Szklarnia - Greenhouse

Victoria amazonica (ogromne lilie amazońskie) w dużej szklarni w Ogrodzie Botanicznym w Sankt Petersburgu .

Cieplarnianych (zwany również w szklarni , a jeśli wystarczającą do podgrzewania, to cieplarni ) jest strukturą o ściany i dach wykonane głównie z przezroczystego materiału, takiego jak szkło, w którym rośliny wymagające regulowanej warunki klimatyczne są hodowane. Konstrukcje te mają różne rozmiary, od małych szop po budynki przemysłowe. Miniaturowa szklarnia nazywana jest zimną ramą . Wnętrze szklarni wystawione na działanie promieni słonecznych staje się znacznie cieplejsze niż temperatura zewnętrzna, chroniąc jej zawartość w chłodne dni.

Wiele komercyjnych szklarni lub szklarni to zaawansowane technologicznie obiekty do produkcji warzyw, kwiatów lub owoców. Szklane szklarnie są wypełnione sprzętem, w tym instalacjami przesiewowymi, ogrzewaniem, chłodzeniem, oświetleniem i mogą być sterowane przez komputer w celu optymalizacji warunków wzrostu roślin. Następnie stosuje się różne techniki do oceny stopni optymalności i współczynnika komfortu szklarni, takie jak temperatura powietrza, wilgotność względna i deficyt ciśnienia pary , w celu zmniejszenia ryzyka produkcyjnego przed uprawą określonej uprawy.

Historia

Ogórki sięgały sufitu w szklarni w Richfield w Minnesocie , gdzie ogrodnicy uprawiali szeroką gamę produktów na sprzedaż w Minneapolis , ok. 1900 roku.  1910
Plastikowa szklarnia z izolacją powietrzną w Nowej Zelandii
Olbrzymie szklarnie w Westland , Holandia

Idea uprawy roślin na obszarach kontrolowanych przez środowisko istniała od czasów rzymskich . Cesarz rzymski Tyberiusz codziennie jadł warzywo podobne do ogórka . Rzymscy ogrodnicy stosowali sztuczne metody (podobne do systemu szklarniowego) uprawy, aby mieć ją na swoim stole każdego dnia w roku. Ogórki sadzone były w wózkach kołowych, które codziennie wystawiano na słońce, a następnie zabierano do środka, aby w nocy ogrzać je. Ogórki przechowywano pod ramkami lub w domach ogórkowych, glazurowanych za pomocą natłuszczonej tkaniny zwanej specularia lub płatami selenitu (aka lapis specularis ), zgodnie z opisem Pliniusza Starszego .

Pierwszy opis ogrzewanej szklarni pochodzi z Sanga Yorok , traktatu o hodowli, opracowanego przez królewskiego lekarza dynastii Joseon w Korei w latach pięćdziesiątych XIV wieku, w rozdziale poświęconym uprawie warzyw zimą. Traktat zawiera szczegółowe instrukcje dotyczące budowy szklarni zdolnej do uprawy warzyw, forsowania kwiatów i dojrzewania owoców w sztucznie ogrzewanym środowisku, wykorzystując ondol , tradycyjny koreański system ogrzewania podłogowego, w celu utrzymania ciepła i wilgotności; ściany kolby zatrzymujące ciepło; i półprzezroczyste naoliwione okna hanji, aby umożliwić przenikanie światła dla wzrostu roślin i zapewnić ochronę przed środowiskiem zewnętrznym. The Annals of dynastii potwierdzają, że cieplarnianych jak struktur zawierających ondol zostały skonstruowane tak, aby dostarczać ciepło do mandarynka drzew zimą 1438.

Koncepcja szklarni pojawiła się również w Holandii, a następnie w Anglii w XVII wieku, wraz z roślinami. Niektóre z tych wczesnych prób wymagały ogromnego nakładu pracy, aby zamknąć w nocy lub zimować. W tych wczesnych szklarniach pojawiły się poważne problemy z zapewnieniem odpowiedniego i zrównoważonego ciepła. Pierwsza „piecowa” (ogrzewana) szklarnia w Wielkiej Brytanii została ukończona w Chelsea Physic Garden w 1681 roku. Obecnie w Holandii znajduje się wiele największych szklarni na świecie, niektóre z nich są tak ogromne, że są w stanie wyprodukować miliony warzyw. rok.

Eksperymenty z projektowaniem szklarni kontynuowano w XVII wieku w Europie, gdy technologia produkowała lepsze szkło i ulepszała techniki budowlane. Szklarnia w Pałacu Wersalskim była przykładem ich wielkości i kunsztu; miał ponad 150 metrów (490 stóp) długości, 13 metrów (43 stóp) szerokości i 14 metrów (46 stóp) wysokości.

Ogrzewana szklarnia lub „szklarnia”, w Macon, Georgia 1877

Francuskiemu botanikowi Charlesowi Lucienowi Bonaparte często przypisuje się zbudowanie pierwszej praktycznej nowoczesnej szklarni w Leiden w Holandii w XIX wieku do uprawy leczniczych roślin tropikalnych. Pierwotnie tylko w majątkach bogatych, rozwój nauki botaniki spowodował, że szklarnie rozprzestrzeniły się na uniwersytety. Francuzi nazywali swoje pierwsze szklarnie oranżeriami , ponieważ służyły one do ochrony drzew pomarańczy przed zamarzaniem. Gdy ananasy stały się popularne, zbudowano sosny , czyli doły ananasowe .

Złota era szklarni przypadła na Anglię w epoce wiktoriańskiej, gdzie zbudowano największe do tej pory wymyślone szklarnie, gdy bogata klasa wyższa i aspirujący botanicy rywalizowali o budowę najbardziej wyszukanych budynków. Dobrym przykładem tego trendu są pionierskie ogrody Kew Gardens . Joseph Paxton , który eksperymentował ze szkłem i żelazem przy tworzeniu dużych szklarni jako główny ogrodnik w Chatsworth w Derbyshire , pracując dla księcia Devonshire , zaprojektował i zbudował Kryształowy Pałac w Londynie , chociaż został on zbudowany zarówno dla ogrodnictwa , jak i wystawa nieogrodnicza.

Inne duże szklarnie zbudowany w 19 wieku obejmowały New York Crystal Palace , Monachium „s Glaspalast i Królewskie szklarnie Laeken (1874-1895) dla króla Belgii Leopolda II .

W Japonii pierwszą szklarnię zbudował w 1880 roku Samuel Cocking , brytyjski kupiec, który eksportował zioła .

W XX wieku kopuła geodezyjna została dodana do wielu typów szklarni. Godnymi uwagi przykładami są Eden Project w Kornwalii , Rodale Institute w Pensylwanii, Climatron w Missouri Botanical Garden w St. Louis w stanie Missouri oraz Toyota Motor Manufacturing Kentucky .

Konstrukcje szklarniowe zaadaptowane w latach 60. XX wieku, kiedy szersze arkusze folii polietylenowej (polietylenowej) stały się powszechnie dostępne. Domki obręczowe były produkowane przez kilka firm i często były również wykonywane przez samych hodowców. Zbudowany z profili aluminiowych, specjalnych rur ze stali galwanizowanej, a nawet tylko odcinków rury wodociągowej ze stali lub PCV, koszty budowy zostały znacznie obniżone. Spowodowało to, że w mniejszych gospodarstwach i centrach ogrodniczych zbudowano znacznie więcej szklarni. Trwałość folii polietylenowej znacznie wzrosła, gdy w latach 70. opracowano i dodano skuteczniejsze inhibitory UV; wydłużały one żywotność folii z jednego lub dwóch lat do 3, a ostatecznie 4 lub więcej lat.

Szklarnie połączone z rynnami stały się bardziej rozpowszechnione w latach 80. i 90. XX wieku. Szklarnie te mają dwie lub więcej przęseł połączonych wspólną ścianą lub rzędem słupków wsporczych. Nakłady na ogrzewanie uległy zmniejszeniu wraz ze znacznym wzrostem stosunku powierzchni podłogi do powierzchni ścian zewnętrznych. Szklarnie połączone z rynnami są obecnie powszechnie stosowane zarówno w produkcji, jak iw sytuacjach, gdy rośliny są uprawiane i sprzedawane również społeczeństwu. Szklarnie połączone z rynnami są zwykle pokryte strukturalnym materiałem poliwęglanowym lub podwójną warstwą folii polietylenowej z wdmuchiwanym powietrzem, aby zapewnić zwiększoną wydajność ogrzewania.

Królewski Szklarnie z Laeken , Bruksela , Belgia , przykładem 19-wiecznej architektury cieplarnianego

Teoria operacji

Wyższa temperatura w szklarni występuje, ponieważ padające promieniowanie słoneczne przechodzi przez przezroczysty dach i ściany i jest pochłaniane przez podłogę, ziemię i zawartość, które stają się cieplejsze. Ponieważ konstrukcja nie jest otwarta na atmosferę, ogrzane powietrze nie może uciec przez konwekcję , więc temperatura wewnątrz szklarni wzrasta. Różni się to od teorii zorientowanej na ziemię, znanej jako „ efekt cieplarniany ”.

Badania ilościowe sugerują, że efekt chłodzenia przez promieniowanie podczerwone nie jest pomijalnie mały i może mieć konsekwencje ekonomiczne w ogrzewanej szklarni. Analiza zagadnień promieniowania bliskiej podczerwieni w szklarni z ekranami o wysokim współczynniku odbicia wykazała, że ​​zainstalowanie takich ekranów zmniejszyło zapotrzebowanie na ciepło o około 8% i zasugerowano stosowanie barwników na powierzchniach przezroczystych. Mniej refleksyjne szkło kompozytowe lub mniej efektywne, ale tańsze, proste szkło z powłoką antyrefleksyjną również przyniosło oszczędności.

Wentylacja

Wentylacja jest jednym z najważniejszych elementów udanej szklarni. Jeśli nie ma odpowiedniej wentylacji, szklarnie i ich rosnące rośliny mogą stać się podatne na problemy. Głównym celem wentylacji jest regulacja temperatury i wilgotności do optymalnego poziomu oraz zapewnienie ruchu powietrza, a tym samym zapobieganie gromadzeniu się patogenów roślinnych (takich jak Botrytis cinerea ), które preferują spokojne powietrze. Wentylacja zapewnia również dopływ świeżego powietrza do fotosyntezy i oddychania roślin oraz może umożliwić ważnym zapylaczom dostęp do upraw szklarniowych.

Wentylację można osiągnąć za pomocą otworów wentylacyjnych – często sterowanych automatycznie za pomocą komputera – oraz wentylatorów recyrkulacyjnych.

Ogrzewanie

Światła cieplnej w szklarni w Narpes , Finlandia

Ogrzewanie lub elektryczność to jedne z najpoważniejszych kosztów eksploatacji szklarni na całym świecie, zwłaszcza w chłodniejszym klimacie. Głównym problemem związanym z ogrzewaniem szklarni, w przeciwieństwie do budynku, który ma solidne, nieprzezroczyste ściany, jest ilość ciepła traconego przez pokrycie szklarni. Ponieważ wykładziny muszą przepuszczać światło do wnętrza konstrukcji, nie mogą one bardzo dobrze izolować. W przypadku tradycyjnych plastikowych pokryć szklarniowych o wartości R wynoszącej około 2, przeznacza się dużą ilość pieniędzy na ciągłe uzupełnianie traconego ciepła. Większość szklarni, gdy potrzebne jest dodatkowe ciepło, wykorzystuje piece gazowe lub elektryczne .

Istnieją metody pasywnego ogrzewania, które poszukują ciepła przy niskim nakładzie energii. Energia słoneczna może być pobierana z okresów względnej obfitości (dzień/lato) i uwalniana w celu podwyższenia temperatury w okresach chłodniejszych (noc/zima). Ciepło odpadowe z żywego inwentarza można również wykorzystać do ogrzewania szklarni, np. umieszczenie kurnika w szklarni pozwala na odzyskanie ciepła wytworzonego przez kurczęta, które w innym przypadku zostałoby zmarnowane. Niektóre szklarnie również korzystają z ogrzewania geotermalnego .

Chłodzenie

Chłodzenie odbywa się zazwyczaj poprzez otwieranie okien w szklarni, gdy robi się zbyt ciepło dla roślin w niej znajdujących się. Można to zrobić ręcznie lub w sposób zautomatyzowany. Siłowniki okienne mogą otwierać okna pod wpływem różnicy temperatur lub mogą być otwierane za pomocą sterowników elektronicznych . Sterowniki elektroniczne są często wykorzystywane do monitorowania temperatury i dostosowują pracę pieca do warunków. Może to być tak proste, jak podstawowy termostat, ale może być bardziej skomplikowane w przypadku większych operacji szklarniowych.

Oświetlenie

W ciągu dnia światło wpada do szklarni przez okna i jest wykorzystywane przez rośliny. Niektóre szklarnie są również wyposażone w światła do uprawy (często diody LED), które włączają się w nocy, aby zwiększyć ilość światła, jaką otrzymują rośliny, zwiększając w ten sposób plon przy niektórych uprawach.

Wzbogacanie w dwutlenek węgla

Korzyści płynące ze wzbogacenia dwutlenkiem węgla do około 1100 części na milion w uprawie szklarniowej w celu zwiększenia wzrostu roślin są znane od prawie 100 lat. Po opracowaniu urządzeń do kontrolowanego seryjnego wzbogacania dwutlenku węgla, technika została wprowadzona na szeroką skalę w Holandii. Metabolity wtórne, np. glikozydy nasercowe w Digitalis lanata , są wytwarzane w większych ilościach przez hodowlę w szklarni w podwyższonej temperaturze i przy zwiększonym stężeniu dwutlenku węgla. Wzbogacenie w dwutlenek węgla może również zmniejszyć zużycie wody w szklarni o znaczną część poprzez zmniejszenie całkowitego przepływu powietrza potrzebnego do dostarczenia odpowiedniej ilości węgla do wzrostu roślin, a tym samym zmniejszenie ilości wody traconej w wyniku parowania. Szklarnie komercyjne są obecnie często zlokalizowane w pobliżu odpowiednich obiektów przemysłowych dla obopólnych korzyści. Na przykład, Cornerways przedszkola w Wielkiej Brytanii jest dogodnie umieszczony w pobliżu głównego cukrowni, pochłaniając jednocześnie ciepło odpadowe i CO 2 z rafinerii, które mogłyby być odprowadzany do atmosfery. Rafineria zmniejsza emisję dwutlenku węgla, a szkółka cieszy się zwiększonymi plonami pomidorów i nie musi zapewniać własnego ogrzewania szklarni.

Wzbogacanie staje się skuteczne tylko tam, gdzie zgodnie z prawem Liebiga dwutlenek węgla stał się czynnikiem ograniczającym . W kontrolowanej szklarni nawadnianie może być trywialne, a gleby mogą być domyślnie żyzne . W słabiej kontrolowanych ogrodach i na otwartych polach rosnące poziomy CO 2 tylko zwiększają produkcję pierwotną do punktu wyczerpania gleby (zakładając, że nie ma susz, powodzi lub obu tych czynników), jak wykazano prima facie przez ciągły wzrost poziomu CO 2 . Ponadto, powtarzalność zapewniają eksperymenty laboratoryjne, wykresy testowe wzbogacania wolnego powietrza w węgiel (FACE) oraz pomiary w terenie .

Rodzaje

Szklarnia rekreacyjna w Palazzo Parisio , Malta.
Stara, zrujnowana szklarnia, w której wszystko rośnie dziko.

W szklarniach domowych stosuje się zwykle szkło ogrodnicze o grubości 3 mm (lub ⅛”), które jest szkłem dobrej jakości, które nie powinno zawierać pęcherzyków powietrza (które mogą powodować przypalenie liści, działając jak soczewki).

Najczęściej stosowane tworzywa sztuczne to folia polietylenowa i wielościenne płyty z poliwęglanu lub szkło akrylowe PMMA .

Komercyjne szklarnie są często nowoczesnymi obiektami do produkcji warzyw lub kwiatów. Szklarnie wypełnione są sprzętem takim jak instalacje zasłaniające, ogrzewanie, chłodzenie i oświetlenie i mogą być automatycznie sterowane przez komputer.

Holenderskie Światło

W Wielkiej Brytanii i innych krajach Europy Północnej tafla szkła ogrodniczego określana jako „Dutch Light” była historycznie używana jako standardowa jednostka konstrukcyjna o wymiarach 28¾″ x 56″ (około 730 mm x 1422 mm). Ten rozmiar daje większą powierzchnię przeszklenia w porównaniu z mniejszymi szybami, takimi jak szerokość 600 mm, zwykle stosowanymi w nowoczesnych projektach domowych, które następnie wymagają więcej ram nośnych dla danej wielkości szklarni. Styl szklarni o pochyłych bokach (co skutkuje szerszą podstawą niż na wysokości okapu) i wykorzystujący te nieprzycięte szyby jest również często określany jako „holenderski projekt światła”, a zimna rama z pełną lub połówkową szybą jest rozmiaru „holenderskiego” lub „półholenderskiego”.

Zastosowania

Szklarnie pozwalają na większą kontrolę nad środowiskiem wzrostu roślin. W zależności od specyfikacji technicznej szklarni, kluczowe czynniki, które można kontrolować, obejmują temperaturę, poziom światła i cienia, nawadnianie , stosowanie nawozów i wilgotność powietrza . Szklarnie mogą być wykorzystywane do przezwyciężania niedociągnięć w zakresie właściwości uprawnych kawałka ziemi, takich jak krótki sezon wegetacyjny lub słabe oświetlenie, a tym samym mogą poprawić produkcję żywności w środowiskach marginalnych. Domy zacieniające są używane specjalnie do zapewnienia cienia w gorącym, suchym klimacie.

Szklarnie w Almerii widziane z kosmosu

Ponieważ mogą one umożliwiać uprawę niektórych roślin przez cały rok, szklarnie mają coraz większe znaczenie w zaopatrzeniu w żywność w krajach położonych na dużych szerokościach geograficznych. Jeden z największych kompleksów na świecie jest w Almería , Andaluzja , Hiszpania , gdzie szklarnie zajmują prawie 200 km 2 (49.000 akrów).

Szklarnie są często wykorzystywane do uprawy kwiatów , warzyw , owoców i przeszczepów . Do produkcji komercyjnej stosuje się zazwyczaj specjalne odmiany szklarniowe niektórych upraw, takich jak pomidory.

Wiele warzyw i kwiatów można uprawiać w szklarniach późną zimą i wczesną wiosną, a następnie przesadzać je na zewnątrz, gdy pogoda się ociepli. Regały na tace na nasiona mogą być również używane do układania tac na nasiona wewnątrz szklarni w celu późniejszego przesadzenia na zewnątrz. Hydroponika (zwłaszcza hydroponiczne ramy typu A ) może być wykorzystywana do maksymalnego wykorzystania przestrzeni wewnętrznej podczas uprawy roślin do dojrzałości wewnątrz szklarni.

Trzmiele mogą być używane jako zapylacze do zapylania , ale stosowano również inne rodzaje pszczół , a także sztuczne zapylanie.

Stosunkowo zamknięte środowisko szklarni ma swoje własne, unikalne wymagania w zakresie zarządzania, w porównaniu z produkcją na zewnątrz. Szkodniki i choroby oraz ekstremalne temperatury i wilgotność muszą być kontrolowane, a nawadnianie jest niezbędne, aby zapewnić wodę. Większość szklarni używa zraszaczy lub linii kroplujących. Mogą być wymagane znaczne nakłady ciepła i światła, szczególnie w przypadku zimowej produkcji warzyw o ciepłej pogodzie.

Szklarnie mają również zastosowanie poza rolnictwem . GlassPoint Solar , z siedzibą w Fremont w Kalifornii , zamyka pola słoneczne w szklarniach, aby wyprodukować parę do odzysku oleju wspomaganego energią słoneczną . Na przykład w listopadzie 2017 r. GlassPoint ogłosiło, że w pobliżu Bakersfield w Kalifornii rozwija instalację do odzyskiwania ropy z wykorzystaniem energii słonecznej , która wykorzystuje szklarnie do otaczania rynien parabolicznych .

„Dom alpejski” to specjalistyczna szklarnia służąca do uprawy roślin alpejskich . Celem domu alpejskiego jest naśladowanie warunków, w których rosną rośliny alpejskie; szczególnie w celu zapewnienia ochrony przed wilgocią w zimie. Domki alpejskie są często nieogrzewane, gdyż uprawiane tam rośliny są odporne, a zimą wymagają co najwyżej ochrony przed mrozem. Zostały zaprojektowane z myślą o doskonałej wentylacji.

Przyjęcie

Na całym świecie istnieje około 9 milionów akrów szklarni.

Holandia

Młode sadzonki pomidora do przesadzenia w szklarni przemysłowej w Holandii

Holandia ma jedne z największych na świecie szklarni. Taka jest skala produkcji żywności w kraju, że w 2000 r. szklarnie zajmowały 10 526 ha, czyli 0,25% ogólnej powierzchni ziemi.

Szklarnie w regionie Westland .

Szklarnie zaczęto budować w regionie Westland w Holandii w połowie XIX wieku. Dodanie piasku do torfowisk i gleby gliniastej stworzyło żyzną glebę dla rolnictwa, a około 1850 r. winogrona uprawiano w pierwszych szklarniach, prostych szklanych konstrukcjach z jednym bokiem składającym się z litej ściany. Na początku XX wieku zaczęto budować szklarnie ze wszystkich stron ze szkła i zaczęto je ogrzewać. Pozwoliło to również na produkcję owoców i warzyw, które zwykle nie rosły na tym terenie. Dziś Westland i okolice Aalsmeer mają największą koncentrację upraw szklarniowych na świecie. Westland produkuje głównie warzywa, oprócz roślin i kwiatów; Aalsmeer słynie głównie z produkcji kwiatów i roślin doniczkowych. Od XX wieku okolice Venlo i części Drenthe stały się również ważnymi regionami dla rolnictwa szklarniowego.

Od 2000 r. innowacje techniczne obejmują „zamkniętą szklarnię”, całkowicie zamknięty system, który pozwala hodowcom na pełną kontrolę nad procesem uprawy przy mniejszym zużyciu energii. Szklarnie pływające stosowane są na terenach wodnych kraju.

Holandia posiada około 4 000 szklarni, które obsługują ponad 9 000 hektarów szklarni i zatrudniają około 150 000 pracowników, produkując warzywa, owoce, rośliny i kwiaty o wartości 7,2 miliarda euro, z czego około 80% jest eksportowane.

Zobacz też

Bibliografia

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki

Multimedia związane ze szklarniami w Wikimedia Commons