المؤلف: تشانغجي تشو، هونغبو لي، إلخ.

مصدر المقال: تكنولوجيا الهندسة الزراعية في مجال البستنة في البيوت الزجاجية

هذه هي القاعدة التجريبية لمعهد هايديان للعلوم الزراعية، بالإضافة إلى كونها مركز هايديان للمعارض الزراعية عالية التقنية وحديقة العلوم. في عام ٢٠١٧، قاد المؤلف عملية استيراد دفيئة اختبارية متعددة الأجزاء مصنوعة من أغشية بلاستيكية تتميز بعزل حراري عالٍ من كوريا الجنوبية. حاليًا، قام المدير تشنغ بتحويلها إلى دفيئة لإنتاج الفراولة تجمع بين عرض التكنولوجيا، ومشاهدة المعالم السياحية، وقطف الفراولة، والترفيه والاستجمام. تُسمى هذه الدفيئة "فراولة السحابة بتقنية الجيل الخامس"، وسأصحبكم في جولة لتجربتها معًا.

زراعة الفراولة في البيوت الزجاجية واستغلال المساحة

رف فراولة قابل للرفع ونظام تعليق

مكان الزراعة وطريقة الزراعة

تُركّز فتحة الزراعة إمداد المياه وتصريفها في قاعها، ويبرز حافة في منتصف سطحها السفلي باتجاه الطول (من داخل الفتحة، مُشكّلةً أخدودًا سفليًا). يُوضع مصدر المياه الرئيسي مباشرةً في هذا الأخدود، كما تُجمع المياه المتسربة من وسط الزراعة فيه بشكل متساوٍ، ثم تُصرّف من أحد طرفي الفتحة.

تتمثل مزايا زراعة الفراولة في أصيص الزراعة في فصل قاع الأصيص عن سطح فتحة الزراعة، مما يمنع تكوّن طبقة مائية عميقة في الجزء السفلي من التربة، ويُحسّن تهوية التربة بشكل عام، كما يُسهّل تدفق مياه الريّ توزيعها. إضافةً إلى ذلك، يمنع هذا الأسلوب تسرب المياه عند وضع التربة في الأصيص، ويُضفي على رف الزراعة مظهرًا أنيقًا ومرتبًا. أما عيوبه الرئيسية فتتمثل في زيادة تكلفة إنشاء المعدات اللازمة للريّ بالتنقيط والزراعة في الأصيص.

فتحات وأواني الزراعة

نظام تعليق ورفع رفوف الزراعة

نظام تعليق ورفع رف الزراعة مماثلٌ لنظام رف زراعة الفراولة التقليدي. يحيط مشبك التعليق بفتحة الزراعة، ويربطه بعجلة عكسية بواسطة برغي قابل لتعديل طوله (يُستخدم لضبط ارتفاع تركيب فتحة الزراعة). أما الطرف الآخر من الحبل السفلي، فيُلفّ على عجلة متصلة بعمود إدارة مُخفّض سرعة المحرك.

نظام تعليق رفوف الزراعة

استنادًا إلى نظام التعليق العالمي الشامل، ولتلبية احتياجات الشكل المقطعي الخاص لفتحة الزراعة واحتياجات العرض السياحي، تم تصميم بعض الملحقات والمرافق الشخصية بشكل مبتكر هنا أيضًا.

(1) علاقة رف الزراعة. تتكون علاقة رف الزراعة أولاً من مشبك حلقي مغلق، مصنوع من سلك فولاذي مثني وملحوم. جميع أجزاء المشبك متساوية في المقطع العرضي، وبالتالي تتمتع بخصائص ميكانيكية متناسقة. كما أن الجزء السفلي من الفتحة مثني بشكل نصف دائري. ثالثًا، يتم طي منتصف المشبك بزاوية حادة، ويتم تثبيت الجزء العلوي منه مباشرة عند نقطة الثني، مما يضمن ثبات مركز ثقل فتحة الزراعة، ويمنع حدوث أي تشوه جانبي، ويضمن تثبيت المشبك بإحكام دون انزلاق أو خلع.

مشبك رف الزراعة

(2) حبل تعليق آمن. بالإضافة إلى نظام التعليق التقليدي، يتم تركيب نظام تعليق آمن إضافي كل 6 أمتار على طول فتحة الزراعة. يشترط في نظام التعليق الآمن الإضافي، أولاً، أن يعمل بالتزامن مع نظام التعليق الرئيسي؛ وثانياً، أن يتمتع بقدرة تحمل كافية. ولتحقيق هذه المتطلبات الوظيفية، تم تصميم واختيار نظام تعليق مزود بنابض لف لسحب حبل التعليق الخاص بفتحة الزراعة. يتم وضع جهاز لف النابض بالتوازي مع حبل التعليق الرئيسي، ويتم تعليقه وتثبيته على الوتر السفلي لهيكل البيت الزجاجي.

نظام تعليق أمان إضافي

معدات الإنتاج المساعدة لرفوف الزراعة

(1) نظام تمشيط النباتات. يتكون نظام تمشيط النباتات المذكور هنا بشكل أساسي من جزأين: دعامة التمشيط وحبل فضي اللون. تتكون دعامة التمشيط من بطاقة مطوية على شكل حرف U، مثنية جزئيًا، وبطاقة أخرى على شكل حرف U مزودة بقضيبين تثبيت. يتطابق الجزء السفلي من البطاقة المطوية على شكل حرف U مع الأبعاد الخارجية لفتحة الزراعة، ويحيط بها من الأسفل. بعد أن يتجاوز طرفاها فتحة فتحة الزراعة، تنحني لتوصيل قضيبَي التثبيت، كما أنها تمنع تشوه فتحة فتحة الزراعة. يوجد انحناء صغير على شكل حرف U محدب للأعلى، يُستخدم لتثبيت حبل فصل أوراق ثمار الفراولة. أما الجزء العلوي من البطاقة على شكل حرف U فهو على شكل حرف W، ويُستخدم لتثبيت حبل تمشيط أغصان وأوراق الفراولة. يتم تشكيل البطاقة المطوية على شكل حرف U وقضيبَي التثبيت عن طريق ثني سلك فولاذي مجلفن.

يُستخدم حبل فصل أوراق الفاكهة لجمع أغصان وأوراق الفراولة داخل عرض فتحة الزراعة، وتعليق ثمار الفراولة خارج فتحة الزراعة، وهو ما لا يُسهّل قطف الثمار فحسب، بل يحمي الفراولة أيضًا من الرش المباشر للأدوية السائلة، ويمكن أن يُحسّن من جودة الزينة لزراعة الفراولة.

نظام ترقيم النباتات

(2) الرف الأصفر المتحرك. تم تصميم الرف الأصفر المتحرك خصيصًا، أي أنه عبارة عن عمود رأسي لتعليق الألواح الصفراء والزرقاء ملحوم على حامل ثلاثي القوائم، ويمكن وضعه مباشرة على أرضية الدفيئة ويمكن نقله في أي وقت.

(3) مركبة حماية النباتات ذاتية القيادة. يمكن تجهيز هذه المركبة برشاش لحماية النباتات، أي رشاش آلي القيادة، والذي يمكنه تنفيذ عمليات حماية النباتات دون مشغلين داخل البيوت الزجاجية وفقًا لمسار مخطط بواسطة الكمبيوتر، مما يحمي صحة العاملين في البيوت الزجاجية.

معدات حماية النبات

نظام إمداد المغذيات والري

ينقسم نظام إمداد المحلول المغذي والري في هذا المشروع إلى ثلاثة أجزاء: الأول هو جزء تحضير المياه النقية، والثاني هو نظام ري وتسميد الفراولة، والثالث هو نظام إعادة تدوير المياه لزراعة الفراولة. يُشار إلى معدات تحضير المياه النقية ونظام المحلول المغذي مجتمعين باسم "رأس الري"، بينما يُشار إلى معدات إمداد المحاصيل بالمياه وإعادتها إليها باسم "معدات الري".

نظام إمداد المغذيات والري

واجهة الري

ينبغي أن تكون معدات تحضير المياه النظيفة مزودة عمومًا بمرشحات رملية وحصوية لإزالة الرمل، ومعدات لتليين المياه لإزالة الملح. تُخزن المياه النظيفة المفلترة والمنعمة في خزان تخزين لاستخدامها لاحقًا.

تتضمن معدات تحضير المحلول المغذي عادةً ثلاثة خزانات للمواد الخام للأسمدة A وB، وخزان حمض لضبط درجة الحموضة، ومجموعة من خلاطات الأسمدة. أثناء التشغيل، يقوم جهاز الأسمدة بتحضير وخلط المحلول المركز في الخزانات A وB وخزان الحمض بنسب محددة وفقًا للصيغة المُعدة مسبقًا لتكوين المحلول المغذي الخام، ويُخزن هذا المحلول في خزان تخزين المحلول المركز لاستخدامه عند الحاجة.

معدات تحضير المحلول المغذي

نظام إمداد وإعادة المياه لزراعة الفراولة

يعتمد نظام إمداد المياه وإعادة تدويرها لزراعة الفراولة على طريقة الإمداد المركزي وإعادة التدوير من أحد طرفي وحدة الزراعة. ولأن وحدة الزراعة تعتمد على طريقة الرفع والتعليق، يُستخدم نوعان من أنابيب الإمداد وإعادة التدوير: أحدهما أنبوب صلب ثابت، والآخر أنبوب مرن يتحرك لأعلى ولأسفل مع وحدة الزراعة. أثناء الري والتسميد، يُنقل السائل من خزان المياه النظيفة وخزان تخزين السائل الخام إلى آلة مزج الماء والسماد المتكاملة لخلطهما وفقًا للنسبة المحددة (يمكن استخدام طريقة بسيطة كجهاز توزيع الأسمدة النسبي، مثل جهاز فنتوري، والذي يمكن تشغيله أو لا). ثم يُنقل الماء إلى أعلى وحدة الزراعة عبر أنبوب الإمداد الرئيسي (المثبت على هيكل البيت الزجاجي على امتداده). وينقل خرطوم مطاطي مرن مياه الري من أنبوب الإمداد الرئيسي إلى نهاية كل رف زراعة، ثم يتصل بأنبوب فرعي للإمداد مثبت في وحدة الزراعة. تُرتّب أنابيب إمداد المياه في فتحة الزراعة على طولها، وتُوصّل أنابيب الري بالتنقيط على طولها وفقًا لموقع أصيص الزراعة، حيث تُقطّر المغذيات إلى وسط الزراعة عبر هذه الأنابيب. يُصرّف المحلول المغذي الزائد من التربة إلى فتحة الزراعة عبر فتحة التصريف في قاع أصيص الزراعة، ويُجمع في قناة التصريف أسفل فتحة الزراعة. يُضبط ارتفاع فتحة الزراعة لضمان تدفق مستمر من طرف إلى آخر. في المنحدرات، يتجمع سائل الري المُعاد من قاع الفتحة في نهايتها. تُخصّص فتحة في نهاية فتحة الزراعة لتوصيل خزان إعادة السائل، ويُوصّل أنبوب إعادة السائل أسفل خزان التجميع، حيث يُجمع السائل المُعاد ويُصرّف في النهاية إلى خزان إعادة السائل.

نظام إمداد مياه الري وإعادتها

استخدام السائل المُعاد

لا يعتمد نظام الريّ هذا في البيوت الزجاجية على نظام الدوران المغلق المستخدم في إنتاج الفراولة، بل يجمع مياه الريّ المُعادة من فتحات زراعة الفراولة ويستخدمها مباشرةً لزراعة الخضراوات الزينة. تُثبّت فتحات زراعة ثابتة الارتفاع، مماثلة لفتحات زراعة الفراولة، على الجدران الأربعة المحيطة بالبيت الزجاجي، وتُملأ هذه الفتحات بتربة زراعية لزراعة الخضراوات الزينة. تُستخدم مياه الريّ المُعادة من الفراولة مباشرةً لريّ هذه الخضراوات الزينة، مع استخدام المياه النظيفة المخزنة في خزان للريّ اليومي. بالإضافة إلى ذلك، تم دمج أنابيب إمداد المياه وأنابيب الإعادة في أنبوب واحد ضمن تصميم فتحات الزراعة. يُعتمد نظام الريّ المدّي في فتحات الزراعة، حيث يُفتح صمام أنبوب الإمداد ويُغلق صمام أنبوب الإعادة، بينما يُغلق صمام الأنبوب ويُفتح صمام التصريف. تُوفّر هذه الطريقة في الريّ الحاجة إلى أنابيب الريّ الفرعية في فتحات الزراعة، مما يُقلّل من التكاليف، ولا يؤثر بشكل ملحوظ على إنتاج الخضراوات الزينة.

زراعة الخضراوات الزينة باستخدام السائل المُعاد تدويره

الدفيئة والمرافق الداعمة

تم استيراد الدفيئة بالكامل من كوريا الجنوبية عام 2017. يبلغ طولها 47 مترًا وعرضها 23 مترًا، بمساحة إجمالية قدرها 1081 مترًا مربعًا.² يبلغ عرض الدفيئة 7 أمتار، وعرض الفتحة 3 أمتار، وارتفاع الحافة 4.5 متر، وارتفاع السقف 6.4 متر، بإجمالي 3 امتدادات و15 فتحة. ولتحسين العزل الحراري للدفيئة، تم إنشاء ممر عازل حراري بعرض متر واحد حولها، بالإضافة إلى تصميم ستارة عازلة حرارية داخلية مزدوجة الطبقات. وخلال عملية التعديل الإنشائي، استُبدلت الأوتار الأفقية أعلى الأعمدة بين امتدادات الدفيئة الأصلية بعوارض جمالونية.

هيكل الدفيئة

حافظت عملية تجديد نظام العزل الحراري للدفيئة على التصميم الأصلي لنظام العزل الحراري للسقف والجدران مع عزل حراري داخلي مزدوج. مع ذلك، وبعد ثلاث سنوات من التشغيل، تضررت شبكة التظليل العازلة الأصلية جزئيًا نتيجة التقادم. في عملية التجديد، تم تحديث جميع ستائر العزل واستبدالها بأغطية عازلة من القطن الأكريليكي، وهي أخف وزنًا وأكثر عزلًا حراريًا، ومصنوعة محليًا. من خلال التجربة العملية، تتداخل الفواصل بين ستائر عزل السقف، وتتداخل أغطية عزل الجدران مع أغطية عزل السقف، مما يجعل نظام العزل بأكمله محكم الإغلاق.

نظام عزل البيوت الزجاجية

لضمان توفير الإضاءة اللازمة لنمو المحاصيل، أُضيف نظام إضاءة تكميلي أثناء تجديد الدفيئة. يعتمد هذا النظام على تقنية إضاءة LED ذات التأثير البيولوجي، حيث تبلغ قدرة كل مصباح LED 50 واط، موزعة على عمودين في كل قسم. تبلغ المسافة بين كل عمود 3 أمتار. تبلغ القدرة الإجمالية للإضاءة 4.5 كيلوواط، أي ما يعادل 4.61 واط/متر مربع.² لكل وحدة مساحة. يمكن أن تصل شدة الإضاءة على ارتفاع متر واحد إلى أكثر من 2000 لوكس.

بالتزامن مع تركيب مصابيح الإضاءة التكميلية للنباتات، يتم تركيب صف من مصابيح الأشعة فوق البنفسجية (UVB) على كل امتداد بمسافة مترين بين كل صف، وتُستخدم هذه المصابيح بشكل أساسي لتعقيم الهواء داخل الدفيئة بشكل دوري. تبلغ قدرة مصباح الأشعة فوق البنفسجية الواحد 40 واط، ويبلغ إجمالي القدرة المركبة 4.36 كيلوواط، أي ما يعادل 4.47 واط/متر مربع.² لكل وحدة مساحة.

يستخدم نظام التدفئة في الدفيئة مضخة حرارية تعمل بالطاقة النظيفة، حيث تُضخ الهواء الساخن إلى داخل الدفيئة عبر مبادل حراري. تبلغ القدرة الإجمالية للمضخة الحرارية 210 كيلوواط، وتتوزع 38 مروحة تهوية بالتساوي في أرجاء الدفيئة. تبلغ قدرة كل مروحة على تبديد الحرارة 5.5 كيلوواط، مما يضمن بقاء درجة حرارة الهواء داخل الدفيئة أعلى من 5 درجات مئوية حتى في ظل انخفاض درجة الحرارة الخارجية إلى -15 درجة مئوية في أبرد أيام بكين، وبالتالي ضمان إنتاج الفراولة بأمان داخل الدفيئة.

لضمان توحيد درجة حرارة الهواء ورطوبته داخل الدفيئة، ولتوفير حركة هواء مناسبة، زُودت الدفيئة بمراوح تهوية أفقية. وُضعت هذه المراوح في منتصف الدفيئة بمسافة 18 مترًا بين كل مروحة وأخرى، وتبلغ قدرة كل مروحة 0.12 كيلوواط.

دفيئة تدعم معدات التحكم البيئي

معلومات الاقتباس:

تشانغجي تشو، هونغبو، لي، هي تشنغ، الخ.قام الدكتور تشو بفحص حامل الفراولة القابل للرفع من نوع شيلينغ (مائة وستة وعشرون) المخصص للمشاهدة السياحية، بالإضافة إلى المرافق والمعدات الداعمة له [J]. مجلة الهندسة الزراعية والتكنولوجيا، 2022، 42(7): 36-42.