فبدون عملية التمثيل الضوئي، لن تتمكن الطاقة الضوئية من تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين، وهو عنصر أساسي لحياة محاصيلنا ونموها. ويعزز تخصيب ثاني أكسيد الكربون من نمو النباتات، وخاصة الخضروات، حيث يؤدي إلى زيادة الغلة وتحسين الجودة. يجب مراقبة مستوى ثاني أكسيد الكربون₂ باستمرار باستخدام محلل ثاني أكسيد الكربون₂ من أجل ضمان إنتاجية محاصيل الصوب الزراعية وجودة المحصول. من خلال التحكم في ثاني أكسيد الكربون، يمكن للمزارعين توقع زيادة المحاصيل وتحسين جودة المنتج.
كيف يمكن ضمان التحكم الدقيق فيثاني أكسيد الكربون؟
هل تعلم أنه بالإضافة إلى الأكسجين، تنتج نباتاتنا السكر أيضاً؟
البناء الضوئي هو مصدر الأكسجين الذي نتنفسه والطعام الذي نتناوله.
وبدون هذه العملية، لا يمكن للطاقة الضوئية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين.
تحدث عملية البناء الضوئي في وجود الضوء والماء وثاني أكسيد الكربون والمواد المغذية، وكلها ضرورية لنمو النبات.
يمكن أن تختلف فعالية هذه الآلية وفقًا لعدد من المعايير، بما في ذلك تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء المحيط.
بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون، يحتاج النبات إلى السكر لينمو. والنقطة الأساسية هي أنها تنتج هذا السكر بنفسها.
المعادن والماء والمواد المغذية والضوء هي العناصر الأساسية الأخرى.
يكون تفاعل البناء الضوئي بعد ذلك على النحو التالي:
CO₂ + H₂O + ضوء → سكر + O₂
وبشكل أكثر دقة، يستخدم النبات هذا السكر كوقود. فهو يمكّنه من توليد خلايا جديدة، وبطريقة ما "يتنفس".
الإجابة بسيطة: تحسين عملية التمثيل الضوئي، وبالتالي تحفيز نمو النبات والتحكم فيه.
كما أن مراقبة ثاني أكسيد الكربون في الصوبات الزراعية ضرورية أيضًا لإدارة مستويات التعرض لكل من النباتات والعمال، مما يضمن السلامة من خلال الحفاظ على تركيزات ثاني أكسيد الكربون ضمن الحدود الموصى بها.
أصبح الإنتاج الزراعي في البيوت المحمية الآن واقعًا سريع النمو على نطاق عالمي، حيث تنتشر حوالي 405,000 هكتار من البيوت المحمية في جميع أنحاء أوروبا.
شهدت السنوات العشرين الماضية ثورة في زراعة وتكنولوجيا الصوبات الزراعية.
حتى وقت قريب، كان محصول 100 طن/هكتار من الطماطم في الدفيئة يعتبر أداءً جيدًا... أما اليوم، فإن محصول 600 طن/هكتار ليس بالأمر غير المعتاد في الصوبات الزراعية عالية التقنية.هانز دريير، مدير قسم الإنتاج النباتي وحماية النباتات في منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو)
قد تظن أن مناطق العالم ذات أشعة الشمس الوفيرة لا تحتاج إلى دفيئات زراعية. ولكن الأمر ليس كذلك.
مرة أخرى، اعتمادًا على النبات المزروع، يعدثاني أكسيد الكربون، مثل درجة حرارة الهواء وسرعته، معيارًا رئيسيًا، ويختلف مستواه الأمثل باختلاف النبات المزروع.
من المعروف أن تركيزثاني أكسيد الكربون في الهواء المحيط قد ازداد بشكل كبير منذ الثورة الصناعية، بل وبسرعة أكبر اليوم.
ومع ذلك، يبلغ متوسط مستواه حاليًا حوالي 400 جزء في المليون (جزء في المليون)، أو 0.04% من الهواء الذي نتنفسه.
في ظل ظروف الإضاءة ودرجة الحرارة المناسبة، تنمو الطماطم بشكل أفضل مع 900 جزء في المليون والخيار مع 700 جزء في المليون.
في كل من الدفيئات الزراعية وغرف النمو، تُستخدم نقاط الضبط للتحكم تلقائيًا في مستويات ثاني أكسيد الكربون وضمان النمو الأمثل للنبات.
لذلك يبدو من الواضح أن هناك حاجة إلى تطوير الأجواءالتي يتم التحكم فيها بثاني أكسيد الكربون، وبالتالي الصوبات الزراعية، في جميع المناطق من أجل مواجهة التحدي المتمثل في إطعام العالم في السنوات القادمة.
تُعرف هولندا بأنها رائدة في زراعة الصوبات الزراعية في الغلاف الجوي الخاضع للرقابة. ومع وجود عدد كبير ومتزايد باستمرار من الصوبات الزراعية الكبيرة التي يبلغ عددها 9000 صوبة زراعية كبيرة، تشغل 0.25% من إجمالي مساحة البلاد، تمثل هذه السوق نسبة كبيرة من الناتج المحلي الإجمالي للبلاد. ويعمل بها 150,000 عامل ويتم تصدير 80% من المنتجات.
تشتهر إسبانيا أيضاً بوجود واحدة من أكبر الدفيئات الزراعية في العالم. وتقع في ألميريا، حيث تغطي الصوبات الزراعية مساحة 200 كيلومتر مربع تقريباً.
يجب إدخال ثاني أكسيد الكربون الإضافي خلال فترات الطقس المشمس، ولكن ليس في الأيام الغائمة أو في الليل.
يمكن استخلاص ثاني أكسيد الكربون₂ من الشعلات باستخدام زيت الوقود أو الغاز الطبيعي. في هذه الحالة، من الضروري الحرص على تجنب وجود غازات سامة في الدفيئة - سواء كانت غازات ضارة بالنباتات (SO₂، الإيثيلين، إلخ) أو بالبشر (أول أكسيد الكربون). كما يمكن لمولدات ثاني أكسيد الكربون التي تعمل بالاحتراق أن توفر التدفئة للبيت الزجاجي، مما يجعلها فعالة بشكل خاص للعمليات واسعة النطاق.
والخيار الآخر هو استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل النقي الذي يتم شراؤه من موردين متخصصين. وفي هذه الحالة، فإن تنظيم الضغط في خزانات ثاني أكسيد الكربون وأنظمة التوزيع أمر ضروري للتحكم في التدفق وضمان السلامة.
والطريقة الأكثر شيوعًا لتخصيب ثاني أكسيدالكربون في تطبيقات الاحتباس الحراري هي احتراق الوقود الأحفوري. والوقود الأكثر استخدامًا لإثراء ثاني أكسيدالكربون هو الغاز الطبيعي . ويولد حرق متر مكعب واحد من الغاز الطبيعي حوالي 1.8 كجم من ثاني أكسيدالكربون.
ويمكن أن تؤدي إضافةثاني أكسيد الكربون بعد ذلك إلى اختلافات محلية في تركيزثاني أكسيد الكربون في جميع أنحاء الدفيئة. التدرجات الأفقية والرأسية في الظروف البيئية غير مواتية، ولكن لا يمكن تجنبها. أهم شيء هوتجنب حدوث انخفاض في تجانس نمو النباتات وإنتاج المحاصيل.
على سبيل المثال، في حالة وجود شبكة توزيع، يكون هناك تركيز عالٍ منثاني أكسيد الكربون بالقرب من أنابيب التوزيع ومستوى منخفض بالقرب من الحافة، أو بالقرب من نوافذ التهوية المفتوحة. يوصى عندئذٍ بوضع خطوط توزيعثاني أكسيد الكربون على مستوى منخفض، بالقرب من المحاصيل قدر الإمكان.
وبهذه الطريقة، سيضمن الانتشار الطبيعي لثاني أكسيد الكربون نحو الجزء العلوي من الدفيئة أن يكون تخصيبثاني أكسيد الكربون منتظمًا على طول المحور الرأسي.
كما أن التوزيع الأفقي يمثل تحديًا أيضًا، حيث يجب أن يحتوي سطح الدفيئة بأكمله على نفس الكمية منثاني أكسيد الكربون، بحيث تنمو جميع النباتات بنفس المعدل ويكون النضج والجودة متماثلين في جميع أنحاء المحصول.
لضمان التجانس الحجمي (الأفقي والرأسي) لتركيزثاني أكسيد الكربون في الدفيئة، فإن أفضل استراتيجية هي قياسه في عدة نقاط في الدفيئة.
ويمكن القيام بذلك باستخدام العديد من أجهزة تحليل الغازات و/أو عن طريق أخذ عينات متعددة النقاط باستخدام جهاز تحليل واحد، اعتمادًا على حجم الدفيئة والميزانية المتاحة.
في حالة وجود دفيئة كبيرة، سيتم استخدام العديد من أجهزة مراقبةثاني أكسيد الكربون لتغطية الحجم بالكامل. ولضمان أن يكون الغلاف الجوي ممثلاً قدر الإمكان، ستقوم كل وحدة تحكم بقياس عدة مناطق أصغر في نفس الوقت (بشكل عام 4 أو 6).
تضمن هذه الاستراتيجية المحسّنة توزيعثاني أكسيد الكربون بالتساوي على جميع المحاصيل.
جهاز استشعار ثاني أكسيد الكربون من Fuji Electric هو جهاز موثوق به مصمم خصيصًا لتطبيقات الصوبات الزراعية. تشمل الميزات الرئيسية المعلمات القابلة للتعديل والإنذارات وخيارات الاتصال، مما يجعله متعدد الاستخدامات وسهل الاندماج في بيئات الدفيئة المختلفة.
جهاز Fuji Electric ZFP ZFP لمراقبةثاني أكسيد الكربون للبيوت الزجاجية هو جهاز مخصص لتحليل الغازات غير المشتتة بالأشعة تحت الحمراء (NDIR). وقد تم تصميمه منذ سنوات لهذا الغرض وتم تحسينه مع الخبرة. ويوفر جهاز استشعار ثاني أكسيد الكربون استجابة سريعة للتغيرات في تركيز ثاني أكسيد الكربون، مما يتيح الكشف والتنبيهات في الوقت الحقيقي للحفاظ على جودة الهواء المثلى لنمو النباتات.
أكثر من 10,000 جهاز مراقبة ZFPCO2 مستخدم حاليًا في جميع أنحاء أوروبا لتحسين إنتاجنا الغذائي من خلال تعزيز عملية التمثيل الضوئي من خلال التسميدبثاني أكسيد الكربون.
هذا المحلل المزود بفلتر داخلي ومضخة خاصة به، قادر علىسحب الهواء المحيط حول موقعه، ثم من مناطق بعيدة باستخدام شبكة من أنابيب أخذ العينات. ومن الاستراتيجيات الشائعة، مثل تلك الموضحة في الصورة المقابلة، سحب الهواء من عدة مناطقلضمان تجانسثاني أكسيد الكربون في المنطقة المستهدفة.
إن تركيب وحدة التحكم ZFP CO↪No2082↩ بسيط، كما أن ثباتها الفريد يسمح بتكرار المعايرة السنوية.
لقد اشتهرت تقنية الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة بالأشعة تحت الحمراء في جهاز فوجي إلكتريك لمراقبة ثاني أكسيد الكربون منذ الستينيات من القرن الماضي بمتانتها وثبات إشاراتها في أقسى الظروف الجوية.
يعمل المجس باستخدام مصدر الأشعة تحت الحمراء (IR) الذي يوجه موجات الضوء عبر خلية مملوءة بعينة من الهواء. يتحرك هذا الهواء نحو مرشح بصري يقع أمام كاشف ضوء الأشعة تحت الحمراء.
يقيس كاشف ضوء الأشعة تحت الحمراء كمية ضوء الأشعة تحت الحمراء التي تمر عبر المرشح البصري.
كما أن نطاق الأشعة تحت الحمراء التي ينتجها مصدر الأشعة تحت الحمراء قريب جدًا من نطاق امتصاصثاني أكسيد الكربون البالغ 4.26 ميكرون. وبما أن طيف الأشعة تحت الحمراءلثاني أكسيد الكربون فريد من نوعه، فإن تطابق الطول الموجي لمصدر الضوء يعمل بمثابة بصمة أو "بصمة" لتحديد جزيءثاني أكسيد الكربون.
عندما يمر ضوء الأشعة تحت الحمراء عبر الخلية، تمتص جزيئات ثاني أكسيدالكربون نطاقًا محددًا من ضوء الأشعة تحت الحمراء وتسمح بمرور الأطوال الموجية الأخرى للضوء. في نهاية الكاشف، يصطدم الضوء المتبقي بمرشح ضوئي يمتص جميع الأطوال الموجية للضوء باستثناء الطول الموجي الذي تمتصه جزيئاتCO2 في خلية العينة. وأخيرًا، يقرأ كاشف الأشعة تحت الحمراء الكمية المتبقية من الضوء التي لم تمتصها جزيئاتCO2 أو المرشح البصري.
يتم قياس الفرق بين كمية الضوء المشع من مصدر الأشعة تحت الحمراء وكمية ضوء الأشعة تحت الحمراء التي يستقبلها الكاشف. وبما أن الفرق هو نتيجة امتصاص جزيئات ثاني أكسيدالكربون الموجودة في الهواء داخل الخلية للضوء، فإنه يتناسب طرديًا مع عدد جزيئاتثاني أكسيد الكربون. ثم تتم معالجة هذه البيانات بواسطة اللوحة الإلكترونية الداخلية ويتم إخراجها كإشارة 4-20 مللي أمبير يستخدمها نظام تخصيب ثاني أكسيدالكربون.
تتمتع شركة Fuji Electric بعقود من الخبرة في تصنيع معدات تحليل الغازات المتقدمة، مما يضمن أداءً عالي الجودة وموثوقية مثبتة.
يعد محلل ZFP مناسبًا أيضًا للاستخدام في غرفة الزراعة، مما يوفر مراقبة موثوقة لثاني أكسيد الكربون والتحكم فيه لضمان النمو الأمثل للنبات.
التطبيققم بتنزيل ورقة الطلب وتحسين إنتاجية وجودة إنتاجك من الصوبات الزراعية!
تعد الإدارة الفعالة للمياه والمغذيات أمرًا ضروريًا لدعم نمو النباتات القوي وزيادة غلة الدفيئة إلى أقصى حد. كل نوع من النباتات له احتياجات محددة، ولكن المحلول المغذي المتوازن الذي يتراوح الأس الهيدروجيني له بين 5.5 و6.5 يعتبر مثاليًا بشكل عام لمعظم المحاصيل. يسمح استخدام مقياس التدفق للمزارعين بمراقبة استهلاك المياه بدقة وضبط جداول الري وفقًا للاحتياجات الفعلية للنباتات، وتجنب الري الناقص أو الزائد.
الحفاظ على الظروف البيئية المثلى - مثل درجة الحرارة والرطوبة - لا يقل أهمية عن ذلك. يمكن أن تكون المستويات العالية من أول أكسيد الكربون ضارة بصحة النبات، ولهذا السبب من المهم جدًا ضمان التهوية الكافية وجودة الهواء الجيدة. من خلال مراقبة هذه المعايير عن كثب، يمكن للمزارعين خلق بيئة تعزز النمو الصحي وتقلل من خطر نقص المغذيات وتساعد على منع ظهور الآفات والأمراض.
لا يؤدي الاهتمام المستمر بإدارة المياه والمغذيات إلى زيادة المحاصيل فحسب، بل يعزز أيضًا من صحة محاصيل الدفيئة ومرونتها.
تعد حماية محاصيل البيوت الزجاجية من الآفات والأمراض أمرًا ضروريًا للحفاظ على غلة عالية وضمان مستقبل مزرعتك على المدى الطويل. يمكن للمزارعين الجمع بين طرق المكافحة البيولوجية والكيميائية والثقافية للحد من التهديدات. من الضروري مراقبة النباتات بانتظام لاكتشاف العلامات الأولى للإصابة أو المرض، حيث يمكن أن يمنع الإجراء السريع الانتشار والأضرار الكبيرة.
يمكن أن يكون جهاز مراقبة ثاني أكسيد الكربون أداة قيمة في هذه العملية، حيث يمكن أن تشير التغيرات المفاجئة في مستويات ثاني أكسيد الكربون إلى وجود آفات أو أمراض تؤثر على تنفس النبات. كما أن الحفاظ على بيئة دفيئة نظيفة وجيدة التهوية يقلل أيضًا من خطر تفشي الآفات.
من خلال تنفيذ استراتيجية استباقية لمكافحة الآفات والأمراض، يمكن للمزارعين حماية استثماراتهم والحفاظ على صحة النباتات وضمان إنتاج منتظم وعالي الجودة.
يعد تصميم وتخطيط الصوبة الزراعية من العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء النباتات والكفاءة التشغيلية وتكاليف التشغيل. يجب أن توفر الدفيئة المصممة جيدًا كثافة إضاءة مثالية وتحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة وتهوية فعالة لتهيئة أفضل الظروف البيئية لنمو النباتات. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار الاحتياجات المحددة للمحاصيل والمناخ المحلي والمساحة المتاحة، بحيث يستفيد كل نبات من إمدادات كافية من الضوء ودوران الهواء.
توفر الدفيئة محكمة الغلق تحكمًا معززًا في ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة والرطوبة، مما يمنح المزارعين القدرة على الحفاظ على كل معلمة عند المستوى المطلوب لزيادة الإنتاجية إلى أقصى حد. ومع ذلك، يتطلب هذا النهج مراقبة وإدارة صارمة لتجنب المشاكل مثل الرطوبة الزائدة أو تراكم ثاني أكسيد الكربون.
من خلال الاستثمار في صوبة زراعية مصممة ومجهزة بعناية، يمكن للمزارعين تحسين نمو النباتات وزيادة الغلة وتقليل تكاليف الطاقة وتحسين الكفاءة الكلية لعملياتهم.
تعد المناولة والتخزين السليم بعد الحصاد من الخطوات الأساسية في عملية إنتاج الدفيئة للحفاظ على جودة وقيمة محاصيلك. تقلل المناولة اللطيفة من خطر التلف، بينما يحافظ التخزين في بيئة باردة وجافة على نضارة المحاصيل ويطيل من مدة الصلاحية. يعد استخدام جهاز التحكم في ثاني أكسيد الكربون أو جهاز مراقبة ثاني أكسيد الكربون حلاً بسيطًا وبأسعار معقولة للحفاظ على مستويات ثاني أكسيد الكربون المثلى أثناء التخزين، مما يمكن أن يزيد من طول عمر المحاصيل.
تعد مراقبة درجة الحرارة والرطوبة أمرًا بالغ الأهمية أيضًا، حيث يمكن أن تؤدي الرطوبة الزائدة إلى تلف المحصول وتقليل قيمته. يمكن أن يساعد مقياس التدفق في مراقبة استهلاك المياه ومنع تراكم الرطوبة غير المرغوب فيها أثناء التخزين.
من خلال تطبيق ممارسات جيدة للمناولة والتخزين بعد الحصاد، يمكن للمزارعين تقليل الفاقد والحفاظ على جودة المنتج العالية وزيادة رضا العملاء - مما يضمن أن العمل المستثمر في الإنتاج يؤتي ثماره طوال الطريق إلى السوق.