دی‌اکسیدکربن و سایر گازهای گلخانه

دی‌اکسیدکربن و سایر گازهای گلخانه

 

بعد از اکسیژن یکی از گازهای مهم در طبیعت دی ­اکسیدکربن می­باشد. مقدار دی‌اکسیدکربن موجود در هوا 03/0 درصد و یا 300 پی‌پی‌ام می‌باشد (هر میلیون کیلوگرم هوا دارای 300 کیلوگرم دی‌اکسیدکربن می‌باشد). در مناطق صنعتی، باتلاقی و بستر رودخانه‌ها حدود 400 پی‌پی‌ام و در برخی مناطق 200 پی‌پی‌ام است. مقدار دی‌اکسیدکربن موجود در هوا برای فتوسنتز کافی است.

کمبود دی‌اکسیدکربن

در زمستان به علت مسدود بودن گلخانه، تبادلات هوای داخل گلخانه با محیط بیرون به کمترین مقدار خود می‌رسد. در ساعات آفتابی روز، دی‌اکسیدکربن موجود در فضای گلخانه توسط فرآیند فتوسنتز از هوا گرفته شده و مصرف می­شود و مقدار آن در گلخانه بسته به مرور کاهش پیدا می­کند (کمتر از 200 پی‌پی‌ام). که این فرآیند موجب کاهش فتوسنتز و توقف رشد می‌شود.

در یک گلخانه با تهویه مناسب و با آفتاب کامل، غلظت دی‌اکسیدکربن در تاج گیاه به کمتر از 300 پی‌پی‌ام می‌رسد. بدون عمل تهویه و در نتیجه رشد گیاه غلظت دی‌اکسیدکربن کاهش می‌یابد. وقتی پنجره‌های تهویه بیشتر از 5 درصد ظرفیتشان باز هستند، غلظت دی‌اکسیدکربن به 330 پی‌پی‌ام می‌رسد و  هنگامی که پنجره‌ها کمتر از 5 درصد ظرفیت شان باز هستند، غلظت دی‌اکسیدکربن به بالاتر از 1000 پی‌پی‌ام می‌رسد.

میزان دی‌اکسیدکربن در گلخانه بسته، ممکن است در مدت چند ساعت به نقطه بحرانی (پائین‌ترین حد) تنزل پیدا کرده و باعث متوقف شدن گیاه از رشد شود. مقدار بحرانی دی‌اکسیدکربن 125-25 پی‌پی‌ام است. ادامه کمبود دی‌اکسیدکربن باعث طولانی شدن دوره کشت و کاهش کیفیت محصول می‌شود. کمبود دی‌اکسیدکربن در سایه انداز بیشتر از سایر قسمت‌ها بوده و با تهویه مناسب، می‌توان غلظت دی‌اکسیدکربن را در داخل گلخانه، در حد استاندارد حفظ نمود. در ساعات آفتابی فصل زمستان در اثر مصرف دی‌اکسیدکربن در گلخانه، مقدار آن به کمتر از 200 پی‌پی‌ام می‌رسد.

میزان دی‌اکسیدکربن در خاک بین 2500-2000 پی‌پی‌ام متغیر است. منبع تولید این گاز در خاک، از تجزیه مواد آلی خاک و تنفس ریشه می‌باشد. دی‌اکسیدکربن از میان ذرات خاک انتشار می‌یابد. این گاز با آب ترکیب شده و تبدیل به کربنات و بی‌کربنات پتاسیم و منیزیم می‌شود. وجود دی‌اکسیدکربن در خاک، به علت کم شدن  میزان اکسیژن خاک، موجب کند شدن رشد گیاه می‌شود. زهکشی ضعیف و غرقاب شدن خاک دو عامل مهم در کاهش میزان اکسیژن و افزایش دی‌اکسیدکربن خاک می­باشد.

تزریق دی‌اکسیدکربن در گلخانه

افزایش غلظت دی‌اکسیدکربن تا میزان 1500-1000 پی‌پی‌ام برای اکثر گیاهان مفید است. در واقع افزایش دی‌اکسیدکربن در فتوسنتز بستگی به سایر عوامل موثر در فتوسنتز نیز دارد. البته غلظت بالای دی‌اکسیدکربن برای گیاه سمی است و باعث کاهش عملکرد، کلروز شدن و نکروز شدن برگ‌ها می‌شود. سطح آستانه دی‌اکسیدکربن در گیاهان مختلف متفاوت است. وقتی دستگاه‌های تهویه بیش از 5 سانتی‌متر باز باشند و با پنکه‌های خنک کننده کار کنند، مقدار دی‌اکسیدکربن داخل گلخانه هم اندازه محیط آزاد است. وقتی دستگاه‌های تهویه کمتر از 5 سانتی‌متر باز باشند، میزان دی‌اکسیدکربن تا 1000 پی‌پی‌ام قابل تنظیم و افزایش است.

 در مناطق گرم، گلخانه هایی که برای خنک کردن از دستگاه‌های خنک کننده در تابستان به‌طور مداوم استفاده می‌کنند، تزریق دی‌اکسیدکربن لازم است. وقتی دی‌اکسیدکربن در زمستان تزریق می‌شود، رشد افزایش پیدا کرده و بالطبع نیاز کودی نسبت به حالت عادی بیشتر می­شود (شکل 1). در طی روز افزایش دمای روزانه همراه با افزودن غلظت دی‌اکسیدکربن بسیار مفید است، در حالی که افزایش دمای شبانه تاثیری نخواهد داشت. پس از اطمینان کامل از تمیز بودن شیشه‌های پوشش گلخانه و میزان مقاومت گیاه در برابر نور، باید اقدام به تزریق دی‌اکسیدکربن نمود. همچنین پس از آزمایشات مختلف، افزایش دمای اضافی 10-5 درجه سانتی‌گراد و غلظت‌های مختلف دی‌اکسیدکربن، مناسبترین افزایش دما و غلظت را تعیین نمود.

شدت نور کافی 5500 لوکس همراه با دمای 5/29 درجه سانتی‌گراد و تزریق دی‌اکسیدکربن به میزان 2400-1000 پی‌پی‌ام باعث افزایش فتوسنتز به میزان 200 برابر غلظت دی‌اکسیدکربن 300 پی‌پی‌ام می‌شود. وقتی شدت نور از 5500 لوکس بیشتر باشد، تزریق دی‌اکسیدکربن اقتصادی است. مقدار گاز طبیعی مورد نیاز برای تولید دی‌اکسیدکربن، 2 کیلوگرم در متر مکعب حجم گلخانه است. اگر گاز مصرفی پروپان باشد، باید 3 کیلوگرم برای هر متر مکعب از حجم گلخانه مصرف شود (شکل 2).

شکل 1: دستگاه تزریق CO2 در گلخانه

شکل 2: دستگاه CO2 ساز در گلخانه

 

زمان تزریق دی‌اکسیدکربن

تزریق دی‌اکسیدکربن در طول روز از طلوع آفتاب تا یک ساعت قبل از غروب صورت می‌گیرد. زمان تزریق به موقعیت گلخانه و عرض جغرافیایی منطقه بستگی داشته و در فصل‌های پاییز و زمستان صورت می‌گیرد. این عمل معمولا از اواخر شهریور یا اول مهر تا اواسط فروردین انجام می‌شود. در زمان تزریق کلیه دستگاه‌های تهویه، هواساز و خنک کننده باید خاموش باشند و دریچه تهویه کمتر از 5 سانتی‌متر باز باشد. تزریق دی‌اکسیدکربن در طول فصل گرما به علت روشن بودن دستگاه های هواساز و خنک کننده میسر نیست.

 

منابع تولید دی‌اکسیدکربن

دستگاه تولید دی‌اکسیدکربن قادر به تولید 1500 پی‌پی‌ام در مساحت 465 مترمربع می‌باشد. سوخت دستگاه شامل مواد نفتی مایع، گاز، گاز طبیعی، پروپان، نفت سفید و سایر مواد سوختنی است. دستگاه را معمولا از سقف آویزان می‌کنند. در دستگاه مولد، سوخت کالیبره شده دقیقی با یک مشعل وجود دارد. سوختن کامل باعث تولید دی‌اکسیدکربن و آب می‌شود. در اثر سوختن یک کیلوگرم گاز پروپان 3 کیلوگرم دی‌اکسیدکربن و 1 کیلوگرم آب تولید می‌شود. دستگاه‌های تولید کننده گاز دی‌اکسیدکربن می‌توانند در بیرون گلخانه قرار گرفته یا در سقف گلخانه نصب شوند. در حالت اول دی­ اکسیدکربن با استفاده از لوله گاز به داخل گلخانه هدایت می‌شود. وقتی دی‌اکسیدکربن به حد معینی رسید، از طریق دستگاه یا پنکه به محیط گلخانه تزریق و با هوای گرم گلخانه در تمام فضای آن پخش می‌شود (شکل 3).

شکل 3: چگونگی تامین CO2 در گلخانه

گاز مصرفی خالص، اگر دارای گوگرد باشد، تبدیل به سولفات شده و باعث سوختگی برگ می‌شود و اگر گاز پروپیلن و بوتیلن باشد، مضر است و علایم مانند اتیلن ظاهر می‌شود. سطح آستانه پروپیلن 10 پی‌پی‌ام است و در مقادیر بیشتر باعث خسارت به گیاه می‌شود. درصد سولفور در پروپان نباید بیش از 02/0 درصد وزن کل گاز و در نفت سفید نباید بیش از 02/0 درصد وزن کل گاز باشد.

سوخت ناقص موجب تولید اتیلن و مونوکسیدکربن می‌شود. بیشینه مقدار مجاز اتیلن برای گیاهان، 05/0 پی‌پی‌ام و زیادی آن باعث کاهش فاصله بین میانگره‌ها و افزایش تولید شاخه جانبی و آسیب به گل‌ها می‌شود و بیشینه مقدار مجاز مونوکسیدکربن 50 پی‌پی‌ام می‌باشد. سوختن نفت به اکسیژن نیاز دارد و برای تامین اکسیژن کافی در گلخانه‌های پلاستیکی نازک و گلخانه‌های شیشه‌ای که امکان بستن در آن‌ها وجود دارد، باید یک راه ورودی برای هوا در نظر گرفت. دی‌اکسیدکربن در دمای پایین به صورت منجمد است که به آن یخ خشک می‌گویند. وقتی یخ خشک تصعید می‌شود، یعنی از حالت جامد به گاز تبدیل می‌شود، گاز دی‌اکسیدکربن به گلخانه وارد شده و با هوای گلخانه مخلوط می‌شود.

دی‌اکسیدکربن تحت فشار به صورت مایع گران‌ قیمت است. ظرف‌های دی‌اکسیدکربن مایع جهت تامین دی‌اکسیدکربن گلخانه وجود دارد و باید دی‌اکسیدکربن مایع را با لوله به گلخانه هدایت کرده تا در اثر کاهش فشار به صورت گاز با لوله‌های پلاستیکی 6-3 میلی‌متر در سراسر گلخانه پخش شود. سیلندرهای حاوی دی‌اکسیدکربن فشرده فاقد ناخالصی‌های مضر بوده و بر سایر روش‌ها برتری دارد(شکل 4).

1 کیلوگرم گاز فشرده 7/1 مترمکعب گاز دی‌اکسیدکربن تولید می‌کند. دستگاه‌های مولد دی‌اکسیدکربن که در سقف نصب می‌شوند، ساده، کم هزینه و مساحت قابل استفاده 1400-365 مترمربع است. به دلیل تبادل هوای بیشتر در گلخانه شیشه‌ای میزان دی‌اکسیدکربن آن، بیشتر از گلخانه پلاستیکی است. تجزیه مواد آلی بر اثر فعالیت میکروبی که باعث تولید کمپوست می‌شود، دی‌اکسیدکربن تولید می‌کند. عیب این روش تولید بوی نامطبوع و مقدار کم و سرعت پایین تولید دی‌اکسیدکربن است. با توجه به شدت نور مقدار دی‌اکسیدکربن تنظیم شده و با افزایش دما مقدار دی‌اکسیدکربن افزوده می­شود. در زمان تهویه دستگاه خاموش می‌شود. در زمان تزریق دی‌اکسیدکربن دمای گلخانه در روز نسبت به شب باید 3 درجه سانتی‌گراد بیشتر از میزان معمولی باشد، یعنی دمای روز حدود 11 درجه سانتی‌گراد بیشتر از دمای شب باشد. گلخانه، گیاهان و خاک در روز انرژی حرارتی را جذب و ذخیره کرده و در شب این انرژی را آزاد ‌می‌کنند. همچنین ژنراتور مولد دی‌اکسیدکربن، گرما تولید می‌کند. این دو عامل مکمل حرارتی، نصف یا کل هزینه سوختی که به وسیله دستگاه مولد دی‌اکسیدکربن مصرف می‌شود را تامین می‌کنند. مقدار دی‌اکسیدکربن بیشتر از 5000 پی‌پی‌ام نه تنها برای اکثر گیاهان، بلکه برای سلامتی انسان نیز مضر می‌باشد.

 

شکل 4: تزریق CO2 اضافی در گلخانه

 

دی‌اکسیدکربن خاک

مقدار دی‌اکسیدکربن خاک خیلی بیشتر از مقدار آن در هوای گلخانه است. غلظت آن در خاک بین 25/0-2/0 درصد متغیر است، اما ممکن هست در شرایط خاص مقدار آن خیلی بیشتر باشد. دی‌اکسیدکربن خاک از تجزیه مواد آلی خاک و به مقدار بسیار کم از ریشه گیاهان حاصل می‌شود.

دی‌اکسیدکربن خاک به آرامی در اثر انتشار در خاک حرکت کرده و مقداری از آن وارد هوای گلخانه شده و در مقابل اکسیژن از هوای گلخانه وارد خاک می‌شود. دی‌اکسیدکربن خاک ممکن است با یون‌های هیدروژن خاک ترکیب شده و اسیدکربنیک تولید کرده و یا کربنات و بیکربنات کلسیم، پتاسیم و منیزیم تولید شود. اگر مقدار دی‌اکسیدکربن خاک بیش از حد باشد، رشد گیاه کُند و مقدار اکسیژن خاک کاهش می‌یابد، که در نهایت ممکن است منجر به کاهش رشد ریشه شود. زهکشی ضعیف و غرقاب شدن باعث کاهش تهویه و در نتیجه افزایش مقدار دی‌اکسیدکربن و کاهش اکسیژن می‌شود.

سایر گازها

ممکن است گیاهان به ‌وسیله گازهای مضر یا سمی موجود در گلخانه آسیب ببینند. اگر گاز طبیعی که به عنوان منبع سوختی برای گرم کردن گلخانه استفاده می­شود، به دلیل نشت و یا هر روش دیگر وارد هوای گلخانه شود، می‌تواند به گیاهان آسیب برساند (شکل 5).

مقدار کمی از گاز طبیعی (10 پی‌پی‌ام) کافی است تا باعث آسیب به گیاهان شود. گاز آمونیاک از جمله موادی است که در اثر ضدعفونی کردن خاک با بخار آب تولید می‌شود و هر چه مقدار مواد آلی نیتروژن‌دار خاک بیشتر باشد، مقدار بیشتری آمونیاک از خاک خارج می‌شود. جیوه یک فلز سنگین است که در برخی ترکیبات مورد استفاده در گلخانه وجود دارد و باعث آسیب به گیاهان می‌شود. منبع اصلی جیوه در گلخانه تجهیزات کنترل کننده و دماسنج‌ها هستند. اگر منبع نگهداری کننده جیوه شکسته شود، جیوه فضای گلخانه را آلوده می‌کند. لامپ‌های جیوه‎‌ای نیز از دیگر منابع تولید جیوه در گلخانه‌ها هستند. اگر به هر دلیلی آلودگی جیوه در گلخانه رخ دهد باید تا حد امکان جیوه را حذف نمود و محل آلوده را با یک لایه آهن پوشانده تا آهن راه جیوه را بسته و مانع از آسیب به گیاهان شود.

پنتاکلروفنل شامل فنل کلرینه شده در حلال نفتی است. این ماده شامل حدود 5 درصد وزنی فنل کلرینه شده است. بخار حاصل از پنتاکلروفنل برای انسان و گیاه فوق‌العاده سمی است و این ماده را نباید به عنوان ماده نگهداری کننده چوب اسکلت گلخانه، استفاده نمود.

از تقطیر مواد قیری کریوزوت به دست می‌آید که برای گیاه سمی است. اگر به اشتباه پنتاکلروفنل یا کرویوزوت برای حفاظت از چوب به کار رود، باید روی آن را با رنگ مخصوصی پوشاند. B-I-N رنگ مخصوصی است که سفید بوده و باید از دو لایه رنگ بر روی چوب استفاده گردد تا از متصاعد شدن گاز سمی جلوگیری شود. ابتدا یک لایه رنگ زده و پس از گذشت یک ساعت و خشک شدن، اقدام به رنگ آمیزی مجدد نمود. در صورت استفاده از رنگ B-I-N فقط می‎توان از رنگ پلی‌اورتان استفاده نمود.

 موادی که به عنوان ضدزنگ در لوله‌های بخار به کار می‌روند، در اثر روشن کردن دستگاه تولید بخار، مواد فراری از جمله گزیلول و گزیلن تولید می‌کنند که هر دو برای گیاهان سمی هستند. دی‌اکسیدنیتروژن محصول سوختن مواد سوختنی است. منبع اصلی این گاز در اتمسفر اگزوز اتومبیل است. تقریبا 70 درصد دی‌اکسیدنیتروژن اضافه شده به هوا مربوط به اگزوز اتومبیل‌ها است. گیاهان در غلظت 200-10 پی‌پی‌ام دی‌اکسیدنیتروژن واکنش نشان می‌دهند. بسته به نوع گیاه، اگر به مدت 8-1 ساعت در معرض دی‌اکسیدنیتروژن قرار گیرد، سلول‌ها و بافت‌های گیاه از بین می‌روند. اثر این گاز تجمعی است، یعنی مقادیر کمتر این گاز در مدت زمان بیشتر باعث مرگ گیاه می‌شود.

پروکسی‌استیل‌نیترات ماده سمی است که در اثر تاثیر اشعه ماورای‌بنفش نور خورشید بر هیدروکربن‌ها و اکسیدنیتریک تولید می‌شود. این گاز در غلظت‌های کمتر باعث کاهش فتوسنتز، کاهش تنفس، کاهش جذب یونی، کاهش ساخته شدن هیدرات کربن و پروتئین و کاهش فعالیت آنزیمی می‌شود.

ازن گاز سمی دیگری است که در نتیجه تاثیر اشعه ماورای‌بنفش بر گاز دی‌اکسیدنیتروژن تولید می‌شود. مقدار معمولی آن در هوا 02/0 پی‌پی‌ام و در اطراف شهرها به 05/0 پی‌پی‌ام می‌رسد که برای گیاهان سمی است. گاز ازن از راه روزنه وارد برگ گیاه شده و باعث صدمه به غشای سلولی، افزایش قابلیت عبور غشا، کاهش فتوسنتز و از بین رفتن آنزیم‌ها می‌شود. حتی اگر مقدر ازن کم باشد و باعث از بین رفتن بافت گیاه نشود، فتوسنتز را 70-40 درصد کاهش می‌دهد.

دی‌اکسیدگوگرد در اثر سوختن روغن و ذغال‌سنگ تولید می‌شود و از طریق روزنه‌ها وارد برگ گیاه شده و باعث شکستن کلروپلاست، پلاسمولیز و مرگ سلول‌های مزوفیل برگ می‌شود. سلول‌ها و بافت‌هایی که در معرض این گاز قرار می‌گیرند، سفید شده و از بین می‌روند. دی‌اکسیدگوگرد در غلظت‌های 3/0-1/0 پی‌پی‌ام باعث کاهش فتوسنتز و در نتیجه کاهش رشد گیاه می‌شود. دی‌اکسیدگوگرد در هوای مرطوب موجب تولید اسیدسولفوریک شده که باعث خوردگی فلزات می‎شود.

فلور محصول جانبی کارخانه‌های تولید آلومینیوم و کودهای شیمیایی مانند سوپرفسفات است. این گاز در غلظت 5 پی‌پی‌ام باعث کاهش 35-25 درصدی اندازه برگ نسبت به حالت طبیعی می‌شود. بنابراین برگ گیاهان در اثر مواجه شدن با این گاز کاهش یافته و کلروفیل از بین می‌رود. اثر مسمومیت فلور تجمعی است و غلظت کم آن در دراز مدت باعث از بین رفتن گیاه می‌شود. گازهای تدخینی مانند کلروپیکرین، متیل‌بروماید، اتیلن‌دی بروماید و فرمالدیید که برای ضدعفونی خاک به کار می‌روند، برای موجودات خاکزی، حیوانات، گیاه و انسان سمی هستند. اگر این مواد به طرز صحیح مورد استفاده قرار نگیرند، منجر به خسارتهای شدیدی می‌شوند.

شکل 5:  نمایی از گازهای گلخانه

منابع

حسندخت، محمدرضا، مدیریت گلخانه، چاپ سوم. انتشارات سلسله، 1387

خوشخوی، مرتضی، گیاه‌افزایی(ازدیاد نباتات)، جلد اول. چاپ ششم. انتشارات دانشگاه شیراز، 1384

خوشخوی، مرتضی، اصول باغبانی، چاپ یازدهم. انتشارات دانشگاه شیراز، 1381

2 ماه پیش بازدید71

دیدگاه کاربران فیداست

لطفا دیدگاه خود را به اشتراک بگذارید