خانه / اختراعات و افتخارات / اختراعات ما / نگاهی علمی تخصصی به اختراع درختان بدون خاک و ریشه (قسمت سوم)

نگاهی علمی تخصصی به اختراع درختان بدون خاک و ریشه (قسمت سوم)

%d8%b41

فصل سوم : کاربرد پروژه درختان بدون خاک و ریشه
باغبانی:
۱- نگهداشت درخت:
پروژه درختان بدون خاک و ریشه توانست یک علم جدید را به‌ همراه داشته باشد. تا پیش از این، امکان نگهداشت گیاه بدون خاک وجود داشت و محققین با استفاده از تکنیک‌های کشت هیدروپونیک و در آزمایشگاه‌های تحت کنترل، توانسته بودند بدون استفاده خاک اقدام به نگهداری از گیاه نمایند. از آنجا که قدرت استاتیک مواد بکار گرفته شده در کشت هیدروپونیک بسیار ضعیف می‌باشد لذا شرایط کشت درخت در آن فراهم نگردید. همچنین در صورتی که یک یا چند درخت در مسیر ساخت یک پروژه قرار گرفته باشد، یا اقدام به قطع آن می‌نمایند و یا با دستگاه‌های بسیار پرهزینه نسبت به جابجایی آن اقدام می‌نمایند.
با بهره‌گیری از ریشه مصنوعی ابداع شده، شرایط نگهداشت درخت بدون استفاده از خاک و ریشه اصلی آن و تا ۱۲۷ روز امکان پذیر گردید. تا پیش از این امکان نگهداشت درخت بدون ریشه اصلی وجود نداشت و انجام این آزمایش در چندین مرحله و در مدت ۱۲۷ روز، اثبات یک عمل تازه است. این مدت زمان کافی بود تا با اختراع آوند مصنوعی، درخت را مجبور به ریشه زنی نموده و یک زندگی مستقل و متناسب با شرایط موجود خاک تحت دسترس، برای آن ایجاد نماید. شکل‌های زیر نشان دهنده اتصال برخی از درختان تحت آزمایش به ریشه و آوند مصنوعی است که مورد بازدید بسیاری از محققین و مسئولین کشور قرار گرفته است. عکس‌های شماره ۱ تا ۶ (بخش ضمیمه) نشان دهنده اتصال درخت اوکالیپتوس به ریشه و آوند مصنوعی است.

اگر درختی نیاز به جابجایی داشته باشد، می‌توان ریشه مصنوعی را به آن متصل نمود و سپس اقدام به خارج نمودن درخت از خاک کرد. به هنگام خارج شدن درخت از خاک، بسیاری از تارهای کشنده جذب آب و مواد غذایی ریشه قطع می‌شود و در صورتی که ریشه مصنوعی به آن متصل نباشد، تنش شدیدی به درخت وارد شده و در کوتاه‌ترین زمان، مرگ تدریجی را برای درخت بهمراه دارد. استفاده از ریشه مصنوعی در چنین شرایطی می‌تواند رطوبت مورد نیاز درخت را تامین نموده و در صورتی که مدت این جابجایی از ۴۸ ساعت بیشتر گردد، مواد غذایی مورد نیاز درخت نیز توسط آوند مصنوعی تامین خواهد شد.
نگهداشت درخت بدون استفاده از خاک و ریشه اصلی آن برای کلیه درختان غیر مثمر و همچنین در تمامی سنین، ممکن است با این تفاوت که درختانی که در سنین کم، نگهداشته می‌شوند می‌توانند مدت ۱۲۷ روز نگهداشت خود را با یک ریشه مصنوعی بسر کنند در صورتیکه سن درخت بالا باشد، استفاده از چندین ریشه مصنوعی ضرورت خواهد یافت. در آخرین آزمایش انجام شده بر دو اصله درخت اوکالیپتوس و کانوکارپوس، شرایط نگهداشت، بدون استفاده از خاک و ریشه و در مدت ۱۲۷ روز، در محیط مسقف ممکن گردید و این یک پدیده جدید در روند نگهداشت درخت در پروژه درختان بدون خاک و ریشه محسوب گردید. شکل‌های زیر نشان دهنده قسمتی از شبکه انتقال آب به درخت و همچنین شادابی درختان تحت پوشش در محیط مسقف است.
عکس‌های شماره ۷ و ۸ (بخش ضمیمه) نشان دهنده قسمتی از شبکه انتقال آب به درختان تحت پوشش و شادابی درختان در محیط مسقف و با استفاده از ریشه و آوند مصنوعی است.

۲- قلمه‌زنی نوین:
قلمه‌زنی، یکی از ساده‌ترین روش‌های ریشه‌دار نمودن درختانی است که قابلیت قلمه‌زنی داشته باشند. این شیوه، جهت تکثیر سریع درخت صورت می‌گیرد و لازمه قلمه‌زنی، تهیه خاک مساعد و سبک و همچنین جوان بودن شاخه انتخاب شده می‌باشد. به هنگام قلمه‌زنی و جهت ایجاد شرایط ریشه‌زنی قلمه، مقدار برگ‌های شاخه تهیه شده را کم می‌کنند تا توان قلمه، در جهت ریشه‌زنی مصرف شود. ریشه‌زنی در شرایط عادی برای قلمه‌ها، به تراکم و سنگینی خاک بستگی دارد. آزمایش‌ها نشان می‌‌دهند که در شرایط عادی، هر چه خاک متراکم‌تر باشد، سرعت رشد ریشه کمتر خواهد شد. شکل زیر نشان دهنده تاثیر سنگینی و سبکی خاک بر رشد گیاه و ریشه است. عکس شماره ۱۶ (بخش ضمیمه) نشان دهنده تاثیر سنگینی و سبکی خاک بر رشد گیاه و ریشه است.
ریشه مصنوعی به همراه آوند مصنوعی ابداع شده قادر است تا شاخه‌های جدا شده از درخت و با هر سنی را طبق روش‌های مبتکرانه، ریشه‌دار نماید. ریشه‌دار نمودن این قلمه‌ها زمانی ارزش واقعی خود را نشان می دهد که درخت، قابلیت قلمه‌زنی نداشته باشد. در این شرایط می‌توان در کمترین زمان ممکن، یک شاخه بزرگ و پر برگ را ریشه‌دار نمود. سرعت ریشه‌زنی قلمه‌های تحت پوشش ریشه و آوند مصنوعی، ۲/۱ تا ۲ برابر بیشتر از قلمه‌هایی است که در شرایط عادی ریشه می‌زنند. شکل‌های زیر نشان دهنده پر برگ بودن قلمه انتخابی و ریشه‌های اصلی نگهداری شده و ایجاد شده با بهره‌گیری از ریشه و آوند مصنوعی می‌باشند. عکس های شماره ۱۰ تا ۱۵ (بخش ضمیمه) نشان دهنده اتصال ریشه مصنوعی به شاخه‌های پر برگ و همچنین درخت ریشه‌دار متصل به ریشه مصنوعی و ادامه رشد آن در فضای آزاد است.
۳ – رشد بیشتر درخت:
رشد درخت در شرایط عادی به عواملی همچون خاک اطراف ریشه، مقدار آب قابل دسترس، درجه حرارت منطقه و دیگر عوامل مربوط به مرحله “داشت” بستگی دارد. در صورتی که آب زیرزمینی نامطلوب نیز در محدوده ریشه درخت قرار گیرد، رشد درخت نیز تحت تاثیر قرار خواهد گرفت.
در شرایط طبیعی، مقدار بسیاری از توان درخت، صرف جذب آب، جذب مواد غذایی و جذب نکردن املاح می‌شود. در اصل می‌توان گفت که بیش از نیمی از پتانسیل ذخیره شده در درخت صرف موارد ذکر شده خواهد شد. ریشه مصنوعی این قابلیت را ایجاد نموده است که آب مناسب و مواد غذایی مورد نیاز را در اختیار درخت قرار دهد به نحوی که دیگر درخت نیازی به جذب مواد غذایی از محیط اطراف ریشه خود ندارد. نتیجه این عملکرد، مصرف شدن پتانسیل موجود در درخت جهت رشد است لذا آزمایش‌ها ثابت نموده است که رشد درختانی که در شرایط طبیعی به ریشه مصنوعی متصل شوند، ۲/۱ تا ۲ برابر بیشتر از درختان شاهد خواهد بود.

۴ – یکنواختی تقریبی حلقه رشد:
بسیاری از درختان دو لپه ، در ماه‌های سرد سال، نیاز به جذب آب و مواد غذایی مداوم از محیط اطراف ریشه نداشته و به اصطلاح به خواب زمستانی خواهند رفت. این روند طبیعی زندگی درخت، به هنگام ایجاد برش عرضی در تنه درخت کاملا قابل رویت است. حلقه‌های کم رنگ، زمان رشد مداوم در فصول مناسب و گرم سال و حلقه‌های تیره روند خواب رفتگی درخت در فصل سرد سال را نشان می‌دهد.
از آنجا که ریشه مصنوعی، آب و مواد غذایی لازم را در تمام فصول سال در اختیار درخت قرار می‌دهد لذا خواب رفتگی درخت بوجود نیامده و حلقه‌های تیره رنگ بصورت کم رنگ‌تر و نزدیک به رنگ حلقه‌های روشن خواهند شد. نتیجه این پدیده، یکنواختی تقریبی حلقه‌های رشد است که این یکنواختی بیشتر در صنعت چوب مورد توجه قرار دارد.

۵ – خنک ماندن درخت و محیط اطراف آن:
وجود آب در درخت باعث می‌شود تا حرارت درخت به آب منتقل شده و درخت همواره خنک بماند. در صورتی که آب موجود در درخت کاهش یابد، امکان آسیب رسیدن به آن در اثر افزایش گرمای درونی بیشتر خواهد شد و درخت جهت مقابله با این معضل، سیر رکود رشد را طی خواهد نمود.
در پروژه درختان بدون خاک و ریشه، از آنجا که آب بطور دائم در آوندهای درخت جاری است، خنکی آن همواره تضمین گردیده و به واسطه این پدیده، محیط اطراف درخت نیز خنک خواهد شد. افزایش درختان تحت پوشش باعث کاهش درجه حرارت در اطراف محدوده تحت پوشش خواهد شد.

۶ – ایجاد تنوع کشت:
تنوع کشت در استان خوزستان، خصوصاً در مناطق مرکزی و جنوبی استان بسیار کم است و علت آن نیز ناسازگاری درختان مختلف با شرایط آب و هوایی و خاک نامتعارف این استان است. بهره‌گیری مشترک از ریشه و آوند مصنوعی می‌تواند شرایط کشت برخی از درختان غیر بومی را در استان خوزستان فراهم نماید. از آنجا که سن مراحل تحقیقاتی و آزمایشاتی پروژه درختان بدون خاک و ریشه (تا زمان تهیه این گزارش) به هفت سال رسیده است، قضاوت قاطع در خصوص اینکه چه درختانی می‌توانند خود را با آب و هوا و خاک خوزستان وفق دهند بسیار دشوار است ولی تا این مرحله از آزمایش‌ها درختان تبریزی و چنار، بیشترین مقاومت را در برابر خاک‌های نامتعارف و آب و هوای گرم خوزستان، از خود نشان داده‌اند.
یقینا گسترش جنگل در استان، آب و هوای منطقه را عوض نموده و شرایط کشت بسیاری از درختان غیر بومی را فراهم خواهد نمود.

۷ – ایجاد بازار کار پایدار در استان:
نتیجه ایجاد جنگل در هر منطقه، احداث کارخانه های مرتبط با صنعت چوب خواهد بود. گسترش این کارخانه‌ها به نوع درخت انتخاب شده جهت کشت بستگی دارد و در صورتی که درخت انتخابی، اوکالیپتوس باشد، علاوه بر تاسیس کارخانه صنایع چوب، زمینه احداث مراکز صنعتی دیگر از جمله داروسازی نیز میسر می‌گردد. انتخاب درختان متنوع در توسعه جنگل استان خوزستان می‌تواند بهترین گزینه جهت افزایش بیشتر بازار کار در استان باشد زیرا افزایش قابل ملاحظه هرگونه از درخت، می‌تواند صنعتی جدید در استان ایجاد نماید. چشم انداز ایجاد جنگل در یک دوره بیست ساله در استان، سرازیر شدن سرمایه های جهان به جهت صدور چوب به استان خوزستان را تضمین نموده و یقینا درآمد صدور چوب، از نفت کمتر نخواهد بود.

تثبیت اراضی
۱ – اراضی ماسه‌ای:
در مناطقی که جنس خاک آن از ماسه باشد، جابجایی ماسه‌ها امری طبیعی است. از بزرگترین مشکلاتی که این جابجایی بوجود می‌آورد، ایجاد نشدن شرایط کشت درخت، عدم استفاده از منطقه جهت تاسیس مراکز صنعتی، تغییر دائمی توپوگرافی و غیرممکن بودن هرگونه کشاورزی در منطقه است. چندین روش برای تثبیت اراضی ماسه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. کارشناسان مربوطه در تمام این روش‌ها تلاش می‌کنند تا با استفاده از تکنیکهای مهندسی، شرایط چسبندگی بین ذرات ماسه را بوجود بیاورند. مالچ‌پاشی یکی از روشهای تثبیت اراضی است. این روش تثبیت، تاکنون نتوانسته است مورد توافق تمامی صاحب نظران در امر تثبیت اراضی باشد و گاها مشکلات زیست محیطی نیز در این بین مطرح می‌شود.
کشت درخت در مناطق ماسه‌ای، یکی از بهترین روش های تثبیت اراضی است ولی از آنجا که نگهداری درخت در خاک‌های سست، دشوار و آبرسانی نیز بی حاصل است، لذا نمی‌توان بدون استفاده از تکنیکهای دیگر، در اینگونه اراضی اقدام به کشت درخت نمود.
پروژه درختان بدون خاک و ریشه، دارای تکنیک خاص خود برای کشت درخت در مناطق ماسه‌ای است. این تکنیک کمک می‌کند تا بدون آنکه از مواد دیگر جهت ایجاد چسبندگی در بین ذرات ماسه استفاده نماید، زمینه کشت درخت را فراهم نموده و با توجه به اینکه خاک منطقه سست بوده و درختان کشت شده نیز تحت پوشش ریشه و آوند مصنوعی می‌باشد، رشد ریشه بطور چشمگیری افزایش می‌یابد (شکل مربوط به قلمه‌زنی). با طی شدن روند رشد ریشه، حرکت شیره‌های پرورده درخت به سمت ریشه ادامه یافته و این شیره های پرورده، در بین ذرات ماسه، چسبندگی مورد نیاز را بوجود می‌آورد. رشد ریشه نیز باعث محصور شدن و در نتیجه جلوگیری از حرکت ماسه را به همراه دارد. این پیوستگی رشد درخت و ریشه باعث می‌شود که تثبیت اراضی ماسه‌ای توسط کشت درخت مقدور گشته و در مناطقی که با کشت درخت اقدام به تثبیت اراضی گردد، ثبات همیشگی ماسه‌ها را بدنبال خواهد داشت.

۲ – اراضی سست و ناپایدار:
برخی از مناطق، دارای خاک‌هایی هستند که به علت مسائل فیزیکی و شیمیایی، بطور تدریجی به سمت پوکی سطحی پیشرفته و در نتیجه جابجا شدن ذرات خرد شده با عواملی همچون آب جاری و باد میسر می‌گردد. این پدیده را فرسایش سریع گویند. عوامل فیزیکی یا شیمیایی که باعث پودر شدن خاک می‌گردند، می‌توانند آسیب جدی به درخت و ریشه آن وارد نمایند لذا شرایط کشت درخت در چنین مناطقی بسیار دشوار است.
با استفاده از ریشه و آوند مصنوعی ابداع شده، روند فرسایش سریع، متوقف شده و شرایط گسترش کشت درخت در منطقه تحت پوشش فراهم می‌گردد.

۳ – جداره ناپایدار رودخانه‌ها:
رودخانه‌ها به دلیل قوانین پیچیده و کاملا شناخته شده، در مسیر حرکت خود اقدام به ایجاد فرسایش می‌نمایند که مقدار این فرسایش به شدت جریان آب بستگی دارد. در اثر این فرسایش تدریجی جداره، مسیر حرکت رودخانه بصورت قوس دار گشته و پیچان رودها را تشکیل می‌دهد. در صورتی که راهکاری مناسب برای ایجاد این فرسایشها ارایه نشود، خساراتی سنگین به اراضی کشاورزی در طول مسیر جریان و دیگر تاسیسات موجود وارد می‌کند. ایجاد فرسایشهای مکرر نیز تولید رسوب نموده و تجمع رسوبات نیز یکی از معضلات شرکت‌های بهره‌برداری از سدها و مخازن آبی است. همچنین افزایش این رسوبات باعث ایجاد جزایر ناپایدار در میان رودخانه‌ها نموده و صدماتی سنگین به روند تکامل رودخانه وارد می‌نماید. در حال حاضر بیشتر کشورهای جهان جهت تثبیت جداره رودخانه های ناپایدار از مصالح سنگی و یا بتنی استفاده می‌نمایند و اجرای تکنیک‌های جدید از جمله لحاف بتنی بندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد. کشت درخت در حاشیه رودخانه‌ها بهترین شیوه تثبیت جداره ناپایدار رودخانه است ولی به جهت طغیان‌های فصلی، درخت نمی‌تواند فرصت رشد مناسب پیدا کرده و ریشه انبوه جهت گره زده خاک های جداره ایجاد نماید.
استفاده از پروژه درختان بدون خاک و ریشه می‌تواند این معضل بزرگ و همیشگی را بهبود بخشد. از آنجا که رودخانه‌های مد نظر دارای جداره‌های سست و ناپایدار هستند لذا طبق آزمایش‌های انجام شده، سرعت رشد ریشه درختان متصل به ریشه و آوند مصنوعی افزایش یافته و شرایط تثبیت طبیعی خاک مجاور رودخانه را فراهم می‌نماید. شکل زیر نشان دهنده سرعت رشد ریشه در خاک‌های سست نسبت به خاک‌های سنگین را نشان می‌دهد. عکس شماره ۱۶ (بخش ضمیمه) نشان دهنده تاثیر سنگینی و سبکی خاک بر رشد گیاه و ریشه است.
اصلاح خاک:
یکی از بزرگترین موانع موجود جهت گسترش کشاورزی و باغبانی و ایجاد فضای سبز، عدم وجود خاک مناسب است. به همین جهت تلاشهای گسترده‌ای جهت اصلاح خاک در جهان انجام گرفته است. یکی از روشهای متداول اصلاح خاک، تعویض خاک منطقه مورد نظر می‌باشد. این روش، معمولا قابل استفاده بوده و زمینه ایجاد کشت درخت و یا کشاورزی را فراهم می نماید. ولی مرکز و جنوب استان خوزستان، به جهت بالا بودن سطح آب نامرغوب زیرزمینی، دارای خاک‌های سدیمی بوده و سدیم نیز با آبشویی از بین نمی‌رود. در صورتی که خاک اینگونه مناطق تعویض گردد، با بالا آمدن سطح آب زیرزمینی، مجدد خاک جدیدی مورد هجوم املاح و خصوصا سدیم قرار خواهد گرفت و از آنجا که خاک وارد شده دارای فشردگی کمتری نسبت به زمین طبیعی دارد لذا درصد جمع شدگی املاح در آن بیشتر خواهد شد و آسیب بیشتری به خاک منطقه وارد می‌کند.
کشت گیاهان و درختان مقاوم به خاک‌های دارای املاح، (گیاهان شور پسند) نیز در بسیاری از اراضی دارای خاک‌های شور جهان، به جهت ایجاد بستر مناسب سبز در منطقه استفاده می‌شود و برخی از محققین به این امر اشاره دارند (کریم‌زاده،۸۵،ص ۲۲۸).
پروژه درختان بدون خاک و ریشه با ابتکاراتی مرتبط با صنعت آبیاری، زهکشی و کشاورزی، و به کمک ریشه و آوند مصنوعی ابداع شده توانسته است راهکاری مناسب جهت اصلاح خاک منطقه بدست آورد. آزمایش‌های پروژه نشان داد، از آنجا که آب و مواد غذایی مورد نیاز درخت، از ریشه و آوند مصنوعی ابداعی تامین می‌گردد، لذا تلاشی از سوی ریشه درخت جهت جذب آب و املاح موجود در اطراف ریشه صورت نمی‌گیرد. در صورتی که محیط اطراف ریشه در حال تولید، دارای املاح باشد، شیره پرورده درخت با شدت بیشتری به سمت ریشه جوان حرکت نموده و آن را بطور کامل تحت پوشش خود قرار می‌دهد. شکل زیر نشان دهنده شیره‌های پرورده‌ای است که به هنگام رشد ریشه در خاک نامتعارف، از آن حفاظت می‌کند. عکس شماره ۱۷ (بخش ضمیمه) نشان دهنده انبوه شیره پرورده به هنگام رشد ریشه در خاک‌های نامتعارف جهت حفاظت از ریشه است.
بدین ترتیب گسترش ریشه در خاک نامتعارف صورت خواهد گرفت. با کنار زدن شیره پرورده تولید شده توسط درخت، می‌توان ریشه‌های جوان را مشاهده نمود. شکل زیر نشان دهنده ریشه‌های پنهان شده در شیره پرورده، به هنگام رشد در خاک‌های نامتعارف است. عکس شماره ۱۸ (بخش ضمیمه) نشان دهنده وضعیت ریشه‌های پنهان شده در شیره پرورده است.
از آنجا که این روند افزایش ریشه در خاک‌های نامتعارف، به وسیله صدها درخت کشت شده و تحت پوشش پروژه درختان بدون خاک و ریشه ادامه دارد، لذا شرایط زیست برای حیوانات مفید در زیر خاک فراهم می‌گردد. حرکت حیوانات خاکی به سمت سطح خاک، خلل و فرج خاک را افزایش داده و شرایط تهویه بهتر برای ریشه درخت را بوجود می‌آورد. در ادامه روند زندگی درخت، رشد تنه و برگ را نیز شاهد خواهیم بود. برگ‌های پیرتر ریزش کرده و جای خود را به برگ‌های جدید می‌دهند. این ریزش برگ، شرایط سایه‌اندازی و زمینه زندگی برای حیوانات ریز جثه را فراهم می‌کند و افزایش اینگونه حیوانات، تضمین اصلاح تدریجی خاک منطقه را بهمراه دارد.
ریشه‌ها نیز رشد نموده و شرایط فیزیکی‌شان با خاک منطقه سازگار می‌شود و بدین ترتیب مقاومت درخت در برابر املاح خاک افزایش می‌یابد. با کاستن آب سالم ورودی به درخت و توسط ریشه مصنوعی، شرایط جذب تدریجی آب زیرزمینی بوسیله ریشه اصلی درخت بوجود می‌آید و از آنجا که این عمل توسط صدها درخت کشت شده در محدوده تحت پوشش صورت می‌گیرد، لذا زمینه پایین رفتن سطح آب زیرزمینی نیز بوجود می‌آید. با گسترش فضای سبز، امکان اسکان پرندگان در محدوده تحت پوشش بوجود می‌آید و فعالیت این پرندگان نیز به اصلاح سریعتر خاک منطقه کمک می‌کند.
سایه‌اندازی‌های ایجاد شده توسط درختان تحت پوشش بر خاک منطقه، شرایط ایجاد پوشش سبز را فراهم نمودن و این امر باعث می‌شود تا ریشه علف‌های ایجاد شده در خاک نفوذ کرده و خاک سطحی را به خاک مناسب تبدیل نماید. این پدیده باعث می‌شود تا جلوی نور مستقیم خورشید به زمین گرفته شده و تبخیر از خاک کاهش یابد. با طی شدن مراحل فوق‌الذکر، خاک منطقه به بهترین روش ممکن اصلاح شده، این روند اصلاح پایدار مانده و شرایط زیست محیطی مناسب برای انسان بوجود می‌آید.

بهینه سازی مصرف آب:
استان خوزستان، علیرغم آنکه بیش از یک سوم آب کشور در آن جاری است، به دلایل یاد شده، قادر به بهره‌گیری مناسب از این نعمت خداداد، بصورت بهینه نبوده و بیشترین آب وارد شده به استان توسط رودخانه‌های جنوبی به خلیج فارس می‌ریزد.
ریشه مصنوعی توانسته است آب مورد نیاز را با بهترین شیوه ممکن در اختیار درخت قرار دهد. این روش آبرسانی به درخت نسبت به دیگر آبیاری‌های موجود از جمله آبیاری سطحی و تحت فشار، آب بیشتری را در اختیار درخت قرار می‌دهد با این تفاوت که در این سیستم، تلفات ناشی از نفوذ عمقی آب وجود ندارد.

۱ – آبیاری آوندی:
آبیاری آوندی یکی از شیوه‌های ابداعی پروژه درختان بدون خاک و ریشه است. در این شیوه آبیاری، آب بطور مستقیم وارد ساقه درخت شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این شیوه آبیاری دیگر نمی‌توان مواد غذایی مورد نیاز را در اختیار درخت قرار داد زیرا درخت نمی‌تواند عناصر مورد نیازش را بدون تجزیه اولیه دریافت نماید. (ریشه مصنوعی توانایی تجزیه عناصر را دارد). لذا از آبیاری آوندی فقط زمانی می‌توان استفاده نمود که یا زمین، شرایط مساعد برای رشد درخت را داشته باشد و یا اگر زمین مورد نظر دارای خاک‌های نامتعارف است، از ریشه مصنوعی استفاده شود.

۲ – امکان تغییر شیوه آبیاری:
شیوه آبیاری اختصاص پروژه درختان بدون خاک و ریشه، از سیستم کم فشار بهره‌گیری می‌نماید لذا نیازی به تعبیه پمپ جهت تامین فشار بالا نداشته و با یک منبع با ارتفاع از ۵ تا ۷ متر می‌تواند فشار آب مورد نیاز سیستم را تامین نماید. در صورتی که دیگر نیازی به سیستم آبرسانی آوندی نباشد، با قطع جریان و نصب قطره‌چکان در انتهای خروجی لوله، تبدیل سیستم به آبیاری قطره‌ای میسر می‌شود. همچنین این سیستم، بدون قطره‌چکان به یک آبرسان سطحی با دبی کم و قابل کنترل تبدیل می‌گردد

مقایسه با آبیاری قطره‌ای:
آبیاری قطره‌ای نیازمند یک طراحی اولیه و محاسبات مهندسی لازم جهت نصب دستگاه‌های مربوطه است. همچنین باید آبی که وارد منبع تغذیه می‌شود بدون ذرات معلق باشد تا برای سیستم آبرسان و همچنین قطره‌چکانها مشکلی ایجاد نکند. در صورتی که به هر دلیلی ذرات معلق با کمی قطر بزرگتر از حد معمول وارد سیستم شود می‌تواند در روند انتقال آب اختلال ایجاد نماید.
سیستم آبرسان پروژه درختان بدون خاک و ریشه به راحتی نصب می‌گردد و در کوتاه‌ترین زمان ممکن به درختان مد نظر متصل می‌گردد. از آنجا که سیستم آبرسان این پروژه از نوع کم فشار می‌باشد لذا امکان رسوب ذرات معلق در مکان تعبیه شده بوجود آمده و خطری برای آبرسانی ایجاد نمی‌کند. در صورتی که ذرات معلق وارد ریشه مصنوعی شوند، از آنجا که این ذرات برای ریشه ناشناخته است، ذره را به سمت خروجی هدایت نموده و از دسترس درخت خارج می‌کند. با توجه به محاسبات انجام شده توسط مبتکر پروژه درختان بدون خاک و ریشه، هر منبع آب (با حجم مشخص) می‌تواند مقدار ۴ هکتار از اراضی تحت پوشش را آبرسانی نماید. مصرف آب در این سیستم نسبت به آبیاری سطحی با ۸۰% صرفه جویی همراه است.

۳ – راهکارهای نوین آبیاری:
علاوه بر سیستم آبرسانی پروژه درختان بدون خاک و ریشه و سیستم آبرسان آوندی، دو ابتکار دیگر توسط نگارنده، طراحی، آزمایش و پس از کسب اهداف مدنظر، ثبت اختراع گردید.
این سیستم‌ها عبارتند از:
الف: دستگاه آبرسانی عمقی و انتقال همزمان زه‌آب به محوطه بالای ریشه درخت : این دستگاه به گونه‌ای طراحی و ساخته شده است که آب مورد نیاز درخت را به اندازه کافی و دقیق در پایین‌ترین ناحیه ریشه به درخت می‌رساند و شرایط بازگرداندن زه‌آب به محوطه بالای ریشه نیز فراهم شده است. این سیستم قادر است تا رشد ریشه را در انتهای درخت افزایش دهد و شرایط استحکام بیشتر درخت را در خاک منطقه فراهم سازد. همچنین ناحیه بالایی ریشه به تدریج اقدام به جذب زه‌آب نموده و مقاومت درخت در برابر شرایط نامساعد خاک را بیشتر می‌کند
ب: سیستم همزمان آبیاری و زهکشی جهت کنترل شوری اطراف ریشه و افزایش یکنواخت رشد ریشه : سیستم همزمان آبیاری و زهکشی قادر است بطور همزمان آب مورد نیاز درخت را در چهار ناحیه اصلی ریشه، به درخت برساند و زه‌آب تولید شده را از محدوده آبیاری خارج نماید. بزرگترین حسن بهره‌گیری از این اختراع، یکنواخت کردن حدودی زه‌آب (از نظر میزان املاح) نواحی چهارگانه ریشه درخت است در نتیجه رشد ریشه بطور یکنواخت انجام می‌شود و با هر آبیاری، به مقدار املاح خاک افزوده نخواهد شد.
کشاورزی:
نتیجه کاربردی شدن کلیه پتانسیل‌های موجود در پروژه درختان بدون خاک و ریشه، آماده سازی زمین جهت انجام کشاورزی پایدار است. کشاورزی نیازمند آب (به اندازه کافی)، زمین مناسب (از نظر شیب و قابل دسترس بودن)، خاک کشاورزی و آب و هوای متناسب با نوع کشت است. در صورتی که تمامی مناطق لم‌یزرع استان خوزستان تحت پوشش درختان بدون خاک و ریشه قرار گیرد، تمامی شرایط انجام عملیات کشاورزی فراهم می‌گردد.
انجام عملیات کشاورزی در هر منطقه می‌تواند لایه‌های فوقانی خاک را مغذی نموده و شرایط کشت برای سالهای آتی آماده‌تر می‌گردد. اگر عملیات کشاورزی، بدون استفاده از سیستم و ابتکارات نوین پروژه درختان بدون خاک و ریشه انجام شود، شرایط افزوده شدن مجدد املاح، تخریب آب زیرزمینی، هدایت خاک کشاورزی به سمت خاک نامتعارف، و دیگر مشکلات مربوط به خاک، آب و کشاورزی مجددا بوجود می‌آید.

راهکاری نوین:
نگهداشت آب برای گیاه از اهمیت زیادی برخوردار است و شرایط نگهداشت آب در محوطه ریشه نیز به نوع خاک بستگی دارد. از عواملی که باعث خارج شدن آب از دسترس ریشه گیاه می‌شود، نوع خاک و نیروی ثقل است. با توجه به اهمیت ایجاد شرایط نگهداری آب در محدوده ریشه، نگارنده اقدام به ساخت ذراتی نموده است تا بتواند آب را در خود ذخیره سازند، با حرارت عادی خورشید تبخیر نشوند و با کمک نیروی ثقل به سمت پایین حرکت نکنند. لذا پس از انجام دهها آزمایش، “ذرات نگهدارنده آب تا فشار ده اتمسفر جهت جلوگیری از تلفات آبی در امور کشاورزی ” ساخته و ثبت اختراع گردید. با مخلوط نمودن ذرات ابداع شده با خاک منطقه، دیگر نگران تلفات عمقی نخواهیم بود زیرا این ذرات می‌توانند آب را تا فشار ده اتمسفر در خود نگهداری نمایند. بیشترین کاربرد این ذرات در خاک‌های سبک و ماسه‌ای است زیرا بزرگترین مشکل خاک‌های سبک و ماسه‌ای، عدم توانایی در نگهداشت آب است. در شرایطی که نصب منبع و اجرای سیستم آبرسانی پروژه درختان بدون خاک و ریشه، بنا به شرایط منطقه، صرفه اقتصادی نداشته باشد می‌توان از این ذرات جهت گسترش کشاورزی و کشت درخت استفاده نمود.

محیط زیست:
از دغدغه‌های اصلی مردم و مسئولین استان خوزستان، حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی های فصلی ناشی از ورود گرد و غبار از سوی کشورهای عربستان و عراق به سمت خوزستان است.
افزایش املاح خصوصا سدیم در خاک استان، هجوم گرد و غبار فصلی، طولانی بودن فصل گرما، بالا بودن سطح آب زیرزمینی و حرارت بسیار بالای هوا، مشکلاتی همچون افزایش بیماری، تخریب محیط زیست، ایجاد مشکلات روحی و روانی برای مردم و دیگر مسائل اصلی و جانبی را بهمراه دارد.

۱ – گرد و غبار:
یکی از اهدافی که پروژه درختان بدون خاک و ریشه در طول آزمایش‌ها دنبال می‌کرد، چگونگی مقابله با چنین مشکلات بزرگ بود. شکل‌های زیر نشان دهنده فاجعه ناشی از هجوم گرد و غبار در برخی از ماه‌های سال در استان خوزستان است.
عکس‌های شماره ۱۹ الی ۲۲ (بخش ضمیمه) نشان دهنده وضعیت هوای استان خوزستان به هنگام هجوم گرد و غبار است.

بهره‌گیری از ریشه مصنوعی توانسته است انتقال آب به نقاط بالای درخت را ساده‌تر گرداند لذا در کوتاه‌ترین زمان ممکن، آب به آخرین شاخه‌های درخت و برگ‌ها می‌رسد. این پدیده را می‌توان با بریدن شاخه‌های درخت، به راحتی مشاهده نمود. شکل‌های زیر نشان دهنده سرعت حرکت آب در درخت تحت پوشش ریشه و آوند مصنوعی است. عکس‌های شماره ۲۳ و ۲۴ (بخش ضمیمه) نشان دهنده توان حرکت آب در درخت متصل به ریشه و آوند مصنوعی است.
این قابلیت باعث می‌گردد تا سطح برگ‌ها همواره مرطوب بماند و در نتیجه گرد و غبار را به خود جذب نماید. از آنجا که روند مرطوب نمودن سطح برگ همچنان ادامه خواهد یافت لذا ذرات جذب شده به سطح برگ بصورت شناور درآمده و با دیگر قطرات آب، از سطح برگ جاری شده و به زمین می‌رسند. مجددا سطح برگ آماده است تا با ارسال رطوبت، دیگر ذرات معلق را جذب نماید.
طبق محاسبات انجام شده، فقط با ایجاد کمربند سبز به ضخامت یک کیلومتر در اطراف شهرستان اهواز، تمامی این شهرستان از هجوم گردو غبار مصون خواهد ماند.

۲ – مقابله با گرمای شدید:
بالا بودن درجه حرارت در قسمت مرکزی و جنوبی استان خوزستان، از عوامل بروز بسیاری از مشکلات زیست محیطی می‌باشد. از آن جمله می‌توان به تبخیر سریع آب، هدایت املاح به سمت سطح خاک، تجمع املاح، کاهش مهاجرت پرندگان به استان، پیشروی خاک‌های نامتعارف به سمت خاک‌های مرغوب کشاورزی، نامرغوب شدن کیفیت محصولات استان، کاهش شدید کمی محصولات، افزایش بیماری‌ها، کاهش راندمان ماشین آلات و نیروی انسانی و دهها معضل دیگر اشاره نمود.
با پاسخ به سوال زیر می‌توان اهمیت کشت درخت و ایجاد جنگل در استان خوزستان را بهتر بیان نمود. تغییر رطوبت منطقه تا چه میزان قادر است درجه حرارت آن منطقه را تغییر دهد؟
یک علم بدیهی و از پیش ثابت شده آن است که کشت درخت بصورت گسترده و ایجاد جنگل، می‌تواند کاهش درجه حرارت منطقه تحت پوشش را بهمراه داشته باشد. یک منطقه خشک را تصور کنید. اگر به هر طریقی بتوانیم رطوبت منطقه را افزایش دهیم، جابجایی رطوبت در منطقه خشک قادر است تا ۱۵ درجه سانتیگراد، حرارت را کاهش دهد. در طبیعت به دلیل وجود عواملی بسیار پیچیده، امکان بدست آوردن چنین تغییری بسیار مشکل است ولی می‌توان با ایجاد شرایط لازم، درجه حرارت را از ۲ تا ۵ درجه کاهش داد.
با توجه به شناخت توان پروژه درختان بدون خاک و ریشه، در ایجاد جنگل، و از آنجا که قابلیت مرطوب نمودن سطح برگ توسط سیستم آبرسان پروژه وجود دارد، لذا با کمترین جابجایی هوا، رطوبت سطح برگ‌ها در هوا معلق شده و این افزایش رطوبت که با جابجایی همراه است، کاهش درجه حرارت منطقه تحت پوشش را تضمین می‌کند. کاهش ۲ تا ۵ درجه حرارت هوای استان، حذف کلیه مشکلات ناشی از وجود گرمای شدید در استان را بهمراه خواهد داشت و شرایط ایجاد محیط مناسب برای زیست را فراهم خواهد نمود.
نتایج حاصل از اصلاح محیط زیست، افزایش کشاورزی، کاهش تبخیر، کاهش مصرف آب، افزایش رشد گیاه، کاهش بیماری های انسانی، گیاهی و دامی، افزایش تحمل روانی ساکنین، افزایش راندمان کاری، افزایش راندمان تولید، ایجاد زمینه اصلاح سریعتر خاک، افزایش فعالیت‌های مراکز صنعتی و تولیدی و نهایتا ایجاد بازار کار مناسب برای تمامی ساکنین و افزایش درآمد مردم استان خوزستان را بهمراه خواهد داشت.

۳ – مقابله با سرمای شدید:
سرمای شدید در برخی از روزهای فصل زمستان در استان خوزستان، صدماتی جبران ناپذیر به کشاورزی و برخی از سازه‌های در دست اجرا و یا تازه اجرا شده وارد می‌نماید.
افزایش رطوبت در هوا، نه تنها کاهش درجه حرارت را بهمراه خواهد داشت، بلکه افزایش درجه حرارت به هنگام سرمای شدید را نیز بدنبال دارد. رطوبت حاصل از ایجاد جنگل، یک هوای معتدل در منطقه بوجود می‌آورد بگونه‌ای که در دراز مدت و با افزایش منطقه تحت پوشش درختان بدون خاک و ریشه، تغییرات درجه حرارت بسیار منظم‌تر و کمتر می‌گردد. فرایند افزایش درجه حرارت در زمان سرمای شدید، یک رابطه علمی بین آب، هوا و خاک می باشد.

برپایی اولین پایلوت پروژه:
پروژه درختان بدون خاک و ریشه پس از طی نمودن مراحل سخت آزمایش و کسب موفقیت ۱۰۰% ، نیاز به اجرای یک پایلوت برای اجرایی نمودن آن با چندین نوع درخت داشت. لذا جهت دستیابی به این هدف، اولین پایلوت درختان بدون خاک و ریشه در اهواز اجرا گردید.
شکل‌های زیر نشان دهنده گوشه‌ای از عملکرد ریشه و آوند مصنوعی بر روی یازده گونه درخت مثمر و غیر مثمر در اجرای پایلوت است. عکس‌های شماره ۲۵ الی ۴۲ (بخش ضمیمه) نشان دهنده مراحل کشت درخت در اولین پایلوت درختان بدون خاک و ریشه است

اجرای دومین پایلوت پروژه:
دومین پایلوت بزرگ پروژه درختان بدون خاک و ریشه در مساحت تقریبی یک هکتار در شهرستان اهواز اجرا گردیده است و با توجه به وسعت این عملیات، می‌توان گفت که اجرای آن در ابعاد گسترده امکان داشته و کلیه شرایط آن نیز مهیا گریده است. خاک موجود در این منطقه، حاصل از حفاری چاه‌های نفت مجاور آن بوده و املاح فروانی در آن وجود دارد. همچنین خاک این پایلوت، به مواد نفتی نیز آلوده می‌باشد. انجام عملیات کشت درخت در دومین پایلوت، در خرداد ماه ۱۳۸۸ آغاز و پس از نگهداری یک دوره سه ماهه، در پایان شهریورماه ۱۳۸۸ مورد بهره‌برداری قرار گرفت. در برخی از روزهای کشت و نگهداری درختان کشت شده، درجه حرارت از مرز ۵۰ درجه سانتیگراد بیشتر گردید.
عکس‌های شماره ۴۳ الی ۵۹ (بخش ضمیمه) روند اجرای دومین پایلوت پروژه درختان بدون خاک و ریشه را نشان می‌دهد. جهت یادآوری تصویری گذشته و حال محدوده پایلوت یک هکتاری، عکس‌های شماره ۶۰ و ۶۱ (بخش ضمیمه) را مشاهده نمایید:

 

ادامه دارد

فرزین نجفی پور: مخترع درختان بدون خاک و ریشه

درباره ی فرزین نجفی پور

پژوهشگر برتر کشور در چند سال متوالی - مخترع برتر کشور - ثبت 61 اختراع کاربردی در زمینه های کشاورزی، آبیاری، الکترونیک، رباتیک و هوا فضا - دارای مدرک کارشناسی ارشد - ارایه بیش از 100 مقاله علمی - دریافت دهها تندیس ویژه علمی - دریافت بیش از 150 تقدیر نامه از وزارت خانه ها و مراکز علمی و پژوهشی - برپایی بیش از 150 نمایشگاه تخصصی اختراعات - پیشگام در دفاع سایبری عملی از حریم جمهوری اسلامی ایران

همچنین ببینید

نگاهی علمی تخصصی به اختراع درختان بدون خاک و ریشه (قسمت پنجم)

در ذیل برخی از مراحل آزمایشی و اثبات عملکرد پروژه درختان بدون خاک و ریشه ...

پاسخ دهید