איזון טמפרטורה לחות ופחמן-דו-חמצני (CO2)
במאמר זה נעמוד על הקשרים שבין הגורמים הבאים: אוורור המתחם, טמפרטורה, לחות יחסית ופחמן-דו-חמצני (CO2), ונסביר את השפעתם על תנובת היבול של צמח הקנאביס (הידרו).
כל אחד מן הגורמים משפיע באופן ישיר או עקיף לפחות על אחד מהגורמים האחרים, וכל הגורמים ביחד משפיעים על יעילות תהליך הפוטוסינתזה (התהליך המרכזי בהתפתחות הצמח).
בדומה לבני אדם , צמחים זקוקים לאוויר טרי על מנת לגדול ולשגשג, אולם בעוד שבני אדם צורכים את החמצן שבאוויר , צמחים צורכים את הפחמן הדו חמצני שבאוויר. בכל מתחם סגור (חדר או חממת גידול אטומה) קיימת כמות מוגבלת של אוויר, ולכן יש לחדש את אספקת האוויר באופן תדיר, שכן הצמח מכלה את אספקת הפחמן דו חמצני שבחדר כל זמן שהוא מבצע פוטוסינתזה, וללא אספקה רציפה של אוויר הצמח יחנק וימות.
מכוון שאוויר טרי הוא מצרך חיוני לצמחים, חשוב להתייחס לנושא האוורור בתשומת לב בעת תכנון חלל הגידול (חדר הגידול). גודל מתחם הגידול וסוג התאורה (מידת החום שהתאורה מפיקה), הם הגורמים המרכזיים שיש להתייחס אליהם כשבוחרים ומתכננים את האוורור של מתחם הגידול.
הקמת אוורור מתאים בחלל הגידול הוא חלק בלתי נפרד מעיצוב חלל הגידול. אוורור הולם ונכון הוא קריטי לגידול צמח הקנאביס (הידרו) בשל מספר סיבות. ראשית, טמפרטורה ולחות הם תנאים סביבתיים חשובים לצמח, ושליטה על האוורור היא התנאי הראשון לוויסות הטמפרטורה והלחות שבחלל הגידול. בנוסף, אוורור תקין מסייע מאוד למניעת מחלות ולבקרת ריחות, למעשה, מירב סוגי המזיקים הפתוגניים הנפוצים נמנעים כמעט לחלוטין כאשר יש אוורור הולם ותדיר בחלל הגידול. במילים אחרות, אוורור נכון של חלל הגידול הוא חיוני, וללא אוורור הגידול נועד לכישלון.
בעזרת מספר נוסחאות פשוטות המחולקות לשלושה שלבים, נסביר את כל שדרוש לתהליך קביעת כמות האוויר שצריך להזיז במתחם הגידול.
בדיקת נפח חלל הגידול.
השלב הראשון בהתאמת מערכת האוורור לחלל הגידול הוא בדיקה של נפח המתחם.
- כל סוגי הציוד המניעים אוויר -מאווררים, מפוחים או וונטות, מציגים את הספק זרימת האוויר שלהם על ידי כמות המטרים המעוקבים של אוויר שהם מזרימים בשעה – מק"ש.
מטר מעוקב הוא נפח הקובייה – תיאור תלת ממדי של חלל בעל רוחב, אורך וגובה של מטר אחד.
- דוגמה ג – חדר בממדים הבאים: 2 מטרים רוחב * 4 מטרים אורך * 3 מטרים גובה:
- הנפח יחושב באופן הבא: מטר מעוקב 24=3*4*2
- דוגמה ב – חדר בממדים הבאים: 3 מטרים רוחב * 5 מטרים אורך * 3 מטרים גובה:
- הנפח יחושב באופן הבא: מטר מעוקב 45=3*5*3
- דוגמה ג – חדר בממדים הבאים: 4 מטרים רוחב * 6 מטרים אורך * 3.5 מטרים גובה:
- הנפח יחושב באופן הבא: מטר מעוקב 84=3.5*6*4
קביעת תדירות החלפת האוויר
השלב השני בהתאמת אוורור הוא קביעה של תדירות החלפת האוויר הנחוצה לצרכי גידול הצמח.
- באופן כללי, צמחים זקוקים לתחלופה של האוויר שבסביבתם בתדירות של כל דקה עד שתי דקות לערך, כדי לקבל אספקה שוטפת של של פחמן דו חמצני (באופן מיטבי מומלץ להחליף את האוויר בחלל הגידול כל דקה וחצי).
- לכן יש להתקין מכשירים המסוגלים להחליף את כל האוויר במתחם הגידול כל שתי דקות לכל הפחות. מוצרי האוורור הקיימים מציגים את הספק זרימת האוויר שלהם על ידי הנתון מק"ש (ראשי התיבות של מטר מעוקב לשעה). במילים אחרות, המוצר מציג כמה פעמים ביכולתו להחליף את האוויר של מטר מעוקב אחד בשעה שלמה.
דוגמה א – חדר בממדים הבאים: 2 מטרים רוחב * 4 מטרים אורך * 3 מטרים גובה:
- הנפח יחושב באופן הבא: מטר מעוקב 24=3*4*2
- כאשר נפח החדר הוא 24 מטרים מעוקבים, נחשב את תחלופת האויר בחדר בתדירות של כל 2 דקות.
- שעה כידוע מכילה 60 דקות, ואילו אנו מעוניינים בתחלופת אויר בתדירות של כל 2 דקות.
- נחלק 60 דקות בתדירות תחלופת האויר (30 = 2 / 60). מצאנו שאנו צריכים 30 חילופי אוויר בשעה.
- כעת, עלינו לחפש מוצר המסוגל להניע 24 מטרים מעוקבים של אוויר כ-30 פעמים בשעה.
- חישוב של הספק מק"ש מינימלי שאנו צריכים: מק"ש 720 = חילופי אוויר בשעה 30 * מטר מעוקב 24
אם כך, דרוש מכשיר אוורור (מפוח או ונטה) המציג הספק של 720 מק"ש לפחות.
דוגמה ב – חדר בממדים הבאים: 3 מטרים רוחב * 5 מטרים אורך * 3 מטרים גובה:
- הנפח יחושב באופן הבא: מטר מעוקב 45=3*5*3
- כאשר נפח החדר הוא 45 מטרים מעוקבים, נחשב את תחלופת האויר בחדר בתדירות של כל 1.5 דקות.
- שעה כידוע מכילה 60 דקות, ואילו אנו מעוניינים בתחלופת אויר בתדירות של כל 1.5 דקות.
- נחלק 60 דקות בתדירות תחלופת האויר (40 = 1.5 / 60). מצאנו שאנו צריכים 40 חילופי אוויר בשעה.
- כעת, עלינו לחפש מוצר המסוגל להניע 45 מטרים מעוקבים של אוויר כ-40 פעמים בשעה.
- חישוב של הספק מק"ש מינימלי שאנו צריכים: מק"ש 1,800 = חילופי אוויר בשעה 40 * מטר מעוקב 45
אם כך, דרוש מכשיר אוורור (מפוח או ונטה) המציג הספק של 1,800 מק"ש לפחות.
דוגמה א – חדר בממדים הבאים: 4 מטרים רוחב * 6 מטרים אורך * 3.5 מטרים גובה:
- הנפח יחושב באופן הבא: מטר מעוקב 84=3.5*6*4
- כאשר נפח החדר הוא 84 מטרים מעוקבים, נחשב את תחלופת האויר בחדר בתדירות של כל 2 דקות.
- שעה כידוע מכילה 60 דקות, ואילו אנו מעוניינים בתחלופת אויר בתדירות של כל 1.5 דקות.
- נחלק 60 דקות בתדירות תחלופת האויר (40 = 1.5 / 60). מצאנו שאנו צריכים 40 חילופי אוויר בשעה.
- כעת, עלינו לחפש מוצר המסוגל להניע 84 מטרים מעוקבים של אוויר כ-40 פעמים בשעה.
- חישוב של הספק מק"ש מינימלי שאנו צריכים: מק"ש 3,360 = חילופי אוויר בשעה 40 * מטר מעוקב 84
אם כך, דרוש מכשיר אוורור (מפוח או ונטה) המציג הספק של 3,360 מק"ש לפחות.
חשוב להדגיש: במידה ולא קיים מכשיר המסוגל לייצר תחלופת אוויר במידה הנדרשת, ניתן ואף רצוי להשתמש במספר מפוחים קטנים יותר במקומות שונים ובכך לחלק את העומס בין המפוחים.
שערוך משתנים נוספים.
השלב השלישי בהתאמת אוורור לחלל הגידול יכלול שערוך של משתנים נוספים.
- מכלול החישובים שהצגנו מתייחסים לחלל גידול שאינו מייצר חום ושזרימת האוויר שבתוכו היא ללא התנגדות כלל. במישור המעשי, זרימת האוויר בחדר נתקלת במספר התנגדויות: הן של העצמים השונים שבחדר והן של שרשורי הולכת האוויר (במידה ויש כאלה). בנוסף, אם התאורה שבחדר יוצרת חוםגבוה, חשוב להחליף את האוויר בתדירות מעט גבוהה יותר.
- כאשר לוקחים בחשבון את תוספת החום שבמתחם ואת התנגדות האוויר, מקובל להוסיף באופן גס 15% תוספת לתדירות חילופי האוויר שהצמח צריך ובמידה והאוויר שבחלל הגידול חם מאוד וקיימת לחות גבוהה בתוך החלל (מעל 75% לחות יחסית), יש להעלות את מספר חילופי האוויר שבחלל הגידול ב-25% לערך.
- דוגמה א: חישוב של הספק מק"ש יחד עם 15% תוספת:
- מק"ש 864 =(20% תוספת) 1.2 * חילופי אוויר בשעה 30 * מטר מעוקב 24
- דוגמה ב: לחישוב של הספק מק"ש יחד עם 25% תוספת:
- מק"ש 2,250 =(25% תוספת) 1.25 * חילופי אוויר בשעה 40 * מטר מעוקב 45
- דוגמה ג: חישוב של הספק מק"ש יחד עם 20% תוספת:
- מק"ש 3,864 =(15% תוספת) 1.15 * חילופי אוויר בשעה 40 * מטר מעוקב 84
- לאחר שמספר חילופי האוויר בחלל הגידול חושבו כהלכה, יש לתכנן את מיקום כניסת האוויר ואת מיקום פליטת האוויר.
- חשוב להדגיש כי ללא יציאת אוויר, לא מתאפשרת כניסת אוויר – פליטת אוויר מחלל הגידול היא היבט מהותי כשמדובר בהתקנת מערכת אוורור. לכן, חייב להיות מפוח פליטה בחדר הגידול שלכם, כדי שיהיה מקום לכניסת אוויר רענן למתחם הגידול.
- אוויר קר דחוס יותר מאוויר חם (מולקולות האוויר קרובות יותר זו לזו). לכן אוויר קר כבד יותר מאוויר חם. בשל כך, אוויר קר שוקע למטה בעוד שאוויר חם עולה למעלה. בשל כך, מומלץ למקם את מפוח הכניסה במקום נמוך בחלל הגידול, כדי שיכנס אוויר קריר מהסביבה שמחוץ לחלל הגידול ואילו את מפוח הפליטה מומלץ למקם גבוה, כדי שכל האוויר החם שבתוך חלל הגידול יפלט החוצה.
דוגמה לחלל גידול הכולל פתח אוורור עם מפוח לכניסת אוויר רענן בפחמן-דו-חמצני (CO2) בתחתית החדר ופתח אוורור עם מפוח לפליטת אוויר חם ונטול פחמן-דו-חמצני בחלק העליון של החדר, משולב עם פילטר פחם למניעת ריחות לסביבה. מזגן, סופח לחות ומאוורר קטן לפיזור האוויר.
לאחר שחלל הגידול מאוורר כך שהצמח מקבל אספקה שוטפת של פחמן דו חמצני מהאוויר שבסביבה, יש לדאוג לרמות הטמפרטורה והלחות שבסביבת הצמח.
טמפרטורה, לחות ואדי מים בגידול קנאביס
- טמפרטורה היא מדד לחום או לקור של מושא מסוים (אובייקט מסוים או האוויר בסביבה), בעוד שבאופן מדעי טמפרטורה מוגדרת כמדד לאנרגיה הקינטית הממוצעת של החלקיקים באובייקט.
- באופן מדויק יותר, מדד לאנרגיה של תנועת החלקיקים (אטומים) שמתרחשת בתוך המושא הנבדק (אובייקט או אוויר).
- לחות יחסית היא כמות חלקיקי המים שבאוויר באחוזים. כשאנחנו מדברים על הלחות, אנחנו מדברים על "לחות יחסית".
- לחות יחסית פשוט מתייחסת לכמות אדי המים באוויר. עם זאת, כמות המים שהאוויר יכול להכיל תלויה בטמפרטורה
- אוויר חם יכול באופן טבעי להכיל יותר לחות מאשר אוויר קר. כאשר האוויר במצב רווי לחלוטין באדי מים, יש לו לחות יחסית של 100%.
- טמפרטורה ולחות יחסית הם שני המשתנים העיקריים המשפיעים על תנועת המים בתוך צמח.
- מעבר של מים מהעלה אל האוויר הוא תהליך המשמש צמחים לוויסות הטמפרטורה שלהם (פליטת אדי מים אל האוויר).
- כאשר הטמפרטורה של העלה עולה, הצמחים יימשכו יותר מים ממצע הגידול (מהשורשים) בכדי לקרר את משטחי העלים שלהם על ידי פליטת אדי מים לאוויר, ועל ידי כך יורידו את הטמפרטורה שלהם.
- מגדלי צמחים בדרך כלל נותנים תשומת לב לרמת הטמפרטורה, והלחות היחסית כדי למקסם את יבול הצמחים. אולם, חרף זאת, לא כל המגדלים בהכרח מבינים כי השילוב בין הטמפרטורה והלחות היחסית הם הגורם המרכזי בכמות אדי המים שהצמח יפלוט מהעלים אל האוויר, וזאת כדי לווסת את הטמפרטורה של עצמו.
- צמחים משתמשים במאגרי המים שברשותם כדי לשמור על טמפרטורה מאוזנת. צמחים מוצצים מים דרך שורשיהם, רק כדי לזרוק את הרוב המכריע של המים בחזרה אל האוויר כאדי מים, דרך נקבוביות קטנטנות בעלים שלהם.
- תהליך פליטת אדי המים שהעלה מבצע הוא תהליך חיוני לשמירה על טמפרטורה מאוזנת של הצמח, ולכן חשוב לבדוק שהאוויר לא רווי מדי בלחות ולא יבש מדי. ברגע שהאוויר מגיע לרוויה (לחות מעל 95%), המים מתמצקים ויוצרים עננים או אגלי טל על העלים.
- כאשר נוצרים אגלי טל על עלה צמח, העלה הופך להיות הרבה יותר רגיש לריקבון, ולכן יש לראות במצב סימן אזהרה. מצד שני, כאשר רמת אדי המים שבאוויר נמוכה (לחות מתחת ל-40%), הצמח שואב יותר מים מהשורשים שלו בכדי לשמור על טמפרטורה מאוזנת, ובכך מכלה את מאגר הנוזלים של מצע הגידול, ומעלה את רמת המלחים סביב השורשים, מכוון שאוויר יבש גורם לצמחים לאבד יותר מים כאשר הם נושמים מאשר אוויר לח.
- במקרה של ייחורים, במצב של אוויר יבש וחסר לחות, הצמח עלול להתייבש ולמות, מכוון שהצמח מאבד יותר מים מכפי שהוא מסוגל להחזיר דרך השורשים.
- שתילים וייחורים אוהבים רמת לחות יחסית בטווח שבין 95% – 80%. לצמחים הצעירים והשבריריים מערכות שורשים חלשות ולכן הם צריכים לקחת יותר מים מהסביבה ולהתמקד בפיתוח שורשים חזקים. רמות של לחות יחסית גבוהה מסייעת לתהליך. בשלב זה מקובל לשמור על רמות הטמפרטורה בטווח שבין 22-25 מעלות צלזיוס במהלך היום, וסביב 20-22 מעלות צלזיוס בלילה.
- צמחים בשלב הגדילה (ווגטטיבי), נוטים להעדיף רמות לחות מתונות יותר. רצוי להישאר בטווח לחות שבין 60%-70% . בעוד שהטמפרטורות שהצמח צריך צריכות להיות בין 22-28 מעלות צלזיוס במהלך היום, ובין 18-24 מעלות צלזיוס בלילה. לצמחים בשלב הווגטטיבי מערכות שורשים חזקות וביכולתם לספוג יותר מים מהאדמה, ולכן מורידים מעט את רמות הלחות בשלב זה.
- בשלב הפריחה המוקדם, צמחים זקוקים לרמות לחות נמוכות יותר בהשוואה לשלבים מוקדמים יותר. הרמות המקובלות הן בטווח שבין 60% – 45%, בעוד שהטמפרטורה צריכה להיות בטווח שבין 20-26 מעלות צלזיוס.
- בשלב הפריחה המאוחרת, חשוב להוריד את הלחות לטווח שבין 45% – 40%, בעוד שהטמפרטורה צריכה להיות בטווח שבין 18-24 מעלות צלזיוס במהלך היום, ואחריהן לילות קרירים יותר (16-20 מעלות צלזיוס).
חשוב לזכור כי הנתונים המופיעים כאן הם הנחיות. קיימים מגדלים רבים המשיגים תוצאות טובות עם רמות לחות מעט גבוהות יותר, במיוחד בשלב הפריחה.
- רצוי לדעת ולהבין כי הטווח האידיאלי של הלחות היחסית לגידול צמחים נקבע על ידי הטמפרטורה ומדד הנקרא "גרעון לחץ אדי המים".
- למרות ההקשרים השליליים של המילה גירעון (חוסר), מדד גירעון אדי המים אינו מציין מצב של קושי או חוסר, כי אם נתון טכני המשלב שלושה גורמים ליחידת לחץ אחת: שלושת הגורמים הם טמפרטורת האוויר, טמפרטורת העלים והלחות היחסית.
- קיים סטנדרט המציין את הטווח האידיאלי של גירעון לחץ אדי המים בחממות. הטווח האידיאלי נע בין 0.6-1.3 קילו-פסקל, כאשר הנקודה האידאלית בהכללה רחבה לכל שלבי הגדילה היא סביב 0.9 קילו-פסקל.
- ככל שהצמח בשלב יותר בוגר, ניתן להעלות מעט את ערך המדד. ייחורים ושתילים זקוקים לטווח שבין 0.8-0.9 קילו-פסקל, צמח בשלב הגידול זקוק לטווח שבין 1-1.2 קילו-פסקל, ואילו צמח בשלב הפריחה זקוק לטווח שבין 1.2-1.4 קילו-פסקל.
- כאשר מספקים לצמח מאזן יחסים נכון בין הטמפרטורה והלחות היחסית שבאוויר, המצב ישמור על יחס מאוזן בין אדי המים שבעלי הצמח, לבין אדי המים שבאוויר. במילים אחרות, מצב מאוזן של טמפרטורה ולחות, יגדיל את פעילות הצמח ובכך ישפר את צמיחתו ויגשים את מלוא הפוטנציאל שלו במהלך הפריחה.
טבלה המציינת את טווח הלחות היחסית האופטימלית
בהתאם לטמפרטורה ולמד גירעון לחץ אדי המים
מומלץ ורצוי להפעיל את ציוד התאורה והאוורור בחלל הגידול למספר שעות כשהחדר סגור, ולבחון עם תרמוסטט (מד טמפרטורה) ומד לחות אם התנאים עומדים בטווחים המומלצים לשלב הגידול, בדיקות אלה יאפשרו קבלת החלטות נכונות בנוגע להמשך הגידול. האופן הטוב ביותר לוויסות הטמפרטורה והלחות הוא על ידי שימוש במזגן ובסופח לחות (אם צריך).
ריכוז הפחמן-דו-חמצני (CO2) שבאוויר
הדור החדש ביותר של תאורת לד משנה את האופן בו מגדלים יכולים למקסם הן את הרווחים והן את איכות היבול. לכן, מגדלים מנוסים וחדשים בוחרים לנצל את יתרונות עוצמת האור של תאורת לד (LED) על ידי העלאת ריכוז הפחמן-דו-חמצני (CO2) מעבר לרמות הטבעיות הקיימות באוויר.
- כמות גבוהה של אור ללא תוספת של פחמן-דו-חמצני מעל הרמה הממוצעת באוויר, לא תגרום להגברת תהליך הפוטוסינתזה. באופן דומה, תוספת של פחמן-דו-חמצני מעל הרמה הקיימת באוויר ללא כמות של אור תואמת, לא תגרום להגברת תהליך הפוטוסינתזה.
- כאשר צמחים התפתחו על פני כדור הארץ, ידוע כי ריכוז הפחמן-דו-חמצני היה גבוה בהרבה מהריכוז ביימנו. ריכוז הפחמן-דו-חמצני היה מעל 1,000 PPM, ואילו כיום ריכוז הפחמן דו חמצני הממוצע באוויר הוא 400 PPM. לכן צמחים יכולים לספוג כמויות של פחמן-דו-חמצני הרבה יותר גבוהות מהמצב הקיים בטבע בתקופה הנוכחית, ועקב כך לייצר יותר פוטוסינתזה מאותה כמות של אור, כך שתפוקת היבול של הצמח עולה באופן משמעותי.
- המטרה העיקרית של מגדלים היא להגדיל את תנובת הצמח, ובמקביל לקצר את מחזור הגידול (משך הזמן משלב ההשרשה ועד לקטיף). לכן, מכוון שנמצא כי צמחים יכולים לשפר את תהליך הפוטוסינתזה ב-35% לערך ואף יותר כאשר מספקים לצמח כמויות גבוהות יותר של פחמן דו חמצני, מגדלים רבים מספקים לצמח כמויות גבוהות יותר מהכמויות שקיימות כיום בטבע, ובכך מקצרים את מחזור הגדילה ומשפרים את תנובת הצמח.
אילוסטרציה של חלל גידול אטום עם בלון פחמן-דו-חמצני (CO2) להגברת תפוקת הפוטוסינתזה. מיזוג לוויסות הטמפרטורה והלחות וסופח לחות ייעודי לשליטה ברמת הלחות. פילטר פחם עם מפוח בתוך חלל החדר למניעת ריחות וזיהומים ולפיזור הפחמן דו חמצני. מאוורר קטן להגברת תנועת האוויר וה- CO2 שבחדר.
טבלה המדגימה את טווחי צפיפות שטף הפוטונים האופטימליים PPFD, על פי שלב הגידול של הצמח
כלל מתמטי המציג את היחס המומלץ בין אור פוטוסינתטי (PPFD) לבין פחמן-דו-חמצני (CO2).
טבלה המציגה ערכים ממשיים של ריכוז פחמן-דו-חמצני (CO2) ביחס לעוצמת האור (PPFD)
