آشنایی با نقش دی اکسید کربن در گلخانه (قسمت دوم)

منابع تامين  Co₂براي گلخانه

1-تزريق دي‌اكسيدكربن با سوزاندن مواد نفتي: در نتيجه سوختن كامل هر ماده سوختي،  Co₂و آب توليد مي‌شود. سوخت‌هاي اصلي شامل گاز طبيعي، گاز مايع پروپان يا بوتان (LPG) و نفت سفيد مي‌باشند. نكته قابل توجه درباره همه سوخت‌ها اين است كه ميزان گوگرد آن‌ها نبايد بيش از 200 ميكروگرم در گرم باشد؛ در غير اين صورت، گياه به خاطر So₂ توليد شده صدمه خواهد ديد. ميزان گوگرد در گاز مايع بوتان، معمولا كمتر از 60 ميكروگرم در گرم ولي در نفت سفيد، بيش از 600 ميكروگرم در گرم (0.06درصد( است، با اين حال به طور موفقيت‌آميزي به كار برده مي‌شود. در اين روش در اثر سوختن گاز يا مواد نفتي، گاز دي‌اكسيدكربن وارد گلخانه مي‌شود؛ به همين منظور بايد به ازاي هر 100 مترمربع گلخانه، 0.5 ليتر گاز مايع پروپان در ساعت، يا 0.25 ليتر نفت خالص در ساعت، سوزانده شود. بايد توجه داشت كه در هنگام سوختن چراغ نفتي، شعله به صورت آبي بسوزد؛ در صورتي كه شعله به رنگ زرد باشد، به جاي گاز دي‌اكسيدكربن، گاز مونوكسيدكربن توليد خواهد شد كه گازي بسيار خطرناك است. توليد دي‌اكسيدكربن از طريق سوختن، داراي دو مزيت است: 1- در مقايسه با دي‌اكسيدكربن خالص، ارزان‌تر است؛ 2- به طور همزمان گرما نيز توليد مي‌شود. اين توليد گرما در روزهاي گرم و آفتابي، كه نيازي به گرم كردن گلخانه نيست، يك نقص محسوب مي‌شود؛ نقص ديگر اين روش، احتمال سوختن ناقص و توليد گازهاي سمي، از قبيل مونوكسيدكربن، اتيلن، دي‌اكسيدگوگرد و آسيب ديدن گياهان داخل گلخانه است. اگر سطح مونوكسيد كربن كمتر ازppm 50  باشد، مشكل جدي ايجاد نمي‌كند، اما غلظت، ppm1 يا حتي كمتر اتيلن، خطرناك است.

نوعي دستگاه توليدكننده دي‌اكسيدكربن، كه سوخت آن گاز است، در هر ساعت 8 متر مكعب گاز مصرف مي‌كند كه براي رساندن غلظت دي‌اكسيدكربن به، ppm 1000به 12عدد از اين دستگاه، در سطح يك هكتار گلخانه نياز است. زماني كه گاز طبيعي مي‌سوزد به ازاي سوختن هر يك متر مكعب گاز طبيعي، 100ليتر گاز دي‌اكسيدكربن (1.8كيلوگرم) و 1.4 ليتر بخار آب توليد مي‌كند (افزايش 3-6% رطوبت نسبي گلخانه)؛ از سوختن يك ليتر گاز مايع پروپان نيز همين مقدار دي‌اكسيدكربن توليد مي‌شود. جدول 1 ميزان مصرف گاز طبيعي و بوتان را براي نگهداري غلظت دي‌اكسيدكربن در حدppm 1300 نشان مي‌دهد.

شکل1- دستگاه تولید کننده CO₂

جدول1- ميزان مصرف منابع مختلف سوخت براي تأمين  Co₂گلخانه‌اي به مساحت

 100مترمربع در حد ppm 1300

2- تجزيه مواد آلي

در اثر تجزيه هر نوع ماده آلي، گاز دي‌اكسيدكربن توليد مي‌شود. هر نوع ماده آلي كه به خاك اضافه يا در سطح خاك پهن شود، در معرض تجزيه قرار مي‌گيرد. ميانگين دي‌اكسيدكربن توليد شده در خاك، حدود 2 كيلوگرم در روز در يك هكتار است ولي با توسعه كشت‌هاي بدون خاك، مشكلات كمبود دي‌اكسيدكربن، بويژه در گلخانه‌هايي كه سطح خاك با مالچ پلاستيكي پوشانده شده، بيشتر مشهود خواهد بود. كمپوست و كودهاي دامي از جمله مواد آلي هستند كه در صورتي كه به نحو درستي تهيه شوند، ميتوان از آن‌ها در گلخانه استفاده كرد. براي اينكه به طور متوسط 10-5 گرم دي‌اكسيدكربن در هر مترمربع در يك ساعت به گلخانه اضافه شود، به 14-7 كيلوگرم كمپوست مرطوب نياز است تا دي‌اكسيدكربن مورد نياز را براي مدت 20روز تأمين نمايد. اين روش بسيار ارزان است، اما استفاده از آن باعث مي‌شود كه مقدار توليد دي‌اكسيدكربن به تدريج كاهش يابد و ممكن است همراه با كمپوست و ساير مواد آلي، برخي عوامل بيماريزاي گياهي نيز وارد گلخانه شوند.

پهن كردن كاه و كلش بر روي سطح راهروها و بين رديف‌هاي كشت، به ارتفاع 15-10 سانتي‌متر و با وجود رطوبت كافي، در هنگام پوسيده شدن، مقدار دي‌اكسيدكربن را تا حد قابل توجهي افزايش مي‌دهد.

3- استفاده از كپسول Co₂ خالص

روش ديگر تأمين دي‌اكسيدكربن مورد نياز محصولات گلخانه‌اي، استفاده از كپسول حاوي دي‌اكسيدكربن است. گاز Co₂ خالص، گران‌ترين منبع است ولي در عين حال، مناسب‌ترين روش بوده و كنترل آن آسان است. كپسول‌هاي حاوي، Co₂ قابل وزن كردن مي‌باشند و بنابراين ميزان مصرف آن در دوره‌هاي زماني كوتاه مدت، تعيين مي‌شود. گاز دي‌اكسيدكربن سنگين‌تر از هوا است و لذا در سطح خاك جمع مي‌شود و برگ‌ها قادر به استفاده درست و كامل از آن نخواهند بود؛ براي حل اين مشكل، گاز دي‌اكسيدكربن بايد از ارتفاع نزديك به سقف و به طور مستقيم به بالاي بخش رويشي گياهان تزريق شود؛ در اين روش، با اتصال نازل خروجي كپسول به ابتداي دهانه كانل توزيع كننده هواي گرم، ميتوان گاز دي‌اكسيدكربن را به صورت يكنواخت در سراسر گلخانه توزيع نمود. در روش ديگر، با استفاده از لوله‌هاي كوچك، كه سوراخ‌هاي ريزي به اندازه 0.1 ميلي‌متر و به فاصله 30 سانتيمتر بر روي آن تعبيه شده، دي‌اكسيدكربن در گلخانه توزيع مي‌شود. در اين روش تزريق، حدود 0.5-0.6 كيلوگرم گاز دي‌اكسيدكربن در ساعت، در 100 مترمربع از گلخانه‌هاي شيشه‌اي، غلظت دي‌اكسيدكربن را به ppm1300 مي‌رساند. براي گلخانه‌هاي پلاستيكي دولايه، اين مقدار با تزريق 0.25 – 0.35 كيلوگرم گاز دي‌اكسيدكربن تأمين مي‌شود و براي گلخانه‌هاي پلاستيكي يك لايه، مقدار گاز دي‌اكسيدكربن مورد نياز بيشتر خواهد بود. براي اطمينان بيشتر، حتما بايد يك حسگر كنترل‌كننده غلظت دي‌اكسيدكربن در گلخانه نصب شود تا غلظت دي‌اكسيدكربن از ppm 1400-1000 تجاوز نكند و باعث بروز مسموميت نگردد.

شکل2- کپسول Co₂

محاسبه دي‌اكسيدكربن مورد نياز

محاسباتي كه در اين بخش براي ميزان غني‌سازي دي‌اكسيدكربن انجام مي‌شود، مربوط به گلخانه شيشه‌اي به مساحت 100 مترمربع و در يك روز آفتابي با شدت نور متوسط است. فرض كنيد غلظت دي‌اكسيدكربن گلخانه، ppm300 باشد و قرار است كه غلظت آن به ppm 1300افزايش يابد؛ بنابراينppm 1000 (0.1 %) بايد به غلظت دي‌اكسيدكربن موجود در گلخانه اضافه شود. در صورتي كه حجم گلخانه 400 متر مكعب باشد، به 4/0 متر مكعب (معادل 0.75كيلوگرم) دي‌اكسيدكربن نياز است (هر يك كيلوگرم دي‌اكسيدكربن، حجمي معادل 570 ليتر دارد)؛ اين عمل بايد قبل از طلوع خورشيد انجام شود، زيرا فعاليت فتوسنتزي در اوايل صبح به بيشترين مقدار مي‌رسد و بعد از رساندن غلظت دي‌اكسيدكربن به،ppm 1300 در همين غلظت بايد حفظ شود. غلظت دي‌اكسيدكربن با انجام فتوسنتز توسط گياه و انجام تبادل هوا به صورت طبيعي كاهش مي‌يابد. در يك گلخانه شيشه‌اي، در هر ساعت يك بار، كل هواي گلخانه (از طريق درزها، شكاف‌ها و... ) مبادله مي‌شود؛ بنابراين در طول يك ساعت، بايد 0.37 كيلوگرم دي‌اكسيدكربن به گلخانه اضافه شود تا غلظت آن در حد ppm1300 حفظ شود. اما در يك گلخانه با پوشش پلي‌اتيلن دولايه يا پوشش اكريليك، ميزان تبادل هوا 33-25 درصد (گلخانه شيشه‌اي) است. متوسط مصرف دي‌اكسيدكربن توسط گياهان داخل گلخانه 0.12 -0.24 كيلوگرم در ساعت در هر 100 مترمربع است كه بايد مجددا به گلخانه اضافه شود؛ با تركيب دو عامل فوق، كه سبب كاهش غلظت دي‌اكسـيدكربن گلخانه مي‌شوند، ميتوان به اين نتيجه رسيد كه براي نگهداري غلظت دي‌اكسيدكربن در حد،ppm 1300 بايد 0.5 -0.6 كيلوگرم گاز دي‌اكسيدكربن در هر ساعت به ازاي هر 100مترمربع به گلخانه شيشه‌اي تزريق شود. ميزان مصرف دي‌اكسيدكربن در گلخانه در ماه‌هاي مختلف سال نيز با يكديگر متفاوت است؛ به نحوي كه در روزهاي آفتابي، گرم و بلند تابستان، ميزان مصرف دي‌اكسيدكربن بيشتر از روزهاي كوتاه و ابري زمستان است.

رابطه بين دما، نور و غني‌سازي گلخانه با Co₂

فتوسنتز مهمترين فعاليت در گياهان است و توسط عواملي از قبيل نور، دما و دي‌اكسيدكربن كنترل مي‌شود. طبق قانون حداقل ليبيگ، هر گاه فرايندي از نظر سرعت، وابسته به چند عامل جداگانه باشد، كمترين عامل، شدت آن را كنترل مي‌كند. در فرايند فتوسنتز در شرايط گلخانه‌اي، با توجه به بسته بودن محيط و كاهش غلظت دي‌اكسيدكربن، عامل حداقلي كه باعث كاهش سرعت فتوسنتز مي‌گردد، غلظت دي‌اكسيدكربن است. به پرورش‌دهندگان سبزي‌هاي گلخانه‌اي توصيه مي‌شود كه در يك روز آفتابي و گرم، كه تهويه‌ها به طور كامل بسته هستند، غني‌سازي دي‌اكسيدكربن را تا غلظت ppm 1000انجام دهند؛ اما در يك روز ابري، كه شدت نور كمتر از 400 وات در مترمربع باشد، ميزان غني‌سازي دي‌اكسيدكربن را ميتوان فقط تا ppm 400 انجام داد. هرچه شدت نور گلخانه بيشتر باشد، به غلظت بيشتري از دي‌اكسيدكربن در گلخانه نياز است تا سرعت فتوسنتز افزايش يابد. در غير اين صورت، افزايش شدت نور به تنهايي تأثير چنداني در افزايش فتوسنتز نخواهد داشت. استفاده از يك دستگاه كنترل‌كننده كامپيوتري، كه ميزان غني‌سازي دي‌اكسيدكربن را متناسب با شدت نور گلخانه كنترل نمايد، بسيار مفيد خواهد بود. به محض آنكه پنجره‌هاي تهويه به ميزان 10% باز شوند، غلظت دي‌اكسيدكربن در سطح كانوپي گياه، بايد در حد ppm 400 حفظ شود. از طرف ديگر، با افزايش دماي گلخانه، به غلظت بيشتري از دي‌اكسيدكربن و با كاهش دما، به ميزان كمتري از آن مورد نياز خواهد بود؛ بنابراين سه عامل نور، دما و دي‌اكسيدكربن بايد به صورت متناسب با يكديگر افزايش يابند تا سرعت فتوسنتز افزايش يابد.