مدیریت تولید در گلخانه | مدیریت نور در گلخانه

در ادامه مبحث «مدیریت تولید در گلخانه» این بار به موضوع «مدیریت نور در گلخانه» می پردازیم و در مورد آن صحبت می کنیم. در قسمت قبل در مورد گرم کردن گلخانه صحبت کردیم که پیشنهاد می کنیم این موضوع را هم مطالعه کنید. سایر قسمت های مبحث مدیریت تولید در گلخانه را از فهرست انتهای این مطلب پیگیری کنید.

مقدمه

نور خورشید به عنوان منبع تأمین انرژی برای گیاهان به شمار می آید. با وجود نور، آب و دی اکسید کربن و طی عمل فتوسنتز، انرژی نورانی خورشید به صورت کربوهیدرات در گیاهان ذخیره می شود؛ این انرژی در جذب عناصر، تقسیم سلولی و سایر واکنش ها مورد استفاده قرار می گیرد. سه فرایند مهم در گیاهان وجود دارد که به نور زیادی نیاز دارند: فتوسنتز مهم ترین آنهاست و برای رشد گیاه ضروری است. طی عمل فتوسنتز، انرژی تابشی به انرژی شیمیایی تبدیل می شود که برای تولید ترکیبات آلی در گیاه ضروری است. وجود نور علاوه بر فتوسنتز (تأمین انرژی مورد نیاز گیاهان)، بر روی واکنش های وابسته به طول دوره روشنایی روزانه گیاه (فتوپریودیسم) و فتومورفوژنز (اثر نور بر شکل گیاه) نیز مؤثر است. سه عامل مهم نور، یعنی شدت نور، کیفیت نور و طول دوره روشنایی، رشد و نمو گیاهان را تحت تأثیر قرار می دهند.

کیفیت نور

نور از طیف های مختلفی تشکیل شده است که بعضی از آنها در عمل فتوسنتز، لازم و مفید هستند. نورها بر مبنای طول موج شان و بر حسب نانومتر طبقه بندی می شوند. تشعشع فعال فتوسنتزی (PAR)، در طول موج بین ۴۰۰-۷۰۰ نانومتر (nm) قرار دارد که در عمل فتوسنتز نقش دارند. نور مرئی شامل طول موج هایی با رنگ آبی (nm ۴۶۰ نانومتر)، سبز (nm ۵۱۰)، زرد ( nm ۵۷۰) ، نارنجی ( nm۶۱۰) و قرمز (nm ۶۵۰) است که در عمل فتوسنتز مؤثرند (شکل ۵۵). میزان فتوسنتز گیاهان در نور آبی (nm ۴۶۰)، و قرمز (nm۶۵۰) بیشتر از سایر طول موج ها است (شکل ۵۵). ولی وجود نور آبی یا قرمز به تنهایی برای گیاهان مشکل ساز خواهد شد؛ بنابراین برای انجام فتوسنتز کامل، وجود تمام طول موج های نور مرئی لازم است. نور ماورای بنفش، دارای طول موج کمتر از ۴۰۰ نانومتر بوده، با چشم انسان قابل رؤیت نیست، برای گیاهان و انسان مضر است و باعث تخریب پوشش پلاستیک پلی اتیلن می گردد؛ به همین دلیل توصیه می شود از پلاستیک های جاذب UV برای پوشش گلخانه استفاده شود، زیرا هم مانع از ورود این اشعه به داخل گلخانه شده و هم طول عمر پلاستیک افزایش می یابد. طیف نور قرمز و قرمز دور (nm ۷۵۰) قابل مشاهده نیستند، اما وجود آنها برای رشد گیاه ضروری است.

 

رنگ پوشش گلخانه بر روی کیفیت نوری که وارد گلخانه می شود نیز تأثیر می گذارد. پلاستیک های شفاف تقریبا بیشتر نور را از خود عبور می دهند. پلاستیک های رنگی سبز، یا آبی، مقدار زیادی از نور را در طول موج های آبی تا آبی-سبز عبور می دهند ولی مقداری از نور را در طول موجهای قرمز جذب کرده و مانع از ورود آن به داخل گلخانه می شوند. از آنجایی که نور قرمز مؤثرترین نور در رشد و فتوسنتز گیاهان است، بنابراین گیاهانی کوتاه تر، با میان گره های کوچکتر، برگ های سبز تیره و با رشد کند تولید خواهد شد.

به علت انعکاس و فیلتر شدن نور قرمز دور توسط برگ های سبز گیاهان سایه انداز، گیاهانی که در سایه این گیاهان قرار می گیرند، نور قرمز دور کمتری به آنها می رسد. کاهش جذب نور قرمز دور توسط برگها، حالت رقابت نوری در گیاه القاء می کند؛ در این حالت، گیاه، انرژی کمی را برای رشد ریشه ها صرف می کند و بیشتر انرژی خود را به طرف اندام های هوایی هدایت کرده و در نهایت گیاهی با ساقه باریک، میان گره های بلند و رشد ضعیف تولید خواهد شد. بنابراین حتی وجود نور قرمز دور نیز برای رشد و نمو گیاه ضروری است.

اثر دیگر کیفیت نور را می توان در جوانه زنی بذور حساس به نور مشاهده کرد: در بذوری که برای جوانه زنی، نیاز به نور دارند، نور قرمز باعث جوانه زنی بذرها و نور قرمز دور مانع از جوانه زنی این بذور خواهد شد؛ در این حالت فیتوکروم های حساس به نور قرمز، یا قرمز دور، جوانه زنی بذر را کنترل می کنند.

گلخانه داران با تغییر کیفیت نور دریافت شده توسط گیاه و یا تغییر طول موجهای مختلف نور (با استفاده از لامپ های مناسب برای نور تکمیلی یا کنترل فتوپریود)، رشد و نمو گیاه را به صورت مصنوعی تحت تأثیر قرار می دهند؛ مثلا کاهش نور قرمز دور و افزایش نور آبی سبب تولید گیاهانی کوتاه تر، قوی تر و با برگ های سبز تیره خواهد شد.

واحدهای اندازه گیری شدت نور و روابط آنها

شدت نور محیط به روش های مختلف اندازه گیری و با واحدهای متفاوتی بیان می شود که در این قسمت، برخی از مهم ترین این واحدها توضیح داده می شود:

جریان تابشی : مقدار انرژی (از همه طول موج های نور) که از یک منبع نوری منتشر و بر حسب وات (W) اندازه گیری می شود.

پرتو افشانی : مقدار انرژی نور که به وسیله یک سطح دریافت و بر حسب وات بر متر مربع (W/m^2) بیان می شود.

جریان نورانی لومن (Lm): واحدی از بازده انرژی نورانی است که از یک منبع نوری ساطع شده است؛ مثلا بازده انرژی نورانی یک لامپ تنگستن ۱۰۰ و یا ۱۵۰ وات، به ترتیب تقریبا ۱۷۴۰ و ۲۲۲۰ لومن تولید می کند.

بازده تابشی: نسبت بین جریان تابشی ساطع شده از یک منبع طیف نوری (۴۰۰-۷۰۰ نانومتری) به انرژی مصرف شده است (تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی تابشی به وسیله لامپ) که بر حسب (mW/W) بیان می شود.

فوت گندل (FC): معادل تراکم جریان نورانی دریافت شده به وسیله یک سطح است که معادل یک لومن بر فوت مربع (2^Lm/ft) بوده و بیشتر برای بیان شدت نور در گلخانه از آن استفاده می شود. دستگاه هایی که شدت نور را بر حسب فوت شمع نشان می دهند، بر اساس حساسیت چشم انسان طراحی شده اند؛ از آنجایی که چشم انسان به نور زرد و سبز حساس تر است، بنابراین این واحد نوری دقیقا معادل انرژی نورانی استفاده شده توسط گیاه برای عمل فتوسنتز نیست.

لوکس (Lx): معادل تراکم جریان نورانی دریافت شده به وسیله یک سطح است که معادل یک لومن بر متر مربع (2^Lm/m) است. هر لوکس معادل 10.76 فوت شمع است.

میکرومول بر متر مربع در ثانیه (µmol/m^2/s): معادل تعداد فوتون های نوری مؤثر بر فتوسنتز (PAR) است که در هر ثانیه به یک متر مربع می رسد. این واحد، بیشتر توسط محققین باغبانی مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا این واحد، مقدار انرژی نورانی استفاده شده در فتوسنتز را دقیقا مشخص می کند؛ همچنین مقدار انرژی نورانی، که در طول یک شبانه روز (۲۴ ساعت) به یک متر مربع می رسد، از این طریق تعیین و با واحد مول بر متر مربع در روز (mol/m^2/day) نشان داده می شود. اندازه گیری شدت نور بر حسب میکرومول بر متر مربع در ثانیه (µmol/m^2/s) را می توان به قطرات آب باران تشبیه کرد که در هر ثانیه، در یک متر مربع می ریزد و بنابراین مجموع انرژی روزانه (DLI)، معادل کل قطرات آب جمع شده در یک متر مربع در یک شبانه روز است. جدول ۱۹، واحدهای مختلف نور و موارد استفاده و تبدیل آنها به یکدیگر را در منابع نوری مختلف نشان می دهد.

شدت نور (FC) * ضریب اصلاحی (جدول ۱۹) * ساعات روشنایی لامپ = DLI

ضریب اصلاحی برای منابع نوری مختلف، متفاوت است. این ضریب برای نور خورشید، 0.00071، برای لامپ های سدیمی فشار قوی HPS)، 0.00047) و برای لامپ متال هالید MH)، 0.0054) است؛ مثلا مجموع نور روزانه تولید شده یک لامپ سدیمی فشار قوی با ۴۰۰ فوت شمع نور، که برای ۱۲ ساعت روشن باشد، برابر 2/3 mol/day است.

آثار کلی شدت نور بر رشد گیاهان

در شرایطی که همه عوامل، از جمله دما، نور و Co2 در حد مطلوب باشند، برای انجام فتوسنتز به شدت نور بهینه نیاز است؛ اگر شدت نور، کم و ضعیف باشد، سبب کاهش سرعت فتوسنتز و رشد، تولید گیاهانی ضعیف، ریزش جوانه های گل، افزایش طول میان گره ها، باریک شدن ساقه، کاهش کیفیت محصول و افزایش شیوع بیماریها و هزینه تولید خواهد شد؛ در صورتی که شدت نور از حد مناسب بالاتر باشد، کلروپلاست های برگ صدمه دیده، میزان فتوسنتز کاهش می یابد و گیاهی با ساقه قطور و میان گره های کوتاه تولید می شود.

 

تأثیر نور بر رشد گیاه به صورت های مختلفی قابل مشاهده است که به برخی از آنها اشاره می شود:

الف- در شرایط نور کم، گیاه سعی می کند که با افزایش سطح برگ، سطح جذب نور را افزایش دهد؛ بنابراین برگ های گیاه، نازک و انحناپذیر می شوند؛ ولی در شرایط نور زیاد، اندازه برگها سطح هر برگ کاهش و ضخامت و تعداد آنها افزایش می یابد و در داخل آنها مقدار زیادی نشاسته جمع می شود. بنابراین در شرایطی که مجموع نور روزانه (DLI) زیاد است، هرچند سطح هر برگ کمتر از سطح هر برگ در شرایط نوری کم است، ولی به علت داشتن تعداد برگ بیشتر، مجموع سطح برگ گیاه افزایش می یابد.

ب- رشد ریشه متناسب با رشد شاخه ها است. ریشه ها از نظر دریافت کربوهیدرات به شاخه ها وابسته و شاخه ها نیز برای جذب آب و عناصر غذایی به ریشه ها وابسته هستند؛ بنابراین زمانی که مجموع نور روزانه (DLI) افزایش می یابد، با افزایش رشد شاخه ها، بر رشد ریشه های گیاه نیز افزوده می شود (شکل ۵۶).

 

ج- بیشتر گیاهان سایه پسند، در حقیقت شرایط نوری کم را بهتر تحمل می کنند ولی بیشترین سرعت رشد را در شدت نور متوسط و بالا دارند؛ مثلا هر چند زمانی که مجموع نور روزانه کم است (5 mol/day)، گیاه بگونیا محصول بازارپسند و قابل قبولی را تولید می کند، ولی بهترین کیفیت محصول، زمانی تولید می شود که مجموع نور روزانه 20 mol/day باشد.

د- با افزایش مجموع نور روزانه، میزان شاخه زایی گیاهان افزایش می یابد؛ زیرا در شرایط کمبود نور، فقط مقدار کمی انرژی برای رشد ساقه اصلی گیاه وجود دارد ولی با افزایش شدت نور، به علت وجود کربوهیدرات بیشتر، تولید شاخه های جانبی جدید افزایش می یابد (شکل ۵۷).

ه- اگرچه با افزایش مجموع نور روزانه، میزان رشد و کیفیت افزایش می یابد، ولی در مواردی نیز (مثلا گل حنا) قرار گرفتن گیاه در زیر نور کامل خورشید، سبب کاهش کیفیت ظاهری گیاه می شود؛ به طوری که برگهای آن ظاهری پژمرده و کمرنگ پیدا می کنند. بنابراین داشتن رشد بهینه و با حداکثر کیفیت، بهتر از داشتن حداکثر سرعت رشد ولی با کیفیت پائین است. و به طور کلی تحت شرایط نوری ضعیف، ممکن است گل آغازی و نمو جوانه گل متوقف شده، یا به کندی انجام شود و به همین دلیل در چنین شرایطی، گیاهان برای گل دهی به زمان بیشتری نیاز دارند؛ به عبارت دیگر این گیاهان در زمان گلدهی دارای ارتفاع بلندتری هستند.

ز- به طور کلی شدت نور بر روی رشد گیاه (وزن تر گیاه، وزن خشک گیاه، اندازه گیاه، تولید شاخ و برگ و تعداد گل و اندازه گل) تأثیر می گذارد، ولی بر روی سرعت نمو گیاه (سرعت باز شدن گل یا برگ در مناطق مریستم) اثری ندارد (لازم به ذکر است که سرعت نمو گیاه تحت کنترل دمای محیط است).

برگ گیاهان در یک شدت نور معین به نقطه ای می رسد که با افزایش شدت نور، سرعت فتوسنتز افزایش نخواهد یافت، که به آن نقطه اشباع نوری گفته می شود. برگ بیشتر گیاهان در شدت نور ۳۲۰۰۰ لوکس، به نقطه اشباع نوری می رسد که البته این حالت به ندرت رخ می دهد؛ زیرا برگ های بالایی بر روی برگهای پائینی سایه اندازی می کنند و سبب کاهش شدت نور دریافتی توسط این برگها می شوند؛ بنابراین برای آنکه برگهای قسمت داخلی و پائین گیاه نیز به نقطه اشباع نوری برسند، کل گیاه به شدت نور بالاتری نیاز خواهد داشت.

 

گیاهان گلخانه ای ممکن است در یک روز آفتابی وسط تابستان در معرض ۱۲۹۰۰۰ لوکس نور قرار گیرند که این میزان نور، بسیار بالاست و یا اینکه در یک روز ابری تیره زمستان، فقط در معرض ۳۲۰۰ لوکس نور واقع شوند که بسیار کم است.

رشد گیاهان در شرایط نوری مختلف

برای انجام عمل فتوسنتز، نیاز نوری گیاهان با یکدیگر کاملا متفاوت است. شدت نور موجود در محیط را می توان به پنج گروه زیر تقسیم کرد که رشد گیاهان در این شرایط تفاوت دارد:

شرایط نوری خیلی کم

در این شرایط (<5 mol/day، یا نور ۵۰۰-۱۰۰۰ فوت کندل)، معمولا گیاهانی با رشد، گل دهی و کیفیت ضعیف تولید می شوند؛ ساقه اصلی گیاه باریک و ضعیف است و شاخه های جانبی زیادی تولید می کنند؛ نور کافی برای گلدهی وجود ندارد و ممکن است گل دهی با تأخیر صورت گیرد و اندازه گلها کوچک تر و تعداد آنها در بوته کمتر می شود و شاید به طور کامل، در مرحله رویشی باقی بمانند (هیچ گلی تولید نکنند). فقط تعداد معدودی از گیاهان، از قبیل بنفشه آفریقایی، می توانند در چنین شرایطی گیاهانی با کیفیت قابل قبول تولید کنند. تحت چنین شرایطی استفاده از نور تکمیلی سودمند است.

شرایط نور کم

کیفیت رشدی که در شرایط نوری کم (mol/day ۵-۱۰ یا ۱۰۰۰-۲۰۰۰ فوت کندل) رخ می دهد تا حد زیادی به دمای گلخانه بستگی دارد. در دمای خنک (کمتر از ۱۸ درجه سانتیگراد) کیفیت گیاه می تواند بسیار خوب باشد؛ مثلا در شمال اروپا، گلخانه داران برای جبران شرایط نوری کم حاکم بر منطقه، اقدام به پرورش گیاهان فصل خنک در گلخانه می کنند، در این شرایط، طول دوره رشد افزایش می یابد، اما کیفیت محصول خوب است. دمای خنک سبب نمو گند برگها و گل ها می شود و بنابراین زمان بیشتری را برای ذخیره سازی انرژی و تولید گل ها و برگهای سالم در اختیار گیاه قرار می دهد. در مقابل، دمای بالای ۲۴ درجه سانتیگراد در شرایط نور کم، منجر به کیفیت ضعیف رشد خواهد شد؛ در این شرایط، نمو برگها و گل های جدید به سرعت انجام می شود اما انرژی کافی برای تولید برگها و گل های جدید وجود ندارد. تحت چنین شرایطی استفاده از نور تکمیلی سودمند است.

شرایط نور متوسط

تحت این شرایط، (mol/day ۲۰-۱۰ یا ۲۰۰۰-۴۰۰۰ فوت کندل)، رشد اغلب گیاهان در گلخانه ها از نظر تجاری قابل قبول است؛ گل دهی گیاهان به صورت طبیعی با شاخه زایی و تعداد گل قابل قبول صورت می گیرد و مدیریت آبیاری گلخانه در شرایط نور متوسط، در مقایسه با شرایط نوری زیاد، نسبتا آسان تر است. از آنجایی که گیاهان دارای انرژی کافی برای گلدهی هستند، استفاده از نور تکمیلی تأثیر کمی بر روی زمان گلدهی دارد و بنابراین مزایای استفاده از نور تکمیلی در این شرایط محدود می شود.

شرایط نوری زیاد

بالاترین کیفیت گیاهان علفی چندساله و گیاهان بستری در شرایط نوری زیاد (mol/day۳۰-۲۰ یا ۴۰۰۰-۶۰۰۰ فوت کندل) به دست می آید و عملکرد محصول نیز، قابل قبول است. در چنین شرایط نوری، گیاهان به صورت بوته ای (دارای شاخه جانبی زیاد) رشد کرده و تعداد گل بیشتری تولید می کنند. از آنجایی که رشد ریشه متناسب با رشد شاخه ها است، بنابراین سیستم ریشه ای گیاه نیز رشد بسیار خوبی خواهد داشت. بالاترین عملکرد گیاهان گل بریده گلخانه ای و سبزیجات گلخانه ای، در شرایط نوری زیاد به دست می آید. دمای بالای گلخانه می تواند باعث کاهش عملکرد شود، حتی اگر افزایش شدت نور برای گیاهان داخل گلخانه مطلوب باشد. بنابراین کنترل دمای گلخانه باید با دقت انجام شود.

شرایط نوری خیلی زیاد

در چنین شرایط نوری، بسیاری از گونه های گیاهی بیرون از گلخانه، در مقایسه با داخل گلخانه، محصولی با کیفیت عالی تولید می کنند؛ زیرا در بیرون از گلخانه، شدت نور بیشتر (mol/day۶۰-۳۰ یا ۶۰۰۰-۱۰۰۰۰ فوت کندل) اما دمای گیاه، خنک تر از داخل گلخانه است. دمای گیاه در بیرون از گلخانه، به علت جابه جایی بهتر هوا، رطوبت نسبی پائین تر و وجود آسمان صاف عدم وجود اثر گلخانه ای) خنک تر است. در صورت وجود آب کافی و بالا نبودن دمای محیط، ممکن است گیاهان سایه پسند در بیرون از گلخانه و زیر نور کامل خورشید، رشد بسیار خوبی داشته باشند؛ مثلا نگهداری تعداد بسیاری از واریته های گیاه هوستا در فصل تابستان در بیرون از گلخانه، سبب رشد بسیار خوب آنها می شود؛ به شرطی که آب کافی وجود داشته باشد و دمای برگ زیاد نباشد. واریته هایی از گیاه هوستا، که برگ های بزرگ دارند، به علت بالا رفتن دمای برگ در شرایط نوری خیلی زیاد، ممکن است به سایه اندازی نیاز داشته باشند تا از آفتاب سوختگی برگ آنها جلوگیری شود.

شدت نور بیش از حد، ممکن است سبب تغییراتی در شکل و جهت برگهای گیاه شود؛ در چنین شرایطی و به منظور کاهش سطح جذب نور، برگها به صورت عمودی و پهنک برگ به شکل خمیده در می آیند؛ مثلا برگ های گیاه پانسی در بیرون از گلخانه، در فصل تابستان و در زیر نور کامل خورشید (40 mol/day)، به شکل خمیده در می آیند، حتی اگر دمای برگ خنک باشد.

مدیریت آبیاری در شرایط نوری خیلی زیاد، مشکل تر است، زیرا گیاه، آب زیادی مصرف می کند و میزان تبخیر نیز به علت شدت نور زیاد خورشید افزایش می یابد.

به طور کلی می توان چنین نتیجه گیری کرد که حداقل و حداکثر شدت نور قابل قبول در گونه های مختلف گیاهی با یکدیگر متفاوت است. محدوده حداقل و حداکثر شدت نور قابل قبول برای هر گیاه، با توجه به میزان آب و دمای محیط تغییر می کند. دمای خنک امکان رشد را برای گیاه در شدت نور پائین فراهم می کند و در دماهای بالا، حداقل شدت نور برای رشد قابل قبول گیاه، افزایش می یابد. به طور مشابه، دماهای بالا حداکثر مقدار نوری را که گیاهان فصل خنک می توانند جذب کنند، محدود می کند، مثلا در صورتی که دمای محیط متوسط باشد، گیاهان لوبلیا و فوشيا می توانند نور کامل خورشید را تحمل کنند، اما با افزایش دما نیاز به سایه اندازی دارند.

آب نیز می تواند نیاز نوری گیاهان را تغییر دهد؛ مثلا کالادیوم که گیاهی سایه پسند محسوب می شود، در صورت آبیاری مناسب، در بیرون از گلخانه و در زیر نور کامل خورشید نیز پرورش داده می شود. تنش خشکی در زیر نور کامل خورشید سبب ایجاد خسارت در بسیاری از گونه های گیاهی می شود. جدول ۲۰، کیفیت گیاهان مختلف را در شدت نورهای متفاوت نشان می دهد.

 

ادامه مبحث مدیریت تولید در گلخانه | مدیریت نور در گلخانه را که شامل عنوان های زیر است، در اپلیکیشن اندروید آموزش کشت گلخانه ای بخوانید:

• عوامل موثر بر شدت نور گلخانه
• کاهش شدت نور گلخانه
• نور تکمیلی
• فتوپریودیسم و روش های کنترل آن

در این برنامه علاوه بر این موضوع، صدها مطلب آموزشی مفید و بروز دیگر در زمینه گلخانه داری را بخوانید.