هندسة البيوت المحمية PDF
Document Details
Uploaded by EnchantedTuring
Benha University
Tags
Summary
هذه وثيقة عن هندسة البيوت المحمية. توضح أهمية الزراعة المحمية في توفير حلول فعالة للتغلب على تحديات الزراعة التقليدية، من خالل التحكم في العوامل البيئية لزيادة الإنتاجية وحماية المحاصيل.
Full Transcript
هندسة البيوت احملمية احملاضرة األول املقدمة: تواجه الزراعة التقليدية تحديات كبيرة في العصر الحديث ،خاصة مع التغ...
هندسة البيوت احملمية احملاضرة األول املقدمة: تواجه الزراعة التقليدية تحديات كبيرة في العصر الحديث ،خاصة مع التغيرات املناخية الحادة وندرة املوارد املائية التي باتت فعال للتغلب على هذه التحديات ،حيث توفر البيوت تؤثر بشكل مباشر على اإلنتاج الزراعي.تبرز هنا أهمية الزراعة املحمية كحل ّ املحمية بيئة محكمة للنباتات ،مما يساعد على تحسين اإلنتاجية وحماية املحاصيل من الظروف الجوية القاسية. في ظل ارتفاع درجات الحرارة وعدم استقرار الطقس ،تعمل الزراعة املحمية على توفير الحماية للنباتات ،مما يساهم في تحسين نوعية اإلنتاج وكميته.كما تتيح الزراعة املحمية إمكانية التحكم في العوامل البيئية مثل درجة الحرارة ،الرطوبة ،واإلشعاع الشمس ي ،مما يضمن توفير الظروف املثلى لنمو املحاصيل على مدار السنة. في هذه املحاضرة ،سنناقش مفهوم الزراعة املحمية ،أنواع البيوت املحمية ،والعوامل البيئية التي تؤثر على اإلنتاج داخل أيضا استراتيجيات التخطيط واإلدارة التي يجب اتباعها لضمان نجاح مشاريع الزراعة املحمية ،باإلضافة إلى هذه البيوت.سنستعرض ً كيفية اختيار املوقع املثالي لهذه البيوت لتحقيق أفضل إنتاجية بأقل تكاليف. المحور األول :مفهوم الزراعة المحمية ُ الزراعة املحمية هي تقنية زراعية حديثة تعتمد على إنتاج املحاصيل داخل منشآت خاصة تعرف بـ "البيوت املحمية" أو "البيوت البالستيكية" ،والتي تعمل على حماية النباتات من الظروف الجوية غير املناسبة مثل ارتفاع درجات الحرارة ،البرد الشديد، الرياح العاتية ،واألمطارالغزيرة .يتم فيها التحكم في العوامل البيئية التي تؤثر على نمو النباتات من خالل أنظمة متقدمة تساعد على توفير البيئة املثلى لإلنتاج. تعريف الزراعة املحمية: هي إنتاج املحاصيل الزراعية باستخدام وسائل غير تقليدية ،وذلك لحماية النباتات من الظروف الجوية الضارة وتحقيق أفضل إنتاجية.تعتمد الزراعة املحمية على توفير بيئة خاضعة للتحكم الكامل داخل املنشآت الزراعية مثل البيوت البالستيكية، األنفاق ،أو املصانع النباتية. أهمية الزراعة املحمية: .1حماية النباتات من العوامل البيئية القاسية: ً oتعمل الزراعة املحمية على حماية النباتات من التغيرات املناخية التي تؤثر سلبا على نموها ،مثل موجات الحر أو الصقيع. .2زيادة اإلنتاجية الزراعية: oتوفر الزراعة املحمية بيئة محكومة تسهم في زيادة إنتاجية املحاصيل مقارنة بالزراعة التقليدية.هذا يؤدي إلى وفرة اإلنتاج وبالتالي القدرة على تلبية احتياجات األسواق املحلية والخارجية. .3تحسين جودة املحاصيل: oبفضل التحكم في العوامل البيئية مثل درجة الحرارة ،الرطوبة ،واإلضاءة ،تتمتع املحاصيل املنتجة في البيوت املحمية بجودة أعلى من تلك التي تنمو في الحقول املفتوحة. .4التوفيرفي استخدام املوارد الطبيعية: oتساعد الزراعة املحمية في ترشيد استهالك املياه والطاقة مقارنة بالزراعة التقليدية ،حيث يمكن استخدام أنظمة الري الحديث والتسميد املتكامل لتحقيق الكفاءة املثلى. أهداف الزراعة املحمية: إنتاج املحاصيل الزراعية على مدارالعام ،بغض النظر عن الظروف الجوية الخارجية. زيادة العائد االقتصادي من خالل تحسين نوعية وكمية اإلنتاج. تقليل الفاقد الزراعي الناتج عن العوامل البيئية الضارة مثل اآلفات واألمراض املرتبطة بالطقس. خصائص الزراعة املحمية: ُ التحكم الكامل في البيئة الداخلية :يمكن التحكم في عوامل مثل اإلضاءة ،درجة الحرارة ،والرطوبة ،مما يجعلها مناسبة إلنتاج املحاصيل في أي وقت من السنة. ّ التكيف مع التغيرات املناخية :الزراعة املحمية تعتبر من أكثر األساليب الزراعية مقاومة للتغيرات املناخية وتقلبات الطقس ،مما يعزز األمن الغذائي. من خالل هذه الوسيلة املتقدمة ،يمكن تحقيق إنتاج وفير ومستدام يلبي احتياجات السوق املتزايدة ويقلل من املخاطر التي تواجه الزراعة التقليدية. المحور الثاني :أنواع البيوت المحمية البيوت املحمية هي منشآت زراعية مصممة لتوفير بيئة محكمة للنباتات ،لحمايتها من العوامل الجوية غير املالئمة.تختلف أنواع ً البيوت املحمية وفقا للتصميم والغرض من االستخدام ،وتتنوع بشكل كبير لتالئم الظروف البيئية واملحاصيل املزروعة.فيما يلي أنواع البيوت املحمية الشائعة: .1األنفاق(Tunnels): األنفاق املنخفضة(Low Tunnels): ُ oتستخدم لتغطية النباتات الصغيرة أو النباتات ذات االحتياجات املوسمية الخاصة.يتم بناؤها باستخدام أغطية بالستيكية منخفضة االرتفاع للحفاظ على درجة الحرارة والرطوبة املطلوبة. األنفاق املرتفعة(High Tunnels): oتوفر مساحة أكبر لزراعة املحاصيل العالية.وتستخدم لحماية النباتات من األمطار والرياح الشديدة ،مع توفير تهوية جيدة. .2البيوت البالستيكية(Plastic Greenhouses): يتم تغطية هذه البيوت بالبالستيك الشفاف أو شبه الشفاف ،مما يسمح بدخول اإلشعاع الشمس ي ويمنع فقدان الحرارة. يشيع استخدامها إلنتاج املحاصيل على مدار العام ،بفضل قدرتها على التحكم في درجة الحرارة والرطوبة. الستائر البالستيكية(Plastic Shelters): ً ُ oتستخدم لحماية املحاصيل من الرياح الشديدة واألمطار ،وتعتبر مناسبة للزراعة في املناطق التي تشهد ظروفا جوية متقلبة. .3البيوت الشبكية(Net Houses): يتم تغطية هذه البيوت بشباك من البولي إيثيلين املنفذ للهواء ،وهي تستخدم بشكل رئيس ي لحماية النباتات من الحشرات والطيور.كما تساهم في تقليل التأثيرات السلبية للرياح الشديدة مع السماح بتهوية جيدة. .4المراقد المدفأة أو الباردة(Cold or Hot Beds): املر اقد املدفأة(Hot Beds): ُ oيتم تسخين هذه املراقد باستخدام مصادر طاقة داخلية للحفاظ على درجة حرارة التربة والهواء املثلى.تستخدم في زراعة املحاصيل الحساسة للبرودة خالل فصل الشتاء. املر اقد الباردة(Cold Beds): ُ oتستخدم بدون تسخين إضافي لحماية النباتات من الظروف الجوية غير املالئمة ،وتعتبر مناسبة للزراعة في الفصول االنتقالية. غرف النمو(Growth Chambers): .5 ُ هي منشآت مغلقة بالكامل تستخدم في األبحاث الزراعية أو إلنتاج نباتات حساسة للغاية.يتم التحكم بشكل كامل في العوامل البيئية مثل اإلضاءة ودرجة الحرارة والرطوبة ونسبة ثاني أكسيد الكربون ،مما يوفر بيئة مثالية للنباتات. المصانع النباتية(Plant Factories): .6 ً ً تعتبر هذه البيوت املحمية األكثر تقدما تقنيا ،حيث يتم استخدام اإلضاءة الصناعية ونظم التحكم الدقيقة في كافة العوامل البيئية.تستخدم بشكل رئيس ي إلنتاج النباتات في البيئات الحضرية أو في األماكن التي يصعب فيها الزراعة التقليدية. تغطية الخطوط(Row Covering): .7 ُ تستخدم لتغطية الصفوف الزراعية بهدف حماية املحاصيل من الصقيع أو الحرارة املفرطة.تتكون من أغطية بالستيكية خفيفة الوزن يمكن إزالتها بسهولة عندما تتحسن الظروف الجوية. األغطية الطافية للخطوط(Floating Row Covers): .8 ُ تستخدم لتغطية النباتات مباشرة دون الحاجة إلى هياكل داعمة ،وتعمل كحاجز ضد الحشرات والطيور ،وتساعد في زيادة درجة الحرارة املحيطة باملحاصيل. مصدات الرياح(Wind Breaks): .9 ُ ن تستخدم لحماية البيوت املحمية واملحاصيل من الرياح الشديدة.يمكن أن تكو هذه املصدات طبيعية (أشجار) أو صناعية (شباك بولي إيثيلين) ،وتساعد على تقليل سرعة الرياح بنسبة تصل إلى %60ملسافة أفقية تبلغ خمسة أضعاف ارتفاع املصد. كل نوع من هذه البيوت املحمية له مزاياه الخاصة ُويستخدم ً بناء على نوع املحصول والظروف املناخية للمنطقة.من خالل اختيار التصميم املناسب ،يمكن زيادة اإلنتاجية وتحسين جودة املحاصيل بشكل كبير. المحور الثالث :العوامل البيئية المؤثرة في البيوت المحمية لنجاح الزراعة داخل البيوت املحمية ،من الضروري التحكم في العوامل البيئية التي تؤثر على نمو النباتات وإنتاجيتها.هذه ً العوامل تشمل اإلشعاع الشمس ي ،درجات الحرارة ،الرياح ،الرطوبة ،واإلدارة املثلى للمياه.إليك تفصيال ألهم هذه العوامل : .1اإلشعاع الشمسي: أهمية اإلشعاع الشمس ي: oيعتبر اإلشعاع الشمس ي املصدر الرئيس ي للطاقة التي تحتاجها النباتات إلجراء عملية التمثيل الضوئي.يساهم في رفع درجات الحرارة داخل البيت املحمي ،وهو ضروري لتحفيز النمو السريع واإلزهار. الثابت الشمس ي: oتبلغ كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى األرض 1,349كيلو واط/م.²لكن الكمية الفعلية التي تحتاجها النباتات لضمان نمو جيد تتراوح بين 2.0و 2.3كيلو واط ساعة/م ²في اليوم. تأثيرخطوط العرض: oتختلف كمية اإلشعاع الشمس ي حسب املوقع الجغرافي وخط العرض.على سبيل املثال ،املناطق القريبة من خط االستواء تحصل على كمية أكبر من اإلشعاع مقارنة باملناطق الواقعة في خطوط العرض األعلى ،مما يؤثر على نوعية وإنتاجية املحاصيل. درجات الحرارة: .2 أهمية التحكم في درجات الحرارة: oتتحكم درجة الحرارة بشكل مباشر في سرعة نمو النباتات ،حيث أن لكل محصول درجة حرارة مثلى للنمو. لذلك ،من املهم الحفاظ على درجة حرارة مناسبة داخل البيت املحمي. التأثيرات الخارجية على درجة الحرارة الداخلية: oتتأثر درجات الحرارة داخل البيت املحمي بعدة عوامل مثل االرتفاع عن سطح البحر ،املسافة عن البحار، ظروف الرياح والغيوم .التحكم في درجة الحرارة يمكن تحقيقه باستخدام أنظمة التدفئة أو التبريد. أمثلة لدرجات الحرارة املثلى للمحاصيل: oالقمح :يتطلب درجات حرارة بين °C 4-3كحد أدنى ،و°C 25كدرجة حرارة مثلى ،و°C 32كحد أقص ى. oاألرز :يتطلب درجات حرارة تتراوح بين °C 12-10كحد أدنى ،و°C 32-30كدرجة حرارة مثلى ،و°C 38-36كحد أقص ى. الرطوبة: .3 أهمية الرطوبة: oالرطوبة النسبية داخل البيت املحمي تؤثر على معدالت تبخر املياه من التربة والنباتات.الحفاظ على مستوى رطوبة مناسب يمنع اإلجهاد املائي ويعزز من قدرة النباتات على امتصاص العناصر الغذائية. املستويات املثلى للرطوبة: oتختلف احتياجات املحاصيل من الرطوبة ،حيث تتطلب بعض املحاصيل نسبة رطوبة عالية مثل الخيار والبندورة ،بينما تحتاج محاصيل أخرى رطوبة أقل. التقنيات املستخدمة للتحكم في الرطوبة: oيمكن التحكم في الرطوبة داخل البيت املحمي من خالل أنظمة الرش والتهوية ،إلى جانب استخدام أجهزة استشعار ملراقبة مستويات الرطوبة. الرياح: .4 التأثيرالسلبي للرياح: سلبا على نمو املحاصيل.كما أن الرياح الشديدة oتؤدي الرياح القوية إلى تبريد التربة والنباتات بسرعة ،مما يؤثر ً قد تسبب تمزق األغطية البالستيكية وتدمير الهياكل. الحلول املتاحة ملواجهة الرياح: oاستخدام مصدات الرياح املصنوعة من األشجار أو شباك البولي إيثيلين لتقليل سرعة الرياح بنسبة تصل إلى .%60من املهم أن تكون مصدات الرياح بارتفاع يتناسب مع ارتفاع البيت املحمي لتحقيق أقص ى فعالية. المياه وإدارة الري: .5 املياه كعنصر حيوي: oاملياه عنصر أساس ي في نمو النبات ،ويجب توفيرها بكميات مناسبة حسب احتياجات املحاصيل.تتميز البيوت املحمية بأنها تسمح بترشيد استخدام املياه عبر أنظمة الري الحديثة مثل الري بالتنقيط. التوزيع األمثل للمياه: متساو لتجنب الجفاف أو تجمع املياه في منطقة معينة ،مما قد يؤدي إلى ٍ oمن الضروري ضمان توزيع املياه بشكل مشاكل في نمو الجذور أو انتشار األمراض الفطرية. ثاني أكسيد الكربون: .6 أهمية ثاني أكسيد الكربون في عملية التمثيل الضوئي: oثاني أكسيد الكربون هو عنصر أساس ي في عملية التمثيل الضوئي ،وزيادة تركيزه داخل البيت املحمي يمكن أن يعزز من نمو النباتات واإلنتاجية. التقنيات املستخدمة لزيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون: oيمكن زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون داخل البيوت املحمية من خالل تهوية محدودة أو استخدام أنظمة ضخ لغاز ثاني أكسيد الكربون. النتيجة: ً تأثير العوامل البيئية على الزراعة داخل البيوت املحمية كبير جدا.لذا ،يتطلب النجاح في هذه التقنية الزراعية التحكم الجيد في هذه العوامل من خالل أنظمة متقدمة تتيح للمهندس الزراعي تعديل البيئة لتالئم احتياجات املحاصيل ،وبالتالي ضمان إنتاجية مستدامة وعالية الجودة. المحور الرابع :التخطيط واإلدارة في الزراعة المحمية التخطيط الجيد واإلدارة الفعالة هما املفتاح لضمان نجاح الزراعة املحمية.تتضمن هذه العملية عدة مراحل تبدأ من ً ً اختيار املوقع املناسب والتصميم ،إلى إدارة البيئة داخل البيوت املحمية وصوال إلى مرحلة الحصاد والتسويق.يتطلب ذلك تخطيطا دقيقا وإدارة محكمة لكل مرحلة لضمان اإلنتاجية القصوى واملحافظة على جودة املحاصيل.ً .1مرحلة ما قبل اإلنتاج: تعتبر هذه املرحلة هي األساس لنجاح أي مشروع زراعي محمي ،وتبدأ بالتخطيط طويل األمد وتشمل: اختياراملوقع املناسب: ً oاختيار املوقع يعتبر من أهم القرارات في التخطيط للزراعة املحمية.يجب أن يكون املوقع قريبا من مصادر املياه والطاقة ووسائل النقل ،وأن يسمح بالتوسعات املستقبلية. oكما يجب مراعاة العوامل املناخية مثل اتجاه الرياح ،اإلشعاع الشمس ي ،وطبوغر افية األرض. تصميم البيوت املحمية: بناء على عدة عوامل تشمل نوع املحصول ،املناخ السائد ،واألدوات املتاحة .يجب oيتم تصميم البيوت املحمية ً مرنا ليسمح بتركيب أنظمة تهوية وتدفئة حسب الحاجة. أن يكون التصميم ً .2مرحلة اإلنتاج: تتطلب إدارة الزراعة داخل البيوت املحمية مراقبة دقيقة للعوامل البيئية والقيام بأعمال صيانة مستمرة.وتشمل هذه املرحلة: التحكم في العوامل البيئية: oدرجة حرارة الهواء :يجب مراقبة درجة حرارة الهواء داخل البيت املحمي باستمرار ،حيث يمكن التحكم بها باستخدام أنظمة التدفئة في الشتاء وأنظمة التبريد في الصيف. oالرطوبة النسبية :الحفاظ على نسبة الرطوبة املناسبة للمحاصيل املزروعة عن طريق أنظمة الرش أو الضباب ،مع التحكم في مستوى التهوية. oثاني أكسيد الكربون :يجب الحفاظ على مستويات مناسبة من ثاني أكسيد الكربون لتعزيز عملية التمثيل الضوئي وزيادة اإلنتاجية. oاإلضاءة :يجب توفير اإلضاءة الكافية لتحفيز النمو ،سواء كانت إضاءة طبيعية أو صناعية ،حيث يلعب الضوء ً رئيسيا في عملية التمثيل الضوئي. ً دورا إعداد نظام الري والتسميد: ً ً ً متساو للمياه واملغذيات.يتم عادة ٍ oيتطلب نظام الري والتسميد في البيوت املحمية تخطيطا دقيقا لضمان توزيع استخدام أنظمة الري بالتنقيط لضمان ترشيد استهالك املياه. oكما يمكن إضافة املغذيات إلى مياه الري لتحقيق تغذية متكاملة للنباتات ،مع مراقبة مستويات الحموضة وامللوحة (EC/pH). إدارة نمو املحاصيل: oتشمل هذه اإلدارة التقليم والتربية لتحسين صحة النبات وتعزيز اإلنتاج.يجب متابعة نمو النباتات والتخلص من األجزاء املتضررة أو املريضة. .3مرحلة ما بعد اإلنتاج: بعد الحصاد ،هناك عدة خطوات يجب اتباعها لضمان جودة املحصول واستعداده للتسويق: التنظيف والتعبئة: oتنظيف املحاصيل بعناية وتعبئتها بطريقة تحافظ على جودتها وتجنب التلف.هذا يتطلب وجود خطط واضحة للتعبئة والتخزين. التسويق والتوزيع: oيجب وضع استراتيجيات فعالة لتسويق املنتجات سواء على املستوى املحلي أو الدولي.من املهم مراعاة تفضيالت األسواق املختلفة واختيار الطرق املثلى لتوزيع املحاصيل. .4التخطيط طويل األمد: ً يتطلب اإلنتاج الزراعي داخل البيوت املحمية تخطيطا على عدة مستويات لضمان االستدامة واإلنتاجية على مدار السنوات.يجب أن يشمل التخطيط: اختياراملحاصيل املناسبة: ً oيتم اختيار املحاصيل بناء على الطلب السوقي وظروف البيئة املحلية.بعض املحاصيل مثل الطماطم والفلفل والخيار تعتبر شائعة في الزراعة املحمية. الدورات الزراعية: oيجب اتباع أنظمة الدورات الزراعية لتجنب إجهاد التربة والتقليل من خطر انتشار األمراض. الصيانة الدورية: oيجب وضع خطة للصيانة الدورية لكل عناصر البيت املحمي من نظم الري ،التدفئة ،التبريد ،والتهوية لضمان استمرار كفاءة التشغيل. .5اإلدارة اليومية: تتطلب الزراعة داخل البيوت املحمية مراقبة يومية لضمان توازن العوامل البيئية وإدارة النباتات بشكل فعال: مر اقبة درجات الحرارة والرطوبة :باستخدام أنظمة التحكم واملراقبة الرقمية الحديثة. تفقد صحة النباتات :البحث عن أي عالمات مرضية أو إصابات حشرية واتخاذ اإلجراءات املناسبة بشكل سريع. تعديل نظم الري والتسميد :حسب متطلبات كل مرحلة نمو للنباتات. النتيجة: التخطيط واإلدارة الفعالة للزراعة داخل البيوت املحمية هي عوامل أساسية لتحقيق إنتاجية عالية وجودة ممتازة للمحاصيل. باستخدام التكنولوجيا الحديثة وإدارة العوامل البيئية بدقة ،يمكن تحقيق إنتاج مستدام ومرن يلبي احتياجات السوق املتزايدة.