گیاهان تنها ارگانیسم هایی هستند که می توانند شاهکار شگفت انگیزی بنام فتوسنتز داشته باشند که توسط آن دی اکسید کربن و آب، با استفاده از نور به کربوهیدرات تبدیل می شود. نور خورشید یا منابع دیگر گلخانه را اداره می کند. گلخانه باید فضایی با شرایط بهینه (نور، دما، تغذیه، کنترل آفات و …) را برای گیاهان فراهم کند تا بتوانند فتوسنتز کنند. غالباً، نور خورشید کافی است و حتی این مقدار برای برخی از گیاهان بیش از میزان مورد نیاز آن هاست. در ادامه روش های روشن کردن گلخانه را تشریح می کنیم.
از آنجا که خورشید از طریق شیشه گلخانه منعکس می شود، دما می تواند به شدت افزایش یابد و بالاتر از دمای مورد نیاز گیاهان باشد. در مواردی که نور اضافی از خورشید وجود دارد، سایه زدن یا خنک سازی مورد نیاز است. بدیهی است که سیستم های خنک کننده مکانیکی گلخانه (تهویه و غیره) در این زمینه مهم هستند. با این حال، کاهش سطح نور برای کنترل دما کاری است که باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد.
به عنوان مثال، خنک کنندگی مکانیکی ممکن است گزینه ای بهتر برای کاهش نور گیاه باشد تا گیاهان از کمبود نور رنج نبرند. در واقع، یکی از مهمترین چالش های مدیران گلخانه ها تأمین نور خورشید برای رشد بهینه گیاهان است. این امر به ویژه در مناطق معتدل جایی که پوشش ابر در ماه های زمستان نور مناسب برای فتوسنتز را برای گیاهان فراهم نمی کند، صادق است. بنابراین، در این شرایط، معمولاً به نور مصنوعی نیاز است.
در این مقاله می خواهیم به طریقه استفاده از نور مصنوعی در گلخانه بپردازیم. با ما همراه باشید تا شما را با انواع سیستم های روشنایی گلخانه ها و روش های استفاده از سایه در گلخانه را برای شما مورد بررسی قرار دهیم.
اهمیت نور
در گلخانه ها، مدیران از نظر روشنایی با دو وضعیت روبرو هستند:
۱-شدت نور کم است و در این صورت روشنایی تکمیلی باید جایگزین شود.
۲-شدت نور برای گیاهان خیلی زیاد است. در این صورت باید راهی برای کاهش شدت نور پیدا کرد تا شرایط برای رشد بهینه گیاه فراهم شود.
نور یک عنصر اساسی برای گیاه است. زیرا باعث کنترل رویدادهای زیادی در رشد گیاه از جمله شکل و ساختار گیاه (ریخت شناسی)، جهت گیری گیاه (فوتوتروپیسم) و تولید مثل (گلدهی) می شود. نور به طور غیر مستقیم در تعرق (از دست دادن آب از طریق روزنه های برگ) برگ ها نقش دارد. نور محرکی است که باعث باز شدن منافذ ریز سطح برگ می شود که به این منافذ روزنه می گویند. باز شدن روزنه ها، در پاسخ به نور، امکان تبادل گاز بین گیاه و محیط خارجی را فراهم می کند. با جذب CO2، بخار آب از طریق فرآیند معروفی به نام تعرق، از برگ خارج می شود.در واقع، نور یکی از اجزایی است که باید بسیار کنترل شود تا باعث گرم شدن بیش از حد برگ نشود. گرم شدن برگ ها منجر به تعرق بیش از حد می شود و گیاه آب زیادی را از طریق روزنه ها از دست می دهد. علاوه بر این، میزان نور باید با دما هم هماهنگ باشد. برخی از گیاهان، گیاهان فتوپریودیک نامیده می شوند که به مدت زمان شبانه روز حساس هستند. گیاهان را می توان با توجه به چگونگی پاسخ الگوی گلدهی آن ها به طول روز در سه دسته قرار داد.۱- بعضی از گیاهان روز کوتاه هستند. یعنی نیاز به طول روز کوتاهتری برای گلدهی دارند. مانند گل داوودی. آن ها به طور طبیعی (در فضای باز) در پاییز گل می دهند، زمانی که طول روز (دوره روشنایی) کوتاه تر از بقیه روزهای سال است. ۲- گیاهان روز بلند که در روزهای بلند تابستان به گل می روند.
۳- گیاهان خنثی مانند ارقام گل رز و گوجه فرنگی که بدون توجه به طول روز گل می دهند.
دستکاری مصنوعی دوره نوری گونه های روز کوتاه و روز بلند، در محیط گلخانه باعث می شود که این گونه ها در هر زمان از سال گل دهند.
تابش خورشیدی و گلخانه
ساختارهای گلخانه ای مانعی در برابر تابش خورشید است. پوشش گلخانه ها معمولاً مات هستند و نوری را که به آن ها می رسد جذب یا بازتاب می کنند. تجهیزات گلخانه ای متعددی مانع رسیدن نور به گیاهان درون آن ها می شوند. در نتیجه، بخش بزرگی از تابش خورشید (بین ۳۰ تا ۵۰ درصد) به گیاهان نمی رسد. پوشش گلخانه ای (پلاستیکی یا شیشه ای) نیز تأثیر مهمی در انتقال نور خواهد داشت.رشد گیاه را می توان با تابش خورشید تغییر داد. امروزه برای تنظیم رشد گیاه در گلخانه نهال را در معرض نور قرمز یا فرا سرخ برای چند هفته قبل از انتقال به مزرعه قرار دهند. این تیمار باعث تغییر ارتفاع گیاه و سطح کل برگ می شود.نور روزانه سفید و خنک به مدت چند هفته و به مدت یک ساعت قبل از پایان دوره طبیعی نوری، باعث تغییر ارتفاع گیاه و سطح کل برگ خواهد شد.
نور مصنوعی در گلخانه
روشنایی تکمیلی، برای افزایش روشنایی و یا افزایش طول روز می تواند بخش قابل توجهی از کل انرژی گلخانه ای باشد. علاوه بر سرمایه گذاری در سیستم روشنایی، مهم است که اقتصادی ترین منبع نور را متناسب با نیاز گیاهان انتخاب کنید. انواع لامپ ها، انرژی الکتریکی را هم به نور و هم به گرما تبدیل می کنند. این لامپ ها در بازده تبدیل انرژی الکتریکی به نور نیز متفاوت عمل می کنند. این امر نه تنها از نظر هزینه برق، بلکه از نظر مقابله با گرمای تولید شده توسط لامپ، بودجه انرژی گلخانه را تحت تأثیر قرار می دهد. همچنین می تواند به طریقی مثبت، به گرم شدن گلخانه در زمستان کمک کند.
انواع سیستم های روشنایی گلخانه عبارتند از:
لامپ های رشته ای
لامپ های رشته ای در تبدیل برق به نور بسیار ناکارآمد هستند. هنگامی که هدف افزایش شدت نور باشد، آن ها منبع خوبی (اقتصادی) برای انرژی گلخانه ای نیستند. از طرف دیگر، برای کنترل پاسخ های دوره نوری گیاه، به شدت بسیار کمی نیاز دارد تا دوره نوری افزایش یابد. برای این منظور روشنایی رشته ای با ولتاژ پایین ممکن است راه خوبی برای افزایش ارزان قیمت طول روز باشد.
برخی از ویژگی های لامپ های رشته ای شامل موارد زیر است:
منبع خوب طول موج های قرمز
منبع کم طول موج های آبی
برای اکثر گیاهان بسیار گرم است، مگر اینکه حداقل ۳ فوت بالاتر از گیاهان قرار گیرد.
نصب آسان
یک سوم کارآیی لوله های فلورسنت را دارند.
عمر مفید لامپ اغلب فقط حدود ۱۰۰۰ ساعت است.برای هدایت نور ساطع شده از لامپ های رشته ای می توان از نور رشته ای با بازتابنده آلومینیوم استفاده کرد تا بازده (روشنایی) آن ها افزایش یابد.
لامپ های فلورسنت
لامپ های فلورسنت در تبدیل برق به نور از کارآیی بیشتری نسبت به چراغ های رشته ای برخوردار هستند. گرمای کمتری هدر می دهند. با این حال، از نظر شدت نور محدود است، فضای زیادی را اشغال می کند و گران است. توزیع طول موج (طیف رنگ) لامپ های فلورسنت استاندارد (سفید) با نور آبی زیاد اما نور قرمز کم است. طیف اصلاح شده لامپ های فلورسنت موجود است که در طول موج های قرمز غنی می شوند. بنابراین طیف کلی نزدیکتر از نور خورشید است. نکته منفی این اصلاح این است که شدت نور را کاهش می دهد. مزیت حاصل از طیف نور قرمز-آبی اصلاح شده بیش از این است که با کاهش شدت و افزایش قیمت آن ها جبران شود. به طور كلی بهتر است كه یك پرورش دهنده از لامپ های سفید فلورسنت استفاده كند. وقتی هدف افزایش شدت نور باشد، از سیستم های روشنایی فلورسنت برای روشنایی تکمیلی گلخانه استفاده نمی شود. در عوض، اصولاً در اتاق های رشد یا مناطق جوانه زنی کوتاه مدت، به تنهایی یا در ترکیب با چراغ های رشته ای مورد استفاده قرار می گیرند. عمر لاکپ های فلورسنت به طور معمول ۱۰ هزار ساعت یا بیشتر و بازده انرژی ۴۰-۶۰ لومن در وات است.روشنایی فلورسنت معمولاً در گلخانه فقط در صورت وجود نور طبیعی کم، مورد استفاده قرار می گیرد. بیشتر اوقات، نورهای فلورسنت در مناطق تکثیر یا اتاق رشد که نور طبیعی دریافت نمی کنند، استفاده می شود.به یاد داشته باشید که شدت نور فلورسنت، خروجی بسیار زیاد دارد که با افزایش فاصله از گیاه به طرز چشمگیری کاهش می یابد. در این موارد، ساختارهای پشتیبانی معمولاً برای نگه داشتن وسایل نسبتاً نزدیک گیاهان (یعنی ۶ تا ۲۴ اینچ) طراحی می شوند.
لامپ های (HID)لامپ های HID در تبدیل برق به نور کارآمدترین هستند و به همین دلیل در صورتی که هدف اصلی افزایش شدت نور باشد، برای روشنایی تکمیلی گلخانه ای مقرون به صرفه ترین هستند.
دو نوع لامپ HID وجود دارد:
سدیم فشار بالا (HPS) و متال هالید (MH).
سدیم فشار بالا (HPS): این ها چراغ های نارنجی هستند که طیف آن ها غنی از طول موج های قرمز است که می تواند نقش طول روز را برای گیاهان ایفا کنند. از این رو باعث رشد و گلدهی گیاهان روز خنثی و روز بلند از جمله گیاهان یک ساله می شود. آن ها برای تکمیل روشنایی استفاده می شوند. زیرا در تبدیل انرژی الکتریکی به نور ۲۰ تا ۲۵% کارآمد و در ولتاژ بالا موجود هستند. عمر لامپ معمولاً حدود ۲۵۰۰۰ ساعت است.
متال هالید (MH): معمولاً توسط پرورش دهندگان گلخانه ای حرفه ای استفاده می شود. زیرا طیف آن ها نسبت به HPS متعادل است. نور آبی بیشتری نسبت به نارنجی / زرد فراهم می کند و گیاهان تحت تنظیمات MH مزاحمت کمتری دارند. وقتی به چراغ های سدیمی فشار بالا نگاه کنید، یکنواختی نور روی مواد گیاهی را مشاهده می کنید. البته باید روی شبکه های خاصی تنظیم شوند تا نور یکنواختی داشته باشید. اگر این کار را نکنید، تغییراتی در نحوه واکنش مواد گیاهی به میزان نوری که گیاه دریافت می کند، خواهید داشت. بنابراین تنظیمات لامپ ها را بررسی کنید تا اطمینان حاصل کنید که همه گیاه از نور یکنواخت خوبی برخوردار هستند.توجه داشته باشید که هنگام دستکاری شدت نور در گلخانه یکنواختی نور بسیار مهم است. در این شرایط خاص ما در مورد کنترل دوره نوری صحبت نمی کنیم، در مورد نور موجودی که گیاه دارد و مربوط به فتوسنتز است صحبت می کنیم. آن ها تقریباً ۴ فوت از بالای سطح گیاه فاصله دارند. توجه کنید که فاصله بین منبع نور و گیاه بدرستی تنظیم شود.این لامپ ها برای افزایش شدت نور تنظیم شده اند و برای افزایش طول روز استفاده می شوند. به طور معمول ۱۸ ساعت در روز را از ۶ صبح تا نیمه شب اجرا می کنند و طول روز را افزایش می دهند تا تولید را افزایش دهند. این گیاهان چه گیاهان گوجه فرنگی باشند و چه گل رز، رشد و تولید آن را در زمان زمستان افزایش می دهند.
بازتابنده ها
توزیع یکنواخت نور برای تولید محصول در گلخانه ها از اهمیت زیادی برخوردار است. سیستم روشنایی بستگی زیادی به نحوه توزیع نور در محصولات دارد. راز بدست آوردن انتشار یکنواخت نور، تجهیز وسایل روشنایی به بازتابنده ها است که نور را در جهات مورد نظر دریافت و منعکس می کنند. شکل، زاویه بازتابنده و انتشار مقدار کم نور بین آن زاویه، کارایی هر بازتابنده را تعیین می کند.
روش های سایه زنی
هدف استفاده از سایه برای رشد محصولات کاهش میزان نور خورشید است تا استرس گیاهان ناشی از دمای بیش از حد، کاهش یابد. استفاده از سایه نیز روش مهمی برای کاهش درجه حرارت گیاهان است. مدیر گلخانه باید تصمیم بگیرد که آیا برای رسیدن به دما باید نور را کاهش داد یا خیر.سایه زنی گلخانه را می توان با استفاده از یکی از دو روش انجام داد:
۱-استفاده خارجی از سایه اندازها
۲-استفاده داخلی از پارچه های سایه انداز سایه اندازی خارجی در کاهش تجمع گرما در گلخانه موثرترین روش است.
با این حال، استفاده از یک پوشش یکنواخت سایه و همچنین کنار کشیدن آن دشوار است. بعلاوه، روزهای ابری حتی در طول تابستان به این معنی است که گیاهان ممکن است برای مدت طولانی نور کافی دریافت نکنند. با استفاده از سایه داخلی می توان بر مشکل ماندگاری غلبه کرد. زیرا سایه را می توان در صورت لزوم کنار کشید. اما هزینه سایه زنی داخلی زیاد است و مانع از ورود نور به گلخانه و سپس تبدیل آن به گرما نمی شود. اما استفاده از مواد بازتابنده یا سفید می تواند مشکل را کاهش دهد.سایه زنی مرحله ای در مدیریت گلخانه است که باید بسیار محتاطانه انجام شود. به ویژه سایه زنی دائمی. سایه زنی دو اثر اصلی در گلخانه دارد: باعث کاهش دما و شدت نور می شود. از این رو هنگام تصمیم گیری برای انتخاب روش سایه زنی، مهم است که هر دو عامل را در نظر بگیریم. به عنوان مثال اگر از سایه زنی برای کاهش درجه حرارت در گلخانه استفاده شود، شدت نور را که گیاهان در گلخانه دریافت می کنند نیز کاهش می دهد. این ممکن است بر رشد آن ها تأثیر بگذارد. بنابراین مهم است که تعادل بین نور و دما را ایجاد کرد. سایه زنی گیاهان در گلخانه از گلخانه های کوچک تا بزرگ بطور قابل توجهی متفاوت است.
پرده های سایه دار:
در گلخانه های بزرگ اغلب دو هدف دارند: نور را در تابستان کاهش می دهند و در زمستان به عنوان یک پتوی حرارتی عمل می کنند. صفحه های سایه دار مدرن می توانند محیط گلخانه را به شدت تغییر دهند. می توان از آن ها برای کنترل دما، کاهش هزینه های انرژی و کمک به کاهش میزان آب مصرفی گیاه استفاده کرد.کنترل دستی یا رایانه ای پرده را فعال می کند و به مواد گیاهی نور مناسب می دهد. برنامه های رایانه ای می توانند این پرده ها را کنترل کنند. بنابراین گیاه نور کافی را دریافت می کند. وقتی شدت خیلی زیاد باشد، پرده بسته می شود و بالعکس. بعلاوه، این برنامه ها همچنین می توانند میزان نوری که گیاه دریافت می کند را بر اساس نور تابیده شده در چند ساعت اول روز، تعیین کنند که آیا پرده باز بماند یا بسته شود.
روش دستی:
گلخانه های کوچک اغلب از روش دستی سایه زدن گیاهان استفاده می کنند.
سایه زنی ترکیبی:
یکی از معروف ترین روش های خارجی برای کنترل سایه گلخانه های شیشه ای یا پلی اتیلنی است. ترکیبات سایه افکن، نور را پخش کرده و گرما را منعکس می کنند. اگر با مواد دیگری غیر از شیشه استفاده شود، ترکیبات سایه زنی ممکن است به لعاب آسیب برساند و در صورت عدم امکان حذف آن آسان نیست. ترکیبات سایه دار به رنگ سفید یا سبز هستند و می توانند با استفاده از حلال رنگ رقیق شوند. آن ها در کاهش تجمع گرما در گلخانه بسیار موثر هستند. با این حال، اعمال و از بین بردن پوشش یکنواخت آن ترکیبات سایه دار دشوار است. پس از اعمال، سایه نیمه دائمی است و در روزهای ابری و تاریک تابستان، گیاهان گلخانه ممکن است به مدت چند روز نور کافی دریافت نکنند. روش دوم برای کاهش سطح نور، مسدود کردن نور با برخی از صفحات سایه دار ساخته شده از پارچه، پلی پروپیلن، پلی استر یا پلی استر با روکش آلومینیوم است. این سیستم ها ممکن است در قسمت خارجی گلخانه یا در فضای داخلی قرار بگیرند.پارچه مشکی متحرک، هنگامی که با دستگاه های تنظیم کننده در ارتباط باشد، می تواند درجه حرارت گلخانه را کنترل کند. با این حال، همیشه استفاده از پارچه سیاه توصیه نمی شود. زیرا نور را جذب می کند و همیشه باعث افزایش دما می شود.
همچنین استفاده از تهویه مناسب نیز بسیار مهم است.این پارچه ها، برای کنترل دوره نوری و به ویژه برای ایجاد دوره کوتاه نور استفاده می شود. پارچه را ساعت ۵ عصر روی گیاهان کشیده و در ساعت ۸ صبح برمی دارند. هنگام دست زدن و نصب پارچه سیاه باید بسیار مراقب باشید. همیشه مطمئن شوید که پارچه فرم خوبی داشته باشد (سوراخ نشده باشد). هرگونه سوراخ در پارچه باید بلافاصله ترمیم شود. زیرا هرگونه نور خارجی به مواد گیاهی پوشیده شده می تواند باعث تأخیر در گلدهی و همچنین شروع ناهماهنگ جوانه زنی گل ها شود. برای اطمینان از پوشیده شدن تمام سوراخ ها، از سنجاق زدن استفاده کنید.بیشترین نگرانی باید در مورد محلی باشد که این دو پارچه به هم می پیوندند. خواه آن ها به هم چسبانده شوند و یا یکی بر روی دیگری افتاده باشد. باید توجه ویژه ای به این قسمت شود. مطمئن شوید که تمام لبه های تیز روی سیم که پارچه از آن کشیده می شود از بین رفته است. مطمئن شوید که سیم به اندازه کافی محکم است که پارچه را تحمل کند. اگر گلخانه نشتی داشته باشد که باعث شود آب روی پارچه چکه کند، از این امر باید جلوگیری کنید. زیرا آب می تواند باعث افتادگی پارچه شود و باعث آسیب دیدن گیاهان در زیر آن شود.برای کاهش نور گیاهان خصوصاً در قلمه های تازه از پلی پروپیلن استفاده می شود. در درجات مختلف سایه از ۲۰ تا ۸۰ درصد کاهش نور وجود دارد. از فیلم پلی پروپیلن برای کاهش نور گیاهان، بخصوص در قلمه های تازه گلدانی، استفاده می شود. از پلی پروپیلن سیاه برای ساخت پارچه سایه بان تولید شده برای گلخانه های امروزی استفاده می شود. این ماده بسیار مستحکم و دارای حفاظت U.V بالا است.