Come si può aumentare la resa e la qualità delle colture in serra?
Come si può aumentare la resa e la qualità delle colture in serra?
Senza il processo di fotosintesi, l'energia luminosa non sarebbe in grado di convertire l'anidride carbonica in ossigeno, un elemento essenziale per la vita e per le nostre colture. I livelli diCO2 devono essere monitorati costantemente per garantire la resa e la qualità delle colture in serra. Come si possono monitorare accuratamente i livelli diCO2?
La fotosintesi, fonte di vita e generatrice di zuccheri
Sapevate che le nostre piante, oltre all'ossigeno, producono anche zucchero?
La fotosintesi è la fonte dell'ossigeno che respiriamo e del cibo che mangiamo. Senza il processo di fotosintesi, l'energia luminosa non sarebbe in grado di convertire l'anidride carbonica in ossigeno.
La sua efficacia dipende da una serie di parametri. Uno di questi è la concentrazione di anidride carbonica nell'aria ambiente.
Oltre all'anidride carbonica, la pianta ha bisogno di zucchero per crescere. In realtà produce zucchero da sola. Minerali, acqua e luce sono gli altri componenti necessari.
La reazione di fotosintesi è quindi la seguente: CO₂ + H₂O + Luce → Zucchero + O₂
Più precisamente, questo zucchero viene utilizzato dalla pianta come combustibile. Le permette di generare nuove cellule e, in un certo senso, di respirare.
Perché monitorare laCO2 nelle serre?
La risposta è semplice: il controllo della CO₂ ottimizza il processo di fotosintesi, stimolando e controllando la crescita delle piante.
La produzione di colture in serra è oggi una realtà in crescita in tutto il mondo. Si stima che in Europa ci siano 405.000 ettari di serre.
Gli ultimi 20 anni hanno visto una rivoluzione nella coltivazione e nella tecnologia delle serre.
Fino a poco tempo fa, un raccolto di 100 tonnellate/ha di pomodori in serra era considerato un buon risultato... Oggi, un raccolto di 600 tonnellate/ha non è insolito nelle serre high-tech.
Hans Dreyer, direttore della Divisione produzione e protezione delle piante dell'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura.
L'uso delle serre aiuta a ottimizzare la crescita delle colture
Si potrebbe pensare che le regioni del mondo con un'abbondante insolazione non abbiano bisogno di serre. Ma non è così.
Anche in questo caso, a seconda della coltura, laCO2, come la temperatura e la velocità dell'aria, è un parametro fondamentale e il suo livello ottimale varia.
È noto che la concentrazione diCO2 nell'aria ambiente è aumentata drasticamente a partire dalla rivoluzione industriale, e ancora più rapidamente oggi.
Tuttavia, il suo livello medio è attualmente di circa 400 ppm (parti per milione), ovvero lo 0,04% dell'aria che respiriamo.
Nelle giuste condizioni di luce e temperatura, i pomodori crescono meglio con 900 ppm e i cetrioli con 700 ppm.
Favorire una concentrazione ottimale di anidride carbonica per la crescita
Appare quindi chiaro che le atmosferecontrollate da CO2, e quindi le serre, devono essere sviluppate in tutte le regioni per affrontare la sfida di nutrire il mondo negli anni a venire.
I Paesi Bassi sono noti come pionieri della coltivazione in serra ad atmosfera controllata. Con un numero considerevole e in continua crescita di 9.000 grandi serre, che occupano lo 0,25% della superficie totale del Paese, questo mercato rappresenta una quota significativa del PIL del Paese. Sono impiegati 150.000 lavoratori e l'80% dei prodotti viene esportato.
La Spagna è famosa anche per avere una delle serre più grandi del mondo. Si trova ad Almeria, dove le serre coprono un'area di quasi 200 km².
Come si può controllare l'arricchimento di CO2 in una serra?
La CO₂ supplementare deve essere introdotta durante i periodi di sole, ma non nelle giornate nuvolose o di notte.
Può essere estratto da bruciatori che utilizzano gasolio o gas naturale. In questo caso, bisogna fare attenzione a evitare la presenza di gas tossici nella serra, sia per le piante (SO2, etilene, ecc.) sia per il personale (monossido di carbonio).
È anche possibile utilizzareCO2 liquida pura, acquistata da fornitori commerciali.
Il metodo più comune di arricchimento dellaCO2 per le applicazioni in serra è la combustione di combustibili fossili. Il combustibile più comunemente utilizzato per l'arricchimento diCO2 è il gas naturale . La combustione di un m³ di gas naturale genera circa 1,8 kg diCO2.
L'aggiunta diCO2 può quindi portare a variazioni locali della concentrazione diCO2 in tutta la serra. I gradienti orizzontali e verticali delle condizioni ambientali sono svantaggiosi, ma inevitabili. La cosa più importante èevitare una riduzione dell'omogeneità della crescita delle piante e della produzione delle colture. Ad esempio, nel caso di una rete di distribuzione, si ha un'alta concentrazione diCO2 vicino ai tubi di distribuzione e un basso livello vicino al colmo, o vicino alle finestre di ventilazione aperte. È quindi consigliabile posizionare le linee di distribuzionedella CO2 a un livello basso, il più vicino possibile alle colture. In questo modo, la diffusione naturale dell'anidride carbonica verso la parte superiore della serra garantirà un arricchimento uniforme di CO2 lungo l'asse verticale.
Anche la distribuzione orizzontale è una sfida, poiché l'intera superficie della serra deve contenere la stessa quantità diCO2, in modo che tutte le piante crescano allo stesso ritmo e la maturità e la qualità siano uniformi in tutta la coltura.
PRINCIPIO DI DISTRIBUZIONE DELLA CO₂ IN UNA SERRA
La soluzione Fuji Electric per aumentare la resa e la qualità delle colture in serra
Creazione di una rete di monitoraggiodella CO2 : analizzatore diCO2 a infrarossi
Per garantire l'omogeneità volumetrica (sia orizzontale che verticale) della concentrazione di CO2 nella serra, la strategia migliore consiste nel misurarla in diversi punti della serra.
Questo può essere fatto con diversi analizzatori di gas e/o con un campionamento multi-punto con un singolo analizzatore, a seconda delle dimensioni della serra e del budget disponibile.
Nel caso di una serra di grandi dimensioni, verranno utilizzati diversi monitordi CO2 per coprire l'intero volume. Per garantire che l'atmosfera sia il più possibile rappresentativa, ogni controllore misurerà contemporaneamente diverse zone più piccole (di solito 4 o 6).
Questa strategia ottimizzata garantisce una distribuzione uniforme dellaCO2 su tutte le colture.
Il monitor ZFPCO2 per serre di Fuji Electric è un analizzatore di gas NDIR (Non-Dispersive Infra-Red) dedicato. È stato progettato anni fa per questo scopo ed è stato migliorato con l'esperienza. Più di 10.000 monitor ZFPper la CO2 sono attualmente in uso in tutta Europa per ottimizzare la nostra produzione alimentaremigliorando la fotosintesi attraverso la fertilizzazione con CO2.
Dotato di un filtro interno e di una pompa, questo analizzatore a infrarossi è in grado diaspirare l'aria ambiente intorno alla propria posizione e poi da aree distanti tramite una rete di tubi di campionamento. Una strategia comune, come quella illustrata a fianco, consiste nell'aspirare l'aria da diverse aree per garantire che laCO2 sia omogenea nella zona target.
L'installazione del controllore ZFP CO₂ è semplice e la sua straordinaria stabilità consente una frequenza di calibrazione annuale.
Come funziona l'analizzatore di CO2 NDIR?
La tecnologia a infrarossi non dispersiva di Fuji Electric è rinomata fin dagli anni '60 per la sua robustezza e stabilità del segnale nelle condizioni climatiche più difficili.
Il sensore funziona con una sorgente a infrarossi (IR) che dirige le onde luminose attraverso una cella riempita con un campione d'aria. L'aria si muove verso un filtro ottico situato di fronte a un rilevatore di luce IR.
Il rilevatore di luce IR misura la quantità di luce IR che passa attraverso il filtro ottico.
La banda di radiazione IR prodotta dalla sorgente IR è molto vicina alla banda di assorbimento di 4,26 micron dellaCO2. Poiché lo spettro IR dellaCO2 è unico, la corrispondenza della lunghezza d'onda della sorgente luminosa serve come firma o "impronta digitale" per identificare la molecola diCO2.
Quando la luce infrarossa attraversa la cella, le molecole diCO2 assorbono la banda specifica della luce infrarossa e lasciano passare le altre lunghezze d'onda della luce. All'estremità del rilevatore, la luce rimanente colpisce un filtro ottico che assorbe tutte le lunghezze d'onda della luce tranne quella assorbita dalle molecole diCO2 nella cella campione. Infine, un rilevatore IR legge la quantità di luce rimanente che non è stata assorbita dalle molecole diCO2 o dal filtro ottico.
Viene misurata la differenza tra la quantità di luce irradiata dalla sorgente IR e la quantità di luce IR ricevuta dal rilevatore. Poiché la differenza è il risultato dell'assorbimento della luce da parte delle molecole diCO2 presenti nell'aria all'interno della cella, è direttamente proporzionale al numero di molecoledi CO2. Questi dati vengono elaborati dalla scheda elettronica interna e inviati come segnale 4-20 mA utilizzato dal sistema di arricchimento dellaCO2.
Vantaggi dell'analizzatore ZFP Fuji Electric
Assicura un perfetto arricchimento di CO₂ per la coltivazione in serra.
Rendete felici i vostri clienti, consentendo loro di ottenere il massimo dalla serra.
Riducete i costi di installazione e di gestione sfruttando tutto il potenziale dell'analizzatore ZFP.
Misura della CO2 nelle serre Analizzatore ZFP di Fuji Electric
Facilità di installazione e funzionamento Il monitor diCO2 ZFP è un analizzatore a parete "chiavi in mano".
Un analizzatore di gas progettato per monitorare le serre La pompa e il filtro integrati consentono di campionare l'atmosfera da qualsiasi punto della serra.
Dati affidabili Analizzatore di gas NDIR di alta precisione con specifiche garantite.
Grande flessibilità e scelta di intervalli di misurazione Gli intervalli di misurazione dellaCO2 possono essere scelti per adattarsi a qualsiasi tipo di coltura.
Facile manutenzione L'analizzatore di gas non richiede manutenzione. Il filtro antipolvere e la pompa di campionamento integrati sono economici, facilmente reperibili ed estremamente facili da manutenere.
Intervalli di calibrazione prolungati La tecnologia ZFP NDIR è unica per la stabilità del segnale e richiede una calibrazione solo una volta all'anno.
