ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΡΙΩΝ ΠΡΩΙΜΩΝ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΩΝ ΠΟΙΚΙΛΙΩΝ ΑΜΠΕΛΟΥ ΚΑΛΛΙΕΡΓΟΥΜΕΝΩΝ ΣΕ ΜΗ ΘΕΡΜΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ ΚΑΙ ΣΤΟΝ ΥΠΑΙΘΡΙΟ ΧΩΡΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΓΚΑΤΖΕΛΑΚΗ ΧΡΥΣΟΥΛΑ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ: Χ.ΝΙΚΗΤΑ-ΜΑΡΤΖΟΠΟΥΛΟΥ

2 ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2008 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΡΙΩΝ ΠΡΩΙΜΩΝ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΩΝ ΠΟΙΚΙΛΙΩΝ ΑΜΠΕΛΟΥ ΚΑΛΛΙΕΡΓΟΥΜΕΝΩΝ ΣΕ ΜΗ ΘΕΡΜΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ ΚΑΙ ΣΤΟΝ ΥΠΑΙΘΡΙΟ ΧΩΡΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΓΚΑΤΖΕΛΑΚΗ ΧΡΥΣΟΥΛΑ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ: Χ.ΝΙΚΗΤΑ-ΜΑΡΤΖΟΠΟΥΛΟΥ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Χ.ΝΙΚΗΤΑ-ΜΑΡΤΖΟΠΟΥΛΟΥ Α.ΜΑΤΘΑΙΟΥ Ν.ΝΙΚΟΛΑΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2008

3 Ευχαριστίες Ευχαριστώ θερμά την επιβλέπουσα της παρούσας διατριβής κα. Χρυσούλα Νικήτα Μαρτζοπούλου, Καθηγήτρια της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ., για την επίβλεψη, την καθοδήγηση και την επιστημονική υποστήριξη που μου παρείχε για την εκπόνηση της μεταπτυχιακής μου διατριβής. Πολύτιμη, επίσης, υπήρξε η καθοδήγησή της τόσο κατά τη διάρκεια των προπτυχιακών σπουδών όσο και κατά τη διάρκεια των μεταπτυχιακών μου σπουδών. Ιδιαίτερες ευχαριστίες εκφράζω στον Δρ Αντώνη Ματθαίου, Τακτικό Ερευνητή του Κέντρου Γεωργικής Έρευνας Βορείου Ελλάδας-Τμήμα Τράπεζα Γενετικού Υλικού Τομέας Αμπέλου του ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε, για το γεγονός ότι δέχθηκε να είναι μέλος της εξεταστικής μου επιτροπής και στάθηκε πολύτιμος αρωγός κατά τη διάρκεια της εκπόνησης της παρούσας εργασίας. Επίσης, τον ευχαριστώ για την επιστημονική του υποστήριξη αλλά και τη διάθεση όλων των υλικών μέσων για την επίτευξη του πειράματος που έλαβε χώρα στις αμπελουργικές εγκαταστάσεις του ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε. Επίσης ευχαριστώ πολύ τον κ. Νικόλαο Νικολάου Καθηγητή του εργαστηρίου Αμπελουργίας της Γεωπονικής σχολής του Α.Π.Θ, για το γεγονός ότι δέχθηκε να είναι μέλος της εξεταστικής μου επιτροπής καθώς και για τις πολύτιμες συμβουλές του. Ευχαριστώ την κα. Ελευθερία Ζιώζιου, Επίκουρο Καθηγήτρια του εργαστηρίου Αμπελουργίας του Α.Π.Θ, για τη βοήθεια της στη διεξαγωγή των πειραμάτων με τις κατάλληλες υποδείξεις της, καθώς και την ανάλυση δειγμάτων στο εργαστήριο Αμπελουργίας. Θερμές ευχαριστίες εκφράζω παράλληλα σε όλους τους συναδέλφους και φίλους μου στην Τράπεζα Γενετικού Υλικού και ιδιαίτερα στον Τσιβελίκα Αθανάσιο και Μυλωνά Ιωάννη για την πολύτιμη βοήθειά τους στην στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Ευχαριστώ θερμά τον Κωνσταντίνο Κοτρότση, του Τμήματος της Αμπελουργίας του ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε για την πρακτική βοήθεια, που μου προσέφερε με την πολυετή του αμπελουργική εμπειρία, στην περιποίηση του αμπελώνα. Τέλος, ευχαριστώ ιδιαίτερα την οικογένεια μου και τους φίλους μου για την ηθική τους στήριξη καθόλη τη διάρκεια της μεταπτυχιακής μου διατριβής.

4

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διατριβή, που εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών του Τομέα Εγγείων Βελτιώσεων, Εδαφολογίας και Γεωργικής Μηχανικής του Τμήματος Γεωπονίας του Α.Π.Θ., αποσκοπεί στη συγκριτική μελέτη των ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών της σταφυλικής παραγωγής των πρέμνων καθώς και του χρόνου επίσπευσης της ωρίμανσης των σταφυλιών των τριών πρώιμων επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου Perlette, Cardinal και Αττική, σε δυο πειραματικούς χώρους και συγκεκριμένα σε ένα απλό μη θερμαινόμενο θερμοκήπιο και στον υπαίθριο χώρο. Η ευρύτερη περιοχή στα ανατολικά του νομού Θεσσαλονίκης καθώς και των γειτονικών περιοχών της δυτικής Χαλκιδικής, αποτελεί μια από τις γνωστότερες ζώνες παραγωγής επιτραπέζιων σταφυλιών της χώρας μας. Το μεγαλύτερο πρόβλημα που αντιμετωπίζουν επί σειρά ετών οι αμπελοκαλλιεργητές των προαναφερόμενων περιοχών είναι αυτό της εμπορίας και διάθεσης των προϊόντων τους. Αυτό παρατηρείται, διότι ο μεγαλύτερος όγκος της παραγωγής συγκομίζεται κατά το δίμηνο Αύγουστο- Σεπτέμβριο, με την καλλιέργεια ποικιλιών αμπέλου μέσης κυρίως εποχής ωρίμανσης, όπως οι ποικιλίες Βικτώρια, Ραζακί, Μοσχάτο Αμβούργου, Ribier και Italia. Από την άλλη πλευρά, είναι γνωστό ότι επιτραπέζια σταφύλια από το νότιο ημισφαίριο διατίθενται στη χώρα μας καθώς και στις αγορές της Ευρώπης από την άνοιξη μέχρι και τα μέσα Ιουνίου. Έτσι, δημιουργείται ένα χρονικό κενό μη διάθεσης νωπών σταφυλιών ενός και πλέον μήνα περίπου, από τα μέσα Ιουνίου έως και τα μέσα Ιουλίου. Επομένως εάν οι αμπελουργοί της περιοχής μπορούν να εκμεταλλευτούν εμπορικά το παραπάνω διάστημα, θα μπορέσουν να διευρύνουν το περιθώριο του κέρδους τους, εξαιτίας του ολιγοπωλειακού χαρακτήρα που θα έχει το προϊόν τους λόγω μεγάλης πρωιμότητας της παραγωγής και διάθεσης των σταφυλιών. Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ο ολοένα και μεγαλύτερος ρόλος της βιολογικής καλλιέργειας και ειδικότερα στον υπό μελέτη τομέα της αμπελουργίας. Θεωρώντας σχεδόν δεδομένη την καλύτερη ποιότητα των βιολογικών επιτραπέζιων σταφυλιών, καθώς και την υψηλή εκτίμηση που 1

6 αυτά απολαμβάνουν στη συνείδηση της πλειοψηφίας των καταναλωτών, η δημιουργία βιολογικού αμπελώνα υπό κάλυψη, θα μπορέσει να οδηγήσει σε περεταίρω αύξηση των εισοδημάτων, μέσω της διεύρυνσης της παραγωγικής περιόδου διάθεσης άριστης ποιότητας νωπών σταφυλιών από τους Έλληνες αμπελοκαλλιεργητές. 2

7 Κατάλογος Σχημάτων Α Μέρους Σχήμα 1.1 Κατανομή των καλλιεργειών στον Ελλαδικό χώρο (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδας 2006). Σχήμα 1.2 Γεωγραφική κατανομή των θερμοκηπίων στην Ελλάδα (Υπουργείο Γεωργίας, 2003) Σχήμα 1.3 Αναλογία τυποποιημένων και χωρικού τύπου θερμοκηπίων στην Ελλάδα (Υπουργείο Γεωργίας, 2003) Σχήμα 1.4 Κατανομή προϊόντων αμπέλου κατά τα έτη (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2006) Σχήμα 2.1 Η επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα στην καθαρή φωτοσύνθεση (Nederhoff, 1996) Κατάλογος Πινάκων Α Μέρους Πίνακας 1.1 Οι εκτάσεις κατά είδος καλλιέργειας (σε χιλιάδες στρέμματα) κατά την τελευταία τριετία ( ) στην Ελλάδα (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδας 2006) Πίνακας 1.2 Γεωγραφική κατανομή των θερμοκηπίων της Ελλάδας ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής τους (Υπουργείο Γεωργίας, 2003) Πίνακας 1.3 Αμπελώνες κατά ομάδες πεδινών, ημιορεινών και ορεινών κοινοτήτων κατά το έτος 2004 (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2004) Πίνακας 1.4 Αμπελώνες κατά ομάδες πεδινών, ημιορεινών και ορεινών κοινοτήτων κατά το έτος 2005 (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2005) Πίνακας 1.5 Καλλιεργούμενη έκταση σε στρέμματα των ποικιλιών παραγωγής επιτραπέζιων σταφυλιών στις διάφορες αμπελοπαραγωγικές περιοχές της χώρας (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2006) Πίνακας 1.6 Ισοζύγιο παραγωγής-διάθεσης επιτραπέζιων σταφυλιών κατά καλλιεργούμενη ποικιλία αμπέλου εσοδείας μέχρι τις 15/11/2004 (σε τόνους)(εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2004) Πίνακας 2.1 Χαρακτηριστικά και ιδιότητες του γυαλιού και των πιο ευρέως χρησιμοποιούμενων πλαστικών (Hanan, 1978) 3

8 Κατάλογος Εικόνων Α Μέρους Εικόνα 2.1 Καλλιέργεια οπωροκηπευτικών από Αιγυπτίους (1900 π.χ.). Αριστερά, συλλογή σύκων, δεξιά επάνω συλλογή σταφυλιών και δεξιά κάτω, άρδευση λαχανόκηπου Εικόνα 2.2 Αριστερά, θερμοκήπιο τον Αύγουστο του 1915 και δεξιά, θερμοκήπιο το 1913, όπου οι μαθητές απολαμβάνουν τη σπάνια χλωρίδα Εικόνα 2.3 Υδρατμοί στην εσωτερική επιφάνεια του πλαστικού καλύμματος του θερμοκηπίου Εικόνα 3.1 Αριστερά, απεικόνιση Αιγυπτίων σε αμπελουργικές εργασίες και δεξιά, αγγείο κλασικής εποχής, στο οποίο απεικονίζεται συμπόσιο οινοποσίας Εικόνα 3.2 Επάνω, Ελληνικά νομίσματα, στα οποία απεικονίζεται η άμπελος και ο οίνος, κάτω αριστερά Ελληνική απεικόνιση συμποσίου οινοποσίας και κάτω δεξιά, Ελληνική τοιχογραφία, η οποία απεικονίζει το θεό Διόνυσο ύστερα από μέθη Κατάλογος Σχημάτων Β Μέρους Σχήμα 3.1 Η πλευρική όψη του θερμοκηπίου Σχήμα 3.2 Το πλήρως τυχαιοποιημένο σχέδιο διάταξης σε τρεις σειρές των δεκαπέντε πρέμνων Σχήμα 4.1 Γράφημα αλληλεπίδρασης των τριών πρώιμων επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου (Perlette, Cardinal, Αττική) στα δυο περιβάλλοντα (ύπαιθρο, θερμοκήπιο) ως προς το ποσοστό των καρποφόρων βλαστών Σχήμα 4.2 Επίδραση του περιβάλλοντος στο μέσο ρυθμό αύξησης βάρους ράγας των σταφυλιών των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου συνολικά στο θερμοκήπιο και στον υπαίθριο χώρο, αντίστοιχα Σχήμα 4.3 Καμπύλη αύξησης του βάρους της ράγας των σταφυλιών των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου Perlette, Cardinal και Αττική κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης των πρέμνων τους στον υπαίθριο χώρο Σχήμα 4.4 Καμπύλη αύξησης του βάρους της ράγας των σταφυλιών των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου Perlette, Cardinal και Αττική κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης των πρέμνων τους στο θερμοκήπιο 4

9 Σχήμα 4.5 Συνολική μέση απόδοση των πρέμνων των τριών ποικιλιών αμπέλου Perlette, Cardinal και Αττική, στον υπαίθριο χώρο και στο θερμοκήπιο, αντίστοιχα Κατάλογος Πινάκων Β Μέρους Πίνακας 2.1 Φαινολογικές παρατηρήσεις της χρονικής περιόδου Σύγκριση των ποικιλιών Perlette, Cardinal και Αττική Πίνακας 3.1 Αγρομετεωρολογικά στοιχεία από το 2003 έως και το 2006 (Αγρομετεωρολογικός Σταθμός Θεσσαλονίκης του Κέντρου Γεωργικής Έρευνας Βορείου Ελλάδας) Πίνακας 3.2 Περιβαλλοντικοί και αγρονομικοί παράγοντες, που επηρεάζουν τη γονιμότητα των λανθανόντων οφθαλμών των πρέμνων Πίνακας 4.1 Αριθμός ημερών από την κάλυψη του θερμοκηπίου μέχρι και την ωρίμανση των σταφυλιών των πρέμνων των τριών πρώιμων επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου (Perlette, Cardinal, Αττική) Πίνακας 4.2 Ημερομηνίες ωρίμανσης των τριών πρώιμων επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου ανά πειραματικό χώρο Πίνακας 4.3 Μέσοι όροι του ποσοστού των καρποφόρων βλαστών, των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου Perlette, Cardinal και Αττική Πίνακας 4.4 Μέσοι όροι του ποσοστού των καρποφόρων βλαστών και των τριών ποικιλιών συνολικά, στο περιβάλλον υπαίθρου και στο περιβάλλον θερμοκηπίου Πίνακας 4.5 Μέσοι όροι αλληλεπίδρασης των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου (Perlette, Cardinal, Αττική) στα δυο περιβάλλοντα (ύπαιθρο, θερμοκήπιο) ως προς το ποσοστό των καρποφόρων βλαστών Πίνακας 4.6 Ανάλυση Παραλλακτικότητας των καρποφόρων βλαστών των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου (Perlette, Cardinal, Αττική) μέσα και έξω από το θερμοκήπιο Πίνακας 4.7 Πολυμεταβλητή Ανάλυση Παραλλακτικότητας των μελετώμενων μεταχειρίσεων: α)ποικιλία (Perlette, Cardinal, Αττική) και β)περιβάλλον (ύπαιθρο, θερμοκήπιο) ως προς την αύξηση του βάρους της ράγας των σταφυλιών στη μεταβλητή του χρόνου 5

10 Πίνακας 4.8 Μέσοι όροι των αποδόσεων σε καρπό των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου Perlette, Cardinal και Αττική σε kg ανά πρέμνο Πίνακας 4.9 Μέσοι όροι των αποδόσεων σε καρπό και των τριών ποικιλιών συνολικά, στο περιβάλλον υπαίθρου και στο περιβάλλον του θερμοκηπίου, σε kg ανά πρέμνο Πίνακας 4.10 Μέσοι όροι αλληλεπίδρασης των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου (Perlette,Cardinal, Αττική) στα δυο περιβάλλοντα (ύπαιθρο, θερμοκήπιο) ως προς την απόδοση τους σε kg σταφυλιών ανά πρέμνο. Πίνακας 4.11 Ανάλυση Παραλλακτικότητας ως προς τις αποδόσεις των πρέμνων των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου Perlette, Cardinal και Αττική μέσα και έξω από το θερμοκήπιο Πίνακας 4.12 Ποσότητα-Τιμή-Έσοδα ανά πρέμνο Πίνακας 4.13 Ποσότητα-Τιμή-Έσοδα ανά στρέμμα καλλιέργειας Κατάλογος Εικόνων Β Μέρους Εικόνα 2.1 Ενδεικτικά σταφύλια από τις τρεις πρώιμες επιτραπέζιες ποικιλίες αμπέλου (στο κέντρο «Perlette» αριστερά «Cardinal»και δεξιά «Αττική») Εικόνα 2.2 Αριστερά, ώριμο, πυκνό σταφύλι της ποικιλίας «Perlette» επάνω στο πρέμνο και δεξιά, συγκομισμένα σταφύλια της ποικιλίας «Perlette» μέσα σε πλαστικό κιβώτιο Εικόνα 2.3 Αριστερά, ώριμο, κυλινδροκωνικό, συμπαγές σταφύλι της ποικιλίας «Perlette» καλλιεργούμενο στον υπαίθριο χώρο και δεξιά, ώριμο σταφύλι της ποικιλίας «Perlette» μήκους 22 cm, καλλιεργούμενο στο θερμοκήπιο Εικόνα 2.4 Κωνικό, πτερυγωτό και αραιό σταφύλι της ποικιλίας «Cardinal» κατά το στάδιο λίγο πριν τον περκασμό Εικόνα 2.5 Ώριμο σταφύλι της ποικιλίας «Cardinal» μήκους 21 cm Εικόνα 2.6 Αριστερά, ώριμο σταφύλι της ποικιλίας «Αττική» επάνω στο πρέμνο και δεξιά, σταφύλι της ποικιλίας «Αττική» κατά το στάδιο του περκασμού Εικόνα 2.7 Ώριμο σταφύλι της ποικιλίας «Αττική» μήκους 23 cm Εικόνα 3.1 Το θερμοκήπιο έρευνας μετά την κάλυψή του με πολυαιθυλένιο (PE) 6

11 Εικόνα 3.2 Αριστερά, ο χειροκίνητος μηχανισμός ανοίγματος των παραθύρων και δεξιά, το άνοιγμα του δεξιού παραθύρου Εικόνα 3.3 Ο ξύλινος σκελετός του θερμοκηπίου έρευνας, όπως φαίνεται από το εσωτερικό του θερμοκηπίου Εικόνα 3.4 Αριστερά, τα πρέμνα μέσα στο θερμοκήπιο και δεξιά, τα πρέμνα στον υπαίθριο χώρο, κατά το ίδιο βλαστικό στάδιο Εικόνα 3.5 Θερμοϋγρογράφος μέσα στο θερμοκήπιο και ζυγαριά ακριβείας για τη μέτρηση του βάρους των ραγών και των σταφυλιών 7

12 Συμβολισμοί και Μονάδες A Α.Τ Βx Β.Ε C c C e g cnd g H H r kg Μ.Τ Μ.Ο Pa P ppm q q ε RH R Επιφάνεια Άθροισμα τετραγώνων Mονάδα μέτρησης της αναλογίας μάζας των διαλυμένων ζαχάρων στο νερό σε ένα υγρό, Brix Βαθμοί ελευθερίας Θερμοκρασία, Βαθμός Κελσίου Σταθερά Ροή των υδρατμών Τάση υδρατμών Ταχύτητα μεταφοράς της μάζας Μονάδα βάρους, Γραμμάριο Μέση οριζόντια ακτινοβολία Μέση ανακλώμενη ακτινοβολία Μονάδα βάρους, Χιλιόγραμμο Μέσα τετράγωνα Μέσοι όροι Μονάδα πίεσης, Pascal Πιθανότητες Parts per million Ένταση θερμικού ρεύματος Ειδική υγρασία Σχετική υγρασία Βροχομετρικό ύψος m 2 cm K -1 kg m -2 s kpa m s -1 cal cm -2 cal cm -2 W g kg -1 % mm 8

13 T Τ dp tn VRD h a h r λ max σ v v max ω Θερμοκρασία Σημείο δρόσου Μονάδα βάρους, Τόνος Έλλειμμα τάσης υδρατμών Απόλυτη υγρασία αέρα του θερμοκηπίου Απόλυτη υγρασία του καλύμματος στον κορεσμό Μήκος κύματος ακτινοβολίας Σταθερά Stefan-Boltzman Μέση ταχύτητα ανέμου Μέση μέγιστη ταχύτητα ανέμου Απόλυτη υγρασία K C kpa kg m -3 kg m -3 μ -4 W m -2 K m s -1 m s -1 g m -3 9

14 Περιεχόμενα Ευχαριστίες Πρόλογος 1 Κατάλογος Σχημάτων Α Μέρους. 3 Κατάλογος Πινάκων Α Μέρους 3 Κατάλογος Εικόνων Α Μέρους 4 Κατάλογος Σχημάτων Β Μέρους.4 Κατάλογος Πινάκων Β Μέρους 5 Κατάλογος Εικόνων Β Μέρους 6 Συμβολισμοί και Μονάδες..8 Περιεχόμενα...10 Περίληψη 13 Summary...14 Α Μέρος 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι καλλιέργειες στον Ελλαδικό χώρο Τα θερμοκήπια στην Ελλάδα Η αμπελοκαλλιέργεια στην Ελλάδα Θερμοκήπια & Άμπελος.24 2.ΤΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ Ιστορική αναδρομή των θερμοκηπίων Έννοια και ρόλος του θερμοκηπίου Το περιβάλλον του θερμοκηπίου Θερμοκρασία Υγρασία Ηλιακή ακτινοβολία Αερισμός θερμοκηπίου Διοξείδιο του άνθρακα Υλικά κάλυψης Το γυαλί.39 10

15 2.4.2 Τα πλαστικά Το πολυαιθυλένιο (PE) Σύγκριση των πλαστικών με το γυαλί Η ΑΜΠΕΛΟΣ (Vitis vinifera L.) Ιστορική αναδρομή Η εξέλιξη της αμπέλου στον Ελλαδικό χώρο Χρόνος ωρίμανσης των σταφυλιών.47 4.ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΓΕΩΡΓΙΑ ΚΑΙ ΑΜΠΕΛΟΥΡΓΙΑ Εισαγωγικά Οικολογική αμπελουργία 50 Β Μέρος 1. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΙΣ ΠΡΩΙΜΕΣ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΕΣ ΠΟΙΚΙΛΙΕΣ «PERLETTE», «CARDINAL» ΚΑΙ «ΑTTIKH» Η πρώιμη επιτραπέζια ποικιλία αμπέλου «Perlette» Η πρώιμη επιτραπέζια ποικιλία αμπέλου «Cardinal» Η πρώιμη επιτραπέζια ποικιλία αμπέλου «Αττική» Οι απαιτήσεις καλλιέργειας των επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου 60 3.ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Φυσικό περιβάλλον Κλιματολογικά στοιχεία του πειραματικού υπαίθριου χώρου κατά το έτος Περιβάλλον θερμοκηπίου Καλλιεργητική τεχνική Εκβλάστηση και γονιμότητα των χειμέριων οφθαλμών των πρέμνων Εργαστηριακός εξοπλισμός

16 4.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Παρουσίαση και ερμηνεία των διαφοροποιήσεων του χρόνου ωρίμανσης των σταφυλιών των τριών ποικιλιών αμπέλου μέσα και έξω από το θερμοκήπιο Παρουσίαση και ερμηνεία των διαφοροποιήσεων του ποσοστού των καρποφόρων βλαστών των πρέμνων των τριών ποικιλιών αμπέλου μέσα και έξω από το θερμοκήπιο Παρουσίαση και ερμηνεία των διαφοροποιήσεων της αύξησης του βάρους της ράγας των σταφυλιών των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου κατά τη διάρκεια ανάπτυξης των πρέμνων τους στο θερμοκήπιο και στον υπαίθριο χώρο, αντίστοιχα Παρουσίαση και ερμηνεία των διαφοροποιήσεων των αποδόσεων των πρέμνων των τριών επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου, μέσα και έξω από το θερμοκήπιο Συγκριτική μελέτη συμφέρουσας παραγωγής με πραγματικές μεταβλητές ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...87 Παράρτημα φωτογραφιών και γραφημάτων θερμοκρασίας...89 Διεθνής βιβλιογραφία 98 Ελληνική βιβλιογραφία

17 Περίληψη Θέμα της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής αποτέλεσε η μελέτη της καλλιέργειας των τριών πρώιμων επιτραπέζιων ποικιλιών αμπέλου Perlette, Cardinal και Αττική, μέσα σε απλό μη θερμαινόμενο θερμοκήπιο και στον υπαίθριο χώρο. Η έρευνα έγινε στις αμπελουργικές εγκαταστάσεις του ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε, στη Θέρμη Θεσσαλονίκης, κατά την περίοδο Από τη συγκριτική μελέτη των παραπάνω τριών ποικιλιών αμπέλου προέκυψαν τα εξής: Η καλλιέργεια των πρέμνων των ποικιλιών αμπέλου Perlette, Cardinal και Αττική μέσα στο θερμοκήπιο επίσπευσε το χρόνο ωρίμανσης των σταφυλιών και των τριών ποικιλιών, κατά δυο με τρεις περίπου εβδομάδες. Συγκεκριμένα για την ποικιλία Perlette η ωρίμανση των πρέμνων του θερμοκηπίου έγινε 21 ημέρες νωρίτερα από την αντίστοιχη της υπαίθρου και η συγκομιδή του κύριου όγκου των σταφυλιών του θερμοκηπίου της ποικιλίας αυτής έλαβε χώρα στις 18 Ιουλίου 2007, περίοδος στην οποία η προσφορά νωπών σταφυλιών δεν είναι ιδιαίτερα αυξημένη στην εσωτερική αγορά. Η συγκομιδή τόσο της ποικιλίας Cardinal, όσο και της ποικιλίας Αττική προηγήθηκε κατά 18 και 20 ημέρες, αντίστοιχα για τα πρέμνα εντός του θερμοκηπίου σε σχέση με αυτά της υπαίθρου και συγκεκριμένα έλαβε χώρα στις 14 Ιουλίου και 12 Ιουλίου, αντίστοιχα. Επίσης, η συνολική μέση απόδοση σε σταφύλια των πρέμνων στο θερμοκήπιο διαφοροποιήθηκε σημαντικά ανάμεσα στις τρεις ποικιλίες, σε σύγκριση με αυτά της υπαίθρου, αντίστοιχα. Συγκεκριμένα, η σταφυλική απόδοση και στις τρεις ποικιλίες ήταν χαμηλότερη στο θερμοκήπιο. Η μείωση της παραγωγής των πρέμνων στα θερμοκήπια θα μπορούσε να αποδοθεί στο σημαντικά χαμηλότερο ποσοστό εκβλάστησης των λανθανόντων οφθαλμών των πρέμνων, στη σημαντική μείωση της γονιμότητας των βλαστών τους καθώς και στο χαμηλό ποσοστό καρπόδεσης των ταξιανθιών τους. Τέλος, τα έσοδα για τα σταφύλια της ποικιλίας Cardinal στο θερμοκήπιο ήταν περισσότερα από αυτά του υπαίθριου χώρου κατά περίπου 580 ανά στρέμμα ενώ για την ποικιλία Perlette κατά 234 ανά στρέμμα. Αντιθέτως τα έσοδα για την ποικιλία Αττική στο θερμοκήπιο ήταν κατά 495 λιγότερα ανά στρέμμα από αυτά του υπαίθριου χώρου 13

18 Summary Subject of this thesis has been the study of the possibility for out of season grape production of the table grape cultivars Perlette, Cardinal and Attiki, by being cultivated in no heated greenhouse and in the field. This research took place in the vineyard installations of ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε, in Thermi of Thessaloniki, during the period According to the comperative study of the three mentioned cultivars the following conclusions arose: The cultivation of Perlette, Cardinal and Attiki in the greenhouse hastened the time of maturity of the grapes, at least for two weeks. Specifically, for the cultivar Perlette the maturity of the greenhouse grapes took place 21 days earlier than those of the field. The harvest of the main quantity of the greenhouse grapes took place at 18/7/2007, when the supply of table grapes is low in the market. The harvest of cultivars Cardinal and Attiki prefaced for 18 and 20 days correspondingly, for the greenhouse grapes, comparatively to those of the open field, and specifically took place at 14/7 and 12/7 correspondingly. Also the average grape production in the greenhouse, compared to the open field, has been differentiated significantly among the three cultivars. Specifically the production was lower in all of the cultivars of the greenhouse. This decrease at the greenhouse production, can be said that it was due to the lower percentage of bud break of the dormant buds, to the significantly reduction of fruitfulness as well as to the lower percentage of fruit set. Finally, the incomings from the grapes of the variety Cardinal in the greenhouse were more than these of the field grapes, for 580 /1000sq.m and for the variety Perlette, for 234 /1000sq.m. On the other hand, the incomings for the variety Αttiki in the greenhouse were for 495 /1000sq.m. less than the fielg grapes. Α Μέρος 14

19 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Οι καλλιέργειες στον Ελλαδικό χώρο Η Ελλάδα βρίσκεται στο νοτιότερο άκρο της Ευρώπης, με την αγροτική ενασχόληση να φτάνει περίπου το 20% του συνολικού πληθυσμού. Παρακάτω φαίνεται η κατανομή των καλλιεργειών στον Ελλαδικό χώρο (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2006). Κατανομή της Ελληνικής γεωργικής γης στις διάφορες καλλιέργειες κατά το έτος 2006 Αροτραίες καλλιέργειες Κηπευτική Γη Αμπέλια-Σταφιδάμπελοι Δενδρώδεις καλλιέργειες Σιτηρά για καρπό Βρώσιμα όσπρια Βιoμηχανικά φυτά Αρωματικά φυτά Κτηνοτροφικά φυτά Μποστανικά Πατάτες Λαχανικά Θερμοκήπια Σχήμα 1.1 Κατανομή των καλλιεργειών στον Ελλαδικό χώρο (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδας 2006) 15

20 Πίνακας 1.1 Οι εκτάσεις κατά είδος καλλιέργειας (σε χιλιάδες στρέμματα) κατά την τελευταία τριετία ( ) στην Ελλάδα (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδας 2006) Είδη καλλιεργειών Σύνολο εκτάσεων Αρδευόμενες Αροτραίες καλλιέργειες Αρδευόμενες Κηπευτική Γη Αρδευόμενες Αμπέλια-Σταφιδάμπελοι Αρδευόμενες Δενδρώδεις καλλιέργειες Αρδευόμενες Σιτηρά για καρπό Βρώσιμα όσπρια Βιομηχανικά φυτά Αρωματικά φυτά Κτηνοτροφικά φυτά Μποστανικά Πατάτες Λαχανικά Θερμοκήπια

21 1.2 Τα θερμοκήπια στην Ελλάδα Ο τομέας των θερμοκηπίων τείνει να εισέλθει δυναμικά στη γεωργική παραγωγή, εκμεταλλευόμενος τις ευνοϊκές κλιματικές συνθήκες που επικρατούν στη χώρα μας (Υπουργείο Γεωργίας 2001). Ειδικότερα, από το 1960 έως και τη δεκαετία του 1990, σημειώθηκε στην Ελλάδα μια σημαντική αύξηση των θερμοκηπιακών εκτάσεων. Δυστυχώς, από τότε μέχρι σήμερα, παρατηρείται μια προοδευτική στασιμότητα, παρόλο που στη χώρα μας οι ευνοϊκές κλιματικές συνθήκες αποτελούν συγκριτικό πλεονέκτημα για τις θερμοκηπιακές καλλιέργειες (Ινστιτούτο Ανάπτυξης και Διαχείρισης Φυσικών Πόρων, 1994). Οι θερμοκηπιακές εκτάσεις, σύμφωνα με τα τελευταία στατιστικά δεδομένα, ανέρχονται περίπου στα στρέμματα (Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2006) και παρακάτω φαίνεται η κατανομή των εκτάσεων αυτών στις διάφορες περιφέρειες της Ελλάδας. Γεωγραφική κατανομή των θερμοκηπίων στην Ελλάδα Ανατολικής Μακεδονίας-Θράκης Κεντρικής Μακεδονίας Δυτικής Μακεδονίας Ηπείρου Θεσσαλίας Ιονίων Νήσων Δυτικής Ελλάδας Στερεάς Ελλάδας Αττικής Πελοποννήσου Βορείου Αιγαίου Νοτίου Αιγαίου Κρήτης Σχήμα 1.2 Γεωγραφική κατανομή των θερμοκηπίων στην Ελλάδα (Υπουργείο Γεωργίας, 2003) 17

22 Πίνακας 1.2 Γεωγραφική κατανομή των θερμοκηπίων της Ελλάδας ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής τους (Υπουργείο Γεωργίας, 2003) Χωρικού Περιφέρεια/Τύπος Τυποποιημένα Τύπου Αν.Μακεδονίας-Θράκης Κεντρικής Μακεδονίας Δυτικής Μακεδονίας 7 25 Ηπείρου Θεσσαλίας Ιονίων Νήσων Δυτικής Ελλάδας Στερεάς Ελλάδας Αττικής Πελοποννήσου Βορείου Αιγαίου Νοτίου Αιγαίου Κρήτης Αναλογία τύπων θερμοκηπίου στην Ελλάδα Έκταση σε στρέμματα Χωρικού τύπου Τύπος θερμοκηπίου Τυποποιημένα Σχήμα 1.3 Αναλογία τυποποιημένων και χωρικού τύπου θερμοκηπίων στην Ελλάδα (Υπουργείο Γεωργίας, 2003) 18

23 1.3 Η αμπελοκαλλιέργεια στην Ελλάδα Μέχρι πριν τον δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, η καλλιεργούμενη έκταση με αμπέλώνες στην Ελλάδα, υπολογίζεται ότι είχε φτάσει τα στρέμματα. Αργότερα, η έκταση αυτή μειώθηκε σημαντικά. Σε πολλές περιοχές τα αμερικάνικα υποκείμενα, που χρησιμοποιήθηκαν για την αναμπέλωση μετά την εισβολή της φυλλοξήρας (1898) δεν ήταν επαρκώς κατάλληλα και οι μικρές αποδόσεις των πρέμνων απογοήτευσαν τους αμπελουργούς εγκαταλείποντας ως ασύμφορη την καλλιέργεια της αμπέλου. Αργότερα, μετά τον Εμφύλιο πόλεμο (1945) και με την ανάπτυξη στις μεγάλες πόλεις της βιομηχανίας και τη μετανάστευση, ο ορεινός πληθυσμός εγκατέλειπε τα χωριά και πολλοί αμπελώνες ξεριζώθηκαν. Το έτος 1995, η καλλιεργούμενη έκταση με αμπελώνες μειώθηκε ακόμη περισσότερο ( στρέμματα), ενώ η τάση εγκατάλειψης συνεχίζεται έως και σήμερα (Κούσουλας, 1995). Αμπελουργικά προϊόντα Μούστος Επιτραπέζια σταφύλια Σταφίδα Κορινθιακή Σταφίδα Σουλτανίνα 2005 Σχήμα 1.4 Κατανομή προϊόντων αμπέλου κατά τα έτη (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2006) 19

24 Πίνακας 1.3 Αμπελώνες κατά ομάδες πεδινών, ημιορεινών και ορεινών κοινοτήτων κατά το έτος 2004 (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2004) Είδος/Τρόπος κατανάλωσης Σταφύλια Ομάδες Εκτάσεις Επιτραπέζια που Σταφίδες κοινοτήτων στρέμματα) (tn) (χιλιάδες σταφύλια γλευκοποιήθηκαν (tn) (tn) Σύνολο αμπελιών Σ Π Η Ο Κρασοστάφυλα Σ Π Η Ο Επιτραπέζια σταφύλια Σ Π Η Ο Σταφιδάμπελα Κορινθιακής Σ Π Η Ο Σταφιδάμπελα Σουλτανίνας Σ Π Η Ο Λοιπά αμπέλια Σ Π Η Ο Από τα παραπάνω δεδομένα φαίνεται ότι κατά το έτος 2004 οι επιτραπέζιες ποικιλίες αμπέλου καταλαμβάνουν περίπου το 10% του συνόλου των καλλιεργούμενων εκτάσεων των αμπελώνων, οι οινοποιήσιμες ποικιλίες ανέρχονται στο 55% του συνόλου και οι ποικιλίες σταφιδοποίησης στο 35% του συνόλου. Επίσης, η παραγωγή σταφυλιών που καταναλώθηκαν ως επιτραπέζια ήταν περίπου το 59% της συνολικά παραγόμενης ποσότητας σταφυλιών επιτραπέζιων ποικιλιών. Η μεγαλύτερη ποσότητα επιτραπέζιων σταφυλιών παράγεται σε πεδινές εκτάσεις (63%) και ακολουθούν κατά σειρά οι ημιορεινές (28%) και οι ορεινές (8%). 20

25 Πίνακας 1.4 Αμπελώνες κατά ομάδες πεδινών, ημιορεινών και ορεινών κοινοτήτων κατά το έτος 2005 (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2005) Σταφύλια Εκτάσεις Επιτραπέζια Είδος/Τρόπος Ομάδες που Σταφίδες (χιλιάδες σταφύλια κατανάλωσης κοινοτήτων γλευκοποιήθηκαν (tn) στρέμματα) (tn) (tn) Σύνολο αμπελιών Σ Π Η Ο Κρασοστάφυλα Σ Π Η Ο Επιτραπέζια σταφύλια Σ Π Η Ο Σταφιδάμπελα Κορινθιακής Σ Π Η Ο Σταφιδάμπελα Σουλτανίνας Σ Π Η Ο Λοιπά αμπέλια Σ Π Η Ο Από τα παραπάνω δεδομένα φαίνεται ότι κατά το έτος 2005 οι επιτραπέζιες ποικιλίες αμπέλου καταλαμβάνουν περίπου το 9.5% του συνόλου των καλλιεργούμενων εκτάσεων των αμπελώνων, οι οινοποιήσιμες ποικιλίες ανέρχονται στο 55% του συνόλου και οι ποικιλίες σταφιδοποίησης στο 35.5% του συνόλου. Επίσης η παραγωγή σταφυλιών που καταναλώθηκαν ως επιτραπέζια ήταν περίπου το 63% της συνολικά παραγόμενης ποσότητας σταφυλιών επιτραπέζιων ποικιλιών. Η μεγαλύτερη ποσότητα επιτραπέζιων σταφυλιών παράγεται σε πεδινές εκτάσεις (61%) και ακολουθούν κατά σειρά οι ημιορεινές (29%) και οι ορεινές (10%). 21

26 Πίνακας 1.5 Καλλιεργούμενη έκταση σε στρέμματα των ποικιλιών παραγωγής επιτραπέζιων σταφυλιών στις διάφορες αμπελοπαραγωγικές περιοχές της χώρας (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2006) Ποικιλίες/Περιοχές Κορινθία Ηράκλειο Α.Μακεδονία Θεσσαλία Θεσ/νίκη- Λοιπή Λοιπή Λοιπή Ποσοστό Σύνολο Χαλκιδική Μακεδονία Πελοπόννησος Ελλάδα % Σουλτανίνα Ροζακί Βικτώρια Μ.Αμβούργου Cardinal Οψιμο Εδέσσης Ribier Φράουλα Italia Σιδηρίτης Λοιπές ποικιλίες ΣΥΝΟΛΟ

27 Πίνακας 1.6 Ισοζύγιο παραγωγής-διάθεσης επιτραπέζιων σταφυλιών κατά καλλιεργούμενη ποικιλία αμπέλου εσοδείας μέχρι τις 15/11/2004 (σε τόνους)(εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος, 2004) ΠΟΙΚΙΛΙΕΣ ΑΝΑΜΕΝΟΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΞΑΓΩΓΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΓΟΡΑ ΟΙΝΟΠΟΙΗΣΗ ΛΟΙΠΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΦΘΟΡΕΣ- ΑΥΤΟΚ/ΣΗ ΗΡΤΗΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ-ΕΜΠΟΡΕΥΣΙΜΗ ΣΟΥΛΤΑΝΙΝΑ VICTORIA CARDINAL ΑΤΤΙΚΗ GOLD ΡΟΖΑΚΙ ΦΡΑΟΥΛΑ CALMERIA ITALIA ΣΙΔΕΡΙΤΗΣ PERLETTE ΜΟΣΧΑΤΟ ΑΜΒΟΥΡΓΟΥ ALFONSE LAVALLEE ΟΨΙΜΟ ΣΟΥΦΛΙΟΥ ΟΨΙΜΟ ΕΔΕΣΣΗΣ CRIMSON ΑΕΤΟΝΥΧΙ SUPERIOR SEEDLESS ΛΟΙΠΕΣ ΣΥΝΟΛΟ

28 Για την καλλιέργεια των επιτραπέζιων σταφυλιών η Ελλάδα κατατάσσεται, λόγω των ιδιαίτερων εδαφοκλιματικών χαρακτηριστικών της, μεταξύ των πέντε μεγαλύτερων παραγωγικών και εξαγωγικών χωρών της Ευρώπης. Παρότι, κατά την προηγούμενη δεκαετία παρατηρήθηκε σημαντική μείωση στην καλλιέργεια των επιτραπέζιων ποικιλιών, η διάδοση νέων βελτιωμένων ποικιλιών, σε συνδυασμό με τις σύγχρονες μεθόδους τεχνικής καλλιέργειας, έχει συντελέσει σε σημαντική αύξηση των στρεμματικών αποδόσεων και πολλές φορές στην παραγωγή πλεονασματικών ποσοτήτων νωπού προϊόντος (Εθνική Στατιστική Υπηρεσία Ελλάδος). 1.4 Θερμοκήπια & Άμπελος Παρόλο, που τόσο η άμπελος όσο και τα θερμοκήπια έχουν πολύ μεγάλη ιστορία στην πορεία του χρόνου στην Ελλάδα, ο συνδυασμός των δύο είναι μια τεχνική που εφαρμόστηκε κατά τα τελευταία 20 χρόνια. Η καλλιέργεια της αμπέλου υπό κάλυψη είναι μια μέθοδος καλλιέργειας, που χρησιμοποιείται σε βορειότερες χώρες και συγκεκριμένα στο Βέλγιο και στην Ολλανδία, σε συστηματικά θερμοκήπια και κάτω από τεχνητές συνθήκες θερμοκρασίας και φωτισμού, εδώ και πολλά χρόνια. Εκεί καλλιεργούνταν μερικές από τις πιο εκλεκτές ποικιλίες επιτραπέζιων σταφυλιών, όπως ο μεγαλόρρωγος κλώνος Roi Leopold, της γνωστής ποικιλίας Ribier. Τα σταφύλια που παράγονταν μ αυτόν τον τρόπο, θεαματικά στη εμφάνιση, πωλούνται συνήθως εκτός εποχής, σε υψηλές τιμές, ως σταφύλια πολυτελείας. Η καλλιέργεια της αμπέλου υπό κάλυψη εφαρμόστηκε και στη χώρα μας και με αρκετά μεγάλη επιτυχία στις περιοχές, μέχρι σήμερα, της Κρήτης, της Κορινθίας, του Τιρνάβου και της Θεσσαλονίκης και διανοίγονται μεγάλες προοπτικές διεύρυνσης της χρήσης της νέας τεχνικής (Μίχος,1994). 24

29 2.ΤΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ 2.1 Ιστορική αναδρομή των θερμοκηπίων Στην αρχή της Νεολιθικής εποχής (7000 π.χ.) ο άνθρωπος ανακάλυψε πιθανώς τυχαία, τον τρόπο σποράς και καλλιέργειας ορισμένων φυτών, που είχαν ιδιαίτερη σημασία για τη διατροφή του. Το γεγονός αυτό μαζί με την εξημέρωση των ζώων, σηματοδότησαν την έναρξη της Γεωργίας, που αποτέλεσε τον πρώτο μεγάλο σταθμό στην ιστορία του ανθρώπινου πολιτισμού, διότι σημάδεψε την παραπέρα εξέλιξη του ανθρώπινου γένους. Οι πρώτοι αξιόλογοι πολιτισμοί δημιουργήθηκαν σε περιοχές που αναπτύχθηκε η γεωργία, όπως η Μεσοποταμία και η κοιλάδα του Νείλου (Βογιατζής κ.α 2004). Εικόνα 2.1 Καλλιέργεια οπωροκηπευτικών από Αιγυπτίους (1900 π.χ.). Αριστερά, συλλογή σύκων, δεξιά επάνω συλλογή σταφυλιών και δεξιά κάτω, άρδευση λαχανόκηπου Η εμφάνιση των θερμοκηπίων γίνεται κάποιους αιώνες αργότερα. Συγκεκριμένα, συγγραφείς του 5 ο π.χ. αιώνα και ιδιαίτερα ο Πλάτωνας, αναφέρουν ότι σε λατρευτικές γιορτές αναφέρονται οι «κήποι του Άδωνη», όπου αναπτύσσονται φυτά με ταχύτατο ρυθμό, σε ειδικούς χώρους 25

30 προστατευμένους από το κρύο. Ο Θεόφραστος αναφέρεται ως ο πρώτος, που μελέτησε την επίδραση που ασκούν η θερμότητα, ο άνεμος και το έδαφος στις καλλιέργειες. Από τον 1 ο π.χ. αιώνα, είναι γνωστό ότι οι Ρωμαίοι καλλιεργούσαν φρούτα και λαχανικά σε απλά θερμοκήπια ή θερμοσπορεία. Αντίθετα με τους Έλληνες, οι Ρωμαίοι δεν συνέβαλλαν καθόλου στην ανάπτυξη της επιστήμης των φυτών, επέδειξαν όμως εξαιρετικό ενδιαφέρον για την πρακτική πλευρά της επιστήμης. Γνωρίζουμε ότι το 42μ.Χ ο αυτοκράτορας Νέρων διέταξε να κατασκευαστεί θερμαινόμενος χώρος με υλικά τάλκη και μίκα, με σκοπό να χρησιμοποιηθεί το χειμώνα για την ανάπτυξη αγγουριών (Γραφιαδέλλης, 1980). Ο Lemon αναφέρει ότι οι Ρωμαίοι κάλυπταν τα φυτά με φύλλα μίκας για να τα προστατέψουν από το κρύο. Αυτό καθώς και άλλα πολλά ιστορικά παραδείγματα μαρτυρούν ότι την εποχή εκείνη παράγονταν εκτός εποχής φρούτα και λαχανικά, είτε σε πολύ θερμές περιοχές (κοντά σε ηφαίστεια ή σε θερμές πηγές της Ιταλίας), είτε σε μεγάλα δοχεία, που τη μέρα τα έβαζαν στον ήλιο και τη νύχτα τα προστάτευαν από το κρύο κλείνοντας τα σε θερμαινόμενους χώρους. Η πρωίμιση κηπευτικών, που άρχισε από τους Ρωμαίους, ξεχάστηκε για πολλούς αιώνες. Τα θερμοκήπια ξαναεμφανίστηκαν πάλι τον 17 ο μ.χ. αιώνα. Σε όλη τη διάρκεια του Μεσαίωνα το θερμοκήπιο φαίνεται να είναι άγνωστο. Τον 16 ο μ.χ. αιώνα οι έμποροι και οι εξερευνητές αρχίζουν να μεταφέρουν εξωτικά φυτά, που δεν μπορούσαν εύκολα να επιζήσουν στο κλίμα της Β. Ευρώπης. Για την παρατήρηση των εξωτικών αυτών φυτών, δημιουργήθηκαν ειδικοί Βοτανικοί Κήποι, αρχικά στην Ιταλία και μετά στην Ολλανδία και την Αγγλία. Τον 17 ο αιώνα, τα εξωτικά φυτά, εκτός από το βοτανικό και φαρμακευτικό τους ενδιαφέρον που παρουσίαζαν, άρχισαν να χρησιμοποιούνται από την αριστοκρατία της Βόρειας Ευρώπης και ως φυτά διακόσμησης αλλά και παραγωγής. Σύμφωνα με τον London, το διάσημο συγγραφέα του 19 ου αιώνα, το 1611 κατασκευάζεται από τον Solauan de Caus Heidelberg το πρώτο συστηματικό, με τη σημερινή μορφή γυάλινο θερμοκήπιο, με σκοπό να προστατεύσει από το κρύο δέντρα πορτοκαλιάς. Άλλοι συγγραφείς αναφέρουν ότι το 1611 κατασκευάστηκαν θερμοκήπια στο Alkmaar της Ολλανδίας για τουλίπες και το 1625 άλλα παρόμοια στο Altort της Γερμανίας. 26

31 Τον 18 ο αιώνα, είχε πλήρως αναγνωρισθεί η αξία του καλού φωτισμού στην υγιή ανάπτυξη των φυτών και άρχισε να υπολογίζεται η γωνία κλίσης του γυαλιού, ώστε να εισέρχεται η μεγαλύτερη ποσότητα φωτισμού στο χώρο όπου βρισκόταν τα φυτά. Οι Ολλανδοί ήταν μεταξύ των πρώτων που χρησιμοποίησαν στέγη με κεκλιμένα επίπεδα από γυαλί. Εισήγαγαν επίσης, τη χρησιμοποίηση της θερμοκουρτίνας κατά τη διάρκεια της νύχτας και σε πρώτο στάδιο την κατασκευή του διπλού τοιχώματος, με χρήση λαδόχαρτου ως δεύτερο κάλυμμα. Στον αιώνα αυτό, επίσης, αρχίζει η θέρμανση των θερμοκηπίων με τη χρήση ζεστού νερού (Αγγλία) και το 1788 εμφανίζεται η πρώτη θέρμανση με ατμό, που έδωσε μεγαλύτερη καθαριότητα, απόδοση, ευκολία, δυνατότητα επίτευξης υψηλότερης θερμοκρασίας και αποφυγή των αερίων καύσης από το χώρο των φυτών. Μετά το τέλος του 18 ου μ.χ. αιώνα η τέχνη της ανάπτυξης των φυτών σε θερμοκήπια γίνεται πια «Επιστήμη». Εικόνα 2.2 Αριστερά, θερμοκήπιο τον Αύγουστο του 1915 και δεξιά, θερμοκήπιο το 1913, όπου οι μαθητές απολαμβάνουν τη σπάνια χλωρίδα Τον 19 ο μ.χ. αιώνα το θερμοκήπιο εξελίχθηκε αρκετά, ενώ μερικοί νεωτερισμοί της εποχής εκείνης, χρησιμοποιούνται ακόμη και σήμερα. Το 1801 δόθηκε στον Αnderson η πρώτη πατέντα για χειροκίνητο μηχανισμό ανοίγματος παραθύρων σε γυάλινο θερμοκήπιο. Το 1806 κατασκευάζεται το πρώτο θερμοκήπιο με διπλές πλάκες γυαλιού, ενώ το 1816 χρησιμοποιείται ο 27

32 πρώτος αυτόματου χειρισμού μηχανικός θερμοστάτης για τον εξαερισμό του θερμοκηπίου. Ο ενδιαφέρον νεωτερισμός κατασκευής πολλαπλών θερμοκηπίων με κορυφές και υδρορροές, αναπτύσσεται επίσης σ αυτό τον αιώνα. Το παραδοσιακό θερμοκήπιο κατασκευάζεται από ξύλο, αλλά τότε προτείνεται για πρώτη φορά ο σίδηρος και το γυαλί για την κατασκευή του. Κατά τα τέλη του αιώνα έχουμε πολύ μεγάλη διάδοση των γυάλινων θερμοκηπίων στην Ευρώπη. Τον 20 ο αιώνα υπάρχει συνεχής εξέλιξη του θερμοκηπίου, από πλευράς υλικών κατασκευής. Κατασκευάστηκαν σκελετοί από ξύλο, γαλβανισμένο σίδηρο και αλουμίνιο. Η επαναστατική αλλαγή όμως είναι στα υλικά κάλυψης, όπου, εκτός από το γυαλί, χρησιμοποιήθηκαν εύκαμπτα φύλλα πλαστικού. Το 1935 ο Αμερικάνος Warp κατασκευάζει το πρώτο πλαστικό θερμοκήπιο (flex-o-glass). H χρησιμοποίηση αυτών των υλικών έδωσε τη δυνατότητα να κατασκευαστούν φθηνά θερμοκήπια, γεγονός που επέτρεψε τη γρήγορη εξάπλωσή τους. Επίσης, η αύξηση των γνώσεων σχετικά με την επίδραση των διαφόρων συνδυασμών των παραγόντων του περιβάλλοντος οδήγησε στην ανάπτυξη πολλών αυτοματισμών, που ρυθμίζουν το επιθυμητό περιβάλλον με μεγάλη ακρίβεια, όπως τα αερόθερμα, το σύστημα μείωσης της θερμοκρασίας με εξάτμιση νερού, ο εμπλουτισμός του αέρα του θερμοκηπίου με διοξείδιο του άνθρακα, η χρησιμοποίηση του τεχνητού φωτισμού, οι θάλαμοι υδρονέφωσης, η εκμηχάνιση των εργασιών στα θερμοκήπια κ.α. Τέλος, μέσα σ αυτόν τον αιώνα, εφαρμόστηκαν πολλές τεχνικές βελτίωσης στις κατασκευές και το μηχανισμό για να φτάσουμε στα σύγχρονα θερμοκήπια του 21 ο αιώνα. 2.2 Έννοια και ρόλος του θερμοκηπίου Το θερμοκήπιο ορίζεται ως ένα μέσον, το οποίο χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη και παραγωγή των φυτών, επομένως η έρευνα έχει ως κύριο στόχο την βελτίωση του περιβάλλοντος που δημιουργεί, ώστε να επιτευχθεί η αποδοτικότερη ανάπτυξη και παραγωγή των φυτών (Μαυρογιαννόπουλος, 2001). Είναι λοιπόν ένα μέσο ξεπεράσματος των παρόντων κλιματικών συνθηκών, χρησιμοποιώντας μια πηγή ελεύθερης ενέργειας, τον ήλιο (Hanan, 1978). 28

33 Τα θερμοκήπια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αγροτικών προϊόντων εκτός εποχής, για ερευνητικούς λόγους, αλλά και για εμπορικούς σκοπούς, όπως η αύξηση του κέρδους λόγω της μειωμένης προσφοράς του προϊόντος τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή (ASHRAE Fundamentals Handbook, 1997). Όταν η καλλιέργεια καλύπτεται με την κατασκευή του θερμοκηπίου, αλλάζει σημαντικά το περιβάλλον της καλλιέργειας. Το πιο απλό και άμεσο αποτέλεσμα είναι η μείωση της ταχύτητας του ανέμου, συγκριτικά με εκείνη στον αγρό (Businger, 1996). Συνεπώς ο σκοπός του θερμοκηπίου είναι: Η βελτίωση των συνθηκών ανάπτυξης των διαφόρων φυτικών καλλιεργειών, ώστε να επιτευχθεί το μεγαλύτερο δυνατό οικονομικό αποτέλεσμά Η επιμήκυνση της εποχής παραγωγής των προϊόντων όταν οι κλιματικές συνθήκες είναι δυσμενείς για την καλλιέργεια Η αντιμετώπιση των ασθενειών των καλλιεργειών, με τη δημιουργία συνθηκών περιβάλλοντος, που είναι ευνοϊκές για την καλλιέργεια και δυσμενείς για την ανάπτυξη ασθενειών. Η εξασφάλιση την κανονικής παραγωγής και της υψηλής ποιότητας κηπευτικών και άλλων προϊόντων για πολλά χρόνια, ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες Η μελέτη της επίδρασης των συνθηκών του περιβάλλοντος στην ανάπτυξη των καλλιεργειών (Γραφιαδέλλης, 1980) 2.3 Το περιβάλλον του θερμοκηπίου Για να επιτευχθούν τα παραπάνω, απαραίτητη προϋπόθεση είναι ο έλεγχος των παραγόντων, που συνιστούν το περιβάλλον του θερμοκηπίου, οι οποίοι είναι οι εξής: Θερμοκρασία Υγρασία Ηλιακή ακτινοβολία Αερισμός CO 2 (διοξείδιο του άνθρακα) 29

34 2.3.1 Θερμοκρασία Ένας από τους βασικότερους λόγους για να εγκατασταθεί μια καλλιέργεια σε θερμοκηπιακή εγκατάσταση είναι η ρύθμιση της θερμοκρασίας (Kessler & Armitage, 1993). Η θερμοκρασία παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στις βασικές λειτουργίες των φυτών, όπως η φωτοσύνθεση, η διαπνοή, η αναπνοή και ο μεταβολισμός (ASHRAE Fundamentals Handbook, 1997). Οι οριακές τιμές για την ανάπτυξη στα περισσότερα φυτά είναι από 0 C έως και 40 C. Για την καλύτερη απόδοσή τους, απαιτείται ένα ορισμένο εύρος τιμών, το οποίο για τις θερμοκηπιακές καλλιέργειες είναι από 10 C έως 30 C (Ντόγρας, 2001). Συνεπώς, υπάρχει μια ελάχιστη θερμοκρασία, κάτω από την οποία το φυτό δεν αναπτύσσεται, μια ιδανική στην οποία το φυτό αποδίδει το περισσότερο δυνατό και μια μέγιστη θερμοκρασία, πάνω από την οποία σταματά η αύξηση. Βέβαια, οι ιδανικές θερμοκρασίες στο εσωτερικό του θερμοκηπίου διαφοροποιούνται από την ηλιακή ακτινοβολία, το διοξείδιο του άνθρακα, τον αερισμό και την υγρασία, καθώς και από το είδος του φυτού και το στάδιο ανάπτυξής του (Νικήτα-Μαρτζοπούλου, 1994). Κάποιες από τις φυσιολογικές λειτουργίες που επηρεάζονται από τη θερμοκρασία είναι οι εξής: Α. Βιοχημικές Αντιδράσεις Η φωτοσύνθεση Η αναπνοή Ο μεταβολισμός Η διαπνοή Β. Φαινολογία, φυσιολογία Πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων Φύτρωμα σπόρου Αύξηση-Ανάπτυξη Χρόνος ωρίμανσης καρπών Η θερμοκρασία μετρά τη θερμική ενέργεια. Η μετάδοση της θερμότητας στο θερμοκήπιο γίνεται με τους εξής τρόπους: 30

35 Αγωγή η οποία αποτελεί τη μετάδοση θερμότητας μέσα στη μάζα ενός στερεού σώματος από το ένα μόριο στο άλλο. Κατά την μεταφορά θερμότητας με αγωγή, οι ποσότητες της θερμότητας μεταφέρονται από το θερμότερο προς το ψυχρότερο τμήμα του υλικού, χωρίς να μετακινείται η μάζα του υλικού μέσου Μεταφορά, η οποία είναι η μετάδοση θερμότητας στα υγρά και τα αέρια. Κατά τη μεταφορά ποσότητες θερμότητας μεταφέρονται από τα θερμότερα προς τα ψυχρότερα τμήματα του ρευστού με τη μετακίνηση μαζών του ρευστού Ακτινοβολία, η οποία αποτελεί τη μετάδοση θερμότητας με μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Κάθε σώμα που έχει θερμοκρασία μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία του απόλυτου μηδενός εκπέμπει συνέχεια θερμότητα με ακτινοβολία Υγρασία Η υγρασία αποτελεί έναν από τους σπουδαιότερους παράγοντες που επηρεάζουν τόσο την ανάπτυξη των φυτών όσο και των ασθενειών. Τα υψηλά επίπεδα υγρασίας έχουν αρνητική επίδραση στην παραγωγή και την ποιότητα των συγκομιζόμενων προϊόντων, λόγω της εμφάνισης μυκητολογικών ασθενειών (Hand, 1998). Ο έλεγχος της υγρασίας σε επίπεδα που συνδυάζονται ιδανικά με τη θερμοκρασία είναι απαραίτητος στο θερμοκήπιο. Με τον άριστο αυτό συνδυασμό, επιτυγχάνεται αύξηση της παραγωγής, βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων, εξοικονόμηση της ενέργειας και συνεπώς μείωση του κόστους παραγωγής. Παρακάτω παρατίθενται ορισμένα χαρακτηριστικά μεγέθη, που σχετίζονται με την υγρασία, για την καλύτερη κατανόηση του παράγοντα αυτού στη ρύθμιση του περιβάλλοντος του θερμοκηπίου. Τάση υδρατμών (e): είναι το μέγεθος που εκφράζει την πίεση των υδρατμών, που είναι αναμεμιγμένοι με τον ατμοσφαιρικό αέρα με μονάδες μέτρησης: kpa 31

36 Έλλειμμα τάσης υδρατμών (VPD): είναι το μέγεθος που εκφράζει τη διαφορά ανάμεσα στην τάση υδρατμών του ατμοσφαιρικού αέρα και στη μέγιστη τάση υδρατμών στην ίδια θερμοκρασία με μονάδες μέτρησης: kpa Απόλυτη υγρασία (ω): είναι το μέγεθος, που εκφράζει την ποσότητα των υδρατμών που περιέχονται σε ορισμένο όγκο, με μονάδες μέτρησης: g m -3 Ειδική υγρασία (q ε ): είναι το μέγεθος, που εκφράζει το λόγο της μάζας των υδρατμών ενός δείγματος υγρού αέρα προς την ολική μάζα του δείγματος με μονάδες μέτρησης: g kg -1 Σχετική υγρασία (RH): είναι το μέγεθος, που εκφράζει το λόγο συγκέντρωσης των υδρατμών που περιέχονται σε ορισμένο όγκο υγρού αέρα, προς τη συγκέντρωση των υδρατμών, που θα περιείχε αυτός ο όγκος αν ήταν κορεσμένος με υδρατμούς στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Μετριέται ως ποσοστό επί τοις %. Σημείο δρόσου (Τ dp ): είναι το μέγεθος, που εκφράζει την τιμή της θερμοκρασίας στην οποία αρχίζει η συμπύκνωση των υδρατμών καθώς ψύχεται ο ατμοσφαιρικός αέρας, με μονάδες μέτρησης: C Στην ύπαιθρο η υγρασία παρουσιάζει μέγιστες και ελάχιστες τιμές κοντά στις ελάχιστες και μέγιστες τιμές αντίστοιχα της θερμοκρασίας του εξωτερικού αέρα. Αυτό οφείλεται στο ότι η μέγιστη τάση υδρατμών αυξάνεται πολύ περισσότερο από την τάση των υδρατμών, όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του αέρα (Φλόκας, 1997). Η διαπνοή των φυτών και η εξάτμιση από το έδαφος αυξάνουν την υγρασία στο θερμοκήπιο. Αντίθετα, η συμπύκνωση των υδρατμών στην εσωτερική επιφάνεια και ο αερισμός του θερμοκηπίου μειώνουν τα επίπεδα της υγρασίας. 32

37 Εικόνα 2.3 Υδρατμοί στην εσωτερική επιφάνεια του πλαστικού καλύμματος του θερμοκηπίου Κατά τη διάρκεια του χειμώνα ο αερισμός είναι περιορισμένος και έτσι η μεγαλύτερη ποσότητα των υδρατμών απομακρύνεται μέσω της συμπύκνωσης στο κάλυμμα του θερμοκηπίου. Αντίθετα, το καλοκαίρι το ποσοστό της συμπύκνωσης των υδρατμών μειώνεται και αυξάνει αυτό που απομακρύνεται με αερισμό. Μάλιστα, σύμφωνα με τον Bakker (1995), η ροή των υδρατμών που συμπυκνώνονται στην εσωτερική επιφάνεια του καλύμματος μπορεί να υπολογιστεί από τον τύπο: C= g cnd (h a -h r ) όπου: C: η ροή των υδρατμών που συμπυκνώνονται στην εσωτερική επιφάνεια του καλύμματος, kg m -2 s -1 g cnd : η ταχύτητα μεταφοράς της μάζας, m s -1 h a : απόλυτη υγρασία του αέρα του θερμοκηπίου kg m -3 h r : απόλυτη υγρασία της επιφάνειας του καλύμματος στον κορεσμό, kg m -3 33

38 2.3.3 Ηλιακή ακτινοβολία Η ηλιακή ακτινοβολία, ανάλογα με το μήκος κύματος με το οποίο πέφτει στη γη, διακρίνεται σε 0.001<λ<0.380 μ είναι η υπεριώδης ακτινοβολία και αποτελεί το 4% της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας 0.380<λ<0.728 μ είναι η ορατή ακτινοβολία και αποτελεί το 44% της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας 0.780<λ<2.50 μ είναι η υπέρυθρη ακτινοβολία και αποτελεί το 52% της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας (Gates, 1965) Το ποσό της ενέργειας που ακτινοβολείται από τα σώματα που έχουν θερμοκρασία μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν (-273 C), υπολογίζεται με το νόμο του Stefan-Boltzmann: q = σ Α Τ 4 όπου: q : η εκπεμπόμενη ενέργεια, W σ : η σταθερά Steffan- Boltzmann, W m -2 K -4 A : η επιφάνεια του σώματος, m 2 T : η θερμοκρασία του σώματος, Κ Το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από την επιφάνεια των σωμάτων, εξαρτάται από τη θερμοκρασία τους. Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία ενός σώματος, τόσο μικρότερο θα είναι το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που εκπέμπει (Νόμος του Wien). λ max =c/t, όπου λ max : το μήκος κύματος με τη μέγιστη ένταση της ακτινοβολίας, μ 34

39 c: σταθερά με τιμή , cm K T: η θερμοκρασία, K Εφαρμόζοντας το Νόμο του Wien στον ήλιο και το έδαφος της γης αντίστοιχα, προκύπτει ότι η ήλιος (T = K) έχει λ max =0.5μ ενώ το έδαφος της γης (T = K) έχει λ max =10μ. Γίνεται φανερό από τα παραπάνω, ότι η ηλιακή ακτινοβολία και η ακτινοβολία που εκπέμπεται από τα φυτά και το έδαφος είναι διαφορετικού μήκους κύματος και συνεπώς μπορούμε να τα διαχωρίσουμε τοποθετώντας ανάμεσά τους ένα υλικό, που είναι διαπερατό στη μικρού μήκους κύματος ακτινοβολία (ήλιος) και αδιαπέρατο στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία (φυτά και έδαφος). Το γυαλί είναι ένα ιδανικό τέτοιο υλικό και αυτή του η ιδιότητα να αφήνει την ηλιακή ακτινοβολία να εισέλθει και να εγκλωβίζει την ακτινοβολία από τα φυτά και το έδαφος, είναι γνωστή ως «φαινόμενο του θερμοκηπίου». Όταν η ηλιακή ακτινοβολία πίπτει πάνω στο κάλυμμα ενός θερμοκηπίου, ένα μέρος της ανακλάται, ένα άλλο απορροφάται από το υλικό και το υπόλοιπο περνάει στο εσωτερικό του. Από τα κοινά υλικά κάλυψης των θερμοκηπίων, το γυαλί παρουσιάζει διαπερατότητα στη φωτοσυνθετική ακτινοβολία από 88 έως 92%. Για τον πολυεστέρα και το πολυαιθυλένιο το ποσοστό είναι λίγο μικρότερο στα 85-87% και 80-87%, αντίστοιχα (Νικήτα- Μαρτζοπούλου, 1978) Αερισμός θερμοκηπίου Ο αερισμός στο θερμοκήπιο είναι μια λειτουργία, η οποία ρυθμίζει τρεις βασικούς παράγοντες: τη θερμοκρασία τα επίπεδα συγκέντρωσης οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα το ισοζύγιο των υδρατμών μέσα στο θερμοκήπιο Υπάρχουν δυο τρόποι αερισμού στα θερμοκήπια, ο φυσικός και ο δυναμικός ή μηχανικός αερισμός. 35

40 Φυσικός αερισμός θερμοκηπίου Ο βασικός και φθηνότερος τρόπος αερισμού, ο οποίος εμποδίζει τις υπερβολικές και μη αποδεκτές θερμοκρασίες, είναι ο φυσικός αερισμός. Ο φυσικός αερισμός δημιουργείται από τις διαφορές πιέσεων ή από φυσικές δυνάμεις άνωσης μέσω των ανοιγμάτων αερισμού, τα οποία μπορεί να βρίσκονται στην κορυφή της κατασκευής του θερμοκηπίου, στα πλευρικά ή και στα δύο (Hanan, 1998). Οι παράγοντες που βοηθούν στην επίτευξη αυτή είναι ο άνεμος και η ιδιότητα του αέρα να ανέρχεται σε υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας όταν θερμαίνεται (Hellickson and Walker, 1983). Συνεπώς, όταν τα ανοίγματα είναι στην οροφή, ο εξαερισμός επιτυγχάνεται με την επίδραση του ανέμου. Ο ψυχρός αέρας εισέρχεται συνεχώς και αντικαθιστά το θερμό. Όταν όμως τα ανοίγματα είναι πλευρικά, ο ψυχρός αέρας εισέρχεται απ αυτά και αντικαθιστά τον αέρα του θερμοκηπίου, ο οποίος εξέρχεται από την κορυφή. Τέλος ο καθορισμός της επιφάνειας των ανοιγμάτων γίνεται με βάση το κλίμα της περιοχής. Σε ψυχρά κλίματα η επιφάνεια ανοιγμάτων συνιστάται να είναι ίση ή μεγαλύτερη από το 15% της καλυπτόμενης επιφάνειας του εδάφους, ενώ σε θερμά κλίματα το ποσοστό αυτό πρέπει να φθάνει το 33%. Τέλος, σε μη θερμαινόμενα θερμοκήπια συνήθως με υλικό κάλυψης το πολυαιθυλένιο, ο φυσικός αερισμός είναι πολύ επιθυμητός, διότι μ αυτόν τον τρόπο διατηρείται το κόστος λειτουργίας σε χαμηλά επίπεδα. Δυναμικός ή μηχανικός αερισμός θερμοκηπίου Ένα σύστημα δυναμικού αερισμού αποτελείται από έναν αριθμό ανεμιστήρων, οι οποίοι εξάγουν (αερισμός υποπίεσης) ή εισάγουν (αερισμός υπερπίεσης) αέρα. Βασικοί παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το σχεδιασμό του συστήματος δυναμικού αερισμού, είναι το μέγεθος και το σχήμα των ανοιγμάτων εισόδου και εξόδου, καθώς και τα χαρακτηριστικά των ανεμιστήρων. Οι ανεμιστήρες δημιουργούν βεβιασμένη κίνηση αέρα και έτσι επιτελείται ικανοποιητική κυκλοφορία του αέρα στο εσωτερικό του θερμοκηπίου (Hellickson ; Walker, 1983). Απαραίτητη ενέργεια παράλληλη με τον δυναμικό αερισμό είναι η τοποθέτηση περσίδων, έτσι ώστε να αποφευχθούν τα ψυχρά ρεύματα με ταχύτητες μεγαλύτερες του 1m/s κατά τη διάρκεια του χειμώνα (Νικήτα-Μαρτζοπούλου, 1994). 36

41 2.3.5 Διοξείδιο του άνθρακα Ο άνθρακας είναι ένα βασικό θρεπτικό συστατικό των φυτών και βρίσκεται σε μεγαλύτερη ποσότητα από οποιοδήποτε άλλο θρεπτικό συστατικό στους φυτικούς ιστούς. Συγκεκριμένα, το 50% της ξηρής ουσίας των φυτικών ιστών αποτελείται από άνθρακα (Levanon et al., 1986). Τα φυτά παραλαμβάνουν τον άνθρακα από το αέριο διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), από τον αέρα διαμέσου των στομάτων των φύλλων και με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης παράγουν υδατάνθρακες (Βαφειάδης κ.α. 2003). CO 2 + Η 2 Ο Υδατάνθρακες+ Οξυγόνο Η περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε CO 2 είναι περίπου ppm (Hanan, 1998). Αντίθετα με το εξωτερικό περιβάλλον, ο χώρος του θερμοκηπίου, όπου συμβιώνουν ζωντανοί οργανισμοί, παρουσιάζει έντονες διακυμάνσεις στην συγκέντρωση του CO 2 κατά τη διάρκεια ενός εικοσιτετραώρου. Συγκεκριμένα, την ημέρα η συγκέντρωση του CO 2 μειώνεται συνεχώς, ώσπου να φτάσει τα 250 ppm ή ακόμη και τα 100 ppm, όταν τα παράθυρα παραμένουν κλειστά. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια της νύχτας η συγκέντρωση του CO 2 αυξάνεται μέχρι τα ppm. Σύμφωνα όμως με τον Nederhoff (1996), ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης μειώνεται, όταν η συγκέντρωση του CO 2 γίνει μικρότερη από 300 ppm. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την συγκέντρωση του CO 2 είναι η θερμοκρασία, η ηλιακή ακτινοβολία, ο αερισμός καθώς και το στάδιο ανάπτυξης στο οποίο βρίσκονται τα φυτά. Όλα τα φυτά μεγαλώνουν ικανοποιητικά στο επίπεδο των 340 ppm. Καθώς όμως το επίπεδο αυτό αυξάνεται ως τα 1000 ppm η φωτοσύνθεση αυξάνεται ποσοτικά, παράγοντας περισσότερα σάκχαρα και υδατάνθρακες, τα οποία είναι διαθέσιμα στο φυτό. Η μείωση της φωτοσύνθεσης, όταν τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα πέφτουν από 340 ppm σε 200 ppm, είναι ανάλογη με την αντίστοιχη αύξησή της, όταν το διοξείδιο του άνθρακα αυξάνεται από 340 σε 1300 ppm (Blom et al,2002). 37