EN
يُعَدُّ اختيار حل الإضاءة المناسب لمحاصيل البيوت المحمية أحد أكثر القرارات تأثيرًا التي يمكن أن يتخذها المزارع التجاري. فلكل نوع من المحاصيل احتياجات ضوئية مميزة، والوفاء بهذه الاحتياجات بدقةٍ هو ما يفصل بين الغلات العادية والغلات الاستثنائية. ومن بين التقنيات المتاحة، أنظمة الإضاءة البينية في الزراعة المحمية برزت تقنية الإضاءة الداخلية كوسيلة فعّالة لتوصيل الإشعاع الضوئي النشط للتمثيل الضوئي مباشرةً إلى قمة النباتات، بدلًا من تزويدها من الأعلى فقط.
فهم الوقت المناسب وكيفية تطبيق الإضاءة الزراعية الداخلية جنبًا إلى جنب مع الإضاءة العلوية أمرٌ بالغ الأهمية للمزارعين الذين يديرون محاصيل ذات مظلة كثيفة مثل الطماطم والخيار والفلفل. ويستعرض هذا الدليل كيفية استجابة محاصيل البيوت المحمية المختلفة لاستراتيجيات الإضاءة الزراعية الداخلية، وماهية المنطق الذي يُعتمد في تحديد أماكن تركيب هذه المصابيح لتحقيق نتائج أفضل، وكيفية مواءمة استثمارك في الإضاءة مع أهدافك الخاصة المتعلقة بالمحصول.
لماذا تُغيّر الإضاءة الزراعية الداخلية توزيع الضوء داخل المظلة
القيود الأساسية للإضاءة العلوية وحدها
يعتمد الإضاءة التقليدية في البيوت المحمية حصريًّا على مصابيح الإضاءة العلوية المُركَّبة فوق المحصول. وعلى الرغم من فعالية الإضاءة العلوية في المحاصيل ذات التاج المنخفض والشتلات، فإنها تواجه صعوبات في النفاذ إلى أعماق المحاصيل الطويلة الكثيفة بأوراقها. فعند انتقال الضوء نزولاً عبر طبقات الأوراق، يمتص أو ينعكس جزءٌ كبيرٌ منه قبل أن يصل إلى الأوراق السفلية. وتُعالِج إضاءة الزراعة الداخلية هذه القيد الجوهري من خلال وضع مصادر الإضاءة داخل التاج نفسه، مستهدفةً مناطق الأوراق المتوسطة والسفلية التي لا تستطيع الإضاءة العلوية الوصول إليها بكفاءة.
وعندما ينمو محصولٌ مثل طماطم الأسلاك العالية ليصل ارتفاعه إلى مترين أو أكثر، فإن عناقيد الثمار السفلية والأوراق الداعمة لها تكون عمليًّا تعمل في بيئة تعاني نقصًا في الضوء. أما تركيب وحدات إضاءة الزراعة الداخلية عند فترات استراتيجية على طول الصف فيُوفِّر تدفقًا ثابتًا للفوتونات في تلك المناطق المظللة، ما يُفعِّل عملية البناء الضوئي عبر مساحة أكبر بكثير من إجمالي مساحة الأوراق. وهذا يدعم بشكل مباشر زيادة معدلات تكوّن الثمار وتحقيق نموٍّ أكثر انتظامًا للثمار على امتداد ارتفاع النبات بالكامل.
كيف تحسّن إضاءة الزراعة الداخلية كفاءة التمثيل الضوئي
تعمل إضاءة الزراعة الداخلية عن طريق تكميل طيف الضوء داخل المظلة النباتية بدلًا من استبدال الإضاءة العلوية. ويؤدي هذا التكامل إلى خلق بيئة ضوئية أكثر اكتمالًا وتجانسًا. وبفضل ذلك، يمكن لأوراق النبات الواقعة في الجزء السفلي من المظلة والتي كانت ستبقى غير نشطة تمثيليًّا ضوئيًّا خلال فترات الإضاءة المنخفضة أن تساهم الآن بشكلٍ فعّال في عملية تثبيت الكربون الكلية للنبات. وهذا يحسّن تراكم المادة الجافة، وبالتالي يرفع من جودة المحصول وإنتاجه القابل للتسويق. وقد صُمّمت وحدات إضاءة الزراعة الداخلية بحيث تكون منخفضة الارتفاع لتقليل التظليل عند تركيبها بين صفوف النباتات، مما يضمن ألا يؤثر وجودها المادي سلبًا على الميزانية الضوئية التي تم تصميمها لزيادتها.
توافق إضاءة الزراعة الداخلية مع محاصيل البيوت المحمية المحددة
الطماطم والمحاصيل عالية السلك
تُعَدّ الطماطم التطبيق الأكثر توثيقًا على الإطلاق لأنظمة الإضاءة البينية في الزراعة النباتية. وبما أن نباتات الطماطم تُدرَّب على النمو العمودي لعدة أشهر، فإن التاج النباتي يصبح كثيفًا للغاية. وتُركَّب وحدات الإضاءة البينية الزراعية على ارتفاع يبلغ نحو متر واحد فوق الركيزة النامية لتوفير ضوءٍ من الطيف الأحمر والأزرق مباشرةً إلى منتصف التاج النباتي. وتُظهر الأبحاث وخبرة المزارعين باستمرار أن استخدام الإضاءة البينية الزراعية في إنتاج الطماطم يسرّع من سرعة تكوّن العناقيد، ويحسّن محتوى السكر في الثمار، ويقلل من نسبة الثمار غير الصالحة للتسويق الناتجة عن عدم انتظام النمو. وعادةً ما يلاحظ المزارعون الذين يستخدمون الإضاءة البينية الزراعية في زراعة الطماطم تحسّنًا ملموسًا في كفاءة استخدام الضوء مقارنةً بأنظمة الإضاءة العلوية فقط.
تستفيد الخيار أيضًا بشكل كبير من الإضاءة الزراعية بين النباتات. فمثلما هو الحال مع الطماطم، تُزرع نباتات الخيار على أنظمة تدريب عمودية وتنمو لديها مظلات أوراق كثيفة بسرعة. وتُوضع الإضاءة الزراعية بين النباتات داخل مظلة نباتات الخيار لدعم نمو البراعم الجانبية وتساعد في الحفاظ على حيوية الأوراق في المناطق السفلية. ويؤدي ذلك إلى إطالة الفترة الإنتاجية لكل دورة نباتية، وكذلك إلى توسيع نافذة الحصاد بشكل أكثر انتظامًا. أما الفلفل الحلو، وهو محصول آخر ينمو بارتفاعٍ كبير، فيتفاعل مع الإضاءة الزراعية بين النباتات بنفس الطريقة تقريبًا، لا سيما عندما تكون مستويات الضوء الطبيعي منخفضة خلال أشهر الشتاء.
المحاصيل قصيرة القامة ذات المظلات الأقل ارتفاعًا والدورات القصيرة
ليست كل محاصيل البيوت المحمية تتطلب إضاءة داخلية زراعية. فالخس والأعشاب وغيرها من المحاصيل ذات التاج المنخفض عادةً ما تحصل على كمية كافية من الضوء من أنظمة الإضاءة العلوية، لأن بنية أوراقها لا تُحدث مشاكل ظلٍّ عميقة. ولذلك فإن استخدام الإضاءة الداخلية الزراعية مع هذه المحاصيل يُضيف تكاليف دون تحقيق فائدة متناسبة في الغلة. ومع ذلك، في مرحلة التكاثر للنباتات الطويلة، يمكن أن تُسرِّع الإضاءة الداخلية الزراعية عند مستوى المنضدة نمو النباتات المبكر من خلال توفير ضوء تكميلي جانبي خلال المراحل الحرجة لتأسيس النبات. وينبغي على المزارعين تقييم اعتماد الإضاءة الداخلية الزراعية لكل محصول على حدة، مع أخذ ارتفاع التاج ومؤشر مساحة الأوراق والكمية المستهدفة من الضوء في الاعتبار.
اعتبارات عملية تتعلق بمكان التركيب وتصميم النظام
إرشادات بشأن الارتفاع والتباعد وشدة الإضاءة
يعتمد نشر إضاءة البستنة بين الصفوف بشكل فعّال على ارتفاع التركيب الصحيح، ومسافة التباعد بين الصفوف، واختيار شدة الإضاءة المناسبة. وفي معظم المحاصيل الطويلة ذات الكروم، تُركَّب وحدات إضاءة البستنة بين الصفوف على ارتفاع يتراوح بين مترٍ واحد ومتر ونصف فوق الأرضية أو سطح الزراعة، وذلك حسب ارتفاع المحصول الحالي ومرحلته النموية. وتتراوح المسافة بين وحدات إضاءة البستنة بين الصفوف عادةً بين ١٫٥ و٢٫٥ متر، مع ضبطها بما يتناسب مع التكامل الضوئي اليومي المستهدف دون التسبب في مناطق إضاءة مفرطة. وينبغي على المزارعين استخدام أدوات رسم خرائط كثافة تدفق الفوتونات للتحقق من أن وضع وحدات إضاءة البستنة بين الصفوف يحقِّق توزيعًا متجانسًا قبل الانتقال إلى التركيب الدائم.
يجب أن تكمل شدة كل وحدة إضاءة داخلية للبستنة النظام الإضافي العلوي، بدلًا من أن تتنافس معه. ويمكن أن تؤدي شدة الإضاءة الداخلية للبستنة المفرطة إلى تبييض الأوراق أو الإجهاد الحراري إذا وُضعت وحدات الإضاءة قريبة جدًّا من الأوراق. وتتراوح معظم أنظمة الإضاءة الداخلية للبستنة التجارية المصمَّمة للمحاصيل الطويلة بين ٥٠ و١٥٠ ميكرومول لكل متر مربع في الثانية، لتكمل إضاءة الطبقة السفلى من التاج النباتي، مما يضيف قيمةً ملموسةً إلى المجموع الكلي للإضاءة دون أن تثقل كاهل القدرة الضوئية الاصطناعية للنبات.
التكامل مع أنظمة التحكم في المناخ واستراتيجيات الزراعة
تولِّد إضاءة الزراعة المُدمَجة داخل التاج الحرارة داخل منطقة التاج، مما يؤثِّر على درجة الحرارة المحلية ومعدلات النتح. وينبغي على المزارعين الذين يدمجون إضاءة الزراعة المُدمَجة داخل التاج في أنظمتهم الحرجية القائمة مراقبة درجة حرارة التاج بدقة خلال المرحلة الأولية من التركيب. ويضمن إدارة تدفق الهواء بشكلٍ مناسب تبدُّد الحرارة الناتجة عن وحدات الإضاءة المُدمَجة داخل التاج بالتساوي، بدلًا من تكوُّن مناطق دافئة موضعية. وعند دمج إضاءة الزراعة المُدمَجة داخل التاج مع استراتيجيات تخصيب ثاني أكسيد الكربون، فإن المكاسب الضوئية تتضاعف بشكلٍ كبير، لأن النباتات تحصل حينها على كلٍّ من طاقة الضوء والركيزة الكربونية اللازمة لتسريع النمو.
الأسئلة الشائعة
أي المحاصيل تستفيد أكثر من أنظمة الإضاءة الزراعية المُدمَجة داخل التاج؟
توفر إضاءة الزراعة الداخلية فوائد كبيرة جدًّا للمحاصيل الطويلة النمو ذات التاج الكثيف مثل الطماطم والخيار والفلفل. وتتكوَّن هذه المحاصيل من طبقات أوراق تحجب الإضاءة العلوية عن الوصول إلى الأجزاء السفلية من التاج، ما يجعل الإضاءة الزراعية الداخلية ضروريةً للحفاظ على نشاط التمثيل الضوئي في النبات كاملاً وتحسين جودة المحصول طوال دورة النمو.
هل يمكن لإضاءة الزراعة الداخلية أن تحلَّ محلَّ الإضاءة العلوية في البيوت المحمية؟
تم تصميم إضاءة الزراعة الداخلية للعمل جنبًا إلى جنب مع الإضاءة العلوية، وليس كبديل عنها. وتوفِّر الإضاءة العلوية المصدر الرئيسي للإضاءة من الأعلى لأوراق التاج العلوي، بينما تُكمِّل إضاءة الزراعة الداخلية الإضاءة في مناطق التاج المتوسطة والسفلية. وبشكل عام، لا يُوصى باستخدام إضاءة الزراعة الداخلية كمصدر إضاءة وحيد، لأن أوراق التاج العلوي ستتلقى كمية ضوء غير كافية لتحقيق النمو الأمثل.
كيف تؤثر إضاءة الزراعة الداخلية على تكاليف الطاقة في إنتاج البيوت المحمية؟
يؤدي إضافة الإضاءة الداخلية للنباتات إلى زيادة استهلاك الطاقة الكلي، لكن العديد من المزارعين يجدون أن تحسُّن الغلة لكل كيلوواط ساعة من الكهرباء المستخدمة يكون مُرضيًّا مقارنةً ببساطةٍ بزيادة شدة الإضاءة العلوية. وبما أن الإضاءة الداخلية للنباتات تُوفِّر الفوتونات مباشرةً إلى مناطق التاج النباتي التي تعاني من نقص في الإضاءة، فإنها تميل إلى أن تكون استخدامًا أكثر كفاءةً للطاقة الضوئية في المحاصيل الطويلة مقارنةً برفع إنتاج الأنظمة العلوية وحدها.