Aeroponik

Aeroponik, toprak veya agrega ortamı kullanılmadan bitkilerin hava veya sis ortamında yetiştirilmesi. "Aeroponik" kelimesi Yunanca aer (ἀήρ, "hava") ve ponos (πόνος, "emek") anlamlarından türetilmiştir. Aeroponik kültür hem geleneksel hidroponik, aquaponik hem de in-vitro (bitki doku kültürü) büyümesinden farklıdır. Büyütme ortamı olarak sıvı besin çözeltisini ve bitki büyümesini sürdürmek için gerekli mineraller kullanan hidroponikden veya su ve balık atıklarını kullanan aquaponikden farklı olarak aeroponik büyütme ortamı olmadan yapılır. ‹Bakınız TfM› Bazen bir çeşit hidroponik olarak düşünülür çünkü besinleri iletmek için aeroponikte de su kullanılır.

Aeroponiğin temel yetiştirme ilkesi, kapalı veya yarı kapalı bir ortamda asılı bitkilerin büyümesi için besin bakımından zengin su çözeltisini bitkinin sarkan köklerine ve alt sapına atomize veya püskürterek bitkiler yetiştirmektir. Genellikle gölgelik olarak adlandırılan yapraklar ve taç yukarıya uzanır. Bitkinin kökleri bitki destek yapısı ile ayrılır. Genellikle, kapalı hücre köpüğü alt sapın etrafına sıkıştırılır ve aeroponik haznedeki bir açıklığa sokulur bu da emek ve masrafı azaltır; daha büyük bitkiler için bitki örtüsü ve meyvenin ağırlığını askıya almak için kafesleme kullanılır.

Ortam idealde, zararlılardan ve hastalıklardan uzak tutulur böylece bitkiler ortamda yetiştirilen bitkilerden daha sağlıklı ve daha hızlı büyür. Ancak çoğu aeroponik ortam dışarıya mükemmel bir şekilde kapatılmadığından zararlılar ve hastalık yine de tehdid olabilir. Kontrollü ortamlar herhangi bir bitki türü ve çeşidi için bitki geliştirme, sağlık, büyüme, çiçeklenme ve meyve vermeyi geliştirir.

Kök sistemlerinin hassasiyeti nedeniyle aeroponik, aeroponik aparat arızalanırsa sık sık acil "ürün koruyucu" - yedek beslenme ve su kaynağı olarak kullanılan geleneksel hidroponikle birleştirilir.

Yüksek basınçlı aeroponik 550 kPa (80 psi) yüksek basınçlı diyaframlı pompa kullanarak 20-50 mikrometrelik sis başlıkları yoluyla köklere besinlerin verilmesi olarak tanımlanır.

Rizosfer (kök bölgesi)deki Oksijen (O2) sağlıklı bitki büyümesi için gereklidir. Aeroponik mikro damlacıklar ile birleşmiş olarak havada yapıldığından hemen hemen her bitki bol miktarda oksijen, su ve besin maddesi ile havada olgunlaşabilir.

Bitkiler ve aeroponik ortam için mükemmel temizleyici olan oksijen temiz havayla gelir. Doğal büyüme için bitkinin havaya erişimi sınırsız olmalıdır. Başarılı fizyolojik gelişim için bitkilerin doğal bir şekilde büyümesine izin verilmelidir. Bitkinin doğal büyümesi destek yapısı tarafından kısıtlanırsa bitkiye zarar verme riski ve dolayısıyla hastalık artar.

Aeroponiğe özgü hastalıksız ortam nedeniyle birçok bitki daha geleneksel yetiştirme biçimlerine (hidroponik, toprak ve Besin Film Tekniğine [NFT]) kıyasla daha yüksek yoğunlukta (metrekare başına bitki) büyütülebilir. Ticari aeroponik sistemler mahsulün genişleyen kök sistemlerini barındıran donanım özelliklerini içerir.

Araştırmacılar, aeroponiği "özel fide yanıklığına veya kök çürümesine karşı direnç için genotiplerin ön taraması için değerli, basit ve hızlı yöntem" olarak tanımladılar.

Aeroponik ekipman, besinleri bitki köklerine vermek için ince solüsyon sisi yapmak için püskürtücülerin, sisleyicilerin veya diğer cihazların kullanımını kapsar. Aeroponik sistemler güvenilir, sabit bir hava kültürünü sürdürmek için uygun makro ve mikro ortamlar sağlayan normalde kapalı döngülü sistemlerdir. Aeroponik püskürtmeyi ve sislemeyi kolaylaştırmak için çok sayıda buluş geliştirilmiştir. Aeroponik bir ortamda kök gelişiminin anahtarı su damlacığının boyutudur. Ticari uygulamalarda hava basıncı sisinin köklerin geniş alanlarını örtmesi için 360°'de hidro-atomize edici sprey kullanılır.

ultrasonik transdüktörlerin mineralizasyonu olası bileşen arızası için bakım gerektirir. Bu aynı zamanda metal sprey jetlerinin ve sisleyicilerin bir eksikliğidir. Suya sınırlı erişim bitkinin tortu kaybına ve solmasına neden olur.

NASA aeroponik güvenilirliği ve bakımı azaltmayı iyileştirmek için yeni gelişmiş malzeme araştırma ve geliştirilmesine fon sağladı. Ayrıca uzun süreli aeroponik yetiştirme için 5-50 mikrometre mikro damlacıklı yüksek basınçlı hidro-atomize sisin gerekli olduğunu da belirledi.

Uzun-süreli büyütmede sis sistemi, sisi yoğun kök sistem (lerine) ine zorlamak için yüksek basınçlı olmalıdır. Tekrarlanabilirlik, aeroponiğin anahtarıdır ve hidro-atomize damlacık boyutunu içerir. Sis kafalarının mineralizasyonu nedeniyle spreyinin bozulması, su besin çözeltisinin verilmesini engeller ve hava kültürü ortamında çevresel dengesizliğe yol açar.

Aeroponiğin süresinin ve verilen zaman arasının kesikli doğası değişen koşullar altında zamanla besin alımının ölçülmesini sağlar. Barak et al. kızılcıklar için su ve iyon alım oranlarının tahribatsız ölçümünde aeroponik sistem kullandı (Barak, Smith ve al. 1996).

Bu araştırmacılar çalışmalarında girdi ve akış çözeltilerinin konsantrasyonlarını ve hacimlerini ölçerek besin alım oranını doğru şekilde hesaplayabileceklerini (sonuçların N- izotop ölçümleriyle karşılaştırılarak doğrulandığını) bulmuşlardı. Analitik yöntemlerinin doğrulanmasından sonra Barak et al. besin alımında günlük değişim amonyum alımı ve proton akışı arasındaki korelasyon ve iyon konsantrasyonu ve alımı arasındaki ilişki gibi kızılcığa özgü ek veriler üretmeye devam etti. Böyle bir çalışma sadece aeroponiğin besin alımı için araştırma aracı olarak vadetmez aynı zamanda bitki sağlığının izlenmesi ve kapalı ortamlarda yetiştirilen ürünlerin en uygun olması için de olanaklar verir.

>450 kPa (65 psi) üstünde bir atomizasyon besinlerin biyo yararlanımını arttırır sonuçta besin mukavemeti önemli ölçüde azaltılmalıdır öbür türlü yapraklar ve kökler yanar. Sağdaki fotoğraftaki büyük su damlacıklarına dikkat edin. Bunun nedeni besleme döngüsünün çok uzun olması veya duraklatma döngüsünün çok kısa olmasıdır; ya yan kök büyümesini ya da kök kılı gelişimini caydırır. Besleme çevrimleri mümkün olduğunca kısa olduğunda bitki büyümesi ve meyve verme süreleri kısalır. İdealde kökler hiç hafif nemli veya aşırı kuru olmamalıdır. Tipik bir besleme/durma çevrimi <2 saniyedir bunu ~1.5–2 dakika duraklama 24/7 takip eder ancak bir akümülatör sistemi dahil edilirse döngü süreleri < ~1 saniye açık, ~ 1 dakika sonra durma süresine kadar azaltılabilir.

Geliştirilmesinden kısa süre sonra aeroponik değerli bir araştırma aracı oldu. Aeroponik araştırmacılara gelişimdeki kökleri inceleme yolu sundu. Bu yeni teknoloji aynı zamanda araştırmacıların çalışmalarında daha fazla sayıda ve daha geniş deneysel parametreler kullanmasına olanak tanıdı.

Kök bölgesi nem seviyelerini ve verilen su miktarını hassas bir şekilde kontrol etme yeteneğiyle su stresi çalışmasında aeroponik idealdir. K. Hubick, aeroponiği kuraklık veya sel fizyolojisi deneylerinde kullanılmak üzere tutarlı, minimal düzeyde su stresli bitkiler üretmek için bir araç olarak değerlendirdi.

Aeroponik kök morfolojisinin incelenmesi için ideal bir araçtır. Agregaların yokluğu araştırmacılara köklerin topraklardan veya agregalardan çıkarılmasından kaynaklanabilecek hasarsız tüm sağlam kök yapısına kolay erişim sağlar. Aeroponiğin hidroponikden daha normal kök sistemleri ürettiği kaydedildi.

Çoğu düşük basınçlı aeroponik bahçede bitki kökleri besin çözelti haznesinin üzerine veya hazneye bağlı kanalın içine asılır. Düşük basınçlı pompa, jetler veya ultrasonik transdüserler aracılığıyla besin solüsyonu verir bu da sonra rezervuara boşalır. Bitkiler bu birimlerde olgunlaştıkça yeterli besin alımını önleyen kök sistemlerinin kuru bölümlerinden muzdarip olma eğilimindedirler. Bu birimler maliyet nedeniyle, besin çözeltisini arındırmak, tıkanıklıkları, atıkları ve istenmeyen patojenleri ortadan kaldırmak için yeterli imkanlara sahip değildir. Bu tür birimler genellikle tezgah üstü yetiştirme ve aeroponik prensiplerini göstermek için uygundur.

Sisin yüksek basınçlı pompa(lar) tarafından yapıldığı yüksek basınçlı aeroponik teknikler bu bahçecilik yöntemiyle ilişkili yüksek kurulum maliyetlerini dengeleyebilen yüksek değerli mahsullerin ve bitki örneklerinin yetiştirilmesinde kullanılırlar.

Ticari aeroponik sistemler yüksek basınçlı cihaz donanımını ve biyolojik sistemleri içerir. Biyolojik sistemler matrisi daha uzun bitki ömrü ve ürün olgunlaşması için artıları içerir.

Biyolojik alt sistemler ve donanım bileşenleri, atık su kontrol sistemleri, hastalık önleme, patojen direnç özellikleri, hassas zamanlama ve besin çözeltisinin basınçlandırması, ısıtma ve soğutma sensörleri, çözeltilerin ısıl kontrolü, verimli foton- flux ışık dizileri, spektrum filtreleme yayılımı, arızasız sensörler ve koruma, daha az bakım ve iş gücü tasarrufu özellikleri, ergonomi ve uzun vadeli güvenilirlik gibi özellikleri içerir.

Yüksek basınçlı cihazlar gibi ticari aeroponik sistemler sürekli ticari temelde çoklu ürün dönüşünün elde edildiği yüksek değerli mahsullerin yetiştirilmesi için kullanılır.

1911 yılında V.M. Artsikhovski "Experienced Agronomy" dergisinde çevreleyen havaya çeşitli maddeleri püskürterek kök sistemlerinin kendidinin fizyolojik incelemeler yönteminden bahseden "Hava Bitki Kültürleri" başlıklı bir makale yayınladı. İlk aeroponiği tasarladı ve pratikte bitki yetiştiriciliğine uygunluklarını gösterdi.

Hava kültür yetiştiriciliğini ilk araştıran ve köklerin incelenmesini kolaylaştırmak için su sisinde bitki yetiştirme yöntemini tanımlayan 1942'de W. Carter'dı. 2006 yılı itibarıyla tüm dünyada tarımda aeroponik kullanılır.

1944 yılında L.J. Klotz, narenciye ve avokado köklerinin hastalıkları üzerine yaptığı çalışmaları kolaylaştıran araştırmada buhar sisli turunçgil bitkilerini ilk keşfeden oldu. 1952'de G.F. Mala sprey kültüründe elma ağaçları yetiştirdi.

F.W. Went 1957'de hava büyüme sürecini ilk olarak “aeroponik” olarak tanıttı, havada asılı kökleriyle kahve bitkileri ve domatesleri yetiştirdi ve kök bölümüne bir besin sisi uyguladı.

1983 yılında piyasadaki ilk aeroponik aparat GTi tarafından üretildi ve pazarlandı. O zamanlar Star Trek II: Khan'ın Gazabı filminden alınan Genesis Makinesi olarak biliniyordu. Genesis Makinesi "Genesis Köklendirme Sistemi" olarak pazarlandı.

GTi'nin cihazı bir mikroçip tarafından kontrol edilen, açık- döngülü su tahrikli bir aparatdı ve aeroponik odanın içine yüksek basınçla, hidro-atomize besin spreyi verdi. Genesis Makinesi su musluğuna ve elektrik prizine bağlanmıltı.

Aeroponik kültürleme bitki kesimlerinden klonlamada (vejetatif çoğaltma) devrim yarattı. Kesimlerdeki bakteriyel enfeksiyona duyarlı hassas sert ağaçlar veya kaktüsler gibi daha önceleri zor veya imkansız olduğu düşünülen çok sayıda bitkinin aeroponikteki kök kesimleriyle çoğaltılması daha kolaylaştı. Aeroponik kullanımla çoğaltmanın başarı nedenleri sistemin kök çevresinde iyi havalandırılmış ortam oluşturması ve bunun da iyi kök kılı gelişimine neden olmasıdır (Soffer ve Burger, 1988). Ayrıca aeroponik sistem aracılığıyla bitkilere sağlanan besin maddelerine bağlı olarak daha çok kök ve büyüme gelişimi de vardır (Santos ve Fisher 2009). Kökler herhangi bir köklendirme ortamında yetiştirilmediğinden bitkilerin kök hastalığı tarafından enfekte olma riskini en aza indirir (Mehandru ve ark. 2014).

Aeroponik kullanım, vejetatif çoğaltmada az başarı oranlı bitkilerin çoğaltılmasına, önemli tıbbi kullanıma sahip bitkilere, yüksek talep gören bitkilere ve belirli bitki türlerinin yeni çeşitlerini üretmeye yardımcı olue. Leptadenia reticulata hem tohum hem de çelik kesimleriyle az üreme oranı olan ilaçlarda kullanılan önemli bir bitkidir (Mehandru ve al. 2014). Aeroponik bu önemli tıbbi bitkilerin çoğaltılmasını kolaylaştırdı (Mehandru ve al. 2014). Hollanda karaağaç hastalığı tarafından neredeyse tamamen ortadan kalkacak Ulmus Americana'yı türün diğer çeşitleriyle birlikte karaağacın piyasada daha çok olmasını sağlayan aeroponikle çoğaltarak başardı (Oakes ve al. 2012).

Aeroponik doku kültür teknolojisini önemli ölçüde geliştirdi. Bitkiler daha kısa sürede klonlandı ve doku kültürü teknikleriyle ilişkili sayısız emek adımını azalttı. Aeroponik, evre I ve evre II toprağa dikimleri (tüm doku kültürü yetiştiricilerinin çilesi) ortadan kaldırabilir. Doku kültürü bitkileri mikropsuz ortama (aşama-I) ekilmeli ve sonunda mikropsuz toprağa (aşama-II) konulmalıdır. Yeterince güçlü olduktan sonra bitkiler doğrudan tarla toprağına nakledilirler. Emek yoğun olmasının yanı sıra doku kültürünün tüm süreci hastalık, enfeksiyon ve başarısızlığa eğilimlidir.

GTi'nin çabaları toprak veya hidroponik kullanmadan doğal olarak büyüyebilen bitkiler için yeni yapay yaşam desteği çağını başlattı. 1985 yılında GTi mikroişlemci tarafından kontrol edilen tamamen plastik aeroponik yöntem ve aparat için patent aldı.

1985 yılına gelindiğinde GTi, "Genesis Büyütme Sistemi" olarak bilinen ikinci nesil aeroponik donanımı tanıttı. Bu ikinci nesil aeroponik aparat kapalı devre sistemdi. Bir mikroişlemci tarafından kontrol edilen geri dönüştürülmüş atıklardan faydalanıldı. Aeroponik tohum çimlenmesini destekleme yeteneğine ulaştı ve böylece GTi'yi dünyanın ilk bitki ve hasat aeroponik sistemi haline getirdi.

Aeroponics sonunda laboratuvarlardan ayrıldı ve ticari yetiştirme alanına girdi. 1966 yılında, ticari aeroponik öncüsü B. Briggs, hava- köklendirme yoluyla sert ağaç çeliklerinde kökleri uyarmayı başardı. Briggs, havada köklendirilmiş çeliklerin toprakta oluşturulanlardan daha sert ve tok olduğunu keşfetti ve havada köklendirmenin temel prensibinin sağlıklı olduğu sonucuna vardı. Havada köklendirilen ağaçların nakil şoku veya normal büyümeye gerilemeden toprağa nakledilebileceğini keşfetti. Nakil şoku normalde hidroponik nakillerde görülür.

1982'de İsrail'de L. Nir, büyük metal kaplardaki strafor tarafından tutulan asılı bitkilere besin çözeltisi vermek için düşük basınçlı hava kullanan aeroponik bir cihaza patent geliştirdi.

1976 yazında İngiliz araştırmacı John Prewer, Newport, İngiltere yakınlarındaki Wight Adasında marulların(Tom Thumb türü) havalandırma fanları tarafından sağlanan basınçlı havayla sertleştirilen polietilen film tüplerinde 22 gün içinde tohumdan olgunluğa kadar büyütüldüğü bir dizi aeroponik deney yaptı. Su-besin maddesini sis damlacıklarına dönüştürmek için kullanılan ekipman Kaliforniya Mee Industries tarafından sağlandı. 1984 yılında Wight Adası'ndaki ticari yetiştirici olan John Prewer ile birlikte - Kings Fidanlığı- çilek bitkilerini yetiştirmek için farklı bir aeroponik sistem tasarımı kullandı. Bitkiler gelişti ve fidanlık müşterileri tarafından toplanan ağır çilek mahsulü üretildi. Sistem, çileklerin temizliğini, kalitesini ve lezzetini ve meyveleri alırken eğilmek zorunda olmadıklarını takdir eden yaşlı müşteriler arasında özellikle popüler oldu.

1983 yılında R. Stoner musluk suyu ve besin maddelerini plastikten yapılan kapalı aeroponik bölmeye veren ilk mikroişlemci arabirimi için patent başvurusunda bulundu. Stoner aeroponik donanımı, arayüzleri, biyokontrolleri ve ticari aeroponik mahsul üretimi için bileşenleri araştıran ve geliştiren çok sayıda şirkete gitti.

1985'te Stoner'ın şirketi GTi ticari ürün üretmek için seralara büyük ölçekli kapalı devre aeroponik sistemleri üreten, pazarlayan ve uygulayan ilk şirketti.

1990'larda GHE veya General Hydroponics [Avrupa], hobi hidroponik pazarına aeroponik sunmayı denedi ve sonunda Aerogarden sistemine geldi. Ancak bu 'gerçek' aeroponik olarak sınıflandırılamaz çünkü Aerogarden ince çözelti sisi yerine küçük çözelti damlacıkları üretti; ince sis gerçek Amazon yağmuru üretmekti. Her halükarda bir ürün piyasaya sürüldü ve üretici hidroponik ürünlerini aeroponik olarak büyüttüğünü iddia edebilirdi. Hobi pazarında aeroponik büyümeye yönelik bir talep oluşturulmuş ve ayrıca nihai hidroponik yetiştirme tekniği olarak düşünülmüştü. Gerçek aeroponik sisli büyüme ile aeroponik damlacıklı büyüme arasındaki fark birçok insanın gözünde çok bulanıklaştı. Doksanlı yılların sonunda bir İngiliz firması olan Nutriculture endüstri görüşmesiyle gerçek aeroponik büyütme denemesi için oldukça teşvik edildi; Her ne kadar bu denemeler NFT ve Ebb & Flood gibi daha geleneksel yetiştirme teknikleriyle karşılaştırıldığında olumlu sonuçlar gösterse de maliyet ve bakım açısından dezavantajlıydı. Gerçek sis aeroponiğini yapmak için ölçeklenebilirlik problemleri de sunan özel bir pompa kullanılmalıydı. Damlacıklı-aeroponik üretimi daha kolaydı ve sis-aeroponiğiylr karşılaştırılabilir sonuçlar ürettiğinden Nutriculture ölçeklenebilir, kullanımı kolay bir damlacıklı-aeroponik sistemi geliştirmeye başladı. Denemeler yoluyla aeroponiğin bitki çoğaltımı için ideal olduğunu keşfettiler; bitkiler ortam olmadan çoğaltılabilir ve hatta büyütülebilirdi. Sonunda Nutriculture kendilerinin X-akış aeroponik propagator olarak markalı cihazda büyütülüp sonra özel tasarımlı damlacıklı-aeroponik yetiştirme sistemi olan Amazon'a taşındığında daha iyi sonuçların elde edilebileceğini kabul etti.

1986'da Stoner aeroponik şekilde yetiştirilen taze gıdayı ulusal bir manav zincirine pazarlayan ilk kişi oldu. NPR ile röportaj yaptı ve aeroponiğin su koruma özelliklerinin hem modern tarım hem de kullanılan alan için önemini anlattı.

İlk olarak 1960 yılında bitkiler iki ayrı görevde Sputnik 4 ve Discoverer 17'de Dünya'nın yörüngesine alındı (uzayda ilk 30 yıllık bitki büyümesinin bir incelemesi için, bkz. Halstead ve Scott 1990). İlk görevde buğday, bezelye, mısır, taze soğan ve Nigella damascena tohumları uzaya taşındı ve ikincisind Chlorella pyrenoidosa hücreleri yörüngeye getirildi.

Bitki deneyleri daha sonra çeşitli Bangladeş, Çin ve Biosatellit II (Biosatellite programı), Skylab 3 ve 4, Apollo-Soyuz, Sputnik, Vostok ve Zond gibi ortak Sovyet-Amerikan görevlerinde yapıldı. İlk araştırma sonuçlarından bazıları az yerçekiminin köklerin ve sürgünlerin oryantasyonu üzerindeki etkisi gösterdi (Halstead ve Scott 1990).

Daha sonraki araştırmalarda az yerçekiminin organizmalar, hücresel ve hücre altı seviyelerdeki bitkiler üzerindeki etkisini araştırılmaya devam edildi. Organizma düzeyinde örneğin, çam, yulaf, maş fasulyesi, marul, tere ve Arabidopsis thaliana dahil olmak üzere çeşitli türler az yerçekiminde azalan fide sayısı, azalan kök ve sürgün büyümesi gösterdi buna karşılık Cosmos'ta yetişen marul uzayda büyüme etkisinin tersini gösterdi(Halstead ve Scott 1990). Uzayda yetişen bitkilerde mineral alımı da etkilenmiş gibi görünmektedir. Örneğin uzayda yetiştirilen bezelyede fosfor ve potasyum seviyelerini artmış ve, düşük seviyede iki değerli katyonlar kalsiyum, magnezyum, manganez, çinko ve demir seviyeleri ise azalmıştır (Halstead ve Scott 1990).

1996 yılında NASA Stoner'ın o zamanlar ODC (organik hastalık kontrolü) olarak bilinen kapalı döngü kültür sistemindeki patojenleri kontrol etmenin aracı olarak böcek zehirlerine gerek duyulmadan büyümesini sağlayan doğal sıvı biyo-kontrol araştırmasına sponsor oldu. ODC doğal su malzemelerinden elde edilir.

1997'de Stoner'ın biyokontrol deneyleri NASA tarafından yapıldı. BioServe Space Technologies'in GAP teknolojisi (minyatür yetiştirme odaları) fasulye tohumlarına ODC solüsyonunu verdi. Üçlü ODC deneyleri Kennedy Uzay Merkezi'nde; ve Kolorado Eyalet Üniversitesi'nde (J. Linden) uzay mekiği tarafından MIR'ye uçurulan GAP'lerde yapıldı. Tüm ışığı deney değişkeni olarak ortadan kaldırmak için tamamen karanlıkta tutuldu. NASA deneyi sadece biyokontrolün faydalarını incelemekti.

NASA'nın MIR uzay istasyonunda ve mekikteki deneyleri ODC'nin kapalı ortamdaki fasulyelere uygulandığında artan çimlenme oranı, daha iyi filizlenme, artan büyüme ve doğal bitki hastalık mekanizmalarını ortaya çıkardığını doğruladı. ODC artık böcek zehiri içermeyen aeroponik yetiştirme ve organik tarım için standarttır. Toprak ve hidroponik yetiştiricileri ODC'yi ekim tekniklerine katarak yararlanabilirler. ODC organik çiftlikler için USDA NOP standartlarını karşılar.

1998'de Stoner Dünya'da ve uzayda kullanılmak üzere iyi çalışan bir aeroponik sistem geliştirmek için NASA fonu aldı. Stoner diğer yetiştirme tekniklerine kıyasla aeroponik sistemlerde yetiştirilen marul bitkilerinde kuru biyokütlenin büyüme oranlarını önemli ölçüde arttırdı. NASA daha sonra Stoner tarafından geliştirilen sayısız aeroponik gelişmeyi kullandı.

Çeşitli yer çekimi ortamlarında hızlı bitki yetiştirmek için teknolojileri belirlemek ve geliştirmek için araştırma yapıldı. Düşük yerçekimi ortamları bitkilere su ve besin maddelerinin etkin bir şekilde verilmesinde ve atıkların geri kazanılmasında sorunlar ortaya çıkarır. Uzayda gıda üretimi, su kullanımı, su kullanımının en aza indirilmesi ve sistem ağırlığının en aza indirilmesi gibi başka zorluklarla karşı karşıyadır. Ay ve Mars gibi gezegensel cisimlerdeki gıda üretimi de düşük yerçekimi ortamlarıyla uğraşmayı gerektirir. Farklı yerçekimi seviyelerinde bulunan farklı akışkan dinamikleri nedeniyle bitki yetiştirme sistemlerinin geliştirilmesindeki ana odak noktası besin dağıtım sistemlerini en uygun yapmaktır.

Şu anda kullanılan çok sayıda besin verme yöntemi vardır (hem Dünya'da hem de düşük yerçekiminde). Substrata bağımlı yöntemler arasında geleneksel toprak işleme, zeoponik, agar ve besin yüklü iyon değişim reçineleri vardır. Substrata bağımlı ekime ek olarak besin filmi tekniği, ebb ve akış, aeroponik ve diğerleri dahil olmak üzere toprak kullanmayan birçok yöntem geliştirildi. Zengin besin çözeltileri sayesinde çıktı hidroponik sistemler hızlı bitki büyümesi sağlayabilir. Bu, büyük su hacimleri ve çözeltinin önemli ölçüde geri dönüştürülmesini gerektirir ki bu da mikro yerçekimi koşullarında kontrol çözeltilerini daha zor hale getirir.

Besin maddelerini dağıtmak için aeroponik sistemler, su kullanımını en aza indiren, kök oksijenlenmesini artıran ve mükemmel şekilde bitki büyüten hidro-atomize spreyler kullanır. Aeroponik sistemlerin besin çözeltisi hacmi az yer çekiminde çalışmak için geliştirilen diğer sistemlerden daha çoktur. Aeroponiğin substratları ortadan kaldırması ve büyük besin stoğu ihtiyacı diğer yaşam destek sistemleri tarafından işlenmesi gereken atık madde miktarını azaltır. Substrat ihtiyacının ortadan kaldırılması aynı zamanda ekimi ve hasadı basitleştirir (otomasyonu kolaylaştırır), harcanabilir malzemelerin ağırlığını ve hacmini azaltır ve olası patojen iletim yolunu ortadan kaldırır. Bu avantajlar, mikro yer çekiminde aeroponik üretim potansiyelini ve uzayda gıdaların verimli üretimini göstermektedir.

1999 yılında NASA tarafından finanse edilen Stoner, yüksek performanslı gıda üretimi için uzay ve dünya için şişirilebilir, az kütleli aeroponik bir sistem (AIS) geliştirdi. Bu gelişmeler uzay aeroponiğinde çok faydalıdır.

Özet: Aeroponics International'ın (AI) yeniliği besin maddesinin/sisin köklere kontrolü ve verilmesi için bütünleşik çevresel sistemleri olan, bağımsız, kendi kendini destekleyen, şişirilebilir aeroponik mahsul üretim birimidir. Bu şişirilebilir aeroponik sistem subtopik 08.03 Uzay Aracı Yaşam Destek Altyapısı ve özellikle gıda üretimi için su ve besin dağıtım sistemleri teknolojilerinin ihtiyaçlarını karşılamaktadır. Yeniliğimizin şişirilebilir yapısı onu hafifletir, sönmesine izin verir, böylece nakliye ve depolama sırasında daha az hacim alır. AI'nın daha pahalı malzemeler, üretim süreçleri ve nakliye kullanan sert yapıları kullanan mevcut aeroponik sistem tasarımını geliştirir. Sabit bir aeroponik sistem olarak bu mevcut yüksek kütle birimleri çok iyi çalışır ancak bunları taşımak ve depolamak sorunlu olabilir.

Yeryüzünde bu sorunlar ticari yetiştiriciler için aeroponiğin ekonomik fizibilitesini engelleyebilir. Bununla birlikte bu tür sorunlar kalkış ve transit taşımadaki kazançlı yük (payload) hacminin ve kütlesinin yüksek maliyeti nedeniyle bu sistemleri uzun süreli uzay görevlerinde kullanmak aşılmaz engeller haline gelir.

Aeroponik kullanılarak yetiştirilen bitkiler zamanlarının % 99.98'ini havada ve% 0.02'sini hidro-atomize besin çözeltisiyle doğrudan temas halinde geçirirler. Susuz geçen zaman köklerin oksijeni daha verimli yakalamasını sağlar. Ayrıca hidro-atomize sis de köklerin etkili oksijenlenmesine önemli ölçüde katkıda bulunur. Örneğin NFT, aeroponikle kıyaslandığında aeroponiğin dakikada 1,5 mililitre üretim hızına kıyasla NFT dakikada 1 litrelik besin akışına sahiptir.

Uzay esaslı kullanım için büyük önem taşıyan azaltılmış çıktının bir diğer yararı da kullanılan su hacmindeki azalmadır. Su hacmi verimindeki bu azalma her ikisi de bitki büyümesini sürdürmek için gereken ağırlığı çok hafifleten azaltılmış tampon hacmine karşılık gelir. Ek olarak bitkilerden çıkan atık hacmi de aeroponikde azaltılarak yeniden kullanılmadan önce arıtılması gereken su miktarını azaltır.

Aeroponikde kullanılan nispeten düşük çözelti hacimleri köklerin hidro-atomize sise maruz kaldığı minimum süre ile birleştiğinde kökler arası teması ve patojenlerin bitkiler arasında yayılmasını en aza indirir.

Diğer bitki büyüme sistemlerinden farklı olarak bitki kökleri etrafındaki ortamlarla sürekli çevrili olmadığından (örneğin, köklerin sürekli suya batırıldığı hidroponikle) aeroponik kök bölgesi çevresindeki ortamın daha fazla kontrolüne izin verir.

Köklerin önceden daldırıldığı herhangi bir çözeltiyi veya matrisi temizlemeye gerek kalmadan, kök bölgesine çeşitli farklı besin çözeltileri uygulanabilir. Bu yüksek kontrol seviyesi ilgi çekici bir bitki türünün köklerine çeşitli besin uygulaması rejiminin etkisini araştırırken faydalı olacaktır. Benzer bir şekilde aeroponik diğer besin dağıtım sistemlerinden daha geniş büyüme koşullarına izin verir. Örneğin besin spreyinin aralığı ve süresi belirli bir bitki türünün ihtiyaçlarına çok iyi uyum sağlayabilir. Hava dokusu köklerden tamamen farklı bir ortama maruz bırakılabilir.

Aeroponik sistemin tasarımı bitkilerle çalışmayı kolaylaştırır. Bu, bitkilerin birbirinden ayrılmasından ve bitkilerin havada asılı kalmasından ve köklerin herhangi bir matriste tutulmamasından kaynaklanır. Sonuçta münferit bitkilerin toplanması oldukça basit ve kolaydır. Benzer şekilde bir tür patojenle enfekte olabilecek herhangi bir bitkinin çıkarılması, yakındaki bitkilerin kökünden sökülmesi veya kirlenme riski olmadan kolayca yapılır.

Aeroponik sistemler diğer sistemlere göre daha az maliyetlidir. Çözelti veriminin (yukarıda tartışılmıştır) hacminin azalması nedeniyle herhangi bir zamanda sistemde diğer besin dağıtım sistemlerine kıyasla daha az su ve daha az besin maddesi gerekir. Birçok hareketli parçaya duyulan ihtiyaç gibi substrat ihtiyacı da ortadan kaldırılmıştır.

Aeroponikle patojenlerle hastalık bulaşan tohum stoklarının zararlı etkileri en aza indirilebilir. Yukarıda anlatıldığı gibi bunun nedeni bitkilerin ayrılması ve paylaşılan büyüme matrisinin eksikliğidir. Ek olarak kapalı, kontrollü ortam nedeniyle aeroponik, patojen içermeyen tohum stoklarını yetiştirmek için ideal büyüme sistemi olabilir. Büyüme odasının çevrelenmesi yukarıda tartışılan bitkilerin birbirinden yalıtılmasına ek olarak hem dış ortamdan sokulan patojenlerden ilk bulaşmanın önlenmesine hem de bir bitkiden mevcut olabilecek herhangi bir patojenin diğerlerine yayılmasını en aza indirmeye yardımcı olur.

Aeroponik geleneksel tarımcılar tarafından onlarca yıldır kullanılan hidroponik ve damlamalı sulama teknikleriyle karşılaştırıldığında zararsız bitki desteği, tohum çimlenmesi, çevre kontrolü ve hızlı sınırsız büyüme için yapay yaşam desteğindeki bir gelişmedir.

Çağdaş aeroponik teknikler NASA'nın Kolorado Boulder'daki Kolorado Üniversite kampüsündeki araştırma ve ticarileştirme merkezi BioServe Space Technologies'de araştırıldı. Diğer araştırmalar arasında bilim adamlarının gelecekteki uzay kolonizasyonu için az yerçekiminde gıda bitkileri yetiştirme yöntemleri üzerinde çalıştıkları Ames Araştırma Merkezi'nde kapalı döngü sistemi araştırması yer alıyor .

2004 yılında, AeroFarms'ın kurucusu Ed Harwood, mikro yapağı bezinde marul yetiştiren aeroponik sistem icat etti. Harwood'un patentli aeroponik teknolojisini kullanan AeroFarms New Jersey, New Jersey'deki yıllık büyüme kapasitesine bağlı olarak dünyanın en büyük kapalı dikey çiftliğini işletiyor. Aeroponik teknoloji kullanarak çiftlik yılda iki milyon pound kadar böcek zehiri olmayan yapraklı yeşillik üretip satabilmektedir.

Aeroponik biyo-ilaçlama bitkilerin içinde ilaç yetiştirmek için kullanılır. Teknoloji, biyoparma mahsullerinin atık sularının ve yan ürünlerinin tamamen kapalı bir tesis içinde kalmasına izin verir. 2005 kadar kısa bir süre önce, Dr. Neil Reese'in Güney Dakota Eyalet Üniversitesi'ndeki GDO araştırmasında genetik olarak değiştirilmiş mısır yetiştirmek için aeroponik uyguladı.

Reese'e göre, biyo-kütle için aeroponik aparatta mısır yetiştirmek tarihsel bir başarıdır. Üniversitenin hidroponik kullanarak her türlü eski mısır yetiştirme girişimleri başarısızlıkla sonuçlandı.

Genetiği değiştirilmiş mısır yetiştirmek için gelişmiş aeroponik teknikleri kullanarak Reese mısır polenini içerirken tam mısır kulaklarını topladı veve çevreye girmelerini engelleyerek atık suyu harcadı. Bu yan ürünlerin muhafaza edilmesi ortamın GDO kirlenmesinden çevre korumasını sağlar.

2006 yılında Vietnam Ulusal Tarım Üniversitesi Biyoteknoloji Enstitüsü Stoner ile ortaklaşa çalışarak aeroponik alanında lisansüstü bir doktora programı kurdu. Üniversitenin Agrobiotech Araştırma Merkezi Profesör Nguyen Quang Thach yönetiminde sertifikalı tohumluk patates üretimi için Vietnam'ın minituber patates üretimini ilerletmek için aeroponik laboratuvarlar kullanmaktadır.

Aeroponik için tarihsel önemi bir ulusun ilk kez aeroponik için bir tarım sektörünü daha ileriye taşıması, çiftlik ekonomik hedeflerini teşvik etmesi, artan talepleri karşılaması, gıda kalitesini iyileştirmesi ve üretimi artırmasıdır.

Thach, "Aeroponiğin diğer herhangi bir tarım teknolojisinden daha fazla olduğunu, Vietnam'ın patates üretimini önemli ölçüde artıracağını gösterdik. Çok az eğilebilir toprağımız var, aeroponik bizim için tam bir ekonomik anlam ifade ediyor ”dedi.

Vietnam tarımında aeroponik birleşme az maliyetli sertifikalı hastalıksız organik minituberler üreterek başlayacak ve bu da yerel çiftçilere patates tohumlarının tarla fideleri için ve ticari patates için verilecektir. Patates çiftçileri aeroponikden faydalanacak çünkü tohumdan patatesleri hastalıksız olacak ve böcek ilacı olmadan yetiştirilecektir. En önemlisi Vietnamlı çiftçi için işletme maliyetleri düşecek ve verimlerini artacaktır.