دی اکسید کربن در گلخانه

 عوامل مهم در رشد گیاهان نور ، دما ، خاک ، دی اکسید کربن ، تغذیه ، کود ، کنترل علف هرز ، کنترل آفت ها ، آبیاری مناسب و رطوبت مناسب می باشد .دی اکسید کرین یکی از ایتم های مورد نیاز برای رشد گیاه می باشد . امروزه در گلخانه های برای رشد بهتر و بیشتر در زمان کمتر از تزریق دی اکسید کربن در محیط گلخانه استفاده می شود . این تزریق دی اکسید کربن در گلخانه ها باید در میزان مشخص و زمان های معین انجام گیرد تا بازدهی مناسب را داشته باشد .با توجه به بالابودن هزینه های گلخانه ها باید ترتیبی داده شود تا بهترین نتیجه از تزریق دی اکسید کربن بدست آید . غلظت دی اکسید کرین در گلخانه ها مهم است وبیشتر گیاهان در غلظت 1300 پی پی ام به نقطه اشباع می رسد برای اینکه عملکرد تزریق دی اکسید کرین به بالاترین حد برسد .

گیاهان مانند بابونه، خیار، گوجه فرنگی، فلفل قرمز و کاهو در حال حاضر به طور منظم در گلخانه های مدرن رشد می کنند که نور، آب، دما و مواد مغذی آن به خوبی کنترل می شود. همچنین معمول است برای تنظیم میزان دی اکسید کربن (CO2) در گلخانه ها برای ایجاد محیطی که به طور مطلوب برای رشد مفید باشد. محیط میکروارگانی که ایجاد می شود، باید برای نظارت بر شرایط رشد مناسب، اجتناب از گران بودن بیش از حد دوز و اطمینان از ایمنی افراد مراقبت و برداشت محصول، تحت نظارت و کنترل قرار گیرد. برای کشورهای تولید کننده مواد غذایی مانند استرالیا و نیوزیلند، سرمایه گذاری در فرایندهای تولید و استفاده از فن آوری های مدیریت زیست محیطی جدید اهمیت پیدا کرده است.

سطح بالای دی اکسید کربن در طول روز رشد روزانه باعث رشد گیاه می شود. در گلخانه ها، رشد و توسعه همه گیاهان می تواند با کنترل غلظت CO2 در سطوح حدود 800 پی پی ام بهبود یابد. این تقریبا دو برابر مقدار غلظت طبیعی CO2 در هوای طبیعی است. غلظت های بالاتر CO2 تا 2000 پی پی ام در گلخانه ها مورد استفاده قرار گرفته است، اما هر افزایشی در میزان CO2 بالاتر از 700 پی پی ام دارای مزایایی برای گیاهان است. با وجود این برخی از اپراتورها سطح CO2 را در 1000 یا 1200 پی پی ام کنترل می کنند تا به طور کامل از پتانسیل اضافه شدن CO2 جلوگیری کنند. سطح CO2 بهینه شده در گلخانه ها باعث افزایش بهره وری محصول می شود. هنگامی که سطح CO2 در گلخانه بهینه می شود، گیاهان یک میوه، سالاد و سبزیجات با بهترین کیفیت تولید می کنند. بنابراین، CO2 می تواند تولید محصول و قیمت فروش محصول را به حداکثر برساند. این تکنیک برای گلخانه ها با استفاده از تکنیک های هیدروپونیک و متداول کشت خاکی کاربرد دارد.

گاز دی اکسید کربن در گلخانه

گیاهان و محصولات متفاوت در خصوص افزایش و غلظت دی اکسید کرین متفاوت پاسخ می دهندو باتوجه به شرایط گلخانه ، محیط ، دما و موقع فصلی سال میزان دی اکسید کربن در گلخانه متفاوت می باشد . منابع تامین دی اکسید کربن در گلخانه  تزریق دی اکسید کربن با سوزاندن مواد نفتی می باشد که با سوختن گاز طبیعی و پروپان و بوتان  و نفت سفید می باشد ولی در این مورد باید توجه داشت مقدار گوگرد بالاتر از حد مجاز نشود . از تجزیه مواد آلی نیر دی اکسید کربن می توان برای گلخانه تامین نمود که از طریق کود تامین می شود .

کپسول دی اکسید کربن در گلخانه

راه دیگر برای تامین گاز دی اکسید کربن در گلخانه استفاده از کپسول گاز دی اکسید کربن می باشد . با اینکه گاز دی اکسید کربن گران  ترین راه برای تامین گاز دی اکسید کربن گلخانه می باشد ولی می توان با بهترین برنامه بالاترین بهره وری را داشت .. لازم است دما ، نور و دی اکسید کربن هر سه در حال تعادل باشد .هرچه دما بالاتر رود در گلخانه نیاز بیشتری به گاز دی اکسید کربن  می باشد و نیز با کاهش دما مقدار کمتر گاز دی اکسید کربن  کافی می باشد .استفاده از رگلاتور دی اکسید کربن مناسب و استاندارد اهمیت بالایی دارد .

گازدی اکسید کربن در گلخانه

برای رسیدن به غلظت 1000 پی پی ام دی اکسید کربن در گلخانه باید درب گلخانه بسته باشد .زیرا بازبودن دریچه  باعث می شود میزان غلظت به مقدار استاندارد نرسد .برای داشتن مقدار دی اکسید کربن در گلخانه موارد زیر در نظر گرفته شود :

تزریق دی اکسید کربن در گلخانه  در تمام روز از طلوع تا یک ساعت قبل از غروب

تزریق دی اکسید کربن در گلخانه بستگی به موقعیت گلخانه و شرایط فصلی بستگی دارد

تزریق دی اکسید کربن در گلخانه باید دریچه ها و سیستم تهویه گلخانه بسته باشد .

اجتناب از محیط های سمی در گلخانه

در مقدار بالای، CO2 می تواند برای انسان مضر باشد، محدودیت مواجهه کوتاه مدت در بسیاری از کشورها، از جمله استرالیا و نیوزیلند، 3 درصد از حجم به عنوان مثال 30،000 پی پی ام  است و میانگین مواجهۀ متوسط موقت 8 ساعته با وزن 0.5 درصد یعنی 5000 پی پی ام  برای آفات گلخانه است. بنابراین، از لحاظ نظری امکان استفاده از سطوح بالای CO2 برای کنترل آفات در گلخانه وجود دارد، اما دستیابی به این غلظت های بالا می تواند هزینه ای باشد و باید انجام شود، زمانی که مردم در گلخانه وجود نداشته باشند، مثلا یک شب. دوزینگ شبانه امکان پذیر است، اما مزایای رشد CO2 تنها در زمانی که در طول روز روشن استفاده می شود تحقق می یابد. در بعضی از سیستم های در حال رشد شرایط نور روز با استفاده از منابع نور مصنوعی الکتریکی مانند نور نئون با صرفه جویی در انرژی و روشنایی LED شبیه سازی می شود.

دوز گاز دی اکسید کربن در گلخانه ها

در بعضی از کشورها مانند نیوزیلند، مهم است که گلخانه را حرارت دهیم تا شرایط رشد مطلوب ایجاد شود. از طرف دیگر، در استرالیا، برای سال های زیادی مدیریت حرارتی به معنای اجتناب از فرار دما در طول ساعات نور آفتاب روزانه است. این تفاوت های اقلیمی بر روی منبع CO2 تأثیر می گذارد. ممکن است گاز طبیعی برای سوخت و گاز تولید شود، که در نیوزیلند ممکن است ترکیبی جذاب باشد. با این حال، در استرالیا گرما تولید شده توسط احتراق ممکن است منفی باشد، نه یک ورودی مثبت برای محیط گلخانه. در تمام موارد، تولید CO2 از احتراق نیز رطوبت را در گلخانه قرار می دهد، که در بعضی موارد ممکن است تا حدودی مطلوب باشد یا مشکل ساز باشد. استفاده از تزریق مستقیم CO2 سبب می شود که CO2 بدون عوارض جانبی ایجاد رطوبت یا گرمای اضافی به گلخانه اضافه شود. در برخی موارد، برای بهینه سازی دامنه شرایط رشد اقلیم، ترکیبی از منابع استفاده می شود. مدیر فروش شرکتCoregas تولید گازهای صنعتی در نیوزیلند، گفت: “دوز دی اکسید کربن به گلخانه می تواند از یک مولد بویلر CO2 از یک سیلندر یا مخزن تامین دی اکسید کربن باشد. ژنراتورهای CO2 در گلخانه ای معمولا سوخت های ال پی جی(یا پروپان) ساده هستند که CO2 و گرما را از احتراق ال پی جی تولید می کنند.”

تشخیص گاز و اندازه گیری گاز دی اکسید کربن

برای کنترل سطح CO2 در گلخانه، یک سنسور به طور معمول استفاده می شود. مقدار تعیین شده هدف به طور کلی 800 پی پی ام CO2 است. هنگامی که سنسور سطح CO2 را در گلخانه کاهش می دهد، سیستم دوز CO2 را فعال می کند. هنگامی که سطح مورد نیاز CO2 به دست می آید، مقدار اندازه گیری شده افزایش می یابد و سیستم کنترل CO2 را خاموش می کند.به دلایل ایمنی، اگر گاز طبیعی مورد استفاده قرار گیرد، اگر بخواهیم گازهای ال پی جی  را برای تولید آشکارسازهای CO2 یا متان بکار ببریم، ممکن است مطلوب باشد. اگر شعله خاموش می شود، گاز سوخت می تواند آزادانه به گلخانه منتقل شود و به سرعت فضای قابل اشتعال تولید کند. جیم فیلوف مدیر بازاریابی تولید کننده تشخیص گاز گاستیک در مورد انتخاب تجهیزات و نصب و راه اندازی توضیح می دهد: “ما توصیه می کنیم سنسورهای برای CO2 به عنوان دقت، قابلیت اطمینان و عملکرد مناسب انتخاب گردد.”

به عنوان مثال، متان از شبکه گاز طبیعی به طور کلی در دمای محیط است ، به طوری که آن تمایل به انباشته شدن در سطوح بالاتر در گلخانه است. محل تشخیص متان در زیر فضای سقف به عنوان بهترین عمل در نظر گرفته می شود. از سوی دیگر، پروپان یک مولکول سنگین است و زمانی که از یک سیلندر گاز گسترش می یابد، سرد است. بنابراین، تشکیل پروپان نشت احتراق بیشتر احتمال دارد در سطح پایین تر در گلخانه قرار گیرد و نصب یک دستگاه ایمنی تشخیص گاز پروپان نزدیک به زمین ایده آل است.آخرین کلمه در گلخانه هیچ چیز مهم تر آشکارسازها و سیستم های هشدار دهنده نمی باشد. هر اپراتوری برای ایمنی خود به آن احتیاج دارد. دی اکسید کربن نامرئی است و بوی قابل توجهی ندارد، خطر بالایی دارد.

غنی سازی دی اکسید کربن در گلخانه

یکی از فاکتورهای محیطی که برای رشد گیاه لازم است دی اکسید کربن یا گاز کربنیک می باشد. دی اکسید کربن یکی از اجزای اصلی در فرآیند فتوسنتز است .کربن در مقایسه با سایر عناصر در حد بالایی قرار دارد و نزدیک به 40% وزن ماده خشک گیاه را کربن تشکیل می دهد. کربن تنها از طریق دی اکسید کربن اتمسفر تهیه می شود و غلظت دی اکسید کربن در هوای معمولی در حد 0.03% گازهای موجود در جو است. معمولا” نیاز واقعی گیاهان به دی اکسید کربن تا سه برابر میزان موجود در جو یعنی حدود 0.1% یا 1000ppm می باشد . نکته قابل توجه آن است که افزایش غلظت دی اکسید کربن تا میزان 2000ppm باعث افزایش نرخ فتوسنتز و در نهایت منجر به افزایش مواد قندی و کربوهیدرات های قابل دسترسی برای رشد گیاهان می شود که زود رسی و افزایش تولید محصول را به دنبال خواهد داشت . البته معیار عادی و عمومی دی اکسید کربن در گلخانه ها15000ppm -1000 است. افزایش درجه حرارت روزانه همراه با افزدون دی اکسید کربن به محیط مفید است ولی افزایش دمای شبانه ، تاثیری به جا نخواهد گذاشت .

بعضی از آثار غنی سازی دی اکسید کربن عبارتند از : کوتاه کردن دوره رشد گیاه (5 تا 10درصد) ، گل دهی قبل از موعد و زود رسی میوه ، افزایش کیفیت و بازده میوه دهی ، افزایش وزن خشک گیاه ، افزایش اندازه و ضخامت برگ ها ، بهبود استحکام ساقه گیاه و اندازه گل ، کاهش جوانه های ناقص در گل ها .

آزمایشات صورت گرفته بر روی بیشتر گیاهان نشان داده است که با افزایش میزان دی اکسید کربن تا 1000ppm ، فتوسنتز به اندازه 50% افزایش خواهد یافت . طبق تحقیقات و نتایج کاربردی ، تامین 1000 ppm  گاز کربنیک در گلخانه گوجه فرنگی منجر به 48% افزایش محصول و در گلخانه خیار منجر به 23% افزایش محصول گشته است . ترزیق گاز کربنیک در رز باعث کاهش تعداد  شاخه های رویشی ، افزایش طول و وزن ساقه ، افزایش تعداد گلبرگ ها و کاهش طول دوره محصول دهی شده است . در مورد داوودی ضخیم شدن و افزایش ارتفاع ساقه های گل دهنده و گلدهی زودتر و در مورد میخک افزایش 38 درصدی محصول و نیز افزایش وزن گل ها و ساقه های گل دهنده و جلو افتادن طول دوره گلدهی و تولید قلمه های با کیفیت بهتر مشاهده می شود .برای بعضی دیگر از گیاهان مانند گل لاله ، هیچ پاسخی نسبت  به اضافه کردن دی اکسید کربن مشاهده نشده است .

هرگز نباید غلظت دی اکسید کربن در گلخانه از حد مجاز بالاتر رود زیرا نه تنها باافزایش عملکرد نمی شود بلکه افت عملکرد را در پی دارد و ممکن است خسارات غیر قابل جبرانی به گیاه وارد نماید .غلظت دی اکسید کربن به میزان 5000ppm می تواند موجب سر گیجه انسان شود.باید توجه داشت که تامین دی اکسید کربن به تنهایی نمی تواند موثر بوده و باعث افزایش عملکرد شود بلکه بین این عامل و عوامل دیگر ( دما ، نور و مواد غذایی) روابط مستقیم و تکمیل کننده ای وجود دارد . به عبارت دیگر عوامل محیطی در جذب دی اکسید کربن توسط گیاه تاثیر زیادی دارند.

 رابطه دی اکسید کربن و نور

ماکزیمم شدت نور هر گیاه ، یک مقدار منحصر به فرد می باشد که میزان بالاتر از آن نرخ فتوسنتز را افزایش نمی دهد این مقدار را نقطه اشباع نور می نامند. با اضافه کردن دی اکسید کربن تکمیلی به محیط پرورش گیاه ، نقطه اشباع نور در شدت نور بالاتری بدست آمده و در نتیجه نرخ بیشتری از فتوسنتز حاصل می گردد. در واقع دی اکسید کربن و نور در فرآیند فتوسنتز مکمل یکدیگر هستند و اضافه کردن نور ( به صورت طبیعی یا مصنوعی ) و همزمان تامین دی اکسید کربن ، برای بهبود رشد گیاه بسیار مناسب است .  افزایش دی اکسید کربن در شب تاثیری ندارد و اضافه کردن دی اکسید کربن در نور کم ، از لحاظ اقتصادی توصیه نمی شود . البته در شرایط نوری ضعیف ، که می تواند رشد گیاه را محدودنماید ، اضافه کردن دی اکسید کربن می تواند فتوسنتز و رشد گیاه را بهبود بخشد .

رابطه دی اکسید کربن و دما

دمای مناسب می تواند تاثیر قابل توجهی بر میزان پاسخ گیاه نسبت به تامین دی اکسید کربن داشته باشد . دمای بالا در شب دارای تاثیر بسیار اندکی بر روی میزان پاسخ گیاه نسبت به دی اکسید کربن می باشد . اما مطالعات زیادی نشان داده است که دمای بهینه روزانه برای رشد گیاهان ، با افزایش غلظت دی اکسید کربن ، افزایش می یابد

رابطه دی اکسید کربن و مواد مغذی

 با تامین دی اکسید کربن در شرایط آفتابی و نیز با استفاده از افزایش موادمغذی در دسترس گیاه ، می توان رشد گیاهان را سرعت بخشید . غلظت پایین مواد غذایی در محیط کشت موجب کاهش نرخ فتوسنتز و رشد گیاه می شود . بهترین توصیه این است که پرورش دهندگان از نمایشگرهای نشان دهنده میزان مواد غذایی در خاک و بافت های گیاه استفاده کنند و سپس برنامه های کود دهی خود را بر اساس نتایج حاصله تنظیم نمایند.

در بعضی شرایط که امکان تزریق دی اکسید کربن به صورت مصنوعی وجود ندارد ، آسانترین روش برای افزایش فتوسنتز و تولید ، انجام عمل تهویه و جایگزینی گاز کربنیک در طی روزهای آفتابی می باشد. در فصول سرد و روزهای بارانی که منافذ گلخانه بسته است ، کمبود دی اکسید کربن یا احتمالا” فزونی گاز سمی منوکسید کربن ( به خاطر ناقص سوختن مشعل ها) ممکن است خساراتی به محصول وارد کند .در این صورت هر چند گاهی با روشن کردن فن و هوای داخل گلخانه را جابجا نموده و یا پنجره را به میزان خیلی کم باز می کنند. هنگامی که گلخانه دار برای پرورش گیاهان از کود حیوانی یا دیگر مواد ارگانیک استفاده می کند ، غلظت دی اکسید کربن در گلخانه به واسطه فرآیند تفکیک و تجزیه کود ، افزایش خواهد یافت . مقدار گاز تولید شده به پایداری کود حیوانی و فعالیت میکروارگانیسم ها ، که مواد ارگانیک را به دی اکسید کربن تبدیل می کنند ، وابسته است . البته تولید دی اکسید کربن از کود حیوانی تنها برای حدود یک ماه قابل توجه می باشد

زمان تزریق  دی اکسید کربن

صبحگاهان با بالا آمدن آفتاب ، گیاهان تولید انرژی غذایی (فتوسنتز ) را آغاز می نمایند و در طول روز ، دی اکسید کربن طی عمل فتوسنتز به مصرف می رسد . در طول فصول سرد سال به منظور جلوگیری از اتلاف حرارت ، تبادلات محیطی داخلی و خارجی گلخانه را به حداقل می رسانند در نتیجه با کاهش مداوم غلظت دی اکسید کربن و عدم جایگزین شدن آن ، روند فرآیند فتوسنتز همسو با آن کاهش یافته و زمانی فرا می رسد که گیاه از رشد باز می ایستد . در واقع در این حالت غلظت دی اکسید کربن در پایین ترین حد نقطه بحرانی قرار داشته و برای رشد مجدد باید به طریقی تامین شود . باید در نظر داشت که اگر این کمبود به مدت چند روز در یک دوره کشت اتفاق افتد منجر به کاهش رشد و طولانی شدن دوره کشت و کاهش کیفیت و کمیت محصول می گردد.غلظت دی اکسید کربن در طول دوره تاریکی ( شب ) بالا می رود چرا که گیاهان هیچ دی اکسید کربنی برای فتوسنتز مصرف نمی کنند و در واقع دی اکسید کربن به واسطه تنفس گیاهان و دیگر ارگانیسم ها تولید می شود .

با توجه به اینکه تزریق زمانی موثر است که امکان عمل فتوسنتز میسر باشد ، لذا بایستی در طول دوره روز از طلوع آفتاب تا یک ساعت قبل از غروب آفتاب این عمل صورت گیرد و دستگاههای تهویه ، حین تزریق دی اکسید کربن کاملا” خاموش باشند . برخی معتقدند که تزریق دی اکسید کربن باید هنگام صبح انجام گیرد تا از نور طبیعی حداکثر استفاده به عمل آید و گیاه که کار فتوسنتز خود را با بازده بیشتری از سر می گیرد ، ماده اولیه بیشتری در اختیار داشته باشد . عده ای نیز اعتقاد دارند که دی اکسید کربن را باید اواسط روز که مقدار طبیعی آن در هوای گلخانه به حداقل می رسد تزریق نمود .

از آنجا که به طور طبیعی فرآیند فتوسنتز در روشنایی روز صورت می گیرد ، تامین دی اکسید کربن در هنگام شب لازم نیست ولی تامین دی اکسید کربن هنگامی که از سیستم روشنایی در شب استفاده می شود ، به صورت کاملا” جدی توصیه می شود .

اضافه کردن دی اکسید کربن به محیط گلخانه به شرایط آب وهوایی سرد و ایام بخصوصی از سال محدود می گردد زیرا در فصول گرم سال به محض اینکه محیط گلخانه گرم شود باید تهویه هوا انجام گیرد ،لذا دی اکسید کربن تکمیلی از طریق دریچه ها به خارج رانده می شود و بیهوده هدر می رود . با توجه به موقیعت گلخانه و عرض جغرافیایی منطقه ، تزریق دی اکسید کربن معمولا” بین اواخر شهریور و اوایل اردیبهشت امکان پذیر است البته برخی گلخانه داران ، تامین دی اکسید کربن در روزهای ابری را برای جبران نرخ کمتر فتوسنتز لازم می دانند. در گلخانه های جدید و بخصوص در سازه های دو جداره که نفوذ هوای بیرون کاهش یافته است غلظت دی اکسید کربن در زمان های بخصوصی از سال به پایین تر از سطحی افت می نماید . این موضوع تاثیرات منفی قابل توجهی بر روی رشد گیاهان خواهد داشت . تهویه مناسب در طول روز می تواند میزان دی اکسید کربن را تا نزدیکی سطح محیطی آن بالا ببرد. استفاده بیش از حد و طولانی مدت از دی اکسید کربن ( بخصوص در مورد گوجه فرنگی ) می تواند منجر به عدم پاسخ گیاه نسبت به تامین دی اکسید کربن شود . انقطاع در استفاده از دی اکسید کربن برای چند روز می تواند موجب بهبود پاسخ گیاهان شود.

تاثیر دی اکسید کربن تکمیلی به  زمان بندی ، استمرار و غلظت آن وابسته است . واکنش گیاهان جوان نسبت به تامین دی اکسید کربن بسیار بیشتر است . بنابراین زمان سنجی در تامین دی اکسید کربن دارای اهمیت زیادی می باشد .

هر چند کمبود دی اکسید کربن باعث کاهش رشد و بازدهی گیاه می شود ولی افزایش بیش از حد آن نیز باعث مسمومیت و صدمه جدی به گیاه و در نتیجه کاهش محصول می شود. افزودن دی اکسید کربن به محیط گلخانه بایستی در زمانی انجام شود که اوج تولید گیاه می باشد یعنی در طول روزهای آفتابی . وقتی شدت نور زیر 2000 لوکس باشد دی اکسید کربن مصرف نمی شود . یعنی اضافه کردن دی اکسید کربن در روزهای خیلی ابری یا در شب تاثیری نخواهد داشت .برای بدست آوردن بازده اقتصادی بالاتر بهتر است غلظت دی اکسید کربن را با توجه به میزان نور تنظیم نمود.