Оптимальная скорость воздуха в гидропонной культуре – Наука в гидропонике
Скорость ветра является особенно важной, но часто упускаемой из виду переменной при выращивании гидропонных культур. В то время как производители в теплицах будут уделять пристальное внимание общим характеристикам газообмена (сколько воздуха выходит и входит в теплицу), скорость воздуха вокруг полога растений обычно не измеряется и не оптимизируется для максимального роста растений. В этом посте мы поговорим о том, почему скорость воздуха так важна, почему ее необходимо измерять вокруг навеса и к чему вы должны стремиться в своей гидропонной теплице или гроубоксе.
Воздушный поток вокруг растения полностью изменит окружающую среду растения. Когда воздух обтекает растение, он уносит кислород и воду и восполняет углекислый газ. Кроме того, движущийся воздух также значительно увеличивает теплопередачу за счет конвекции, эффективно охлаждая установку (это известно как охлаждение ветром) (1). Без какого-либо движения воздуха растение будет насыщать воздух непосредственно вокруг себя кислородом и водой и истощать его углекислым газом в течение дня, полагаясь исключительно на диффузию через этот обедненный слой, чтобы получить дополнительный углекислый газ. Это сильно ограничивает способность растения к фотосинтезу и, как правило, приводит к низкорослости растений и повышенной склонности к грибковым/бактериальным заболеваниям (поскольку рядом с листьями находится слой с очень высокой относительной влажностью).
По мере увеличения воздушного потока увеличивается и метаболизм растения. Это будет происходить до тех пор, пока эффекты охлаждения ветром или механического напряжения из-за движения воздуха не станут слишком сильными. При низких значениях относительной влажности высокая скорость ветра также заставит растение существенно увеличить испарение воды, поскольку поток сухого воздуха более эффективно лишает растение влаги. По этой причине оптимальная относительная влажность будет повышаться по мере увеличения скорости воздуха в куполе. Довольно часто для достижения оптимальной VPD, которая часто требует высоких значений влажности при высоких температурах, необходимо увеличить скорость воздуха вокруг растений, чтобы избежать проблем с грибком.
Воздушная скорость вокруг купола может быть плохой, даже если характеристики обмена воздуха в помещении оптимальны. Это связано с тем, что поток воздуха в комнату или из комнаты ничего не говорит о том, как воздух циркулирует в этой комнате. Поскольку воздух — это газ, он пойдет по пути наименьшего сопротивления и попытается избежать навеса — очень заметного препятствия — если ему это позволят. По этой причине конструкции впуска/выпуска, которые заставляют воздух проходить через навес, и установки вентиляторов, которые направляют воздух прямо на конструкцию навеса, будут значительно более эффективными для создания надлежащего воздушного потока. Поскольку воздушные скорости вокруг купола будут довольно низкими (0-1 м/с), невозможно точно измерить эти скорости с помощью обычных анемометров на основании вентилятора, для получения этих показаний потребуется термоанемометр. Эти устройства позволят вам измерять скорость ветра с точностью до +/- 0,1 м/с.
Итак, какова оптимальная скорость полета, к которой вы должны стремиться в кроне растений? Чем выше скорость воздуха, тем выше будет метаболизм вашего растения и тем большее давление будет испытывать растение, чтобы приспособиться к этим условиям окружающей среды. В какой-то момент растение не может извлечь выгоду из увеличения скорости воздуха из-за увеличения транспирации и охлаждения ветром, вызванного увеличением движения воздуха. Результаты исследования растений томата с различными значениями индекса площади листьев (LAI) в аэродинамических трубах показаны ниже. Как видите, культуры с более низкими значениями LAI, как правило, фотосинтетически более эффективны, вероятно, потому, что эти низкие значения LAI более приспособлены к более высоким условиям воздушного потока. Однако это показывает, что существует предел увеличения скорости фотосинтеза в зависимости от воздушного потока.
Для достижения оптимальной скорости фотосинтеза скорость ветра вокруг крона должна быть не менее 0,3 м/с, так как это примерно точка, в которой цветущие растения, такие как томаты, начинают достигать плато фотосинтеза. Более высокая скорость даст небольшие дополнительные преимущества в нормальных условиях, хотя стремление к скорости 0,5–0,6 м/с может обеспечить буфер, гарантирующий, что все области купола превысят критический порог 0,3/с. Стремитесь к тому, чтобы поток воздуха через навес во всей комнате/теплице был равномерным, как в аэродинамической трубе. Более высокие скорости воздуха могут быть желательны, если выполняется обогащение CO2, хотя следует позаботиться о том, чтобы относительная влажность была достаточно высокой, чтобы компенсировать дополнительное охлаждение ветром, которому растения будут подвергаться. Кроме того, стремитесь поддерживать такие условия воздушного потока на протяжении всего срока службы растения, поскольку ранняя адаптация к режиму воздушного потока будет иметь тенденцию ограничивать то, чего можно достичь, пытаясь увеличить воздушный поток в более позднее время.
Когда это возможно, убедитесь, что вы сравнили значения LAI различных имеющихся у вас растений. Низкие значения LAI больше подходят для культур с высокой плотностью, так как их эффективность на единицу листовой площади будет значительно выше, и будет легче поддерживать высокие скорости воздушного потока внутри полога, в то время как культуры с высокими значениями LAI затруднят выращивание. воздуха для перемещения через полог, а также их фотосинтетическая эффективность на единицу площади листа будет значительно ниже.
