بدون عملية التمثيل الضوئي ، لن تكون الطاقة الضوئية قادرة على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين ، وهو أمر ضروري للحياة وثقافاتنا.
يجب مراقبة مستوىCO2 بشكل مستمر لضمان غلة الدفيئة وجودة المحاصيل.
كيف يمكننا ضمان التحكم الدقيقفي CO2؟
هل تعلم أنه بالإضافة إلى الأكسجين ، تنتج نباتاتنا السكر أيضا؟
البناء الضوئي مسؤول عن الأكسجين الذي نتنفسه ، ولكن أيضا عن الطعام الذي نتناوله. بدون عملية البناء الضوئي ، لن تتمكن الطاقة الضوئية من تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين.
فعاليتها تعتمد على عدة معايير. من بينها تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء المحيط.
بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون ، يحتاج النبات إلى السكر لينمو. إنها تنتج السكر من تلقاء نفسها. المعادن والماء والضوء هي المكونات الضرورية الأخرى.
رد فعل البناء الضوئي هو كما يلي:
CO₂ + H₂O + سكر → خفيف + O₂
وبشكل أكثر تحديدا ، يتم استخدام هذا السكر من قبل النبات كوقود. يسمح لها بتوليد خلايا جديدة ، وبطريقة ما ، التنفس.
الجواب بسيط: التحكم في ثاني أكسيد الكربون يحسن عملية التمثيل الضوئي ويحفز نمو النبات ويتحكم فيه.
أصبح إنتاج محاصيل الدفيئة الآن حقيقة متنامية في جميع أنحاء العالم. تشير التقديرات إلى أن 405000 هكتار من البيوت الزجاجية منتشرة في جميع أنحاء أوروبا.
شهدت السنوات ال 20 الماضية ثورة في زراعة الدفيئة والتكنولوجيات.
حتى وقت قريب ، كان محصول 100 طن / هكتار من الطماطم في الدفيئة يعتبر أداء جيدا. اليوم ، حصاد 600 طن / هكتار ليس بالأمر غير المعتاد في البيوت الزجاجية عالية التقنية.هانز دراير، مدير شعبة الإنتاج النباتي ووقاية النباتات، منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة
قد يعتقد المرء أن مناطق العالم التي تكون فيها الشمس وفيرة لن تحتوي على أي دفيئات. لكن هذا ليس هو الحال.
اعتمادا على المحصول الذي يتم زراعته ، مرة أخرى ،CO2 ، وكذلك درجة حرارة الهواء وسرعته ، هو معلمة رئيسية ، ويختلف مستواه الأمثل.
من المعروف أن تركيزCO2 في الهواء المحيط قد زاد بشكل كبير منذ الثورة الصناعية ، وبسرعة متزايدة اليوم.
ومع ذلك ، يبلغ متوسط مستواه حاليا حوالي 400 جزء في المليون (أجزاء في المليون) ، أو 0.04٪ من الهواء الذي نتنفسه.
بينما ، في ظل ظروف الإضاءة ودرجة الحرارة المناسبة ، تنمو الطماطم بشكل أفضل مع 900 جزء في المليون والخيار مع 700 جزء في المليون.
لذلك يبدو من الواضح أن الغلاف الجويCO2 الذي يتم التحكم فيه ، وبالتالي الدفيئات الزراعية ، يجب تطويره بغض النظر عن المنطقة من أجل مواجهة تحدي التغذية البشرية في السنوات القادمة.
تعرف هولندا بأنها الدولة الرائدة عندما يتعلق الأمر بزراعة الدفيئة التي يتم التحكم فيها بالمناخ. مع العدد الكبير والمتزايد باستمرار من 9000 دفيئة كبيرة ، والتي تحتل 0.25 ٪ من إجمالي مساحة البلاد ، يمثل هذا السوق حصة كبيرة من الناتج المحلي الإجمالي للبلاد. يعمل 150000 عامل ويتم تصدير 80٪ من المنتجات.
تشتهر إسبانيا أيضا بوجود واحدة من أكبر البيوت الزجاجية في العالم. تقع في الميريا ، حيث تغطي الدفيئات مساحة تقارب 200 كيلومتر مربع.
يجب إحضار ثاني أكسيد الكربون الإضافي خلال فترات الطقس المشمس ، ولكن ليس في الأيام الملبدة بالغيوم أو في الليل.
يمكن استخراجه من الشعلات باستخدام الزيت أو الغاز الطبيعي. في هذه الحالة ، يجب توخي الحذر لتجنب وجود غازات سامة في الدفيئة ، إما للنباتات (SO2 ، الإيثيلين ، إلخ) أو للأفراد (أول أكسيد الكربون).
يمكن أيضا استخدامCO2 السائل النقي ، الذي تم شراؤه من الموردين التجاريين.
الطريقة الأكثر شيوعا لتخصيبCO2 لتطبيق الدفيئة هي حرق الوقود الأحفوري. والوقود الأكثر استخداما لتخصيبCO2 هو الغاز الطبيعي. يولد احتراق متر مكعب واحد من الغاز الطبيعي حوالي 1.8 كجم من ثاني أكسيدالكربون.
يمكن أن تؤدي إضافة CO2 بعد ذلك إلى اختلافات محلية في تركيز CO2 في جميع أنحاء الدفيئة. التدرجات الأفقية والرأسية في الظروف البيئية غير مواتية ، ولكن لا مفر منها. الشيء الأكثر أهمية هو تجنب انخفاض في تجانس نمو النبات وإنتاج المحاصيل.
على سبيل المثال ، في حالة نظام التوزيع ، يوجد تركيز عال من CO2 بالقرب من أنابيب التوزيع ومستوى منخفض بالقرب من الذروة ، أو بالقرب من نوافذ التهوية المفتوحة. في هذه الحالة ، يوصى بوضع خطوط توزيع CO2 في
مستوى منخفض ، أقرب ما يمكن إلى المحاصيل. وبهذه الطريقة ، فإن الانتشار الطبيعي لثاني أكسيد الكربون إلى الجزء العلوي من الدفيئة سيضمن تجانس تخصيب CO2 على المحور الرأسي.
يمثل التوزيع الأفقي أيضا تحديا لأن سطح الدفيئة بالكامل يجب أن يحتوي أيضا على نفس الكمية منCO2 ، بحيث تنمو جميع النباتات بنفس السرعة والنضج والجودة متجانسة في جميع أنحاء المحصول.
لضمان التجانس الحجمي (الأفقي والرأسي) لتركيز CO2 في الدفيئة ، فإن أفضل استراتيجية هي قياسه في عدة مواقع في الدفيئة.
يمكن القيام بذلك باستخدام أجهزة تحليل غازات متعددة و / أو عن طريق إجراء أخذ عينات متعددة النقاط باستخدام محلل واحد ، اعتمادا على حجم الدفيئة والميزانية المتاحة.
في حالة وجود دفيئة كبيرة ، سيتم استخدام العديد من وحدات تحكمCO2 لتغطية الحجم بالكامل. لضمان أفضل تمثيل للغلاف الجوي ، ستقوم كل وحدة تحكم بقياس عدة مناطق أصغر في وقت واحد (عادة 4 أو 6).
تضمن هذه الاستراتيجية المحسنة توزيعCO2 بالتساوي على جميع المحاصيل.
وحدة تحكم فوجي الكهربائية ZFPالدفيئة CO2 هي محلل غاز NDIR (الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة). تم تصميمه منذ سنوات لهذا الغرض وتم تحسينه بالخبرة.
يتم حاليا استخدام أكثر من 10000 جهاز مراقبةZFP CO2 في جميع أنحاء أوروبا لتحسين إنتاجنا الغذائي من خلال تحسين التمثيل الضوئي من خلال تخصيبCO2.
مزود بفلتر داخلي ومضخة داخلية ، فإن محلل الأشعة تحت الحمراء هذا قادر على سحب الهواء المحيط حول موقعه ثم المناطق النائية من خلال شبكة من أنابيب أخذ العينات.
تتمثل الإستراتيجية النموذجية مثل تلك الموضحة على اليمين في سحب الهواء من عدة مناطق لضمان تجانس CO2 في المنطقة المستهدفة.
يعد تركيب وحدة التحكم ZFP CO₂ أمرا بسيطا ، ويسمح ثباتها الفريد بتردد معايرة سنوي.
اشتهرت تقنية الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة من Fuji Electric منذ ستينيات القرن العشرين لقوتها واستقرار الإشارة في أقسى الظروف المناخية.
يعمل المستشعر من خلال مصدر الأشعة تحت الحمراء (IR) الذي يوجه موجات الضوء عبر خلية مملوءة بعينة هواء. ينتقل هذا الهواء إلى 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.
نطاق إشعاع الأشعة تحت الحمراء الذي ينتجه مصدر الأشعة تحت الحمراء قريب جدا من نطاق امتصاص 4.26 ميكرون لثاني أكسيد الكربون2.
نظرا لأن طيف الأشعة تحت الحمراء ل CO2 فريد من نوعه ، فإن مطابقة الطول الموجي لمصدر الضوء تعمل كتوقيع أو "بصمة" لتحديد جزيء CO2.
عندما يمر ضوء الأشعة تحت الحمراء عبر الخلية ، تمتص جزيئاتCO2 النطاق المحدد لضوء الأشعة تحت الحمراء وتسمح للأطوال الموجية الأخرى للضوء بالمرور. في نهاية الكاشف ، يصطدم الضوء المتبقي بمرشح بصري يمتص جميع الأطوال الموجية للضوء باستثناء الطول الموجي الذي تمتصه جزيئاتCO2 في خلية العينة. أخيرا ، يقرأ كاشف الأشعة تحت الحمراء الكمية المتبقية من الضوء التي لم تمتصها جزيئات CO2 أو المرشح البصري.
يتم قياس الفرق بين كمية الضوء المشعة من مصدر الأشعة تحت الحمراء وكمية ضوء الأشعة تحت الحمراء التي يتلقاها الكاشف.
نظرا لأن الاختلاف ناتج عن امتصاص الضوء بواسطة جزيئاتCO2 الموجودة في الهواء داخل الخلية ، فإنه يتناسب طرديا مع عدد جزيئات CO2. ثم تتم معالجة هذه البيانات بواسطة اللوحة الإلكترونية الداخلية ثم تنبعث ، في شكل إشارة 4-20 مللي أمبير يستخدمها نظام تخصيب CO2.
تطبيقكيفية زيادة غلة وجودة محاصيل الدفيئة؟
قم بتنزيل ورقة التطبيق الخاصة بك وتحسين إنتاجيتك وجودة إنتاج الدفيئة!
