ประเภทของระบบไฮโดรโปนิกส์: เปรียบเทียบ 6 วิธี

ระบบไฮโดรโปนิกส์มีประเภทใดบ้าง?

ระบบไฮโดรโปนิกส์มีหกประเภทหลัก ได้แก่ ระบบไส้ตะเกียง ระบบน้ำลึก (DWC) ระบบ NFT (ฟิล์มสารละลายธาตุอาหาร) ระบบน้ำขึ้นน้ำลง ระบบน้ำหยด (วัสดุปลูก) และแอโรโปนิกส์ ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือวิธีที่น้ำ ธาตุอาหาร และออกซิเจนไปถึงราก

ระบบไฮโดรโปนิกส์ทุกประเภทมีเป้าหมายเดียวกัน แต่แต่ละวิธีเหมาะกับพืช งบประมาณ และระดับทักษะที่แตกต่างกัน ระบบพาสซีฟ เช่น ระบบไส้ตะเกียงและระบบแครตกี ไม่ต้องใช้ปั๊มและเหมาะกับพืชสมุนไพรขนาดเล็ก ระบบหมุนเวียนที่ใช้ปั๊ม เช่น NFT DWC และระบบน้ำขึ้นน้ำลง ใช้กันเป็นหลักในการผลิตผักใบเชิงพาณิชย์และการขยายพันธุ์พืช ส่วนมะเขือเทศ แตงกวา และพริกในโรงเรือนส่วนใหญ่ปลูกด้วยระบบน้ำหยดผ่านวัสดุปลูก หากคุณเพิ่งเริ่มศึกษาเรื่องนี้ ให้เริ่มจากบทความอธิบายว่าไฮโดรโปนิกส์คืออะไรของเรา

ระบบไฮโดรโปนิกส์ทำงานอย่างไร?

ระบบปลูกไฮโดรโปนิกส์ใช้สารละลายธาตุอาหารแทนดิน ปั๊ม (หรือแรงโน้มถ่วง หรือแรงดูดซึมตามรูเล็ก) ส่งสารละลายไปยังราก พืชดูดน้ำและแร่ธาตุไปใช้ และในระบบแบบหมุนเวียน สารละลายที่เหลือจะไหลกลับสู่ถังพักเพื่อนำมาใช้ซ้ำ ผู้ปลูกควบคุมความเข้มข้นของธาตุอาหาร (EC) และ pH ของสารละลายให้อยู่ในช่วงเป้าหมาย และดูแลให้รากได้รับออกซิเจน

ส่วนประกอบของระบบไฮโดรโปนิกส์

ไม่ว่าจะเป็นประเภทใด ระบบไฮโดรโปนิกส์มีส่วนประกอบหลักคล้ายกันดังนี้:

• ถังพัก: ถังทึบแสงสำหรับเก็บสารละลายธาตุอาหาร
• ปั๊มและระบบท่อ: ปั๊มจุ่มหรือปั๊มแบบติดตั้งในแนวท่อ ท่อจ่าย ท่อไหลกลับ และวาล์ว
• ภาชนะปลูก: รางปลูก รางน้ำ แพปลูก ถาด ถังปลูกไฮโดรโปนิกส์ หรือแผ่นวัสดุปลูก
• ถ้วยปลูกและวัสดุปลูกไฮโดรโปนิกส์: ถ้วยตาข่ายที่ใช้ร่วมกับฟองน้ำเพาะกล้า ร็อควูล ขุยมะพร้าว หรือเม็ดดินเผาเพื่อยึดต้นพืช
• การเติมอากาศ: ปั๊มลมและหัวทรายสำหรับ DWC ส่วนระบบอื่นใช้การปล่อยน้ำตกอย่างอิสระและการระบายน้ำ
• การตรวจวัดและควบคุม: เครื่องวัด EC และ pH เครื่องตั้งเวลา และตัวควบคุมการจ่ายสารสำหรับฟาร์มขนาดใหญ่ขึ้น
• แสง: แสงแดดในโรงเรือน หรือโคมไฟ LED ปลูกพืชไฮโดรโปนิกส์สำหรับการปลูกภายในอาคาร

ระบบไฮโดรโปนิกส์แบบปิดคืออะไร?

ระบบไฮโดรโปนิกส์แบบปิดหมุนเวียนสารละลายธาตุอาหารกลับมาใช้ใหม่ โดยสารละลายส่วนที่พืชไม่ได้ดูดใช้จะไหลกลับถังพัก จากนั้นเติมและปรับสมดุลก่อนนำกลับมาใช้ ระบบ NFT, DWC ระบบน้ำขึ้นน้ำลง และระบบแอโรโปนิกส์ส่วนใหญ่เป็นระบบปิด ส่วนระบบเปิด (จ่ายแล้วระบายทิ้ง) จะจ่ายสารละลายใหม่ทุกครั้งและปล่อยน้ำระบายออกจากระบบ โรงเรือนปลูกในวัสดุปลูกที่ให้น้ำแบบหยดจำนวนมากใช้วิธีนี้ แต่มีการรวบรวมและฆ่าเชื้อน้ำระบายเพื่อนำกลับมาใช้เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ระบบปิดช่วยประหยัดน้ำและปุ๋ย แต่ต้องควบคุมสุขอนามัยอย่างเข้มงวดกว่า เพราะโรคที่รากอาจแพร่กระจายผ่านสารละลายที่ใช้ร่วมกันได้

อธิบายวิธีปลูกไฮโดรโปนิกส์หลักทั้งหกแบบ

1. ระบบไส้ตะเกียง

ระบบไส้ตะเกียงเป็นระบบไฮโดรโปนิกส์ที่เรียบง่ายที่สุด ไส้ตะเกียงที่ทำจากผ้าหรือเชือกดูดสารละลายจากถังพักเข้าสู่วัสดุปลูก เช่น เพอร์ไลต์หรือเวอร์มิคูไลต์ ด้วยแรงแคปิลลารี ไม่มีปั๊มหรือชิ้นส่วนเคลื่อนไหว จึงมีต้นทุนต่ำและเงียบ ข้อจำกัดคืออัตราการส่งสารละลายต่ำ ไส้ตะเกียงส่งสารละลายได้ไม่ทันความต้องการของพืชขนาดใหญ่ที่ใช้น้ำมาก และวัสดุปลูกอาจเปียกเกินไปอย่างต่อเนื่อง เหมาะกับพืชสมุนไพรขนาดเล็ก ห้องเรียน และชุดปลูกบนโต๊ะแบบเรียบง่าย ไม่เหมาะกับการผลิตเชิงพาณิชย์

วิธีครัตกีซึ่งมีหลักการใกล้เคียงกันจะวางต้นพืชแขวนไว้เหนือถังสารละลายที่ไม่มีการหมุนเวียน เมื่อพืชดูดน้ำ ระดับสารละลายจะลดลงและเกิดช่องอากาศสำหรับรากส่วนบน อาจกล่าวได้ว่าเป็นระบบไฮโดรโปนิกส์ที่เรียบง่ายที่สุดสำหรับปลูกผักกาดหอมหนึ่งรอบ แต่ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับการผลิตอย่างต่อเนื่อง

2. ระบบน้ำลึก (DWC)

ในระบบ DWC รากพืชจุ่มอยู่ในสารละลายธาตุอาหารระดับลึกที่มีการเติมอากาศโดยตรง ชุดขนาดเล็กใช้ระบบไฮโดรโปนิกส์ในถัง 5 แกลลอน พร้อมหัวทรายเติมอากาศ ส่วนฟาร์มเชิงพาณิชย์ใช้แปลงแพลอยน้ำแนวยาวที่มีแผ่นโฟมรองรับพืชหลายร้อยต้น ปริมาตรน้ำที่มากช่วยลดความผันผวนของอุณหภูมิและ EC ทำให้ DWC ทนต่อความคลาดเคลื่อนในการดูแลและมีเสถียรภาพ ปั๊มลมต้องทำงานอย่างต่อเนื่อง และควรรักษาอุณหภูมิน้ำไว้ประมาณ 18–22 °C เพื่อคงระดับออกซิเจนละลายน้ำ ระบบ RDWC (ระบบน้ำลึกแบบหมุนเวียน) เชื่อมถังปลูกหลายถังเข้ากับถังพักเดียว ทำให้ใช้สารละลายร่วมกันและจัดการได้ง่ายขึ้น อ่านเพิ่มเติมในคู่มือระบบน้ำลึกของเรา

3. ระบบ NFT (ฟิล์มสารละลายธาตุอาหาร)

ระบบ NFT ให้สารละลายไหลเป็นฟิล์มบางไปตามรางที่ลาดเอียง โดยทั่วไปมีความลาดเอียงประมาณ 1–3% รากส่วนล่างอยู่ในฟิล์มสารละลายที่ก้นราง ขณะที่รากส่วนบนอยู่ในอากาศชื้น จึงได้รับออกซิเจนอย่างดีเยี่ยม NFT ใช้น้ำน้อย มีน้ำหนักเบาพอสำหรับชั้นปลูกแนวตั้งและโครงทรง A และเป็นระบบมาตรฐานสำหรับการปลูกผักกาดหอมและพืชสมุนไพรเชิงพาณิชย์ จุดอ่อนคือแทบไม่มีน้ำสำรองเลย หากปั๊มหยุดทำงาน รากอาจแห้งภายในไม่กี่ชั่วโมง ระบบแจ้งเตือนและไฟฟ้าสำรองจึงมีความสำคัญ ดูคู่มือระบบไฮโดรโปนิกส์ NFT ของเรา หรือระบบ NFT แบบน้ำหมุนเวียนสำหรับผัก

4. ระบบน้ำขึ้นน้ำลง (ท่วมแล้วระบาย)

ระบบน้ำขึ้นน้ำลงจะปล่อยสารละลายให้ท่วมถาดหรือโต๊ะปลูกเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ โดยทั่วไป 10–30 นาที จากนั้นระบายกลับถังพัก ซึ่งจะดึงอากาศใหม่เข้าสู่วัสดุปลูก เหมาะกับไม้กระถาง ต้นกล้า และการผลิตในเรือนเพาะชำ เพราะแต่ละกระถางได้รับน้ำจากด้านล่างอย่างสม่ำเสมอและใบยังคงแห้ง ผู้ปลูกเชิงพาณิชย์ใช้โต๊ะปลูกระบบน้ำขึ้นน้ำลงและโต๊ะปลูกแบบเลื่อน เช่น แปลงเพาะกล้าระบบน้ำขึ้นน้ำลงแบบเคลื่อนย้ายได้สำหรับต้นกล้าผัก คู่มือระบบน้ำขึ้นน้ำลงของเราครอบคลุมการกำหนดรอบเวลาและการออกแบบโต๊ะปลูก

5. ระบบน้ำหยดและระบบปลูกในวัสดุปลูก

ระบบน้ำหยดจ่ายสารละลายให้พืชแต่ละต้นผ่านหัวน้ำหยดลงในภาชนะบรรจุวัสดุปลูก ได้แก่ แผ่นขุยมะพร้าว แผ่นร็อควูล ถุงเพอร์ไลต์ หรือถังดัตช์ (บาโต) ระบบจะให้น้ำเป็นช่วงสั้น ๆ ตลอดวัน และรวบรวมน้ำระบายกลับมาหมุนเวียนหรือระบายทิ้ง วิธีนี้เป็นวิธีหลักสำหรับพืชเถาที่มีรอบการปลูกยาว เช่น มะเขือเทศ แตงกวา และพริก รวมถึงสตรอว์เบอร์รีในรางยกสูง ชุดถังดัตช์ครบชุดพร้อมปั๊มเป็นตัวเลือกที่นิยมใช้เริ่มต้น ระบบน้ำหยดขยายขนาดได้ง่ายและใช้งานร่วมกับชุดให้ปุ๋ยทางระบบน้ำได้อย่างลงตัว

6. แอโรโปนิกส์

แอโรโปนิกส์ให้รากแขวนอยู่ในอากาศภายในห้องปิดหรือหอปลูก และพ่นละอองสารละลายธาตุอาหารละเอียดลงบนรากเป็นรอบสั้น ๆ อย่างถี่ รากได้รับออกซิเจนอย่างดีเยี่ยมและใช้น้ำน้อยมาก ซึ่งอาจช่วยเร่งการเจริญเติบโตในระยะแรก อย่างไรก็ตาม หัวพ่นอาจอุดตัน อุปกรณ์ตั้งเวลาและปั๊มต้องเชื่อถือได้ และหากระบบขัดข้อง รากจะแห้งอย่างรวดเร็ว ระบบหอปลูกแรงดันต่ำเป็นที่นิยมสำหรับผักใบและพืชสมุนไพร ดูการเปรียบเทียบโดยละเอียดได้ที่แอโรโปนิกส์เทียบกับไฮโดรโปนิกส์

ระบบไฮโดรโปนิกส์ประเภทใดเหมาะกับพืชแต่ละชนิดมากที่สุด?

ไม่มีระบบไฮโดรโปนิกส์ใดที่ดีที่สุดสำหรับทุกกรณี การเลือกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับพืช ขนาดการผลิต และความสามารถในการติดตามดูแลของคุณ

หากต้องการเปรียบเทียบระบบเชิงพาณิชย์ที่ใช้กันมากที่สุดทั้งสามแบบโดยตรง อ่านเปรียบเทียบ NFT, DWC และถังดัตช์

หอปลูกแนวตั้งและสวนไฮโดรโปนิกส์ติดผนัง

หอปลูกแนวตั้ง ชั้นปลูก และสวนไฮโดรโปนิกส์ติดผนังไม่ได้เป็นวิธีปลูกแยกต่างหาก แต่เป็นรูปแบบการจัดวางที่ใช้หนึ่งในหกวิธีข้างต้น ระบบไฮโดรโปนิกส์ติดผนังมักใช้ NFT หรือน้ำหยด โดยให้สารละลายไหลลงตามช่องปลูกหรือรางที่เรียงซ้อนกัน ขณะที่หอปลูกส่วนใหญ่ใช้ระบบน้ำหยดหรือการพ่นละอองแบบแอโรโปนิกส์ภายในเสาปลูก หอปลูกและชั้นปลูกไฮโดรโปนิกส์แนวตั้งของเราประยุกต์หลักการ NFT น้ำหยด และแอโรโปนิกส์เข้ากับการจัดวางแบบหลายชั้น

จะติดตั้งระบบไฮโดรโปนิกส์ทีละขั้นตอนได้อย่างไร?

ไม่ว่าคุณต้องการสร้างสวนไฮโดรโปนิกส์สำหรับห้องเรียนหรือวางแผนโรงเรือน การติดตั้งระบบไฮโดรโปนิกส์มีลำดับขั้นตอนเดียวกันดังนี้:

1. เลือกพืชที่จะปลูก ผักใบเหมาะกับ NFT หรือ DWC พืชเถาเหมาะกับระบบน้ำหยดในวัสดุปลูก และต้นกล้าเหมาะกับระบบน้ำขึ้นน้ำลง
2. เลือกประเภทระบบและรูปแบบการจัดวางจากตารางข้างต้น ให้เหมาะกับพื้นที่ แสง และงบประมาณของคุณ
3. วาดแผนผังระบบไฮโดรโปนิกส์ ระบุตำแหน่งถังพัก ปั๊ม ท่อจ่าย รางหรือถาดปลูก ท่อส่งกลับ และจุดระบายน้ำ แผนผังระบบไฮโดรโปนิกส์อย่างง่ายช่วยตรวจพบข้อผิดพลาดด้านความลาดเอียงและการระบายน้ำก่อนซื้อชิ้นส่วน
4. กำหนดขนาดถังพักและปั๊ม ถังพักขนาดใหญ่ช่วยลดความผันผวนของ EC, pH และอุณหภูมิได้ดีกว่า ปั๊มต้องมีอัตราการไหลและเฮดส่งน้ำเพียงพอสำหรับรางที่อยู่ไกลที่สุด
5. เลือกวัสดุปลูกและถ้วยปลูก ใช้ฟองน้ำเพาะกล้าหรือก้อนร็อควูลสำหรับเริ่มเพาะ ใช้ถ้วยปลูกตาข่ายสำหรับ NFT และ DWC และใช้แผ่นขุยมะพร้าวหรือแผ่นร็อควูลสำหรับระบบน้ำหยด
6. ตรวจคุณภาพน้ำและผสมธาตุอาหาร เริ่มที่ค่า EC เป้าหมายสำหรับพืชนั้น และปรับ pH ให้อยู่ประมาณ 5.5–6.5
7. ทดลองเดินระบบด้วยน้ำก่อนเพื่อตรวจหารอยรั่ว ตรวจสอบการไหลและการระบายน้ำ แล้วจึงลงปลูก
8. ตรวจติดตามทุกวันในช่วงแรก โดยตรวจ EC, pH ระดับและอุณหภูมิสารละลาย พร้อมบันทึกสิ่งที่ปรับเปลี่ยน

สวนไฮโดรโปนิกส์ปลูกอะไรได้บ้าง และเมล็ดพันธุ์ใดเหมาะที่สุด?

ผัก พืชสมุนไพร และไม้ดอกส่วนใหญ่ปลูกด้วยไฮโดรโปนิกส์ได้ พันธุ์ทรงพุ่มกะทัดรัดและโตเร็วให้ผลดีที่สุด เช่น ผักกาดหอมบัตเตอร์เฮด โรเมน และชนิดใบไม่ห่อหัว โหระพา ผักชี สะระแหน่ ผักกวางตุ้งฮ่องเต้ เคล มะเขือเทศเชอร์รี และสตรอว์เบอร์รีพันธุ์ที่ไม่ตอบสนองต่อช่วงแสง เมล็ดพันธุ์ที่เหมาะที่สุดสำหรับสวนไฮโดรโปนิกส์มักเป็นเมล็ดพอกหรือเมล็ดที่ไม่ผ่านการคลุกสาร โดยเริ่มเพาะในฟองน้ำเพาะกล้าหรือก้อนร็อควูล รักษาความชื้นจนรากงอกออกจากด้านล่าง แล้วจึงย้ายเข้าสู่ระบบ

เคล็ดลับการออกแบบระบบไฮโดรโปนิกส์จากประสบการณ์ในโรงงาน

• ป้องกันแสงเข้าถังพัก แสงภายในถังทำให้สาหร่ายเติบโต ซึ่งแย่งใช้ออกซิเจนและทำให้ท่ออุดตัน
• ใช้พลาสติกเกรดสัมผัสอาหารที่ผสมสารป้องกันการเสื่อมจากรังสี UVสำหรับรางและถัง โดยเฉพาะในโรงเรือน
• เตรียมรับมือไฟฟ้าขัดข้อง NFT และแอโรโปนิกส์ต้องมีระบบแจ้งเตือน และควรมีไฟฟ้าสำรองด้วย ส่วน DWC ต้องใช้ปั๊มลมที่ทำงานไม่หยุด
• ออกแบบให้ทำความสะอาดได้ง่าย รางและถาดควรถอด ล้าง และฆ่าเชื้อระหว่างรอบปลูกได้ง่าย
• เผื่อขนาดสำหรับการขยายการผลิต ระบบไฮโดรโปนิกส์ครบชุดที่ออกแบบให้รองรับกำลังการผลิตมากกว่าปัจจุบัน 20% มีต้นทุนต่ำกว่าการสร้างใหม่ในภายหลัง

Mars Vertical Farm ผลิตราง NFT แปลง DWC โต๊ะปลูกระบบน้ำขึ้นน้ำลง ถังดัตช์ และชั้นปลูกแนวตั้งที่โรงงานในเซี่ยงไฮ้ และส่งออกให้ผู้ปลูกในหลายทวีป หากต้องการความช่วยเหลือในการเลือกประเภทระบบ แจ้งชนิดพืชและขนาดพื้นที่ของคุณ แล้ววิศวกรของเราจะเสนอแบบจัดวางและใบเสนอราคา

แหล่งอ้างอิง

• หน่วยส่งเสริมวิชาการ มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์: เอกสารประกอบเรื่องไฮโดรโปนิกส์
• หน่วยส่งเสริมวิชาการ มหาวิทยาลัยเพนน์สเตต: ระบบไฮโดรโปนิกส์และหลักโภชนาการพืช