Bagaimana kita bisa menghasilkan makanan yang cukup untuk mempertahankan populasi meningkat? Tumbuh tanaman tanpa tanah bisa menjadi jawabannya, menjelaskan Rob Reddick
Dengan dunia penduduk hampir 7,5 miliar - dan kemakmuran global dan keinginan untuk makanan lebih intensif sumber daya meningkat tajam juga - itu jelas bahwa pertanian perlu menjadi lebih produktif.
Salah satu cara untuk memenuhi kebutuhan pangan di masa depan bisa menjadi hidroponik - tumbuh tanaman tanpa tanah, bukannya menggunakan solusi yang kaya nutrisi untuk memberikan air dan mineral ke akar mereka. Ini sudah digunakan untuk meningkatkan output pertanian dan tumbuh tanaman di habitat yang biasanya tidak mempertahankan mereka.
Meskipun terdengar seperti sesuatu yang keluar dari fiksi ilmiah, itu tidak ada yang baru. Suku Aztec dibangun peternakan mengambang di sekitar kota pulau Tenochtitlan, dan penjelajah Marco Polo menulis tentang melihat kebun mengambang selama perjalanannya melalui Cina abad ke-13. Pada akhir 1930, Pan American Airways telah mendirikan sebuah peternakan hidroponik di sebuah pulau terpencil Pasifik untuk memungkinkan penerbangan untuk top up dengan makanan perjalanan ke Asia.
Petani saat ini secara perlahan meningkatkan penggunaan hidroponik, dan peneliti mencari lebih dekat pada bagaimana hal itu bisa memecahkan masalah pangan di masa depan. Di masa depan, beberapa aplikasi yang bisa keluar dari dunia ini.
Bagaimana cara kerjanya?
Di bidang pertanian konvensional, tanah mendukung akar tanaman ini - membantu untuk tetap tegak - dan memberikan itu dengan nutrisi yang dibutuhkan untuk tumbuh. Dalam hidroponik, tanaman artifisial didukung, dan larutan senyawa ionik memberikan nutrisi sebagai gantinya.
Pemikiran di balik ini adalah sederhana. pertumbuhan tanaman sering dibatasi oleh faktor lingkungan. Dengan menerapkan solusi nutrisi langsung ke akar tanaman dalam lingkungan yang terkendali, petani dapat memastikan bahwa tanaman selalu memiliki pasokan yang optimal dari air dan nutrisi. Efisiensi nutrisi ini membuat tanaman lebih produktif.
Solusinya dapat disampaikan dalam berbagai cara. Sebuah pabrik mungkin:
- ditempatkan di zat lembam (seperti perlite kaca vulkanik atau wol rock) dan telah berakar berkala dibanjiri solusi
- ditempatkan di zat inert dan hujan pada oleh dripper solusi
- ditangguhkan dengan akarnya di udara, dengan ini maka disemprot dengan larutan kabut
- ditempatkan pada sebuah film sedikit miring yang memungkinkan solusi untuk menetes lebih akarnya
Semua sistem ini mekanik dalam satu atau lain cara, biasanya baik menggunakan pompa atau tuan untuk memberikan solusi dari toko yang terpisah. Solusi ini juga biasanya diangin-anginkan untuk memastikan bahwa akar dipasok dengan oksigen yang cukup. penyerapan mineral membutuhkan energi, dan didukung oleh respirasi.
Apakah sulit?
Menjalankan dan memelihara sistem hidroponik dapat menjadi kompleks. Tanaman membutuhkan lebih dari selusin nutrisi penting, dengan jumlah optimal setiap bervariasi menurutspesies , tahap pertumbuhan dan kondisi setempat, seperti kesadahan air.
Plus, beberapa nutrisi diserap lebih cepat daripada yang lain, yang dapat menyebabkan penumpukan ion positif atau negatif dalam larutan, mempengaruhi pH. Hal ini kemudian dapat menghambat penyerapan zat gizi lainnya - sebagian karena serapan mereka tergantung pH, tetapi juga karena jumlah kelebihan beberapa akan mencegah penyerapan lain. Terlalu banyak amonia, misalnya, menurunkan penyerapan kalsium. Terlalu banyak kalsium mencegah penyerapan magnesium.
Di atas ini, beberapa senyawa bereaksi dengan satu sama lain untuk membentuk zat-zat yang lebih sulit untuk menyerap, dan harus disediakan secara terpisah. petani hidroponik harus memiliki pemahaman yang kuat tentang bagaimana tanaman dan nutrisi berinteraksi, dan harus memantau solusi mereka erat dan menanggapi setiap perubahan konsentrasi. Pilihan mereka yang lain adalah dengan membeli sistem otomatis mahal untuk melakukan ini untuk mereka.
Petani juga harus melindungi solusi nutrisi mereka dari yang terkontaminasi dengan zat yang tidak diinginkan. Melampirkan sistem hidroponik di dalam gedung atau rumah kaca adalah cara yang umum untuk melakukan hal ini. Hal ini juga memungkinkan mereka untuk mengontrol dan mengoptimalkan pengaruh lingkungan lainnya pada pertumbuhan tanaman - seperti suhu, cahaya dan CO2 - untuk peningkatan hasil lebih lanjut.
Ketika orang berbicara tentang hidroponik hari ini, setidaknya di bidang pertanian, mereka biasanya berarti bukan hanya tak dinodai tumbuh sendirian tapi mengendalikan semua faktor ini secara kolektif. Namun, praktek gabungan ini lebih akurat dikenal sebagai pertanian dikendalikan lingkungan.
Pro dan kontra
pertanian hidroponik rumit, tapi bagi banyak petani, manfaat lebih besar daripada kerugian.
| pro | kontra |
|---|---|
| peningkatan produktivitas Menggunakan solusi nutrisi, lampu buatan, pemanas dan bagian lain dari peralatan, tanaman dapat dibuat untuk mengembangkan lebih cepat, menghasilkan hasil yang lebih besar dan tumbuh sepanjang tahun. | Biaya set-up tinggi Menyiapkan sebuah peternakan hydoponic membutuhkan sejumlah besar peralatan, semua yang perlu dibeli sebelum peluncuran pertanian. |
| Eco-friendly Lebih Air dalam sistem hidroponik dapat didaur ulang - paling efisien pertanian hidroponik yang hanya menggunakan 10% dari air pertanian biasa menggunakan. Karena itu sistem tertutup, nutrisi tidak larut pergi - pertanian hidroponik efisien hanya dapat menggunakan 25% dari pupuk pertanian biasa menggunakan. Plus, eutrofikasi (pertumbuhan padat tanaman air seperti ganggang yang disebabkan oleh run-off pupuk) tidak masalah. hama tanah yang tidak ada, dan di rumah kaca tertutup predator alami dapat digunakan untuk mengendalikan hama serangga - di samping tidak ada pestisida diperlukan. | Biaya operasional yang lebih tinggi Banyak sistem kontrol - pompa, pemurni air, lampu, pemanas, dll - perlu didukung, yang biaya uang. Dalam pertanian konvensional, panas, cahaya, dan (beberapa) air disediakan secara alami secara gratis. |
| Kelayakan di daerah yang tidak cocok untuk pertanian tradisional efisiensi air yang tinggi membuat pertanian hidroponik mungkin dalam lingkungan yang gersang. nampan tumbuh hidroponik dapat ditumpuk di atas satu sama lain, dan tanaman dapat ditempatkan sisi lebih dekat dengan sisi dari yang mereka bisa dalam tanah, sehingga jauh lebih banyak ruang-efisien daripada pertanian tradisional. Karena hampir semua kondisi lingkungan dapat dikendalikan artifisial, ruang tumbuh konvensional dapat digunakan - bangunan tak berpenghuni, terowongan kereta api bekas, dll | Kerentanan Karena mereka mekanik, sistem hidroponik rentan terhadap gangguan listrik. Dalam sistem di mana akar sangat terkena, tanaman unwatered dapat mengering dengan cepat. Hara dan pH ketidakseimbangan dapat membangun jauh lebih cepat dalam larutan dari dalam tanah; jika terjadi kesalahan, seluruh tanaman bisa habis dengan sangat cepat.Demikian juga, penyakit yang terbawa air dapat menyebar dengan cepat dan luas, dan mikroorganisme yang terbawa air dapat mencemari solusi cukup mudah. |
| mengurangi transportasi Tanaman dapat tumbuh jauh dari habitat alami mereka dan lebih dekat kepada konsumen, mengurangi emisi transportasi dan menyediakan orang dengan barang-barang segar. | Perlu untuk pemantauan Meskipun pertanian hidroponik membutuhkan sedikit usaha secara keseluruhan (tanam dan panen jauh lebih padat karya), tanaman hidroponik tidak dapat dibiarkan perangkat mereka sendiri untuk waktu yang lama seperti bidang reguler tanaman. Sebuah peternakan hidroponik harus teratur dihadiri oleh petani, atau otomatis. |
| Monokultur tidak masalah Petani tidak perlu khawatir tentang melelahkan bidangnya nutrisi tertentu melalui tumbuh tanaman yang sama berulang - tidak ada kebutuhan untuk rotasi tanaman, sehingga di-permintaan tanaman dapat difokuskan pada. | Butuh keahlian petani hidroponik perlu memahami teknik, yang rumit. |
tanaman hidroponik
Secara teoritis, hidroponik dapat digunakan untuk menanam tanaman apapun. Namun, teknik ini kebanyakan digunakan dengan tanaman yang tumbuh secara efisien dalam kondisi hidroponik, seperti salad hijau, mentimun, paprika dan rempah-rempah. Paling sering digunakan untuk menanam tomat.
Petani cenderung menggunakan hidroponik dengan varietas tomat yang memiliki karakteristik khusus dibesarkan ke dalam mereka, seperti menghasilkan buah yang lebih besar dan berkembang indeterminately (yang berarti bahwa mereka tumbuh terus, berulang kali menghasilkan buah sepanjang mereka batang).
varietas tahan penyakit juga populer karena memungkinkan tanaman untuk hidup lebih lama dan menanggung lebih menghasilkan.
Di sisi lain, tanaman yang tidak genetik cocok untuk hidroponik dihindari, seperti gandum.Penelitian di Amerika Serikat menunjukkan bahwa menggunakan sistem untuk tumbuh cukup gandum untuk membuat roti akan biaya $ 23!
pertanian perkotaan
Sebagian besar tanaman masih tumbuh menggunakan tanah, tapi hidroponik terus meningkat.Pada tahun 2013, Thanet Earth - kompleks rumah kaca terbesar di Inggris, yang berbasis di Kent - digunakan dikendalikan lingkungan pertanian untuk memproduksi sekitar 225 juta tomat, paprika 16m dan mentimun 13m, yang disamakan masing-masing untuk 12, 11 dan 8 persen dari seluruh produksi tahunan Inggris tanaman ini. Saat ini mengoperasikan empat rumah kaca, dan memiliki rencana untuk membangun tiga lain.
Secara global, diperkirakan bahwa industri pertanian hidroponik adalah senilai $ 21400000000 pada tahun 2015, dengan nilai diproyeksikan akan tumbuh pada 7 persen per tahun. Perlahan tapi pasti, pertanian tampaknya berubah.
Tapi sama, ada perubahan global besar di cakrawala, dan ini sangat bisa mempercepat penggunaan pertanian dikendalikan lingkungan. Pada tahun 2050, tambahan 3 milyar orang bisa hidup di bumi, dengan lebih dari 80 persen dari populasi global yang tinggal di pusat-pusat kota.Kami sudah menggunakan sebagian besar lahan yang cocok untuk membudidayakan tanaman, daerah tumbuh begitu baru - terutama di daerah kering - perlu ditemukan.
Satu banyak dibicarakan solusinya adalah pertanian perkotaan vertikal - Membuat ditumpuk peternakan hidroponik di dalam gedung, termasuk gedung pencakar langit. Hal ini akan memecahkan masalah kehabisan lahan pertanian yang tersedia, dan juga tempat peternakan tepat di jantung di mana tanaman yang dibutuhkan - kota kami padat penduduk di masa depan.peternakan vertikal sudah sedang dibangun di Michigan dan Singapura - dan bahkan di tempat penampungan bom bekas di selatan London.
Dan, sesuai rencana misi ruang angkasa manusia yang akan melakukan perjalanan jauh dan lebih jauh dari Bumi, NASA sedang menyelidiki apakah hidroponik dapat digunakan untuk membuat peternakan ruang untuk memberi makan astronot. Bekerja dengan University of Arizona, itu adalah melihat apakah itu dapat membuat sistem loop tertutup yang feed kotoran manusia dan CO2 menjadi pertanian hidroponik untuk membuat makanan, oksigen dan air.
sumber:
This resource was first published in ‘Plants’ in May 2016.
- Topics:
- Ecology and environment, Biotechnology and engineering
- Issue:
- Plants
- Education levels:
- 11-14, 14-16, 16-19, Continuing professional development
EmoticonEmoticon