Aqu @teach: Mifumo ya udhibiti wa chafu
Mifumo ya udhibiti ni pamoja na wale wa taa, inapokanzwa, baridi, unyevu wa jamaa, na utajiri wa dioksidi kaboni Wakati inasaidia kuwa na mazingira yaliyodhibitiwa kikamilifu, kilimo cha maji kinaweza pia kustawi bila hayo, au kwa baadhi tu ya vigezo vinavyodhibitiwa.
Mwanga
Upeo wa mwanga wa juu, wa kiasi na ubora unaofaa (PAR, 400-700 nm), ni muhimu kwa usanisinuru bora, ukuaji na mavuno. Ikiwa kuna mwanga mwingi sana wakati wa majira ya joto, rangi ya kivuli au safisha nyeupe inaweza kupunjwa nje ya chafu. Hii itakuwa ama kuvaa mwishoni mwa msimu wa kukua, au inaweza kuosha. Vitambaa vya kivuli vya nje vya kitambaa vilivyotengenezwa kwa viwango tofauti vya ukubwa wa mesh ili kuwatenga kiasi maalum cha mwanga (kwa mfano 30%, 40%, 50% kivuli) vinaweza kuwekwa nje ya chafu au kuwekwa ndani yake. Ikiwa kuna mwanga mdogo sana wakati wa majira ya baridi, inashughulikia nyeupe ya kutafakari inaweza kuongeza viwango vya mwanga kwa mto wa mmea (Rorabaugh 2015).
Taa za bandia zinaweza kutumika kupanua msimu wa baridi. Teknolojia mbalimbali za mwanga hutumiwa katika greenhouses, lakini aina ya kawaida ni diodes zinazozalisha mwanga (LEDs). Tofauti na mifumo mingine ya taa za bandia, LED hazina kioo au vipengele vya gesi: vipengele vyote ni hali imara. Kwa hiyo ni chini ya tete kuliko aina nyingine za taa, na inaweza kuwa mahali ambapo taa nyingine zinaweza kuharibiwa na kusababisha hatari ya afya na usalama. Hata hivyo, athari moja ya uwezekano wa kutumia taa za LED katika greenhouses ni ukosefu wa joto la radiative ambalo huzalisha, ambayo hupunguza kuokoa nishati kwa ujumla kwa sababu kuna mahitaji makubwa ya joto (Davis 2015).
LED sasa zinapatikana kwa karibu wavelength yoyote kati ya 200 na 4000 nm. Faida za LED ni (i) ufanisi wao wa juu (nishati ya mwanga pato/nishati ya umeme) ikilinganishwa na vyanzo vingine vya taa; (ii) kwamba mwanga uliotolewa ni mwelekeo, ambayo hupunguza kiasi cha mwanga uliopotea na kuhakikisha kwamba kiwango cha juu cha mwanga kinafikia mazao; na (iii) kwamba wigo wa jumla inaweza kubadilishwa kwa programu tofauti kwa kubadilisha idadi na rangi za LED zilizowekwa kwenye kitengo cha taa. LED hivyo kutoa uwezekano wa optimization ya matibabu mwanga kwamba kuruhusu kukuza sifa maalum kupanda au udhibiti juu ya kupanda morphology na maua wakati. Ili kuzalisha mimea yenye afya, mwanga mwembamba na bluu unahitajika. Nuru nyekundu hutumiwa kwa ufanisi zaidi kuendesha usanisinuru, lakini mimea kwa ujumla hupatikana kukua kwa ufanisi zaidi wakati mwanga fulani wa bluu unao ndani ya wigo wa mwanga, kwa sababu inasaidia kukuza stomata-kukuza matumizi ya CO2 . Majibu ya tumbo kwa mwanga kufanya, hata hivyo, tofauti kati ya spishi, hivyo si aina zote zitafaidika sawa kufuatia kuongeza ya mwanga wa bluu. Katika lettuce, kwa mfano, viwango vya ukuaji vimepatikana kupungua huku nuru ya buluu iliongezeka (Davis 2015).
Kuna matukio ambapo rangi za ziada za nuru zinaweza kutoa faida za ziada. Kuingizwa kwa mwanga wa kijani umeonyeshwa kuongeza mkusanyiko wa majani safi na kavu katika mimea ya lettuce wakati mwanga wa kijani unachukua nafasi ya baadhi ya mwanga wa bluu au nyekundu katika mchanganyiko. Nuru ya kijani inaweza pia kupenya zaidi ndani ya mto wa mmea, na hivyo kuendesha photosynthesis zaidi. Nuru nyekundu ni muhimu kwa maendeleo ya mimea na utendaji katika maisha ya mazao. Ingawa inaweza kuzuia kuota kwa mbegu za lettuce, inaweza hata hivyo kuongeza eneo la majani, uwezekano wa kuruhusu zaidi mwanga kukamata na viwango vya ukuaji. Katika hatua za baadaye za maendeleo ya mazao, kwa upande mwingine, itasababisha kuenea na kuunganisha. eneo ambapo mwanga mbali-nyekundu inaweza labda kutumika kwa athari kubwa ni kwa ajili ya kudhibiti maua wakati (Davis 2015).
LED pia hutoa fursa ya kuzalisha mazao kwa njia zisizo za jadi. LED ni vyanzo vyema vya mwanga na, kwa hivyo, vinaweza kuwekwa karibu na mazao au ndani ya kamba kwa majani ya mwanga ambayo kwa kawaida hupokea mwanga mdogo wa asili au wa ziada. Kwa kuongeza mwanga kwa majani kawaida katika eneo la kivuli la mto, mimea inaweza kutumia mwanga kwa ufanisi zaidi. Hii ina maana kwamba ‘interlighting’ ina uwezo wa kuongeza mavuno zaidi ya kiasi hicho cha mwanga aliongeza juu ya dari. Mwangaza wa mwanga wa bluu umepatikana kuwa na matokeo mchanganyiko katika mavuno ya mimea ya tango na nyanya (Davis 2015).
Uharibifu wa spectral pia unaweza kutumika kuboresha rangi. Nuru ya bluu ni muhimu kwa kuendesha gari ya awali ya anthocyanin, ambayo ni moja ya aina za misombo inayosababisha rangi nyekundu. Mwanga ni muhimu pia katika kusimamia biosynthesis ya wengi wa misombo ambayo kazi ya kubadilisha moja kwa moja ladha na harufu ya majani, matunda na maua. UVB mwanga yatokanayo imekuwa wanaohusishwa na kuongezeka mafuta na yaliyomo tete katika aina mbalimbali ya mimea, ikiwa ni pamoja na lemon zeri na Basil (Davis 2015).
Katika utafiti wengi, ushawishi wa ubora wa mwanga juu ya ubora wa mazao huchukuliwa wakati wa ukuaji wa mazao, lakini hivi karibuni athari za matibabu ya mwanga baada ya mavuno pia zimechukuliwa. Matibabu ya mazao ya baada ya mavuno hutoa uwezo wa kuimarisha sifa za mazao wakati wa usafiri kuchelewesha mwanzo wa senescence, hivyo kupanua maisha ya rafu. Mfiduo kwa masaa mawili ya mwanga mdogo wa nyekundu ulipatikana kuchelewesha senescence ya majani ya basil kwa siku mbili wakati wa kuhifadhi saa 20 ⁰C katika giza (Davis 2015).
Majibu ya mimea kwa rangi mbalimbali za wigo wa mwanga yanaweza kutumiwa kuendesha mimea ili kukidhi mahitaji tofauti, ikiwa ni pamoja na yafuatayo:
Mwanga wa ultraviolet unaweza kutumika kufupisha internodes
Nuru ya bluu na ultraviolet inaweza kutumika kuongeza uvumilivu wa mkazo wa mimea kabla
Nuru ya bluu inaweza kutumika kuchochea ukuaji wa mimea na kuzuia mimea ya siku fupi kutoka kwa maua wakati wa hatua zao za uenezi
Nuru nyekundu inaweza kutumika kushawishi maua na kupanua internodes kuzalisha mimea yenye shina ndefu na maua makubwa
Mwanga wa mbali nyekundu unaweza kutumika kudhibiti photoperiodism ya mimea
Mita za Lux hutumiwa sana katika kilimo cha maua ili kupima kiwango cha taa za sodiamu za juu-shinikizo (HPS). Mita za Lux zimeundwa kuwa na uelewa sawa kwa mikoa tofauti ya wigo wa umeme kama jicho la mwanadamu, ambalo ni nyeti zaidi kwa mwanga wa kijani. Hata hivyo, kwa wengi wa taa za maua LED, hasa wale walio na LED za rangi nyekundu na bluu, spectra ya chafu huanguka katika mikoa ambapo mita za lux hazipatikani, na hutoa makadirio ya chini sana hata wakati kiwango halisi cha spectra hizi ni cha juu. Kipimo cha mwanga kinachofaa zaidi kwa matumizi na mimea ni PAR photon irradiance (pia huitwa photosynthetic photon flux wiani, PDFD). PAR picha irradiance inaonyesha idadi ya photoni kwamba ni tukio juu ya uso kipimo katika mikromoles kwa mita mraba kwa sekunde (μmol m-2 s-1 ). Kwa sababu usanisinuru hupimwa katika vitengo vilivyofanana (μmol\ CO2] m-2 s-1 ), matumizi ya mnururisho wa PAR photoni inaruhusu ulinganisho wa moja kwa moja kati ya kiasi cha nuru na kiasi cha usanisinuru kufanywa ([Davis] 2015).
Kielelezo 13: Kukua chini ya mwanga wa UV < https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Aquaponics#/media/File:Light_on_Aquaponics.jpg >
Joto na unyevu
Vifaa vya kupokanzwa vitahifadhi joto ndani ya upeo bora wakati wa hali ya hewa ya baridi. Vifaa vya kuhami (nguo au mapazia ya filamu) vinaweza kuwekwa juu ya mazao au karibu na paa ili kuhifadhi joto karibu na mazao. Vifaa vya kuhami vinavyotumiwa wakati wa usiku vinaweza kuwa sawa na nyenzo zinazotumiwa kwa shading wakati wa mchana (Rorabaugh 2015).
Joto la juu linaweza kuwa na madhara kwa kupanda ukuaji, hasa kuna upatikanaji mdogo wa mwanga. Joto la juu linaweza kusababisha matatizo kama vile mashina nyembamba, dhaifu, kupunguza ukubwa wa maua, kuchelewa maua na/au mbelewele duni/au mbolea na kuweka matunda, na ua na bud/utoaji mimba matunda. Mifumo ya uingizaji hewa ya kutosha ni pamoja na nguo za kivuli au rangi ya kivuli/safisha nyeupe ambayo, badala ya kusimamia kiwango cha mwanga, inaweza pia kusaidia kupunguza chafu. Matundu ya Ridge katika paa la chafu huruhusu hewa ya moto, ya ndani kutoroka. Eneo la matundu lazima liwe 25% ya eneo la sakafu. Ukuta wa upande wa juu unaweza kutumika katika glazing rahisi (polyethilini filamu) greenhouses kuruhusu mtiririko wa asili wa hewa juu ya mimea. Kama ilivyo na matundu ya mto, eneo la matundu ya ukuta wa upande lazima iwe 25% ya eneo la sakafu. Maji kilichopozwa pedi juu ya minara ya baridi inaweza kutumika kwa baridi hewa jirani ambayo kisha matone, na hivyo kuhamisha hewa joto chini. Miundo ya hivi karibuni ya chafu inaweza kujumuisha paa inayoondoa kabisa kwa uingizaji hewa wa asili. Hii inaruhusu mimea iliyopandwa kwa chafu kukabiliana na hali ya nje (Rorabaugh 2015).
Mifumo ya baridi ya kazi huhusisha shabiki na pedi ‘baridi ya uvukizi ‘ambapo hewa kutoka nje hutolewa kupitia usafi wa porous, mvua (kwa kawaida karatasi ya selulosi). Joto kutoka hewa inayoingia hupuka maji kutoka kwenye usafi, na hivyo hupunguza hewa. Baridi ya uvukizi pia itasaidia kuongeza unyevu wa jamaa katika chafu. Vinginevyo, mifumo ya fogging pia hutumia baridi ya uvukizi, lakini kuingiza usambazaji wa matone ya maji ambayo yanaenea na kuchochea joto kutoka hewa. Mfumo huu inatoa usawa bora tangu fogging ni kusambazwa katika chafu, na si tu karibu moja pedi mwisho kama na shabiki na pedi mfumo. Kidogo cha ukubwa wa droplet, kasi kila droplet hupuka, na hivyo kasi ya baridi. Unyevu wa jamaa unaweza kuongezeka kwa kuendesha usafi wa baridi au kwa kuvuta, na unaweza kupungua kwa hita za kukimbia au tu kwa venting (Rorabaugh 2015).
Dioksidi kaboni (CO2)
Kiwango cha photosynthesis inategemea upatikanaji wa dioksidi kaboni. Ventilating inaweza kutoa CO2 ya kutosha wakati wa majira ya joto, majira ya joto na vuli, lakini wakati wa baridi, au wakati wowote katika hali ya baridi, itasababisha hewa baridi kuletwa ndani ya chafu. Inapokanzwa itahitajika ili kudumisha joto la kawaida, ambalo linaweza kuwa lisilo la kawaida. Kwa hiyo kizazi cha CO2 ni njia bora ya kuongeza viwango katika chafu wakati wa baridi au katika hali ya baridi. Jenereta za CO2 zinaweza kuchoma aina mbalimbali za mafuta, ikiwa ni pamoja na gesi asilia (zaidi ya kiuchumi) au propane. Jenereta za moto za moto pia zinazalisha mvuke wa joto na maji kama bidhaa. Kwa hiyo, wakulima wa hydroponic wakati mwingine hutumia jenereta za CO2 wakati wa majira ya baridi, wakati uzalishaji wa joto wa ziada unakaribishwa, na CO2 ya chupa na dosers wakati wa majira ya joto, kwani hazizalishi joto au unyevu. Kwa kuwa CO2 hutolewa na mimea kupitia kupumua usiku, sio kawaida kwa viwango vya kujenga hadi kati ya 0.045% na 0.070% katika chumba cha kukua kwa asubuhi. Kuweka timer kuanza dosing CO2 saa moja baada ya taa kuja, na kipimo cha mwisho saa moja kabla ya taa kwenda mbali, ni njia ya kiuchumi zaidi ya kutoa CO2 ya ziada. Ili kuweka CO2 kwa viwango vilivyofaa, ni bora kupima kwa muda mfupi kwa kiasi cha juu kuliko kipimo kwa muda mrefu kwa kiasi cha chini. (Rorabaugh 2015). Katika aquaponics, mizinga ya samaki mara nyingi iko katika chumba kimoja kama sehemu ya hydroponic. Kupumua samaki huinua viwango vya CO2 vya maji ya mfumo, na CO2 pia huingia angahewa. Kwa hiyo, pembejeo za ziada za CO2 hazihitajiki, au ni ndogo sana (Körner et al. 2014).
Mzunguko wa hewa
Sababu moja ya kuwa na chafu ni kujenga ‘mazingira yaliyodhibitiwa ‘kwa mimea yote. Hata hivyo, hasa wakati ambapo mifumo ya joto na baridi haifanyi kazi, mifuko ya joto la juu au la chini, unyevu wa jamaa au dioksidi kaboni inaweza kuendeleza ambayo inaweza kuwa chini ya mojawapo kwa ukuaji wa mimea au maendeleo ya maua/matunda. Mashabiki wa mtiririko wa hewa (HAF) yanaweza kuwekwa kwenye makaburi ya chafu ili kuenea hewa juu ya mazao. Hii husaidia kupunguza mifuko ya hewa ya joto au baridi na unyevu wa juu au chini au dioksidi kaboni. Mashabiki wa HAF yanaweza kutumika kwa kushirikiana na mifumo ya joto ya hewa ili kuenea hewa ya joto katika chafu (Rorabaugh 2015).
Mifumo ya udhibiti wa mazingira
Mifumo ya udhibiti wa mazingira inaweza kuwa rahisi sana au ngumu sana. Mifumo rahisi zaidi huhusisha manually kuinua vent upande, kufungua vent paa au mlango, au kugeuka kwenye heater au baridi. Watawala rahisi hufanya kazi kutoka kwenye thermostat kwenye chafu na wataweka moja kwa moja safu za joto za mchana na usiku, matundu ya wazi na ya karibu, na kugeuka joto na baridi. Watawala wa hatua pia watadhibiti hatua za joto 1 au 2, kulingana na idadi ya hita, na kudhibiti hatua kadhaa za baridi kwa kutumia mashabiki wa baridi na pampu (s) ili kuimarisha usafi. Mifumo ngumu zaidi ya udhibiti wa mazingira hutumia kompyuta za kisasa zinazofanya kazi kutoka kwa sensor ya joto katika chafu na kuweka moja kwa moja safu za joto za mchana na usiku, vifaa vya kupokanzwa vya kudhibiti ikiwa ni pamoja na boilers, joto la eneo la mizizi, mapazia ya kuhifadhi joto, nk, kudhibiti vifaa vingine ikiwa ni pamoja na mashabiki HAF, mashabiki kutolea nje, matundu, pampu pedi, mifumo fogger, na kadhalika., kudhibiti unyevu jamaa, na kudhibiti kivuli mapazia na taa bandia kulingana na mahitaji ya mwanga. Tarakilishi za kisasa pia zinaweza kufuatilia kituo cha hali ya hewa ya nje na kutumia data zilizokusanywa (mwanga, joto, unyevu wa jamaa, mvua, na upepo) kudhibiti hali ya ndani katika chafu. Wanaweza pia kuendesha mfumo wa mbolea kwa kutumia kiotomatiki wingi wa mwanga (kwa mfano X ml ya Suluhisho/y kiasi cha mwanga), na kudhibiti muda wa kumwagilia, muda wa kumwagilia, ufumbuzi wa virutubisho pH na EC, na ukungu (Rorabaugh 2015).
*Hakimiliki © Washirika wa Mradi wa Aqu @teach. Aqu @teach ni Ushirikiano wa Kimkakati wa Erasmus+katika Elimu ya Juu (2017-2020) unaongozwa na Chuo Kikuu cha Greenwich, kwa kushirikiana na Chuo Kikuu cha Zurich cha Sayansi Applied (Uswisi), Chuo Kikuu cha Ljubljana na Kituo cha Biotechnical Naklo (Slovenia) . *