حسین کعبی: وقتی فیگو را در جام جهانی زدم....
محققان دانشگاه علم و صنعت فصلی جدید در کشاورزی کشور گشودهاند
کشت بدون خاک در گلخانههای هوشمند
در حال حاضر کشاورزی در ایران به شکل فعلی ظرفیتهای لازم را برای امنیت غذایی، اشتغالزایی و صادرات محصولات کشاورزی به وجود نمیآورد؛ البته این مشکل تنها به کشور ما محدود نمیشود، چرا که با افزایش جمعیت در جهان امروز، نیازهای بشری بیشتر شده و شکل تازهای به خود گرفته است.
در این میان با توجه به اهمیت کشاورزی در تامین موادغذایی، تحقیقات وسیعی در این زمینه صورت گرفته است که کشت گلخانهای یکی از نتایج آن است. گفتنی است افزایش تولیدات گلخانهای هم با کاربرد بیشتر منابع یا استفاده از فناوری میسر است و با توجه به محدودیت منابع، استفاده مناسب از فناوری مناسبترین راهکار افزایش تولید به شمار میآید.
امروزه احداث گلخانه برای تولید و نگهداری انواع گلها و گیاهان و میوههای خارج از فصل آن به منظور استفاده بهینه از منابع خاک و آب در سراسر جهان گسترش یافته است. گلخانه با ایجاد فضایی بسته شرایط مطلوبتری برای رشد و نمو گیاهان فراهم میکند. رومیها اولین کسانی بودند که برای حفاظت گیاهان از ساختمان استفاده کردند. آنها با پوشاندن گودالها با ورقههای تراشیده شده از سنگهای نیمه شفاف و گرم کردن این فضا، اولین گلخانهها را به وجود آوردند. در واقع گلخانه به ساختمانی اطلاق میشود که برای عبور طبیعی نور با مواد شفاف پوشانده شده است و با کنترل عوامل محیطی، شرایط مساعدتری برای پرورش محصولات کشاورزی ایجاد میکند. این ساختمان به طور مصنوعی گرم میشود و ارتفاع و اندازه کافی برای کار کردن فرد در داخل آن وجود دارد. گلخانه امکان برداشت گیاهانی که فقط در فصلها یا زمانهای خاصی از سال کشت میشوند را در سراسر طول سال فراهم میکند. همچنین امکان پرورش گیاهانی که نیاز به شرایط کنترل شده بسیار خاص ودقیق دارند مثل برخی گیاهان دارویی و قارچها را مقدور ساخته است. از کاربردهای دیگر گلخانهها میتوان به پرورش محصولات با اشکال ظاهری متفاوت همچون تولید هندوانه مکعبی شکل به منظور سادگی حمل و نقل نام برد. برخی دیگر از گلخانهها نیز فقط جهت ایجاد شرایط مطلوب برای نگهداری محصولات خاصی به کار میروند.
امکان تولید مستمر محصولات در تمام طول سال بدون تاثیر محدودیتهای موجود، بهرهوری صحیح و افزایش بهرهوری از امکانات محدود آب و خاک، بازدهی تثبیت شده با توجه به کنترل عوامل تولید شامل رطوبت، درجه حرارت، تهویه و نور، کاهش خسارت و تامین امنیت تولید با توجه به کنترل عوامل سوءمحیطی در یک محیط بسته، عدم وابستگی تولید به شرایط محیطی و امکان بازاریابی مناسب و تنظیم برنامه کشت مطابق نیاز بازار از مزایای به کارگیری فناوری تولید محصولات گلخانهای محسوب میشوند.
گلخانه هیدروپونیک چیست؟
بستر کشت میتواند خاک یا هیدروپونیک باشد. مهندس بهشتی، کارشناس کشاورزی گلخانه پژوهشی دانشگاه علم و صنعت در اینباره میگوید: در کشت هیدروپونیک هیچگونه خاک یا بستر خاکی استفاده نمیشود و گیاه در محیط خنثی و عاری از هرگونه مواد غذایی قرار میگیرد. در این نوع کشت در زمانهای مشخص، مواد غذایی به صورت محلول در آب ریشه گیاه را سیراب میکند. از مزایای کشت هیدروپونیک میتوان به صرفهجویی در میزان آب و مواد مغذی و کنترل شرایط کلی گیاه توسط کارشناس کشاورزی اشاره کرد. بنا به گفته بهشتی، میزان اندازه محصول، طعم و حتی شیرینی و ترشی و زمان برداشت در این نوع کشت قابل کنترل است، بعلاوه در صورت رعایت نکات بهداشتی، این نوع کشت بیماریهای موجود در خاک را ندارد.
وی میافزاید: بستر کشت گلخانه هیدروپونیک علم و صنعت، مخلوط پرلیت و کوکو پیت به دو صورت کیسهای و گلدانی است. پرلیت از بازماندههای مواد آتشفشانی به دست میآید که ترکیبات آن سیلیکات آهن و آلومینیوم است که در 100 درجه سانتیگراد حرارت دیده و به شکل دانههای سفید رنگ بسیار سبکی درآمده است که قابلیت جذب و رطوبت بسیار بالایی دارد و کوکوپیت از پوشال تنیده شده دور میوه نارگیل تهیه میشود.
بنا به گفته سیامک حسنزاده، دانشآموخته دانشگاه علم و صنعت، مصرف بیش از حد سوخت و انرژی کاهش تولید، افزایش ریسک تولید، کاهش کیفیت محصول و افزایش قیمت تمام شده از جمله مشکلات و خسارات وارده به گلخانههای امروزی محسوب میشوند. در این میان کنترل آب و هوا یکی از مهمترین عوامل در تولید و پرورش گیاه است. در واقع فرآیند کنترل محیط گلخانه نیازمند به تحت اختیار درآوردن پارامترهایی همچون دما، رطوبت، دیاکسید کربن، نور و گردش هواست که میان این کمیتها روابط فیزیکی پیچیدهای حاکم است و کنترل محیط گلخانه را تحتتاثیر قرار میدهد.
از آنجا که هدف اصلی در کنترل محیطی گلخانه رسیدن به حداکثر سود اقتصادی است و کنترل محیطی گلخانه همواره به نوعی با بهینهسازی همراه است با به کارگیری سیستم کنترل دما و رطوبت، کاهش هزینه انرژی مصرفی و افزایش تولید را میتوان تحقق بخشید. این امر اهداف گوناگونی از جمله افزایش بازده فیزیکی، افزایش کیفیت محصول و کاهش هزینههای تولید را در بر خواهد داشت. گفتنی است، اثر متقابل و تداخل میان متغیرهای داخلی و خارجی بر پیچیدگی فرآیند کنترل محیط گلخانه میافزاید. از طرف دیگر، محدودیتهای زمانی، دما و رطوبت نسبی از سیستم بیولوژیک بر سیستم کنترل محیط تحمیل میشود. به علت تعدد پارامترها را اثر متقابل بالای آنها، کنترل آن به کمک روش کلاسیک دشوار به نظر میرسد؛ چرا که در روش کلاسیک برای کاهش تعداد متغیرها معمولا فقط متغیرهایی که تاثیرگذارترند در نظر گرفته میشوند. این در حالی است که در رشد برخی محصولات که نیازمند کنترل دقیقتری هستند، نمیتوان از این پارامترها صرف نظر کرد. از این رو استفاده از روشهای هوشمند میتواند راهکار مناسبی برای کنترل آب و هوا با حداکثر سود اقتصادی باشد.
و اما گلخانه هوشمند
بنا به گفته سیامک حسنزاده، با استفاده از فناوریهای نوین و تجهیزات پیشرفته کنترلی و سیستمهای ابزار دقیق، گلخانه هیدروپونیک هوشمند به منظور کشت توتفرنگی در دانشگاه علم و صنعت راهاندازی شده است. در این گلخانه با استفاده از روش بستر کشت متحرک برای اولین بار در ایران فضای زیر کشت در گلخانه به 2 برابر افزایش یافته است و با استفاده از روشهای هوشمند کنترلی محصول با کیفیت و کاملا بهداشتی تولید میشود. بنا به گفته وی، در این گلخانه مدرن تمام اتوماتیک، تمام مراحل آبیاری، تهیه محلول مورد نیاز گیاه، تنظیمPH ،EC ، کنترل دما و رطوبت محیط گلخانه به صورت خودکار صورت میگیرد.
امکان تولید مستمر محصولات در تمام طول سال بدون تاثیر محدودیتهای موجود از مزایای به کارگیری فناوری تولید محصولات گلخانهای محسوب میشود
علیرضا محمدشهری، رئیس پژوهشکده الکترونیک دانشگاه و مجری طرح گلخانه هیدروپونیک هوشمند میافزاید: در این گلخانه با استفاده از تجهیزات پیشرفته سنسوری و عملگرهای خاص برای تزریق مواد معدنی افزودنی و استفاده از سیستمهای پردازشگر از قبیل رایانه صنعتی و نیزPLC میتوان به طور پیوسته تمام پارامترهای موردنظر را با استفاده از الگوریتمهای کنترلی هوشمند کنترل کرد. همچنین استفاده مجدد از آب برگشتی علاوه بر صرفه اقتصادی در به هدر نرفتن آب و مواد افزودنی به آن تاثیر بسزایی در بهداشت محیط زیست خواهد داشت. سیستم کنترل مدام اطلاعات مواد موجود در آب را توسط سنسورهای مختلف اندازهگیری میکند و همزمان با توجه به اطلاعاتی که از آب ورودی دارد، میزان تزریق مواد مورد نیاز را تنظیم مینماید. گفتنی است سیستم غنیساز آب موردنظر برای استفاده در این گلخانه اولین نمونه داخلی این دستگاه محسوب میشود.
فن، پد هیتر، مهپاش، پنجره سقفی و پنجره کناری از عملگرهای موجود در گلخانه هستند که ضمن صرف کمترین انرژی، دما و رطوبت را در مقادیر مطلوب کنترل میکنند و کیفیت و کمیت محصول را افزایش میدهد.
همچنین با نصب 2 دوربین با پایههای پنتیلیت در دو سوی گلخانه امکان مشاهده وضعیت عمومی گلخانه روی سایت برای کارشناسان فراهم شده است.
بعلاوه برنامه نرمافزاری طراحی شده توسطLABVIEW علاوه بر قابلیتهای مونیتورینگ شرایط محیطی و وضعیت عملگرها از طریق اینترنت، امکان کنترل اینترنتی را هم فراهم کرده است. به این ترتیب که متخصصان ویژه با داشتن رمز عبور قادرند در صورت ایجاد مشکل در سیستم کنترلی، از طریق اینترنت اقدام به رفع مشکل این مزرعه اینترنتی نمایند که این مساله هزینه تعمیر و نگهداری گلخانهها را به مراتب کاهش میدهد.
بنا به گفته سیامک حسنزاده، فرق عمده این کنترلکننده با کنترلکنندههای خودکاری که توسط شرکتهای آلمانی، هلندی و سایر کشورهای خارجی برای کنترل شرایط محیطی در صنعت گلخانه کشورمان ارائه میشود، این است که کنترلکننده پیشین هوشمند ابتکاری طراحی شده، برخلاف مشابه خارجی که صرفا به کنترل دما و رطوبت در مقادیر مطلوب با دقتهای بسیار بالا توجه میکنند، با در نظر گرفتن دما و رطوبت محیط بیرون و میزان تابش آفتاب، سرعت و جهت وزش باد، از کمهزینهترین راه اقدام به کنترل دما و رطوبت میکند و اقتصادیترین تصمیم کنترلی را به سیستم اعمال میکند که البته نتایج پیادهسازی این طرح، صرفهجویی قابل ملاحظهای را در میزان مصرف انرژی نشان میدهد. در عین حال به سبب کنترل دقیق دما و رطوبت در این روش، افزایش تولید و بهبود کیفیت محصول نیز چشمگیر است. مسلما گلخانه هیدروپونیک هوشمند علاوه بر مزایای بارزی همچون اشتغالزایی، کاهش شغلهای کاذب، کمک به خودکفایی در محصولات کشاورزی، صرفهجویی قابل توجه در مصرف آب و انرژی، در صورت اهتمام همهجانبه مسوولان میتواند نقطه عطفی در صنعت کشاورزی و سرآغاز فصلی نو در صادرات غیرنفتی تاریخ ایران باشد.
فرناز محمدی پور
گفت و گو
