חזרה לקורס 'בדיוק – טכנולוגיה מצמיחה בעיר'

Topic outline

    • לגדול בלי אדמה - שיטות גידול הידרופוניות

      תצוגה מצומצמת תצוגה מורחבת


      הידרוֹפּוֹניקה (hydro- מים, ponic - עבודה), היא שיטה לגידול צמחים המבוססת על מצע מים במקום על אדמה. במים ניתן לערבב חומרי מזון, חמצן, ואפילו חיידקים ופטריות סימביוטיים המאפשרים למזון להיספג טוב יותר ומגנים על הצמח. שליטה מדויקת על ריכוזי התוספים במים מאפשרת אספקה מדויקת יותר של צרכי הצמח, ללא איבוד של מים וחומרי הזנה. כך מתקבל גידול יעיל יותר, המאפשר לבזבז פחות משאבים מחד, ולקבל יבול מהיר ובריא מאידך. 

      בפרק זה נכיר מערכות טכנולוגיות שונות המאפשרות גידול הידרופוני, נבין מה נדרש ממערכות אלה, מהם היתרונות שלהן ומהם האתגרים שהן מציבות. 

      • הקדמה

        רוב הצמחים גדלים באופן טבעי באדמה, ומתבססים באופן משמעותי על התכונות של האדמה כדי להשיג את צורכי הקיום השונים שלהם: סביבה מגנה,עיגון, חומרי מזון, מים ואפילו חמצן.

        אך האדמה היא רק כלי להשגת צרכים אלה, וכל עוד הצרכים מסופקים, הצמחים לא באמת זקוקים לאדמה עצמה. כאן נכנסת לתמונה ההידרוֹפּוֹניקה (hydro- מים, ponic - עבודה), שיטת גידול המבוססת על מצע מים במקום על אדמה, לרוב במערכות סגורות ומוגנות. במים ניתן לערבב חומרי מזון, חמצן, ואפילו חיידקים ופטריות סימביוטיים המאפשרים למזון להיספג טוב יותר, ומגנים על הצמח. שליטה מדויקת על ריכוזי התוספים במים מאפשרת אספקה מדויקת יותר של צרכי הצמח, ללא איבוד של מים וחומרי הזנה. כך מתקבל גידול יעיל יותר, המאפשר לבזבז פחות משאבים מחד, ולקבל יבול מהיר ובריא מאידך. 

        בפרק זה נכיר מערכות טכנולוגיות שונות המאפשרות גידול הידרופוני, נבין מה נדרש ממערכות אלה, מהם היתרונות שלהן ומהם האתגרים שהן מציבות. 


        בפרק זה:

        • נבין מהו תפקיד האדמה בהשגת צרכי הקיום של צמחים, וכיצד מערכת גידול הידרופונית יכולה לספק לצמח צרכים אלו גם ללא אדמה.
        • נתכנן ונבנה מערכת הידרופונית פשוטה מחומרים זמינים.
        • נחקור מאפיינים של מערכות גידול הידרופוניות מסוגים שונים, ונתאר את היתרונות של כל מערכת בפיצ' (נאום) מעלית קצר.

        מושגים מרכזיים:
        הידרופוניקה, מערכת הידרופונית

        מיומנויות:
        פתרון בעיות, יצירתיות, העברת מסר ממוקד, הצגה בפני קהל, עבודת צוות

      • מה זה הידרופוניקה?

        בפרק "חקלאות אורבנית - למה ואיך" היכרנו את החקלאות האורבנית - גידול חקלאי באזורים עירוניים בסמוך לאוכלוסייה. למדנו גם מהם יתרונות החקלאות האורבנית בהשוואה לחקלאות התעשייתית: תוצרת טרייה, הגברת הביטחון התזונתי והקטנת הפגיעה בסביבה.המשותף לשיטות השונות של גידול אורבני הוא ניצול של שטחים קטנים או של אזורים שאין בהם כלל אדמה (למשל גג או מרפסת). גידול אורבני יכול להתבצע, למשל, בשטחי אדמה קטנים, או במצע מנותק - גידול במיכלים של אדמה. 

        אחת השיטות המקובלות כיום בחקלאות אורבנית היא הידרוֹפּוֹניקה  (hydro- מים, ponic - עבודה). שיטה זאת מציעה גישה שונה לגידול צמחים - גידול ללא אדמה המבוסס על מצע של מים בהם מומסים חומרי הזנה, לרוב במערכות סגורות, כלומר מערכות בהן יש סחרור של התמיסה.
        צורת גידול זאת היא לא חדשה, ניתן למצוא תיאורים של מערכות הידדרופוניות שנבנו לפני כ- 400 שנה.  אולם, התקדמות המדע והטכנולוגיה איפשרה לשפר מאד את מערכות הגידול, וכיום ניתן להשתמש בהידרופוניקה לגידול יעיל של מגוון צמחים כמעט בכל מקום. 

      • למה בכלל צריך אדמה?

        רוב הצמחים גדלים באופן טבעי באדמה, ולכן סביר להניח שיש לאדמה תפקיד משמעותי בגידול של צמחים. האם לאדמה יש תפקיד בהשגת צורכי הקיום השונים? 

        סמנו בפעילות את כל צרכי הקיום של הצמח, אשר לאדמה יש תפקיד בהשגתם:


        בהידרופוניקה גידול הצמחים נעשה ללא אדמה. בחלק מהמערכות קיים בתוך כלי השתילה מצע - זהו חומר נטול ערך תזונתי שתפקידו לתמוך בשורשים ולעיתים גם לספוח אליו כמות מסויימת של מים. מצעים לדוגמה הם סיבי קוקוס, כדורי חימר (הידרוטרון) או חומרים סינטטיים אווריריים (פרלייט, ורמיקוליט). נרחיב עוד על תכונות המצע בפרק הקמת הגינה.

        ככל שהמערכת ההידרופונית מצליחה למלא יותר תפקידים של האדמה, כך המערכת מאפשרת לצמח לגדול בצורה טובה ויעילה יותר.


      • פירוט תפקיד האדמה בהשגת צרכי הקיום של הצמח דפי תוכן בחוצצים

      • מתכננים ובונים מערכת הידרופונית פשוטה

        לפני שנכיר מערכות הידרופוניות מסחריות, ננסה לתכנן בעצמנו מערכת פשוטה שתאפשר גידול של צמח ללא אדמה, על בסיס מים בלבד. נתנסה בחשיבה טכנולוגית - מציאת פתרון כתגובה לבעיה או צורך: כיצד המערכת שנתכנן יכולה לתת מענה לצרכים השונים של הצמח?


        משימה בקבוצות:

        על כל קבוצה לתכנן ולשרטט מערכת הידרופונית פשוטה שאפשר לגדל בה לפחות צמח אחד. המערכת יכולה להכיל מים, אבל אסור לשים בה אדמה.
        המערכת צריכה לאפשר לצמח לקבל כמה שיותר מצורכי הקיום שלו.
        הציוד שאפשר להשתמש בו לבניית המערכת הוא: מיכלי פלסטיק ריקים של מוצרי חלב, בקבוק משקה מפלסטיק, כוסות חד-פעמיות מסוגים שונים, חוט כותנה או שרוך, מספריים, סלוטייפ, דבק חם. 
        לאחר התכנון יש לבנות את המערכת
        מומלץ לשתול במערכת שתיל, למשל חסה, ולעקוב אחרי גידול הצמח והשינויים במערכת.

        שאלות לדיון:

        • האם המערכות השונות שנבנו מאפשרות לצמח להשיג כל אחד מצרכי הקיום: אור, מים, אוויר (גם לשורשים), חומרי מזון, מקום עיגון, הגנה ממזיקים, טמפרטורה מתאימה ?

        • כיצד ובאיזו מידה? 

        • איזה שיפורים ניתן לבצע במערכות השונות כדי לייעל את גידול הצמחים?


      • חוקרים מערכות גידול הידרופוניות בדרך למאדים 

        תארו לעצמכם, השנה היא 2035 ואתם נשלחים לעבוד במושבת החלל במאדים. המסע למאדים (וגם המסע בחזרה) אורך חצי שנה בחללית, והשהות שלכם במאדים מתוכננת להיות כמה שנים. מה בעצם אתם ושאר הצוות תאכלו?
        אין ספק שחשוב, גם מבחינה פסיכולוגית וגם מבחינה בריאותית, לצרוך ירקות ופירות טריים. יחד עם זאת, לא ניתן לספק אספקה טרייה מכדור הארץ לא לחללית ולא למאדים.
        האם ניתן לגדל ירקות ופירות בחלל? 


        קרדיט: ESA/Alexander Gerst

        מסתבר שכן! כבר כיום הצוות בתחנת החלל הבינלאומית מגדל ירקות ופירות בחלל, כפי שניתן לראות בתמונה (קרדיט: ESA/Alexander Gerst). האסטרונאוטים הצליחו לגדל חסה וקייל. הם הכינו לעצמם סלט עם חומץ בלסמי ודיווחו שהסלט היה טעים. בתחנת החלל הצליחו גם לגדל במסגרת ניסוי חיטה מיניאטורית. בנוסף, סין כבר הצליחה להנביט צמחים על הירח בסביבה סגורה ומוגנת בתוך החללית שהביאה לשם את הזרעים. 

        אך האדמה במאדים אינה מתאימה לגידול צמחים מכיוון שחסרים בה מינרלים חשובים ונמצאים בה חומרים המזיקים לצמחים, ובחללית נרצה לקחת דברים מינימום משקל, ולכן עדיף להסתדר עם הצרכים המינימליים המאפשרים. לשמחתנו, אנחנו כבר יודעים שלא חייבים אדמה כדי שצמחים יגדלו. וכאן ההידרופוניקה מגיעה לעזרתנו.

        לקריאה נוספת: 



      • חוקרים מערכות גידול הידרופוניות וממליצים עליהן בפיץ' מעלית 

        כל קבוצה תייצג צוות שאחראי על מערכות גידול הידרופוניות. הקבוצה תכין פיץ' מעלית (נאום של דקה - כזמן הנסיעה במעלית), בעזרתו תמליץ על מערכת הידרופונית אותה תחקור.

        לאחר שכל קבוצה תציג את הפיץ' שלה, נקיים הצבעה לבחור את הפיץ' המשכנע ביותר.

        סוגי המערכות ההידרופוניות שנחקור:


      • דמיון ושוני בין מערכות הידרופוניות

        המשותף לכל המערכות שהיכרנו:

        • מספקות לצמחים את צרכי הקיום שלהם

        • שימוש בתמיסת הזנה המורכבת ממים ודשן

        • אפשרות למדוד ולבקר את התנאים בתמיסת ההזנה

        • מיכל מרכזי (מאגר) של תמיסת הזנה

        • כלי שתילה (סלסלה או כלי עם חורים)

        ההבדלים בין המערכות השונות:

        • אופן אספקת החמצן לשורשים: שימוש במשאבת אוויר ואבל אוויר, הזרמה של המים, שמירת חלק מהשורשים מחוץ למים

        • נפח תמיסת ההזנה

        • תחלופה או אי תחלופה של תמיסת ההזנה

        • מיקום הצמח עם או ללא מצע גידול.

        בהתאם להבדלים אלו, יש גם הבדל בסוג הצמחים שניתן לגדל ובגודלם, במספר הצמחים, במיקום האפשרי למערכת, ביציבות של המערכות, בעלויות ובנוחות התפעול.
        לא ניתן להגדיר איזו מערכת טובה יותר. צריך לבדוק איזו מערכת מתאימה יותר לצרכים ולמגבלות של המגדל ושל מקום הגידול.


      • יתרונות ואתגרים בהידרופוניקה

        יתרונות עיקריים של גידול הידרופוני:

        • ניתן לגדל צמחים במקומות שבהם אין אדמה איכותית

        • אפשרות לשליטה טובה על זמינות חומרי ההזנה ועל תנאי הסביבה

        • קצב צמיחה מהיר

        • חסכון במים 

        • חיסכון בדשן 

        •  כמעט שאין עשבים מזיקים, חרקים ומחלות

        •  נדרש פחות ניקוי של התוצרת 

        • קטיף קל ונוח 

        • אפשרות לעיצוב המערכת בהתאם לשטח הפנוי

        • אחד הפתרונות האפשריים לגידול צמחים בשנת שמיטה


        אתגרים עיקריים בגידול הידרופוני:

        • השקעה ראשונית גבוהה.

        • חלק מהמערכות תלויות באספקת חשמל סדירה

        • נדרש ידע כדי לטפל בצמחים נכון ולאזן את תמיסת ההזנה

        • צריכת חשמל לרוב גבוהה יותר מאשר גידול חקלאי רגיל

        • לא מתאים לכל סוגי הצמחים