دی اکسید کربن در گلخانه

[afa 18504]

دی اکسید کربن در گلخانه:

سه عامل عمده در رشد و نمو گیاهان عبارتند از: فتوسنتز، تنفس و تعرق

فتوسنتز:

یكی از اختلافات عمده بین گیاهان و حیوانات در كره زمین، توانایی گیاهان برای ساخت داخلی غذای خودشان می باشد. یك گیاه برای تولید غذای مورد نیاز خود به انرژی حاصل از تابش آفتاب، دی اكسید كربن موجود در هوا و آب موجود در خاك نیازمند است. اگر هر یك از این اجزاء دچار كمبود شود، فتوسنتز یا همان تولید غذا متوقف خواهد شد. در واقع اگر هر یك از این عوامل برای مدت زیادی قطع شود، گیاه از بین خواهد رفت.

هر گونه بافت گیاه سبز، توانایی انجام فرآیند فتوسنتز را داراست. كلروپلاست ه در سلولهای گیاه سبز، حاوی رنگدانه های سبزی هستند كه كلروفیل نامیده می شوند و انرژی نور را به تله می اندازند. با این وجود برگها (با توجه به ساختار بخصوصشان) عمده ترین قسمت برای تولید غذا می باشند. بافتهای داخلی حاوی سلولهایی با مقادیر فراوان كلروپلاست می باشند؛ كه در یك نظم و ترتیب خاص، به راحتی به آب و هوا اجازه جابجایی می دهند. لایه های اپیدرمی محافظ بالایی و پایینی برگها، حاوی تعداد زیادی دهانه می باشند كه؛ از دو سلول نگهبان بخصوص در هر سمت تشكیل شده اند. سلولهای نگهبان، جابجایی (ورود دی اكسیدكربن و خروج اكسیژن و بخار آب از برگها) گازهای درگیر در فتوسنتز را كنترل می كنند. اپیدرمی های پایینی برگها به طور طبیعی، حاوی بیشترین تعداد دهانه میباشند.

 

تنفس :

كربوهیدرات های ساخته شده در طول فرآیند فتوسنتز، تنها وقتی برای گیاه با ارزش هستند؛ كه به انرژی تبدیل شده باشند. این انرژی در فرآیند ساخت بافتهای جدید مورد استفاده قرار می گیرد. فرآیند شیمیایی كه طی آن قند و نشاستة تولید شده در فرآیند فتوسنتز، به انرژی تبدیل می شود؛ تنفس نامیده می شود. این فرآیند مشابه سوزاندن چوب یا زغال سنگ برای تولید حرارت یا انرژی می باشد.

اگر اكسیژن محدود شود یا در دسترس گیاه قرار نگیرد، تنفس یا متابولیسم ناهوازی رخ خواهد داد. تولیدات حاصل از این واكنش، اتیل الكل یا اسید لاتیك و دی اكسید كربن می باشد. این فرآیند به عنوان فرآیند تخمیر یا اثر پاستور شناخته می شود. این فرآیند در صنایع لبنیات كاربرد فراوان دارد. هم اكنون باید واضح باشد كه تنفس عكس فرآیند فتوسنتز می باشد. بر خلاف فتوسنتز، فرآیند تنفس در طول شب نیز به خوبی روز صورت می گیرد. تنفس در كلیة اشكال زندگی و در همة سلولها صورت می گیرد. آزاد شدن دی اكسید كربن اندوخته شده و گرفتن اكسیژن همواره در سطح سلول اتفاق می افتد. در ادامه مقایسه ای بین فتوسنتز و تنفس آمده است.

 

فتوسنتز:

تولید غذا می نماید

انرژی را ذخیره می كند

در سلول هایی كه حاوی كلروپلاست هستند رخ می دهد

اكسیژن آزاد می كند

آب مصرف می نماید

دی اكسید كربن مصرف می نماید

در روشنایی صورت می پذیرد

 

تنفس:

غذا رابرای تولید انرژی گیاه به مصرف می رساند - انرژی آزاد می كند - در همة سلولها صورت می گیرد - اكسیژن را مورد استفاده قرار می دهد - آب تولید می نماید - دی اكسید كربن تولید می نماید - در تاریكی هم به خوبی صورت می پذیرد.

تعرق:

تعرق فرآیندی است كه در طی آن گیاه آب از دست می دهد. عمدتاً این كار از طریق دهانة برگها صورت می گیرد. تعرق فرآیندی ضروری است كه حدود 90% از آب وارد شده به گیاه از طریق ریشه ها را مورد استفاده قرار می دهد.10% باقیماندة آب در واكنشهای شیمیایی و در بافتهای مختلف گیاه به مصرف می رسد. فرآیند تعرق برای حمل مواد معدنی ازخاك به گیاه، خنك نمودن گیاه در فرآیند تبخیر و نیز برای جابجایی قند و مواد شیمیایی گیاه كاملاً ضروری است. مقدار آب ازدست رفتة گیاه به چندین فاكتور محیطی از جمله دما، رطوبت، وزش باد یا جابجایی هوا وابسته است. با افزایش دما و یا جابجایی هوا، رطوبت نسبی كاهش یافته و این باعث می شود كه سلولهای نگهبان در برگها، دریچه های استومتا را باز كنند؛ به این ترتیب نرخ تعرق افزایش می یابد.

 

دی اكسید كربن در گلخانه:

سالهای زیادی است كه به منافع غنی سازی دی اكسید كربن در گلخانه ها، برای افزایش رشد و تولید گیاهان پی برده شده است. دی اكسید كربن یكی از ضروری ترین اجزاء فتوسنتز می باشد. همانطور كه در بخش قبل اشاره شد، فتوسنتز یك فرآیند شیمیایی است كه انرژی نور خورشید را برای تبدیل دی اكسید كربن و آب به مواد قندی در گیاهان سبز مورد استفاده قرار می دهد؛ سپس این مواد قندی در خلال تنفس گیاه برای رشد آن مورد استفاده قرار می گیرند. اختلاف بین نرخ فتوسنتز و تنفس، مبنایی برای میزان انباشتگی ماده خشك در گیاهان می باشد. در تولید گلخانه ای، هدف همة پرورش دهندگان، افزایش ماده خشك و بهینه سازی اقتصادی محصولات می باشد. دی اكسید كربن با توجه به بهبود رشد گیاهان، باروری محصولات راافزایش می دهد. بعضی از مواردی كه باروری محصولات به وسیلة غنی سازی دی اكسید كربن افزایش داده می شود عبارتند از :

گلدهی قبل از موعد

بازده میوه دهی بالاتر

كاهش جوانه های ناقص در گلها

بهبود استحكام ساقة گیاه و اندازة گل

 

بنابراین پرورش دهندگان گل و گیاه باید دی اكسید كربن را به عنوان یك مادة مغذی در نظر بگیرند.

برای اكثر محصولات گلخانه ای، میزان خالص فتوسنتز به واسطة بالا بردن میزان دی اكسید كربن از ppm 340 تاppm1000 افزایش می یابد. آزمایش های صورت گرفته بر روی بیشتر گیاهان نشان داده است كه با افزایش میزان دی اكسید كربن تا ppm1000 فتوسنتز به اندازة 50% افزایش خواهد یافت. البته برای بعضی از گیاهان اضافه كردن دی اكسید كربن تا ppm 1000 در نوركم، از لحاظ اقتصادی، توصیه نمی شود. برای بعضی دیگر از گیاهان مانند گل لاله ، هیچ پاسخی نسبت به اضافه كردن دی اكسید كربن مشاهده نشده است. دی اكسیدكربن در خلال باز شدن دهانه ای، توسط فرآیند پخش به گیاه وارد می شود. استومتاها سلولهای اختصاصی هستند كه به طور عمده در قسمت زیرین برگها و در لایة بیرونی قرار گرفته اند. باز و بسته شدن این سلولها اجازه می دهد كه معاوضة گازها صورت گیرد. تغلیظ 2CO دراطراف برگها، بالا گیری دی اكسید كربن در گیاهان را قویاً تحت تأثیر قرار می دهد. تغلیظ بیشتر 2CO، منجر به بالا گیری بیشتر 2CO در گیاهان می شود. سطح نور، دمای برگها و دمای هوای محیط، رطوبت نسبی، تنش آبی، غنی سازی دی اكسید كربن و میزان اكسیژن موجود در هوا و برگها از جمله فاكتورهای محیطی هستند كه باز و بسته شدن استومتا را كنترل می نمایند.

غلظت دی اكسید كربن موجود در هوای محیط چیزی در حدود ppm340)از لحاظ حجمی) می باشد. همة گیاهان در این شرایط به خوبی رشد می نمایند؛ اما بواسطة بالا رفتن غلظت 2CO تا 1000 ppm، نرخ فتوسنتز نیز افزایش خواهد یافت؛ كه در نهایت منجر به افزایش مواد قندی و كربو هیدراتهای قابل دسترس برای رشد گیاهان می شود. هر گونه گیاه سبز در حال رشد در یك گلخانه كاملاً بسته (كه اصلاً تهویه نمی شود و یا اینكه تهویة كمی دارد) غلظت دی اكسید كربن را در طول روز به كمتر از ppm200 كاهش می دهد. كاهش در نرخ فتوسنتز، هنگامی كه غلظت 2 CO از ppm 340 به ppm 200 می رسد، برابر است با افزایش آن هنگامی كه غلظت 2CO از ppm 340 به ppm 1300 می رسد. با یك حساب سرانگشتی در می یابیم كه افت سطح دی اكسید كربن به پایینتر از سطح محیط تأثیرات بسیار بیشتری نسبت به افزایش آن به بالاتر از سطح محیط خواهد داشت.

در گلخانه های جدید و به بخصوص در سازه های دو جداره كه نفوذ هوای بیرون كاهش یافته است؛ غلظت دی اكسید كربن در زمانهای بخصوصی از سال به راحتی می تواند به پایینتر از ppm 340 افت نماید. این موضوع تأثیرات منفی قابل توجهی برروی رشد گیاهان خواهد داشت. تهویة مناسب در طول روز می تواند میزان دی اكسید كربن را تا نزدیكی سطح محیطی آن بالا ببرد؛ اما میزان آن هرگز به سطح محیطی ppm340 باز نخواهد گشت. تأمین دی اكسید كربن تنها روش غلبه بر این اختلاف سطح و افزایش غلظت 2CO به بالاتر از ppm 340 است؛ كه برای اكثر محصولات گلخانه ای پر منفعت می باشد. میزان غنی سازی دی اكسید كربن به نوع محصول، شدت نور، دما، تهویه، مرحلة رشد گیاه و ملاحظات اقتصادی بستگی دارد. نقطة اشباع دی اكسید كربن در غلظتی حدود 1000 تا ppm 1300 حاصل می شود. غلظت كمتری (800 تا ppm1000 )برای محصولاتی مانند گوجه فرنگی، خیار، فلفل و كاهو توصیه می شود. افزایش غلظت دی اكسید كربن دورة رشد گیاه را كوتاه می نماید (5 تا10 درصد)، كیفیت و بازده محصول را بهبود می بخشد و همچنین اندازه و ضخامت برگها را افزایش می دهد.

منابع دی اكسید كربن:

دی اكسید كربن را می توان از سوزاندن سوختهای پایة كربن مانند گاز طبیعی، پروپان، نفت سفید و یا اینكه مستقیماً از تانكهای مخصوص نگهداری دی اكسید كربن خالص تهیه نمود. البته هر یك از منابع فوق الذكر دارای مزایا و معایب بالقوه ای می باشند. وقتی كه گاز طبیعی، پروپان یا نفت سفید سوزانده می شود، تنها دی اكسید كربن تولید نمی شود؛ بلكه همراه با آن حرارت نیز تولید می شود، كه به طور طبیعی موجب گرم شدن سیستم می شود. باید توجه داشت كه احتراق ناقص یا سرایت مواد سوختی به داخل گلخانه، می تواند منجر به از بین رفتن گیاهان شود. اكثر منابع گاز طبیعی و پروپان دارای مقدار كمی (به اندازة كافی پایین) آلودگی می باشند. باید توجه داشت، در سوختی كه برای تأمین دی اكسید كربن مورد استفاده قرار می گیرد، مقدار سولفور بیشتر از 0.02% (از لحاظ وزنی) نباشد. احتراق سوختها همچنین منجر به تولید رطوبت می شود. برای گاز طبیعی به ازای هر متر مكعب گاز سوخته شده، kg 1.4 بخار آّب تولید می شود. در مورد پروپان، مقدار رطوبت تولید شده به ازاء هر كیلوگرم دی اكسید كربن، كمی پایین تر از گاز طبیعی است.

گاز طبیعی، پروپان و سوختهای مایع در ژنراتورهای مخصوص دی اكسیدكربن سوزانده می شوند. اندازة دستگاهها و اندازة جریان هوای افقی در گلخانه، تعداد و موقعیت این دستگاهها را تعیین می نماید. مهمترین مشخصة این مشعلها این است كه؛ سوخت باید به طور كامل سوزانده شود. بعضی از كارخانجات مشعلهایی ساخته اند كه می تواند هم گازطبیعی و هم پروپان را مورد استفاده قرار دهد. به علاوه این واحدهای تولید 2CO دارای خروجی قابل تنظیم هستند. اشكال بالقوه این سیستم این است كه حرارت و بخار آب تولید شده ممكن است موجب تأثیر موضعی بر دما و شیوع بیماریها در گلخانه شود.

به عنوان یك پیشنهاد، می توان قسمتی از گاز دودكش بویلر گاز طبیعی، مربوط به سیستم حرارتی آب داغ، را به عنوان وسیله ای جهت تأمین دی اكسید كربن به داخل گلخانه هدایت نمود. البته این سیستم باید به چگالنده گاز دودكش، كه برای تأمین این هدف طراحی شده است، مجهز باشد.

نكتة قابل توجه این است كه همة بویلرها (بخصوص بویلرهای قدیمی) برای این كار طراحی نشده اند. بویلرهای گاز طبیعی باید احتراق تمیزی داشته باشند؛ اكسیدهای نیتروژن (NOx) و اتیلن تولید نكنند و یا حداقل، مقدار آنها در محصولات احتراق كم باشد.

در این سیستم، لوله های گاز در جایی كه بویلر به لولة دودكش متصل شده است، بیرون كشیده می شوند. واحد های چگالنده برای كاهش دما و رطوبت گاز ورودی به گلخانه طراحی می شوند. یك سیستم كنترل مانیتوری، پیوسته محافظت ایمنی لولة گاز را برای كنترل سطح مونو اكسید كربن انجام می دهد. سطح مجاز مونو اكسیدكربن (CO) در لولة گاز چیزی بین 6 تا ppm 10 است. یك هواكش ظرفیت پایین كه دارای مكش كلی كمی است، حجم ثابتی از گاز را مكش می نماید. یك هواكش دیگر برای اختلاط گازهای دودكش با هوای گلخانه مورداستفاده قرار می گیرد؛ و در پایان این مخلوط به داخل گلخانه هدایت می شود. این سیستم شرایطی را فراهم می نماید كه دی اكسید كربن از پایین به میان محصولات هدایت شده و قبل از خروج از منافذ و دریچه ها، در میان گیاهان به سمت بالا حركت نماید. سیستم تحویل باید به گونه ای طراحی شده باشد كه توزیع یكسانی را در سراسر گلخانه در بر داشته باشد.

می توان یك سیستم حرارتی آب داغ را برای افزایش بازده و نیز تأمین دی اكسید كربن در طول روز (هنگامی كه نیازی به حرارت وجود ندارد) به یك تانكر عایق جهت ذخیرة آب داغ مجهز نمود. حرارت تولید شده در طول روز به وسیلة تانكر آب داغ ذخیره شده و در هنگام شب بر حسب نیاز مورد استفاده قرار می گیرد.

تأمین دی اكسید كربن با استفاده از گاز دودكش در تابستان، حرارت ذخیرة بسیار بیشتری از آنچه كه به هنگام شب مورد نیاز است، حاصل می نماید. در طول ماههایی از تابستان، از آنجا كه دمای محیط بیرون به هنگام شب اغلب بالاتر از 22 درجة سانتیگراد می باشد، حرارت ذخیره شده مورد نیاز نیست؛ در این موقعیت باید كاربرد دی اكسید كربن را محدود نمود.

دی اكسید كربن مایع (حتی با وجود اینكه معمولاً گرانتر است) مورد پسند بسیاری از پرورش دهندگان گل و گیاه قرار گرفته است. مزایای عمدة استفاده از دی اكسید كربن مایع عبارتند از :

-خلوص فراورده

-عدم تولید حرارت و رطوبت

-عدم نگرانی از زیان رساندن به محصولات

-كنترل بهتر غلظت دی اكسید كربن در گلخانه

-انعطاف در وارد كردن دی اكسید كربن به گلخانه در هر زمان

 

دی اكسید كربن خالص در مخازنی كه توسط تریلر حمل می شود، به گلخانه منتقل می گردد. تانكرهای نگهداری مخصوص (كه معمولاً از فروشنده اجاره می شود)، برای هر واحد گلخانه مورد نیاز است. دی اكسید كربن متراكم به صورت مایع می باشد و باید توسط یك واحد تبخیركن، تبخیر شود.

سیستم توزیع دی اكسید كربن مایع در محیط گلخانه، از لحاظ طراحی و نصب ساده تر می باشد. اكثر استفاده كنندگان از این سیستم، لوله های پلی وینیل كلراید (pvc) انعطاف پذیر18 میلیمتری را مورد استفاده قرار می دهند. این لوله ها باید در فواصل مناسب سوراخ شده باشند. برای یك بهره برداری كوچك ممكن است دی اكسید كربن توسط كپسول فراهم گردد.

هنگامی كه فرد گلخانه دار برای پرورش گیاهان از كود حیوانی یا دیگر مواد ارگانیك استفاده می كند، غلظت دی اكسید كربن در گلخانه بواسطة فرآیند تفكیك افزایش خواهد یافت. مقدار تولید شده به پایداری كود حیوانی و فعالیت میكروارگانیسم ها، كه مواد ارگانیك را به دی اكسید كربن تبدیل می كنند، وابسته است. البته تولید 2CO از كود حیوانی تنها برای حدود یك ماه قابل توجه می باشد. در بعضی از موارد رشد ارگانیك پوشش میانی گیاه مانند الیاف نارگیل، غلظت دی اكسید كربن را در طول شب به حدود ppm 1200 افزایش خواهد داد. این موضوع معمولاً مشكلی ایجاد نمی كند؛ چراكه غلظت دی اكسید كربن در روشنایی روز به طور كاملاً سریع افت می نماید.

تراز های تكمیلی برای دی اكسید كربن:

امروزه اكثر پرورش دهندگان شرایط محیطی گلخانه را به وسیلة حسگرهای متصل به یك كامپیوتر مركزی، برای یكپارچه سازی فاكتورهای محیطی مختلف، كنترل می نمایند. یك كنترل كنندة دی اكسید كربن، كه معمولاً یك آنالیزگر گازی مادون قرمز ( IRGA ) می باشد، برای نمایش و كنترل حداقل و حداكثر غلظت دی اكسید كربن در گلخانه مورد استفاده قرار می گیرد. واحد IRGA را می توان به تنهایی یا مثل اكثر موارد در اتصال با یك كامپیوتر كنترل كنندة محیط بكار برد. در مورد اخیر، كامپیوتر كنترل كنندة محیط برای كنترل میزان دی اكسید كربن در اجماع با سطح نور، مرحلة تجدید هوا، و سرعت جریان هوا مورد استفاده قرار می گیرد؛ البته واحد IRGA به یك كالیبراسیون روزمره برای اطمینان از دقت اندازه گیری نیازمند است.

نرخ تأمین دی اكسیدكربن وابسته به پاسخ محصولات و ملاحظات اقتصادی می باشد. در حالت كلی تأمین دی اكسیدكربن به اندازة ppm 1000 در طول روز، هنگامی كه دریچه ها بسته است، توصیه می شود. هنگامی كه دریچه ها به اندازة 10% باز می شوند، می توان تأمین دی اكسیدكربن را قطع یا به مقدار 400 تا ppm 600 كاهش داد. برای به دست آوردن بازده اقتصادی بالاتر می توان غلظت دی اكسیدكربن را با توجه به میزان نور تنظیم نمود. موارد زیر تدابیر توصیه شده برای پروش دهندگان سبزیجات می باشد :

در روزهای آفتابی در حالیكه دریچه هابسته هستند، میزان دی اكسیدكربن را به اندازة 1000 ppm تأمین نمایید.

در روزهای ابری، هنگامی كه میزان نور پایینتر از 2watt/m 40 می باشد، تأمین دی اكسیدكربن را تنها به اندازة ppm 400 در نظر بگیرید.

با این وجود اكثر پرورش دهندگان گل بدون توجه به میزان نور، غلظت دی اكسیدكربن را به طور ثابت در ppm 1000 در نظر می گیرند. كامپیوتر كنترل كنندة محیط را می توان با توجه به میزان نور، برای تنظیم غلظت دی اكسیدكربن برنامه ریزی كرد؛ اما هنگامی كه دریچه ها بیش از 10% باز می شوند و یا با فرارسیدن مرحلة دوم از عملیات فن های خروجی، میزان دی اكسیدكربن را باید در مقدار ppm 400 ثابت نمود.

از آنجا كه به هنگام شب هیچ فتوسنتزی رخ نمی دهد، طبیعتاً احتیاجی به تأمین دی اكسید كربن نمی باشد. در واقع تغلیظ دی اكسید كربن در نتیجة تنفس گیاه صورت خواهد گرفت. بنابراین مشاهدة غلظت دی اكسیدكربن در حدود 500 تا ppm 600 در اوایل صبح نباید غیر عادی به نظر برسد.

دی اكسیدكربن در یك گلخانه به وسیلة مبادلة طبیعی هوا و فتوسنتز كاهش می یابد.

مبادلة طبیعی هوا :

دزرها و منافذ در گلخانه اجازه می دهند هوای بیرون، كه تنها دارای ppm 340 دی اكسید كربن می باشد، به داخل گلخانه نفوذ كند. یك مقدار میانگین برای نفوذ هوا در یك گلخانه می تواند به اندازة تعویض هوای كامل در یك ساعت باشد. برای جبران این رقیق سازی و تثبیت میزان دی اكسید كربن در ppm 1300 ، باید 2m100/2 kg CO0.37 در هر ساعت به محیط گلخانه اضافه شود.

باید توجه داشت كه برای ارتفاع و عرض بیشتر گلخانه، باید مقدار مزبور را تصحیح نمود. یك گلخانه كه دارای پهنای بیشتری نسبت به گلخانة دیگر با همان ارتفاع باشد، حجم هوای نفوذی بیشتری خواهد داشت. برای گلخانه هایی كه دارای پوشش دو جداره (دو جدارة پلی اتیلن یا اكریلیك) هستند، مقدار نفوذ هوا به اندازة 4/1 تا 3/1 حجم هوای گلخانه در یك ساعت را می توان انتظار داشت. برای گلخانه هایی كه دارای تهویة اجباری هستند، اگر فن ها در حال كار باشند، غلظت دی اكسید كربن در مقدار كمتری تثبیت خواهد شد.

 

فتوسنتز:

گیاهان در طول فرآیند فتوسنتز دی اكسید كربن را مورد استفاده قرار می دهند. نرخ مصرف باتوجه به نوع محصولات، شدت نور، دما، مرحلة رشد گیاه و میزان مواد مغذی متفاوت خواهد بود. یك مقدار میانگین مصرف به اندازة 2m100/hr/kg 0.24-0.12 محاسبه شده است. نرخ بالاتری از مصرف در صورتی كه روز كاملاً آفتابی باشد وگیاهان كاملاً سبز باشند صورت خواهد گرفت.

وقتی كه این دو عامل با هم جمع شوند، با توجه به محاسبات صورت گرفته، می باید برای تثبیت غلظت دی اكسید كربن در ppm 1300 (در یك گلخانه استاندارد) حدود 2m100/hr/kg 0.60-0.50 به محیط آن اضافه نمود. برای یك گلخانه با پوشش دوجدارة پلی اتیلن این مقدار برابر با 2m100/hr/kg 0.35-0.25 خواهد بود. در یك گلخانة شیشه ای تأمین دی اكسید كربن عمدتاً برای جبران رقیق سازی مربوط به نفوذ طبیعی هوا صورت می گیرد؛ در حالیكه برای گلخانه ای با پوشش دوجدارة پلی اتیلن مقدار دی اكسید كربن مورد نیاز برای جبران نفوذ هوا و فتوسنتز به یك اندازه خواهد بود.

ظرفیت مشعل مورد نیاز:

جهت محاسبة ظرفیت مشعلها فقط گاز طبیعی و پروپان در نظر گرفته شده است. این موضوع از آنجا نشأت می گیرد كه این سوختها عمومی ترین سوختهای مورد استفاده در صنعت می باشند. پرورش دهندگانی كه دارای آنالیزگر گاز دی اكسید كربن یا كامپیوتر كنترل كنندة محیط نمی باشند، می بایست اندازة مشعلها را به صورت كاملاً دقیق تعیین كنند. این دقت مخصوصاً در مورد گلخانه های ساده با پوشش معمولی كاملاً ضروری است. در جدول1-2 ظرفیت مشعل های مورد نیاز برای تثبیت ppm 1300 دی اكسید كربن در گلخانه درج شده است. این مقادیر بر اساس نرخهای جبران، كه قبلاً اشاره شد، لیست شده اند. با توجه به مقادیر توصیه شده در این جدول، می توان محاسبه كرد كه وقتی از گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می شود، رطوبت نسبی به اندازة 3 تا 6 درصد افزایش خواهد یافت. البته این افزایش از حرارت تولید شده توسط مشعلهای 2 CO متأثر نخواهد شد؛ به خصوص هنگامی كه درجه حرارت به اندازة یك درجه سانتیگراد افزایش یابد، هیچ تأثیری بر روی رطوبت نسبی نخواهد داشت.

در چه زمان هایی تأمین دی اكسید كربن صورت می گیرد؟

- از آنجا كه به طور طبیعی فرآیند فتوسنتز در روشنایی روز صورت می گیرد، تأمین دی اكسید كربن در هنگام شب لازم نیست. با این وجود، در روزهای ابری برای جبران نرخ كمتری از فتوستز، تأمین دی اكسید كربن برای گلخانه توصیه می شود. البته در این صورت به دلیل كاهش نرخ فتوسنتز، تغلیظ دی اكسید كربن به مقدار بیشتری صورت خواهد گرفت. تأمین دی اكسید كربن را باید یك ساعت قبل از طلوع آفتاب آغاز و یك ساعت قبل از غروب متوقف نمود. تأمین دی اكسید كربن هنگامی كه از روشنایی high pressure sedium (HPS) در شب استفاده می شود، به صورت كاملاً جدی توصیه می شود.

اگرچه سطح بهینة دی اكسید كربن با افزایش شدت نور افزایش می یابد، اما این كار با توجه به سرعت باد و برای تثبیت غلظت ppm 1000 وقتی كه دریچه ها بیش از 10 تا 15 درصد باز می باشند (یا اینكه فن های خروجی در حال كار هستند)، اغلب كار بیهوده ای می باشد. مطلب مهم این است كه پرورش دهندگان، دی اكسید كربن را در سراسر گلخانه به صورت یكنواخت توزیع نمایند. گردش هوای اضافی در گلخانه می تواند نرخ توزیع دی اكسید كربن را به وسیلة كاهش لایة مرزی در اطراف سطح برگها افزایش دهد.

 

 

 

 

پروپان گاز طبیعی

2m1000/kw hr/2m1000/3m 2m1000/kw hr/2m1000 L/

گلخانة شیشه ای 36-30 3.4-2.8 24-20 3.4-2.8

گلخانة پلاستیكی 18-15 1.7-1.4 12-10 1.7-1.4

جدول ظرفیت مشعل مورد نیاز برای تثبیت ppm 1300 دی اكسید كربن در گلخانه

توزیع دی اكسید كربن در گلخانه:

وجود یك سیستم توزیع مناسب دارای اهمیت زیادی است. توزیع دی اكسید كربن عمدتاً به حركت هوا در میان گلخانه وابسته است. این موضوع ناشی از آن است كه دی اكسید كربن در خلال فرآیند پخش نمی تواند مسافت زیادی را طی نماید. به عنوان مثال هنگامی كه برای یك محوطة بزرگ و یا برای چند گلخانة متصل به هم، تنها یك منبع دی اكسید كربن مورداستفاده قرار می گیرد، سیستم توزیع مناسبی باید نصب شود. این سیستم باید به گونه ای طراحی شود كه توزیع یكسانی را در سطح گلخانه، بخصوص زمانی كه از دی اكسید كربن مایع یا دی اكسید كربن مربوط به گاز دودكش استفاده می شود، فراهم نماید. فن های جریان افقی یا سیستم های فن- جت، توزیع یكنواختی را به وسیلة حركت حجم زیادی از هوادر گلخانه (هنگامی كه دریچه های بالایی بسته شده و فن های خروجی در حال كار نمی باشند) فراهم می نمایند. امروزه پرورش دهندگانی كه از دی اكسید كربن مایع یا دی اكسید كربن مربوط به گاز دودكش استفاده می كنند، از سیستم توزیعی با شیر مركزی همراه با لوله های منحصر به فرد، كه دارای سوراخ هایی با فاصله مساوی هستند، استفاده می كنند. این لوله ها در قسمت پایین محصولات (سایه بان) قرار گرفته اند. البته جریان هوا در گلخانه نیز كسب دی اكسید كربن توسط محصولات را افزایش می دهد. در واقع با این كار لایة مرزی اطراف برگها كاهش یافته و مولكولهای دی اكسید كربن به سطح برگها نزدیكتر می شوند.

خسارت ناشی از تأمین دی اكسید كربن بر روی گیاهان :

هرگز نباید اجازه داد كه غلظت دی اكسید كربن در گلخانه از حد مجاز بالاتر رود. غلظت دی اكسید كربن به اندازة ppm 5000 می تواند موجب سرگیجة انسان شود. میزان بالاتر دی اكسید كربن از آنچه كه توصیه شده میتواند موجب از بین رفتن برگهای پیر خیار و گوجه فرنگی گردد. برگهای بنفشة آفریقاییبسیار سخت و شكننده شده و رنگ خاكستری متمایل به سبزی به خود می گیرند. در این حالت اغلب گلبرگها حالت بدشكلی داشته و به طور كامل باز نمی شوند. علائم مشابهی در گلهای فریزی كه برای آنها مشعل های دی اكسید كربن به عنوان منبع تأمین حرارت گلخانه مورد استفاده قرار گرفته اند و به این وسیله مقادیر مفرطی از دی اكسید كربن تولید و به گلخانه وارد شده است مشاهده گردیده است. باید توجه داشت كه به جز در مواقع ضروری نباید از مشعل های دی اكسید كربن به عنوان سیستم حرارتی استفاده نمود.

از آنجایی كه دی اكسید سولفور (ppm 0.2 در هوای اتمسفر) می تواند موجب فساد شدید گیاهان شود، محتویات سولفور در سوخت مورد استفاده نباید بیش از 0.02 درصد باشد. سوختهایی مانند No.2 oil و bunker C (# 6 Oil) برای تأمین دی اكسید كربن مناسب نمی باشند.

اتیلن در غلظت ppm 0.05 و پروپیلن در سطوح بالاتر می توانند موجب پیری زودرس گیاهان خیار و گوجه فرنگی گردند. اتیلن اغلب در اثر احتراق ناقص تولید می شود. در حالیكه تولید پروپیلن معمولاً مربوط به استفاده از پروپان می باشد. خطوط نشت دار تأمین پروپان در گذشته خسارت های مالی جدی به پرورش دهندگان وارد ساخته است. مونو اكسیدكربن (CO) كه معمولاً به خودی خود مسأله ای ایجاد نمی كند، اغلب به عنوان شاخص احتراق ناقص مورد استفاده قرار می گیرد. تجاوز میزان مونو اكسید كربن از ppm 50 در گاز دودكش نشان دهندة وجود اتیلن به مقداری است كه می تواند موجب خسارت شود.

مشعل هایی كه دمای شعلة بالایی دارند، می توانند موجب تشكیل اكسیدهای نیتروژن NOx) و 2NO )شوند. مقادیر بیش از اندازة اكسیدهای نیتروژن می تواند باعث كاهش رشد و حتی از بین رفتن گیاهان شود. باید بویلرهای مجهز به مشعلهایی كه NOx كمی تولید می كنند برای تأمین دی اكسید كربن از گاز دودكش مورد استفاده قرار گیرند.

وجود مقدار كمی از مخلوط 2SO و NOx، خسارت بیشتری از وجود مقادیر بالا از هر كدام از آنها بر گیاهان وارد می كند. استفادة بیش از حد و طولانی مدت از دی اكسید كربن (به خصوص در مورد گوجه فرنگی) می تواند منجر به عدم پاسخ گیاه نسبت به تأمین دی اكسید كربن شود. انقطاع در استفاده از دی اكسید كربن برای چند روز می تواند موجب بهبود پاسخ گیاهان شود.

توجه:یك كیلوگرم دی اكسید كربن برابر 570 لیتر است.

یك متر مكعب گاز طبیعی می تواند 1000 لیتر (kg 1.8) دی اكسید كربن و 1.4 لیتر آب تولید نماید.

یك متر مكعب گاز طبیعی برابر 0.75 لیتر نفت سفید و برابر یك لیتر پروپان جهت تولید مقادیر یكسان دی اكسید كربن می باشد.

دی اكسید كربن تكمیلی:

دی اكسید كربن تكمیلی مربوط به تغلیظ آن در فضای گلخانه برای فراهم كردن مادة خام بیشتر جهت فرایند فتوستنز است. نور، آب و دی اكسید كربن به وسیلة گیاهان طی فرآیند فتوسنتز، جهت تولید كربوهیدراتها برای رشد و متابولیسم گیاه، مورد استفاده قرار می گیرند. میزان رشد گیاه به تعادل بین ساخت تركیبات بالا انرژی(كربوهیدراتها) از دی اكسید كربن و آب در فرآیند فتوسنتز و بكارگیری این تركیبات توسط فرآیند تنفس گیاه وابسته است.

می دانیم كه مواد خام مورد نیاز جهت فتوسنتز، آب و دی اكسید كربن می باشد. مطالعات بیشماری روی محدودة زیادی از محصولات نشان داده كه، میزان دی اكسید كربن موجود در اتمسفر نرخ فتوسنتز را محدود می نماید. آب احتمالاً یك فاكتور محدود كنندة مستقیم در مورد فتوسنتز نمی باشد. وقتی گیاهان به نقطه پژمردگی می رسند، در بافتهای خود مقادیر كافی آب برای فتوسنتز دارند. با این وجود پژمردگی باعث می شود كه دریچه های دهانی (استومتا) گیاه بسته شوند؛ در نتیجه دی اكسید كربن موجود در بافتها به سرعت مصرف شده و دی اكسید كربن جدیدی نمی تواند به برگها وارد شود. بنابراین تأثیر غیرمستقیم كمبود آّب بر روی نرخ فتوسنتز احتمالاً به وسیلة محدود كردن تأمین دی اكسید كربن صورت می گیرد.

دی اكسید كربن موجود در اتمسفر غلظتی حدود ppm 340 دارد. البته این یك مقدار میانگین است. مقدار غلظت واقعی دی اكسید كربن در یك موقعیت مشخص می تواند متفاوت با این مقدار باشد. تغییرات آب و هوایی موجب 4 تا 8 درصد تغییر در غلظت دی اكسید كربن به صورت روزانه یا فصلی می گردد. این تغییرات ناشی از افزایش یا كاهش تابش خورشید، درجه حرارت، رطوبت نسبی و عبور جریانهای پرفشار می باشد. غلظت دی اكسید كربن در جو همچنین توسط فعالیت های انسانی، مانند سوزاندن سوخت های فسیلی، متأثر می گردد. غلظت دی اكسید كربن معمولاً در نزدیكی شهرها، كارخانجات و فعالیت های احتراقی بسیار بیشتر است.

در یك گلخانه كه پر از گیاه است، غلظت دی اكسید كربن، تا زمانیكه درطول روز تهویه صورت گیرد، از غلظت دی اكسید كربن محیط پیروی می كند. غلظت دی اكسید كربن در طول دورة تاریكی بالا می رود؛ چرا كه گیاهان هیچ دی اكسید كربنی برای فتوسنتز مصرف نمی كنند و به علاوه دی اكسید كربن به واسطة تنفس گیاهان و دیگر ارگانیسم ها تولید می شود. در طول دورة روشنایی كه تهویه صورت نگیرد، غلظت دی اكسید كربن به پایین تر از غلظت آن در محیط افت می نماید.

تجدید هوا، اگر مقدور باشد، می تواند راه مؤثری برای تثبیت غلظت دی اكسیدكربن در گلخانه باشد. با این وجود هنگامی كه در یك گلخانه شدت نور بالا باشد و سرمای بیرون مانع از تهویة مناسب شود، غلظت دی اكسید كربن افت خواهد كرد. در یك گلخانه كاملاً بسته، غلظت دی اكسید كربن تا حدود 150 تا ppm 200 افت می نماید. این مقدار غلظت در نزدیكی نقطة جبران دی اكسید كربن قرار دارد. در این نقطه، دی اكسید كربن تولید شده توسط تنفس گیاه با مقدار مصرف شدة آن در فرآیند فتوسنتز برابر خواهد بود. هنگامی كه نقطة جبران دی اكسید كربن(هرچند به مدت كوتاهی) فرا برسد، رشد گیاهان به مقدار زیادی كاهش می یابد.

مطالعات زیادی نشان داده است كه اگر دی اكسید كربن با غلظتی بالاتر از غلظت آن در محیط در اختیار گیاه قرار گیرد، موجب بهبود رشد گیاه می شود. خصوصاً 3 تا 4 برابر غلظت بیشتر دی اكسیدكربن، رشد گیاه را به اندازة 10 تا 25 درصد افزایش می دهد. دی اكسید كربن تكمیلی موجب افزایش سطح برگها، وزن خشك گیاه، شاخه های جانبی و در بسیاری از موارد موجب كاهش زمان گلدهی می شود. تأمین دی اكسید كربن در طول روز به اندازة 800 تا ppm 1000، برای افزایش رشد بسیاری از محصولات مانند بنفشة فرنگی، گل شمعدانی، گل حن، بگونی، گل اطلسی، گل داودی، گل مینای چینی، و گلهای رز مورد استفاده قرار گرفته است.

در یك گلخانه ممكن است در زمانهای بخصوصی غلظت دی اكسید كربن به پایین تر از سطح محیط كاهش یافته و رشد گیاهان محدود گردد. در یك گلخانه كاملاً درزبندی شده در طول زمستان و درحالیكه دریچه ها كاملاً بسته اند، میزان دی اكسید كربن به طور كامل افت می نماید. در روزهای آفتابی سرد كه تعویض هوای اندكی صورت می گیرد، عمل فتوسنتز گیاهان می تواند سطح دی اكسید كربن داخل را به مقدار زیادی كاهش دهد؛ و به این ترتیب نرخ فتوسنتز محدود می گردد.

از آنجا كه دی اكسید كربن به صورت گاز می باشد، همانند بسیاری از گازها از لحاظ كنترل دارای دشواریهایی می باشد. به محض اینكه محیط گلخانه گرم شود به تجدید هوا نیازمند است، لذا دی اكسید كربن تكمیلی از طریق دریچه ها به خارج رانده می شود. بنابراین اضافه كردن دی اكسیدكربن به محیط گلخانه به شرایط آب و هوایی سرد و ایام بخصوصی از سال محدود می گردد.

دی اكسید كربن – طول عمر گیاه:

تأثیر دی اكسید كربن تكمیلی به زمانبندی، استمرار و غلظت آن وابسته است. بكارگیری دی اكسید كربن تكمیلی در مورد نهالهای تخمی منجر به كاهش زمان نشاكاری، افزایش انباشتگی مادة خشك و سطح برگها، بیشتر از زمانی كه تحت شرایط محیط بیرون قرار می گیرند، می شود. در مورد گیاه بگونیا با آزمایش كردن سطوح مختلف دی اكسید كربن و نور مصنوعی در گلخانه نتایج جالبی به دست آمده است. در صورتیكه بگونیا در معرض ppm 970 دی اكسید كربن، نور ملایم و دمای بالا (80 درجه فارنهایت) قرار گیرد، برداشت نشا چهار هفته طول خواهد كشید. این نتایج نشان دهندة 47% كاهش در زمان لازم برای برداشت نشا در مقایسه با موردی است كه بدون اضافه كردن دی اكسید كربن صورت گرفته است. آزمایش مشابهی نیز در مورد گل شمعدانی و بنفشة فرنگی نشان داده، در صورتیكه دی اكسید كربن به میزان ppm 1000 در دسترس گیاه قرار گیرد، زمان لازم جهت برداشت نشا به میزان دو هفته كاهش خواهد یافت. واكنش گیاهان جوان نسبت به تأمین دی اكسید كربن بسیار بیشتر است. بنابراین زمان سنجی در تأمین دی اكسید كربن دارای اهمیت زیادی می باشد.

دی اكسید كربن- دما:

دمای مناسب می تواند تأثیر قابل توجهی بر میزان پاسخ گیاه نسبت به تأمین دی اكسید كربن داشته باشد. در مورد گل داودی افزایش دمای روزانه و تأمین دی اكسیدكربن (باهم)، موجب افزایش طول ساقه و وزن تر گیاه می شود. این افزایش بیشتر از حالتی است كه هر یك از این عوامل به تنهایی در اختیار گیاه قرار گیرد.

 

دمای بالا در شب دارای تأثیر بسیار اندكی بر روی میزان پاسخ گیاه نسبت به تأمین دی اكسید كربن می باشد. مطالعات زیادی نشان داده اند كه دمای بهینة روزانه برای رشد گیاهان، با افزایش غلظت دی اكسید كربن، افزایش می یابد. یك حساب تخمینی نشان می دهد، در صورتیكه دی اكسیدكربن تكمیلی در دسترس گیاه قرار گیرد، دمای روزانه را باید به اندازة 5 تا 10 درجة فارنهایت افزایش داد. یك نتیجة منطقی حاصل از بالا بردن دمای روزانه این است كه می توان تجدید هوا را قطع كرده و دورة غنی سازی را تمدید نمود.

 

دی اكسید كربن - نور:

در رابطه با تأثیر نور روی فتوسنتز باید گفت كه هر گیاهی دارای یك مقدار ماكزیمم شدت نور (منحصر به فرد) می باشد كه میزان بالاتر از آن نرخ فتوسنتز را افزایش نمی دهد. این مقدار را نقطة اشباع نور می نامند. تا زمانی كه شدت نور از مقادیر پایین تا نقطة اشباع نور افزایش یابد، فتوسنتز نیز افزایش خواهد یافت. البته اگر دی اكسید كربن تكمیلی به محیط پرورش گیاه اضافه گردد، نقطة اشباع نور در شدت نور بالاتری به دست آمده و نرخ بیشتری از فتوسنتز حاصل می گردد.

 

گوجه فرنگی

در حقیقت غنی سازی محیط گلخانه به وسیلة اضافه كردن دی اكسید كربن، رشد گیاهان را در همة موارد به جز در پایین ترین سطوح نور افزایش می دهد. این مطلب دلالت برآن دارد كه حتی در شرایط نوری ضعیف، كه می تواند رشد گیاه را محدود نماید، اضافه كردن دی اكسید كربن می تواند فتوسنتز و رشد گیاه را بهبود بخشد. اضافه كردن نور و تأمین

دی اكسید كربن (با هم) برای بهبود رشد گیاه بسیار مناسب است. اضافه كردن نور تكمیلی تأثیر بیشتری نسبت به تأمین دی اكسید كربن بر رشد گیاه دارد. اما پیشرفت كامل زمانی حاصل می شود كه این دو عامل را با هم به كار گرفت.

 

دی اكسید كربن - مواد مغذی:

با تأمین دی اكسید كربن در شرایط آفتابی و نیز با استفاده از افزایش مواد مغذی در دسترس گیاه می توان رشد گیاهان را تسریع بخشید. غلظت پایین مواد غذایی در محیط كشت موجب كاهش نرخ فتوسنتز و رشد گیاه می شود. در شرایطی كه غنی سازی دی اكسید كربن انجام می شود و به خصوص هنگامی كه توأماً نور تكمیلی هم مورد استفاده قرار می گیرد، كمبود مواد غذایی سریعاً رخ خواهد داد.

باور عمومی بر این است كه تحت شرایط غنی سازی دی اكسید كربن، میزان كوددهی را باید افزایش داد. آزمایشات مختلف نشان داده كه در این حالت بعضی از مواد غذایی سریعاً در محیط كشت دچار كمبود می شوند. در حالیكه تغییرات مواد غذایی دیگر بسیار اندك است. بهترین توصیه این است كه پرورش دهندگان از نمایشگرهای نشان دهندة میزان مواد غذایی در خاك و بافتهای گیاه استفاده كنند و سپس برنامه های كوددهی خود را بر اساس نتایج حاصله تنظیم نمایند.