما يتم شراء هذه المنتجات في شكل تركيبات ثلاثية الأجزاء تؤكد على أدوار غذائية معينة. على سبيل المثال، تعتبر المحاليل الخاصة بالنمو الخضري (أي عالية النيتروجين)، والإزهار (أي عالية البوتاسيوم والفوسفور)، ومحاليل المغذيات الدقيقة (أي مع المعادن النزرة) شائعة. يجب أن يتزامن توقيت وتطبيق هذه الأسمدة متعددة الأجزاء مع مرحلة نمو النبات. على سبيل المثال، في نهاية دورة حياة نبات سنوي ، يجب تقييد النبات من الأسمدة عالية النيتروجين. في معظم النباتات، يمنع تقييد النيتروجين النمو الخضري ويساعد في تحفيز الإزهار . ^[71]

مع انخفاض مشاكل الآفات وتغذية الجذور بالعناصر الغذائية باستمرار، تكون الإنتاجية في الزراعة المائية عالية؛ ومع ذلك، يمكن للمزارعين زيادة الغلة بشكل أكبر من خلال التلاعب ببيئة النبات من خلال بناء غرف نمو متطورة . ^[92]

ولزيادة المحصول بشكل أكبر، تقوم بعض البيوت الزجاجية المغلقة بحقن _ثاني أكسيد الكربون في بيئتها للمساعدة في تحسين نمو وخصوبة النبات.

• الزراعة الهوائية
• الأنثروبولوجيا
• الزراعة المائية
• ديجيبونيكس
• فوجبونيكس
• فولكيوول
• صندوق النمو
• غرفة النمو
• تقنية الفيلم المغذي
• علم الأورجانوبونيكس
• الزراعة المائية السلبية
• مصنع النبات
• تغذية النبات
• علم أمراض النبات
• تعفن الجذور
• الزراعة العمودية
• زراعة نباتات جافة