فبدون عملية البناء الضوئي، لن تتمكن الطاقة الضوئية من تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين، وهو عنصر ضروري للحياة ولمحاصيلنا. يجب مراقبة مستويات ثاني أكسيدالكربون باستمرار لضمان إنتاجية المحاصيل الدفيئة وجودتها.كيف يمكن مراقبة مستوياتثاني أكسيد الكربون بدقة؟
هل تعلم أنه بالإضافة إلى الأكسجين، تنتج نباتاتنا السكر أيضاً؟
البناء الضوئي هو مصدر الأكسجين الذي نتنفسه والطعام الذي نتناوله. وبدون عملية البناء الضوئي، لن تتمكن الطاقة الضوئية من تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين.
وتعتمد فعاليتها على عدد من العوامل. أحد هذه العوامل هو تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء المحيط.
بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون، يحتاج النبات إلى السكر لينمو. فهو في الواقع ينتج السكر من تلقاء نفسه. المعادن والماء والضوء هي المكونات الضرورية 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 يمكّنه من التنفس.
الإجابة بسيطة: إن التحكم في ثاني أكسيد الكربون يحسّن عملية البناء الضوئي ويحفز نمو النبات ويتحكم فيه.
أصبح إنتاج محاصيل الصوبات الزراعية واقعاً متنامياً في جميع أنحاء العالم. وتشير التقديرات إلى أن هناك 405,000 هكتار من الصوبات الزراعية 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 لن تحتاج إلى دفيئات زراعية. ولكن الأمر ليس كذلك.
ومرة أخرى، اعتمادًا على المحصول، فإنثاني أكسيد الكربون، مثل درجة حرارة الهواء وسرعته، هو معيار رئيسي، ويختلف مستواه الأمثل.
من المعروف أن تركيزثاني أكسيد الك ربون في الهواء المحيط قد ارتفع 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.
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 استخراجه من الشعلات باستخدام النفط أو الغاز الطبيعي. في هذه الحالة، يجب توخي الحذر لتجنب وجود غازات سامة في الدفيئة، سواء بالنسبة للنباتات (ثاني أكسيد الكبريت، والإيثيلين، وما إلى ذلك) أو بالنسبة للموظفين (أول أكسيد الكربون).
يمكنك أيضًا استخدامثاني أكسيد الكربون السائل النقي الذي يتم شراؤه من الموردين التجاريين.
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 شبكة التوزيع، يكون هناك تركيز عالٍ من ثاني أكسيدالكربون بالقرب من أنابيب التوزيع ومستوى منخفض بالقرب من الحافة، أو بالقرب من نوافذ التهوية المفتوحة.
لذلك يُنصح 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 انتظام تخصيب ثاني أكسيد الكربون 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 فوجي إلكتريك ZFP لمراقبة ثانيأكسيد الك ربون ZFP للبيوت البلاستيكية هو جهاز مخصص لتحليل الغازات غير المشتتة بالأشعة تحت الحمراء (NDIR).
وقد تم تصميمه منذ سنوات لهذا الغرض وتم تحسينه مع اكتساب الخبرة. يُستخدم حاليًا أكثر من 10,000 جهاز مراقبةثاني أكسيد الكربون ZFP في جميع أنحاء أوروبا لتحسين إنتاجنا الغذائي من خلال تعزيز 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.
تشتهر تقنية فوجي إلكتريك للأشعة تحت الحمراء غير المشتتة منذ ستينيات القرن الماضي بمتانتها وثبات إشاراتها في أقسى الظروف المناخية.
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.
التطبيقكيف يمكنك زيادة إنتاجية وجودة محاصيل الدفيئة؟
قم بتنزيل ورقة الطلب وتحسين إنتاجية وجودة إنتاجك من الصوبات الزراعية!
