سازه های گلخانه ای برای اراضی مرتفع گرمسیری و نیمه گرمسیری

در اراضی مرتفع گرمسیری و برای مناطق نیمه گرمسیری گلخانه باید دارای تهویه های قفل شو باشد تا محکم بسته شده و فاقد نشتی باشد تا از تلف شدن گرما در طی شب های سرد جلوگیری شود. پیش نیاز کنترل خوب اقلیم گلخانه در این شرایط، انجام تهویه بسیار کارآمد در طی دوره های بسیار گرم است.

جهت تهویه طبیعی، گلخانه های مناطق مرتفع گرمسیری باید واجد تهویه های تاجی باشند. گلخانه های مناطق نیمه گرمسیری اغلب فاقد تهویه های تاجی یا سقفی هستند. در این موارد، عرض چند دهانه ای باید به اندازه ای باشد که فقط به وسیله دریچه های تهویه تعبیه شده روی دیواره جانبی و دیواره لچکی تهویه کافی انجام شود. در گلخانه های واقع در آمریکا، تهویه از طریق فن های تحت فشار انجام میشود زیرا انرژی الکتریکی ارزان است.

وجود ناودانی برای جمع آوری آب باران در فصل بارانی ضرورت دارد. به دلیل تلفات گرمایی در طول شب، مواد پوششی باید در مقابل تابش با طول موج بلند نفوذناپذیر باشد. این فیلم پلاستیکی باید خصوصیات ضد چکه داشته باشد تا از ریزش قطرات آب جلوگیری شود. دریچه های تهویه باید با در نظر گرفتن نصب توری ضد حشره و باتوجه به صرفه جویی در انرژی (در صورت ضرورت تولید گرما در مناطق نیمه گرمسیری)، طراحی گردد.

انواع مختلف گلخانه ، از سازه های چوبی ساده تا سازه های لوله فولادی باکیفیت بالا و سازه های آلومینیومی، دارای همه تجهیزات لازم برای کنترل اقلیم و روش های صرفه جویی در انرژی قابل دسترس است. با افزایش مهارت و دانش در خصوص کنترل کارامد اقلیم، می توان ارتفاع گلخانه ها را افزایش داد، اما هزینه های سرمایه گذاری نیز افزایش خواهد یافت.

سازه های گلخانه ای برای مناطق خشک

گلخانه ها در مناطق خشک، باید گیاهان را در برابر تابش بیش از حد، دمای خیلی پایین زمستانه، باد، طوفان شن، و رطوبت خیلی پایین محافظت کنند. معمولا، تهویه در این گلخانه ها توسط فن ها به همراه خنک کننده تبخیری انجام می گیرد. در شب های سرد یخبندان نیاز به سیستم گرمایشی دارند. در بسیاری از موارد برای تولید گل باید با نصب توری روی سطح بیرونی پوشش سایه ایجاد شود. نصب سیستم های متحرک سایه انداز داخلی یا بیرونی برای کنترل نور مفید است. برای کاهش تلفات گرما در زمستان، از سایه انداز داخلی به عنوان توری حرارتی می توان استفاده کرد. همچنین استفاده از سیستم های سایه انداز برای کاهش تابش ورودی و ارتقاء کارآیی سرمایش ضرورت دارند.

اسکرین هاوس ها و سایبان ها

 این سازه ها در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری بعضی اوقات فقط با صفحات پلاستیکی، توری ها یا شاخه های معمولی ساده پوشیده شده اند. در سالهای اخیر، اسکرین هاوس های ضد آفات که به طور کامل با توری پوشیده شده اند در اسرائیل و کشورهای مدیترانه رواج یافته اند زیرا سرمایه کمتری در مقایسه با سایر گلخانه ها نیاز دارند.

از اسکرین هاوس ها می توان برای، تولید محصول در سراسر سال و در دو سایت مختلف، که دوره برداشت آن ها مکمل یکدیگر است، استفاده کرد. زمانی که در مناطق ساحلی مناطق نیمه گرمسیری دمای هوا در تابستان بسیار بالا است، می توان سبزی ها را در اسکرین هاوس های واقع در اراضی مرتفع تولید کرد. این سازه ها اثرات باران سنگین ، تابش بیش از حد خورشید و دما و رطوبت را کاهش داده و باعث کاهش تأثیر بادهای شدید و تگرگ بر روی محصول شده و از نفوذ آفات و پرندگان جلوگیری می کنند.

از توری های نور گزین برای حصول واکنش های فیزیولوژیکی خاص و تبدیل نور مستقیم به نور پراکنده (که نفوذ نور به تاج پوشش گیاه را ارتقاء می دهد، و در کنترل آفات مؤثر است) استفاده می شود.

می توان موارد زیر را از معایب این سازه ها نام برد:

• گیاهان به طور مداوم در معرض باران بوده، خیس شده و آلوده به بیماری میشوند.
• در افزایش کارآیی سم پاشی اثر مثبتی ندارد.
• اثر مثبتی روی کوددهی و بهره وری استفاده از آب ندارد. کودها شسته و از دسترس خارج می شوند.
• از دیگر نقاط ضعف، کاهش دما در طول شب های زمستانی است. برای غلبه به این مشکل، در طول زمستان، بر روی توری فیلم پلاستیکی به قطر ۵۰ میکرومتر کشیده می شود، که پیامد آن می تواند کاهش عبور نور از این دو ماده پوششی باشد.
• توسعه اسکرین هاوس ها ممکن است محدود به مناطقی شود که در طی دوره پرورش و تولید محصول، باراندگی بسیار کم است.

به طور خلاصه، تورها و پرده های اسکرین را می توان در سه گروه عمده متمایز کرد:

• مواد سایه افکن، سیاه و شفاف، که تابش آفتاب و اثر باد را کاهش می دهند.
• صفحات توری رنگی، که رنگ ها را از طیف نور فیلتر و جدا می کند.
• توری های سد کننده  uv، که نفوذ تابش UV را کاهش می دهد.

Romacho et al  پوشش اسکرین هاوس ها را در اراضی مرتفع جنوب اسپانیا با استفاده از تورهای شفاف و سبز، با تراکم ۶*۶ نخ در هر سانتی متر مربع (بافت ۱۵)، مورد بررسی قرارداد. نفوذپذیری اسکرین هاوس ها حدود ۶۰٪ بود و دما در هر دو نوع تور مشابه بود؛ دمای داخل اسکرین هوسها در مقایسه با دمای بیرونی در طی صبح کمی بیشتر و در طی بعد از ظهر کمی پایین تر بود.

عملکرد کل گوجه فرنگی بین ۵ و 2/7 کیلوگرم در متر مربع در دو فصل رشد بود.

Medany et al  رشد فلفل شیرین در اسکرین هاوس های تونلی با پوشش توری و گلخانه تونلی با پوشش فیلم PE را در مصر مقایسه کرد. محصول فلفل شیرین در مردادماه نشاء شده بود، و پوشش تونل های 40*9 متری عبارت بودند از:

1. توری ضد آفت سیاه رنگ، ۴۰٪ سایه اندازی، و بعلاوه فیلم ۵۰ میکرومتری PE در زمستان
2. توری ضدآفت سفیدرنگ، ۴۰٪ سایه اندازی؛ و بعلاوه فیلم ۵۰ میکرومتری PE در زمستان
3. فیلم ، ۲۰۰ میکرومتری PE

در اسکرین هاوس ها، اختلاف دمای داخل و بیرون حدود °C ۱-۳ و در گلخانه پلاستیکی این اختلاف دما °C ۳-۵ بود. عملکرد اولیه در اسکرین هاوس های سیاه بیشترین میزان بود، اما عملکرد کل پایین ترین مقدار بود. عملکرد کل در تونل با توری سفید بالاترین میزان بود. بهترین گزینه برای تولید فلفل شیرین در شرایط اقلیمی مصر در زمستان، پوشش توری سفید به همراه فیلم پلاستیکی ۵۰ میکرومتری بود.

تحقیقی در یک اسکرین هاوس تجاری سقف تخت با مساحت ۶۰x۱۱۰ متر و ارتفاع 2/3 متر، واقع در اسرائیل ((32°16N  انجام شد که با توری مش ۵۰ (تراکم ۵۰ نخ در هر اینچ و mm 24/0 قطر نخ) پوشیده شده بود، تبادل هوایی در وسط اسکرین هاوس ها می تواند با منحنی رگرسیون زیر محاسبه شود:

N=3.21*Vw+12.75(1/h)

و تبادل هوایی تئوریک برای محصول فلفل در فضای باز با سرعت باد بین 5/1 و 5/3 متر در ثانیه با رابطه زیر محاسبه شود:

N=23.82*Vw (1/h)

که در آن= N  عدد تبادل هوا و vw = سرعت باد (m/s)

کاهش شدت تهویه 51-71 درصد بود. دمای داخلی نزدیک به سطح داخلی توری مشابه دمای بیرون بود، و اختلاف دما(شیب دما) در اواسط روز در سطوح بالایی محصول نسبت به سطوح پایینی محصول تا° C ۵ بود. سایر اندازه گیری ها شیب دمایی نسبتا ثابتی را در این ارتفاع نشان داد. اختلاف میانگین دمای داخل و بیرون بین°C ۲- و °C ۲ + بود. سرعت وزش باد خارجی در سطح فوقانی محصول فلفل تا ۹۵ – ۷۵٪ کاهش یافت.

ارتفاع اسکرین هاوس ها در میکروکلیمایی ایجاد شده اثر می گذارد. دو اسکرین هاوس به ترتیب با ارتفاع 2m و 4m که با توری با 60% سایه اندازی و اندازه سوراخ های 3*2mm پوشیده شده بود، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد:

1. تابش خالص تقریبا برابر بود.
2. در اسکرین هاوس کوتاه تر دمای هوا در نزدیک بوته ها و دمای برگ بالا بود. اختلاف میانگین روزانه دمای هوا بین این دو اسکرین هاوس °C 5/1، و حداکثر اختلاف در طی ظهر°C 7/2 بود.
3. در اسکرین هاوس های کوتاه تر شیب عمودی دما حدود سه برابر بیشتر بود.
4. رطوبت مطلق در اسکرین هاوس های مرتفع تر بسیار نزدیک به رطوبت بیرون بود.
5. در اسکرین هاوسهای مرتفع تر، اقلیم برای عملیات کاری بسیار مطلوب تر بود.

اسکرین هاوس های با ارتفاع بیشتر از ۵ متر از آنهایی که ارتفاع کمتر دارند، مثلا 5/3 متر، از نظر دما و رطوبت مزایای بیشتری دارند .

بیشتر کشت های حفاظت شده در جزایر قناری در زیر اسکرین هاوس ها هستند، اما این سازه ها محصولات را در مقابل باران و شرایط رطوبتی خیلی پایین حفاظت نمی کنند. به همین دلیل کشاورزان در فکر تغییر آنها به گلخانه های پلاستیکی هستند. یک اسکرین هاوس ازنوع Parral، که با توری مش دارای تراکم ۱۴×۱۰ نخ در سانتی متر مربع (مش ۳۵)، ۳۶٪ تخلخل، پوشیده شده باشد، وقتی که توری تمیز باشد، میانگین عبورپذیری معادل ۷۰ درصد تابش جهانی را نشان می دهد. طی زمان با تجمع گردو غبار عبورپذیری توری به کمتر از ۶۰ درصد می رسد. بارندگی این توری را دوباره تمیز می کند.

گلخانه های خاص

نوع پارل، آلمريا

پارل یکی از گسترده ترین انواع گلخانه در آلمریا واقع در جنوب اسپانیا است، که دارای سقفی مسطح یا سقفی با شیب ملایم است. پایه های فولادی یا چوبی، عمودی در وسط و شیب دار در دیواره های جانبی، که به طور متقاطع توسط سیمهایی در بالا به هم متصل شده اند، و دو شبکه سیمی در روی این سازه محکم می شود. فیلم پلاستیکی بین این شبکه ها قرار می گیرد. حدود%۳۳ از سطح گلخانه های منطقه با انواع سقف مسطح پوشیده شده است .

معایب گلخانه نوغ پارال :

1. قطرات تبرید شده در سقف عبور نور را کاهش می دهند و بنابراین عملکرد و کیفیت کاهش می یابد.
2. ریزش قطرات از سقف روی گیاهان، باعث گسترش بیماری ها می شود. بعضی کشاورزان با کشیدن فیلم پلاستیکی زیر سقف از ریزش قطرات جلوگیری می کنند.
3. کارآیی تهویه از طریق دیواره های جانبی کافی نیست.
4. مناطق آلمریا بارش نسبتا کمی دارد. بنابراین، سقف های مسطح ممکن است مناسب باشد، اما برای مناطقی با میزان بارش بیشتر نظير آنتالیا، جنوب ترکیه، سقف های مسطح مناسب نیستند زیرا حوضچه های آبی بر روی فیلم های پلاستیکی ایجاد شده و ممکن است پوشش پلاستیک را پاره کند.

سازه های نامتقارن یا متقارن سقف- زینی با تهویه های سقفی، باعث بهبود گلخانه پارال شده اند که به ویژه برای افزایش کارآیی تهویه اجرا می شوند.

عملکرد خیار در گلخانه های متقارن دارای جهت شرقی غربی فاقد گرما با شیب سقف °45 به سمت جنوب و °27 به طرف شمال ، در مقایسه با انواع دارای شیب به ترتیب °11 و °24 به میزان 25-50 درصد بالاتر است.

هزینه متوسط سازه گلخانه فیلم پلاستیکی برای یک هکتار در جنوب اسپانیا به قرار زیر است.

سازه با سقف کم شیب	7/8€/m2
سازه چند دهانه با سقف شیب تند	10/2€/m2
گلخانه چند دهانه قوسی شکل	15/6€/m2

گلخانه های موز

برخی از کشورهای مدیترانه مانند تونس و مراکش داخل گلخانه موز پرورش می دهند؛ گلخانه های پرورش موز ارتفاعی تا ۸ متر دارند. این گلخانه ها بوته های موز را در برابر دمای پایین محافظت کرده، و اقلیم مناسبی برای پرورش آنها فراهم می کنند. این سازه ها باید با استفاده از مهاربند های اضافی در مقابل نیروی باد تقویت شوند.

گلخانه برای تراس

در بعضی از کشورهای گرمسیری، مانند جزایر سیشلز، سبزی ها و میوه ها در تراس های کوچک کشت می شوند. این تراس ها عرضی حدود m ۲-۴ دارند. کشاورزان معمولا پناهگاه های بسیار ساده ای در این تراس ها می سازند تا گیاهان را در مقابل باران خیلی سنگین حفاظت کند، اما بسیاری از آنها توسط باد شدید تخریب می شوند. بنابراین، سازه های پناهگاهی برای این تراسها باید متناسب و سازگار با هر نوع از تراس و مقاوم به باد طراحی شود. امروزه، گلخانه های تراسی مقاوم تر به باد طراحی شده و استفاده شده اند. در ابتدا، فیلم پلاستیکی به بدنه سازه پیچ می شد، که توصیه نمی شود. سازه های جدید طراحی شده اند، اینها از پروفیل های چوبی ساخته شده اند، که فیلم پلاستیکی آن با پیچیدن به لوله های فولادی بسته و کشیده می شوند. در این روش، فیلم پلاستیکی می تواند با توجه به دما، و زمانی که در اثر باد به لرزش می افتد، کشیده می شوند. این سازه دارای ناودان هایی برای جمع آوری و خروج آب باران است.

سازه نوع خیمه ای

در موسسه مهندسی کشاورزی هانور، یک سازه گلخانه ای پلاستیکی ساده مناسب برای اقلیم های مختلف طراحی شده است . این طرح دارای دو بخش است: پایه تحمل کننده بار سازه و سازه سقف. پایه شامل یک ساختار سیمی مهاری شبیه خیمه است، که از رشته های سیمی یا میله های فولادی مایل تشکیل شده است  به ناودانی یا انتهای بالایی ستون هایی که به ترتیب قرار گرفته اند متصل است. در میان دهانه ها، ستون ها به طور متقاطع در انتهای بالایی با سیم یا میله های فولادی به هم متصل شده اند  .از طریق طولی هم، این ستون ها به وسیله ناودان ها به هم متصل هستند. این ستونها فقط تحت نیروی فشاری قرار دارند ،سایر قطعات تحت نیروی کششی هستند. فونداسیون های کوچکی زیر این ستون های داخلی ضرورت دارد، در حالی که در زیر این میله های فولادی اریب فونداسیون عمیق تری لازم است. نصب آن ساده بوده و هزینه مواد کم است.

مزایا:

• استحکام کافی با کاهش اجزا، ساختمانی
• ارتقاء عبور نور
• فونداسیون کوچک تر در داخل سازه
• این سازه گلخانه ای برای ۱۵ سال سرپا بوده و در همه زمانها در مقابل باد و برف مقاوم است.

سازه سقف از میله های فولادی فنری به قطر mm ۲۰ تشکیل شده که دور آن پلاستیک پیچیده شده است و با فیلم پلاستیکی دولایه پر باد پوشیده شده است. این سازه بسیار مقاوم به باد، طوفان بوده و تحمل بار برف به وزن ۳۵ کیلوگرم بر متر مربع را دارد. با بار برف بیشتر، میله های فولادی فنری خم می شوند، اما تخریب نمی شوند. بعد از ذوب شدن برف، این میله های فنری به فرم اصلی باز می گردند.

نیروی وارده به این سازه اندازه گیری شده است. فقط نیروی فشار بر روی ستون ها وارد می شود. در سرعت باد m/s ۳-۶ نیروی فشار معادل (دکا نیوتن) dN ۹-۱۱۰ به ستون های زیر ناودانی وارد می شود. حتی در سرعت زیاد باد در جهت های مختلف، هیچ نیروی کششی روی این ستونها ثبت نمی شود. در نیروی باد m/s ۵-۶ نیروهای کششی معادل dN ۴۸۰ – ۳۳۰ روی میله های اریب (a) در هر دو جهت اندازه گیری شد. نیروی کششی روی میله های افقی (b) معادل dN ۲۳۰-۲۵۰ بود. حتی در باد شدید، به این سازه هیچ خسارتی وارد نشد. سازه های مختلفی سقفی می تواند طراحی گردد.

پوشش این سازه، از فیلم پلاستیکی دولایه پرباد(برای استحکام و صرفه جویی انرژی) است. تهویه های رل آپ تعبیه شده در دیواره جانبی می تواند پرباد باشد. در موقعیت بسته بودن دریچه تهویه، این فیلم دو لايه باد کرده بوده و بنابراین بسیار محکم شده، و فاقد نشتی در لبه های آن خواهد بود. وقتی که رل آپ به بالا جمع می شود تا تهویه صورت گیرد، طی جمع شدن باید امکان خروج هوای اضافی وجود داشته باشد. در اینجا یک شیر فلاپ (درپوش دار) با یک وزنه تعادل نصب شده است (وظیفه وزنه تعادل بسته نگه داشتن شیر فلاپ در مقابل فشار هوا است)، با افزایش فشار طی جمع کردن رل آپ وقتی فشار افزایش می یابد و شیر فلاپ شود، این شیر دست ساز برای چندین سال به خوبی کار می کند. این تهویه تهویه های رل آپ موجود روی هردو دیواره جانبی می توانند به وسیله نیروی موتور از بیرون عمل کند.

ارزیابی چرخه حیات

ارزیابی چرخه حیات یک فرایند برای بررسی هزینه سربار زیست محیطی مرتبط با یک تولید، پروسه، یا فعالیت، از طریق شناسایی و تعیین مقدار انرژی و مواد مورد استفاده و ضایعات وارد شده به محیط است که ارتقاء و بهبود محیط زیست را تحت تأثیر قرار می دهد.

 Russo et al برای LCA این تعریف را ارائه داد که “وسیله ای است که ارزیابی کمی همه مواد و انرژی جریان یافته برای تولید یک محصول را امکان پذیر می سازد، امکان یک ارزیابی از تطابق زیست محیطی و محصول نهایی در هر کدام از مسیرهای انتخابی برای تولید را فراهم می آورد.”

LCA تمام کل چرخه حیات یک محصول از مبداء تا خروج از چرخه (ضایعات) را در نظر می گیرد. روش LAC می تواند برای محصولات باغی و سازه های گلخانه ای و تجهیزات بکار رود، همچنین برای مقایسه تولید محصول در سایر کشورها استفاده می شود.

هدف از LCA، گرد هم آوردن کلیه اطلاعات مربوط به فاکتورهای زیست محیطی مؤثر درتولید و جریانات طی این چرخه حیات و ممکن ساختن مقایسه محصولات (سازه های گلخانه ای) یا حتی تولید محصولات گیاهی در کشورهای مختلف است . این جریان LCA در استانداردهای مختلفی شرح داده شده است (  ICO۱۴۰۴۳ ISO ۱۴۰۴۲, DIN EN ISO ۱۴۰۴۰, DIN EN ISO ,۱۴۰۴۰) یک مطالعه LCA به چهار مرحله تقسیم می شود :

1. تعاریف هدف و دامنه ، مأموریت، کار کرد و حدود سیستمی را که تحت ارزیابی است( سازه گلخانه)، توصیف می کند.
2. تجزیه تحلیل موجودی، منابع مصرف شده مرتبط با آن سیستم را گردآوری می کند. پتانسیل اثرات محیطی در انواع مختلف تابش ها و منابع مصرفی در این مرحله در نظر گرفته نمی شود.
3. ارزیابی اثرات چرخه حیات، داده های مواد موجود در رابطه با پتانسیل آنها برای خسارت به محیط طبیعی اکوسیستم، سلامت انسان و منابع را بررسی می کند. مقوله های خاص اثرات و نشانگرها، بطور مثال مصرف انرژی، تغییرات اقلیمی توسط انتشارCO2، مسمومیت، مصرف آب، آلودگی خاک و غیره.
4. در مرحله تفسير، نتایج مربوط به موجودی و اثرات مورد بحث قرار می گیرد. نتایج حاصله برای تعیین گزینه ها برای ارتقاء تنظیم محیطی سیستم بکار می رود.

یکی از مهم ترین عوامل برای تولید محصول در گلخانه باید” توسعه پایدار که پاسخگوی نیازهای نسل حاضر بدون تضعیف توانایی نسل های آینده ” باشد.

تولید پایدار می تواند با شاخص های زیر مورد قضاوت قرار گیرد:

• استفاده از منابع تجدید ناپذیر
• استفاده از منابع تجدید پذیر
• سطح آلودگی

عملیات تولید محصولات باغبانی باعث هزینه سربار زیست محیطی می شود. تولید پایدار به این مفهوم است که ظرفیت عملکرد > ظرفیت هزینه سربار زیست محیطی باشد.

سؤال این است: چگونه می توان هزینه های سربار زیست محیطی را ارزیابی کرد؟

در بسیاری از موارد تولید محصولات گلخانه ای اثرات زیست محیطی کمتری نسبت به تولید مزرعه ای دارد. اثرات زیست محیطی تولید گوجه فرنگی در گلخانه و فضای باز در یک ناحیه مدیترانه ای نزدیک بارسلونا در اسپانیا را مورد ارزیابی قرار داد. گلخانه مورد نظر، سازه ای شش دهانه با چارچوب فولادی بوده، دارای ارتفاع ناودانی ۴ متر و ارتفاع تاج ۵۵ متر ، با شش تهویه سقفی و دو تهویه دیواری با ۵۰۰۰ مترمربع مساحت و فاقد سیستم گرمایشی بود.

مراحل تولید گلخانه ای، حمل و نقل مواد، نصب و راه اندازی، مدیریت ضایعات همچنین نیاز آب، آبیاری و کود آبیاری در نظر گرفته شد. تمام عملیات مزرعه ای با تراکتور و ماشین آلات کشاورزی، انرژی، مواد خام، تعمیر و نگهداری، همچنین مصرف سوخت و تولید کودها، برای تولید مزرعه فضای باز مورد توجه قرار گرفت. عملکرد گوجه فرنگی در فضای باز برابر ۲ kg/m ۸٫۶ و در گلخانه فاقد سیستم گرمایی برابر kg/m2 ۱۶٫۵ بود. در تولید گلخانه ای، اغلب مقوله های موثر در تولید یک کیلوگرم گوجه فرنگی کمتر بود. مقایسه نتایج در جدول زیر آورده شده است.

مقوله موثر	گلخانه	فضای باز
گرمای جهانیkgCO2/kg	7.44E-02	5.01E-02
مصرف انرژیMJ/kg	0.94	1.19
مصرف آبL/kg	24.4	42.84

تولید سازه های گلخانه ای (فولادی و بتونی) بزرگ ترین تأثیر را در مقوله گرم شدن کره زمین داشته ، که معادل Co2 kg تولیدشده به ازای هر کیلوگرم گوجه فرنگی اندازه گیری شده است. تهویه تحت فشار و گرما، اثرات زیست محیطی را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.

علاوه بر بهره وری بالاتر در طی تولید محصول گلخانه ای در مقایسه با تولید در فضای باز، و سایر مزايا نظیر بهره وری استفاده از آب، اثرات منفی زیست محیطی قابل توجه است، به طور مثال:

• تخریب طبیعت در مناطق دارای تراکم بالای تولید محصولات گلخانه ای نظیر آلمریا، اسپانیا، راگوسا، ایتالیا، و آنتالیا ترکیه.
• ضایعات پلاستیک
• مصرف انرژی

میزان مصرف پلاستیک برای تولید محصولات حفاظت شده در ایتالیا حدود ۸۰۰۰۰ تن در سال است، و در ناحیه کامپانیا مصرف تخمین شده برای پوشش پلاستیکی حدود ۳ – ۲/۲ تن در هکتار در طی یک سال است و در ناحيه آلمریا حدود ۱/۱ تن در هکتار در طول یک سال بوده و در آلمان، میزان مصرف فیلم پلاستیکی برای پوشش گلخانه ها حدود 1/5-1/8 تن در هکتار در طول سال است. در کل ۷۲۰-۶۰۰ تن در سال برای ۴۰۰ هکتار گلخانه پلاستیک نیاز است.

امکان کاهش زباله های پلاستیکی از طریق بازیافت، سوزاندن، و استفاده از فیلم های پلاستیکی طويل العمر وجود دارد. حدود ۳۰% پلاستیک استفاده شده در صنعت گلخانه ای باز یافت می شود .هرچند امکان استفاده پلاستیک بازیافتی درجه پایین محدود شده است. در آلمان، بیشتر ضایعات پلاستیک برای تهیه انرژی سوزانده می شود.

طبیعتا مصرف مواد شیمیایی برای مدیریت آفات در اقلیم های گرم تر بیشتر از اقلیم های معتدل است. تخمین زده می شود که در کشت های متراکم گلخانه ای در ایتالیا به ازاء هر هکتار، ۴۷ کیلوگرم ماده شیمیایی مصرف می شود، در حالی که این مقدار در هلند ۳۱ کیلوگرم در هکتار است .با اجرای مدیریت IPP (تولید و حفاظت تلفیقی) می توان مصرف آفت کش ها را به صورت قابل توجهی کاهش داد.

نهاده های زیست محیطی برای تولید محصول گلخانه ای در هلند و اسپانیا مورد ارزیابی قیاسی قرار گرفته است .بدین منظور مصرف انرژی و حفاظت ازمحصول برای تولید انواع سبزی ها در نواحی آلمریا و مورسیا واقع در اسپانیا در مقابل هلند مورد بررسی قرار گرفت. شدت فیزیکی تولید به طور قابل توجهی در اسپانیا نسبت به هلند پایین تر بود:

	گوجه فرنگی	فلفل شیرین	خیار
المريا	9	6	9
مورسيا	8	8	–
هلند	50	26	70

که به دلیل دوره کشت کوتاهتر، محدود بودن نور در زمستان، دمای پایین در گلخانه فاقدسیستم گرمایشی، رطوبت نامناسب هوا و استفاده محدوده از تکنولوژی گلخانه ای ایجاد می شود.

برآورد می شود که مصرف اولیه سوخت به ازاء هر کیلوگرم تولید سبزی در هلند نسبت به اسپانیا بیشتر و تا حد ۱۳ برابر برای گوجه فرنگی، ۱۷-۱۴ برابر فلفل شیرین و ۹ برابر برای تولید خیار است.

نه نتها مصرف سموم و انرژی، که حتی حمل ونقل نیز باید در نظر گرفته شود،  مصرف کل انرژی ( MJ/kg گوجه فرنگی) برای تولید و انتقال گوجه فرنگی از کشورهای مختلف به فرانکفورت در آلمان، همچنین مصرف سموم (g/kg) را نشان می دهد.

مصرف انرژی در هلند، به دلیل نیاز به گرمایش گلخانه در زمستان، بیشتر است؛ میزان مصرف انرژی در حمل و نقل، فقط در خصوص حمل و نقل هوایی از کشور اسرائیل قابل توجه است. میزان مصرف کل انرژی برای انتقال گوجه فرنگی از کشورهای جنوبی، که توسط کامیون انجام می شود نسبتآ کم است. مصرف سموم برای کنترل آفات در کشورهای جنوبی بسیار بیشتر از اقلیم های معتدله است.

مجموع مصرف انرژی برای تولید هر ساقه رز در هلند قابل مقایسه با رزهایی است که در کشورهای جنوبی تولید شده و با سیستم حمل و نقل هوایی منتقل می شوند. مصرف سموم در مراکش نسبت به هلند، حدود ۱۱ برابر بیشتر است. در واقع می توان چند پیشنهاد برای ارتقاء تولید محصول در کشورهای جنوبی ارائه کرد، به طور مثال می توان مصرف مواد شیمیایی برای کنترل آفات را با ایجاد کمی گرمای بیشتر کاهش داد. سازگاری زیست محیطی سازه های گلخانه پلاستیکی نسبت به گلخانه شیشه ای بیشتر است. این موارد را می توان با روش های LCA مورد قضاوت قرار داد. گلخانه های مختلف شیشه ای و پلاستیکی از نظر تعادل انرژی مورد بررسی قرار گرفته اند (LCA ساده شده). مجموع و تعادل انرژی به طور یکنواخت برای ۲۰۰۰ متر مربع محاسبه شده است.

A: گلخانه دهانه پهن شیشه ای ، سازه آلومینیوم- فولاد.

عرض: پنج دهانه هر کدام 9/67m؛ طول: 42,9m؛ سطح زمین: 2075m2

B: گلخانه شیشه ای نوع Venlo، سازه آلومینیوم -فولاد.

عرض :پنج دهانه هرکدام m ۹٫۶؛ طول m ۴۰؛ سطح زمین: 1920m2

C: گلخانه پلاستیکیI ، فیلم یک لایه، سازه آلومینیوم فولاد.

عرض: چهار دهانه هر کدام 8,7m، طول: m ۵۶؛ سطح زمین: 1949m2

D: گلخانه پلاستیکیII ، فیلم پر از هوا، سازه فولادی

عرض: دو دهانه هرکدام ۱۰ متر؛ طول: ۱۰۰ متر؛ سطح زمین: 2000m2

E: گلخانه پلاستیکی III، فیلم دولایه پر از هوا و فیلم تک لایه، سازه فولادی

عرض: پنج دهانه هر کدام ۱۰ متر؛ طول: ۴۰ متر، سطح زمین: 2000m2

نتایج

گلخانه های شیشه ای بیشترین نیاز را به فولاد و به مقدار نسبتا زیادی آلومینیوم برای تیرهای اصلی سقف دارد. مقدار روی مورد نیاز برای گالوانیزه کردن، به سطح اجزا، فولادی بستگی دارد.

انرژی مورد نیاز برای برقراری توازن انرژی از مطالعات  BUWAL به دست آمده است. انرژی و مجموع تغییرات آن از تهیه مواد خام تا محصول نهایی محاسبه شده است که همچنین حمل و نقل و ضایعات را در برمی گیرد. انرژی مورد نیاز برای تولید فولاد kWh/kg ۷٫۶، و برای تولید آلومینیوم kWh/kg ۳۲٫۷ با در نظر گرفتن نرخ بازیافت حدود ۴۵٪ برای فولاد و ۳۵٪ برای آلومینیوم است، انرژی مورد نیاز برای گلخانه های شیشه ای بیشتر از گلخانه های پلاستیکی است. هم ترازی انرژی برای شیشه و پلی اتیلن با تراکم کم LDPE عبارت است از :

شیشه (بازیافت %۴۵)	2,2kWh/kg
LDPE (بدون بازیافت انرژی با سوزاندن )	19,1kWh/kg
LDPE (با بازیافت انرژی از %80 ضایعات)	13,2kWh/kg

نیاز به انرژی به ازاء هر کیلو گرم از مواد پلاستیکی PE بسیار بیشتر از شیشه است، اما محاسبه انرژی برای یک متر مربع سطح گلخانه این شرایط را بر عکس می کند، زیرا مواد مورد نیاز برای فیلم پلاستیکی کمتر از شیشه است. انرژی مورد نیاز برای شیشه حدود kWh/kg ۲٫۲، و برای فیلم پلاستیکی یک لایه kWh/kg ۵-۶ است.

علارغم تغییرات مداوم فیلم پلاستیکی، بالانس انرژی برای گلخانه های پلاستیکی قابل قبول تر از گلخانه های شیشه ای است.

فرضیات: ۱۲ سال طول عمر این گلخانه ها

شیشه: پوشش یک لایه برای ۱۲ سال

فیلم PE: چهار بار تعویض در ۱۲ سال

فیلم Air cup: سه مرتبه تعویض طی ۱۲ سال

مصرف انرژی برای گرم کردن گلخانه طی ۱۲ سال بسیار بیشتر از انرژی لازم برای ساخت سازه گلخانه است. در شرایط آلمان، درصد مصرف انرژی برای ساخت سازه کمتر از ۳ درصد مصرف انرژی گرمایشی برای ۱۲ سال است.

نتایج: برای صرفه جویی در مصرف انرژی، استفاده بیشتر از مواد مناسب ، نظیر پلاستیک دولایه متورم (بین دولایه با هوا پر شده است) برای ساخت گلخانه های پلاستیکی منتج به صرفه جویی زیاد انرژی برای گرم کردن گلخانه می شود (۴۰-۳۰٪).

میزان مصرف آب برای تولید فولاد و آلومینیوم به ازاء هر متر مربع سطح حدود ۰٫۲-۰٫۴ متر مکعب است که کمتر از آب مورد نیاز برای آبیاری در طول یک سال است.

Russo and Scarascia Mugnoza در سال ۲۰۰۵ با روش LCA سازه های گلخانه ای دارای مشخصات زیر را مقایسه کردند :

A: گلخانه شیشه ای با مشخصات: سازه فولاد و آلومینیوم با روکش روی و پوشش شیشه -۵ میلی متری و ۱۰ سال عمر بیشترین خسارت را به محیط وارد می کند.

B: میزان خسارت به محیط زیست گلخانه تونل قوسی گرد با مشخصات: سازه فولادی روکش شده با روی و پوشش فیلم پلاستیک PE به قطر ۲۰۰ میکرومتر، به مقدار قابل توجهی کمتر از گلخانه شیشه ای است.

C: گلخانه چوبی با مشخصات: سازه چوب بلوط، با طول عمر ۵ سال و دارای پوشش فیلم پلاستیکی PE با ۲۰۰ میکرومتر قطر. کمترین اثرات زیست محیطی را دارد.

سه روش خنک کردن در سه گلخانه نوع پارال، که سطح هر کدام ۶۳۰ مترمربع بوده، و محصول فلفل شیرین کشت شده بود، با روش LCA مورد ارزیابی قرار گرفته است:

• تهویه تحت فشار با استفاده از سه فن،
• سیستم مه با نازل های پرفشار،
• ساید انداز بارنگ سفید

کل هزینه های تولید برای فلفل شیرین در سیستم دارای تهویه تحت فشار و سیستم مه به ترتیب۵۱ و ۱۳٪ بالاتر از سایه اندازی با رنگ سفید بود.

خسارت زیست محیطی به دلیل آزادسازی CO2 و SO2 در تهویه تحت فشار نسبت به سیستم مه حدود ۱۴ برابر بیشتر بود، که به دلیل مصرف الکتریسیته بیشتر برای کار کردن تهویه تحت فشار است.

استفاده از سیستم مه در مقایسه با رنگ سفید از نقطه نظر زیست محیطی توجیه پذیر است. اگر افزایش تولید ۹ درصد بالاتر باشد و از نظر اقتصادی توجیه پذیر است اگر افزایش تولید ۶ درصد بیشتر باشد. سیستم تهویه تحت فشار در گلخانه نوع پارال توجیه پذیر نیست.

جهت دریافت مشاوره رایگان با کارشناسان کشاورزی شرکت نیلوفر پلاستیک در تماس باشید.