دانلود تحقیق سرمازدگی درختان

رشد و عملکرد گیاهان زراعی، تابعی از کلیه ی عوامل محیطی و آثار متقابل آنهاست.

این عوامل شامل عوامل آب و هوایی، رطوبت خاک، مواد غذایی و گازها می باشند که بسته به مقدار آنها در محیط، رشد و نمو گیاه را افزایش یا کاهش می دهند.
از میان این عوامل از عرض جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریا، دوری و تردیکی به دریا و شیب به عنوان مهمترین فاکتورهای اقلیمی و از بارندگی، تابش خورشیدی (شامل طول دوره روشنایی)، دمای هوا، رطوبت هوا، رطوبت خاک، دمای خاک و باد می توان به عنوان مهمترین متغیرهای هوا شناسی که بیشترین تأثیر را بر کشاورزی دارند نام برد.


1-1) دما و آثار حیاتی آن روی گیاه
دمای گیاهان ثابت نبوده و تحت تأثیر تغییرات دمای محیط اطراف تغییر می کند.

در فصل پاییز و بهار دمای محیط تغییرات زیادی دارد به گونه ای که گاهی دما حتی به کمتر از صفر درجه نیز کاهش می یابد.
در این شرایط بیشتر واکنش های حیاتی گیاهان که مستلزم انجام فرایندهای فیزیکی و شیمیایی هستند و به وسیله دما کنترل می گردند، دچار مشکل می شوند.
کلیه ی فعالیت های حیاتی گیاهان در محدوده دمای صفر تا 50 درجه سانتی گراد که نقطه انعقاد پروتئین ها است، انجام می شود.

در ورای این دماها ساختمان شیمیایی پروتئین ها (آنزیم ها) دچار تغییر می شود و در نتیجه فعالیت های بیولوژیکی گیاهان متوقف، یا شروع به توقف می کند.
دمای که در آن رشد مطلوب گیاه انجام می شود به گونه گیاه، مرحله نموی و مرحله فیزیولوژیکی ویژه فرآیند رشد آن گیاه بستگی دارد و در گیاهان مختلف متفاوت است.

دمای متوسط 10 تا 30 درجه سانتی گراد برای اکثر گیاهان زراعی، دمای مناسب می باشد.
بعنوان مثال رشد گیاهان سرما دوست (مانند گندم، جو، سیب زمینی، نخود، باقلا، چغندر قند، بزرک و ...) در هوای خنک بهتر می باشد و در دمای بالا آسیب می بینند.

این گیاهان بطور طبیعی روز بلند هستند و قادرند دمای 2- درجه سانتی گراد یا کمتر را تحمل کنند.

1-2) وارونگی دمایی
در روز هوای سطح زمین در اثر عمل هدایت گرم می شود و به دلیل سبک بودنش به بالا صعود می کند.

هوای گرم صعود کرده با هوای سردتر طبقات فوقانی هوا مخلوط می شود، به طوری که ابتدا دمای هوا در چندین متری بالای سطح زمین سریعاً کاهش یافته و سپس با افزایش ارتفاع با یک آهنگ کندتری کاهش می یابد و یک نمایه دمایی وابسته به ارتفاع در طول روز تشکیل می شود، در حالی که در شب، همواره تشعشعات طول موج بلند از سطح زمین به آسمان می روند.
هوای بالای زمین در اثر تماس با هوای سرد سطح زمین، سرد می شود و چون از هوای گرم صعود کرده در طول روز، سنگین تر می باشد در نزدیکی سطح زمین باقی می ماند.

این مسئله باعث می شود که در شب دمای زمین در مقایسه با دمای هوای بالای آن کمتر باشد.

به این حالت که با افزایش ارتفاع از سطح زمین دما بیشتر می شود وارونگی دمایی در نزدیکی زمین اطلاق می شود.

در چنین شرایطی هوای سردتر در زیر هوای گرم تر قرار می گیرد.
در نتیجه ایجاد وارونگی دمایی، دمای هوا در چند متری بالای سطح زمین برعکس قاعده کلی (افزایش ارتفاع سبب کاهش دما می گردد) افزایش یافته و در بالاتر از این ارتفاع ویژه، دمای هوا مانند نمایه (پروفیل) روزانه به کندی کاهش می یابد که به نمایه شبانه یا نمایه اینورژن (inversion) معروف است.
بطور کلی ارتفاع اینورژن در مرازع حدود 8 تا 15 متر می باشد.

1-3) وضعیت گرمایی گیاه و بیلان انرژی تشعشعی
زمین در نتیجه وجود بیلان انرژی مثبت در طول روز (گرمای گرفته شده بیش از گرمای از دست رفته می باشد.) و توسط قسمتی از انرژی خورشیدی که به سطح خاک می رسد، گرم می شود و مقداری گرما نیز از این طریق به اعماق خاک هدایت می شود.

اما در موقع غروب خورشید و نزدیک شدن شب، انتشار تشعشع گرمایی یا از دست رفتن گرما از سطح زمین (از سطح خاک، آب، پوشش گیاهی و ...) از طریق تشعشع (موج بلند) سبب سرد شدن آن و باعث سرد شدن لایه هوای مجاور خود و لایه های بالاتر از خود می شود و موجب تولید لایه های سرد و وقوع سرد شدن تشعشعی می شود و حتی ممکن است منجر به وقوع یخ زدگی شود.

دلیل این امر این است دمای خاک کمتر از هوای مجاور آن بوده، انرژی از طریق جابجایی از خاک گرم به هوای نسبتاً سرد مجاور آن منتقل می شود.

بدین ترتیب هوای مجاور سطح زمین گرم شده و همزمان به لایه های بالاتر صعود می کند و هوای سرد جای آن را می گیرد.

این فرآیند به طور مداوم در سطوح پایینی جو زمین تکرار می شود.

به هنگام شب، گرما به صورت تشعشع طول موج بلند از زمین به فضا منعکس می شود و کسری از انرژی دریافتی از خورشید به صورت طول موج بلند (مادون قرمز) از آن خارج می شود.

از طرفی در هنگام شب، میزان تابش ورودی به سطح زمین کم است، بنابراین به دلیل بیشتر بودن میزان هدر رفت گرما و ادامه این وضعیت تا طلوع آفتاب، در شب به تدریج زمین سرد شده و در نزدیکی های صبح با وقوع حداکثر کاهش دما، حداقل دمای لازم برای بروز تنش سرما، ایجاد می شود.

به همین دلیل است که دماهای حداقل، معمولاً صبح اتفاق می افتد.

وجود پوشش ابر باعث کاهش سرد شدن در شب می شود، زیرا ابرها قسمتی از تشعشعات نامرئی باز تابیده شده از سطح زمین را جذب می کنند و بخشی از آن را مجدداً به زمین باز می گردانند.

بروز سرمای تشعشعی به ویژه در فصل سرد، سبب وقوع دمای بحرانی و بروز یخ بندان در منطقه می شود که از آن به یخ بندان تشعشعی یاد می کنند.

1-4) بیلان انرژی در یک شب یخبندان در شرایط وقوع یخبندان های تشعشعی، انرژی از طریق تشعشع از سطح خاک به هدر می رود.

انرژی از سه طریق تشعشع رو به پایان آسمان، هدایت گرما به بالا در لایه های خاک و جابجایی هوای گرم به گیاهان سرد، برای گیاهان تأمین می شود.

در شرایط صاف بودن آسمان، مقدار گرمایی که هدر می رود بیش از گرمایی است که از طریق این فرآیندها تأمین می شود.

جدول(1-1) بیلان انرژی شبانه را در یک باغ مرکبات به عنوان نمونه نشان می دهد که مقادیر عددی آن در سایر گیاهان هم، مشابه با همین مقادیر است.

هدر رفت گرما در جدول(1-1) نشان دهنده کاهش دما در باغ است.

جدول(1-1): بیلان گرمایی باغ مرکبات در یک شب یخ بندان در صورت عدم وقوع تراکم، انجماد و یا تبخیر در باغ میزان بیلان تشعشعی به مقدار 18- وات بر متر مربع می رسد، در حالی که اگر هوای باغ ابری و یا مه آلود باشد، بسته به میزان ذخیره گرمایی خاک و سرعت جریان باد، میزان انتقال گرما و اجزائ بیلان انرژی تغییر می کند.

در شرایط ابری یا مه آلود بودن هوا، تشعشع روبه پایان، بسته به دمای ابرها و مه، افزایش می یابد و هدر رفت انرژی کاهش می یابد یا به صفر می رسد.

در این شرایط به دلیل افزایش انرژی ورودی به باغ به میزان حدود 230 (وات بر متر مربع) همواره دمای هوا از شرایط هوای صاف بیشتر است.

بنابراین با ایجاد مه مصنوعی در باغ می توان میزان انرژی ورودی به باغ را افزایش داد و از کاهش یا تغییر میزان انرژی خالص از دست رفته (18- وات بر متر مربع) جلوگیری نمود.

در جریان یخ بندانهای تشعشعی، هنگامی که سرعت باد به بیش از 2 متر بر ثانیه (5 مایل بر ساعت) برسد، انتقال گرما از طریق جابجایی به اندازه کافی افزایش می یابد که برای جبران گرمای از دست رفته، کافی است.

گرمای نهان هم عاملی است که فقط در شرایط وجود آب اهمیت پیدا می کند و عموماً نقش آن بجز در مواردی که از آبیاری برای حفاظت در برابر یخ بندان استفاده می شود، در سایر موارد نادیده گرفته می شود.

1-2) پیش بینی تاریخ وقوع یخبندان روش های مختلفی برای کنترل دما در گیاهان زراعی و باغی وجود دارد.

بسیاری از روش ها و تجربیات مبتنی بر پیش بینی های هواشناسی کشاورزی در مناطق سرد می باشد.

این پیش بینی ها با هدف حفاظت گیاه در طول دوره رویش از مرحله کاشت تا برداشت و نهایتاً افزایش تولیدات کشاورزی انجام می شود.

بررسی روابط موجود بین پدیده های مختلف هواشناسی کشاورزی می تواند معیار اصلی پیش بینی های دراز مدت باشد.

برای پیش بینی شرایط رویشی گیاهان در آینده در یک منطقه خاص باید ویژگی عوامل جوی در دراز مدت در این مناطق تجزیه و تحلیل شود.

برای این منظور باید از اطلاعات دیده بانی هواشناسی و تجزیه و تحلیل های بعدی آن آگاه بود.

دیده بانی های هواشناسی معمولاً به صورت قسمتی از یک شبکه عظیم کشوری یا ناحیه ای و در شرایطی استاندارد تهیه و بیان می شوند.

این وظیفه سنگین توسط سازمان جهانی کشاورزی (WMO)، در دنیا نظارت و پیگیری می شود.

در زمینه کشاورزی نیز به منظور انجام مشاهدات منطق با استانداردها، متخصصین این سازمان جزئیات مفصلی از مکان و چگونگی نصب ابزارهای مربوط به عملیات هواشناسی کشاورزی در قالب بولتن ها و کتابچه ها ارائه نموده اند.

امروزه روش های مختلفی برای تعیین دماهای بحرانی و محاسبه احتمال تاریخ وقوع آنها وجود دارد، که از جمله آنها به نمودارها، فرمول های تجربی و علمی و جداول مختلف اشاره کرد.

به عنوان نمونه در جدول (1-2) مقادیر دماهای بحرانی برای گیاهان مختلف نشان داده شده است.

جدول(1-2): میزان مقاومت برخی از گیاهان به دماهی پایین در اقلیم های مختلف فصل دوم: راههای موجود مقابله با سرمازدگی درختان مقدمه تجارب و دستاوردهای عملی در مقابله با سرما و یخ زدگی را می توان به سه دسته کلی بر اساس ساز و کار اجتناب از نتایج مخرب سرما و یخ زدگی گیاهان ( به ویژه سرما و یخ زدگی بهاره) تقسیم نمود.

این سه استراتژی عبارتند از: الف) فرار ب) کاهش هدر رفت گرما ج) افزایش گرما اکثر روشهای مؤثر فعال ( کوتاه مدت) و روش های غیرفعال ( دراز مدت) معرفی شده، بر اساس استراتژی کاهش هدر رفت گرما و افزایش گرما استوار می باشند.

در شب های وقوع یخبندان، کشاورزان باید از عملیاتی که تولید و تشدید کننده انرژی است ( روش های فعال) برای جایگزینی انرژی طبیعی هدررفته استفاده نمایند.

در روش های فعال، کشاورزان در طول دوره یخ بندان از طریق جایگزینی روش های گرمایی، جلوگیری از افت پرتوهای گرمایی و یا با استفاده از انرژی خارجی، گیاهان خود را در برابر خطر سرمازدگی حفاظت می کنند.

برخی از روش های کوتاه مدت مبتنی بر استفاده از روش های افزایش گرما می باشند.

افزایش گرما با استفاده از بخاری ها، غرقاب کردن، آبیاری بارانی، حرکت مصنوعی هوا به وسیله ماشین باد و یا پرواز بالگردها بر فراز مزارع و باغ ها انجام می شود.

با استفاده از بخاری ها، ماشین های مولد باد و یا آبیاری می توان در شب یخ بندان انرژی تلف شده در مزرعه و یا باغ را از طریق صرف انرژی، جایگزین نمود.

روشهای حفاظت فعال در بعضی مواقع بازدهی اقتصادی کافی ندارند.

برخی دیگر از این روش ها مبتنی بر کاهش هدر رفت گرما با استفاده از پوشش مناسب می باشند.

بازدهی هزینه صرف شده جهت حفاظت گیاهان در برابر سرما و یخ زدگی، به فراوانی دفعات وقوع سرما و یخ بندان، هزینه روش مورد استفاده برای تولید گیاه و ارزش اقتصادی محصول، بستگی دارد.

2-1) روش های کوتاه مدت 2-1-1) بخاری ها: از بخاری ها یا شعله های آتش می توان جهت جبران گرمایی که از طریق تشعشع از دست می رود استفاده نمود.

سالهاست از بخاری به منظور حفاظت گیاهان زراعی و باغی در مقابل صدمه حاصل از سرما و یخ زدگی تشعشعی استفاده می شود.

میزان استفاده از بخاری در سطح تجاری برای حفاظت از سرما و یخ زدگی بستگی به هزینه سوخت آن دارد.

قبل از بکارگیری این دستگاه، بایدکلیه هزینه ها به دقت ارزیابی و محاسبه شود.

بالا بودن هزینه سوخت آنها، این وسیله را به نوعی وسیله گران قیمت تبدیل کرده است.

این وسیله بیشتر برای باغ هایی که در آنها درختان میوه، قرار دارند، استفاده می شود و کارآیی آن در مقایسه با استفاده در مزارعی که در آنها سبزی تولید می شود، بیشتر است.

سوخت مورد استفاده آنها گازوئیل، پرویان، گاز طبیعی و یا نفت است.

بهترین زمان استفاده از بخاری ها، هنگامی است که شرایط وارونگی دمایی حاکم باشد.

اگر در باغ یا مزرعه وارونگی دمایی موجود باشد، پخش گرمای مستقیم می تواند زمین و گیاه را گرم کند.

بخاری ها با ایجاد تشعشع مستقیم و از طریق به هم زدن هوا در لایه وارونگی دمایی، باعث حفاظت گیاهان موجود در باغ و یا مزرعه از خطر سرما و یخ زدگی می شوند.

به گونه ای که وقتی بخاری ها در باغ روشن می گردند، هوای گرم و سبک آنقدر به طرف بالا ( تا ارتفاعی که دمای آن با محیط یکسان شود) صعود می کند که هوای گرم در حال صعود به تدریج خنک می گردد.

پس از این حادثه هوای پخش شده به صورت چرخشی به سمت پایین کشیده می شود.

شکل (2-1) نمودار شماتیک برای نشان دادن تأثیر حاصل از یک بخاری آتشی بر دمای هوا در شرایط وجود وارونگی دمای در باغ است.

شکل(2-1): تاثیر انرژی حاصل از یک بخاری آتشی بر دمای هوا در شرایط وجود وارونگی دمایی در باغ به منظور گرم کردن هوای سرد ورودی به باغ توصیه می شود تعدا بخاری ها در طرفی که باد سرد وارد باغ یا مزرعه می گردد، بیشتر باشد.

همچنین باید بخاری ها آنقدر روشن بمانند تا دما به حد بحرانی نرسد.

بخاری های بزرگ معمولاً به سرعت هوا مجاور و بالای خود را در سطح وسیع گرم می کنند و هوای گرم تولید شده به دلیل سبکی به طرف بالا صعود و از دسترس گیاه خارج می شود.

به عبارت دیگر اگر وارونگی دمایی ضعیف باشد، هوای گرم شده به ارتفاعات بالایی سقف وارونگی دمایی انتقال یافته و روند چرخشی دما در باغ یا مزرعه پدید نمی آید.

بنابراین در شرایطی که وارونگی دمایی وجود نداشته باشد و یا حتی ضعیف باشد بکارگیری بخاری دارای راندمان کمی است.

برای کارآیی بیشتر این روش، لازم است از تعداد زیادی بخاری کوچک که بطور یکنواخت در بین گیاهان باغ توزیع شده اند استفاده شود ( شکل 2-2) در زیر نکاتی در رابطه با صرفه جویی در مصرف انرژی بخاری ها ارائه شده است.

1- هر چند وقت یکبار دودکش ها و دیواره های آنها را تمیز کنید.

2- به تعداد کافی ترموگراف و یا دماسنج در سطح باغ نصب شود.

3- برای محافظت از قسمت های مرزی باغ باید بخاری هایی را در قسمت های کناری بویژه در سمت شمال و غرب قرار داده شود.

4- بخاری ها هنگامی که دمای هوا یک یا دو درجه بالای دمای کشنده برای برگ ها، شکوفه ها یا جوانه ها است، روشن شوند.

شکل(2-2): تصویر وارونگی دمایی در شرایط یخ بندان تشعشعی و این حقیقت که بخاری های کوچک هوای زیر لایه وارونگی را به گردش در می آورند، در حالی که بخاری های بزرگ گرمای زیادی را در بالای این لایه از دست می دهند و باعث زهکشی هوای سرد از بیرون، به منطقه گرم می شوند.

2-1-2) روش غرقاب کردن خاک آبیاری سطحی( غرقابی و شیاری) روشی است که معمولاً برای محافظت در برابر یخ زدگی استفاده می شود.

از قدیم تا کنون باغداران و زارعین از غرقاب کردن خاک که اساس آن افزایش ظرفیت و هدایت گرمایی خاک و آزاد سازی گرمای نهان آب در زمان یخ بندان می باشد، استفاده می کنند.

در نتیجه آبیاری سطح، آب با خاک سرد تماس حاصل نموده، هم زمان گرمای آن آزاد می شود.

این گونه گرما از طریق جابجایی توسط آب و هم از طریق تشعشع رو به بالا افزایش می یابد و می تواند باعث حفاظت گیاهان از یخ زدگی شود.

در استفاده از این روش باید آب کافی در دسترس باشد تا در صورت نیاز به توان غرقاب کردن و یا آب پاشی باغ یا مزرعه را در شب های بعدی تکرار نمود.

به علت مرطوب شدن سطح خاک و گیاه در شب یخ بندان، در روز بعد میزان تبخیر بیشتری انجام می شود و در نتیجه مقدار زیادی از انرژی خورشیدی صرف عمل تبخیر آب می شود و تنها مقدار کمی از انرژی صرف گرم شدن هوا و خاک می گردد.

بنابراین گرمای ذخیره شده در خاک برای آزاد شدن در شب بعد کافی نخواهد بود و در شب دوم اگر آب لازم برای غرقاب کردن مجدد موجود نباشد، خطر سرمازدگی بیشتر از شب قبل خواهد بود.

2-1-3) آبیاری بارانی: در روش آبیاری بارانی در نتیجه انجماد آب روی گیاهان و تشکیل لایه های نازک یخ، به ازای هر گرم آب در حال یخ بستن حدود 80 گالری در سطح برگ آزاد می شود.

گرمای آزاد شده از آب باعث حفظ دمای برگ ها در محدوده ی دمایی بین 1 تا 2 درجه سانتی گراد یا کمی بیشتر می شود.

بنابراین منبع اصلی گرمای حاصل از آبیاری، زمانی است که آب به حالت یخ در می آید.

( گرمای نهان ذوب) تا مادامی که ذرات آب به یخ زدن ادامه می دهند دمای مخلوط آب و یخ در حدود صفر درجه سانتی گراد باقی می ماند و در نتیجه آزاد شدن انرژی، دما در سطح برگ بالا می رود و سپس تا حد دمای دماسنج تر کاهش می یابد.

این مقدار گرمای آزاد شده می تواند باعث حفاظت گیاه از یخ زدگی گردد.

اما چون دمای گیاه بعد از مرطوب شدن کمتر از دمای هوا می گردد ( دمای دماسنج تر همیشه کمتر و یا مساوی دمای هواست.)، لازم است آبیاری بارانی در ساعاتی که خطر یخ زدگی وجود دارد ادامه یابد.

در مواردی که سرعت باد بالا و یا رطوبت نسبی محیط کم باشد، آب از سطح گیاه تبخیر می گردد و سرد شدن تبخیری رخ می دهد.

عمل تبخیر خود موجب کاهش دمای هوا و سطوح گیاهی می شود.

در بکارگیری این روش باید به مسائل جنبی جمع شدن آب زیاد در روی زمین و شکستن شاخه ها در اثر سنگین شدن دقت نمود، باید در عین حال برنامه ریزی به گونه ای باشد که مقدار آب منجمد شده بیشتر از مقدار آب تبخیر شده باشد.

2-1-4) سیستم SIS : SIS وسیله ای است که بصورت انتخابی لایه های هوای سرد را از داخل باغ زهکشی و آن را به سمت بالا و به خارج از محیط باغ می راند.

هوای سرد زهکشی شده، درون لایه های وارونگی پراکنده می شود و در نتیجه هوای گرم جایگزین هوای سرد زهکشی شده می شود.

این دستگاه قابلیت زهکشی هوای سرد از مسافت های دور و بیرون راندن آن به خارج از محیط باغ را از طریق نیروی فیزیکی دارا است.

هوای سرد که از ارتفاعات به سمت پایین جریان می یابد، به صورت انتخابی توسط دستگاه SIS زهکشی می شود و بدین ترتیب از تجمع هوای سرد در مناطق پست تر و آسیب دیدن گیاهان واقع در این مناطق جلوگیری می شود.

2-1-5) ماشین های مولد باد ماشین های مولد باد نیز همانند بخاری ها، بیشتر در باغ های میوه دیده می شوند، با این حال برای حفاظت از مزارع سبزی نیز مفید می باشند.

استفاده از این سیستم خیلی قابل اعتماد نمی باشد و فقط در شرایطی می توان استفاده نمود که یخ بندان های تشعشعی وجود داشته باشد، یعنی سرعت باد کمتر از 5 مایل در ساعت باشد.

با این حال چون هزینه استفاده از این روش حدود 20 درصد هزینه نصب و بکارگیری بخاری است، استفاده از این روش رایج تر می شود.

بکارگیری توام بخاری و ماشین های مولد باد در باغ یا مزرعه نتایج بهتری داشته است.

باید توجه داشت اگر عامل یخ بندان وزش بادهای سرد در منطقه باشد، تنها به کمک بخاری می توان وضعیت گرمایی گیاهان را بهبود بخشید.

استفاده از ماشین های مولد باد تنها در صورت وجود وارونگی دمایی در باغ یا مزرعه نتیجه بخش خواهد بود.

اگر سرعت باد بیش از 5/2 متر بر ثانیه باشد، در این حالت وارونگی دمایی ضعیف است و به ماشین باد نیز خسارت وارد می شود.

به کمک ماشین باد در صورت وجود وارونگی قوی در شب، حداکثر می توان 5 درجه سانتی گراد دمای باغ و مزرعه را افزایش داد.

2-1-6) دستگاههای مولد مه مه طبیعی برای تأمین حفاظت گیاه در برابر یخ زدگی مؤثر شناخته شده است.

مه باعث کاهش از دست رفتن گرما از سطح خاک و گیاه به جو می شود.

مه طبیعی به عنوان سدی در برابر هدر رفتن گرما از طریق تشعشع عمل می کند و از این نظر مشابه لایه های ابر می باشد.

به هنگان سرد شدن تشعشعی هوا، مه می تواند تا حدود 4 درجه سانتیگراد گرما تأمین نموده، از این طریق باعث حفاظت گیاه در برابر سرما شود.

به وسیله لوله های نازل دار مخصوص که اعمال فشار زیاد در آنها امکان پذیر باشد و یا به کمک موتورهای جت می توان مه تولید نمود.

2-1-7) بال گردها: وقتی هدف حفاظت از چندین مکان بطور توام باشد، از بال گرد استفاده می شود.

وقتی وارونگی دمایی قوی وجود داشته باشد، می توان برای هدایت هوای گرم سقف لایه وارونگی دمایی به پایین، از بال گرد استفاده نمود.

2-2) روش های کاهش هدر رفت گرما از ساختمان ها و پوشش های متنوع، برای حفاظت درختان چند ساله، درخچه ها، گیاهان یک ساله و سبزیجات در مقابل تنش سرما و یخ زدگی استفاده می شود که از جمله به موارد زیر می توان اشاره کرد: 2-2-1) ساختمان های حفاظتی در برابر سرما 2-2-2) استفاده از پوشش مناسب ساده، کلاهک های مخروطی شکل کاغذی یا پلاستیکی 2-2-3) استفاده از پوشش های ردیفی 2-2-4) استفاه از کپه خاک به عنوان پوشش 2-2-5) استفاه از پوشش های حاوی مایعات 2-2-6) پوشش های فایبرگلاس 2-2-7) ورق های فایبرگلاس 2-2-8) ورق های سخت پلی استیرن: با جدار نازک و با جدار ضخیم 2-2-9) ورقه های پلی اتیلن سلولی فصل سوم: طراحی دستگاه جدید مقدمه هر کدام از روش ها و دستگاه های موجود برای جلوگیری از سرمازدگی در مزارع و باغ ها دارای معایبی می باشند که در ادامه به مواردی از آنها اشاره شده است.

3-1) روش استفاه از بخاری: در این روش مقدار انرژی زیادی صرف می شود تا کل هوای زیر ناحیه وارونگی دمایی گرم شود که فضایی به مساحت سطح باغ و ارتفاع 8 تا 15 متر می باشد.

از این رو روش استفاده از بخاری وقتی جوابگوی نیاز ما می باشد که لایه وارونگی دمایی پایدار و سرعت باد بسیار کم باشد.

( کمتر از 5 مایل در ساعت) همچنین از آنجایی که مصرف سوخت بخاری ها بیشتر گازوئیل و مواد نفتی است و این سوخت به دلیل طریقه مصرف در بخاری ها بیشتر نیم سوز می شود، آلودگی زیست محیطی بسیار زیادی تولید می کند.

مشکلات لوله کشی در سطح باغ، رساندن سوخت به بخاری ها، نگهداری و تمیز کردن آنها و روشن کردن همه آنها نیز از معایب دیگر این روش محسوب می شود.

3-2) استفاده از ماشین باد در این روش همانطور که در فصل قبل توضیح داده شده است، با استفاده از هوای گرم در لایه وارونگی دمایی فضای باغ گرم می شود که حتی در شرایط پایدار هوا نیز قسمت هایی از باغ دچار سرمازدگی می شوند.

بنابراین این روش قابل اعتماد نمی باشد و در مواقعی که باد بوزد از آن نمی توان استفاده کرد.

3-3) روش های غرقاب کردن و آب پاشی: این روش ها به دلیل کمبود آب در بیشتر نواحی و مشکلات سیستم های آب پاشی و احتمال تشدید یخ بندان نیز روش قابل اطمینانی نمی باشند.

روش های کاهش هدر رفت گرما از مشکلات این روش ها نیز می توان به صرف نیروی انسانی بسیار زیاد، مصرف بالای مواد پوششی و غیر عملی بودن اجرای آن برای درختان اشاره کرد.

با توجه به معایب ذکر شده برای روش های موجود، پارامترهایی که برای یک طرح جدید باید مدنظر قرار داد را می توان در موارد زیر خلاصه کرد: 1- مصرف انرژی کم 2- هزینه اولیه مناسب 3- قابل اطمینان بودن و جواب دهی در هر شرایط آب و هوایی 4- حمل، نصب و جمع آوری آسان با کمترین نیروی کار انسانی 5- روشن و خاموش شدن خودکار با توجه به تغییرات دمای هوا بدون دخالت کشاورز و کاهش خطای انسانی 6- نگهداری و تعمیرات آسان بنابراین سعی شده است در طرح جدید موارد بالا حتی الامکان رعایت شود.

3-5)طراحی دستگاه جدید: دستگاه مورد طراحی شامل 5 قسمت اصلی زیر می باشد.

1- چهار پایه: که دیگر قسمت ها روی آن سوار می شوند.

2- بدنه اصلی: این قسمت به عنوان مخزن مکش هوای مورد نیاز در نظر گرفته شده است.

3- فن: که وظیفه مکش هوا و عبور آن از روی المنت ها را بر عهده دارد.

4- المنت برقی: این قسمت برای تامین انرژی گرمایی مورد نیاز تعبیه شده است.

5- سر چرخان: که هوای گرم را به اطراف پخش می کند.

شکل قسمت های مختلف دستگاه و اندازه طراحی شده برای آنها در ضمیمه الف آورده شده است.

3-5-1) طراحی بدنه اصلی: برای ساخت بدنه اصلی، طرح اولیه یک مخروط ناقص بود، که برای ساخت مخروط ،نیاز به دستگاه های پیشرفته ی خم کردن ورق (نورد مخصوص) می باشد که در کارگاه های کوچک ورق کاری امکان انجام این عملیات نمی باشد.

بنابراین برای ساخت بدنه اصلی طرح یک هرم ناقص در نظر گرفته شده است که ساخت آن راحت تر و سریع تر از یک استوانه ناقص است.

3-5-2) انتخاب فن: یکی از پارامترهای اصلی طراحی دستگاه مورد نظر مقدار دبی هوای گرم خارج شده از دستگاه، برای پوشش مساحت ناحیه مورد نظر در اطراف دستگاه (برد هوای گرم) به منظور گرم کردن درختان می باشد.

ولی از آنجایی که حل تحلیلی دقیق و حتی تقریبی برای این نوع مسائل (تخلیه یک سیال تراکم پذیر (هوای گرم) در محیط(هوای سرد)) پیدا نشد، با فرض بر اینکه دبی تولید شده توسط فن بتواند جوابگوی نیاز ما باشد (شعاع 5 تا 6) و با در نظر گرفتن اندازه دستگاه، از جدول زیر (جدول3-1)، در بین فن های با قطر 400 میلی متر، با توجه به نسبت بهینه فن (نسبتی که با دبی تولیدی رابطه مستقیم و با توان مصرفی فن رابطه عکس دارد،یعنی بیشترین تولید دبی با توجه به کمترین توان مصرفی را داشته باشد)، فن مدل VIE-40L4S تولید شرکت دمنده (WWW.DAMANDEH.COM ) انتخاب شده است.

جدول(3-1): فن های به قطر 400mm با ولتاژ 220 ولت فن انتخاب شده با برق مصرفی 220 ولت کار می کند.

درصورت نیاز، با استفاده از جدول زیر (جدول3-2)، می توان یک فن با برق مصرفی 380 ولت انتخاب نمود.

جدول(3-2): فن های به قطر 400mm با ولتاژ 380 ولت برای انتخاب اندازه هایی دیگر از قطر فن می توان به کاتالوگ فن های شرکت دمنده (ضمیمه ب) مراجعه کرد.

3-5-3) انتخاب المنت برقی: معیار انتخاب المنت مورد نیاز در بازار، توان مصرفی آن می باشد.

بنابراین با در نظر گرفتن فرضیات زیر، توان مصرفی مورد نیاز برای انتخاب المنت برقی با استفاده از معادلات ساده ترمودینامیکی محاسبه شده است: فرضیات: تمامی گرمای تولید شده به هوای خروجی داده شود.

(با توجه به اینکه گرمای هدر رفته نیز در اطراف دستگاه پخش می شود، این فرض خیلی دور از واقعیت نیست.) تغییرات دمای هوای عبوری از روی المنت ها، 3 درجه سانتی گراد فرض شده است.(3=Δθ) چگالی هوا (Kg/m3) 1.169 = ρ ضریب گرمایی ویژه هواCp=1.004 (kJ/kg˚k) دبی هوای خروجی که از جدول فن ها به دست آمده استQ flow= 3500 ( m3/h) معادله (3-1): توان مصرفی Δθ P= m˙ * Cp * معادله (3-2) m˙= Q flow ( m3/h) * (1h/3600s) * ρ (Kg/m3) m˙= 3500*(1/3600)*1.169=1.136v (kg/s) >> P= 1.136*1.004*3=3.422 kW با توجه به توان مصرفی بدست آمده، المنت برقی مورد نیاز تهیه شده است.

که مشخصات آن درضمیمه ج آورده شده است.

انرژی مصرفی دستگاه انرژی الکتریکی می باشد.

واضح است که هزینه مصرف انرژی الکتریکی زیاد می باشد.

ولی از آنجایی که دستگاه بگونه ای طراحی شده است که می تواند مرحله به مرحله روشن شود، یعنی با کاهش دما و تحریک سنسورهای نصب شده درون باغ، ابتدا فن ها روشن می شوند و اگر کاهش دما ادامه داشت سپس المنت ها روشن می شوند و آنگاه اگر دمای باغ به چند درجه بالاتر از دمای بحرانی رسید همه دستگاه ها خاموش می شوند، می توان انتظار داشت مصرف انرژی به کمترین مقدار مورد نیاز جهت جلوگیری از بروز سرمازدگی برسد و هزینه های بالای مصرف انرژی الکتریکی را جبران نماید.

3-5-4) طراحی سر چرخان: برای پخش کردن هوای گرم خروجی به اطراف سه روش زیر قرار مد نظر قرار داده شد: استفاده از یک یک موتور الکتریکی و تسمه و پولی یا جعبه دنده برای چرخاندن سر استفاده از نیروی محرکه فن و تسمه و پولی یا جعبه دنده برای چرخاندن سر 3- استفاده از مومنتم هوای خروج برای چرخاندن سر که با توجه به هزینه ساخت اولیه و سادگی طراحی، روش سوم مناسب تر تشخیص داده شده است.کل این قسمت با یک یاتاقان کف گرد روی میله ای که به بدنه اصلی وصل است، سوار می شود.

و دو غلتک برای حفظ تعادل، در قسمت پایین تعبیه شده است.

شکل ونقشه های این قسمت در ضمیمه الف آورده شده است.

فصل چهارم: روش های اندازه گیری دما در باغ یا مزرعه مقدمه در این فصل سعی بر آن شده است تا برخی از دستگاه ها و روش های اندازه گیری دما که می توان به عنوان سنسورهای دمایی در سطح باغ یا مزرعه نصب شود و از آن به منظور کنترل خودکار دستگاه طراحی شده استفاده کرد، معرفی شود.

اگر چه در برخی از مناطق دما و دیگر پارمترهای هوا شناختی در ایستگاه های هواشناسی و یا ایستگاه های اختصاصی هواشناسی کشاورزی اندازه گیری می شود، برخی از زارعین و باغداران ترجیح می دهند از تغییرات دمایی محیط مزرعه یا باغ خود آگاه باشند.

حتی برای اکثر محققین که با آزمایش های زراعی یا باغی سروکار دارند، دانستن میزان دمای محل آزمایش یا محیط اطراف گیاه خود برای تجزیه و تحلیل های نتایج آزمایشی یک ضرورت تلقی می شود.

در این رابطه دماسنج های مزرعه ای، باغی و گلخانه ای زیادی طراحی و ساخته شده است.

اصول کار این دماسنج ها، بر اساس دماسنج جیوه است، اما از نظر ساختاری با این دماسنج ها کمی متفاوت هستند.

مثلاً در طراحی آنها سعی شده است باغدار بتواند از راه دور مقدار دما را بخواند.

اغلب نیاز است به منظور آگاهی از مراحل فنولوژی و رشد گیاهان، تخمین تاریخ وقوع سرما، پیش بینی مقدار تبخیر و تعرق، طغیان بیماری ها و آفات و در یک کلام برای انجام برنامه ریزی های کشاورزی علاوه بر اندازه گیری دما معمولی هوا، دمای حداکثر و حداقلی که در طول یک شبانه روز اتفاق می افتد اندازه گیری شود.

برای این کار از دماسنج های حداقل حداکثر استفاه می شود.در شکل( 4-1)برخی از نمونه های این نوع دماسنج که در بازار وجود دارد و در مزارع و باغات در عمل قابل استفاده است، نشان داده شده است.