Kontrola szklarni i bloków foliowych jest kluczowa dla zapewnienia optymalnych warunków upraw pod osłonami. Jest też jednym z największych kosztów w gospodarstwie. Czy warto w nią inwestować? Na pewno warto zastanowić się nad opłacalnością takich rozwiązań i poszukać optymalnej strategii.
Koszty pracy w szkółkarstwie rosną. Wiele szkółek staje przed problemem braku wykwalifikowanych pracowników. Mechanizacja i automatyzacja produkcji mogą ograniczyć koszty. Tak samo kontrola szklarni i warunków panujących pod osłonami. Te zaś mogą sprawić, że praca w gospodarstwie szkółkarskim będzie atrakcyjniejsza i mniej uciążliwa dla potencjalnych pracowników.
Zastosowanie technologii musi jednak być opłacalne. Czyli musi przynosić spodziewane zyski w określonym czasie. Technologia musi odpowiednio zarabiać, a nie być tylko kosztem.
Kontrola szklarni prostsza niż kontrola cen energii
Znalezienie i wprowadzenie optymalnych rozwiązań technologicznych do danego gospodarstwa jest trudne. Liczba czynników zewnętrznych niezależnych od szkółki jest spora, a może wywrzeć kluczowy efekt na stopie zwrotu zastosowanej technologii i opłacalności produkcji. Mieliśmy tego przykład podczas pandemii i wybuchu wojny za naszą wschodnią granicą. Podobny wpływ mają zawirowania geopolityczne i zmiany klimatyczne. Mają też wachania, a raczej ciągły trend wzrostu cen energii.
To energia i jej cena, ramię w ramię z zasobami ludzkimi szkółki, będą coraz bardziej wpływały na rentowność i sukces gospodarstwa. Warto zatem zastanowić się nad takimi rozwiązaniami uprawy pod osłonami, które ograniczają drożejącą energię.
Kontrola temperatury pod osłonami
Każda uprawa posiada optymalny zakres temperatury. Kiedy jest utrzymywany, to obserwujemy najlepszy wzrost i największą jakość produktu finalnego. To oczywistość dla każdego ogrodnika. Jednak jaką temperaturę mamy na myśli? Powietrza? Strefy korzeniowej? Czy może części nadziemnej rośliny? Każda z tych temperatur będzie inna i jej kontrola będzie miała inny wpływ na uprawę.
Najłatwiej mierzyć temperaturę powietrza w szklarni. Jednak jest to pomiar obarczony pewnym błędem wynikającym z tego, gdzie dokonujemy pomiarów. Na przykład przy otworze wentylacyjnym będzie chłodniej. Zaś im wyżej, tym goręcej. Różnica w odczytach może być tak duża, że kontrola szklarni i optymalizacja produkcji będzie mocno utrudniona. Dlatego umiejscowienie czujnika termometru ma kluczowe znaczenie.
Nie zawsze też temperatura powietrza odzwierciedla temperaturę strefy nadziemnej i korzeniowej. Te zaś w większym stopniu odpowiadają za optymalny zakres temperatur uprawy. Mierzenie tych temperatur, jak się wydaje, daje bardziej miarodajne wyniki i kontrola szklarni jest możliwie dokładniejsza, a podejmowane decyzje trafniejsze. Co więcej, kontrola temperatury strefy korzeniowej jest możliwa, a skoro wpływa na tempo wzrostu i jakość produktu, to warto i to rozwiązanie rozważyć.
Kontrola szklarni, a kontrola wilgotności w szklarni
Podobnie jak temperatura, rośliny najlepiej rosną, gdy wilgotność otaczającego powietrza utrzymuje się w optymalnym zakresie. Jednocześnie wilgotność ściśle zależy od temperatury i często ich kontrola przebiega jednocześnie. Cieplejsze powietrze może utrzymać więcej wilgoci, co powoduje spadek wilgotności względnej. Zakładamy, że nie odparowuje dodatkowa woda do powietrza podczas jego nagrzewania.
Gdy otaczające powietrze jest zbyt suche, rośliny tracą więcej wilgoci i zaczynają więdnąć. Wysoki poziom wilgotności zaś utrudnia roślinom transpirację (zmniejszając ruch wody i składników odżywczych z korzeni do pędów i ograniczając zdolność rośliny do chłodzenia się). Zwiększa się też ryzyko chorób grzybowych.
Zwiększenie wilgotności powietrza w szklarni nie jest trudne. Zazwyczaj realizuje się to poprzez system zraszaczy. Jest ot rozwiązanie stosunkowo niedrogie i skuteczne.
Zmniejszanie wilgotności najczęściej odbywa się poprzez wentylację. Czyli zastępuje się powietrze wilgotne bardziej suchym z zewnątrz. Jednocześnie w ten sposób schładzamy też szklarnię. To nie jest optymalny sposób kiedy jednocześnie ogrzewamy szklarnię. Tracimy w ten sposób bardzo dużo ciepła. Problem ten rozwiązuje technologia chłodzenia szklarni. Odpowiednie urządzenia schładzają i osuszają jednocześnie powietrze pod osłonami. Jednak są to urządzenia kosztowne. Kosztowne, ale często ich stosowanie jest uzasadnione ekonomicznie lub optymalizacją uprawy.
Żeby nie było za prosto
Tradycyjna kontrola wilgotności skupiała się na utrzymywaniu określonych wartości wilgotności względnej. Jednak co na to rośliny? Z perspektywy roślin ważniejsze jest to, jak funkcjonują i istotniejsza jest kontrola współczynnika VPD (Vapor Pressure Deficit – deficyt ciśnienia pary wodnej).
VPD określa zdolność rośliny do przenoszenia pary wodnej do otaczającego powietrza. Jest zatem lepszym wskaźnikiem stanu rośliny niż wilgotność względna otaczającego powietrza.
VPD to różnica pomiędzy ciśnieniem powietrza w aparacie szparkowym (gdzie powietrze jest nasycone), a ciśnieniem powietrza w szklarni. Współczynnik VPD zależy od stopnia wilgoci obecnej w powietrzu oraz temperatury (deficyt wilgotności), a także od temperatury rośliny.
Jeśli temperatura rośliny jest wysoka w porównaniu z temperaturą szklarni, wartość VPD wzrasta, ponieważ wilgotność absolutna w aparacie szparkowym również się podnosi. Jeśli VPD jest za małe dla danej uprawy to wymiana powietrza jest mała. Gdy jest jednak za duże, to dochodzi do zamknięcia aparatu szparkowego – rośliny będą chronić się przed utratą wilgoci.
Sterowanie oświetleniem
Promieniowanie słoneczne z całym jego spektrum od UV do podczerwieni, oraz oczywiście pasmem widzialnym, są podstawą fotosyntezy. W przypadkach, gdy nie jest to wystarczające, stosuje się oświetlenie asymilacyjne. Obecnie coraz częściej jest ono realizowane w technologii LED, która to zdaje się wypierać HPS. Jednak i ona wymaga jeszcze dopracowania i rozwiązania stojących przed nią problemów.
Oświetlenie asymilacyjne, choć skuteczne i znacznie podnoszące efektywność produkcji, jest rozwiązaniem kosztownym. Nie tylko w instalacji, ale też użytkowaniu. Energia elektryczna jest droga. Kluczowy jest rachunek ekonomiczny zestawiający zyski i koszty.
Podjęcie decyzji o oświetleniu asymilacyjnym, konkretnej technologii i rozwiązaniu jest trudne. Wiele sprowadza się do tego, że każda z upraw ma inne wymagania również w zakresie dostarczanego światła. Chodzi nie tylko o to, czy oświetlenie produkuje wystarczająco światła, ale też jakie jest jego spektrum.
Optymalne doświetlenie upraw nie może być za małe, ale też za duże. W przeciwnym wypadku rośliny albo będą się rozwijać wolniej, albo nie będą w stanie wykorzystać tego dodatkowego światła, którego stosowanie generuje niemałe koszty. Optymalnie też byłoby, gdyby doświetlenie pozwalało na regulację również widmem, czyli różnymi długościami fal wchodzącymi w skład światła. Okazuje się, że to również ma znaczenie i może decydować o jakości roślin i ich odporności.
Takich rozwiązań na rynku jest coraz więcej. Pozwala na to ciągle rozwijająca się i doskonaląca technologia LED. Jednak i HPS nie zostały całkowicie wyparte. Często stosuje się rozwiązanie hybrydowe. Obie te technologie razem. Jedna ma swoje zalety, jakimi jest większa kontrola widma i energooszczędność (LED). Druga zaś wymaga niższych nakładów na jej zastosowanie oraz jest dodatkowym źródłem promieniowania podczerwonego.
Używamy natychmiastowej intensywności i dziennej całki świetlnej (DLI) w całym paśmie fal fotosyntetycznie czynnego promieniowania (PAR), aby określić ilościowo wpływ światła na wzrost i rozwój roślin.
Sterowanie zacienieniem
Kontrola szklarni i jej klimatu to też sterowanie zacienieniem. Jest to realizowane na kilka sposobów. Jeden z nich to preparaty cieniujące. W ich przypadku jednak trudno mówić o skutecznej regulacji. Inny sposób to zamgławianie, które stwarza barierę dla promieniowania słonecznego. Jego minusem jest zmiana wilgotności pod osłonami.
Kurtyny cieniujące to rozwiązanie, które pozwala na skuteczne zacienianie i do tego daje się kontrolować. Kurtyn jest wiele rodzajów, np pionowe i poziome. Ich sterowanie też odbywa się na różne sposoby. Najczęściej też pełnią podwójną funkcję. Mianowicie w miesiącach chłodnych izolują i przeciwdziałają nadmiernym startom termicznym.
Ilość dwutlenku węgla pod osłonami
Dwutlenek węgla to kolejny po obecności energii świetlnej i odpowiedniej temperaturze biorący konieczny udział w fotosyntezie. Rośliny, które rosną w zamkniętych szklarniach powodują, że jego stężenie maleje, co spowalnia proces fotosyntezy i ich rozwoju nawet po dostarczeniu im odpowiedniej ilości światła i właściwą temperaturę. Więc może okazać się, że pomimo kosztów na oświetlenie i ogrzewanie uprawa nie rozwija się optymalnie, a producent po prostu traci środki. Zwiększenie dwutlenku węgla można realizować w różny sposób. Jednak by je kontrolować, potrzebne są odpowiednie czujniki CO2.
Kontrola klimatu szklarni. Czemu to takie skomplikowane?
Gdyby wszystkie parametry środowiskowe panujące w szklarni były niezależne, byłoby znacznie prościej. Jednak tak nie jest. Wpływają one wzajemnie na siebie.
Zmiany temperatury wpływają na wilgotność. Oświetlenie wpływa za ilość CO2, podkręca tempo fotosyntezy, która konsumuje ten gaz.
Okazuje się, że i bardziej rygorystyczne nastawienia, tym kosztowniejsze jest ich utrzymanie. Często wystarczająco dobre jest operowanie w określonych widełkach temperatury lub wilgotności, a także oświetlenia.
Z drugiej zaś strony lepsza kontrola to lepsza optymalizacja. Jako, że każdy obiekt jest odmienny w połączeniu ze specyfiką danej uprawy i etapu na jakim jest, wypracowanie optymalnych rozwiązań jest trudne i czasochłonne. Nie ma też gotowych rozwiązań.
Wydaje się, że przyszłością będą systemy kontroli klimatycznej i nie tylko oparte o sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe. Mogąc porównywać na bieżąco (o ile wyposażymy szklarnię się w odpowiednie czujniki) wiele parametrów na raz i wzajemne pomiędzy nimi zależności, szybciej i trafniej przedstawią optymalne ustawienia lub rozwiązania.
Wiele też oczekuje się od czujników umieszczanych bezpośrednio w uprawianych roślinach. Ich zadaniem jest monitorowanie reakcji na zmiany środowiskowe, tempo metabolizmu i reakcje na stresory. To w połączeniu z danymi klimatycznymi może dostarczyć jeszcze lepszych wyników dla optymalizacji produkcji.
