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.