Ο εξαερισμός έρχεται συχνά σαν δεύτερη σκέψη όταν πρόκειται για το σχεδιασμό και τη λειτουργία ενός περιβάλλοντος καλλιέργειας. Τα καλύτερα συστήματα έχουν απαιτήσει πολλή σκέψη, αν και όχι απαραίτητα πολλά χρήματα, αλλά ο εξαερισμός πρέπει πάντα να εξετάζεται στα αρχικά στάδια του σχεδιασμού ενός περιβάλλοντος καλλιέργειας. Τα περισσότερα συστήματα, ωστόσο, δεν τηρούν αυτή την προϋπόθεση. Ο εξαερισμός δημιουργεί και ελέγχει το περιβάλλον στο οποίο μεγαλώνουν τα φυτά και οι καλλιέργειες. Γι’ αυτόν το λόγο, αξίζει λίγο περισσότερη προσοχή από ό,τι του δίνεται συνήθως. Υπάρχουν δύο μέρη στη συζήτηση, και το πρώτο αφορά τις αρχές του εξαερισμού, τα «πού, γιατί και τι» της συζήτησης.
Στη συνέχεια, υπάρχει η πρακτική του εξαερισμού, η εφαρμογή των αρχών ή το μέρος «πώς και πότε» της συζήτησης. Ποιοι είναι οι στόχοι που θέλουμε να πετύχουμε με τον εξαερισμό; Ποιος είναι ο σκοπός του; Λοιπόν, ο εξαερισμός κυκλοφορεί και ανανεώνει τον αέρα – αλλά πώς βοηθά αυτό; Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι συστημάτων εξαερισμού, που λειτουργούν με διαφορετικούς τρόπους: ο πρώτος είναι ένα ανοιχτό σύστημα, στο οποίο επιτυγχάνεται ανταλλαγή του αέρα. Ο δεύτερος είναι ένα κλειστό σύστημα, όπου δεν γίνεται ανταλλαγή του αέρα. Ο όρος κυκλοφορία αναφέρεται στην κίνηση του αέρα, η οποία αποτελεί γνώρισμα τόσο των ανοικτών όσο και των κλειστών συστημάτων. Η ανταλλαγή αέρα είναι η φυσική αντικατάσταση του αέρα μιας καθορισμένης τοποθεσίας από μια νέα μάζα αέρα, εξωτερική ως προς αυτή την τοποθεσία.
Κυκλοφορία
Η κυκλοφορία σημαίνει ουσιαστικά τη μετακίνηση του αέρα, έτσι ώστε η θερμότητα και η υγρασία να μετακινούνται από τη μια περιοχή στην άλλη. Ο αέρας που μένει ακίνητος για κάποιο χρονικό διάστημα αρχίζει να διαχωρίζεται, μια διαδικασία γνωστή ως διαστρωμάτωση, και αυτό επηρεάζει τόσο τη θερμοκρασία όσο και τη σύνθεση του αέρα. Μπορεί να οδηγήσει σε καταστάσεις όπως η θερμική διαστρωμάτωση και η έλλειψη κρίσιμων αερίων όπως οξυγόνου ή διοξειδίου του άνθρακα.
Ανταλλαγή αέρα
Η ανταλλαγή αέρα είναι παρόμοια με την κυκλοφορία, αλλά όχι ακριβώς ίδια. Η ανταλλαγή αέρα (το ανοιχτό σύστημα εξαερισμού) σημαίνει την αντικατάσταση του αέρα που βρίσκεται μέσα σε έναν κλειστό χώρο μέσω της μεταφοράς αέρα που βρίσκεται έξω από αυτόν τον κλειστό χώρο. Ο αέρας κινείται μέσα κι έξω σε αυτή τη διαδικασία, δημιουργώντας κυκλοφορία. Η θερμοκρασία, η ανταλλαγή αερίων και η υγρασία μπορεί επίσης να επηρεαστούν θετικά μέσω της διαδικασίας ανταλλαγής.
Ανοιχτά και κλειστά συστήματα
Μέσα σε ένα χώρο καλλιέργειας ή ένα θερμοκήπιο, οι αρχές του εξαερισμού δεν αλλάζουν. Εδώ έχουμε την καλλιέργεια φυτών σε ελεγχόμενο χώρο. Τα φυτά χρειάζονται φως και νερό για να μεγαλώσουν και να επιβιώσουν. Τα φυτά απορροφούν φως και νερό και «αναπνέουν» διοξείδιο του άνθρακα μαζί με λίγο οξυγόνο, και κατόπιν χρησιμοποιούν αυτά τα 4 συστατικά για να δεσμεύσουν την ενέργεια του φωτός και να παραγάγουν υδατάνθρακες, όπου αποθηκεύουν αυτή την ενέργεια. Αυτοί οι υδατάνθρακες χρησιμεύουν ως τα βασικά δομικά στοιχεία για την αύξηση και ανάπτυξη ολόκληρου του φυτού. Η απελευθέρωση της ενέργειας από τους υδατάνθρακες απαιτεί οξυγόνο σε μια διεργασία γνωστή ως αναπνοή. Η αναπνοή απελευθερώνει ενέργεια για το φυτό όταν χρειάζεται. Όταν ο αέρας μένει ακίνητος, αυτές οι διεργασίες οδηγούν σε ανισορροπία των αερίων στη ζώνη διεπαφής των φύλλων με τον αέρα, αύξηση της υγρασίας κοντά στο φυτό και θερμότητα από το φως ή την ακτινοβολία που εκπέμπει ο ήλιος ή κάποια άλλη πηγή φωτός.
Σε ένα κλειστό σύστημα, η κυκλοφορία χρησιμεύει για να αναμιγνύει το οξυγόνο, την υγρασία και τη θερμότητα με τον αέρα που βρίσκεται μακριά από τα φυτά, αλλά μέσα στο χώρο καλλιέργειας ή στον εξαεριζόμενο χώρο. Αυτό μετριάζει τη θερμοκρασία, εξισορροπεί την υγρασία και εξασφαλίζει ότι υπάρχει αρκετό διοξείδιο του άνθρακα και οξυγόνο για τις ανάγκες των φύλλων – απαραίτητη προϋπόθεση για τις πολύ βασικές διεργασίες της ζωής: τη φωτοσύνθεση και την αναπνοή. Ωστόσο, αυτή η ανάμειξη δεν αντικαθιστά τα αέρια που έχουν χρησιμοποιηθεί. Δεν απομακρύνει την περίσσεια θερμότητας (που μετριέται σε BTU, βρετανικές θερμικές μονάδες) ούτε αφαιρεί την υγρασία από τον αέρα, απλώς αναμιγνύει τον αέρα για να αποτρέψει τυχόν φαινόμενα στρωματοποίησης και τη δημιουργία ζωνών εξάντλησης.
Από την άλλη, όταν ένας χώρος καλλιέργειας είναι εξοπλισμένος έτσι ώστε να αντικαθίσταται ο αέρας του χώρου με ξηρότερο ή ψυχρότερο αέρα, το αποτέλεσμα είναι να αφαιρείται υγρασία ή θερμότητα από το χώρο καλλιέργειας. Τα ανοιχτά συστήματα το επιτυγχάνουν αυτό αντικαθιστώντας κανονικά τον αέρα μέσα στον εξαεριζόμενο χώρο. Η σταθερή κυκλοφορία για τη διατήρηση της κίνησης του αέρα και η αντικατάσταση του αέρα όταν η θερμοκρασία ή η υγρασία είναι σε υψηλό επίπεδο μπορούν να επιτευχθούν μέσω της ανταλλαγής αέρα. Ακόμα κι αν είχατε ένα αεροστεγές δωμάτιο με τέλεια σταθερή θερμοκρασία και υγρασία όλη την ώρα, θα έπρεπε να αερίζεται τακτικά σύμφωνα με συγκεκριμένο χρονοδιάγραμμα για να αναπληρώνεται η απώλεια κρίσιμων αερίων, όπως το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα. Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι, ακόμα και όταν χρειάζεται να αυξηθούν η θερμοκρασία και η υγρασία, το αποτέλεσμα είναι το ίδιο, αφού εξαρτάται από τον εισερχόμενο αέρα και θα επηρεαστεί ανάλογα προς τα πάνω ή προς τα κάτω.
Δυστυχώς, όταν απαιτείται έλεγχος ενός μόνο στοιχείου, αυτό μπορεί να επηρεάσει αρνητικά άλλες ανάγκες, οπότε αυτό που πρέπει να προσέχει κανείς είναι η ισορροπία και οι προτεραιότητες. Αν ένας καλλιεργητής προσθέσει διοξείδιο του άνθρακα στο χώρο της καλλιέργειας για να ενισχύσει το ρυθμό αύξησης, θα δυσκολευτεί να έχει ανταλλαγή του αέρα χωρίς να χάσει το διοξείδιο του άνθρακα που έχει προστεθεί – και έτσι θα χάσει και χρόνο και χρήμα. Σε αυτό το είδος ρύθμισης, ίσως είναι απαραίτητο να εργαστούμε με ένα σύστημα προτεραιοτήτων, που σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές θα δίνει προτεραιότητα σε ένα στοιχείο σε σχέση με ένα άλλο.
Άλλες λειτουργίες:
Ο εξαερισμός έχει κι άλλες λειτουργίες που επιτυγχάνονται τόσο στα συστήματα κυκλοφορίας όσο και στα ανοιχτά / κλειστά συστήματα. Αυτά τα δευτερεύοντα στοιχεία εξακολουθούν να βασίζονται σε ένα από τα δύο πρώτα αποτελέσματα, στη ρύθμιση της υγρασίας. Αυτά είναι:
- Έλεγχος ασθενειών
- Έλεγχος της αύξησης / η εξατμισοδιαπνοή
- Έλεγχος του στρες
1. Έλεγχος ασθενειών
Με τον έλεγχο της υγρασίας και της θερμοκρασίας, ιδίως της πρώτης, είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένα περιβάλλον το οποίο μειώνει την πιθανότητα ανάπτυξης διάφορων φορέων ασθενειών και παθογόνων παραγόντων. Αποτρέπεται η ελεύθερη (η επιπλέον) υγρασία από το να σχηματίσει μεμβράνη στην επιφάνεια του φύλλου και περιορίζεται η ικανότητα των σπορίων από μύκητες, όπως το ωίδιο της αμπέλου και η ανθράκωση, να εισχωρήσουν στο εσωτερικό του φυλλικού ιστού. Γίνεται επίσης έλεγχος της υγρασίας στα κρυφά περιβάλλοντα. Τα σπόρια από μια σειρά παθογόνων θα υποβαθμιστούν αν βρίσκονται σε μη ιδανικές συνθήκες, κι έτσι περιορίζονται οι πιθανότητες για προβλήματα. Μερικά παθογόνα αναστέλλονται σε χαμηλότερες τιμές υγρασίας, όπως η ομάδα των μυκήτων που προκαλούν σηψιρριζία, συμπεριλαμβανομένων των Pythium και Phytophthora (του πυθίου και των φυτοφθόρων) – μπορούν να συνεχίσουν τη δραστηριότητά τους μέσα στο φύλλο, αλλά όχι εξωτερικά.
Τα επίπεδα υγρασίας επηρεάζουν επίσης τα έντομα όσον αφορά τη γενική επιβίωσή τους και τους ρυθμούς αναπαραγωγής των εντόμων, όπως π.χ. των ακάρεων αλλά και λιγότερο προβληματικών εντόμων, όπως είναι οι μανιταρόμυγες. Η υγρασία επηρεάζει επίσης έναν άλλο τομέα που είναι καθοριστικός για την αύξηση και την ανάπτυξη των φυτών.
2. Έλεγχος της αύξησης / η εξατμισοδιαπνοή
Η διεργασία που είναι γνωστή ως εξατμισοδιαπνοή ωθεί το νερό να κινηθεί στο φυτό και ρυθμίζει την κίνησή του, από τις ρίζες μέχρι να βγει από τα στόματα στα φύλλα. Το νερό απορροφάται μέσω των ριζών και μεταφέρει θρεπτικά συστατικά και υλικά για την αύξηση των φυτών. Αυτά μεταφέρονται στο άνω μέρος του φυτού καθώς το υγρό εξατμίζεται από εξειδικευμένους πόρους στο φύλλο, τα στόματα – όπως ανεβαίνει το νερό σε ένα καλαμάκι. Ο ρυθμός με τον οποίο συμβαίνει αυτή η διεργασία εξαρτάται από το επίπεδο της υγρασίας στον αέρα κοντά στο στόμα. Όσο πιο ξηρός είναι ο αέρας, τόσο πιο γρήγορη θα είναι η εξάτμιση, τόσο υψηλότερη θα είναι η αρνητική πίεση στο στόμα, και τόσο πιο γρήγορα θα τραβηχτεί το νερό προς τα πάνω για να αντικαταστήσει το εξατμιζόμενο, μεταφέροντας τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται για την αύξηση του φυτού.
Αν η υγρασία του αέρα είναι υψηλή, το νερό θα μετακινηθεί πολύ αργά για να αναπληρώσει τις θρεπτικές ουσίες και το νερό που χρειάζεται. Αντίθετα, αν ο αέρας είναι πολύ ξηρός, το νερό θα κινηθεί πολύ γρήγορα και τα άλατα θα συσσωρευτούν στα φύλλα ή ίσως το νερό δεν θα μπορέσει να κινηθεί αρκετά γρήγορα και ο ιστός του φυτού θα καεί. Η διεργασία της εξατμισοδιαπνοής είναι καθοριστική για την ανάπτυξη των φυτών, δρώντας σαν μηχανισμός ρύθμισης της αύξησης του φυτού, παρέχοντας νερό και θρεπτικές ουσίες όπου χρειάζονται.
3. Έλεγχος του στρες
Το στρες είναι επίσης ένας κρίσιμος παράγοντας στην ανάπτυξη των φυτών, ασκώντας τόσο αρνητική όσο και θετική πίεση στο φυτό. Κάποιο στρες είναι απαραίτητο για να αναπτυχθεί ένα δυνατό φυτό: δυναμώνει τα στελέχη του φυτού, ελέγχει την αύξηση και την ομοιομορφία της καλλιέργειας και ενθαρρύνει τον ανταγωνισμό. Κάποια κίνηση του αέρα –το είδος της κυκλοφορίας που ασκεί πίεση στο ίδιο το φυτό– θα προκαλέσει την αντίδραση του φυτού. Πρόκειται για στρες εν δράσει. Το φυτό θα ανταποκριθεί ενισχύοντας τον υποστηρικτικό του ιστό ενώ ταυτόχρονα θα κάνει όλα εκείνα τα πράγματα που αυξάνουν τις πιθανότητες επιβίωσης του φυτού, ώστε να φτάσει να ανθίσει και να αποκτήσει μεγαλύτερους καρπούς που ωριμάζουν γρηγορότερα (με ισχυρότερα στελέχη που θα σηκώσουν αυτούς τους καρπούς) και αυξάνοντας τους μεταβολίτες που παράγει κανονικά, για να προστατευτεί και να αυξήσει τις δυνατότητές του για αναπαραγωγή. Το υπερβολικό στρες δεν είναι καλό, αλλά το πολύ λίγο στρες είναι εξίσου κακό. Η κυκλοφορία του αέρα γύρω από το φυτό μπορεί να σας βοηθήσει ώστε να το εκθέσετε ακριβώς στη σωστή δόση στρες.
Γεωγραφικές περιοχές και εποχές
Αντί για ένα ανοιχτό σύστημα εξαερισμού που εξαρτάται από την ανταλλαγή αέρα για να επιτευχθεί η μείωση της θερμοκρασίας ή/και ο έλεγχος της υγρασίας, υπάρχει περίπτωση να λειτουργεί καλύτερα ένα κλειστό σύστημα. Ένα κλειστό σύστημα χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου το CO2 αντικαθίσταται εσωτερικά, η θερμοκρασία ρυθμίζεται με μονάδες κλιματισμού και η θερμότητα ρυθμίζεται με συστήματα θέρμανσης. Ένα από αυτά ή όλα αυτά τα συστήματα, σε συνδυασμό με ένα σύστημα ύγρανσης - αφύγρανσης, μπορεί να είναι απαραίτητα για τα περισσότερα συστήματα καλλιέργειας.
Σε πιο δροσερές περιοχές είναι πιθανό να χρειαστεί περισσότερη θέρμανση, και αντιστρόφως σε θερμότερες περιοχές πιθανότατα θα χρειάζεται κλιματισμός. Η αφύγρανση είναι απαραίτητη στα περισσότερα μέρη, ενώ οι υγραντήρες συνήθως χρειάζονται μόνο σε ψυχρότερες περιοχές όταν χρησιμοποιείται θέρμανση και σε ορισμένες πιο άνυδρες περιοχές. Σε συστήματα κλειστού βρόχου, όχι μόνο γίνεται πολύ μεγαλύτερο το φορτίο της θερμοκρασίας, αλλά και όλα τα άλλα στοιχεία μιας κανονικής ατμόσφαιρας πρέπει να παρακολουθούνται και να συντηρούνται.
Ας δούμε τι χρειάζεστε
Τώρα ερχόμαστε στο πρακτικό μέρος: πώς θα ξέρετε ποιο σύστημα και ποιον εξοπλισμό θα χρειαστείτε για να κάνετε τη δουλειά σας. Λοιπόν, αν δεν είστε μηχανικός, δεν θα βρείτε τη λύση διαβάζοντας μερικές παραγράφους εδώ. Οι κατάλληλοι συνδυασμοί είναι πολύ συγκεκριμένοι ανάλογα με την κατάσταση και την ανάγκη. Οι τύποι για τον υπολογισμό ακόμα και απλών διαδικασιών –όπως για το ρυθμό ροής του αέρα που απαιτείται για την ψύξη (m3/s) qc = Hc/(p cp (to – tr)) – μπορεί να σημαίνουν κάτι για τους κατάλληλους ανθρώπους, αλλά δεν είναι πολύ χρήσιμοι στους περισσότερους καλλιεργητές.
Πρέπει να μετρηθούν πολλοί παράγοντες, όπως φορτία BTU, θερμοκρασίες σχεδιασμού, αντίσταση ροής αέρα, πυκνότητα αέρα, φορτία υγρασίας, εποχικοί μέσοι όροι και πολλά άλλα. Ο σχεδιαστής μιας σωστής γεωργικής επιχείρησης θα πρέπει να ακούσει πολλές συμβουλές προκειμένου να σχεδιάσει αυτό που χρειάζεται. Η λανθασμένη επιλογή μπορεί να σας κοστίσει ακριβά σε εξοπλισμό, χαμένη παραγωγή και έλλειψη ομοιομορφίας· σίγουρα αξίζει να επενδύσετε λίγο παραπάνω για την απαραίτητη βοήθεια στο σχεδιασμό και την εγκατάσταση ενός συστήματος που εξαρχής ανταποκρίνεται στις ανάγκες σας. Ακόμα και λίγη έρευνα σχετικά με τις πραγματικές ανάγκες σας είναι οπωσδήποτε καλύτερη από καθόλου έρευνα.
Ο εξαερισμός πρέπει να επιτύχει όλους τους στόχους που έχουμε ήδη αναφέρει Κατά το σχεδιασμό του συστήματος εξαερισμού, καλό θα είναι να θυμάστε όλους τους παράγοντες που θα επηρεαστούν..
- Από πού θα εισάγεται νέος αέρας; Και πού θα αποβάλλεται ο παλιός;
- Πώς θα ενσωματωθεί η χρήση του CO2 σε ένα σύστημα που απαιτεί επίσης μεγαλύτερο θερμικό φορτίο κατά την ίδια περίοδο;
- Ποια είναι η ενδεικνυόμενη χωρητικότητα για ένα σύστημα κλιματισμού ή θέρμανσης; Πώς θα ρυθμίζεται αυτό;
- Πώς θα είναι το σύστημα αγωγών και πώς θα λειτουργεί;
Αυτές είναι όλες οι ερωτήσεις που θα πρέπει να σκεφτούν οι καλλιεργητές. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να αποφύγετε τους πονοκεφάλους και να κάνετε ευκολότερη την παραγωγή. Το να μπορέσετε να τα συνδυάσετε όλα αυτά είναι η πρακτική πλευρά του εξαερισμού.
