الثورة الخضراء تحت المعطف الأسود: فك شفرة الحكمة البيئية للبيت الزجاجي الأسود

استكشفت الدفيئة السوداء، التي تعتمد على الابتكار التكنولوجي في جوهرها، نموذجًا جديدًا للتنمية المنسقة للإنتاج الزراعي والحماية البيئية. إن "المعطف الأسود" المميز الخاص به مصنوع من مواد تظليل خاصة ومجهز بعناصر استشعار الضوء الذكية التي يمكنها ضبط نفاذ الضوء تلقائيًا وفقًا لشدة الإشعاع الشمسي. عندما يتجاوز الضوء عتبة نمو المحاصيل، فإن البنية الدقيقة في المادة ستغير زاوية انكسار الضوء، مما يعكس أكثر من 60% من الأشعة تحت الحمراء ويقلل درجة الحرارة الداخلية للبيت الزجاجي بمقدار 5 إلى 8 درجات مئوية. وبحسب بيانات الرصد الفعلية، فإن الدفيئات الزراعية السوداء، بالمقارنة مع البيوت الزجاجية التقليدية، قادرة على تقليل وقت استخدام مكيفات الهواء بنسبة 35% في الصيف وخفض استهلاك الطاقة للتدفئة بنسبة 28% في الشتاء من خلال الأداء العازل العالي للمواد، مع خفض انبعاثات الكربون السنوية بنحو 22 طناً للهكتار الواحد. ​

في نظام إدارة الموارد المائية، يدمج الدفيئة السوداء كل من أنظمة الري بالتنقيط والري بالرش الدقيق. تعتمد أنابيب الري بالتنقيط على تصميم متاهة مضاد للانسداد، مع توحيد المياه بنسبة تزيد عن 95%. باستخدام مستشعر رطوبة التربة المدفون على عمق 10 سنتيمترات، يتم جمع البيانات كل 15 دقيقة لتحقيق إمداد دقيق بالمياه على مستوى المليمتر. في قاعدة تجريبية لبيوت بلاستيكية سوداء في شينجيانغ، يمكن التحكم في إمدادات المياه اليومية لزراعة الطماطم بمقدار يتراوح من 12 إلى 15 لترًا لكل متر مربع، مما يوفر 78% من المياه مقارنة بالري بالغمر في الحقول الكبيرة ويمكن أن يمنع تملح التربة بشكل فعال. يستخدم نظام الري بالرشاشات الدقيقة فوهات رذاذ عالية الضغط، يتم تنشيطها أثناء فترات درجات الحرارة المرتفعة. يمكن أن يؤدي هذا إلى الحفاظ على رطوبة الهواء في الدفيئة ضمن نطاق مناسب يتراوح بين 60% إلى 70%، مما يقلل من فقدان المياه من خلال النتح للمحصول. ​

وفيما يتعلق بإدارة الأسمدة، تبني الدفيئة السوداء نظام حلقة مغلقة يعتمد على تكنولوجيا إنترنت الأشياء. يمكن لمستشعر مغذيات التربة اكتشاف 12 مؤشرًا مثل النيتروجين الأمونيوم والفوسفور المتاح والبوتاسيوم المتاح في الوقت الفعلي، ويتم نقل البيانات بشكل متزامن إلى قاعدة بيانات السحابة. يقوم نظام التحكم المركزي، المبني على نموذج نمو المحصول، بحساب النسبة المثلى من النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم، ويحقن محلول الأسمدة بدقة في مياه الري من خلال سماد فينتوري. وتظهر تجربة زراعة الخيار في شوقوانغ بمقاطعة شاندونغ أن هذا النظام نجح في زيادة معدل استخدام الأسمدة من 35% إلى 82% كما هو معتاد، وخفض استخدام اليوريا بنحو 450 كيلوغراماً للهكتار في موسم واحد، وخفض بشكل فعال خطر التغذية الزائدة للمسطحات المائية المحيطة. ​

يعتمد نظام مكافحة الآفات والأمراض على الجمع بين المكافحة البيولوجية والفيزيائية. في البيوت الزجاجية السوداء لزراعة الفراولة، يمكن إطلاق 20 من سوس النباتات التشيلي الصغير لكل متر مربع للحفاظ على كثافة أعداد العناكب الحمراء أقل من العتبة الاقتصادية. تشمل وسائل المكافحة الفيزيائية شبكات مقاومة للحشرات بقطر 0.8 ملليمتر، والتي يمكنها حجب أكثر من 98% من الذباب الأبيض البالغ. تستخدم مصيدة اللوح الأصفر مصدر ضوء لاصطياد الحشرات في نطاق الأشعة فوق البنفسجية - ب ويمكنها اصطياد ما بين 300 إلى 500 من حشرات التربس في يوم واحد. عندما تفشل التدابير البيولوجية والفيزيائية، يقوم النظام تلقائيًا برش المبيدات البيولوجية بجرعات منخفضة، مما يقلل كمية المبيدات المستخدمة بنسبة 70% مقارنة بالمكافحة الكيميائية التقليدية. ​

يعد إعادة تدوير النفايات حلقة وصل مهمة في النظام البيئي للبيوت البلاستيكية السوداء. باستخدام تقنية التسميد الهوائي، يتم خلط النفايات العضوية مثل الفروع والأوراق المقطوعة والمخلفات المجمعة مع عوامل ميكروبية خاصة وتتحلل عند درجة حرارة عالية تبلغ 55 درجة مئوية لمدة 21 يومًا. يحتوي السماد العضوي الناتج على نسبة نيتروجين تبلغ 2.3% ومحتوى مادة عضوية تبلغ 45%. نجحت قاعدة معينة من الدفيئات الزراعية السوداء في مقاطعة جيانغسو في زيادة محتوى المادة العضوية في التربة من 1.2% إلى 2.1% خلال ثلاث سنوات من خلال نموذج "التسميد والعودة إلى الحقل"، مما أدى إلى تعزيز مقاومة المحاصيل للأمراض بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يصل متوسط ​​​​التوليد السنوي للطاقة من الألواح الكهروضوئية العلوية إلى 1500 كيلووات في الساعة لكل مو، مما يلبي 60٪ من الطلب على الكهرباء في البيوت الزجاجية. بعد استخدام جهاز هضم الغاز الحيوي لمعالجة النفايات العضوية، يمكن إنتاج 200 متر مكعب من الغاز الحيوي سنويًا، والذي يمكن استخدامه للتدفئة المساعدة في البيوت الزجاجية خلال فصل الشتاء، مما يشكل سلسلة إعادة تدوير كاملة للموارد.