Hidroponika

duimnael|200px|regs|Grootskaalse hidroponikakweking van tamaties

Hidroponika of waterkweking is 'n soort hortologie wat 'n metode behels om plante, gewoonlik oeste of medisinale plante, sonder grond te laat groei met behulp van minerale voedingstowwe opgelos in water. Die plant se wortels kry die stowwe wat nodig is om te groei uit die voedingsoplossing. Die term hidroponika is afkomstig van die Griekse woorde "hidro", wat water beteken, en "ponos", wat werk beteken.

 Geskiedenis 
duimnael|200px|regs|Hangende Tuine van Babilon, skildery deur Ferdinand Knab
Die oudste voorbeelde van hidroponika dateer van die Hangende Tuine van Babilon en die drywende tuine van China.

Sir Francis Bacon, 'n Engelse wetenskaplike, filosoof en politikus, het in die 1620's navorsing gedoen oor grondlose tuinmaaktegnieke, en sy werk oor die onderwerp is in 1927 gepubliseer. In 1699 het die Engelse wetenskaplike John Woodward geëksperimenteer met die groei van kruisement in verskeie wateroplossings. Hy het gevind die plante groei beter in 'n wateroplossing wat met grond gemeng is as in gedistilleerde water, as gevolg van die minerale wat deur die grond in die water vrygestel word.

Die vroegste moderne verwysing na hidroponika (in die laaste 100 jaar) was deur William Frederick Gericke in 1929. Gericke was werksaam by die Universiteit van Kalifornië in die VSA. Hy het 'n idee gehad dat plante verbou kan word in 'n oplossing van voedingstowwe en water in plaas daarvan om dit in grond te plant. Sy kollegas het nie gedink dit sou suksesvol wees nie, maar hy het hulle verkeerd bewys deur 'n tamatieplant van sewe meter hoog met behulp van slegs water en voedingstowwe te laat groei. Gericke het oor 'n tydperk van vyf jaar ongeveer 5 000 eksperimente gedoen en gevind dat verskillende kombinasies van stikstof, fosfor, magnesium, yster, kalium, swael en kalsium gebruik kan word vir die voeding van verskillende plante.

In die Tweede Wêreldoorlog het die Amerikaanse weermag hidroponika gebruik om vars tamaties en blaarslaai te kweek vir troepe wat op onvrugbare grond op die Pasifiese eilande gestasioneer was. Teen die 1950's was daar lewensvatbare kommersiële hidroponikaplase in die VSA, Brittanje, Afrika en Asië.

Navorsing wat in 2008 deur P. Melgarejo, J.J. Martinez, F. Hernandez, D.M. Salazar en R. Martinez in Eswatini gedoen is, het getoon die kweking van vye (Ficus carica) deur middel van hidroponika gelei het tot 'n 18-voudige toename in vrugte-opbrengs in vergelyking met konvensionele boerderytegnieke, en sodoende die winsgewendheid verbeter. Daarbenewens het hulle gevind hidroponika bring 'n vermindering van ongeveer 90% in watergebruik mee.

 Hedendaagse gebruik 
duimnael|200px|regs|'n Klein tuisgemaakte hidroponikastelsel

Deesdae is hidroponika een van die vinniggroeiendse grondlose boerderypraktyke op 'n globale vlak. Die wêreldwye hidroponikamark sal na raming groei teen 'n saamgestelde jaarlikse groeikoers van 6,7% gedurende die 2017-2022-voorspellingstydperk. Europa is tans die grootste mark vir die implementering van gevorderde tegnieke in hidroponiese kweekhuistuinbou.

Daar is talle kleiner kommersiële hidroponikastelsels beskikbaar wat kleiner gebruikers in staat stel om 'n hidroponiese tuin vir eie gebruik te begin. Daar is ook baie mense wêreldwyd wat hul eie hidroponiese stelsels vir die kweek van groente en kruie self bou, vir binnenshuise gebruik of buite in hul tuine.

 Toekomstige gebruik 
Die wêreld se bevolking is aan die toeneem, en daar word voorspel dit sal toeneem van ongeveer 7,4 miljard in 2017 tot 9,3 miljard teen 2050. In 2017 was daar meer as 800 miljoen mense wat deur voedselonsekerheid in die gesig staar is, wat beteken dat hulle óf honger ly óf nie weet waar hulle volgende maaltyd vandaan gaan kom nie. Tradisionele landboumetodes gebruik groot hoeveelhede vars water vir besproeiing, asook fossielbrandstowwe om masjinerie aan te dryf. Die voortsetting van die huidige landboumetodes is nie op langer termyn volhoubaar om in die menslike behoeftes te voorsien nie. Hidroponika word beskou as 'n tegnologie wat kan bydra tot die vermindering van hierdie omgewingsprobleme wat die mensdom in die gesig staar, omdat dit minder vars water gebruik, minder ruimte in beslag neem en voedsel aan gemeenskappe in dorre streke kan voorsien.

 Hidroponiese stelsels 
duimnael|150px|Waterkultuur
duimnael|150px|Diagram van 'n eb-en-vloedstelsel
duimnael|150px|regs|'n Drupstelsel.
duimnael|150px|regs|'n Deurlopendevloei-stelsel
duimnael|150px|regs|Diagram van 'n aëroponiese stelsel

Daar is ses basiese tipes hidroponiese stelsels, met honderde variasies op hierdie basiese soorte stelsels. Alle hidroponiese metodes is egter 'n variasie (of 'n kombinasie) van hierdie ses:

 Pitstelsels 
Die pitstelsel is 'n passiewe stelsel, en die eenvoudigste van al ses tipes hidroponiese stelsels omdat dit nie enige bewegende dele het nie, en dus nie elektrisiteit gebruik nie. Die plante word in 'n groeimedium geplaas, en 'n pitstelsel suig die voedingsoplossing deur middel van 'n pit, vanuit 'n reservoir, op na die plante deur kapillêre werking.

 Waterkultuur 
Die waterkultuurstelsel is die eenvoudigste van die aktiewe hidroponiese stelsels. Die plante word geplaas in 'n groeimedium, in houertjies wat op 'n platform gemonteer is. Die platform kan van polistireen gemaak word om direk op die voedingsoplossing te dryf, sodat die plantwortels altyd in die water is wanneer die watervlak daal, of dit kan 'n vaste platform bo-op 'n houer wees. In 'n stelsel met 'n vaste platform moet die vlak van die voedingsoplossing beheer word sodat die wortels nie uitdroog nie. 'n Lugpomp blaas lug deur 'n lugklep wat in die voedingsoplossing geplaas word en verskaf suurstof aan die wortels van die plante.

 Eb-en-vloedstelsels (vloed en dreineer) 
Die eb-en-vloedstelsel werk deur die tydelike oorstroming van die groeibak, waarin die plante in 'n groeimedium gehuisves word, met die voedingsoplossing. Dit word gevolg deur die dreinering van die oplossing terug in 'n reservoir. Hierdie aksie word  gewoonlik met 'n waterpomp gedoen wat aan 'n tydskakelaar gekoppel is.

 Drupstelsels (herwinning of herwinningloos) 
'n Tydskakelaar beheer 'n waterpomp, wat die voedingsoplossing op die groeimedium aan die basis van elke plant laat drup deur middel van 'n druplyn of druppyp. In 'n herwinningstelsel word die oortollige voedingsoplossing, wat afloop, herlei na 'n reservoir vir hergebruik. 'n Herwinninglose stelsel versamel nie die voedingsoplossing wat afloop nie.

Die drupstelsel is die mees gebruikte hidroponiese stelsel ter wêreld omdat dit baie veelsydig is en 'n doeltreffende soort hidroponiese stelsel is. Herwinninglose drupstelsels word meestal deur kommersiële vervaardigers gebruik. Die tydsberekening van die drupsiklus word beheer sodat net genoeg van die voedingsoplossing op die groeimedium gedrup word en daar nie regtig enige van die voedingsoplossing verlore gaan nie.

 Deurlopende vloei 
Deurlopendevloeistelsels het 'n konstante vloei van die voedingsoplossing, en daar is geen tydskakelaar vir die waterpomp nie. Die voedingsoplossing word gepomp na die groeibak (gewoonlik 'n buis) en vloei oor die wortels van die plante, en dreineer dan terug na die reservoir. In hierdie stelsel word die plante gewoonlik in klein groeimandjies geplant, en die plantwortels hang in die vloeiende voedingsoplossing. Die wortels sal baie vinnig uitdroog indien die pompaksie onderbreek word.

Die N.F.T. (Nutrient Film Technique) is 'n variasie van 'n deurlopendevloeistelsel wat in die 1960's ontwikkel is as 'n navorsingshulpmiddel deur die Nederlandse navorser H.C.M. de Stigter. Hierdie tegniek is verder ontwikkel deur dr. Allen Cooper van die Glasshouse Crops Research Institute (GCRI) in die Verenigde Koninkryk. In die 1970's het 'n aantal grootskaalse Britse produsente begin om hierdie tegniek te gebruik, hoofsaaklik vir die groei van tamaties en blaarslaai, maar deur die jare het byna al die grootskaalse vervaardigers oorgeskakel na die gebruik van mediagebaseerde stelsels.

 Aëroponiese stelsel 
In 'n aëroponiese stelsel hang die plantwortels in die lug en word dit bespuit met die voedingsoplossing. Bespuiting word gewoonlik elke paar minute gedoen. Die wortels sal vinnig uitdroog as die spuitsiklusse onderbreek word.

Tegnieke vir die kweek van plante sonder 'n groeimedium is in die 1920's ontwikkel deur plantkundiges wat 'n primitiewe aëroponiese stelsel gebruik het om plantwortelstrukturering te bestudeer, aangesien dit makliker was om plantwortels wat in die lug hang te bestudeer as dié wat in die grond is. Navorsing vir die gebruik van hierdie metode vir die verbouing van gewasse het in die 1970's begin, en in die 1980's gewild geraak nadat The Land Pavilion by Epcot in Disney World naby Orlando, Florida, in 1982 geopen is.

 Groeimedia 
Die doel van die groeimedium in hidroponika is nie om voedingswaarde vir die plante te bied nie, maar om die wortels te ondersteun en die plante regop te hou. Verskillende media is gepas vir verskillende groeitegnieke.

 Mineraalwol 
duimnael|100px|regs|Mineraalwol
Mineraalwol of "steenwol" is een van die gewildste groeimedia wat deur hidroponiese vervaardigers gebruik word. Mineraalwol vir die gebruik in hidroponika word vervaardig deur basaltiese rots te smelt en dit dan te spin om vesels te vorm. 'n Bindmiddel word by die vesels gevoeg en dan saamgepers om groot blokke te vorm. Alhoewel mineraalwol deur groot produsente as die ideale groeimedium beskou word vanweë die materiaal se unieke struktuur, is daar ook kommer oor die gebruik van dié produk. Mineraalwol is nie bioafbreekbaar nie en omdat dit irriterend vir die vel, oë en longe kan wees, moet 'n stofmasker, veiligheidsbril en handskoene gedra word tydens hantering. Dié materiaal kan ook die pH-balans van die voedingsoplossing versteur, en die pH moet gereeld nagegaan word wanneer mineraalwol as groeimedium gebruik word.

 Perliet en vermikuliet 
duimnael|100px|regs|Perliet
duimnael|100px|regs|Vermkuliet
Perliet is 'n stof wat gemaak word van vulkaniese rots. Vermikuliet is 'n natuurlike mineraal wat ontgin word en deur 'n afskilferingsproses berei word vir die gebruik in hidroponika. Perliet het 'n goeie kapillêre werking, wat dit ideaal maak vir gebruik in pittipe hidroponiese stelsels. Vermikuliet behou te veel water en kan die wortels van die plant versmoor as dit alleen gebruik word. Perliet en vermikuliet word dikwels gemeng om die voordele van albei mediums te benut. Die stof van perliet kan nadelig wees vir 'n mens se gesondheid as dit ingeasem word, en daarom moet 'n stofmasker tydens die hantering van hierdie medium gedra word. Beide perliet en vermikuliet is anorganiese material.

 Klapperhaar en klappervesel 
duimnael|100px|regs|Klappervesel in blokvorm
Klapperhaar en klappervesel is 'n organiese materiale afkomstig van die vrug van die kokospalm. Klapperhaar kom voor aan die buitekant van die doppe van kokosneute en klappervesel word gemaak deur van gemaalde klapperdoppe. Hierdie hormoonryke materiaal versnel ontkieming, verbeter wortelontwikkeling en dra by tot die vermindering van swamgroei. Klappervesel is beskikbaar in verskeie vorms, waarvan saamgeperste blokke die gewildste is. Hierdie blokke word in 'n houer met water geplaas om dit voor gebruik los te maak.

 Kleikorrels (LECA) 
duimnael|100px|regs|Kleikorrels (LECA)
Kleikorrels of hidrokorrels is ook bekend as LECA (Engels vir light expanded clay aggregate), en word vervaardig deur die vermenging van natrium met klei, wat afgevuur word in 'n roterende oond om die natrium af te brand. Dit vorm ronde kleikorrels van verskillende groottes met 'n harde dop en 'n byekorftekstuur aan die binnekant. Dit bied uitstekende filtrasie- en belugtingseienskappe en het 'n neutrale pH.

 Sand 
Sand is 'n baie algemeen gebruikte groeimedium in hidroponika. Omdat sand swaar is, word dit gewoonlik gebruik vir die kweek van groter gewasse en bome, en dit word soms met ander media soos perliet, vermikuliet en klappervesel gemeng. Sand word algemeen as groeimedium by Disney World se Epcot-sentrum-kweekhuis in Florida, VSA gebruik.

 Rysdoppe 
Rysdoppe word al sedert die 1970's gebruik as groeimedium, maar het eers in die afgelope jare begin aandag trek as 'n groen groeimedium omdat dit 'n hernubare en volhoubare produk is.

 Gruis 
Gruis was een van die eerste groeimedia wat in kommersiële hidroponiese stelsels gebruik is. Gruis is goedkoop, werk goed en is gewoonlik maklik om in die hande te kry. Dit verskaf baie lug aan die plantwortels, maar het nie goeie waterhouvermoë nie. Die grootste nadeel van gruis is dat dit swaar is.

 Houtsaagsels 
Houtsaagsels word wêreldwyd vir hidroponika gebruik, meestal naby bosbougebiede, grootliks as gevolg van dié materiaal se bekostigbaarheid en hoë waterhouvermoë.

In Suid-Afrika word houtsaagsels op 'n groot skaal gebruik as 'n hidroponiese medium. Dit is goedkoop, maklik verkrygbaar en as gevolg van die produk se lae koste kan dit weggegooi word na elke groeisiklus. Navorsing wat deur die hidroponikakenner Ben Safronovitz in Suid-Afrika op tamaties gedoen is, toon egter dat die gebruik van houtsaagsels in hidroponika kleiner vrugte en laer produksie lewer as perliet en klappervesel.

 Plantvoeding 
In hidroponmika verkry die plant sy voedingstowwe uit die voedingsoplossing wat met die plantwortels in aanraking kom. Daar is 24 elemente wat noodsaaklik is vir plante. Koolstof, waterstof en suurstof word uit die lug en uit die water geabsorbeer, maar die oorblywende elemente word hoofsaaklik deur die plantwortels opgeneem. Hidroponiese voedingstof is 'n soort kunsmis wat spesiaal vir gebruik in hidroponika geformuleer is, en bevat al die stowwe wat die plant normaalweg uit die grond sou opneem. Dit is in poeier- of vloebare vorm beskikbaar en word met water gemeng om die voedingsoplossing te maak.

Verskillende soorte plante vereis verskillende verhoudings voedingstowwe in verskillende stadiums in hul groeisiklusse, en daarom moet die voedingsoplossing aangepas word vir die spesifieke groeisiklus van die plant. Sommige hidroponiese voedingstowwe word aangebied as "voeding vir die groeistadium" en sommige as "voeding vir die bloeistadium".

Die vermoë van die plant om die voedingstowwe op te neem word beïnvloed deur die pH-vlak van die voedingsoplossing. Die pH-vlak moet dus gemonitor en beheer word om te verseker dat die plante hul volle potensiaal bereik. Die ideale pH-vlak vir hidroponika is 5,5-6,5, in vergelyking met 'n ideale pH-vlak van 6,2-7,2 vir grond.

 Watergehalte 
Die gehalte van die water wat gebruik word, is 'n bepalende faktor in die sukses van 'n hidroponiese stelsel. Baie van die probleme in hidroponiese stelsels word dikwels deur die watertoevoer veroorsaak. Dit is noodsaaklik om die watergehalte te toets of te laat toets voordat dit in 'n hidroponiese stelsel gebruik word.

Sommige waterbronne bevat onsuiwerhede wat nie geskik is vir hidroponika nie. Kraanwater bevat byvoorbeeld kalsium, magnesium en ander elemente wat in ag geneem moet word aangesien hierdie elemente ook in die voedingsoplossing voorkom. Die hoeveelheid minerale in kraanwater wissel van dorp tot dorp, en alhoewel dit veilig vir menslike gebruik is, is dit nie noodwendig veilig vir plante in 'n hidroponiese stelsel nie. Daarbenewens bevat kraanwater chloor, wat nadelig vir sommige plantsoorte is.

Dam- en rivierwater bevat gewoonlik bakterieë en grondgedraagde patogene wat skadelik vir plante kan wees. Reënwater is gewoonlik skoon genoeg vir die gebruik in hidroponika, mits dit op die regte manier opgegaar word. Reënwater wat in sementtenks opgegaar word, kan somtyds minerale wat uit die sement geloog het bevat, en water wat van 'n sinkdak opgegaar is, of in sinktenks opgegaar is, kan dalk sinkelemente bevat. In gebiede waar daar baie lugbesoedeling is, kan reënwater ook moontlik ander onsuiwerhede bevat wat nie geskik is vir hidroponika nie.

Die ideale watertemperatuur vir hidroponika is 18-26° C.

 Bykomende verbeterings 
 Groeikamers 
As plaagprobleme verminder en voedingstowwe voortdurend na die wortels gevoer word, is produktiwiteit in hidroponika hoog, Kwekers kan egter opbrengs verder verhoog deur 'n plant se omgewing te manipuleer deur gesofistikeerde groeikamers te bou.

 CO2-verryking 
Om opbrengs verder te verhoog, spuit die eienaars van sommige verseëlde kweekhuise CO2 in hul omgewing in om groei en plantvrugbaarheid te help verbeter.

 Fotogalery 

 Verwysings