اکوسیستم

اکوسیستم

 

 

اکوسیستم

 

گیاهان (مانند علف در علفزار) انرژی خورشید را از طریق فتوسنتز به انرژی شیمیایی ذخیره شده ، تبدیل می کنند. این انرژی در سلولهای گیاه ذخیره شده و جهت رشد ، اصلاح و تکثیر آن استفاده می گردد. گاوها و سایر حیوانات، انرژی ذخیره شده در علف یا دانه را استفاده نموده و آن را به انرژی ذخیره شده ای در بدن خود تبدیل می کنند. زمانیکه ما گوشت و سایر محصولات حیوانی را می خوریم ، ما نیز آن انرژی را در بدن خود ذخیره می کنیم. ما از این انرژی ذخیره شده برای راه رفتن ، دویدن ، دوچرخه سواری و یا حتّی خواندن یک مطلب برروی اینترنت استفاده می کنیم. اکوسیستم و زنجیره ی غذایی:در محیط زیستی عوامل غیر زنده مانند خاک ، آب ، گازها و غیره به همراه جانداران وجود دارند. موجودات زنده با هم و با محیط غیر زنده خود ارتباطی متقابل برقرار می‌سازند. این ارتباط‌ها برای بقای محیط زیست بسیار لازمند. کارشناسان محیط زیست هنگام بررسی ، مناطق زیستی را مورد مطالعه قرار می‌دهند. هر منطقه زیستی شامل موجودات زنده ویژه عوامل غیر زنده است اکوسیستم نام دارد و دانشی که به بررسی اکوسیستم‌ها می‌پردازد. اکولوژی نامیده می‌شود. عوامل زنده اکوسیستم جانداران را براساس نقشی که در محیط دارند به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند. 1. موجودات تولید کننده (گیاهان سبز) 2. موجودات مصرف کننده (جانوران) 3. موجودات تجزیه کننده (باکتری‌ها و قارچ‌ها) ارتباط موجودات زنده با هم دیگر مهم ترین ارتباط غذایی است که به صورت زنجیره غذایی و شبکه غذایی در جریان است. علاوه بر ارتباط کلی میان جانداران که به صورت زنجیره غذایی نشان داده می‌شود. انواع دیگری از ارتباط نیز میان آنها وجود دارد که در آن الزاما ارتباط غذایی منجر به از بین رفتن طرفین نمی‌شود بلکه در این نوع ارتباط جانداران به زیستن در کنار هم ادامه می‌دهند. ارتباط غذایی زنجیره غذایی اگر وابستگی غذایی یک موجود زنده را با موجود زنده دیگر به صورت A→B نمایش دهیم بدین معنی است که موجود زنده A غذای موجود زنده B است و به عبارت دیگر B از A تغذیه می‌کند. بدین ترتیب می‌توانیم روابط غذایی زیر را که بین چند موجود زنده برقرار می‌شود نشان دهیم. در این روابط هر موجود زنده به صورت حلقه‌ای از یک زنجیر با موجود زنده دیگر مربوط می‌شود. هر یک از این روابط را یک زنجیره غذایی می‌نامند. در تمام این زنجیره‌های غذایی حلقه اول یک گیاه سبز است حلقه دوم یک جاندار گیاهخوار است و حلقه‌های بعدی را موجودات گوشتخوار تشکیل می‌شوند. شبکه غذایی چند زنجیره غذایی که با یکدیگر ارتباط داشته باشند یک شبکه غذایی را بوجود می‌آورند. شبکه حیات همه شبکه‌های غذایی با یکدیگر ارتباط دارند بطوری که همه موجودات زنده کره زمین یک شبکه غذایی بزرگ را تشکیل می‌دهد این شبکه غذایی بزرگ ، شبکه حیات نام دارد. نوع دیگر ارتباط جانداران با هم رقابت در رقابت یک موجود به چیزهایی که مورد نیاز موجود زنده دیگر نیز هست احتیاج پیدا می‌کند. مثلا جانوران بین یافتن غذا و لانه سازی و غیره با هم رقابت می‌کنند. در عمل رقابت گاهی دو رقیب با یکدیگر با خبر نیستند. بعضی از رقابت‌ها میان جانداران یک گونه و برخی دیگر در بین جاندارانی که از گونه‌های متفاوت است صورت می‌گیرد. موضوع مورد رقابت اغلب جانوران غذاست. رقابت تختصاص به جانوران ندارد. گیاهان نیز برای بدست آوردن نور ، آب و کانی‌ها با هم به رقابت می‌پردازند. هم زیستی هم زیستی یعنی زندگی کردن با یکدیگر و با هم زیستن اما در اکولوژی منظور از هم زیستی هر نوع ارتباط نزدیک میان دو نوع موجود زنده است صورت‌هایی از هم زیستی عبارتند از: هم سفرگی در این نوع هم زیستی یکی از افراد ، نه سود می‌برند و نه زیان و دیگری سود می‌برد. مانند رابطه چسبیدن ماهی بادکش‌دار ، بدن کوسه ماهی ، که ماهی بادکش دار در این رابطه سود می‌برد. همیاری در این نوع هم زیستی دو موجود زنده هر دو از یکدیگر بهره می‌برند- همیاری ممکن است داوطلبانه و یا اجباری باشد. همیاری گل‌سنگها اجباری است و قارچی که در ساختمان گلسنگ بکار رفته بدون جلبک سبز قادر به ادامه حیات است میان باکتری‌ها و گیاهان تیره نخود نیز همیاری است - همیار s شته و مورچه حالت اجباری دارد. زندگی انگلی در این نوع همزیستی یک موجود (انگل) سود می‌برند و موجود دیگر (میزبان) زیان. زندگی صیادی مستقیم‌ترین رابطه غذایی هنگامی وجود دارد که جاندار دیگر را بخورد. هر مصرف کننده‌ای که جانداری دیگر را بکشد و بخورد یک صیاد است و جانداری که خورده شود صید نام دارد. عوامل غیر زنده اکوسیستم گرما بیشتر از اشعه مادون قرمز بخشی از نور خورشید به دست می‌آید و در فعالیت‌های موجودات زنده نیز انرژی به صورت گرما آزاد می‌شود. دما یکی از عوامل غیر زنده محیطی است و تغییرات زیادی دارد و کلیه جانداران به نحوی با این تغییرات سازش پیدا کرده‌اند سازش باعث بقای جانوران می‌شود. نور نور نقش مهم در غذاسازی تولید کننده دارد. گازها مهم‌ترین گازهایی که در اتمسفر وجود دارند عبارتند از : اکسیژن و دی‌اکسید کربن. که اکسیژن در تنفس و در اکسید کربن در فتوسنتز نقش دارد. آب آب به صورت تبخیر شده وارد اتمسفر می‌شود و به صورت برف و باران به زمین برمی‌گردد. مواد شیمیایی به دو صورت کانی و آلی در اکوسیستمها وجود دارد مواد آلی ناشی از تجزیه موجودات زنده ، در اکوسیستمهای مختلف مورد استفاده جانداران قرار می‌گیرد. مواد کانی نیز به ترکیبات مختلف مثل نمک خوراکی یا کلریدسدیم که در غذای آدمی مهم است و یا کودهای شیمیایی که در حاصل خیزی خاک اهمیت دارد.

 

 

 

مفاهیم کلی

 

هر موجود زنده به تنهایی یک سیستم یا مجموعه منظم است و در عین حال ممکن است از سیستم‌های کوچک‌تر تشکیل یابد. وقتی موجودات زنده اجتماع و تشکل می‌یابند، روابط نظام‌مندی بین آنها پدیدار می‌شود و در نهایت وقتی همه موجودات زنده در یک محیط قرار می‌گیرند، یک سیستم بزرگ‌تر را تشکیل می‌دهند که به دلیل وجود روابط قانونمند و هدفدار بین محیط و جانداران، این مجموعه سیستم اکولوژیک یا اکوسیستم نامیده می‌شود. استقرار پایدار هر اکوسیستم منحصرا به مشارکت همه اجزای اصلی در ساختمان آن بستگی دارد. بدیهی است اگر مثلاً عوامل غیر زنده لازم وجود نداشته باشد، پایداری اکوسیستم هم، غیر ممکن خواهد بود. بر این اساس اکوسیستم از اجزای زیر تشکیل یافته است.

مجموعه عوامل غیر زنده.

تولید کننده‌ها یا گیاهان کلروفیل‌دار.

مصرف کننده‌ها شامل دو گروه: گیاهخواران یا مصرف کننده‌های ردیف اول و گوشتخواران یا مصرف کننده‌های ردیف دوم.

تجزیه کننده‌ها.

 

 انواع اکوسیستم از نظر ناقص یا کامل بودن چرخه مواد

 

اکوسیستم‌های ناقص آنهایی هستند که چرخه ماده در آنها تقریباً بسته است و اکوسیستم‌های کامل آنهایی هستند که مبادله ماده بین محیط و موجود زنده کاملاً بسته نیست. مثلاً در یک دریاچه، انرژی آفتاب به دلیل جذب مواد و تثبیت انرژی آفتاب از طریق گیاهان، ذخیره می‌شود و به مصرف ماهیها مصرف می‌رسد. مرغان ماهیخوار این مواد را با صید ماهی دریافت کرده و فضولات مرغان ماهیخوار و اجساد آنها به اکوسیستم‌های دیگر وارد می‌شود.

 

به این ترتیب چرخه ماده، به صورت کامل بسته در نمی‌آید. در اکوسیستم‌های مصنوعی (مصرف کننده و تولید کننده با دخالت انسان استقرار یافته است) نیز به این صورت است. اما اگر همه اکوسیستم‌های کره زمین را یک اکوسیستم تلقی کنیم، این مجموعه حالت اکوسیستم کامل دارد. زیرا در این اکوسیستم بزرگ مجموعه موادی که از محیط گرفته می‌شود سرانجام به محیط باز می‌گردد.

 

مکانیسم روند تولید در اکوسیستم

 

روند توالی یا انباشتن انرژی در اتمهای کربن مستلزم آن است که اتمهای هیدروژن از یک ملکول محتوی هیدروژن جدا گردد و به اتمهای کربن که از تجزیه CO۲ بدست می‌آیِند، اتصال داده شود. گیاهان کلروفیل‌دار برای اخذ هیدروژن، ملکولهای آب (H۲O) را تجزیه و ضمن تولید مواد آلی، اکسیژن را آزاد می‌کنند. علاوه بر گیاهان کلروفیل‌دار، برخی از باکتریها نیز عمل فتوسنتز را انجام می‌دهند. اما منبع هیدروژن برای این باکتریها H۲O نیست، بلکه یک ترکیب دیگر است. برای مثال، باکتریهای سبز آزاد کننده گوگرد بجای H۲O و H۲S را تجزیه و در نتیجه بجای رها کردن O۲، گوگرد یا S را آزاد می‌کنند.

 

[ مکانیسم روند مصرف در اکوسیستم

 

اساس روند مصرف مبتنی بر تجزیه یا شکستن ترکیبات آلی حاصل از روند تولید است که به دو صورت انجام می‌شود:

تنفس هوازی: در این روند، مواد آلی با طی مسیرهای طولانی در نهایت با اتمهای اکسیژن ترکیب می‌شوند.

تخمیر یا تنفس غیر هوازی: در جریان این روند، مواد قندی به صورت کامل شکسته نمی‌شوند، بلکه سهمی از آرایش مواد قندی حفظ می‌شود. به همین دلیل تمام انرژی انباشته در آنها آزاد نمی‌گردد.

 

 زنجیر غذایی و شبکه غذایی در اکوسیستم

 

در دانش اکولوژی هر یک از از سطوح انباشتگی مواد آلی یا انرژی را یک پله غذایی یا یک سطح غذایی (trophilevel) می‌نامند و تولید کننده‌ها بالطبع سطح اول و هر یک از ردیفهای مصرف کننده، یک سطح دیگر تلقی می‌شوند. این زنجیره‌های غذایی مستقل از هم نیستند و بین اکثر زنجیره‌های غذایی حلقه‌های مشترک وجود دارد.

 

برای مثال در یک اکوسیستم مرتعی، یک زنجیره غذایی با سه حلقه گیاه، خرگوش و گرگ استقرار می‌یابند و زنجیر دیگری نیز با سه حلقه گیاه، گوسفند و گرگ تشکیل می‌شود. حلقه سوم بین دو زنجیر مشترک است. پس گرگ این دو زنجیر را بهم پیوند می‌دهد. مجموعه زنجیره‌های غذایی را که باهم حلقه‌های مشترک دارند در اصطلاح رشته یا شبکه غذایی (tood Web) می‌نامند.

 

[ هرمهای اکوسیستم

 

هر چقدر از پله پایین‌تر اکوسیستم به طرف پله‌های بالاتر پیش رویم، تعداد موجودات زنده پله‌ها کمتر می‌شود، در واقع می‌توان گفت مقدار انرژی انباشته در پله‌های اکوسیستم از پایین به بالا به تدریج کاهش می‌یابد. توجه به این مطلب، انگیزه اصلی طرح مبحثی تحت عنوان هرمهای اکوسیستم است. اگر در یک اکوسیستم، موجودات زنده پله اول را یک جا جمع کنیم و بعد موجودات زنده پله‌های دیگر را به همان توالی طبیعی به ترتیب پله‌ها روی هم قرار دهیم، شکل عمومی آنها، به صورت یک هرم خواهد بود.

 

اگر گیاهان و حیوانات موجود در اکوسیستم از نظر مدت زمان رشد، حجم و وزن بدن با همدیگر هماهنگ باشند می‌توان از هرم تعداد، به عنوان هرم وزن استفاده نمود به این نوع هرم، هرم وزن زنده یا توده زنده نیز گفته می‌شود. اما شرط اصلی این هرم این است که همه موجودات زنده همه پله‌های آن یکساله باشد اگر بیشتر از این باشد هرم وزن زنده گویایی خود را از دست می‌دهد.

 

چرا که در اینحالت، وزن زنده جانداران مختلف در این هرم، در طول یکسال یکسان نخواهد بود. مثلاً وزن زنده مصرف کنندگانی مانند فیل و زرافه، در یکسال تفاوت فاحشی خواهد داشت. به خاطر همین، هرم انرژی مطرح گردید که منظور از آن، محاسبه مقدار انرژی‌ای است که در مدت معینی در هر کدام از پله‌های اکوسیستم ذخیره می‌شود در اینحالت مقدار انرژی انباشته شده در مدت معین مثلاً یکسال، ملاک رسم هرم قرار می‌گیرد.

 

 

 

 

 

 اکوسیستم آب

عوامل غیرزنده

دما: در اکوسیستم‌های آب دما نقش ارزنده‌ای دارد زیرا گرمای ویژه آب زیاد است و می‌تواند به تدریج مقدار زیادی گرما را جذب کند و یا ازدست بدهد. بنابراین موجودات آبزی کمتر از موجودات خشکی‌زی در معرض تغییرات شدید دما قرار می‌گیرند. حیات دراعماق زیاد بستگی به این دارد که مواد غذایی تا چه حد از سطح به آنها برسد. در هر حال جثه جانوران نواحی عمیق کوچک است. در اعماق تاریک اقیانوسها تولید کننده‌ای وجود ندارد و تنها عده کمی مصرف کننده با جثه کوچک دیده می‌شود.

گازها: دو گاز مهم و موثر در حیات یعنی O۲ و CO۲ را بررسی می‌کنیم که اکسیژن در آب بسیار کمتر از هواست. مقدار اکسیژن هوا در یک لیتر هوا و در دمای ۱۵ درجه سانتیگراد، ۲۱۰ سانتیمتر مکعب است ولی مقدار O۲ در یک لیتر آب شیرین و دمای ۱۵ درجه سانتیگراد ۷.۲ سانتیمتر مکعب است. که مقدار آن درآب شور به ۵.۸ سانتیمتر مکعب کاهش می‌یابد. آبزیان با این مقدار کم اکسیژن سازش حاصل کرده‌اند و دستگاه تنفسی آنها قادر است که اکسیژن مورد نیاز بدن را از آب جذب نمایند.

عوامل زنده اکوسیستم‌های آب

 

موجودات زنده اکوسیستم‌های آب عبارت‌انداز: تولیدکننده‌ها، مصرف کننده‌ها و تجزیه کننده‌ها که این موجودات برحسب اینکه اکوسیستم، آب شور داشته باشد یا آب شیرین فرق خواهد کرد.

تولیدکنندگان: در آبهای شور یا دریاها فقط فیتوپلانکتونها هستند ولی در آبهای شیرین گیاهان آبی نیز جزء تولیدکنندگان هستند.

مصرف کنندگان: عبارت‌انداز موجوداتی که از فیتوپلانکتونها تغذیه می‌کنند (مثل سخت پوستان) و ماهی‌های کوچک‌تر و بعد ماهی‌های بزرگ‌تر.

تجزیه کنندگان: شامل بعضی باکتریها و قارچها هستند که با تجزیه اجساد جانداران آبزی باعث می‌شوند که چرخه مواد در آب برقرار بماند.

 

 

 

 

 

 

 

 چشم انداز بحث

 

با توجه به اهمیت هر کدام از اعضای یک اکوسیستم خاص در تداوم آن بقای تک تک آنها ضروری و غیر قابل اغماض است. اما درجه اهمیت هر یک از این اعضا، با همدیگر فرق می‌کند. با این وجود، باید برنامه‌های مربوط به زیست محیطی، آنچنان در نظر گرفته شود که بقای همه موجودات یک اکوسیستم تضمین گردد

 

فتوسنتز، تنفس و تعرق

 

 

 

 

رشد و نمو گیاهان

 

سه عامل عمده در رشد و نمو گیاهان عبارتند از : فتوسنتز، تنفس و تعرق

 

فتوسنتز :

یکی از اختلافات عمده بین گیاهان و حیوانات در کره زمین، توانایی گیاهان برای ساخت داخلی غذای خودشان می باشد. یک گیاه برای تولید غذای مورد نیاز خود به انرژی حاصل از تابش آفتاب، دی اکسید کربن موجود در هوا و آب موجود در خاک نیازمند است. اگر هر یک از این اجزاء دچار کمبود شود، فتوسنتز یا همان تولید غذا متوقف خواهد شد. در واقع اگر هر یک از این عوامل برای مدت زیادی قطع شود، گیاه از بین خواهد رفت.

هر گونه بافت گیاه سبز، توانایی انجام فرآیند فتوسنتز را داراست. کلروپلاست ه در سلولهای گیاه سبز، حاوی رنگدانه های سبزی هستند که کلروفیل نامیده می شوند و انرژی نور را به تله می اندازند. با این وجود برگها (با توجه به ساختار بخصوصشان) عمده ترین قسمت برای تولید غذا می باشند. بافتهای داخلی حاوی سلولهایی با مقادیر فراوان کلروپلاست می باشند؛ که در یک نظم و ترتیب خاص، به راحتی به آب و هوا اجازه جابجایی می دهند. لایه های اپیدرمی محافظ بالایی و پایینی برگها، حاوی تعداد زیادی دهانه می باشند که؛ از دو سلول نگهبان بخصوص در هر سمت تشکیل شده اند. سلولهای نگهبان، جابجایی (ورود دی اکسیدکربن و خروج اکسیژن و بخار آب از برگها) گازهای درگیر در فتوسنتز را کنترل می کنند. اپیدرمی های پایینی برگها به طور طبیعی، حاوی بیشترین تعداد دهانه می باشند.

 

تنفس :

کربوهیدرات های ساخته شده در طول فرآیند فتوسنتز، تنها وقتی برای گیاه با ارزش هستند؛ که به انرژی تبدیل شده باشند. این انرژی در فرآیند ساخت بافتهای جدید مورد استفاده قرار می گیرد. فرآیند شیمیایی که طی آن قند و نشاستة تولید شده در فرآیند فتوسنتز، به انرژی تبدیل می شود؛ تنفس نامیده می شود. این فرآیند مشابه سوزاندن چوب یا زغال سنگ برای تولید حرارت یا انرژی می باشد.

اگر اکسیژن محدود شود یا در دسترس گیاه قرار نگیرد، تنفس یا متابولیسم ناهوازی رخ خواهد داد. تولیدات حاصل از این واکنش، اتیل الکل یا اسید لاتیک و دی اکسید کربن می باشد. این فرآیند به عنوان فرآیند تخمیر یا اثر پاستور شناخته می شود*. این فرآیند در صنایع لبنیات کاربرد فراوان دارد. هم اکنون باید واضح باشد که تنفس عکس فرآیند فتوسنتز می باشد. بر خلاف فتوسنتز، فرآیند تنفس در طول شب نیز به خوبی روز صورت می گیرد. تنفس در کلیة اشکال زندگی و در همة سلولها صورت می گیرد. آزاد شدن دی اکسید کربن اندوخته شده و گرفتن اکسیژن همواره در سطح سلول اتفاق می افتد. در ادامه مقایسه ای بین فتوسنتز و تنفس آمده است.

 

فتوسنتز:

تولید غذا می نماید

انرژی را ذخیره می کند

در سلول هایی که حاوی کلروپلاست هستند رخ می دهد

اکسیژن آزاد می کند

آب مصرف می نماید

دی اکسید کربن مصرف می نماید

در روشنایی صورت می پذیرد

 

تنفس :

غذا رابرای تولید انرژی گیاه به مصرف می رساند

انرژی آزاد می کند

در همة سلولها صورت می گیرد

اکسیژن را مورد استفاده قرار می دهد

آب تولید می نماید

دی اکسید کربن تولید می نماید

در تاریکی هم به خوبی صورت می پذیرد

 

تعرق:

تعرق فرآیندی است که در طی آن گیاه آب از دست می دهد. عمدتاً این کار از طریق دهانة برگها صورت می گیرد. تعرق فرآیندی ضروری است که حدود 90% از آب وارد شده به گیاه از طریق ریشه ها را مورد استفاده قرار می دهد.10% باقیماندة آب در واکنشهای شیمیایی و در بافتهای مختلف گیاه به مصرف می رسد. فرآیند تعرق برای حمل مواد معدنی ازخاک به گیاه، خنک نمودن گیاه در فرآیند تبخیر و نیز برای جابجایی قند و مواد شیمیایی گیاه کاملاً ضروری است. مقدار آب ازدست رفتة گیاه به چندین فاکتور محیطی از جمله دما، رطوبت، وزش باد یا جابجایی هوا وابسته است. با افزایش دما و یا جابجایی هوا، رطوبت نسبی کاهش یافته و این باعث می شود که سلولهای نگهبان در برگها، دریچه های استومتا را باز کنند؛ به این ترتیب نرخ تعرق افزایش می یابد.

 

دی اکسید کربن در گلخانه

سالهای زیادی است که به منافع غنی سازی دی اکسید کربن در گلخانه ها، برای افزایش رشد و تولید گیاهان پی برده شده است. دی اکسید کربن یکی از ضروری ترین اجزاء فتوسنتز می باشد. همانطور که در بخش قبل اشاره شد، فتوسنتز یک فرآیند شیمیایی است که انرژی نور خورشید را برای تبدیل دی اکسید کربن و آب به مواد قندی در گیاهان سبز مورد استفاده قرار می دهد؛ سپس این مواد قندی در خلال تنفس گیاه برای رشد آن مورد استفاده قرار می گیرند. اختلاف بین نرخ فتوسنتز و تنفس، مبنایی برای میزان انباشتگی ماده خشک در گیاهان می باشد. در تولید گلخانه ای، هدف همة پرورش دهندگان، افزایش ماده خشک و بهینه سازی اقتصادی محصولات می باشد. دی اکسید کربن با توجه به بهبود رشد گیاهان، باروری محصولات راافزایش می دهد. بعضی از مواردی که باروری محصولات به وسیلة غنی سازی دی اکسید کربن افزایش داده می شود عبارتند از :

گلدهی قبل از موعد

بازده میوه دهی بالاتر

کاهش جوانه های ناقص در گلها

بهبود استحکام ساقة گیاه و اندازة گل

 

بنابراین پرورش دهندگان گل و گیاه باید دی اکسید کربن را به عنوان یک مادة مغذی در نظر بگیرند.

برای اکثر محصولات گلخانه ای، میزان خالص فتوسنتز به واسطة بالا بردن میزان دی اکسید کربن از ppm 340 تا ppm1000 افزایش می یابد. آزمایش های صورت گرفته بر روی بیشتر گیاهان نشان داده است که با افزایش میزان دی اکسید کربن تا ppm1000 فتوسنتز به اندازة 50% افزایش خواهد یافت. البته برای بعضی از گیاهان اضافه کردن دی اکسید کربن تا ppm 1000 در نورکم، از لحاظ اقتصادی، توصیه نمی شود. برای بعضی دیگر از گیاهان مانند گل لاله ، هیچ پاسخی نسبت به اضافه کردن دی اکسید کربن مشاهده نشده است. دی اکسیدکربن در خلال باز شدن دهانه ای، توسط فرآیند پخش به گیاه وارد می شود. استومتاها سلولهای اختصاصی هستند که به طور عمده در قسمت زیرین برگها و در لایة بیرونی قرار گرفته اند. باز و بسته شدن این سلولها اجازه می دهد که معاوضة گازها صورت گیرد. تغلیظ 2CO دراطراف برگها، بالا گیری دی اکسید کربن در گیاهان را قویاً تحت تأثیر قرار می دهد. تغلیظ بیشتر 2CO، منجر به بالا گیری بیشتر 2CO در گیاهان می شود. سطح نور، دمای برگها و دمای هوای محیط، رطوبت نسبی، تنش آبی، غنی سازی دی اکسید کربن و میزان اکسیژن موجود در هوا و برگها از جمله فاکتورهای محیطی هستند که باز و بسته شدن استومتا را کنترل می نمایند.

غلظت دی اکسید کربن موجود در هوای محیط چیزی در حدود ppm340 (از لحاظ حجمی) می باشد. همة گیاهان در این شرایط به خوبی رشد می نمایند؛ اما بواسطة بالا رفتن غلظت 2CO تا1000 ppm، نرخ فتوسنتز نیز افزایش خواهد یافت؛ که در نهایت منجر به افزایش مواد قندی و کربو هیدراتهای قابل دسترس برای رشد گیاهان می شود. هر گونه گیاه سبز در حال رشد در یک گلخانه کاملاً بسته (که اصلاً تهویه نمی شود و یا اینکه تهویة کمی دارد) غلظت دی اکسید کربن را در طول روز به کمتر از ppm200 کاهش می دهد. کاهش در نرخ فتوسنتز، هنگامی که غلظت 2CO از ppm 340 به ppm 200 می رسد، برابر است با افزایش آن هنگامی که غلظت 2CO از ppm 340 به ppm 1300 می رسد. با یک حساب سرانگشتی در می یابیم که افت سطح دی اکسید کربن به پایینتر از سطح محیط تأثیرات بسیار بیشتری نسبت به افزایش آن به بالاتر از سطح محیط خواهد داشت.

در گلخانه های جدید و به بخصوص در سازه های دو جداره که نفوذ هوای بیرون کاهش یافته است؛ غلظت دی اکسید کربن در زمانهای بخصوصی از سال به راحتی می تواند به پایینتر از ppm 340 افت نماید. این موضوع تأثیرات منفی قابل توجهی برروی رشد گیاهان خواهد داشت. تهویة مناسب در طول روز می تواند میزان دی اکسید کربن را تا نزدیکی سطح محیطی آن بالا ببرد؛ اما میزان آن هرگز به سطح محیطی ppm340 باز نخواهد گشت. تأمین دی اکسید کربن تنها روش غلبه بر این اختلاف سطح و افزایش غلظت 2CO به بالاتر از ppm 340 است؛ که برای اکثر محصولات گلخانه ای پر منفعت می باشد. میزان غنی سازی دی اکسید کربن به نوع محصول، شدت نور، دما، تهویه، مرحلة رشد گیاه و ملاحظات اقتصادی بستگی دارد. نقطة اشباع دی اکسید کربن در غلظتی حدود 1000 تا ppm 1300 حاصل می شود. غلظت کمتری (800 تا ppm1000) برای محصولاتی مانند گوجه فرنگی، خیار، فلفل و کاهو توصیه می شود. افزایش غلظت دی اکسید کربن دورة رشد گیاه را کوتاه می نماید (5 تا10 درصد)، کیفیت و بازده محصول را بهبود می بخشد و همچنین اندازه و ضخامت برگها را افزایش می دهد.

منابع دی اکسید کربن: دی اکسید کربن را می توان از سوزاندن سوختهای پایة کربن مانند گاز طبیعی، پروپان، نفت سفید و یا اینکه مستقیماً از تانکهای مخصوص نگهداری دی اکسید کربن خالص تهیه نمود. البته هر یک از منابع فوق الذکر دارای مزایا و معایب بالقوه ای می باشند. وقتی که گاز طبیعی، پروپان یا نفت سفید سوزانده می شود، تنها دی اکسید کربن تولید نمی شود؛ بلکه همراه با آن حرارت نیز تولید می شود، که به طور طبیعی موجب گرم شدن سیستم می شود. باید توجه داشت که احتراق ناقص یا سرایت مواد سوختی به داخل گلخانه، می تواند منجر به از بین رفتن گیاهان شود. اکثر منابع گاز طبیعی و پروپان دارای مقدار کمی (به اندازة کافی پایین) آلودگی می باشند. باید توجه داشت، در سوختی که برای تأمین دی اکسید کربن مورد استفاده قرار می گیرد، مقدار سولفور بیشتر از 0.02% (از لحاظ وزنی) نباشد. احتراق سوختها همچنین منجر به تولید رطوبت می شود. برای گاز طبیعی به ازای هر متر مکعب گاز سوخته شده، kg 1.4 بخار آّب تولید می شود. در مورد پروپان، مقدار رطوبت تولید شده به ازاء هر کیلوگرم دی اکسید کربن، کمی پایین تر از گاز طبیعی است.

گاز طبیعی، پروپان و سوختهای مایع در ژنراتورهای مخصوص دی اکسیدکربن سوزانده می شوند. اندازة دستگاهها (Btu تولید شده) و اندازة جریان هوای افقی در گلخانه، تعداد و موقعیت این دستگاهها را تعیین می نماید. مهمترین مشخصة این مشعلها این است که؛ سوخت باید به طور کامل سوزانده شود. بعضی از کارخانجات مشعلهایی ساخته اند که می تواند هم گازطبیعی و هم پروپان را مورد استفاده قرار دهد. به علاوه این واحدهای تولید 2CO دارای خروجی قابل تنظیم هستند. اشکال بالقوه این سیستم این است که حرارت و بخار آب تولید شده ممکن است موجب تأثیر موضعی بر دما و شیوع بیماریها در گلخانه شود.

به عنوان یک پیشنهاد، می توان قسمتی از گاز دودکش بویلر گاز طبیعی، مربوط به سیستم حرارتی آب داغ، را به عنوان وسیله ای جهت تأمین دی اکسید کربن به داخل گلخانه هدایت نمود. البته این سیستم باید به چگالنده گاز دودکش، که برای تأمین این هدف طراحی شده است، مجهز باشد.

نکتة قابل توجه این است که همة بویلرها (بخصوص بویلرهای قدیمی) برای این کار طراحی نشده اند. بویلرهای گاز طبیعی باید احتراق تمیزی داشته باشند؛ اکسیدهای نیتروژن (NOx) و اتیلن تولید نکنند و یا حداقل، مقدار آنها در محصولات احتراق کم باشد.

در این سیستم، لوله های گاز در جایی که بویلر به لولة دودکش متصل شده است، بیرون کشیده می شوند. واحد های چگالنده برای کاهش دما و رطوبت گاز ورودی به گلخانه طراحی می شوند. یک سیستم کنترل مانیتوری، پیوسته محافظت ایمنی لولة گاز را برای کنترل سطح مونو اکسید کربن انجام می دهد. سطح مجاز مونو اکسیدکربن (CO) در لولة گاز چیزی بین 6 تا ppm 10 است. یک هواکش ظرفیت پایین که دارای مکش کلی کمی است، حجم ثابتی از گاز را مکش می نماید. یک هواکش دیگر برای اختلاط گازهای دودکش با هوای گلخانه مورداستفاده قرار می گیرد؛ و در پایان این مخلوط به داخل گلخانه هدایت می شود. این سیستم شرایطی را فراهم می نماید که دی اکسید کربن از پایین به میان محصولات هدایت شده و قبل از خروج از منافذ و دریچه ها، در میان گیاهان به سمت بالا حرکت نماید. سیستم تحویل باید به گونه ای طراحی شده باشد که توزیع یکسانی را در سراسر گلخانه در بر داشته باشد.

می توان یک سیستم حرارتی آب داغ را برای افزایش بازده و نیز تأمین دی اکسید کربن در طول روز (هنگامی که نیازی به حرارت وجود ندارد) به یک تانکر عایق جهت ذخیرة آب داغ مجهز نمود. حرارت تولید شده در طول روز به وسیلة تانکر آب داغ ذخیره شده و در هنگام شب بر حسب نیاز مورد استفاده قرار می گیرد.

تأمین دی اکسید کربن با استفاده از گاز دودکش در تابستان، حرارت ذخیرة بسیار بیشتری از آنچه که به هنگام شب مورد نیاز است، حاصل می نماید. در طول ماههایی از تابستان، از آنجا که دمای محیط بیرون به هنگام شب اغلب بالاتر از 22 درجة سانتیگراد می باشد، حرارت ذخیره شده مورد نیاز نیست؛ در این موقعیت باید کاربرد دی اکسید کربن را محدود نمود.

دی اکسید کربن مایع (حتی با وجود اینکه معمولاً گرانتر است) مورد پسند بسیاری از پرورش دهندگان گل و گیاه قرار گرفته است. مزایای عمدة استفاده از دی اکسید کربن مایع عبارتند از :

خلوص فراورده

عدم تولید حرارت و رطوبت

عدم نگرانی از زیان رساندن به محصولات

کنترل بهتر غلظت دی اکسید کربن در گلخانه

انعطاف در وارد کردن دی اکسید کربن به گلخانه در هر زمان

 

دی اکسید کربن خالص در مخازنی که توسط تریلر حمل می شود، به گلخانه منتقل می گردد. تانکرهای نگهداری مخصوص (که معمولاً از فروشنده اجاره می شود)، برای هر واحد گلخانه مورد نیاز است. دی اکسید کربن متراکم به صورت مایع می باشد و باید توسط یک واحد تبخیرکن، تبخیر شود.

سیستم توزیع دی اکسید کربن مایع در محیط گلخانه، از لحاظ طراحی و نصب ساده تر می باشد. اکثر استفاده کنندگان از این سیستم، لوله های پلی وینیل کلراید (pvc) انعطاف پذیر18 میلیمتری را مورد استفاده قرار می دهند. این لوله ها باید در فواصل مناسب سوراخ شده باشند. برای یک بهره برداری کوچک ممکن است دی اکسید کربن توسط کپسول فراهم گردد.

هنگامی که فرد گلخانه دار برای پرورش گیاهان از کود حیوانی یا دیگر مواد ارگانیک استفاده می کند، غلظت دی اکسید کربن در گلخانه بواسطة فرآیند تفکیک افزایش خواهد یافت. مقدار تولید شده به پایداری کود حیوانی و فعالیت میکروارگانیسم ه، که مواد ارگانیک را به دی اکسید کربن تبدیل می کنند، وابسته است. البته تولید 2CO از کود حیوانی تنها برای حدود یک ماه قابل توجه می باشد. در بعضی از موارد رشد ارگانیک پوشش میانی گیاه مانند الیاف نارگیل، غلظت دی اکسید کربن را در طول شب به حدود ppm 1200 افزایش خواهد داد. این موضوع معمولاً مشکلی ایجاد نمی کند؛ چراکه غلظت دی اکسید کربن در روشنایی روز به طور کاملاً سریع افت می نماید.

تراز های تکمیلی برای دی اکسید کربن :

امروزه اکثر پرورش دهندگان شرایط محیطی گلخانه را به وسیلة حسگرهای متصل به یک کامپیوتر مرکزی، برای یکپارچه سازی فاکتورهای محیطی مختلف، کنترل می نمایند. یک کنترل کنندة دی اکسید کربن، که معمولاً یک آنالیزگر گازی مادون قرمز ( IRGA ) می باشد، برای نمایش و کنترل حداقل و حداکثر غلظت دی اکسید کربن در گلخانه مورد استفاده قرار می گیرد. واحد IRGA را می توان به تنهایی یا مثل اکثر موارد در اتصال با یک کامپیوتر کنترل کنندة محیط بکار برد. در مورد اخیر، کامپیوتر کنترل کنندة محیط برای کنترل میزان دی اکسید کربن در اجماع با سطح نور، مرحلة تجدید هوا، و سرعت جریان هوا مورد استفاده قرار می گیرد؛ البته واحد IRGA به یک کالیبراسیون روزمره برای اطمینان از دقت اندازه گیری نیازمند است.

نرخ تأمین دی اکسیدکربن وابسته به پاسخ محصولات و ملاحظات اقتصادی می باشد. در حالت کلی تأمین دی اکسیدکربن به اندازة ppm 1000 در طول روز، هنگامی که دریچه ها بسته است، توصیه می شود. هنگامی که دریچه ها به اندازة 10% باز می شوند، می توان تأمین دی اکسیدکربن را قطع یا به مقدار 400 تا ppm 600 کاهش داد. برای به دست آوردن بازده اقتصادی بالاتر می توان غلظت دی اکسیدکربن را با توجه به میزان نور تنظیم نمود. موارد زیر تدابیر توصیه شده برای پروش دهندگان سبزیجات می باشد :

در روزهای آفتابی در حالیکه دریچه هابسته هستند، میزان دی اکسیدکربن را به اندازة 1000 ppm تأمین نمایید.

در روزهای ابری، هنگامی که میزان نور پایینتر از 2watt/m 40 می باشد، تأمین دی اکسیدکربن را تنها به اندازة ppm 400 در نظر بگیرید.

با این وجود اکثر پرورش دهندگان گل بدون توجه به میزان نور، غلظت دی اکسیدکربن را به طور ثابت در ppm 1000 در نظر می گیرند. کامپیوتر کنترل کنندة محیط را می توان با توجه به میزان نور، برای تنظیم غلظت دی اکسیدکربن برنامه ریزی کرد؛ اما هنگامی که دریچه ها بیش از 10% باز می شوند و یا با فرارسیدن مرحلة دوم از عملیات فن های خروجی، میزان دی اکسیدکربن را باید در مقدار ppm 400 ثابت نمود.

از آنجا که به هنگام شب هیچ فتوسنتزی رخ نمی دهد، طبیعتاً احتیاجی به تأمین دی اکسید کربن نمی باشد. در واقع تغلیظ دی اکسید کربن در نتیجة تنفس گیاه صورت خواهد گرفت. بنابراین مشاهدة غلظت دی اکسیدکربن در حدود 500 تا ppm 600 در اوایل صبح نباید غیر عادی به نظر برسد.

دی اکسیدکربن در یک گلخانه به وسیلة مبادلة طبیعی هوا و فتوسنتز کاهش می یابد.

مبادلة طبیعی هوا :

دزرها و منافذ در گلخانه اجازه می دهند هوای بیرون، که تنها دارای ppm 340 دی اکسید کربن می باشد، به داخل گلخانه نفوذ کند. یک مقدار میانگین برای نفوذ هوا در یک گلخانه می تواند به اندازة تعویض هوای کامل در یک ساعت باشد. برای جبران این رقیق سازی و تثبیت میزان دی اکسید کربن در ppm 1300 ، باید 2m100/2 kg CO0.37 در هر ساعت به محیط گلخانه اضافه شود.

باید توجه داشت که برای ارتفاع و عرض بیشتر گلخانه، باید مقدار مزبور را تصحیح نمود. یک گلخانه که دارای پهنای بیشتری نسبت به گلخانة دیگر با همان ارتفاع باشد، حجم هوای نفوذی بیشتری خواهد داشت. برای گلخانه هایی که دارای پوشش دو جداره (دو جدارة پلی اتیلن یا اکریلیک) هستند، مقدار نفوذ هوا به اندازة 4/1 تا 3/1 حجم هوای گلخانه در یک ساعت را می توان انتظار داشت. برای گلخانه هایی که دارای تهویة اجباری هستند، اگر فن ها در حال کار باشند، غلظت دی اکسید کربن در مقدار کمتری تثبیت خواهد شد.

فتوسنتز :

گیاهان در طول فرآیند فتوسنتز دی اکسید کربن را مورد استفاده قرار می دهند. نرخ مصرف باتوجه به نوع محصولات، شدت نور، دما، مرحلة رشد گیاه و میزان مواد مغذی متفاوت خواهد بود. یک مقدار میانگین مصرف به اندازة 2m100/hr/kg 0.24-0.12 محاسبه شده است. نرخ بالاتری از مصرف در صورتی که روز کاملاً آفتابی باشد وگیاهان کاملاً سبز باشند صورت خواهد گرفت.

وقتی که این دو عامل با هم جمع شوند، با توجه به محاسبات صورت گرفته، می باید برای تثبیت غلظت دی اکسید کربن در ppm 1300 (در یک گلخانه استاندارد) حدود 2m100/hr/kg 0.60-0.50 به محیط آن اضافه نمود. برای یک گلخانه با پوشش دوجدارة پلی اتیلن این مقدار برابر با 2m100/hr/kg 0.35-0.25 خواهد بود. در یک گلخانة شیشه ای تأمین دی اکسید کربن عمدتاً برای جبران رقیق سازی مربوط به نفوذ طبیعی هوا صورت می گیرد؛ در حالیکه برای گلخانه ای با پوشش دوجدارة پلی اتیلن مقدار دی اکسید کربن مورد نیاز برای جبران نفوذ هوا و فتوسنتز به یک اندازه خواهد بود.

ظرفیت مشعل مورد نیاز :

جهت محاسبة ظرفیت مشعلها فقط گاز طبیعی و پروپان در نظر گرفته شده است. این موضوع از آنجا نشأت می گیرد که این سوختها عمومی ترین سوختهای مورد استفاده در صنعت می باشند. پرورش دهندگانی که دارای آنالیزگر گاز دی اکسید کربن یا کامپیوتر کنترل کنندة محیط نمی باشند، می بایست اندازة مشعلها را به صورت کاملاً دقیق تعیین کنند. این دقت مخصوصاً در مورد گلخانه های ساده با پوشش معمولی کاملاً ضروری است. در جدول1-2 ظرفیت مشعل های مورد نیاز برای تثبیت ppm 1300 دی اکسید کربن در گلخانه درج شده است. این مقادیر بر اساس نرخهای جبران، که قبلاً اشاره شد، لیست شده اند. با توجه به مقادیر توصیه شده در این جدول، می توان محاسبه کرد که وقتی از گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می شود، رطوبت نسبی به اندازة 3 تا 6 درصد افزایش خواهد یافت. البته این افزایش از حرارت تولید شده توسط مشعلهای 2CO متأثر نخواهد شد؛ به خصوص هنگامی که درجه حرارت به اندازة یک درجه سانتیگراد افزایش یابد، هیچ تأثیری بر روی رطوبت نسبی نخواهد داشت.

در چه زمان هایی تأمین دی اکسید کربن صورت می گیرد؟

از آنجا که به طور طبیعی فرآیند فتوسنتز در روشنایی روز صورت می گیرد، تأمین دی اکسید کربن در هنگام شب لازم نیست. با این وجود، در روزهای ابری برای جبران نرخ کمتری از فتوستز، تأمین دی اکسید کربن برای گلخانه توصیه می شود. البته در این صورت به دلیل کاهش نرخ فتوسنتز، تغلیظ دی اکسید کربن به مقدار بیشتری صورت خواهد گرفت. تأمین دی اکسید کربن را باید یک ساعت قبل از طلوع آفتاب آغاز و یک ساعت قبل از غروب متوقف نمود. تأمین دی اکسید کربن هنگامی که از روشنایی high pressure sedium (HPS) در شب استفاده می شود، به صورت کاملاً جدی توصیه می شود.

اگرچه سطح بهینة دی اکسید کربن با افزایش شدت نور افزایش می یابد، اما این کار با توجه به سرعت باد و برای تثبیت غلظت ppm 1000 وقتی که دریچه ها بیش از 10 تا 15 درصد باز می باشند (یا اینکه فن های خروجی در حال کار هستند)، اغلب کار بیهوده ای می باشد. مطلب مهم این است که پرورش دهندگان، دی اکسید کربن را در سراسر گلخانه به صورت یکنواخت توزیع نمایند. گردش هوای اضافی در گلخانه می تواند نرخ توزیع دی اکسید کربن را به وسیلة کاهش لایة مرزی در اطراف سطح برگها افزایش دهد.

جدول ظرفیت مشعل مورد نیاز برای تثبیت ppm 1300 دی اکسید کربن در گلخانه پروپان            گاز طبیعی

      2m1000/kw      hr/2m1000/3m 2m1000/kw      hr/2m1000 L/

گلخانة شیشه ای          36-30   3.4-2.8            24-20   3.4-2.8

گلخانة پلاستیکی         18-15   1.7-1.4            12-10   1.7-1.4

 

 

توزیع دی اکسید کربن در گلخانه :

وجود یک سیستم توزیع مناسب دارای اهمیت زیادی است. توزیع دی اکسید کربن عمدتاً به حرکت هوا در میان گلخانه وابسته است. این موضوع ناشی از آن است که دی اکسید کربن در خلال فرآیند پخش نمی تواند مسافت زیادی را طی نماید. به عنوان مثال هنگامی که برای یک محوطة بزرگ و یا برای چند گلخانة متصل به هم، تنها یک منبع دی اکسید کربن مورداستفاده قرار می گیرد، سیستم توزیع مناسبی باید نصب شود. این سیستم باید به گونه ای طراحی شود که توزیع یکسانی را در سطح گلخانه، بخصوص زمانی که از دی اکسید کربن مایع یا دی اکسید کربن مربوط به گاز دودکش استفاده می شود، فراهم نماید. فن های جریان افقی یا سیستم های فن- جت، توزیع یکنواختی را به وسیلة حرکت حجم زیادی از هوادر گلخانه (هنگامی که دریچه های بالایی بسته شده و فن های خروجی در حال کار نمی باشند) فراهم می نمایند. امروزه پرورش دهندگانی که از دی اکسید کربن مایع یا دی اکسید کربن مربوط به گاز دودکش استفاده می کنند، از سیستم توزیعی با شیر مرکزی همراه با لوله های منحصر به فرد، که دارای سوراخ هایی با فاصله مساوی هستند، استفاده می کنند. این لوله ها در قسمت پایین محصولات (سایه بان) قرار گرفته اند. البته جریان هوا در گلخانه نیز کسب دی اکسید کربن توسط محصولات را افزایش می دهد. در واقع با این کار لایة مرزی اطراف برگها کاهش یافته و مولکولهای دی اکسید کربن به سطح برگها نزدیکتر می شوند.

خسارت ناشی از تأمین دی اکسید کربن بر روی گیاهان :

هرگز نباید اجازه داد که غلظت دی اکسید کربن در گلخانه از حد مجاز بالاتر رود. غلظت دی اکسید کربن به اندازة ppm 5000 می تواند موجب سرگیجة انسان شود. میزان بالاتر دی اکسید کربن از آنچه که توصیه شده میتواند موجب از بین رفتن برگهای پیر خیار و گوجه فرنگی گردد. برگهای بنفشة آفریقاییبسیار سخت و شکننده شده و رنگ خاکستری متمایل به سبزی به خود می گیرند. در این حالت اغلب گلبرگها حالت بدشکلی داشته و به طور کامل باز نمی شوند. علائم مشابهی در گلهای فریزی که برای آنها مشعل های دی اکسید کربن به عنوان منبع تأمین حرارت گلخانه مورد استفاده قرار گرفته اند و به این وسیله مقادیر مفرطی از دی اکسید کربن تولید و به گلخانه وارد شده است مشاهده گردیده است. باید توجه داشت که به جز در مواقع ضروری نباید از مشعل های دی اکسید کربن به عنوان سیستم حرارتی استفاده نمود.

از آنجایی که دی اکسید سولفور (ppm 0.2 در هوای اتمسفر) می تواند موجب فساد شدید گیاهان شود، محتویات سولفور در سوخت مورد استفاده نباید بیش از 0.02 درصد باشد. سوختهایی مانند No.2 oil و bunker C (# 6 Oil) برای تأمین دی اکسید کربن مناسب نمی باشند.

اتیلن در غلظت ppm 0.05 و پروپیلن در سطوح بالاتر می توانند موجب پیری زودرس گیاهان خیار و گوجه فرنگی گردند. اتیلن اغلب در اثر احتراق ناقص تولید می شود. در حالیکه تولید پروپیلن معمولاً مربوط به استفاده از پروپان می باشد. خطوط نشت دار تأمین پروپان در گذشته خسارت های مالی جدی به پرورش دهندگان وارد ساخته است. مونو اکسیدکربن (CO) که معمولاً به خودی خود مسأله ای ایجاد نمی کند، اغلب به عنوان شاخص احتراق ناقص مورد استفاده قرار می گیرد. تجاوز میزان مونو اکسید کربن از ppm 50 در گاز دودکش نشان دهندة وجود اتیلن به مقداری است که می تواند موجب خسارت شود.

مشعل هایی که دمای شعلة بالایی دارند، می توانند موجب تشکیل اکسیدهای نیتروژن (NOx و 2NO) شوند. مقادیر بیش از اندازة اکسیدهای نیتروژن می تواند باعث کاهش رشد و حتی از بین رفتن گیاهان شود. باید بویلرهای مجهز به مشعلهایی که NOx کمی تولید می کنند برای تأمین دی اکسید کربن از گاز دودکش مورد استفاده قرار گیرند.

وجود مقدار کمی از مخلوط 2SO و NOx، خسارت بیشتری از وجود مقادیر بالا از هر کدام از آنها بر گیاهان وارد می کند. استفادة بیش از حد و طولانی مدت از دی اکسید کربن (به خصوص در مورد گوجه فرنگی) می تواند منجر به عدم پاسخ گیاه نسبت به تأمین دی اکسید کربن شود. انقطاع در استفاده از دی اکسید کربن برای چند روز می تواند موجب بهبود پاسخ گیاهان شود.

توجه :

یک کیلوگرم دی اکسید کربن برابر 570 لیتر است.

یک متر مکعب گاز طبیعی می تواند 1000 لیتر (kg 1.8) دی اکسید کربن و 1.4 لیتر آب تولید نماید.

یک متر مکعب گاز طبیعی برابر 0.75 لیتر نفت سفید و برابر یک لیتر پروپان جهت تولید مقادیر یکسان دی اکسید کربن می باشد.

دی اکسید کربن تکمیلی :

دی اکسید کربن تکمیلی مربوط به تغلیظ آن در فضای گلخانه برای فراهم کردن مادة خام بیشتر جهت فرایند فتوستنز است. نور، آب و دی اکسید کربن به وسیلة گیاهان طی فرآیند فتوسنتز، جهت تولید کربوهیدراتها برای رشد و متابولیسم گیاه، مورد استفاده قرار می گیرند. میزان رشد گیاه به تعادل بین ساخت ترکیبات بالا انرژی(کربوهیدراتها) از دی اکسید کربن و آب در فرآیند فتوسنتز و بکارگیری این ترکیبات توسط فرآیند تنفس گیاه وابسته است.

می دانیم که مواد خام مورد نیاز جهت فتوسنتز، آب و دی اکسید کربن می باشد. مطالعات بیشماری روی محدودة زیادی از محصولات نشان داده که، میزان دی اکسید کربن موجود در اتمسفر نرخ فتوسنتز را محدود می نماید. آب احتمالاً یک فاکتور محدود کنندة مستقیم در مورد فتوسنتز نمی باشد. وقتی گیاهان به نقطه پژمردگی می رسند، در بافتهای خود مقادیر کافی آب برای فتوسنتز دارند. با این وجود پژمردگی باعث می شود که دریچه های دهانی (استومتا) گیاه بسته شوند؛ در نتیجه دی اکسید کربن موجود در بافتها به سرعت مصرف شده و دی اکسید کربن جدیدی نمی تواند به برگها وارد شود. بنابراین تأثیر غیرمستقیم کمبود آّب بر روی نرخ فتوسنتز احتمالاً به وسیلة محدود کردن تأمین دی اکسید کربن صورت می گیرد.

دی اکسید کربن موجود در اتمسفر غلظتی حدود ppm 340 دارد. البته این یک مقدار میانگین است. مقدار غلظت واقعی دی اکسید کربن در یک موقعیت مشخص می تواند متفاوت با این مقدار باشد. تغییرات آب و هوایی موجب 4 تا 8 درصد تغییر در غلظت دی اکسید کربن به صورت روزانه یا فصلی می گردد. این تغییرات ناشی از افزایش یا کاهش تابش خورشید، درجه حرارت، رطوبت نسبی و عبور جریانهای پرفشار می باشد. غلظت دی اکسید کربن در جو همچنین توسط فعالیت های انسانی، مانند سوزاندن سوخت های فسیلی، متأثر می گردد. غلظت دی اکسید کربن معمولاً در نزدیکی شهرها، کارخانجات و فعالیت های احتراقی بسیار بیشتر است.

در یک گلخانه که پر از گیاه است، غلظت دی اکسید کربن، تا زمانیکه درطول روز تهویه صورت گیرد، از غلظت دی اکسید کربن محیط پیروی می کند. غلظت دی اکسید کربن در طول دورة تاریکی بالا می رود؛ چرا که گیاهان هیچ دی اکسید کربنی برای فتوسنتز مصرف نمی کنند و به علاوه دی اکسید کربن به واسطة تنفس گیاهان و دیگر ارگانیسم ها تولید می شود. در طول دورة روشنایی که تهویه صورت نگیرد، غلظت دی اکسید کربن به پایین تر از غلظت آن در محیط افت می نماید.

تجدید هوا، اگر مقدور باشد، می تواند راه مؤثری برای تثبیت غلظت دی اکسیدکربن در گلخانه باشد. با این وجود هنگامی که در یک گلخانه شدت نور بالا باشد و سرمای بیرون مانع از تهویة مناسب شود، غلظت دی اکسید کربن افت خواهد کرد. در یک گلخانه کاملاً بسته، غلظت دی اکسید کربن تا حدود 150 تا ppm 200 افت می نماید. این مقدار غلظت در نزدیکی نقطة جبران دی اکسید کربن قرار دارد. در این نقطه، دی اکسید کربن تولید شده توسط تنفس گیاه با مقدار مصرف شدة آن در فرآیند فتوسنتز برابر خواهد بود. هنگامی که نقطة جبران دی اکسید کربن(هرچند به مدت کوتاهی) فرا برسد، رشد گیاهان به مقدار زیادی کاهش می یابد.

مطالعات زیادی نشان داده است که اگر دی اکسید کربن با غلظتی بالاتر از غلظت آن در محیط در اختیار گیاه قرار گیرد، موجب بهبود رشد گیاه می شود. خصوصاً 3 تا 4 برابر غلظت بیشتر دی اکسیدکربن، رشد گیاه را به اندازة 10 تا 25 درصد افزایش می دهد. دی اکسید کربن تکمیلی موجب افزایش سطح برگها، وزن خشک گیاه، شاخه های جانبی و در بسیاری از موارد موجب کاهش زمان گلدهی می شود. تأمین دی اکسید کربن در طول روز به اندازة 800 تا ppm 1000، برای افزایش رشد بسیاری از محصولات مانند بنفشة فرنگی، گل شمعدانی، گل حن، بگونی، گل اطلسی، گل داودی، گل مینای چینی، و گلهای رز مورد استفاده قرار گرفته است.

در یک گلخانه ممکن است در زمانهای بخصوصی غلظت دی اکسید کربن به پایین تر از سطح محیط کاهش یافته و رشد گیاهان محدود گردد. در یک گلخانه کاملاً درزبندی شده در طول زمستان و درحالیکه دریچه ها کاملاً بسته اند، میزان دی اکسید کربن به طور کامل افت می نماید. در روزهای آفتابی سرد که تعویض هوای اندکی صورت می گیرد، عمل فتوسنتز گیاهان می تواند سطح دی اکسید کربن داخل را به مقدار زیادی کاهش دهد؛ و به این ترتیب نرخ فتوسنتز محدود می گردد.

از آنجا که دی اکسید کربن به صورت گاز می باشد، همانند بسیاری از گازها از لحاظ کنترل دارای دشواریهایی می باشد. به محض اینکه محیط گلخانه گرم شود به تجدید هوا نیازمند است، لذا دی اکسید کربن تکمیلی از طریق دریچه ها به خارج رانده می شود. بنابراین اضافه کردن دی اکسیدکربن به محیط گلخانه به شرایط آب و هوایی سرد و ایام بخصوصی از سال محدود می گردد.

دی اکسید کربن – طول عمر گیاه :

تأثیر دی اکسید کربن تکمیلی به زمانبندی، استمرار و غلظت آن وابسته است. بکارگیری دی اکسید کربن تکمیلی در مورد نهالهای تخمی منجر به کاهش زمان نشاکاری، افزایش انباشتگی مادة خشک و سطح برگها، بیشتر از زمانی که تحت شرایط محیط بیرون قرار می گیرند، می شود. در مورد گیاه بگونیا با آزمایش کردن سطوح مختلف دی اکسید کربن و نور مصنوعی در گلخانه نتایج جالبی به دست آمده است. در صورتیکه بگونیا در معرض ppm 970 دی اکسید کربن، نور ملایم و دمای بالا (80 درجه فارنهایت) قرار گیرد، برداشت نشا چهار هفته طول خواهد کشید. این نتایج نشان دهندة 47% کاهش در زمان لازم برای برداشت نشا در مقایسه با موردی است که بدون اضافه کردن دی اکسید کربن صورت گرفته است. آزمایش مشابهی نیز در مورد گل شمعدانی و بنفشة فرنگی نشان داده، در صورتیکه دی اکسید کربن به میزان ppm 1000 در دسترس گیاه قرار گیرد، زمان لازم جهت برداشت نشا به میزان دو هفته کاهش خواهد یافت. واکنش گیاهان جوان نسبت به تأمین دی اکسید کربن بسیار بیشتر است. بنابراین زمان سنجی در تأمین دی اکسید کربن دارای اهمیت زیادی می باشد.

دی اکسید کربن- دما :

دمای مناسب می تواند تأثیر قابل توجهی بر میزان پاسخ گیاه نسبت به تأمین دی اکسید کربن داشته باشد. در مورد گل داودی افزایش دمای روزانه و تأمین دی اکسیدکربن (باهم)، موجب افزایش طول ساقه و وزن تر گیاه می شود. این افزایش بیشتر از حالتی است که هر یک از این عوامل به تنهایی در اختیار گیاه قرار گیرد.

جدول تأثیر دی اکسید کربن و دمای روزانه و شبانه بر وزن تر و طول ساقه در گل داودی

Day-Night Temp °F

CO2 (ppm)            60-70

محیط           60-70

1000 ppm  60-80

محیط           60-80

1000 ppm

 

وزن تر                                            

‘Souvenir’  100      132      129      148

‘Pink Champagne’ 100      122      118      133

طول ساقه                                         

‘Souvenir’  100      117      121      128

‘Pink Champagne’ 100      114      118      126

 

 

دمای بالا در شب دارای تأثیر بسیار اندکی بر روی میزان پاسخ گیاه نسبت به تأمین دی اکسید کربن می باشد. مطالعات زیادی نشان داده اند که دمای بهینة روزانه برای رشد گیاهان، با افزایش غلظت دی اکسید کربن، افزایش می یابد. یک حساب تخمینی نشان می دهد، در صورتیکه دی اکسیدکربن تکمیلی در دسترس گیاه قرار گیرد، دمای روزانه را باید به اندازة 5 تا 10 درجة فارنهایت افزایش داد. یک نتیجة منطقی حاصل از بالا بردن دمای روزانه این است که می توان تجدید هوا را قطع کرده و دورة غنی سازی را تمدید نمود.

 

دی اکسید کربن - نور

در رابطه با تأثیر نور روی فتوسنتز باید گفت که هر گیاهی دارای یک مقدار ماکزیمم شدت نور (منحصر به فرد) می باشد که میزان بالاتر از آن نرخ فتوسنتز را افزایش نمی دهد. این مقدار را نقطة اشباع نور می نامند. تا زمانی که شدت نور از مقادیر پایین تا نقطة اشباع نور افزایش یابد، فتوسنتز نیز افزایش خواهد یافت. البته اگر دی اکسید کربن تکمیلی به محیط پرورش گیاه اضافه گردد، نقطة اشباع نور در شدت نور بالاتری به دست آمده و نرخ بیشتری از فتوسنتز حاصل می گردد.

جدول تأثیر نور تکمیلی و دی اکسید کربن بر رشد محصول گوجه فرنگی          Height (cm)      % Increase       Dry Weight (g) % Increase

Control + Ambient CO2    1/28     ‾           8/3       ‾

Light + Ambient CO2        3/51     6/82     8/16     1/342

Control + 1500 ppm CO2 2/37     4/32     5          6/31

Light + 1500 ppm CO2     7/55     2/98     2/17     6/352

 

 

در حقیقت غنی سازی محیط گلخانه به وسیلة اضافه کردن دی اکسید کربن، رشد گیاهان را در همة موارد به جز در پایین ترین سطوح نور افزایش می دهد. این مطلب دلالت برآن دارد که حتی در شرایط نوری ضعیف، که می تواند رشد گیاه را محدود نماید، اضافه کردن دی اکسید کربن می تواند فتوسنتز و رشد گیاه را بهبود بخشد. اضافه کردن نور و تأمین دی اکسید کربن (با هم) برای بهبود رشد گیاه بسیار مناسب است. اضافه کردن نور تکمیلی تأثیر بیشتری نسبت به تأمین دی اکسید کربن بر رشد گیاه دارد. اما پیشرفت کامل زمانی حاصل می شود که این دو عامل را با هم به کار گرفت.

دی اکسید کربن – مواد مغذی :

با تأمین دی اکسید کربن در شرایط آفتابی و نیز با استفاده از افزایش مواد مغذی در دسترس گیاه می توان رشد گیاهان را تسریع بخشید. غلظت پایین مواد غذایی در محیط کشت موجب کاهش نرخ فتوسنتز و رشد گیاه می شود. در شرایطی که غنی سازی دی اکسید کربن انجام می شود و به خصوص هنگامی که توأماً نور تکمیلی هم مورد استفاده قرار می گیرد، کمبود مواد غذایی سریعاً رخ خواهد داد.

باور عمومی بر این است که تحت شرایط غنی سازی دی اکسید کربن، میزان کوددهی را باید افزایش داد. آزمایشات مختلف نشان داده که در این حالت بعضی از مواد غذایی سریعاً در محیط کشت دچار کمبود می شوند. در حالیکه تغییرات مواد غذایی دیگر بسیار اندک است. بهترین توصیه این است که پرورش دهندگان از نمایشگرهای نشان دهندة میزان مواد غذایی در خاک و بافتهای گیاه استفاده کنند و سپس برنامه های کوددهی خود را بر اساس نتایج حاصله تنظیم نمایند.

 

منبع مقالات کشاورزی ، مقالات باغبانی ، مقالات گیاهان داروئی مقالات زراعت مقالات ماشین های کشاورزی مقالات بیماریهای گیاهی مقالات حشره شناسی مقالات دامپروری و  جدیدترین تحقیق های کشاورزی عکس های کشاورزی و...  www.ake.blogfa.com    www.ake.blogfa.com