يوجد العديد من الخامات التي يمكن استخدامها كوسط (بيئة) للزراعة فوق الأسطح، وتختلف المواد فيما بينها في طبيعة كل مادة وخواصها الطبيعية. ولاختلاف وتنوع أشكال وأنواع المواد الموجودة في البيئة المحيطة وتعددها يجب أن تتواجد مجموعة من الأسس التي تمكنا من اختيار الخامة الملائمة لتكون بيئة زراعية.

الشروط التي يجب توافرها في بيئات الزراعة فوق الأسطح:

•    أن تكون للبيئة القدرة على الاحتفاظ بالماء:
تتوقف قدرة البيئة على الاحتفاظ بالماء وصرف الماء الزائد على حجم حبيبات البيئة وشكلها ومسامها حيث أن الماء يمسك على سطح الحبيبات وفي المسام ما بين الحبيبات. وكلما صغر حجم الحبيبات كلما ازدادت مساحة سطح الحبيبة وتقاربت من بعضها وزادت قدرة البيئة على الاحتفاظ بالماء. والحبيبات غير المنتظمة الشكل لها مساحة سطح أكبر من الحبيبات الملساء والمستديرة بالتالي يكون لها قدرة أعلى على الاحتفاظ بالماء.
وبالتالي فيجب أن يكون حجم الحبييات مناسب حتى تحتفظ بقدر مناسب من الماء يتناسب مع نوع المحصول المطلوب زراعته بها.

•    أن تكون البيئة جيدة الصرف والتهوية:
يجب أن تكون البيئة جيدة الصرف حيث يسهل بها صرف الماء الزائد عن قدرة البيئة على مسكه وذلك لضمان توفير التهوية الجيدة في بيئة نمو الجذور، لذلك يجب تحاشي أن تكون حبيبات البيئة ناعمة جدًا مما يؤدي إلى انخفاض حركة الأكسجين خلال حبيبات البيئة فتسوء الحالة الكلية للتهوية في بيئة النمو مما يترتب عليه اختناق جذور النباتات المزروعة بها.

•    أن تكون البيئة خالية من المواد الضارة أو السامة:
يجب أن تكون البيئة خالية من أي مادة تلحق الضرر بجذور النباتات أو تؤثر على نمو النباتات في هذه البيئة ومثال على ذلك الرمل أو الحصى الناتج من أصل جيري (يحتوي على كربونات الكالسيوم) حيث يجب تحاشي استخدامه لأن وجود كربونات الكالسيوم من شأنه أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حموضة PH المحلول المغذي إلى أعلى من 7، وهذا الارتفاع في درجة الحموضة يؤدي إلى ترسيب كلاً من الحديد والفوسفور وبالتالي تظهر أعراض نقص هذه العناصر بالرغم من تواجدها في المحلول.

•    أن تقوم البيئة بتدعيم النباتات النامية بها:
يجب أن تعمل البيئة على تدعيم النباتات وتثبيتها بشكل جيد، وتعتمد قدرة البيئة على تدعيم الجذور إما عن طريق أن تكون البيئة ثقيلة أو أن ترتبط بجذور النباتات بقوة فتعمل على تثبيت النبات.

•    أن تكون البيئة خالية من المسببات المرضية:
يجب أن تكون البيئة خالية من الآفات والحشرات المختلفة عند استخدامها حتى لا تكون مصدر لإصابة النباتات النامية بها بالأمراض المختلفة.

•    أن تكون البيئة خالية من الملوحة:
يجب أن تكون البيئة خالية من الملوحة حتى لا تؤثر على نمو النباتات النامية بها فمثلاً في حالة استخدام بيئة نشارة الخشب تحتوي غالبًا على تركيز مرتفع من أملاك كلوريد الصوديوم نظرًا لما تتعرض له ألواح الخشب من النقع في محلول ملحي لفترات طويلة.

•    أن تكون البيئة خالية من بذور الحشائش:
يجب أن تكون البيئة خالية من بذور الحشائش حتى لا تكون مصدر للحشائش التي تنمو وتنافس المحصول الرئيسي في الغذاء والماء. كذلك تكون الحشائش في كثير من الأحوال عوائل لبعض الأمراض التي تنتقل إلى النباتات النامية فتلحق الضرر بها.

•    أن تكون بطيئة التحلل.
يفضل أن تكون البيئة العضوية في حالة استخدامها بطيئة التحلل، حتى تظل أطول فترة ممكنة بأفضل مواصفات. ويؤذي ذلك إلى تقليل تكاليف تغير البيئة سنويًا.

•    سهولة نقل البيئة وتداولها ورخص ثمن البيئة:
تتواجد أنواع كثيرة من البيئات ولكل يراعى أن تكون البيئة متوافرة في العديد من الأماكن حتى يسهل تداولها ونقلها، حيث يترتب على ذلك انخفاض تكالي النقل مما يقلل من تكاليف الإنشاء المبدئية لحديقة السطح. كذلك يوضع في الاعتبار ثمن البيئة فيجب أن تكون البيئة ذات سعر مقبول غير مرتفع حتى تكون ملاءمة لجميع شرائح المجتمع.

أنواع البيئات التي يمكن استخدامها في مزارع الأسطح:

يوجد العديد من المواد التي يمكن استخدامها كبيئة للزراعة بدون تربة، وتقسم هذه المواد إلى قسمين رئيسيين هما:

1.     البيئات العضوية.
2.     البيئات غير العضوية.

أولاً: البيئات العضوية:

البيت موس:
يعتبر البيت موس من أكثر البيئات شيوعًا ويستخدم بصورة كبيرة على مستوى العالم، وهو عبارة عن مادة عضوية متحللة توجد في المناطق الرطبة من العالم بمساحات كبيرة تعرف بمناجم البيت موس. وقد يستخدم بصورة مفردة كما هو أو يخلط ببعض البيئات الأخرى مثل الفيرموكوليت أو البيرليت أو الرمل.

ومن مواصفات البيت موس ما يلي:

1.     قدرته الكبيرة على امتصاص الماء تبلغ تقريبًا 8 أمثال وزنه بعد التشبع وصرف الماء الزائد.
2.     يتميز بانخفاض درجة الحموضة له.
3.     نسبة لمادة العضوية به مرتفعة حوالي 94 – 99%.
4.     يعتبر البيت موس عالي المسامية (95 – 98%).

سرس الأرز:
وهي عبارة عن قشور حبوب الأرز.

ومن مواصفات بيئة سرس الأرز ما يلي:

1.     خفيفة الوزن جدًا.
2.     توفر التهوية اللازمة لنمو جذور النباتات المختلفة فعند خلطها مع بيئة رديئة التهوية تقوم بتحسين التهوية والصرف لها.
3.     لها قدرة متوسطة على الاحتفاظ بالماء.

ويعاب عليها وجود حبات الأرز التي تنبت عند ريها بالماء وقت الزراعة.

ألياف جوز الهند:
ألياف وبيت جوز الهند من البيئات التي دخلت حديثًا كأحد أوساط الزراعة بدون تربة وهي تستخرج من ألياف ثمار جوز الهند.

ومن مواصفات ألياف جوز الهند:

1.     إمكانية استخدامها لأكثر من عام دون حدوث أي تغير في صفاتها الطبيعية.
2.     بطيئة التحلل فلا تهدم سريعًا.
3.     لها قدرة على الاحتفاظ بالماء.
4.     لها قدرة على توفير التهوية الجيدة في البيئة.

ويعاب عليها ارتفاع نسبة الملوحة في أول استخدام لها ويجب نقعها في الماء لفترات طويلة.

ثانيًا: البيئات غير العضوية:

الرمل:
يعتبر الرمل من أقدم وأفضل المواد التي استخدمت كوسيلة صلب لتنمية النباتات، ولا يفضل استخدام الرمال المحتوية على الجير وذلك بسبب وجود نسبة عالية من كربونات الكالسيوم بها حيث إنها تعمل كمادة لاحمة لجزيئات الرمل مما يغير من الصفات الطبيعية للرمل.

كذلك لا يفضل استخدام رمال الشواطئ لاحتوائها على نسبة مرتفعة من الأملاح. ويفضل استخدام الرمال ذات الأصل الجرانيتي أو السليكاتي كبيئة زراعية وتعتبر أقطار حبيبات الرمل عامل هام في نجاح استخدامه كبيئة زراعية حيث إن الرمل الخشن جدًا لا يحتفظ بقدر كافي من الرطوبة، أما الرمل الناعم جدًا فلا يسمح بنسبة كافية من التهوية. ويتميز الرمل بالصرف الجيد، لكن قدرته على الاحتفاظ بالماء ضعيفة لذلك يفضل إضافة البيت موس إلى الكمبوست معه.

الفيرموكيوليت:
وهي عبارة عن سيليكات الحديد والألومنيوم والماغنسيوم المتهدرت. وهو عبارة عن رقائق معدنية تستخرج من مناجم الميكا في أفريقيا وأستراليا وأمريكا، ويتم الحصول على المادة في الصورة القابلة لتكون بيئة زراعية عن طريق معاملة المعدن الخام لدرجة حرارة 1000 درجة مئوية فتتحول الرطوبة الموجودة به إلى بخار يزيد من الضغط داخل طبقاته، مما يؤدي إلى تكسير وتقسيم هذه الطبقات إلى جزيئات أو أجزاء صغيرة خفيفة مسامية ذات صفات جيدة تلائم الزراعة بدون تربة.
 
ومن مواصفات الفيرموكيوليت:

1.     له قدرة كبيرة على الاحتفاظ بالماء.
2.     يوجد بها عنصري الماغنسيوم والبوتاسيوم في صورة ميسرة يمكن للنباتات امتصاصها والاستفادة منها.

وقد لوحظ أن الفيرموكيوليت مادة ماصة للماء وبالتالي يظل مبتلاً معظم الوقت، لذلك يفضل خلطه بمادة أخرى للتقليل من حالة الابتلال الدائمة بالتالي تظل رطوبة وسط الزراعة ملائم لنمو النباتات.

البيرليت:
هو عبارة عن حجر بركاني منشأة اللافا البركانية. يندرج لونه من الرمادي إلى الأبيض ويتركب من سليكات الألومونيوم وصوديوم وبوتاسيوم. يتم طحنه وتسخينه على درجة حرارة مرتفعة من 900 – 1000 درجة مئوية، حيث يحدث له انتفاخ نتيجة خروج الهواء الساخن منه وتتكون به فجوات هوائية حيث يحدث له نتيجة لذلك تمدد واتساع للحبيبات وانتفاخها بصورة كبيرة.

ومن مواصفات البيرليت:

1.     مادة ثابتة التركيب من الناحية الفيزيائية، وليس لها القدرة على التبادل الكاتيوني.
2.     مادة خفيفة الوزن.
3.     سهولة الصرف مع الاحتفاظ بالماء بصورة جيدة، ومن المفضل أن يتم الري على عدة مرات في اليوم الواحد وذلك من أجل ضمان استيفاء حاجة النبات من المياه والعناصر الغذائية.
4.     بيئة جيدة التهوية.
5.     حبيبات البيرليت تتميز بوجود الخاصة الشعرية مما يسهل من استخدامها كبيئة تروى بطريقة الري تحت السطحي.

ويستخدم البيرليت على مستوى واسع في الزراعة، حيث يستخدم بصورة منفردة ويعطي نتائج جيدة أو يدخل في عمل خلطات مع بيئات أخرى كالبيت موس وذلك لزراعة العديد من محاصيل الخضر، الشتلات، زهور القطف، ونباتات التزيين الداخلي.

الخفاف:
هو عبارة عن صخر سليكاتي من أصل بركاني يحتوي على عناصر الألومنيوم والبوتاسيوم والصوديوم، وآثار من الكالسيوم والماغنسيوم والحديد. والمادة بها العديد من الفراغات، وتتكون تلك الفراغات نتيجة لخروج البخار الساخن منها قبل أن تبرد حمم اللافا البركانية.
وهو موجود بصورة طبيعية لا يحتاج إلى حرارة أو تسخين بل أن كل ما يجرى عليه من عمليات هو التكسير والطحن إلى الحجم المناسب من الحبيبات.

ومن مواصفات الخفاف:

1.     الخفاف مادة تشبه البرليت في التركيب الكيميائي لكنها تختلف عنها في الخواص الفيزيائية حيث أن الأول مادة أثقل من البرلنت.
2.     لا تمتص الماء بسهولة، كذلك لا تحتفظ به لفترة طويلة.
3.     بيئة جيدة التهوية.
4.     سهولة تنظيفها وتطهيرها.

وقد تستخدم البيئات السابقة بصورة مفردة، أو قد تستخدم في صورة خلطات مكونة من أكثر من بيئة من البيئات السابقة.

خلطات البيئات:

ويمكن استخدام البيئات السابقة بصورة مفردة كبيئة زراعية أو يمكن أن يتم خلط أكثر من بيئة معًا، وذلك للوصول إلى أفضل مواصفات للبيئة تلاءم نمو النبات المراد زراعته.

فنجد أن مواصفات البيئة المراد زراعتها له أثر كبير على نجاح عملية الزراعة، فهذه الخواص هي التي تحدد التوازن ما بين الماء اللازم لنمو النباتات والهواء اللازم لتنفس الجذور. حيث يجب توافر الفراغات الصغيرة التي تعمل على الاحتفاظ بالماء الضروري لحياة النبات والفراغات الكبيرة التي تعمل على توفير الهواء اللازم لنمو النباتات. كذلك تحدد مقدرة البيئة على امتصاص العناصر الغذائية على حبيباتها ومن أهم هذه الصفات التي يجب تقديرها:

•     وزن البيئة.
•     قدرة البيئة على مسك الماء.
•     درجة حموضة البيئة.
•     تركيز الأملاح في البيئة.
•     الكثافة الظاهرية للبيئة.
•     السعة التبادلية الكاتيونية للبيئة.
•     درجة ثبات البيئة.

ومن هنا تظهر أهمية خلط أكثر من بيئة مع بعضها بهدف الوصول للمواصفات المطلوبة لبيئة النمو.