Υδροπονικές Εγκαταστάσεις

Παρουσιάζονται οι πληροφορίες σχετικά με την τεχνολογία των υδροπονικών εγκαταστάσεων και τη λειτουργία τους. Αναλύονται θέματα σχετικά με τη ρίζα, τους παράγοντες του περιβάλλοντος της ρίζας και τη θρέψη των φυτών. Παράλληλα, εξετάζονται ειδικά θέματα που αφορούν την τεχνολογία της υδροπονίας, όπως τα διάφορα συστήματα και οι μέθοδοι υδροπονικών καλλιεργειών, οι εγκαταστάσεις και ο εξοπλισμός, οι ρυθμίσεις και η λειτουργία των συστημάτων, η παρασκευή των θρεπτικών διαλυμάτων και η προστασία από παθογόνα ρίζας. DOI http://dx.doi.org/10.57713/kallipos-150

ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΛΑΧΑΝΙΚΩΝ

Εισαγωγή

Το θερμοκήπιο αποτελεί ένα εργαλείο παραγωγής τροφίμων και καλλωπιστικών φυτών, στόχος του επομένως θα πρέπει να είναι η παραγωγή προϊόντων στη καλύτερη δυνατή ποιότητα και με το μικρότερο δυνατό κόστος. Για να επιτευχθεί αυτό θα πρέπει η θερμοκηπιακή εγκατάσταση να αξιοποιεί στο μεγαλύτερο δυνατό βαθμό το κλίμα της περιοχής, με το σωστό σχεδιασμό και το σωστό εξοπλισμό.

   Εδώ θα πρέπει να πούμε ότι το σύστημα παραγωγής του θερμοκηπίου είναι ευαίσθητο στις αρχικές συνθήκες. Ένα λάθος ή μια κακή εκτίμηση στο στάδιο της κατασκευής του θερμοκηπίου έχει δυσανάλογα μεγάλες επιπτώσεις στο οικονομικό αποτέλεσμα της θερμοκηπιακής επιχείρησης. Η εκ των υστέρων διόρθωση του προβλήματος, στις περισσότερες περιπτώσεις καθίσταται οικονομικά ασύμφορη.

Θερμοκήπια_Εικόνες.pdf 

Τοποθεσία για την εγκατάσταση του θερμοκηπίου

Η ιδανική τοποθεσία για τη τοποθέτηση του θερμοκηπίου είναι αυτή που έχει υψηλή ηλιακή ακτινοβολία το χειμώνα, μέτριες χειμερινές θερμοκρασίες, χαμηλή υγρασία, χαμηλές θερμοκρασίες το καλοκαίρι και εύκολη πρόσβαση στις αγορές. Η ύπαρξη καλής ποιότητας νερού είναι πολύ σημαντικός παράγοντας επιτυχίας. Η διαθεσιμότητα κάποιας ανανεώσιμης πηγής ενέργειας στη περιοχή είναι σημαντικό πλεονέκτημα.  

     Η προσβασιμότητα του χώρου για τις απαιτούμενες προμήθειες και για τη μεταφορά των παραγομένων προϊόντων στην αγορά, με δρόμους που διευκολύνουν τις μεταφορές, καθώς και η δυνατότητα λήψης ηλεκτρικής ενέργειας. πρέπει να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη. 

     Αποφύγετε τα δέντρα ή κτίρια που βρίσκονται πολύ κοντά, από τη Νότια, Ανατολική και Δυτική πλευρά του θερμοκηπίου, γιατί μπορούν να περιορίσουν τη φωτεινότητα του θερμοκηπίου. Η ύπαρξη ανεμοφράκτη από το βόρειο μέρος δεν δημιουργεί πρόβλημα και στα μικρής έκτασης θερμοκήπια, βοηθά στη μείωση εξόδων θέρμανσης. 

     Στο σχέδιο εγκατάστασης του θερμοκηπίου καλά είναι να προβλεφθούν θέσεις στάθμευσης για τα αυτοκίνητα μεταφορών, εσωτερικοί οδοί που διευκολύνουν τη κίνηση, χώροι για συσκευαστήριο, προψυκτήριο, αποθήκες, δεξαμενές νερού, χώρους υγιεινής, χώρους εξυπηρέτησης προσωπικού και γραφείων. 

     Τα μεγάλης έκτασης θερμοκήπια θα πρέπει να κατασκευάζονται σε επίπεδη έκταση με κλίση όχι μεγαλύτερη του 0,5%. Αν επιλεγεί η καλλιέργεια να γίνει στο έδαφος, το βαθύ στραγγιζόμενο αμμο-πηλώδες έδαφος είναι από τα καλύτερα. Υψηλή αλατότητα στο νερό μειώνει τη παραγωγή και θα απαιτηθεί εξοπλισμός ανάστροφης ώσμωσης για τη βελτίωση του. Μια δεξαμενή συλλογής του νερού της βροχής από την οροφή του θερμοκηπίου θα είναι πολύ χρήσιμη, γιατί προσφέρει πολύ καλής ποιότητας νερό. Θερμοκήπια μπορεί να κατασκευαστούν και σε περιοχές που το έδαφος έχει υψηλή αλατότητα ή γενικά δεν έχουν κατάλληλο έδαφος, αρκεί να εφαρμοστεί η υδροπονική καλλιέργεια. 

  Μακρόστενα θερμοκήπια τα οποία τοποθετούνται στη Νότο Ελλάδα, καλά είναι να προσανατολίζονται με άξονα Βορά – Νότο, για καλύτερο φωτισμό πρωί - απόγευμα και λιγότερο το μεσημέρι.

 Η κατασκευή

Κατά την επιλογή του θερμοκηπίου, τρεις μείζονες παράγοντες πρέπει να ληφθούν υπόψη: η αντοχή της κατασκευής στα φορτία, η διείσδυση της ηλιακής ακτινοβολίας στο χώρο του θερμοκηπίου και το κόστος της κατασκευής. Ιδιαίτερη προσοχή δίδεται στα φορτία του ανέμου (>120km/h) και το χιόνι (όταν το θερμοκήπιο θα θερμαίνεται, αντοχή >250N/m2). Το θερμοκήπιο πρέπει να φέρει τα κατάλληλα αντιανέμια για να ενισχυθεί η αντοχή του στους ανέμους. Επίσης η συγκράτηση του υλικού κάλυψης στο σκελετό πρέπει να είναι στέρεη και σε πολλά σημεία πάνω στο σκελετό του θερμοκηπίου. Η οροφή θα πρέπει να φέρει επαρκείς στηρίξεις ώστε να αντέχει στα φορτία των φυτών όπως της τομάτας ή του αγγουριού (αν στηριχτούν και τα υδροπονικά υποστρώματα στο σκελετό, αντοχή 150/Ν m2 + 150/Ν m2 =300Ν/m2). Η καλή θεμελίωση με σκυρόδεμα σε βάθος 80 εκατοστά είναι απαραίτητη. Η θεμελίωση γίνεται σε υπέδαφος που δεν έχει ανασκαλευτεί για τα τελευταία δύο χρόνια τουλάχιστο. 

     Τα κατασκευαστικά στοιχεία του θερμοκηπίου θα πρέπει να επιτρέπουν την όσο το δυνατόν μεγαλύτερη περατότητα του θερμοκηπίου στο φως του χειμώνα. Το κάλυμμα του θερμοκηπίου θα πρέπει να είναι ιδιαίτερα διαφανές. Διαφανή υλικά που διαχέουν το φως μέσα στο θερμοκήπιο είναι προτιμότερα από αυτά που επιτρέπουν την είσοδο κατευθείαν γραμμή. Τα θερμοκήπια καλυμμένα με πλαστικό φύλλο είναι φθηνότερα από τα υαλόφρακτα, αλλά χρειάζονται αντικατάσταση του καλύμματος κάθε 3-4 χρόνια. Τα υψηλά θερμοκήπια είναι καλύτερα, γιατί περικλείουν μεγαλύτερο όγκο αέρα και δεν παρουσιάζουν απότομες μεταβολές της θερμοκρασίας και της υγρασίας στο χώρο τους.

      Όπου είναι δυνατόν, η εγκατάσταση των συστημάτων άρδευσης και των αγωγών θέρμανσης, δεν τοποθετούνται εναέρια, για να μην σκιάζουν τα φυτά. Οι διάφορες σωληνώσεις και άλλα στοιχεία στο χώρο του θερμοκηπίου εάν δεν έχουν ανακλαστική επιφάνεια, καλά είναι να είναι βαμμένα λευκά ή με κάποια ανακλαστική στο φώς βαφή, για μέγιστη ανάκλαση φωτός.

Συνήθη διαφανή υλικά που χρησιμοποιούνται ως κάλυμμα 

Υαλοπίνακες. Είναι υλικό, ανθεκτικό στη διάβρωση, με μεγάλη διαφάνεια. Τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζει είναι: η μεγάλη διάρκεια ωφέλιμης χρήσης του (σε περιοχές χωρίς χαλάζι), η απουσία περατότητας στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία και η συμπύκνωση των υδρατμών υπό μορφή μεμβράνης (όχι υπό μορφή σταγόνων) στην επιφάνεια του. Διατηρεί την αρχική του διαφάνεια καθ όλη τη διάρκεια της ζωής του θερμοκηπίου. Τα μειονεκτήματά του είναι το εύθραυστο, η ακαμψία και το βάρος του. Απαιτείται ενισχυμένος και άκαμπτος σκελετός που τελικά οδηγεί σε υψηλότερου κόστους θερμοκήπιο.

Φύλλο Πολυαιθυλενίου (PE). Είναι το φθηνότερο αλλά έχει και τη μικρότερη διάρκεια ζωής. Το υλικό αυτό, επειδή καταστρέφεται γρήγορα από την υπεριώδη ακτινοβολία, πρέπει να έχει ενσωματωμένο απορροφητή της υπεριώδους ακτινοβολίας. Η μέση διάρκεια ωφέλιμης χρήσης του υπολογίζεται για 3 έτη. Έχει μικρό βάρος και κατασκευάζεται σε μεγάλα πλάτη, έτσι δεν απαιτεί μεγάλου βάρους σκελετό και έχει πολύ καλή περατότητα στο φως. 

Φύλλο ΕVA. Είναι κάπως ακριβότερο από το προηγούμενο αλλά έχει καλύτερες ιδιότητες και διαρκεί περισσότερο. Έχει μικρότερη περατότητα στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία, ιδιότητα χρήσιμη για την εξοικονόμηση ενέργειας στη θέρμανση. 

Φύλλο Πολυβινυλοχλωριδίου (PVC). Έχει μικρή περατότητα στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία. Πρέπει να έχει ενσωματωμένο απορροφητή της υπεριώδους ακτινοβολίας. Είναι ακριβότερο από το πολυαιθυλένιο και τείνει να συσσωρεύει σκόνη στην επιφάνεια του. Πρέπει να πλένεται το χειμώνα για να διατηρείται η φωτεινότητα του θερμοκηπίου. 

Ακρυλική επιφάνεια είναι ανθεκτική στη διάβρωση, με μεγάλη διαφάνεια. Το ποσοστό απορρόφησης υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι περίπου το ίδιο με το γυαλί. Έχει επίσης την ίδια περατότητα στο φως με το γυαλί. Αυτό το υλικό διατηρεί ικανοποιητικά τη διαφάνεια του τουλάχιστον για 15 χρόνια (περισσότερο από όλα τα άλλα πλαστικά που έχουν αναφερθεί). Τα μειονεκτήματά του είναι η πολύ υψηλή τιμή του, και το σχετικά εύφλεκτο.

Πολυανθρακικές επιφάνειες (πολυκαρμπονάτ). Είναι σχετικά ανθεκτικές στα χτυπήματα, είναι σχετικά πιο λεπτές, εύκαμπτες και μικρότερου κόστους από τις ακρυλικές. Υπάρχουν πολυανθρακικές καθώς και ακρυλικές επιφάνειες διπλών τοιχωμάτων, που έχουν μεγάλη θερμομονωτική ικανότητα, μειώνουν την απώλεια ενέργειας μέχρι 40 τοις εκατό, αλλά παρουσιάζουν μικρότερη περατότητα στο φώς (περίπου 15-20 τοις εκατό μείωση). Το υλικό έχει ένα υψηλό συντελεστή διαστολής /συστολής που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στη στερέωση του στο σκελετό.

Επιφάνειες ενισχυμένου πολυεστέρα (Φάιμπεργκλας) είναι ανθεκτικές στα φορτία, και η τιμή τους είναι σχετικά μικρότερη. Πρέπει να έχουν ενσωματωμένο απορροφητή της υπεριώδους ακτινοβολίας. Συγκριτικά με το γυαλί, είναι ανθεκτικότερες στα χτυπήματα, είναι όμως λιγότερο περατές στο φως, ιδιότητα που επιδεινώνεται σημαντικά με τη πάροδο του χρόνου. Με τη πάροδο του χρόνου διαβρώνεται επίσης η εξωτερική τους επιφάνεια. Οι καλυμμένες, όμως, επιφάνειες εξωτερικά, με το υλικό Tedlar ή άλλο σχετικό, δεν παρουσιάζουν διάβρωση.

Ρύθμιση της θερμοκρασίας

Η ρύθμιση της θερμοκρασίας των φυτών του θερμοκηπίου είναι σημαντική για την ανάπτυξη και τη καρποφορία τους. Η θερμοκρασία στο χώρο του θερμοκηπίου τη νύχτα επηρεάζεται πολύ από την εξωτερική θερμοκρασία, το μέγεθος και το είδος της επιφάνειας του καλύμματος του θερμοκηπίου και τη ταχύτητα του ανέμου. Η καταναλισκόμενη ενέργεια για τη θέρμανση του θερμοκηπίου εξαρτάται επίσης  και από την επιθυμητή ελάχιστη θερμοκρασία, που καθορίζεται από το είδος του φυτού που καλλιεργείται. 

     Για την ρύθμιση της θερμοκρασίας τη ψυχρή περίοδο, είναι σημαντικό να εγκατασταθεί ένα σύστημα θέρμανσης με λέβητα ζεστού νερού ή με αερόθερμα, που έχουν την ικανότητα να καλύψουν τις ανάγκες του θερμοκηπίου σε θερμότητα ακόμα και τις πιο κρύες νύχτες. Τα καυσαέρια πρέπει να βγαίνουν εκτός θερμοκηπίου χωρίς διαρροές και ο αέρας που χρησιμοποιείται στο θάλαμο καύσης να έρχεται από έξω. Οι θερμοστάτες ή οι αισθητήρες θερμοκρασίας πρέπει να τοποθετούνται στο μέσο ύψος των φυτών στο κέντρο του θερμοκηπίου και να προστατεύονται από την άμεση ηλιακή ακτινοβολία. Στη περίπτωση των αερόθερμων, η χρήση διάτρητων σωλήνων διαφανούς πολυαιθυλενίου, για την ομοιόμορφη κατανομή του θερμού αέρα στο χώρο του θερμοκηπίου, είναι πολύ χρήσιμη στα μεγάλα θερμοκήπια. Στη περίπτωση του λέβητα ζεστού νερού, η προσθήκη αερόθερμων ζεστού νερού, ή η τοποθέτηση υψηλά σωλήνων θέρμανσης, θεωρείται χρήσιμη για την αποφυγή συμπύκνωσης υγρασίας στο επάνω μέρος των φυτών, αλλά και για το λιώσιμο του χιονιού στην οροφή του θερμοκηπίου. Η αυτόματη ρύθμιση της θερμοκρασίας του νερού που κυκλοφορεί στο σύστημα θέρμανσης, με βάση τη διαφορά θερμοκρασίας του αέρα μέσα έξω του θερμοκηπίου, εξοικονομεί σημαντική ποσότητα καυσίμου. 

     Για την εξοικονόμηση ενέργειας, είναι πολύ χρήσιμη η τοποθέτηση θερμοκουρτίνας στο εσωτερικό του θερμοκηπίου. Χρήσιμη είναι επίσης και η τοποθέτηση ανεμιστήρων στο εσωτερικό του θερμοκηπίου για την ομοιόμορφη κατανομή της θερμότητας στο χώρο του. Εκτός από την ομοιόμορφη θερμοκρασία η κίνηση του αέρα μέσα στο θερμοκήπιο δημιουργεί και ομοιόμορφες συνθήκες υγρασίας και διοξειδίου του άνθρακα. 

     Η μείωση της θερμοκρασίας, κατά τη διάρκεια της ημέρας, είναι επίσης πολύ σημαντική. Για το φυσικό εξαερισμό του θερμοκηπίου χρησιμοποιούνται παράθυρα οροφής και πλευρικά παράθυρα. Για να υπάρχει ικανοποιητικός εξαερισμός στη Νότια Ελλάδα, η επιφάνεια του πραγματικού ανοίγματος των παραθύρων καλά είναι να αποτελεί το 25% της καλυμμένης, από το θερμοκήπιο, επιφάνειας. Η χρησιμοποίηση προστατευτικών διχτυών από τα έντομα είναι χρήσιμη αλλά θα απαιτηθούν μεγαλύτερα ανοίγματα παραθύρων. Ο κατάλληλος εξαερισμός είναι σημαντικός όχι μόνο για τον έλεγχο της θερμοκρασίας, αλλά και για να ελεγχθεί η σχετική υγρασία του χώρου και να αναπληρωθεί το διοξείδιο του άνθρακα. Η ψύξη με εξάτμιση νερού (δροσισμός) είναι ένας αποδοτικός και οικονομικός τρόπος να μειωθούν σημαντικά οι υψηλές θερμοκρασίες του θερμοκηπίου το καλοκαίρι. Προς το τέλος της άνοιξης, όταν οι θερμοκρασίες ημέρας γίνονται πάρα πολύ υψηλές, μπορεί να απαιτηθεί κάποια σκίαση μέχρι τις αρχές του φθινοπώρου. Τα υλικά σκίασης πρέπει να αφαιρούνται στα μέσα του φθινοπώρου. Οι κουρτίνες σκίασης είναι ρυθμιζόμενες και είναι προτιμότερες για αυτό το σκοπό. 

     Αν ενδιαφέρει ιδιαίτερα η παραγωγή του καλοκαιριού, ο συνδυασμός δυναμικού εξαερισμού και δροσισμού είναι μια καλή μέθοδος, αλλά καταναλίσκονται σημαντικές ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας. 

     Η θέρμανση, ο εξαερισμός και ο δροσισμός, πρέπει να λειτουργούν αυτόματα για σωστό έλεγχο της θερμοκρασίας, της υγρασίας (σχετικές υγρασίες επάνω από 90 τοις εκατό δημιουργούν προβλήματα ασθενειών) και την εξοικονόμηση εργασίας. Ένας ψηφιακός αυτοματισμός με Η/Υ είναι μια καλή επιλογή, αρκεί να αξιοποιεί κάποιο δοκιμασμένο φυσικό μοντέλο με στόχο και την εξοικονόμηση ενέργειας.

Καλλιέργεια στο έδαφος

O παραδοσιακός τρόπος καλλιέργειας λαχανοκομικών ειδών στο θερμοκήπιο είναι στο έδαφος. Το έδαφος πρέπει να στραγγίζεται καλά. Το έδαφος μπορεί να βελτιωθεί με την εφαρμογή άφθονων ποσοτήτων καλά-χωνεμένης ζωικής κοπριάς ή καλά-χωνεμένα οργανικά υπολείμματα φυτικής προέλευσης. Οι προσθήκες στο έδαφος εφαρμόζονται πριν από την απολύμανση του. Τα εδάφη πρέπει να απολυμανθούν τουλάχιστον δύο εβδομάδες πριν φυτευτούν. Η απολύμανση μπορεί να γίνει με ατμό. Η θερμοκρασία του εδάφους διατηρείται 82°C (σε βάθος 10 εκατοστά) για τουλάχιστον τέσσερις ώρες. Αποφύγετε το βαθύ όργωμα μετά από την απολύμανση για να αποτρέψετε την άνοδο μικροογανισμών από βαθύτερα στρώματα. 

     Μια εδαφική ανάλυση είναι πολύ χρήσιμη πριν από το φύτευμα, για να προσδιοριστεί το λίπασμα που πρέπει να προστεθεί πριν και μετά το φύτευμα ανάλογα με τη καλλιέργεια Όλα τα φωσφορούχα λιπάσματα και το μεγαλύτερο μέρος του καλίου καλά είναι να δοθούν στο έδαφος πριν το φύτευμα και να ενσωματωθούν στο χώμα. Τα λιπάσματα αζώτου μπορούν να εφαρμοστούν, ένα μικρό μέρος πριν το φύτευμα και το υπόλοιπο κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης και καρποφορίας των φυτών. Τα λιπάσματα αζώτου και το υπόλοιπο του καλίου εφαρμόζονται διαλυμένα στο νερό της άρδευσης. Η άρδευση γίνεται με σταλάκτες.

Υδροπονική καλλιέργεια

Το θερμοκήπιο, όταν συνδυαστεί με υδροπονία, παρέχει τη δυνατότητα ρύθμισης όχι μόνον των παραγόντων που επηρεάζουν το εναέριο τμήμα του φυτού, αλλά και των παραγόντων που επηρεάζουν τη  ρίζα των φυτών. Με αποτέλεσμα να αυξάνεται το μέγεθος της παραγωγής και να βελτιώνεται η ποιότητα των προϊόντων.

     Η υδροπονία είναι μια τεχνολογικά εξελιγμένη μέθοδος γεωργικής παραγωγής στην οποία δεν χρησιμοποιείται το φυσικό έδαφος. Η υδροπονική καλλιέργεια των λαχανικών θερμοκηπίου περιλαμβάνει την καλλιέργεια των φυτών μόνο σε θρεπτικά διαλύματα, όπως το NFT, οι δεξαμενές κ.α., καθώς και σε τεχνητά ή φυσικά πορώδη υποστρώματα όπως ο ορυκτοβάμβακας, ο περλίτης, η ελαφρόπετρα, η χαλαζιακή άμμος, οι ίνες κοκκοφοίνικα, το άχυρο, κ.α. Τα υποστρώματα τοποθετούνται σε σάκους, αυλάκια, σκάφες, σωλήνες, κλπ. και αρδεύονται με θρεπτικό διάλυμα. Με την υδροπονία δεν χρειάζεται να απολυμανθεί το έδαφος του θερμοκηπίου, γιατί αυτό απομονώνεται από την καλλιέργεια με πλαστικό φύλλο. 

      Τα διάφορα συστήματα υδροπονικών καλλιεργειών, διακρίνονται σε κλειστά, όπου το θρεπτικό διάλυμα που στραγγίζει μετά την άρδευση των φυτών, κατά το μέγιστο μέρος του, ανακυκλώνεται και σε ανοιχτά συστήματα στα οποία το θρεπτικό διάλυμα που στραγγίζει μετά την άρδευση απορρίπτεται. Με τη χρησιμοποίηση του κλειστού συστήματος έχουμε εξοικονόμηση νερού και λιπασμάτων καθώς και μεγαλύτερη προστασία του περιβάλλοντος. Πολύ χρήσιμη θα είναι μια δεξαμενή συλλογής του απορριπτόμενου θρεπτικού διαλύματος, έξω από το θερμοκήπιο.

Βιβλίο Υδροπονίας free

Υπολογισμός των ανόργανων θρεπτικών διαλυμάτων υδροπονίας

Calculation of Inorganic Nutrients in Hydroponics

Εμπλουτισμός με Διοξείδιο του άνθρακα

Η εισαγωγή συμπληρωματικού διοξειδίου του άνθρακα στο θερμοκήπιο έχει βρεθεί ότι αυξάνει σημαντικά τις παραγωγές των καλλιεργειών του θερμοκηπίου. Το συμπληρωματικό διοξείδιο του άνθρακα είναι οικονομικά αποδοτικό όταν χρησιμοποιείται τις ώρες που υπάρχει φως και που δεν απαιτείται μεγάλος εξαερισμός. Καλύτερα αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν με την έγχυση 600 -1000 PPM του CO2 στο χώρο του θερμοκηπίου, χρησιμοποιώντας υγροποιημένο CO2,  καυστήρες καθαρού προπανίου - βουτανίου ή άλλες γεννήτριες του CO2. Όταν για τον εμπλουτισμό πρόκειται να χρησιμοποιηθούν τα καυσαέρια του συστήματος θέρμανσης, τότε είναι απαραίτητο να προηγηθεί επιλογή του κατάλληλου καυστήρα και των φίλτρων οξειδίων του αζώτου κλπ. Στην τελευταία περίπτωση απαραίτητη επίσης είναι μια δεξαμενή αποθήκευσης θερμού νερού.

Ολοκληρωμένη διαχείριση παρασίτων (IPM)

Η ολοκληρωμένη διαχείριση παρασίτων είναι μια ολιστική προσέγγιση στη διαχείριση των παρασίτων. Το IPM δεν αποκλείει τη χρήση των φυτοφαρμάκων στο θερμοκήπιο. Τα φυτοφάρμακα όμως χρησιμοποιούνται μόνο ως συμπλήρωμα των άλλων μέτρων προστασίας, όπως των τεχνικών: φυσικού, μηχανικού, και βιολογικού ελέγχου, καθώς επίσης και της χρήσης εντόμων εχθρών, έτσι ώστε να μεγιστοποιηθεί η αποτελεσματικότητα. Στα σύγχρονα θερμοκήπια, στα οποία ρυθμίζεται σωστά το περιβάλλον τους, έχουμε πολύ μειωμένη χρήση των φυτοφαρμάκων. Έτσι μειώνονται όχι μόνο τα δυσμενή αποτελέσματα των χημικών ουσιών στους ανθρώπους και το περιβάλλον, αλλά μειώνεται και η πιθανότητα ανάπτυξης ανθεκτικών στα φυτοφάρμακα παρασίτων. Όταν η ρύθμιση του περιβάλλοντος του θερμοκηπίου είναι ακριβής τότε και η διαχείριση παρασίτων είναι απλούστερη.

Πως αποφεύγουμε την υψηλή σχετική υγρασία στο χώρο του θερμοκηπίου, παραγωγής λαχανικών και δρεπτών ανθέων

       Η υγρασία και η ενέργεια στο χώρο του θερμοκηπίου είναι αλληλένδετα συνδεδεμένες. Με την εξάτμιση και τη συμπύκνωση του νερού αποσπάται και παρέχεται θερμότητα, αντίστοιχα, υπό μορφή λανθάνουσας θερμότητας. Επιπλέον, η μεταβολή της θερμοκρασίας και η κίνηση του αέρα στο χώρο του θερμοκηπίου και επομένως η ακτινοβολία και η συναγωγή που τα προκαλούν, επηρεάζουν πολύ τις φυσικές διεργασίες και τις καταστάσεις του νερού. Η ηλιακή ακτινοβολία, με την αύξηση της θερμοκρασίας που δημιουργεί στην επιφάνεια του φύλλου, ρυθμίζει και το ρυθμό της διαπνοής (εξάτμισης νερού στα φύλλα).

       Η πυκνότητα των υδρατμών στο χώρο του θερμοκηπίου είναι μεγαλύτερη κατά τη διάρκεια της ημέρας, γιατί τότε ο ρυθμός εξατμισοδιαπνοής είναι πολύ μεγαλύτερος από τη νύχτα, η σχετική υγρασία όμως είναι μικρότερη κατά τη διάρκεια της ημέρας, γιατί τότε η θερμοκρασία του αέρα είναι υψηλότερη και συνήθως λειτουργεί ο εξαερισμός. Αντίθετα τη νύχτα και ιδιαίτερα λίγο πριν την ανατολή του ήλιου, που έχουμε τη μικρότερη θερμοκρασία, παρόλο που η απόλυτη υγρασία είναι μικρότερη, η σχετική υγρασία του αέρα είναι πολύ υψηλή και πολύ συχνά φθάνει στον κορεσμό.

     Η διατήρηση ενός κατάλληλου περιβάλλοντος σχετικής υγρασίας στο χώρο του θερμοκηπίου είναι απαραίτητη για τη φυσιολογική ανάπτυξη και παραγωγή των φυτών. Οι επιπτώσεις που δημιουργεί η σχετική υγρασία στα φυτά προέρχονται κυρίως από την επίδραση:

α) της υψηλής σχετικής υγρασίας, που ευνοεί τη συμπύκνωση της υγρασίας στο φύλλωμά των φυτών (που έχει ως αποτέλεσμα την εκτεταμένη ανάπτυξη παθογόνων μικροοργανισμών), αλλά και στη σημαντική μείωση της λειτουργίας της διαπνοής (όπου συχνά δημιουργούνται προβλήματα θρέψης στο φυτό) και

β) της χαμηλής σχετικής υγρασίας, που ευνοεί τη την αύξηση της λειτουργίας της διαπνοής (όπου σε μερικές περιπτώσεις το φυτό δεν μπορεί να διατηρήσει την υδρική του ισορροπία), αλλά και στη δημιουργία ευνοϊκού περιβάλλοντος ανάπτυξης διάφορων εντόμων και ακάρεων.

Ιδιαίτερα στα μη θερμαινόμενα θερμοκήπια, κατά τη διάρκεια της νύχτας επικρατεί πολύ υψηλή σχετική υγρασία, που συχνά φθάνει στον κορεσμό και συμπυκνώνεται σε διάφορες επιφάνειες, όπως το κάλυμμα και τα φύλλα των φυτών, δημιουργώντας πολύ δυσμενείς συνθήκες για την παραγωγή των κηπευτικών φυτών, καθώς και των περισσότερων δρεπτών ανθέων. Η αποτελεσματική ρύθμιση της σχετικής υγρασίας βελτιώνει σημαντικά την υγιεινή κατάσταση των φυτών στο θερμοκήπιο και μειώνει σημαντικά τη χρήση χημικών ουσιών για φυτοπροστασία.

Εικ.1 Η συμπύκνωση των υδρατμών ή η πτώση νερού τη νύχτα στην επιφάνεια των φύλλων   διευκολύνει τη βλάστηση των σπορείων των μυκήτων ευνοώντας τις ασθένειες των φυτών

Οι συνθήκες που ευνοούν την υπερβολική σχετική υγρασία τη νύχτα και ενεργούν ταυτόχρονα μέσα στο θερμοκήπιο είναι:

α) η μείωση της θερμοκρασίας και

β) ο πολύ μειωμένος ρυθμός ανταλλαγών αέρα με το εξωτερικό περιβάλλον.

Τη νύχτα ψύχεται ο αέρας στο χώρο του θερμοκηπίου με συναγωγή από τα τοιχώματα και από την ακτινοβολία του καλύμματος, των φυτών και του εδάφους, τα παράθυρα είναι κλειστά και δεν υπάρχει σημαντικός εξαερισμός (για την έξοδο της υγρασίας), επομένως η σχετική υγρασία του αέρα συνεχώς αυξάνεται, παρόλο που η διαπνοή μέσω των στοματίων τη νύχτα είναι ελάχιστη.

Εικ.2 Τη νύχτα με κλειστά τα παράθυρα και χαμηλότερη θερμοκρασία αυξάνει η σχετική υγρασία στο χώρο του θερμοκηπίου.

Τρόποι αποφυγής της υψηλής σχετικής υγρασίας

·    Αποφεύγεται η κλίση του εδάφους (στα μεγάλης έκτασης θερμοκήπια) να είναι μεγάλη, διότι ο ψυχρότερος αέρας συγκεντρώνεται στα χαμηλότερα μέρη και εκεί επικρατεί υψηλότερη σχετική υγρασία.
·  Τα υψηλά θερμοκήπια παρουσιάζουν λιγότερο απότομες αλλαγές της θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας στο χώρο τους. Επίσης οι υδρατμοί ως ελαφρότεροι του υπολοίπου αέρα συγκεντρώνονται υψηλότερα σε μεγαλύτερη απόσταση από τα φυτά.  

·   Κατά τη διάρκεια του χειμώνα θα πρέπει το νερό να χρησιμοποιείται με προσοχή τις απογευματινές ώρες, ώστε να μην υπάρχει υπερβολική υγρασία στην επιφάνεια του εδάφους ή στην επιφάνεια των φυτών όταν θα κλείσουν τα παράθυρα.

·    Καλά είναι (ιδιαίτερα στα μη θερμαινόμενα θερμοκήπια) να μη γίνονται το χειμώνα ψεκασμοί μεγάλου όγκου το βράδυ, διότι τη νύχτα η σχετική υγρασία θα αυξηθεί υπερβολικά.

·    Να κλαδεύονται ή να αποφυλλώνονται κατάλληλα τα φυτά, ώστε να μπορεί ο αέρας να κυκλοφορεί εύκολα μέσα από αυτά.

Εικ.3 Αποφύλλωση χαμηλά, ώστε να μπορεί ο αέρας να κυκλοφορεί εύκολα μέσα από τα φυτά.

·   Η εγκατάσταση ανεμιστήρων ψηλά, για την κυκλοφορία του αέρα στο εσωτερικό του θερμοκηπίου, βελτιώνει πάρα πολύ το περιβάλλον στο χώρο του.

Εικ.4 Ανεμιστήρες ψηλά, για την κυκλοφορία του αέρα στο εσωτερικό του θερμοκηπίου

Εικ. 5 Σε καλλωπιστικά φυτά που είναι ευαίσθητα στην υψηλή υγρασία, η διάτρητη επιφάνεια του τραπεζιού ανάπτυξης διευκολύνει τη κυκλοφορία του αέρα μέσα από τα φυτά και την αποφυγή της συμπύκνωσης υδρατμών στο φύλλωμά τους.

·    Να γίνεται περιορισμένος εξαερισμός ακόμα και τη νύχτα, όταν επικρατεί πολύ υψηλή σχετική υγρασία μέσα στο θερμοκήπιο. Στα θερμαινόμενα θερμοκήπια, ακόμα και με κρύο καιρό, όταν η σχετική υγρασία έξω είναι υπερβολικά υψηλή, είναι αναγκαίο να ανοιχτούν λίγο τα παράθυρα για μικρό χρονικό διάστημα. Έτσι θα βγει ο εσωτερικός υγρός αέρας και θα αντικατασταθεί με τον εξωτερικό, που λόγω της χαμηλότερής του θερμοκρασίας έχει μικρότερη απόλυτη υγρασία. Όταν ο εξωτερικός αέρας ανακατευτεί με το θερμότερο εσωτερικό, θα αυξήσει τη χωρητικότητά του σε υδρατμούς και θα μειωθεί στο σύνολο η σχετική υγρασία, έστω κι αν χαθεί ένα ποσό θερμότητας, που όμως θα συμπληρώσει το σύστημα θέρμανσης.

Σε μερικές περιπτώσεις, για λόγους εξοικονόμησης ενέργειας χρησιμοποιούνται ειδικοί μεταλλάκτες, όπου ο εσωτερικός αέρας, βγαίνοντας προς τα έξω, αφήνει τη θερμότητά του στον αέρα που εισέρχεται για να τον αντικαταστήσει. Έτσι, η θερμοκρασία του εισερχόμενου αέρα είναι λίγους μόνο βαθμούς χαμηλότερη από αυτήν του εξερχόμενου.

Για την αποφυγή φυτασθενειών και ιδιαίτερα του βοτρύτη, στις περισσότερες κηπευτικές καλλιέργειες και καλλιέργειες δρεπτού άνθους η σχετική υγρασία του χώρου ρυθμίζεται να μην υπερβαίνει το 85%. Η σωστότερη ρύθμιση (με αποτέλεσμα τον μειωμένο κίνδυνο φυτασθενειών) γίνεται όταν βασίζεται στη διαφορά της θερμοκρασίας των φυτών και αυτής του αέρα στο σημείο δρόσου. Με αυτό τον τρόπο αποφεύγεται η συμπύκνωση των υδρατμών επάνω στα φυτά.

      Συχνά δημιουργείται μια σύγχυση, αν πρέπει να γίνεται εξαερισμός του θερμοκηπίου, όταν έξω επικρατεί σημαντικά υψηλότερη σχετική υγρασία και πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία από την εσωτερική. Το ερώτημα που τίθεται είναι, αν σ' αυτή  τη περίπτωση γίνει εξαερισμός, η υγρασία του χώρου του θερμοκηπίου θα αυξηθεί ή θα μειωθεί;

      Σε αυτή την περίπτωση, παρόλο που η σχετική υγρασία μέσα μπορεί να είναι χαμηλότερη από την εξωτερική, η απόλυτη υγρασία του αέρα (γραμμάρια Η₂Ο ανά κιλό αέρα) μέσα στο θερμοκήπιο είναι υψηλότερη από αυτήν του εξωτερικού αέρα. Άρα με τον εξαερισμό, επειδή ο εσωτερικός αέρας αντικαθίσταται από τον εξωτερικό, για κάθε κιλό αέρα που βγαίνει έξω εξάγεται μεγαλύτερη ποσότητα υδρατμών από την ποσότητα των υδρατμών που εισέρχονται μαζί με τον ψυχρό αέρα. Επομένως η ποσότητα υδρατμών στο χώρο του θερμοκηπίου θα μειωθεί. Εάν λειτουργήσει και το σύστημα θέρμανσης και διατηρήσει τη θερμοκρασία του χώρου στην αρχική θερμοκρασία, η σχετική υγρασία (% υγρασία με βάση τον κορεσμό) θα διαμορφωθεί σε σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα από την αρχική. Διότι η σχετική υγρασία δεν επηρεάζεται μόνο από την ποσότητα των υδρατμών αλλά και από τη θερμοκρασία.

       Αν όμως δεν λειτουργήσει το σύστημα θέρμανσης, θα μειωθεί η θερμοκρασία του αέρα στο εσωτερικό του θερμοκηπίου. Σε αυτή την περίπτωση, ενώ θα μειωθεί η υφιστάμενη απόλυτη υγρασία του χώρου, η σχετική υγρασία δεν αναμένεται να μειωθεί με τον εξαερισμό, διότι θα μειωθεί η θερμοκρασία του χώρου.

      Το άνοιγμα των παραθύρων τη νύχτα σε μη θερμαινόμενα θερμοκήπια (ιδιαίτερα με κάλυμμα περατό στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία), έχει ευνοϊκά αποτελέσματα, όταν η θερμοκρασία των φυτών συμβεί να είναι χαμηλότερη από αυτήν του εξωτερικού αέρα. Αυτό συμβαίνει συχνά το χειμώνα και την άνοιξη, τις νύχτες με καθαρό ουρανό, γιατί το ισοζύγιο της μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολίας είναι συχνά αρνητικό για τα φυτά.

Εικ. 6 Σωλήνες θέρμανσης ψηλά, που δημιουργούν θετικό ισοζύγιο ακτινοβολίας μεγάλου μήκους κύματος στα άνθη και τα επάνω φύλλα.

Εικ. 7 Αερόθερμα θερμού νερού ψηλά, βοηθούν στην αποφυγή συμπύκνωσης υδρατμών στα άνθη και στο φύλλωμα.

       Στα σύγχρονα θερμοκήπια που θερμαίνονται και χρησιμοποιούν τη νύχτα θερμοκουρτίνα για εξοικονόμηση ενέργειας, η αξιοποίηση της θερμοκουρτίνας και ιδιαίτερα τις νύχτες με καθαρό ουρανό, εκτός από της εξοικονόμηση ενέργειας περιορίζει πολύ και τη μείωση της θερμοκρασίας των φυτών, ώστε να μην γίνεται κατώτερη από τη θερμοκρασία του αέρα του θερμοκηπίου. Υπάρχει όμως ο κίνδυνος να αυξηθεί υπερβολικά η υγρασία στο χώρο του θερμοκηπίου με απλωμένη τη θερμοκουρτίνα, αν δεν γίνει ο απαιτούμενος εξαερισμός.

       Η τοποθέτηση ενός σωλήνα θέρμανσης (ρυθμιζόμενης θερμοκρασίας) μεταξύ της δίδυμης γραμμής των φυτών, κρατά στεγνό το φύλλωμά τους τη νύχτα (αποφυγή φυτασθενειών) και προσφέρει τη δυνατότητα ρύθμισης της διαπνοής την ημέρα (σε συνθήκες υπερβολικής υγρασίας).

Εικ. 8.  Διακρίνονται οι σωλήνες θέρμανσης (χαμηλής σχετικά θερμοκρασίας) μεταξύ των φυτών, για την αποφυγή συμπυκνώσεων υδρατμών στο φύλλωμα.

       Όταν έξω αναμένεται νεφοσκεπής ουρανός τη νύχτα, χωρίς μεγάλη ταχύτητα ανέμου και όχι πολύ χαμηλή θερμοκρασία, τότε αποφεύγεται η χρησιμοποίηση της θερμοκουρτίνας, γιατί στεγανοποιείται περισσότερο ο χώρος και αναμένεται να επικρατήσει πολύ υψηλή υγρασία στο χώρο των φυτών. Άλλωστε, λόγω αυτών των συνθηκών, η εξοικονόμηση ενέργειας που μπορεί να προκύψει είναι πολύ μικρή.

ΠΕΡΙΕΧOΜΕΝΑ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΚΟΠΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ

Ι.          ΣΥΝΟΠΤΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

11.         ΑΝΑΔΟΧΟΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ  ΚΑΙ ΙΣΤΟΡΙΚΟ

ΠΙ.        ΔΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑ  ΑΓΟΡΑΣ

•      Δομή αγοράς και ανάλυση ζήτησης

IV         ΔΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

•      Πωλήσεις και marketing

•      Προγράμματα  παραγωγής

•      Δυναμικότητα  μονάδας

V         ΕΙΣΡΟΕΣ ΥΛΙΚΩΝ

•      Φυτικό υλικό, λιπάσματα, φυτοφάρμακα, CO₂ κλπ

•      Καύσιμα, ηλεκτρισμός

•      Πρόγραμμα προμηθειών

VI        ΤΟΠΟΘΕΣΙΑ ΚΑΙ ΖΩΝΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

•      Ζώνη εγκατάστασης και τοπικές συνθήκες (κλίμα, έδαφος, Θεσμικό πλαίσιο της ανθρώπινης δραστηριότητας κλπ)

•      Επίδραση στο περιβάλλον

VII       ΣΧΕΔΙΟ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ

•      Έργα εγγείων βελτιώσεων.

•  Επιλογή θερμοκηπίου

•      Τεχνολογία παραγωγής (έδαφος, υδροπονικό  σύστημα κλπ)

•      Σχεδιαγράμματα  έργου

•      Εγκαταστάσεις  και μηχανήματα

•     Βοηθητικές εγκαταστάσεις (αποθήκες, ψυγεία κλπ)

VIII     ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΚΑΙ ΓΕΝΙΚΑ ΕΞΟΔΑ

•      Οργάνωση Θερμοκηπίου

•      Γενικά έξοδα

ΙΧ.       ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ  ΔΥΝΑΜΙΚΟ

•      Εργατικό δυναμικό

•      Επιτελείο

Χ.        ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ

ΧΙ.       ΧΡΗΜΑΤΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΉ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΉ ΕΚΤΙΜΗΣΗ

•      Συνολικό κόστος επένδυσης

•      Χρηματοδότηση  προγράμματος

•      Κόστος παραγωγής

•      Εμπορικό  κέρδος

•      Επιδράσεις στην εθνική οικονομία

   XII      ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ

Υδροπονική γλάστρα με αντλία που κυκλοφορεί το θρεπτικό διάλυμα

Υδροπονικό σύστημα δύο επιπέδων

Υπολογισμός Ανόργανων Θρεπτικών Διαλυμάτων 

Η ΑΡΔΕΥΣΗ ΤΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ ΣΤΑ ΑΝΟΙΧΤΑ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Στις συνήθεις επιχειρηματικής μορφής υδροπονικές καλλιέργειες η λίπανση και η άρδευση αποτελούν δυο αδιαίρετες διαδικασίες, τα ανόργανα θρεπτικά στοιχεία (λιπάσματα) είναι διαλυμένα στο νερό της άρδευσης. Λίπανση γίνεται μόνο όταν γίνεται άρδευση και άρδευση γίνεται μόνο με νερό στο οποίο είναι διαλυμένα τα ανόργανα θρεπτικά στοιχεία (λιπάσματα). Το νερό το οποίο περιέχει διαλυμένα τα απαραίτητα ανόργανα θρεπτικά στοιχεία για την ανάπτυξη και την παραγωγή των φυτών ονομάζεται θρεπτικό διάλυμα. Το νερό αποτελεί το κυρίαρχο συστατικό του θρεπτικού διαλύματος.

Ο φυτικός οργανισμός περιέχει σε αναλογία συστατικών ποσοστό μεγαλύτερο του 60-85% του νωπού βάρους νερό, ενώ δεν μπορεί ούτε να υπάρξει αλλά ούτε και να διατηρηθεί στη ζωή χωρίς το νερό.

Το νερό είναι ζωτικής σημασίας για όλες τις λειτουργίες των φυτών και ενεργεί με ποικίλους ρόλους ως:

• μεταφορέας στοιχείων

• διαλύτης

• παράγοντας χημικής αντίδρασης

• παράγοντας σπαργής, που δίνει το σχήμα των φυτών.

Η αύξηση του όγκου των κυττάρων συντελείται κυρίως με απορρόφηση νερού. Τα ζωντανά κύτταρα περιέχουν περίπου 70-90% νερό.

Τα φυτά εκτός από συστατικό του σώματός τους χρειάζονται το νερό και για τη μείωση της θερμοκρασίας τους τη θερμή περίοδο της ημέρας. Ένα μεσημέρι καλοκαιριού όλοι έχουμε παρατηρήσει ότι η θερμοκρασία ενός μεταλλικού αντικειμένου που βρίσκεται στο έδαφος είναι πολύ υψηλή, σε βαθμό που συχνά δεν μπορείς να το πιάσεις με το χέρι, με τα φύλλα όμως οποιουδήποτε υγιούς φυτού δεν συμβαίνει αυτό. Η μείωση της θερμοκρασίας τους επιτυγχάνεται με την εξάτμιση νερού μέσω της λειτουργίας της διαπνοής.

Το νερό που χρειάζονται τα φυτά αναπληρώνεται με μεταφορά από το περιβάλλον της ρίζας. Το νερό που εξατμίζεται στο επίπεδο των φύλλων με τη διαπνοή δημιουργεί αρνητική πίεση, δημιουργούνται έτσι διαφορές πίεσης νερού μεταξύ των: φύλλων, τα διαφορετικά μέρη του φυτού, της ρίζας και του περιβάλλοντος της ρίζας. Για τη κίνηση αυτή του νερού δεν απαιτείται κατανάλωση ενέργειας εκ μέρους του φυτού, αυτή προέρχεται από τον ήλιο.

Η εξάτμιση νερού μέσω της διαπνοής των φυτών γίνεται από τα στομάτια που βρίσκονται στα φύλλα (λόγω διαφορετικής πίεσης υδρατμών μεταξύ των υποστομάτιων χώρων και της ατμόσφαιρας). Τα στομάτια ενώ καλύπτουν μόνο το 1-3% της επιφάνειας του φύλλου είναι υπεύθυνα για το 99% του εξατμιζόμενου νερού. Τα στομάτια ανοίγουν και κλείνουν και η λειτουργία τους εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Δηλαδή ανοίγουν με το φώς της ημέρας και κλείνουν τη νύχτα (στα πλείστα καλλιεργούμενα φυτά). Στη περίπτωση που υπάρξει σημαντική έλλειψη νερού από το φυτό, είτε λόγο πολύ υψηλής διαπνοής (χαμηλή σχετική υγρασία του αέρα, υψηλή θερμοκρασία φύλλου) ή έλλειψης νερού στο υπόστρωμα, τα στομάτια κλείνουν για να περισώσουν μια ποσότητα νερού στο εσωτερικό του φυτού. Τα στομάτια των φυτών είναι αυτά που τελικά αντιδρούν για να ρυθμίσουν την ένταση της διαπνοής.

Γενικά, τα στομάτια είναι ευαίσθητα σε παράγοντες:

Εξωτερικούς όπως:

·         φωτισμός,

·         υγρασία εδάφους,

·         θερμοκρασία,

·         συγκέντρωση CO2,

και εσωτερικούς όπως:

·         κατάσταση του φύλλου από πλευράς υγρασίας,

·         φυσιολογική ηλικία του φύλλου,

·         παρουσία ή έλλειψη ορισμένων στοιχείων

·         δημιουργία φυτορμονών από το φυτό

Όσο μεγαλύτερης έντασης είναι η ηλιακή ακτινοβολία και/ή όσο πιο μεγάλη είναι η φυλλική επιφάνεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα του διαπνεόμενου νερού.

Η ποσότητα του νερού που εξατμίζεται με τη διαπνοή, συγκρινόμενη με το διαθέσιμο νερό που υπάρχει στους ιστούς των φυτών είναι πάρα πολύ μεγαλύτερη, ιδιαίτερα το καλοκαίρι. Μέσα σε ένα 24ωρο, το 96-98% του νερού που απορροφάται από τις ρίζες βγαίνει από τα φύλλα με τη διαπνοή. Μόνο το 2-4%, χρησιμεύει για τις φυσιολογικές λειτουργίες και κυρίως στην αύξηση του όγκου των κυττάρων των φυτών.

Τα καλλιεργούμενα φυτά διαθέτουν μικρές «αποθήκες νερού». Τα αποθέματα νερού που διαθέτει το φυτό για να αντιμετωπίσει κάποια ανεπάρκεια στην απορρόφηση, αντιστοιχούν μόνο στο 8-24% της ημερήσιας διαπνοής. Αν η περιεκτικότητά τους σε νερό μειωθεί κατά 20-30% από την άριστη τιμή, τότε μπορεί να μαραθούν πολύ γρήγορα.

Γενικά, αν η απώλεια νερού με τη διαπνοή είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή που τροφοδοτεί η ρίζα τότε το φυτό μαραίνεται. Με τη μάρανση των φυτών κλείνουν τα στομάτια και επειδή από τα στομάτια εισέρχεται το διοξείδιο του άνθρακα για τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης, δεν μπορεί να μπει το διοξείδιο του άνθρακα και σταματά η φωτοσύνθεση, δηλαδή η λειτουργία που δημιουργεί τη παραγωγή και την ανάπτυξη του φυτού.

Τα φυτά πρέπει επομένως να λαμβάνουν συνεχώς από το υπόστρωμα, την ποσότητα του νερού που χάνουν με τη διαπνοή και ο έλεγχος της διαθεσιμότητας του νερού στα φυτά, καθίσταται ένας από τους κυριότερους παράγοντες επιτυχίας της καλλιέργειας.

Το νερό που χάνεται στην ατμόσφαιρα με τη διαπνοή είναι καθαρό νερό (ελεύθερο νερό, χωρίς άλατα). Αυτό το καθαρό νερό αφαιρείται από τη ρίζα, με αποτέλεσμα να αυξάνει η συνολική συγκέντρωση των αλάτων στη περιοχή της ρίζας. Έτσι μαζί με την αύξηση των αλάτων μειώνεται το καθαρό νερό (χαμηλώνει το υδατικό δυναμικό) στη περιοχή της ρίζας, με συνέπεια να δυσκολεύονται τα φυτά να απορροφήσουν το αναγκαίο νερό. Τα άλατα, που αυξάνεται η συγκέντρωση τους στη περιοχή της ρίζας, προέρχονται είτε από αυτά που περιέχονται στο νερό της άρδευσης (περιέχει στοιχεία τα οποία δεν έχουν σχέση με τη θρέψη των φυτών π.χ. Νάτριο, Χλώριο) ή από τα λιπάσματα που χρησιμοποιούμε (η ποσότητα των ανόργανων θρεπτικών στοιχείων που απορροφούν τα φυτά για να χτίσουν το σώμα τους είναι συχνά μικρή, συγκριτικά με τη ποσότητα που τους παρέχουμε). Όταν επικρατεί ηλιοφάνεια και υψηλή θερμοκρασία, οπότε ευνοείται ο υψηλός ρυθμός διαπνοής, η συμπύκνωση των αλάτων στο υπόστρωμα αυξάνει πολύ γρήγορα, με αποτέλεσμα να περιορίζεται σημαντικά το καθαρό διαθέσιμο νερό (μειώνεται το υδατικό δυναμικό). Είναι πολύ σημαντικό επομένως με την άρδευση η συγκέντρωση των αλάτων στη περιοχή της ρίζας να κρατιέται σταθεροποιημένη και όχι να αυξάνει.

Η αλατότητα στο θρεπτικό διάλυμα μετριέται εύκολα με το αγωγιμόμετρο που δίδει τιμές ειδικής ηλεκτρικής αγωγιμότητας (EC). Η ηλεκτρική αγωγιμότητα σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία είναι ανάλογη της συγκέντρωσης των αλάτων που βρίσκονται στο διάλυμα. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας όμως δε δίνει καμιά ένδειξη για το είδος των αλάτων που βρίσκονται διαλυμένα.

Όταν η ηλεκτρική αγωγιμότητα του διαλύματος στο περιβάλλον του ριζικού συστήματος είναι χαμηλότερη από μια συγκεκριμένη τιμή, αυτό σημαίνει ανεπαρκή περιεκτικότητα σε ανόργανα θρεπτικά στοιχεία. Αντίθετα, υψηλότερη από μια συγκεκριμένη τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας υποδηλώνει υψηλή συγκέντρωση αλάτων και χαμηλή ποσότητα καθαρού διαθέσιμου νερού στα φυτά, με αρνητικές επιπτώσεις για την ανάπτυξη και παραγωγή των φυτών.

Γενικά, η βασική μας επιδίωξη στην άρδευση είναι να διατηρούμε αρκετή ποσότητα εύκολα διαθέσιμου καθαρού νερού στη περιοχή της ρίζας, και τα απαραίτητα ανόργανα θρεπτικα στοιχεία. Για να συμβαίνει αυτό φροντίζουμε να κρατάμε σταθερή την ηλεκτρική αγωγιμότητα του διαλύματος στη περιοχή αυτή.

Στα ανοιχτά υδροπονικά συστήματα, η καλλιέργεια γίνεται σε πορώδη υποστρώματα. Τα υποστρώματα που χρησιμοποιούνται στην υδροπονία έχουν ολικό πορώδες που κυμαίνεται μεταξύ 60 και 90%. Το νερό μετά το τέλος της άρδευσης συγκρατείται από το υπόστρωμα στους μικρότερους σε διάμετρο πόρους και απορρέει από τους μεγαλύτερους πόρους, επιτρέποντας έτσι την είσοδο φρέσκου αέρα (πλούσιο σε οξυγόνο) στη περιοχή της ρίζας (η άρδευση λειτουργεί και ως αντλία οξυγόνου που είναι απαραίτητο για τη λειτουργία της ρίζας).

Η ποσότητα του νερού που απομένει στο υπόστρωμα αμέσως μετά τη στράγγιση ονομάζεται υδατοϊκανότητα του υποστρώματος και ένα μεγάλο ποσοστό (ανάλογα με το είδος του υποστρώματος) από το νερό της υδατοικανότητας είναι εύκολα διαθέσιμο στο φυτό. Π.χ. το εύκολα διαθέσιμο νερό στο περλίτη είναι περίπου 7% του όγκου του υποστρώματος, στην ελαφρόπετρα διαμέτρου 0-5mm 9%, στον ορυκτοβάμβακα 42% και στις ίνες καρύδας 28%. Εκτός από το είδος του υποστρώματος, το ύψος του δοχείου επηρεάζει σημαντικά το νερό που συγκρατείται στο υπόστρωμα.

Σε ίδια ποσότητα υποστρώματος, όσο μεγαλύτερη είναι η βάση του δοχείου που το περιέχει τόσο περισσότερο νερό συγκρατείται στο υπόστρωμα

Τα χαρακτηριστικά ενός υποστρώματος μεταβάλλονται με την πάροδο του χρόνου। Προκαλούνται κυρίως από: συμπίεση, σύνθλιψη, ανάπτυξη μικροχλωρίδας και αύξηση της ρίζας। Αυτά προκαλούν συνήθως μόνιμη μεταβολή της ικανότητας συγκράτησης νερού και της υδραυλικής αγωγιμότητας, τα οποία επηρεάζουν και την κίνηση του νερού στο υπόστρωμα

Η κατακόρυφη κίνηση του θρεπτικού διαλύματος στο υπόστρωμα είναι τόσο μεγαλύτερη όσο το πορώδες είναι μεγαλύτερο και η διάμετρος των πόρων είναι μεγαλύτερη. Αυτή η δυνατότητα κίνησης του θρεπτικού διαλύματος χαρακτηρίζει την υδραυλική αγωγιμότητα των υποστρωμάτων και καθορίζει το ρυθμό στράγγισης του θρεπτικού διαλύματος, αλλά και την πλευρική του κίνηση στο υπόστρωμα. Σε πολύ χαμηλή υδραυλική αγωγιμότητα του υποστρώματος το θρεπτικό διάλυμα καλά είναι να παρέχεται με σταλάκτες μικρής παροχής ή σε μικρές αρδευτικές δόσεις και περισσότερες φορές, για να προλαβαίνει να διεισδύσει στο υπόστρωμα. Σε πολύ υψηλή υδραυλική αγωγιμότητα του υποστρώματος, επειδή το νερό δεν απλώνεται οριζόντια, χρησιμοποιούνται περισσότεροι σταλάκτες ή προτιμούνται οι μικροί ψεκαστές, για να απλώνεται το θρεπτικό διάλυμα σε όλη τη μάζα του υποστρώματος.

Η ποσότητα του νερού στο υπόστρωμα, επηρεάζει και τη συγκέντρωση του οξυγόνου και τη συνολική συγκέντρωση των αλάτων (ΕC) στη περιοχή της ρίζας

Οι στόχοι της Άρδευσης είναι:

• να προμηθεύσει το νερό που περιέχεται στο σώμα των φυτών

• να καλύψει τις ανάγκες των φυτών σε νερό που είναι απαραίτητο για τη διαπνοή τους

• να καλύψει τις ανάγκες των φυτών σε ανόργανα θρεπτικά στοιχεία

• να διατηρηθεί η συγκέντρωση του οξυγόνου στη ρίζα η μεγαλύτερη δυνατή

Όλα τα παραπάνω πρέπει να επιτυγχάνονται με τη μεγαλύτερη δυνατή αποτελεσματικότητα (εξοικονόμηση νερού και λιπασμάτων), μια και τα λιπάσματα συμμετέχουν σημαντικά στο κόστος παραγωγής.

Η αποτελεσματικότητα της άρδευσης (Ε) υπολογίζεται από το ποσοστό της ποσότητας του νερού που χρησιμοποιείται από τα φυτά (Νφ), ως προς τη ποσότητα του νερού που εφαρμόζεται (Νε)।

Ε = (Νφ / Νε) x 100

Όσο η ποσότητα του νερού που εφαρμόζεται (Νε) πλησιάζει τη ποσότητα του νερού που χρησιμοποιείται από τα φυτά (Νφ), τόσο αποτελεσματικότερη είναι η άρδευση.

Στα κλειστά συστήματα με πορώδες υπόστρωμα, η ποσότητα του θρεπτικού διαλύματος που παρέχεται κάθε φορά στη ρίζα (αρδευτική δόση) μπορεί να είναι υψηλότερη από την χρησιμοποιούμενη στα ανοιχτά συστήματα (διπλάσια) και η συχνότητα με την οποία παρέχεται το διάλυμα συνήθως είναι υψηλότερη από ότι απαιτεί η εξατμισοδιαπνοή. Σε αυτή τη περίπτωση, επειδή το κύκλωμα είναι κλειστό και ανακυκλώνεται το θρεπτικό διάλυμα, δεν παρουσιάζονται μεγάλες απώλειες νερού και θρεπτικών στοιχείων. Γενικά, τα κλειστά συστήματα παρουσιάζουν πολύ καλύτερη αποτελεσματικότητα άρδευσης από ότι τα ανοιχτά υδροπονικά συστήματα. Βεβαία, και στα κλειστά συστήματα καλλιέργειας ένα μέρος του διαλύματος απορρίπτεται (σε ποσοστό που εξαρτάται πολύ από τη συγκέντρωση των αλάτων του νερού που χρησιμοποιείται). Έτσι για να αποφευχθεί η συγκέντρωση κάποιου στοιχείου με τη συνεχή ανακύκλωση σε τοξικά επίπεδα, είτε απορρίπτεται μια μικρή ποσότητα του κυκλοφορούντος θρεπτικού διαλύματος καθημερινά, ή απορρίπτεται όλο το διάλυμα κάθε 20 ημέρες και αντικαθίσταται με νέο. Όταν το νερό που χρησιμοποιείται για τη παρασκευή του θρεπτικού διαλύματος περιέχει μεγάλη ποσότητα αλάτων, η απόρριψη γίνεται σε συντομότερο χρονικό διάστημα. Σε αυτή τη περίπτωση η σπατάλη νερού και λιπασμάτων εξαρτάται κυρίως από τη ποιότητα του νερού που χρησιμοποιείται.

Το πρόβλημα της σωστής άρδευσης γίνεται πολύ σημαντικό στα ανοιχτά συστήματα, γιατί μπορεί να υπάρξει υπερβολική σπατάλη νερού και λιπασμάτων ή σημαντική έλλειψη νερού και θρεπτικών στοιχείων στα φυτά. Στα ανοιχτά συστήματα δεν υπάρχει ανακύκλωση του διαλύματος και όσο διάλυμα στραγγίζει από το πορώδες υπόστρωμα χάνεται συνήθως ανώφελα. Σε αυτή τη περίπτωση η ηλεκτρική αγωγιμότητα του περιβάλλοντος της ρίζας εξαρτάται όχι μόνο από τη συγκέντρωση του διαλύματος που οδηγείται σε αυτήν, αλλά κυρίως από τη ποσότητα του νερού που στραγγίζει (παρασύροντας την περίσσια των αλάτων έξω από το υπόστρωμα) και χάνεται σε κάθε άρδευση (εξαρτάται δηλαδή από την αρδευτική δόση), καθώς και από πόσες φορές την ημέρα γίνεται άρδευση «συχνότητα άρδευσης». Ρυθμίζοντας επομένως την αρδευτική δόση και της συχνότητας της άρδευσης καθορίζουμε, την συγκέντρωση των αλάτων (EC) στη περιοχή της ρίζας και την αποτελεσματικότητα της άρδευσης.

Αρδευτική δόση με ποσότητα θρεπτικού διαλύματος που δεν επιτρέπει τη στράγγιση αρκετής ποσότητας διαλύματος, αυξάνει υπερβολικά την συγκέντρωση αλάτων στη περιοχή του ριζοστρώματος και δυσκολεύει το φυτό να αποσπάσει καθαρό νερό από το υπόστρωμα. Γι’ αυτό κάθε φορά που γίνεται άρδευση ένα μέρος του διαλύματος που δίνεται για την άρδευση των φυτών πρέπει να στραγγίζει έξω από τον σάκο ως πλεονάζον διάλυμα. Αυτό το ποσοστό έκπλυσης, όπως ονομάζεται, κυμαίνεται από 10 - 30% ανάλογα με τη συγκέντρωση των αλάτων του νερού που χρησιμοποιείται. Αν χρησιμοποιείται πολύ μεγαλύτερη ποσότητα θρεπτικού διαλύματος από τη κανονική αρδευτική δόση, στραγγίζει και χάνεται ανώφελα μεγάλη ποσότητα διαλύματος που έχει ως αποτέλεσμα μεγάλη σπατάλη λιπασμάτων και νερού. Επίσης, μεγάλη χρονική διάρκεια από τη μια άρδευση στην άλλη (μικρή συχνότητα άρδευσης) αυξάνει υπερβολικά την συγκέντρωση αλάτων στη περιοχή του ριζοστρώματος (λόγω απωλειών καθαρού νερού με τη διαπνοή) και δυσκολεύει το φυτό να αποσπάσει καθαρό νερό από το υπόστρωμα. Αντίθετα μεγάλη συχνότητα άρδευσης δημιουργεί σπατάλη νερού και λιπασμάτων.

Η αποτελεσματικότητα των διαφόρων αυτοματισμών άρδευσης εξαρτάται από το πρόγραμμα λειτουργίας που διαθέτουν και τη σωστή ρύθμιση τους στη κάθε περίπτωση.

Τα χρησιμοποιούμενα συστήματα ελέγχου της άρδευσης στα ανοιχτά υδροπονικά συστήματα, μπορούν να χωριστούν σε δύο βασικές κατηγορίες:

• Συστήματα με ανατροφοδότηση

• Συστήματα χωρίς ανατροφοδότηση

Στη πρώτη περίπτωση καθορίζεται ο χρόνος έναρξης της άρδευσης και το αποτέλεσμα συμμετέχει στον έλεγχο της διαδικασίας. Δηλαδή η διακοπή της άρδευσης εξαρτάται από κάποιο αισθητήριο που θα δώσει εντολή για διακοπή. Συνήθως, για τη διακοπή της άρδευσης χρησιμοποιείται το ποσοστό απορροής του σάκου. Έτσι καθορίζεται αυτόματα η αρδευτική δόση, αφού προηγουμένως έχει καθοριστεί το επιθυμητό ποσοστό απορροής, με βάση τη ποιότητα του νερού που χρησιμοποιείται και το είδος του υποστρώματος.

Ο έλεγχος της συχνότητας της άρδευσης, δηλαδή κάθε πότε να ξεκινάει η άρδευση, μπορεί να γίνεται με τη χρήση μετρητή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στη περιοχή του υποστρώματος. Σε αυτή τη περίπτωση, όταν η ηλεκτρική αγωγιμότητα του υποστρώματος υπερβεί κάποιο όριο π.χ. 0,3-1 mS/dm τότε γίνεται πότισμα. Απαιτούνται όμως ειδικοί αξιόπιστοι μετρητές ηλεκτρικής αγωγιμότητας υποστρώματος κατάλληλα ρυθμισμένοι για το χρησιμοποιούμενο υπόστρωμα. Ο έλεγχος της συχνότητας της άρδευσης μπορεί να γίνει και από μετρήσεις της μεταβολής της περιεκτικότητας του υποστρώματος σε καθαρό νερό. Μια μέθοδος είναι αυτή που βασίζεται στη χρήση μετρητών διηλεκτρικής αγωγιμότητας του υποστρώματος (ΤDR). H λειτουργία τους βασίζεται στη μέτρηση της ταχύτητας μεταφοράς ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος ή ενός παλμού μέσα στο υπόστρωμα. Η ταχύτητα εξαρτάται από τη διηλεκτρική σταθερά των συστατικών του υποστρώματος, αλλά επειδή η διηλεκτρική σταθερά του νερού είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτήν των άλλων συστατικών του υποστρώματος, η μεταβολή της ταχύτητας οφείλεται κυρίως στη μεταβολή της περιεκτικότητας του υποστρώματος σε καθαρό νερό. Οι μετρητές αυτοί έχουν συνήθως τρείς παράλληλες μεταλλικές αιχμές με μήκος που κυμαίνεται από 10 έως 50 εκατοστά και έχουν τη δυνατότητα να μετρούν ταυτόχρονα την περιεκτικότητα σε καθαρό νερό του υποστρώματος (αξιοποιώντας ένα εμπειρικό πρότυπο) και την ηλεκτρική αγωγιμότητα του θρεπτικού διαλύματος στο υπόστρωμα. Για τη ρύθμιση της συχνότητας της άρδευσης αξιοποιείται όχι τόσο η απόλυτη τιμή της μέτρησης όσο η μεταβολή της από προηγούμενη τιμή.

Άλλος τρόπος για τον έλεγχο της συχνότητας της άρδευσης είναι με τον ολοκληρωτή ηλιακής ακτινοβολίας που θα αναφερθούμε παρακάτω.

Η αποτελεσματικότητα της άρδευσης στα συστήματα με ανατροφοδότηση είναι ικανοποιητική, αρκεί να υπάρχει ομοιομορφία παροχής στο αρδευτικό σύστημα και ο έλεγχος καλής λειτουργίας, η βαθμονόμηση, η συντήρηση των αισθητηρίων στάθμης και ηλεκτρικής αγωγιμότητας, να γίνονται συχνά.

Στα συστήματα χωρίς ανατροφοδότηση, αφού γίνει η έναρξη της άρδευσης παρέχεται μια προκαθορισμένη ποσότητα νερού, συνήθως με ένα χρονοδιακόπτη, χωρίς το αποτέλεσμα να συμμετέχει στον έλεγχο της διαδικασίας. Σε αυτή τη περίπτωση πολύ συχνά γίνεται υπερβολική σπατάλη νερού και λιπασμάτων, γιατί η διάρκεια της άρδευσης καθορίζεται εμπειρικά και πολλές φορές δεν διαφοροποιείται στα διαφορετικά υποστρώματα και την εποχή.

Ένα αποτελεσματικό πρόγραμμα άρδευσης πρέπει να αποσκοπεί στο να διατηρείται η περιεκτικότητα του υποστρώματος σε νερό εντός των ορίων του εύκολα διαθέσιμου νερού για τα φυτά, χωρίς να αυξάνεται σημαντικά η ηλεκτρική αγωγιμότητα στη περιοχή της ρίζας. Η αρδευτική δόση καλά είναι να κρατιέται σταθερή και να εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του υποστρώματος. Η συχνότητα της άρδευσης μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και εξαρτάται από τη διαπνοή των φυτών που αποτελεί τον κύριο παράγοντα ζήτησης νερού από τα φυτά (Μαυρογιανόπουλος 2006).

Για τον υπολογισμό επομένως της αρδευτικής δόσης [Q] (σε λίτρα/σάκο ) μπορεί να χρησιμοποιηθεί η παρακάτω ισότητα:

Ν x Ww x Y

Q = --------------------

1- dr

Όπου:

Ν το ποσοστό της εύκολα διαθέσιμη υγρασία του υποστρώματος που έχει εξαντληθεί και στο οποίο θέλουμε να ξεκινά η άρδευση. Επιλέγεται το 5% - 35% της εύκολα διαθέσιμης υγρασίας του υποστρώματος, μικρό ποσοστό για αλατούχα νερά και μικρής υδατοϊκανότητας υποστρώματα.

Ww, το ποσοστό του εύκολα διαθέσιμου νερού του υποστρώματος (στο περλίτη είναι περίπου το 24% της ποσότητας νερού στην υδατοϊκανότητα του σάκου, στην ελαφρόπετρα με κόκκους 0-5 mm 24%, στον ορυκτοβάμβακα 85% και στις ίνες καρύδας 58%).

Y, η υδατοϊκανότητα του υποστρώματος του σάκου [λίτρα/σάκο]. Η ποσότητα του νερού του υποστρώματος στην υδατοϊκανότητα του σάκου μπορεί να μετρηθεί ως εξής: ζυγίζεται ο σάκος με το υπόστρωμα στεγνό, μετά γεμίζεται με νερό και αφήνεται μέσα σε γεμάτο με νερό δοχείο για ένα 24ωρο, ώστε να διαβρεχτεί πλήρως, μετά βγαίνει από το δοχείο τοποθετείται οριζόντια ανοίγονται οπές στο κάτω μέρος και αφήνεται να στραγγίσει για 6 ώρες, ξαναζυγίζεται και η διαφορά βάρους είναι η υδατοϊκανότητα σε kg/σάκο ή λίτρα/σάκο). Όταν τα φυτά αποκτήσουν το τελικό τους μέγεθος οι μετρήσεις επαναλαμβάνονται, διότι η ανάπτυξη της ρίζας αλλάζει την ιδατοϊκανότητα του υποστρώματος.

dr, το επιθυμητό ποσοστό νερού απορροής σε κάθε άρδευση (η ποσότητα πρέπει να είναι ανάλογη με τη περιεκτικότητα του νερού σε άλατα και τη διαθεσιμότητα νερού του υποστρώματος, συνήθως κυμαίνεται από 10%-30% της αρδευτικής δόσης).

Η διάρκεια της κάθε άρδευσης για να επιτευχθεί αυτή η αρδευτική δόση σε δευτερόλεπτα μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση:

Q

        t = ----------- x 3600

n x q

Όπου: t διάρκεια [δευτερόλεπτα]

           3600 [δευτερόλεπτα/ώρα]

           Q αρδευτική δόση [λίτρα/σάκο]

           n ο αριθμός των σταλακτών ανά σάκο

           q η παροχή του κάθε σταλάκτη [λίτρα/ώρα]

Η συχνότητα άρδευσης μπορεί να καθοριστεί από το ρυθμό της διαπνοής των φυτών και την αρδευτική δόση. Ένας καλός τρόπος ελέγχου της αρδευτικής συχνότητας είναι με τον ολοκληρωτή ηλιακής ακτινοβολίας. Σε αυτή τη περίπτωση όταν το άθροισμα της ηλιακής ενέργειας που έχει εισέλθει στο θερμοκήπιο υπερβεί κάποια ποσότητα, τότε γίνεται πότισμα με την προϋπολογισθείσα αρδευτική δόση. Η μέθοδος αυτή βασίζεται στη καλή συσχέτιση που παρουσιάζουν η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία με το ρυθμό της διαπνοής. Ο ρυθμός της διαπνοής εξαρτάται από το μέγεθος της ηλιακής ενέργειας που πέφτει μέσα στο θερμοκήπιο, τη θερμοκρασία, τη σχετική υγρασία, το ρυθμό εξαερισμού, το μέγεθος της φυλλικής επιφάνειας των φυτών και το είδος του φυτού. Επειδή πλην των παραγόντων που αφορούν τα φυτά οι παράγοντες θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας εξαρτώνται κυρίως από την ηλιακή ακτινοβολία μπορούμε να εκτιμήσουμε ικανοποιητικά τη διαπνοή λαμβάνοντας υπόψη και μόνο την ηλιακή ακτινοβολία.

Για τον υπολογισμό της ποσότητας της ηλιακής ενέργειας στην οποία πρέπει να γίνεται η έναρξη της άρδευσης αρκεί να υπολογίσουμε την ενέργεια που απαιτείται για την εξάτμιση της ποσότητας του νερού που δίνουμε με την αρδευτική δόση και την ηλιακή ενέργεια που ξοδεύεται για άλλους σκοπούς στο θερμοκήπιο.

Το ισοζύγιο ενέργειας επομένως στο χώρο του θερμοκήπιο μπορεί να γραφεί:

ΣRg × rc × Etr - Q × n × λ × (1- dr) = 0

Όπου: ΣRg άθροισμα της προσπίπτουσας ηλιακής ενέργειας έξω από το θερμοκήπιο [J/m2]

rc περατότητα του θερμοκηπίου στην ηλιακή ακτινοβολία [-]

Etr ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που αναλώνεται για την εξατμισοδιαπνοή, κυμαίνεται από 0,3 έως 0,9 (με μια μέση τιμή 0,65), ανάλογα με το στάδιο ανάπτυξης των φυτών (δείκτη φυλλικής επιφάνειας), το είδος της καλλιέργειας και το ρυθμό εξαερισμού του θερμοκηπίου [-]

Q αρδευτική δόση [λίτρα / σάκο]

n αριθμός σάκων / m2

λ λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης του νερού [≈ 2,45 MJ/kg]

dr το ποσοστό απορροής [-]

Από τη προηγούμενη εξίσωση λύνοντας ως προς το άθροισμα της ηλιακής ακτινοβολίας έχουμε τη ποσότητας της ηλιακής ενέργειας στην οποία έχει καταναλωθεί η ποσότητα του νερού της αρδευτικής δόσης και πρέπει να γίνει η έναρξη της επόμενης άρδευσης.

ΣRg = Q × n × λ × (1- dr) / rc × Etr [J/m2]

Η ποσότητα αυτή της προσπίπτουσας ηλιακής ενέργειας μπορεί επομένως να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της συχνότητας της άρδευσης.

Επειδή το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που αναλώνεται για την εξατμισοδιαπνοή, κυμαίνεται ανάλογα με το φυσικό περιβάλλον που επικρατεί στο θερμοκήπιο, το στάδιο ανάπτυξης των φυτών, τη πυκνότητα φύτευσης και το είδος της καλλιέργειας, η τιμή του Etr μπορεί να υπολογιστεί θεωρητικά χρησιμοποιόντας τον τύπο υπολογισμού της εξατμισοδιαπνοής κατά Penman–Monteith, Stanghelini (1987) ή κατά Baille (1994). Μπορεί όμως να γίνει και εμπειρική εκτίμηση της τιμής του από ένα εξατμισήμετρο ή λυσίμετρο ή από συχνές μετρήσεις της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του διαλύματος στο σάκο λίγο πριν την επομένη άρδευση. Στη τελευταία περίπτωση, για τις μετρήσεις αποσπάται θρεπτικό διάλυμα με σύριγγα από το σάκο και προσδιορίζεται η διαφορά της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του διαλύματος στο σάκο και αυτής του θρεπτικού διαλύματος με το οποίο τροφοδοτείται. Γενικά η ηλεκτρική αγωγιμότητα του διαλύματος στο σάκο πρέπει να βρίσκεται 0,2 - 0,5 mS/dm υψηλότερα από αυτήν του διαλύματος τροφοδοσίας, όταν υπερβαίνει το πάνω όριο, σημαίνει ότι πρέπει να αυξηθεί η συχνότητα του ποτίσματος (μεγαλύτερη διαπνοή άρα μεγαλύτερο Etr), ενώ όταν είναι κάτω από το κάτω όριο να μειωθεί (μικρότερο Etr).

Στη περίπτωση του θεωρητικού υπολογισμού της εξατμισοδιαπνοής στο θερμοκήπιο, αυτή κατά Baille (1994) μπορεί να υπολογίζεται από τη σχέση:

λ×Ε = α × {1-exp(-Kc × LAI)} × Rn + β × LAI × Di

Ε ρυθμός διαπνοής kg/m2।s

Kc καλλιεργητικός συντελεστής (εξαρτάται από το είδος του φυτού)

LAI δείκτης φυλλικής επιφάνειας

Rn πυκνότητα ροής της καθαρής ακτινοβολίας W/m2

Di έλλειμμα κορεσμού του αέρα του θερμοκηπίου kPa

α και β είναι σταθερές παράμετροι που εξαρτώνται από το είδος της καλλιέργειας και τις συνθήκες του περιβάλλοντος του θερμοκηπίου και προσδιορίζονται στατιστικά.

Σε όλες τις υδροπονικές μεθόδους που αφορούν πορώδη υποστρώματα, η τροφοδοσία του θρεπτικού διαλύματος στα φυτά γίνεται με σταλάκτες ή με μικρούς ψεκαστές, συνήθως ένας σταλάκτης παροχής 1- 4 λίτρων την ώρα για κάθε φυτό. Για να αποφευχθούν τα φραξίματα στους σταλάκτες είναι απαραίτητο να έχει τοποθετηθεί στην αρχή του δικτύου ένα πολύ καλό σύστημα φιλτραρίσματος του διαλύματος.

Ένα άλλο πολύ σημαντικό στοιχείο στην άρδευση των υδροπονικών συστημάτων είναι όλα τα φυτά να λαμβάνουν την ίδια ποσότητα θρεπτικού διαλύματος (ομοιομορφία άρδευσης). Γι’ αυτό, ο σωλήνας τροφοδοσίας στη γραμμή των φυτών πρέπει να είναι οριζόντιος και να βρίσκεται χαμηλότερα από το επίπεδο του υποστρώματος, γιατί αλλιώς δημιουργείται διαφορά πίεσης κατά μήκος του σωλήνα (διαφορετική παροχή) και στο τέλος της κάθε άρδευσης το διάλυμα που βρίσκεται μέσα στο σωλήνα αδειάζει στα φυτά που βρίσκονται χαμηλότερα, δημιουργώντας έτσι σημαντικά προβλήματα ανομοιομορφίας. Σε όσες περιπτώσεις δεν είναι δυνατόν να γίνουν αυτά, είναι απαραίτητη η χρησιμοποίηση σταλακτών που κλείνουν αυτόματα μετά το τέλος της άρδευσης.

Συμπερασματικά, η επιδίωξη στην άρδευση είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα στο σάκο να κρατιέται όσο το δυνατόν σταθερή, όλα τα φυτά να λαμβάνουν την ίδια ποσότητα θρεπτικού διαλύματος (ομοιομορφία) και η εξοικονόμηση νερού και λιπασμάτων να είναι η μεγαλύτερη δυνατή. Γι’ αυτό οποιοσδήποτε αυτοματισμός ή μέθοδος και να χρησιμοποιείται απαιτείται συχνός έλεγχος της ηλεκτρικής αγωγιμότητάς και του pH στη περιοχή της ρίζας, στο διάλυμα στράγγισης και στο προσαγόμενο διάλυμα. Είναι χρήσιμο επίσης να αξιολογείται και η ομοιομορφία της άρδευσης με τη χρησιμοποίηση μερικών κυπέλλων, που τοποθετούνται κάτω από σταλάκτες, σε θέσεις που βρίσκονται στην αρχή, τη μέση και το τέλος των γραμμών άρδευσης, ώστε να ελέγχεται η παροχή τους.

Πολύ χρήσιμο είναι επίσης να κρατιέται ημερολόγιο στο οποίο να καταγράφονται καθημερινά η ηλεκτρική αγωγιμότητα, pH και η θερμοκρασία

·         του διαλύματος άρδευσης,

·         του διαλύματος στράγγισης

·         του διαλύματος στο σάκο

και κάθε παρατήρηση σχετικά με τα μετεωρολογικά στοιχεία και τη κατάσταση των φυτών. Τα στοιχεία αυτά είναι πολύ χρήσιμα για να ερμηνευθεί ένα πρόβλημα που πιθανόν να παρουσιαστεί κατά την εξέλιξη της καλλιέργειας, αλλά και για τη βελτίωση των καλλιεργητικών φροντίδων την επόμενη χρονιά.

Διμοσίευμα

Άρδευση-Εικόνες

Αναφορές:

Baille, M., Baille, A., Laury, J.C., 1994. A simplified model for predicting evapotranspiration rate of nine ornamental species vs. climate factors and leaf area. Sci. Hort. 59, 217–232.

Μαυρογιανόπουλος Γ. 2006. Υδροπονικές εγκαταστάσεις. Βιβλίο.Εκδόσεις Αθ. Σταμούλης.

Monteith, J.L., 1990. Principles of Environmental Physics. Edward Arnold, London, xii + 291 pp.

Stanghellini, C. and Van Meurs, W.Th.M., 1992. Environmental control of greenhouse transpiration. J. Agric. Eng. Res. 51, pp. 297-311.