Silne promieniowanie słoneczne może powodować nadmierne nagrzewanie się szklarni oraz grozi przegrzewaniem się roślin, poparzeniem, a nawet ich uszkodzeniem. Szczególnie wielu problemów silna radiacja przysparza producentom pomidorów malinowych, w których owocach w wyniku przegrzania łatwo dochodzi do zahamowania syntezy likopenu, ponadto wysoka temperatura w połączeniu z niską wilgotnością powietrza utrudnia odpowiednie zaopatrzenie owoców w wapń, co jest przyczyną suchej zgnilizny.
Radiacja
Radiacja, czyli promieniowanie słoneczne, składa się z promieniowania ultrafioletowego (UV o długość fali 280–380 nm), światła (PAR – 380–740 nm) i promieniowania cieplnego (podczerwieni NIR 700–4000 nm). Udział światła w promieniowaniu słonecznym zależy od tego, czy jest promieniowanie bezpośrednie, czy rozproszone. W promieniowaniu bezpośrednim tylko 21% energii promienistej radiacji to światło, reszta to promieniowanie cieplne (75%) i UV (4%). W rozproszonym promieniowaniu słonecznym ilość energii promienistej światła dochodzi do 46%, promieniowania cieplnego do 50% i UV do 4%.
Promieniowanie UV
W praktyce nie ma potrzeby ograniczania w szklarni promieniowania UV, gdyż z punktu widzenia uprawy roślin niewielkie promieniowanie UV ma korzystne działanie na rośliny. Aktywuje naturalne mechanizmy obronne rośliny, poprawia wybarwienie, zapach i smak części jadalnych, zwiększa odporność na choroby oraz niszczy zarodniki grzybów, które znajdują się w powietrzu. Dzięki temu rośliny są zdrowsze i możemy łatwiej je chronić przed chorobami grzybowymi. Promieniowanie UV może również przyspieszać kiełkowanie nasion i bywa wykorzystywane do hartowania rozsady, przed posadzeniem na miejsce stałe. Nadmiar promieniowania ultrafioletowego może zaburzać i hamować wzrost roślin, co występuje dopiero po zastosowaniu silnych lamp UV, które wykorzystuje się do dezynfekcji laboratoriów. W szklarniach i tunelach foliowych najczęściej wykorzystywane rodzaje szkła i folii nie przepuszczają promieniowania UV. Jednak coraz więcej producentów oferuje lampy do doświetlania, które emitują UV, jak również szkło czy folię przepuszczającą UV. Tylko niektóre folie i typy szkła mogą przepuszczać częściowo promieniowanie ultrafioletowe. Przykładem jest niskożelazowe szkoło antyrefleksyjne oraz folia ETFE (F-Clean), która przepuszcza do 94% promieniowania UV i wytrzymuje nawet do 25 lat. Natomiast szkło niskożelazowe o zawartości żelaza poniżej 150 ppm, przepuszcza około 86% UV, przy zwiększonej o 2,7% przepuszczalności światła.
Promieniowanie fotosyntetycznie czynne (PAR)
W uprawach szklarniowych rzadko występuje nadmiar światła. Zazwyczaj tylko rośliny cieniolubne wymagają cieniowania ze względu na nadmiar światła. Światło umożliwia przeprowadzanie procesu fotosyntezy, dzięki czemu rośliny zwiększają swoją masę. Czasami mówi się, że zwiększenie ilości światła o 1%, zwiększa wielkość plonu również o 1%. Nie jest to jednak zawsze prawdą, zwłaszcza gdy w szklarni nie możemy utrzymać optymalnej temperatury. Przy właściwej temperaturze i innych warunkach uprawy (nawadnianie, nawożenie, ochrona roślin) pożądana jest jak największa ilość światła rozproszonego, które nie daje cieni. Światło rozproszone pojawia się naturalnie w dni pochmurne i głębiej wnika między rośliny, dzięki czemu mogą one lepiej je wykorzystać i asymilować więcej CO₂, co daje możliwość uzyskania większego plonu nawet o 8–10% oraz poprawę jego jakości. Rozproszone promieniowanie słoneczne zmniejsza również poziom stresu u roślin na skutek silnego ich nagrzewnia. Przy silnym promieniowaniu bezpośrednim wszystkie części roślin wystawione na to promieniowanie mają wyższą temperaturę o kilka stopni niż przy świetle rozproszonym, co zmniejsza ich wydajność. Przy rozproszonym promieniowaniu słonecznym w szklarni panują mniej uciążliwe warunki do pracy, co może zwiększyć wydajność osób tam zatrudnionych.
Promieniowanie cieplne
Głównym zadaniem cieniowania jest ograniczenie bezpośredniego promieniowania cieplnego. Promieniowanie to powoduje nagrzewanie roślin i może prowadzić do nadmiernego wzrostu temperatury zarówno tkanek roślinnych, jak i powietrza w szklarni. Zbyt wysoka temperatura ogranicza wzrost roślin. Bronią się one przed przegrzaniem, wyparowując wodę z powierzchni liści (transpiracja), co zmniejsza ich temperaturę, gdyż ciepło pobierane jest przez odparowywaną wodę (0,63 kWh ciepła na 1 l odparowanej wody).
Sposoby na ograniczenie nadmiernej radiacji
Najtańszym sposobem ograniczenia radiacji w szklarniach i tunelach foliowych jest opryskiwanie ich powierzchni wodnym roztworem kredy lub mleka wapiennego z dodatkiem gliny. Bardziej zaawansowane sposoby to szkło dyfuzyjne lub nakładane na folie czy szkło powłoki dyfuzyjne. Powszechnie stosuje się równie cieniówki materiałowe, które ograniczają o 25–50% radiację. W Polsce do ograniczenia nadmiernej radiacji stosunkowo rzadko wykorzystywane jest zamgławianie.
Kreda, mleko wapienne z gliną
Kreda czy mleko wapienne z gliną zmniejszają radiację, ograniczając przenikanie zarówno światła, jak i promieniowania cieplnego. Kolejne wady to mała odporność na deszcz, który zmywa je z powierzchni. Ponadto mleko wapienne, kreda i glina mogą uszkadzać powierzchnię szkła, zarysowywać ją, co w efekcie przyspiesza starzenie się szkła i zmniejsza przepuszczalność światła także po zmyciu cieniówki. W handlu znajdują się również gotowe cieniówki w paście oparte na kredzie lub cieniówki proszkowe mniej odporne na zmywanie, w których składzie znajduje się skrobia. Mogą one zawierają też inne dodatki takie jak np. olej, który zwiększa przyczepność do folii na tunelach lub inne dodatki zwiększające między innymi odbicie promieniowania cieplnego.
Cieniówki materiałowe
Cieniówki materiałowe w zależności od użytej tkaniny ograniczają w różnym stopniu radiację i mogą być wykorzystywane nocą do ograniczenia strat ciepła. Jest to stosunkowo drogi sposób ograniczenia radiacji, który powoduje nie tylko ograniczenie promieniowania cieplnego, ale również ogranicza ilość światła, co w wielu uprawach nie jest wskazane. Ponadto w dzień nie można zupełnie zamykać cieniówek, gdyż ogranicza to wymianę powietrza co utrudnia wietrzenie i utrzymanie optymalnej wilgotności powietrza. Przy zachowaniu szczelin część roślin jest wystawiona na bezpośrednie promieniowanie słoneczne.
Szkło dyfuzyjne
Bardzo dobrym sposobem na ograniczenie nadmiernej radiacji jest rozproszenie bezpośredniego promieniowania słonecznego, dzięki temu nie tracimy światła. Można to uzyskać, stosując szkło dyfuzyjne. Jest ono produkowane na bazie szkła sodowego lub niskożelazowego, poddawanego obróbce polegającej na modyfikowaniu ich powierzchnię. Szkło to umożliwia sterowanie intensywnością rozpraszania światła proporcjonalnie do intensywności radiacji przy zapewnieniu wysokiej transmisji światła. Efekt ten może być modyfikowany w procesie produkcji szkła. Szkoło dyfuzyjne wykazuje właściwości samoczyszczące i ma większą wytrzymałość niż szkło tradycyjne.
Szkło dyfuzyjno-antyrefleksyjne
Większość roślin uprawianych pod osłonami wymaga jak największej ilości światła, przy jednoczesnym ograniczeniu promieniowania cieplnego. Dlatego dobrym rozwiązaniem, aczkolwiek najdroższym na rynku, jest wykorzystanie szkła dyfuzyjno-antyrefleksowego. Szkło to ma zalety szkła dyfuzyjnego, a jednocześnie zwiększa nawet o 10–15% ilość światła wewnątrz szklarni, gdyż warstwa antyrefleksacyjna (głównie dwutlenek krzemu) na powierzchni szkła minimalizuje odbicie światła dochodzącego do szklarni. Ma to zwłaszcza duże znaczenie, kiedy słońce jest nisko nad horyzontem (rano, wieczór, okres zimy). Do wad szkła antyrefleksyjnego należy zaliczyć zwiększone przenikanie promieniowania cieplnego, szczególnie latem, co może prowadzić do przegrzewania szklarni. Efekt ten jest jednak łagodzony warstwą dyfuzyjną, która rozprasza promieniowanie bezpośrednie, w tym również cieplne.
Powłoki dyfuzyjne
W przypadku szklarni krytych tradycyjnym szkłem lub tuneli i bloków foliowych stosunkowo prostym sposobem na zmniejszenie nadmiernej radiacji jest zastosowanie preparatów rozpraszających promieniowanie bezpośrednie, podobnie jak w przypadku szkła dyfuzyjnego. Preparaty te nakłada się przed wystąpieniem silnej radiacji wiosną lub na początku lata, a pod koniec sezonu można je usuwać za pomocą zmywacza. Zaletą nakładanych powłok dyfuzyjnych jest uzyskanie rozproszonego promieniowania słonecznego wewnątrz obiektu, praktycznie bez ograniczenia wnikania światła do szklarni.
Zamgławienie
Zamgławianie jest doskonałym sposobem na obniżenie temperatury wewnątrz szklarni przy silnej radiacji i niskiej wilgotności powietrza. Przy zamgławianiu na każdy litr odparowanej wody pobieranych jest 0,63 kWh ciepła, co skutecznie redukuje nadmierne nagrzewanie powietrza w obiekcie nawet o 10°C. Przy zamgławianiu należy pamiętać, aby mgła nie opadała na rośliny, co stwarza warunki do rozwoju chorób grzybowych oraz należy utrzymywać niedosyt pary wodnej w powietrzu na poziomie 3–5 g/m³. Ponadto zamgławianie ogranicza wietrzenie, co z kolei zmniejsza straty CO2.
Podsumowanie
Najlepszą metodą na ograniczenie nadmiernej radiacji w szklarni, a zarazem najdroższą jeśli chodzi o koszty zarówno inwestycyjne, jak i eksploatacyjne, jest wykorzystanie szkła dyfuzyjno-antyrefleksowego oraz zamgławiania. Przy wykorzystaniu tych metod zwiększamy ilość światła rozproszonego w szklarni, ograniczając jednocześnie promieniowanie cieplne. Ponadto dzięki zamgławianiu można ograniczyć wietrzenie, przez co zmniejsza się straty CO2. W efekcie możliwe jest uzyskanie do 10% wyższych plonów w porównaniu do tradycyjnych cieniówek. Przy wykorzystaniu szkła i powłok dyfuzyjnych wraz z zamgławianiem wykorzystanie cieniówek materiałowych jest sporadyczne, tylko ewentualnie przy skrajnie wysokiej radiacji dochodzącej do 900–1000 W/m². Natomiast cieniówki tradycyjne oraz materiałowe dobrze sprawdzą się w uprawach roślin cieniolubnych, przy ukorzenianiu sadzonek czy szczepieniu.
dr hab. Włodzimierz Krzesiński
artykuł pochodzi z czasopisma Szklarnie Tunele Osłony 2/2019
