فتوسنتز

يكي از اختلافات عمده بين گياهان و حيوانات در كره زمين، توانايي گياهان براي ساخت داخلي غذاي خودشان مي باشد. يك گياه براي توليد غذاي مورد نياز خود به انرژي حاصل از تابش آفتاب، دي اكسيد كربن موجود در هوا و آب موجود در خاك نيازمند است. اگر هر يك از اين اجزاء دچار كمبود شود، فتوسنتز يا همان توليد غذا متوقف خواهد شد. در واقع اگر هر يك از اين عوامل براي مدت زيادي قطع شود، گياه از بين خواهد رفت.

هر گونه بافت گياه سبز، توانايي انجام فرآيند فتوسنتز را داراست. كلروپلاست ه در سلولهاي گياه سبز، حاوي رنگدانه هاي سبزي هستند كه كلروفيل ناميده مي شوند و انرژي نور را به تله مي اندازند. با اين وجود برگها (با توجه به ساختار بخصوصشان) عمده ترين قسمت براي توليد غذا مي باشند. بافتهاي داخلي حاوي سلولهايي با مقادير فراوان كلروپلاست مي باشند؛ كه در يك نظم و ترتيب خاص، به راحتي به آب و هوا اجازه جابجايي مي دهند. لايه هاي اپيدرمي محافظ بالايي و پاييني برگها، حاوي تعداد زيادي دهانه مي باشند كه؛ از دو سلول نگهبان بخصوص در هر سمت تشكيل شده اند. سلولهاي نگهبان، جابجايي (ورود دي اكسيدكربن و خروج اكسيژن و بخار آب از برگها) گازهاي درگير در فتوسنتز را كنترل مي كنند. اپيدرمي هاي پاييني برگها به طور طبيعي، حاوي بيشترين تعداد دهانه مي باشند.

 

تنفس :
كربوهيدرات هاي ساخته شده در طول فرآيند فتوسنتز، تنها وقتي براي گياه با ارزش هستند؛ كه به انرژي تبديل شده باشند. اين انرژي در فرآيند ساخت بافتهاي جديد مورد استفاده قرار مي گيرد. فرآيند شيميايي كه طي آن قند و نشاستة توليد شده در فرآيند فتوسنتز، به انرژي تبديل مي شود؛ تنفس ناميده مي شود. اين فرآيند مشابه سوزاندن چوب يا زغال سنگ براي توليد حرارت يا انرژي مي باشد.
اگر اكسيژن محدود شود يا در دسترس گياه قرار نگيرد، تنفس يا متابوليسم ناهوازي

رخ خواهد داد. توليدات حاصل از اين واكنش، اتيل الكل يا اسيد لاتيك و دي اكسيد كربن مي باشد. اين فرآيند به عنوان فرآيند تخمير يا اثر پاستور شناخته مي شود*. اين فرآيند در صنايع لبنيات كاربرد فراوان دارد. هم اكنون بايد واضح باشد كه تنفس عكس فرآيند فتوسنتز مي باشد. بر خلاف فتوسنتز، فرآيند تنفس در طول شب نيز به خوبي روز صورت مي گيرد. تنفس در كلية اشكال زندگي و در همة سلولها صورت مي گيرد. آزاد شدن دي اكسيد كربن اندوخته شده و گرفتن اكسيژن همواره در سطح سلول اتفاق مي افتد. در ادامه مقايسه اي بين فتوسنتز و تنفس آمده است.

فتوسنتز:
توليد غذا مي نمايد
انرژي را ذخيره مي كند
در سلول هايي كه حاوي كلروپلاست هستند رخ مي دهد
اكسيژن آزاد مي كند
آب مصرف مي نمايد
دي اكسيد كربن مصرف مي نمايد
در روشنايي صورت مي پذيرد

تنفس :
غذا رابراي توليد انرژي گياه به مصرف مي رساند
انرژي آزاد مي كند
در همة سلولها صورت مي گيرد
اكسيژن را مورد استفاده قرار مي دهد
آب توليد مي نمايد
دي اكسيد كربن توليد مي نمايد
در تاريكي هم به خوبي صورت مي پذيرد

تعرق:
تعرق فرآيندي است كه در طي آن گياه آب از دست مي دهد. عمدتاً اين كار از طريق دهانة برگها صورت مي گيرد. تعرق فرآيندي ضروري است كه حدود ۹۰% از آب وارد شده به گياه از طريق ريشه ها را مورد استفاده قرار مي دهد.۱۰% باقيماندة آب در واكنشهاي شيميايي و در بافتهاي مختلف گياه به مصرف مي رسد. فرآيند تعرق براي حمل مواد معدني ازخاك به گياه، خنك نمودن گياه در فرآيند تبخير و نيز براي جابجايي قند و مواد شيميايي گياه كاملاً ضروري است. مقدار آب ازدست رفتة گياه به چندين فاكتور محيطي از جمله دما، رطوبت، وزش باد يا جابجايي هوا وابسته است. با افزايش دما و يا جابجايي هوا، رطوبت نسبي كاهش يافته و اين باعث مي شود كه سلولهاي نگهبان در برگها، دريچه هاي استومتا را باز كنند؛ به اين ترتيب نرخ تعرق افزايش مي يابد

.

دي اكسيد كربن در گلخانه
سالهاي زيادي است كه به منافع غني سازي دي اكسيد كربن در گلخانه ها، براي افزايش رشد و توليد گياهان پي برده شده است. دي اكسيد كربن يكي از ضروري ترين اجزاء فتوسنتز مي باشد. همانطور كه در بخش قبل اشاره شد، فتوسنتز يك فرآيند شيميايي است كه انرژي نور

خورشيد را براي تبديل دي اكسيد كربن و آب به مواد قندي در گياهان سبز مورد استفاده قرار مي دهد؛ سپس اين مواد قندي در خلال تنفس گياه براي رشد آن مورد استفاده قرار مي گيرند. اختلاف بين نرخ فتوسنتز و تنفس، مبنايي براي ميزان انباشتگي ماده خشك در گياهان مي باشد. در توليد گلخانه اي، هدف همة پرورش دهندگان، افزايش ماده خشك و بهينه سازي اقتصادي محصولات مي باشد. دي اكسيد كربن با توجه به بهبود رشد گياهان، باروري محصولات راافزايش مي دهد. بعضي از مواردي كه باروري محصولات به وسيلة غني سازي دي اكسيد كربن افزايش داده مي شود عبارتند از :
گلدهي قبل از موعد
بازده ميوه دهي بالاتر
كاهش جوانه هاي ناقص در گلها
بهبود استحكام ساقة گياه و اندازة گل

بنابراين پرورش دهندگان گل و گياه بايد دي اكسيد كربن را به عنوان يك مادة مغذي در نظر بگيرند.
براي اكثر محصولات گلخانه اي، ميزان خالص فتوسنتز به واسطة بالا بردن ميزان دي اكسيد كربن از ppm 340 تا ppm1000 افزايش مي يابد. آزمايش هاي صورت گرفته بر روي بيشتر گياهان نشان داده است كه با افزايش ميزان دي اكسيد كربن تا ppm1000 فتوسنتز به اندازة ۵۰% افزايش خواهد يافت. البته براي بعضي از گياهان اضافه كردن دي اكسيد كربن تا ppm 1000 در نوركم، از لحاظ اقتصادي، توصيه نمي شود. براي بعضي ديگر از گياهان مانند گل لاله ، هيچ پاسخي نسبت به اضافه كردن دي اكسيد كربن مشاهده نشده است. دي اكسيدكربن در خلال باز شدن دهانه اي، توسط فرآيند پخش به گياه وارد مي شود. استومتاها سلولهاي اختصاصي هستند كه به طور عمده در قسمت زيرين برگها و در لاية بيروني قرار گرفته اند. باز و بسته شدن اين سلولها اجازه مي دهد كه معاوضة گازها صورت گيرد. تغليظ ۲CO دراطراف برگها، بالا گيري دي اكسيد كربن در گياهان را قوياً تحت تأثير قرار مي دهد. تغليظ بيشتر ۲CO، منجر به بالا گيري بيشتر ۲CO در گياهان مي شود. سطح نور، دماي برگها و دماي هواي محيط، رطوبت نسبي، تنش آبي، غني سازي دي اكسيد كربن و ميزان اكسيژن موجود در هوا و برگها از جمله فاكتورهاي محيطي

هستند كه باز و بسته شدن استومتا را كنترل مي نمايند.
غلظت دي اكسيد كربن موجود در هواي محيط چيزي در حدود ppm340 (از لحاظ حجمي) مي باشد. همة گياهان در اين شرايط به خوبي رشد مي نمايند؛ اما بواسطة بالا رفتن غلظت ۲CO تا۱۰۰۰ ppm، نرخ فتوسنتز نيز افزايش خواهد يافت؛ كه در نهايت منجر به افزايش مواد قندي و كربو هيدراتهاي قابل دسترس براي رشد گياهان مي شود. هر گونه گياه سبز درحال رشد در يك گلخانه كاملاً بسته (كه اصلاً تهويه نمي شود و يا اينكه تهوية كمي دارد) غلظت دي اكسيد كربن را در طول روز به كمتر از ppm200 كاهش مي دهد. كاهش در نرخ فتوسنتز، هنگامي كه غلظت ۲CO از ppm 340 به ppm 200 مي رسد، برابر است با افزايش آن هنگامي كه غلظت ۲CO از ppm 340 به ppm 1300 مي رسد. با يك حساب سرانگشتي در مي يابيم كه افت سطح دي اكسيد كربن به پايينتر از سطح محيط تأثيرات بسيار بيشتري نسبت به افزايش آن به بالاتر از سطح محيط خواهد داشت.
در گلخانه هاي جديد و به بخصوص در سازه هاي دو جداره كه نفوذ هواي بيرون كاهش يافته است؛ غلظت دي اكسيد كربن در زمانهاي بخصوصي از سال به راحتي مي تواند به پايينتر از ppm 340 افت نمايد. اين موضوع تأثيرات منفي قابل توجهي برروي رشد گياهان خواهد داشت. تهوية مناسب در طول روز مي تواند ميزان دي اكسيد كربن را تا نزديكي سطح محيطي آن بالا ببرد؛ اما ميزان آن هرگز به سطح محيطي ppm340 باز نخواهد گشت. تأمين دي اكسيد كربن تنها روش غلبه بر اين اختلاف سطح و افزايش غلظت ۲CO به بالاتر از ppm 340 است؛ كه براي اكثر محصولات گلخانه اي پر منفعت مي باشد. ميزان غني سازي دي اكسيد كربن به نوع محصول، شدت نور، دما، تهويه، مرحلة رشد گياه و ملاحظات اقتصادي بستگي دارد. نقطة اشباع دي اكسيد كربن در غلظتي حدود ۱۰۰۰ تا ppm 1300 حاصل مي شود. غلظت كمتري (۸۰۰ تا ppm1000) براي محصولاتي مانند گوجه فرنگي، خيار، فلفل و كاهو توصيه مي شود. افزايش غلظت دي اكسيد كربن دورة رشد گياه را كوتاه مي نمايد (۵ تا۱۰ درصد)، كيفيت و بازده محصول را بهبود مي بخشد و همچنين اندازه و ضخامت برگها را افزايش مي دهد.
منابع دي اكسيد كربن: دي اكسيد كربن را مي توان از سوزاندن سوختهاي پاية كربن مانند گاز طبيعي، پروپان، نفت سفيد و يا اينكه مستقيماً از تانكهاي مخصوص نگهداري دي اكسيد كربن خالص تهيه نمود. البته هر يك از منابع فوق الذكر داراي مزايا و معايب بالقوه اي مي باشند. وقتي كه گاز طبيعي، پروپان يا نفت سفيد سوزانده مي شود، تنها دي اكسيد كربن توليد

نمي شود؛ بلكه همراه با آن حرارت نيز توليد مي شود، كه به طور طبيعي موجب گرم شدن سيستم مي شود. بايد توجه داشت كه احتراق ناقص يا سرايت مواد سوختي به داخل گلخانه، مي تواند منجر به از بين رفتن گياهان شود. اكثر منابع گاز طبيعي و پروپان داراي مقدار كمي (به اندازة كافي پايين) آلودگي مي باشند. بايد توجه داشت، در سوختي كه براي تأمين دي اكسيد كربن مورد استفاده قرار مي گيرد، مقدار سولفور بيشتر از ۰٫۰۲% (از لحاظ وزني) نباشد. احتراق سوختها همچنين منجر به توليد رطوبت مي شود. براي گاز طبيعي به ازاي هر متر مكعب گاز سوخته شده، kg 1.4 بخار آّب توليد مي شود. در مورد پروپان، مقدار رطوبت توليد شده به ازاء هر كيلوگرم دي اكسيد كربن، كمي پايين تر از گاز طبيعي است.

گاز طبيعي، پروپان و سوختهاي مايع در ژنراتورهاي مخصوص دي اكسيدكربن سوزانده مي شوند. اندازة دستگاهها (Btu توليد شده) و اندازة جريان هواي افقي در گلخانه، تعداد و موقعيت اين دستگاهها را تعيين مي نمايد. مهمترين مشخصة اين مشعلها اين است كه؛ سوخت بايد به طور كامل سوزانده شود. بعضي از كارخانجات مشعلهايي ساخته اند كه مي تواند هم گازطبيعي و هم پروپان را مورد استفاده قرار دهد. به علاوه اين واحدهاي توليد ۲CO داراي خروجي قابل تنظيم هستند. اشكال بالقوه اين سيستم اين است كه حرارت و بخار آب توليد شده ممكن است موجب تأثير موضعي بر دما و شيوع بيماريها در گلخانه شود.
به عنوان يك پيشنهاد، مي توان قسمتي از گاز دودكش بويلر گاز طبيعي، مربوط به سيستم حرارتي آب داغ، را به عنوان وسيله اي جهت تأمين دي اكسيد كربن به داخل گلخانه هدايت نمود. البته اين سيستم بايد به چگالنده گاز دودكش، كه براي تأمين اين هدف طراحي شده است، مجهز باشد.
نكتة قابل توجه اين است كه همة بويلرها (بخصوص بويلرهاي قديمي) براي اين كار طراحي نشده اند. بويلرهاي گاز طبيعي بايد احتراق تميزي داشته باشند؛ اكسيدهاي نيتروژن (NOx) و اتيلن توليد نكنند و يا حداقل، مقدار آنها در محصولات احتراق كم باشد.
در اين سيستم، لوله هاي گاز در جايي كه بويلر به لولة دودكش متصل شده است، بيرون كشيده مي شوند. واحد هاي چگالنده براي كاهش دما و رطوبت گاز ورودي به گلخانه طراحي مي شوند. يك سيستم كنترل مانيتوري، پيوسته محافظت ايمني لولة گاز را براي كنترل سطح مونو اكسيد كربن انجام مي دهد. سطح مجاز مونو اكسيدكربن (CO) در لولة گاز چيزي بين ۶ تا ppm 10 است. يك هواكش ظرفيت پايين كه داراي مكش كلي كمي است، حجم ثابتي از گاز را مكش مي نمايد. يك هواكش ديگر براي اختلاط گازهاي دودكش با هواي گلخانه مورداستفاده قرار مي گيرد؛ و در پايان اين مخلوط به داخل گلخانه هدايت مي شود. اين سيستم شرايطي را فراهم مي نمايد كه دي اكسيد كربن از پايين به ميان محصولات هدايت شده و قبل از خروج از منافذ و دريچه ها، در ميان گياهان به سمت بالا حركت نمايد. سيستم تحويل بايد به گونه اي طراحي شده باشد كه توزيع يكساني را در سراسر گلخانه در بر داشته باشد.
مي توان يك سيستم حرارتي آب داغ را براي افزايش بازده و نيز تأمين دي اكسيد كربن در طول روز (هنگامي كه نيازي به حرارت وجود ندارد) به يك تانكر عايق جهت ذخيرة آب داغ مجهز نمود. حرارت توليد شده در طول روز به وسيلة تانكر آب داغ ذخيره شده و در هنگام شب بر حسب نياز مورد استفاده قرار مي گيرد.
تأمين دي اكسيد كربن با استفاده از گاز دودكش در تابستان، حرارت ذخيرة بسيار بيشتري از آنچه كه به هنگام شب مورد نياز است، حاصل مي نمايد. در طول ماههايي از تابستان، از آنجا كه دماي محيط بيرون به هنگام شب اغلب بالاتر از ۲۲ درجة سانتيگراد مي باشد، حرارت ذخيره شده مورد نياز نيست؛ در اين موقعيت بايد كاربرد دي اكسيد كربن را محدود نمود.

دي اكسيد كربن مايع (حتي با وجود اينكه معمولاً گرانتر است) مورد پسند بسياري از پرورش دهندگان گل و گياه قرار گرفته است. مزاياي عمدة استفاده از دي اكسيد كربن مايع عبارتند از :
خلوص فراورده
عدم توليد حرارت و رطوبت
عدم نگراني از زيان رساندن به محصولات
كنترل بهتر غلظت دي اكسيد كربن در گلخانه
انعطاف در وارد كردن دي اكسيد كربن به گلخانه در هر زمان منتقل مي گردد. تانكرهاي نگهداري مخصوص (كه معمولاً از فروشنده اجاره مي شود)، براي هر واحد گلخانه مورد نياز است. دي اكسيد كربن متراكم به صورت مايع مي باشد و بايد توسط يك واحد تبخيركن، تبخير شود.
سيستم توزيع دي اكسيد كربن مايع در محيط گلخانه، از لحاظ طراحي و نصب ساده تر مي باشد. اكثر استفاده كنندگان از اين سيستم، لوله هاي پلي وينيل كلرايد (pvc) انعطاف پذير۱۸ ميليمتري را مورد استفاده قرار مي دهند. اين لوله ها بايد در فواصل مناسب سوراخ شده باشند. براي يك بهره برداري كوچك ممكن است دي اكسيد كربن توسط كپسول فراهم گردد.
هنگامي كه فرد گلخانه دار براي پرورش گياهان از كود حيواني يا ديگر مواد ارگانيك استفاده مي كند، غلظت دي اكسيد كربن در گلخانه بواسطة فرآيند تفكيك افزايش خواهد يافت. مقدار توليد شده به پايداري كود حيواني و فعاليت ميكروارگانيسم ه، كه مواد ارگانيك را به دي اكسيد كربن تبديل مي كنند، وابسته است. البته توليد ۲CO از كود حيواني تنها براي حدود يك ماه قابل توجه مي باشد. در بعضي از موارد رشد ارگانيك پوشش مياني گياه مانند الياف نارگيل، غلظت دي اكسيد كربن را در طول شب به حدود ppm 1200 افزايش خواهد داد. اين موضوع معمولاً مشكلي ايجاد نمي كند؛ چراكه غلظت دي اكسيد كربن در روشنايي روز به طور كاملاً سريع افت مي نمايد.
تراز هاي تكميلي براي دي اكسيد كربن :
امروزه اكثر پرورش دهندگان شرايط محيطي گلخانه را به وسيلة حسگرهاي متصل به يك كامپيوتر مركزي، براي يكپارچه سازي فاكتورهاي محيطي مختلف، كنترل مي نمايند. يك كنترل كنندة دي اكسيد كربن، كه معمولاً يك آناليزگر گازي مادون قرمز ( IRGA ) مي باشد، براي نمايش و كنترل حداقل و حداكثر غلظت دي اكسيد كربن در گلخانه مورد استفاده قرار مي گيرد. واحد IRGA را مي توان به تنهايي يا مثل اكثر موارد در اتصال با يك كامپيوتر كنترل كنندة محيط بكار برد. در مورد اخير، كامپيوتر كنترل كنندة محيط براي كنترل ميزان دي اكسيد كربن در اجماع با سطح نور، مرحلة تجديد هوا، و سرعت جريان هوا مورد استفاده قرار مي گيرد؛ البته واحد IRGA به يك كاليبراسيون روزمره براي اطمينان از دقت اندازه گيري نيازمند است.
نرخ تأمين دي اكسيدكربن وابسته به پاسخ محصولات و ملاحظات اقتصادي مي باشد. در حالت كلي تأمين دي اكسيدكربن به اندازة ppm 1000 در طول روز، هنگامي كه دريچه ها بسته است، توصيه مي شود. هنگامي كه دريچه ها به اندازة ۱۰% باز مي شوند، مي توان تأمين دي اكسيدكربن را قطع يا به مقدار ۴۰۰ تا ppm 600 كاهش داد. براي به دست آوردن بازده اقتصادي بالاتر مي توان غلظت دي اكسيدكربن را با توجه به ميزان نور تنظيم نمود.

موارد زير تدابير توصيه شده براي پروش دهندگان سبزيجات مي باشد :
در روزهاي آفتابي در حاليكه دريچه هابسته هستند، ميزان دي اكسيدكربن را به اندازة ۱۰۰۰ ppm تأمين نماييد.
در روزهاي ابري، هنگامي كه ميزان نور پايينتر از ۲watt/m 40 مي باشد، تأمين دي اكسيدكربن را تنها به اندازة ppm 400 در نظر بگيريد. ي اكسيدكربن را به طور ثابت در ppm 1000 در نظر مي گيرند. كامپيوتر كنترل كنندة محيط را مي توان با توجه به ميزان نور، براي تنظيم غلظت دي اكسيدكربن برنامه ريزي كرد؛ اما هنگامي كه دريچه ها بيش از ۱۰% باز مي شوند و يا با فرارسيدن مرحلة دوم از عمليات فن هاي خروجي، ميزان دي اكسيدكربن را بايد در مقدار ppm 400 ثابت نمود.
از آنجا كه به هنگام شب هيچ فتوسنتزي رخ نمي دهد، طبيعتاً احتياجي به تأمين دي اكسيد كربن نمي باشد. در واقع تغليظ دي اكسيد كربن در نتيجة تنفس گياه صورت خواهد گرفت. بنابراين مشاهدة غلظت دي اكسيدكربن در حدود ۵۰۰ تا ppm 600 در اوايل صبح نبايد غير عادي به نظر برسد.
دي اكسيدكربن در يك گلخانه به وسيلة مبادلة طبيعي هوا و فتوسنتز كاهش مي يابد.
مبادلة طبيعي هوا :
دزرها و منافذ در گلخانه اجازه مي دهند هواي بيرون، كه تنها داراي ppm 340 دي اكسيد كربن مي باشد، به داخل گلخانه نفوذ كند. يك مقدار ميانگين براي نفوذ هوا در يك گلخانه مي تواند به اندازة تعويض هواي كامل در يك ساعت باشد. براي جبران اين رقيق سازي و تثبيت ميزان دي اكسيد كربن در ppm 1300 ، بايد ۲m100/2 kg CO0.37 در هر ساعت به محيط گلخانه اضافه شود.
بايد توجه داشت كه براي ارتفاع و عرض بيشتر گلخانه، بايد مقدار مزبور را تصحيح نمود. يك گلخانه كه داراي پهناي بيشتري نسبت به گلخانة ديگر با همان ارتفاع باشد، حجم هواي نفوذي بيشتري خواهد داشت. براي گلخانه هايي كه داراي پوشش دو جداره (دو جدارة پلي اتيلن يا اكريليك) هستند، مقدار نفوذ هوا به اندازة ۴/۱ تا ۳/۱ حجم هواي گلخانه در يك ساعت را مي توان انتظار داشت. براي گلخانه هايي كه داراي تهوية اجباري هستند، اگر فن ها در حال كار باشند، غلظت دي اكسيد كربن در مقدار كمتري تثبيت خواهد شد.
فتوسنتز :
گياهان در طول فرآيند فتوسنتز دي اكسيد كربن را مورد استفاده قرار مي دهند. نرخ مصرف باتوجه به نوع محصولات، شدت نور، دما، مرحلة رشد گياه و ميزان مواد مغذي متفاوت خواهد بود. يك مقدار ميانگين مصرف به اندازة ۲m100/hr/kg 0.24-0.12 محاسبه شده است. نرخ بالاتري از مصرف در صورتي كه روز كاملاً آفتابي باشد وگياهان كاملاً سبز باشند صورت خواهد گرفت.
وقتي كه اين دو عامل با هم جمع شوند، با توجه به محاسبات صورت گرفته، مي بايد براي تثبيت غلظت دي اكسيد كربن در ppm 1300 (در يك گلخانه استاندارد) حدود ۲m100/hr/kg 0.60-0.50 به محيط آن اضافه نمود. براي يك گلخانه با پوشش دوجدارة پلي اتيلن اين مقدار برابر با ۲m100/hr/kg 0.35-0.25 خواهد بود. در يك گلخانة شيشه اي تأمين دي اكسيد كربن عمدتاً براي جبران رقيق سازي مربوط به نفوذ طبيعي هوا صورت مي گيرد؛ در حاليكه براي گلخانه اي با پوشش دوجدارة پلي اتيلن مقدار دي اكسيد كربن مورد نياز براي جبران نفوذ هوا و فتوسنتز به يك اندازه خواهد بود.
ظرفيت مشعل مورد نياز :

جهت محاسبة ظرفيت مشعلها فقط گاز طبيعي و پروپان در نظر گرفته شده است. اين موضوع از آنجا نشأت مي گيرد كه اين سوختها عمومي ترين سوختهاي مورد استفاده در صنعت مي باشند. پرورش دهندگاني كه داراي آناليزگر گاز دي اكسيد كربن يا كامپيوتر كنترل كنندة محيط نمي باشند، مي بايست اندازة مشعلها را به صورت كاملاً دقيق تعيين كنند. اين دقت مخصوصاً در مورد گلخانه هاي ساده با پوشش معمولي كاملاً ضروري است. در جدول۱-۲ ظرفيت مشعل هاي مورد نياز براي تثبيت ppm 1300 دي اكسيد كربن در گلخانه درج شده است.توصيه شده در اين جدول، مي توان محاسبه كرد كه وقتي از گاز طبيعي به عنوان سوخت استفاده مي شود، رطوبت نسبي به اندازة ۳ تا ۶ درصد افزايش خواهد يافت. البته اين افزايش از حرارت توليد شده توسط مشعلهاي ۲CO متأثر نخواهد شد؛ به خصوص هنگامي كه درجه حرارت به اندازة يك درجه سانتيگراد افزايش يابد، هيچ تأثيري بر روي رطوبت نسبي نخواهد داشت.
در چه زمان هايي تأمين دي اكسيد كربن صورت مي گيرد؟
از آنجا كه به طور طبيعي فرآيند فتوسنتز در روشنايي روز صورت مي گيرد، تأمين دي اكسيد كربن در هنگام شب لازم نيست. با اين وجود، در روزهاي ابري براي جبران نرخ كمتري از فتوستز، تأمين دي اكسيد كربن براي گلخانه توصيه مي شود. البته در اين صورت به دليل كاهش نرخ فتوسنتز، تغليظ دي اكسيد كربن به مقدار بيشتري صورت خواهد گرفت. تأمين دي اكسيد كربن را بايد يك ساعت قبل از طلوع آفتاب آغاز و يك ساعت قبل از غروب متوقف نمود. تأمين دي اكسيد كربن هنگامي كه از روشنايي high pressure sedium (HPS) در شب استفاده مي شود، به صورت كاملاً جدي توصيه مي شود.
اگرچه سطح بهينة دي اكسيد كربن با افزايش شدت نور افزايش مي يابد، اما اين كار با توجه به سرعت باد و براي تثبيت غلظت ppm 1000 وقتي كه دريچه ها بيش از ۱۰ تا ۱۵ درصد باز مي باشند (يا اينكه فن هاي خروجي در حال كار هستند)، اغلب كار بيهوده اي مي باشد. مطلب مهم اين است كه پرورش دهندگان، دي اكسيد كربن را در سراسر گلخانه به صورت يكنواخت توزيع نمايند. گردش هواي اضافي در گلخانه مي تواند نرخ توزيع دي اكسيد كربن را به وسيلة كاهش لاية مرزي در اطراف سطح برگها افزايش دهد.
جدول ظرفيت مشعل مورد نياز براي تثبيت ppm 1300 دي اكسيد كربن در گلخانه

پروپان گاز طبيعي
۲m1000/kw hr/2m1000/3m 2m1000/kw hr/2m1000 L/
گلخانة شيشه اي ۳۶-۳۰ ۳٫۴-۲٫۸ ۲۴-۲۰ ۳٫۴-۲٫۸
گلخانة پلاستيكي ۱۸-۱۵ ۱٫۷-۱٫۴ ۱۲-۱۰ ۱٫۷-۱٫۴
توزيع دي اكسيد كربن در گلخانه :
وجود يك سيستم توزيع مناسب داراي اهميت زيادي است. توزيع دي اكسيد كربن عمدتاً به حركت هوا در ميان گلخانه وابسته است. اين موضوع ناشي از آن است كه دي اكسيد كربن در خلال فرآيند پخش نمي تواند مسافت زيادي را طي نمايد. به عنوان مثال هنگامي كه براي يك محوطة بزرگ و يا براي چند گلخانة متصل به هم، تنها يك منبع دي اكسيد كربن مورداستفاده قرار مي گيرد، سيستم توزيع مناسبي بايد نصب شود. اين سيستم بايد به گونه اي طراحي شود كه توزيع يكساني را در سطح گلخانه، بخصوص زماني كه از دي اكسيد كربن مايع يا دي اكسيد كربن مربوط به گاز دودكش استفاده مي شود، فراهم نمايد. فن هاي جريان افقي يا سيستم هاي فن- جت، توزيع يكنواختي را به وسيلة حركت حجم زيادي از هوادر گلخ

انه (هنگامي كه دريچه هاي بالايي بسته شده و فن هاي خروجي در حال كار نمي باشند) فراهم مي نمايند. امروزه پرورش دهندگاني كه از دي اكسيد كربن مايع يا دي اكسيد كربن مربوط به گاز دودكش استفاده مي كنند، از سيستم توزيعي با شير مركزي همراه با لوله هاي منحصر به فرد، كه داراي سوراخ هايي با فاصله مساوي هستند، استفاده مي كنند. اين لوله ها در قسمت پايين محصولات (سايه بان) قرار گرفته اند. البته جريان هوا در گل

خانه نيز كسب دي اكسيد كربن توسط محصولات را افزايش مي دهد. در واقع با اين كار لاية مرزي اطراف برگها كاهش يافته و مولكولهاي دي اكسيد كربن به سطح برگها نزديكتر مي شوند.
خسارت ناشي از تأمين دي اكسيد كربن بر روي گياهان :
هرگز نبايد اجازه داد كه غلظت دي اكسيد كربن در گلخانه از حد مجاز بالاتر رود. غلظت دي اكسيد كربن به اندازة ppm 5000 مي تواند موجب سرگيجة انسان شود. ميزان بالاتر دي اكسيد كربن از آنچه كه توصيه شده ميتواند موجب از بين رفتن برگهاي پير خيار و گوجه فرنگي گردد. برگهاي بنفشة آفريقاييبسيار سخت و شكننده شده و رنگ خاكستري متمايل به سبزي به خود مي گيرند. در اين حالت اغلب گلبرگها حالت بدشكلي داشته و به طور كامل باز نمي شوند. علائم مشابهي در گلهاي فريزي كه براي آنها مشعل هاي دي اكسيد كربن به عنوان منبع تأمين حرارت گلخانه مورد استفاده قرار گرفته اند و به اين وسيله مقادير مفرطي از دي اكسيد كربن توليد و به گلخانه وارد شده است مشاهده گرديده است. بايد توجه داشت كه به جز در مواقع ضروري نبايد از مشعل هاي دي اكسيد كربن به عنوان سيستم حرارتي استفاده نمود.
از آنجايي كه دي اكسيد سولفور (ppm 0.2 در هواي اتمسفر) مي تواند موجب فساد شديد گياهان شود، محتويات سولفور در سوخت مورد استفاده نبايد بيش از ۰٫۰۲ درصد باشد. سوختهايي مانند No.2 oil و bunker C (# 6 Oil) براي تأمين دي اكسيد كربن مناسب نمي باشند.
اتيلن در غلظت ppm 0.05 و پروپيلن در سطوح بالاتر مي توانند موجب پيري زودرس گياهان خيار و گوجه فرنگي گردند. اتيلن اغلب در اثر احتراق ناقص توليد مي شود. در حاليكه توليد پروپيلن معمولاً مربوط به استفاده از پروپان مي باشد. خطوط نشت دار تأمين پروپان در گذشته خسارت هاي مالي جدي به پرورش دهندگان وارد ساخته است. مونو اكسيدكربن (CO) كه معمولاً به خودي خود مسأله اي ايجاد نمي كند، اغلب به عنوان شاخص احتراق ناقص مورد استفاده قرار مي گيرد. تجاوز ميزان مونو اكسيد كربن از ppm 50 در گاز دودكش نشان دهندة وجود اتيلن به مقداري است كه مي تواند موجب خسارت شود.
مشعل هايي كه دماي شعلة بالايي دارند، مي توانند موجب تشكيل اكسيدهاي نيتروژن (NOx و ۲NO) شوند. مقادير بيش از اندازة اكسيدهاي نيتروژن مي تواند باعث كاهش رشد و حتي از بين رفتن گياهان شود. بايد بويلرهاي مجهز به مشعلهايي كه NOx كمي توليد مي كنند براي تأمين دي اكسيد كربن از گاز دودكش مورد استفاده قرار گيرند.

وجود مقدار كمي از مخلوط ۲SO و NOx، خسارت بيشتري از وجود مقادير بالا از هر كدام از آنها بر گياهان وارد مي كند. استفادة بيش از حد و طولاني مدت از دي اكسيد كربن (به خصوص در مورد گوجه فرنگي) مي تواند منجر به عدم پاسخ گياه نسبت به تأمين دي اكسيد كربن شود. انقطاع در استفاده از دي اكسيد كربن براي چند روز مي تواند موجب بهبود پاسخ گياهان شود.
توجه :

يك كيلوگرم دي اكسيد كربن برابر ۵۷۰ ليتر است.
يك متر مكعب گاز طبيعي مي تواند ۱۰۰۰ ليتر (kg 1.8) دي اكسيد كربن و ۱٫۴ ليتر آب توليد نمايد.
يك متر مكعب گاز طبيعي برابر ۰٫۷۵ ليتر نفت سفيد و برابر يك ليتر پروپان جهت توليد مقادير يكسان دي اكسيد كربن مي باشد.
دي اكسيد كربن تكميلي :
دي اكسيد كربن تكميلي مربوط به تغليظ آن در فضاي گلخانه براي فراهم كردن مادة خام بيشتر جهت فرايند فتوستنز است. نور، آب و دي اكسيد كربن به وسيلة گياهان طي فرآيند فتوسنتز، جهت توليد كربوهيدراتها براي رشد و متابوليسم گياه، مورد استفاده قرار مي گيرند. ميزان رشد گياه به تعادل بين ساخت تركيبات بالا انرژي(كربوهيدراتها) از دي اكسيد كربن و آب در فرآيند فتوسنتز و بكارگيري اين تركيبات توسط فرآيند تنفس گياه وابسته است.
مي دانيم كه مواد خام مورد نياز جهت فتوسنتز، آب و دي اكسيد كربن مي باشد. مطالعات بيشماري روي محدودة زيادي از محصولات نشان داده كه، ميزان دي اكسيد كربن موجود در اتمسفر نرخ فتوسنتز را محدود مي نمايد. آب احتمالاً يك فاكتور محدود كنندة مستقيم در مورد فتوسنتز نمي باشد. وقتي گياهان به نقطه پژمردگي مي رسند، در بافتهاي خود مقادير كافي آب براي فتوسنتز دارند. با اين وجود پژمردگي باعث مي شود كه دريچه هاي دهاني (استومتا) گياه بسته شوند؛ در نتيجه دي اكسيد كربن موجود در بافتها به سرعت مصرف شده و دي اكسيد كربن جديدي نمي تواند به برگها وارد شود. بنابراين تأثير غيرمستقيم كمبود آّب بر روي نرخ فتوسنتز احتمالاً به وسيلة محدود كردن تأمين دي اكسيد كربن صورت مي گيرد.
دي اكسيد كربن موجود در اتمسفر غلظتي حدود ppm 340 دارد. البته اين يك مقدار ميانگين است. مقدار غلظت واقعي دي اكسيد كربن در يك موقعيت مشخص مي تواند متفاوت با اين مقدار باشد. تغييرات آب و هوايي موجب ۴ تا ۸ درصد تغيير در غلظت دي اكسيد كربن به صورت روزانه يا فصلي مي گردد. اين تغييرات ناشي از افزايش يا كاهش تابش خورشيد، درجه حرارت، رطوبت نسبي و عبور جريانهاي پرفشار مي باشد. غلظت دي اكسيد كربن در جو همچنين توسط فعاليت هاي انساني، مانند سوزاندن سوخت هاي فسيلي، متأثر مي گردد. غلظت دي اكسيد كربن معمولاً در نزديكي شهرها، كارخانجات و فعاليت هاي احتراقي بسيار بيشتر است.
در يك گلخانه كه پر از گياه است، غلظت دي اكسيد كربن، تا زمانيكه درطول

روز تهويه صورت گيرد، از غلظت دي اكسيد كربن محيط پيروي مي كند. غلظت دي اكسيد كربن در طول دورة تاريكي بالا مي رود؛ چرا كه گياهان هيچ دي اكسيد كربني براي فتوسنتز مصرف نمي كنند و به علاوه دي اكسيد كربن به واسطة تنفس گياهان و ديگر ارگانيسم ها توليد مي شود. در طول دورة روشنايي كه تهويه صورت نگيرد، غلظت دي اكسيد كربن به پايي

ن تر از غلظت آن در محيط افت مي نمايد.