Dikey tarım ve topraklı tarım için örnek aydınlatma armatürü tasarımı ve uygulanması

Abstract

Kapalı mekanlarda mikroyeşillik/ mikrofiliz yetiştirmeye yönelik ticari veya bireysel çalışmalar temiz gıdaya ulaşma bilincinin artması ile birlikte hız kazanmıştır. Bu kapsamda mikroyeşillik/ mikrofiliz; son yılların yükselen trendi gibi görünse de yaşamın en başından beri her bir tohumun çimlenmesiyle hayatın merkezinde yer almaktadırlar. Dünya genelinde kapalı alanlarda ve güneşlenme süresi az olan ülkelerde bitki yetiştirilmesinin son derece zor olduğu gözlemlenmektedir. Nüfus yoğunluğu bakımından kent yaşamı oranının kırsal yaşama göre daha fazla olduğu Türkiye gibi ülkelerde tarım amaçlı kullanılan büyük binaların yanı sıra küçük ölçekte yetiştirme ortamlarının da artırılmasına yönelik proje ve çalışmalar yapılmaktadır. Tez çalışmasının ilk bölümünde dikey tarım uygulamalarında kullanılan yapay ışık kaynağı tasarımı ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda küçük ölçekte taşınabilir dikey tarım üretim merkezi tasarımı gerçekleştirilmiştir. Küçük ölçekli yetiştirme ortamı olarak konteyner kullanılacak olup, dikey tarım uygulamaları kapsamında mikro yeşillik büyüme performansının artırılmasına yönelik yapay ışık kaynağının etkilerinin araştırılmasına yönelik bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, mikro yeşillik olarak beyaz turp kullanılmış olup yapay ışığın etkisinin tam olarak ortaya konulması için katı kültürde herhangi bir makro veya mikro elementler kullanılmamıştır. Beyaz turp mikrofilizi, filizlenme evresinden hasat evresine kadar geçen süreci gözlemlenerek bitki boyu, Ph ve Ec değerleri kayıt altına alınmıştır. Hasat sonu kullanılan yapay ışığın fotosentetik foton akı yoğunluğu(PPFD), dalga boyu ve renk sıcaklığı parametrelerinin bitki büyüme sürecine etkileri karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Tez çalışmasının ikinci bölümünde, topraklı tarım uygulamalarında kullanılan yapay ışık kaynağı tasarımı ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, bir kapalı mekan olarak alışveriş merkezi (AVM) de topraklı peyzaj tasarımında bulunan süs bitkilerinin canlılığının devam etmesi amaçlı LED kaynaklı yapay ışık armatürü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Toprak ortamında bulunan canlı süs bitkisinin canlılığının devamını sağlayan fotosentezin gerçekleştirebilmesi için gerekli olan foton enerjisinin yapay olarak eldesi tasarlanan armatür ile sağlanmıştır. Topraklı ortam şartları, deneysel bir ortamda gerçek zamanlı uygulama ile gerçekleştirilmiş, süs bitkisi olarak seçilen lale çiçeklerinin tasarımı yapılan LED tabanlı ışık kaynakları altında büyüme verileri gözlemlenerek bitki boyu, Ph ve Ec değerleri kayıt altına alınmıştır. Ayrıca, aynı süs bitkisi için güneş ışığı altında da büyüme veriler kayıt altına alınmış, kapalı alanda LED tabanlı ışık kaynağı ile yetiştirilen bitki ile karşılaştırılmalı analizi yapılmıştır. Tezin son bölümünde, hem taşınabilir dikey tarım uygulama tasarımı hem de topraklı tarım süs bitkisi büyütme yapay ışık tasarımı uygulamaları için maliyet ve gelişim performans analizleri yapılmıştır.

Commercial or individual efforts to grow microgreens/ microphilis indoors have gained momentum with the increasing awareness of access to clean food. In this context, microgreens/ microflora seem to be the rising trend of recent years, but they have been at the center of life since the very beginning of life with the germination of each seed. It is observed that it is extremely difficult to grow plants in closed areas and in countries with low sunshine hours. In countries like Turkey, where the rate of urban life is higher than rural life in terms of population density, projects and studies are being carried out to increase small-scale growing environments as well as large buildings used for agricultural purposes. In the first part of the thesis, the design and application of artificial light source used in vertical agriculture applications were realized. In this context, a small-scale portable vertical agriculture production center was designed. Container will be used as a small-scale growing medium, and an application was carried out to investigate the effects of artificial light source to increase microgreen growth performance within the scope of vertical agriculture applications. In the study, white radish was used as microgreens and no macro or micro elements were used in solid culture to fully reveal the effect of artificial light. White radish microgreens were observed from the sprouting stage to the harvest stage and plant height, Ph and Ec values were recorded. The effects of photosynthetic photon flux density (PPFD), wavelength and color temperature parameters of artificial light used at the end of harvest on the plant growth process were analyzed comparatively. In the second part of the thesis, the design and application of artificial light source used in soil-based agriculture applications were realized. In this context, an LED artificial light fixture was designed to maintain the vitality of ornamental plants in the soil-based landscape design in a shopping mall (shopping center) as an indoor space. The photon energy required for photosynthesis, which ensures the continuity of the vitality of the living ornamental plant in the soil environment, was obtained artificially with the designed luminaire. The soil conditions were realized with real-time application in an experimental environment, and the growth data of tulip flowers selected as ornamental plants were observed under the designed LED-based light sources and plant height, Ph and Ec values were recorded. In addition, growth data for the same ornamental plant under sunlight were also recorded and analyzed comparatively with the plant grown indoors with LED-based light source. In the last part of the thesis, cost and development performance analyses were performed for both the portable vertical farming application design and the soil-based agriculture ornamental plant growth artificial light design applications.