منذ أن خَلق الله تعالى الإنسان، وهو يبحث عن حاجاته الضرورية للبقاء على قيد الحياة، ومنها البحث عن الطعام، والطعام له أشكال مختلفة، لعلَّ أكثرها أهمية هو النباتات. من هنا كان لا بد من الزراعة؛ فالزراعة ليست طعاماً فقط، بل ارتباط الإنسان بالأرض، ورمز للاستقرار وإكساب للصبر، وتطلع إلى الغد بنظرة ترقب وأمل، وتعتبر دولة الإمارات العربية المتحدة من الدول التي عرفت الزراعة منذ مدة طويلة.
ومع تطور الأبحاث والاكتشافات الزراعية تم التوصل إلى أن التربة أصبحت غير ضرورية لإنجاح نمو النباتات، ولفهم ذلك يجب أولاً فهم فسيولوجيا النباتات وتغذيتها.
فسيولوجيا النبات
هو فرع من علم النبات یعنى بدراسة وظائف الأعضاء المختلفة للنبات وشرح طرق قيام تلك الأعضاء بوظائفها. ويتضمن كيفية قيام النباتات بإنتاج الغذاء واستغلاله، وكيفية مساعدة الخلايا المتنوعة للنباتات في نموها وتكاثرها وكيفية استجابة نبات ما إلى العالم الخارجي. وتأخذ النباتات مواد من الأرض ومن الهواء وتحولها إلى غذاء، ويستخدم هذا الغذاء في إنتاج الطاقة المستخدمة فينمو النباتات، وكذلك في إنتاج المواد اللازمة لبناء جسم النبات النامي. وتسمى هذه العمليات بالأيض.
ولا يعتبر علم الوظائف علماً مهماً للخبير الذي يقوم بدراسة النباتات فحسب، بل لكل الأشخاص الآخرين في العالم أيضاً، حيث إن النباتات تنتج، بصورة مباشرة أو غير مباشرة، كل الغذاء الذي يأكله الإنسان والحيوان. فإضافة إلى بعض أنواع البكتيريا، فإن النباتات هي الكائنات الوحيدة التي تقوم بتصنيع غذائها بنفسها. وتقوم النباتات بهذا عن طريق عملية التركيب الضوئي. ونتيجة لذلك تكوِّن النباتات قاعدة سلسلة الغذاء الخاصة بالطبيعة، وهو النظام الذي يتم فيه تحويل الطاقة من كائن إلى كائن آخر في صورة غذاء. يرتبط هذا العلم بشكل وثيق بالأفرع الأخرى لعلم النبات مثل شكلياء النبات وتشريح النبات وعلم بيئة النبات. كما يرتبط بعلم الأحياء بفروعه وبكثير من العلوم البحتة والتطبيقية الأخرى، مثل علوم الفيزياء والكيمياء والرياضيات بفروعها المختلفة. يكتسب علم فسيولوجيا النبات أهمية كبيرة في مجال العلوم الزراعية مثل زراعة المحاصيل الحقلية والخضر والفاكهة والنباتات الطبية، إلخ، إضافة إلى دراسة تأثير الإجهادات النباتية على سلوك وإنتاجية النبات.
تغذية النباتات
هي توفير ما يحتاج إليه النبات من عناصر كيميائية لنموه ولسير عمليات الأيض. تتوفر العناصر إما بشكل تلقائي طبيعي في التربة، وإما بشكل عناصر يتم إضافتها من قبل الإنسان.
تختلف الأراضي بدرجة خصوبتها حسب عوامل عديدة، والتغذية الجيدة تعتمد أساساً على التوازن ما بين العناصر الغذائية التي يحتاج إليها النبات، سواء أكانت هذه العناصر متوفرة أصلاً في التربة أو مضافة على شكل أسمدة. وكلما اقتربت درجة التوازن ما بين هذه العناصر الغذائية بالكم والكيف من الحد الأمثل لحاجة النبات حصلنا على إنتاج أفضل، شرط توفر العوامل اللازمة الأخرى. وعند نقص كمية أحد هذه العناصر الغذائية، فإن تأثيره يكون واضحاً في النبات، سواء بمظاهر (خارجية مرئية على النبات( مثل تغير لون الأوراق مثلاً، )أو بشكل غير مباشر بتأثيره في الإنتاج، ويجب توافر عناصر غذائية فى التربة من أجل ضمان إنتاجية أفضل، ويمكن تقسيم هذه العناصر إلى مجموعتين :
المجموعة الأولى: العناصر الأساسية
وتشمل تسعة عناصر، وهي: الكربون، الأكسجين، الهيدروجين، النيتروجين، الفوسفور، البوتاسيوم، المغنيسيوم، الكبريت، الكالسيوم. يحصل النبات على الكربون والأكسجين من الهواء، والهيدروجين من الماء، بينما تزود التربة النبات بالعناصر الأخرى.
المجموعة الثانية: العناصر المكملة
وتشمل تسعة عناصر، وهي: البورون، الحديد، النحاس، الزنك، المنغنيز، الموليبدينوم، الكلور، النيكل. يضاف الكوبالت أحياناً لهذه المجموعة، نظراً لاستعماله في تثبيت النيتروجين.
التربة مستودع للمغذيات المعدنية وغير ضرورية
اكتشف باحثو فسيولوجيا النبات أن النباتات تمتص المغذيات المعدنية الأساسية فًي صورة مغذيات عضوية ذائبة في الماء. وتعمل التربة في الظروف الطبيعية كمستودع للمغذيات المعدنية، ولكن التربة نفسها غير ضرورية لنمو النبات. تستطيع جذور النباتات أن تمتص المغذيات المعدنية الموجودة فًي التربة عندما تضاف إلى الماء وتقوم بإذابتها، ولذلك لا تكون التربة هامة لنجاح نمو النبات إذا تمت إضافة هذه المغذيات إلى الماء الذي يحتاجه النبات بطريقة اصطناعية.
وتعتبر تلك الطريقة الحديثة إحدى وسائل مقاومة التصحر وطريقة موفرة للمياه ومساحات الأرض، حيث من الممكن توفير مساحات الأراضي التي تزرع لتوفير الأعلاف، ويمكن توفير الأعلاف بتلك الطريقة، ويمكن زراعة الأراضي المخصصة لزراعة الأعلاف في زراعة المحاصيل الاستراتيجية مثل القمح والحبوب بصفة عامة، والتي نعاني نقصاً شديداً فيها، مما نضطر إلى استيرادها بأسعار عالية، حيث نخضع للسوق العالمية.
فإنتاج الأعلاف بتقنية الزراعة دون تربة حل مثالي لتوفير الأعلاف اللازمة للحيوان، ومن هذه الأمثلة استنبات الشعير. وهو إحدى الطرق باستخدام تقنية الهيدروبونيك، وهذه الطريقة سهلة وبسيطة ويستطيع أي مزارع تطبيقها لتوفير الأعلاف الحيوانيه من دون صعوبة وبالكميات المطلوبة، حيث إنه في غرفة لا تتعدى مساحتها 100 متر مربع يمكن إنتاج 2 طن علف يومياً، وطن العلف لا يستهلك أكثر من 500 لتر مياه، ومدة إنتاج العلف من البذرة تستغرق أسبوعاً تقريباً، ولكن الغرفة لا بد أن تكون نسبة الرطوبة فيها %60 ودرجة الحرارة 22 درجة مئوية، ويحتاج عند بداية الإنبات إلى يومين من الإظلام، وإلى ثلاثة أيام من الإضاءة، وينتج كيلوغرام واحد من بذور الشعير من 6 إلى 8 كيلوغرامات من العلف الأخضر.
طرق الزراعة دون تربة
إن الكثير من الناس يتمنون معرفة أسرار الزراعة من دون تربة، والطريقة التي تتم بها الزراعة والأوعية التي تستخدم فيها وباقي العمليات كالتسميد والري.
إن الزراعة من دون تربة لها أشكال عدة:
-الزراعة في الماء. -الزراعة في الهواء. -الزراعة في الأوعية.
ومن أشهر استخدامات الزراعة من دون تربة زراعة أسطح المنازل.