23 Chwefror 2022

 

Dr David Cutress: IBERS, Prifysgol Aberystwyth.

 

  • Gall cnydau sy’n cael eu tyfu wedi’u gwarchod gan strwythur sicrhau cnwd ac ansawdd mwy cyson ac sy’n aml yn uwch, oherwydd mae ganddynt lai o effeithiau amgylcheddol i ymdopi â hwy
  • Mae tai gwydr a thwneli polythen yn ymgorffori ffilmiau polymer i gymedroli'r microhinsawdd mewnol yn fuddiol
  • Trwy ddefnyddio ffilmiau sy'n rhwystro neu'n newid tonfeddi golau penodol, gallwn effeithio ar sut mae cnydau'n tyfu a'r cynnyrch a'r ansawdd a gyflawnir.

 

Beth ydynt?

Mae’r symudiad tuag at dyfu cnydau gwarchodedig yn un dull a all leihau pwysau ffactorau amgylcheddol ar dyfiant planhigion, eu cynnyrch ac effeithiau clefydau arnynt trwy ddarparu amgylcheddau macro a microhinsawdd dymunol. Mae hyn o ddiddordeb cynyddol wrth i’r newid yn yr hinsawdd arwain at effeithiau tywydd mwy eithafol ac anrhagweladwy. Gellir defnyddio gwahanol strwythurau gorchuddiedig yn dibynnu ar y cnwd, yr hinsawdd o'i amgylch a'r buddion a ragwelir. Yn y bôn, mae gan strwythurau un o’r dyluniadau canlynol: (a) To â gorchudd sgrin lorweddol yn unig; (b) Tŷ sgrin â tho a waliau ochr wedi’u sgrinio; (c) Twnnel plastig; (d) Tŷ gwydr wedi'i awyru'n naturiol gydag agoriad to fertigol; (e) Tŷ gwydr Venlo gydag agoriadau to ar oleddf; (f) Tŷ gwydr â dull gweithredol o reoli’r hinsawdd.

Addaswyd o Gruda eac eraill, 2019

 

Mae ffilmiau ffotoddetholus yn fath o ffilmiau polymer plastig y gellir eu defnyddio yn achos bob un o'r strwythurau a nodir uchod. Maent yn cyfrannu at gynhyrchu twnelau polythen sy'n gweithredu fel dewis rhatach yn lle strwythurau tai gwydr. Fodd bynnag, mae'r technolegau hyn yr un mor ymarferol fel gorchuddion tai gwydrau, cysgodlenni a chladin ar gyfer rheoli tyfiant yn fwy manwl gywir yn y senarios hyn hefyd. Mae natur ffotoddetholus y ffilmiau hyn yn cyfeirio at eu priodweddau sy'n modiwleiddio golau naturiol gan newid naill ai'r donfedd sy'n cael ei hamsugno, yn mynd trwyddynt, neu'n cael ei hadlewyrchu gan y deunydd. Mae hyn yn effeithio ar ddwysedd ac ansawdd terfynol y golau sy'n dod i'r amgylchedd mewnol ac sydd felly ar gael i gnwd sy'n tyfu i’w ddefnyddio. Mae polymerau plastig ar gyfer twnelau polythen yn cael eu hymgorffori mewn strategaethau tyfiant oherwydd eu rôl yn amddiffyn rhag hinsoddau allanol a ffactorau eraill sy’n effeithio, oherwydd mae’r amgylcheddau “seliedig” hyn yn hwyluso tymhorau tyfu estynedig oherwydd microhinsoddau mewnol buddiol. Mae strwythurau fel y rhain yn darparu tymereddau a lleithder uwch yn ystod tymhorau oerach gan ganiatáu gaeafu a thyfiant estynedig yn achos rhai cnydau, ac ar yr un pryd, gellir eu defnyddio yn ystod tymhorau cynhesach i leihau faint o olau sy’n cyrraedd planhigion (trwy blastig mwy afloyw) i leihau colledion dŵr ac atal llosgiadau UV a difrod gan yr haul. Felly, mae twnelau polythen mewn caeau yn tueddu i arwain at gynaeafau mwy a chyfnodau cynaeafu hirach yn achos cnydau pwysig, gan gynnwys pompiynau, y trafodwyd eu buddion eisoes mewn erthygl flaenorol. Er bod twnelau polythen plastig bach yn cael eu defnyddio at ddefnydd personol yn aml neu mewn sectorau garddwriaethol meithrinfeydd llai a gerddi marchnad, gwelwyd cynnydd o ganol y 2000au yn y DU yn nifer y twnelau “Sbaenaidd” sy’n hwyluso gorchuddio arwynebeddau mawr o dir. Mae yna sawl math amrywiol o dwnelau polythen megis twnelau isel ar lefel y ddaear, a ddefnyddir yn bennaf ar gyfer rhesi sengl o gnydau, a hyd yn oed y cyfuniad o dwnelau uchel gyda thwneli isel yn nythu y tu mewn iddynt.

 

Pam defnyddio ffilmiau ffotoddetholus?

Yn gyffredinol, gwelir bod ffilmiau polymer yn gwneud cyfraniad pwysig at warchod cynnyrch a dyfir yn allanol. Mae hyn yn arbennig o amlwg yn y sector ffrwythau meddal, lle gwnaeth cynnwys amddiffyniad gan dwnnel polythen gynyddu nifer y mefus yn y DU a gyflawnodd safon dosbarth 1 (ansawdd premiwm) o 50% i bron iawn 90% yn dilyn eu hymgorffori cynyddol. Ond beth yn union yw manteision ffilmiau ffotoddetholus?

 

Yn gyntaf, dylem ystyried, o'r golau sy'n mynd i mewn i amgylchedd tŷ gwydr / twnnel polythen, dim ond y rhanbarth sbectrol a elwir yn ymbelydredd gweithredol ffotosynthetig (PAR) a ddefnyddir mewn ffotosynthesis planhigion, ac mae hynny’n cynrychioli 48.7% o gyfanswm ynni’r haul sy'n cyrraedd y ddaear. Mae'n ymddangos bod rhanbarthau eraill o'r sbectrwm megis uwchfioled (UV), isgoch (IR) ac isgoch agos (NIR) yn gwneud cyfraniadau eraill o ran rheoli twf planhigion yn anuniongyrchol. O'r herwydd, ymchwiliwyd i ddefnydd ohonynt trwy drawsnewid ac adlewyrchu tonfeddi gwahanol. Yn achos y rhan fwyaf o blanhigion, mae'r rhanbarthau ffotosynthetig brig rhwng 455 a 760nm ac mae golau glas (455 i 505 nm) yn cyfrannu at dyfiant cynnar cychwynnol planhigion ac mae golau coch (620 - 760 nm) yn bwysicach ar gyfer twf cyffredinol ar ôl cychwyn tyfu.

Dangosodd astudiaethau cynnar o ffilmiau ffotoddetholus mewn llysiau salad deiliog fod ffilmiau a oedd yn gwella'r sbectrwm coch pell (600 - 800 nm) wedi achosi cynnydd mewn cynnyrch deunydd sych a hefyd wedi effeithio ar gynyddu capasiti gwrthocsidiol mewn berwr y gerddi yn benodol. Ymhellach, mewn prosiect Partneriaeth Arloesedd Ewropeaidd Cymru (EIP) sy’n dal i fynd rhagddo, dangosir bod yna fanteision yn sgil defnyddio ffilmiau ffotoddetholus, gyda phriodweddau ar gyfer cynyddu trylediad a rhwystro UV, ar dyfiant salad deiliog o gymharu â ffilmiau clir safonol. Mewn astudiaeth o goed ffrwytho, canfuwyd y gallai ffilmiau sy'n effeithio ar y sbectrwm coch pell gynyddu twf egin yn sylweddol o gymharu â choed mewn caeau agored. Mae’r adroddiadau hyn a sawl adroddiad arall yn awgrymu y dylai deunyddiau ffotoddetholus wedi’u targedu fod o fudd nid yn unig o ran cynnyrch a chynhyrchiant ond hefyd o bosibl o ran cynhyrchu maethiad o ansawdd uwch o fewn cynnyrch gan fod planhigion yn gallu cyrchu mwy o egni yn effeithiol.

Yn ogystal â rolau mewn cnydau bwyd, mae’r defnydd o ffilmiau ffotoddetholus wedi’i ymchwilio yn y sector garddwriaethol. Yma, canfuwyd y gellir defnyddio ffilmiau sy'n amsugno neu'n adlewyrchu golau coch pell i ohirio blodeuo ac i leihau uchder y coesyn at ddibenion swyddogaethol ac esthetig. Gallai’r gallu hwn i effeithio ar uchder coesynnau wneud cyfraniad allweddol at addasiadau i senarios cynhyrchu mewn twnelau polythen neu gynhyrchu bwyd mewn tŷ gwydr lle gall gostyngiad yn uchder planhigion alluogi mwy o gapasiti cynhyrchu trwy ganiatáu i fwy o gnydau ffitio yn yr un lle, gan osgoi cystadleuaeth. Mewn systemau presennol, mae llawer o dyfwyr yn ceisio cyflawni hyn trwy ddefnyddio atalyddion twf cemegol (sydd â goblygiadau o ran costau cynhyrchu, effeithiau ar yr hinsawdd a halogi bwyd) er bod ymchwil wedi dangos, yn achos cnydau megis puprynnau melys, y gall ffilmiau ffotoddetholus berfformio llawn cystal.

Diagram sylfaenol o egwyddorion ffilmiau ffotoddetholus

 

Mae gwasgaru golau yn faes arall lle gall ffilmiau ffotoddetholus wneud cyfraniad pwysig oherwydd gall golau gwasgaredig dreiddio'n ddyfnach i ganopïau na golau uniongyrchol gan arwain at ddosbarthu golau’n well o fewn amgylchedd caeedig. Gall hyn atal effeithiau cysgodi a hefyd helpu i ledaenu ynni thermol (tymheredd), gan effeithio ar ficrohinsawdd mewnol a phwysau thrydarthiad ar blanhigion. Mae rhai ffilmiau’n cynnig gwahanol lefelau o wasgariad (isel, canolig, uchel) a gall ystyried pa un o’r rhain sydd orau ymwneud â’r hinsawdd, y math o gnwd, patrymau plannu a’r tymor.

Gall rheolaeth ffotoddetholus ar y gyfran o olau UV, yn arbennig, wneud cyfraniad pwysig mewn cynhyrchu cnydau trwy ryngweithiad UV â rhai plâu a phathogenau planhigion. Mae sawl astudiaeth wedi nodi bod ffilmiau amsugno UV sy'n lleihau treiddiad golau UV wedi lleihau'r boblogaeth pryfed a chlefydau ffwngaidd a chlefydau eraill a arsylwir yn yr amgylchedd mewnol. Mae hyn yn awgrymu y gallai ffilmiau wneud cyfraniad at reoli plâu integredig (IPM) cyfannol heb gemegau. Yn ychwanegol, mae effeithiau tonfedd UV ar blastigau a ffilmiau amaethyddol yn arwain at rai o'r effeithiau diraddio mwyaf ar hyd eu hoes, oherwydd gall addasiadau o'r fath i sefydlogi deunyddiau rhag UV hefyd arwain at effaith ar hirhoedledd deunydd a buddion cyffredinol.

 

Arloeseddau eraill

Mae nanodechnoleg yn cael ei hymgorffori mewn cynhyrchion amaethyddol i gyflawni rolau cynyddol Mae hyn yr un mor wir am ffilmiau ffotoddetholus lle mae ymgorffori nano-ronynnau wedi amlygu effeithiau amrywiol. Mewn rhai achosion, gall ymgorffori nanoronynnau wella morffoleg arwyneb, gwasgared, elastigedd a thermosefydlogrwydd ffilmiau poly (ethylen tereffthalat) (PET) tra'n rhwystro UV yn well a chynnal priodweddau thermol. Mae nanogyfansoddion polymer eraill wedi cael eu hymchwilio ar ôl eu hintegreiddio i bolyethylen dwysedd isel (LDPE) ar gyfer rolau wrth reoleiddio lefelau’r PAR ar oleuder sy'n treiddio. Canfuwyd bod y deunydd hwn a oedd yn ymgorffori nano-ronynnau titaniwm ocsid (TiO2) yn fuddiol ar gyfer rhwystro cyfran benodol o ynni'r haul yn ogystal â chyfrannau o PAR i hwyluso lleihau anghenion oeri yn ystod cyfnodau'r haf ac roedd yn fwy effeithiol wrth ddal lleithder a gwasgaru golau a thymheredd na ffilmiau traddodiadol.

Fel y nodwyd, gall rhwystro UV arwain at effeithiau buddiol o ran tyfu. Gan fynd â hyn gam ymhellach, ymchwiliwyd i bolymerau fflwroleuol / plastigau ffotoymoleuol sy'n cynnwys fflworofforau (moleciwlau sy'n amsugno un math o olau ac yn allyrru golau gwahanol) a gallent amsugno UV, gan gael yr un effaith yn y bôn â'r rhwystro a nodir uchod, a thrawsnewid hyn yn weithredol i olau sy'n cael ei allyrru yn ôl i'r planhigion i'w ddefnyddio ar gyfer tyfiant. Dylai strategaeth o'r fath, os caiff ei dylunio'n gywir, ddarparu buddion atal UV ar blâu tra'n gwneud y mwyaf o ynni swyddogaethol golau'r haul. Yn achos rhai arbrofion â ffilmiau, bu cynnydd o 1 - 3% yn nhrosglwyddiad PAR gan arwain at gynnydd o 11% yng nghynnyrch mefus.

Un anfantais fawr arall o ffilmiau plastig mewn twnelau a thai gwydr yw eu natur hydroffobig. Oherwydd y rheswm hwn, gall problemau anwedd godi ac yn aml ychwanegir arwynebyddion at y ffilmiau i frwydro hyn, ond mae gan y rhain hyd oes cyfyngedig. Gall anawsterau o ran anwedd olygu ystyriaethau ffotoddetholus uniongyrchol yn yr ystyr bod defnynnau’n cael effaith ar adlewyrchiad y golau sy’n treiddio i’r cnydau isod, gan ostwng cynnyrch (dangosir bod gostyngiad o 5-17% yn nhrawsyriant golau). Gall diferion hefyd achosi niwed uniongyrchol i'r dail ac arwain at amodau ffafriol ar gyfer datblygu llawer o bathogenau ffwngaidd. I frwydro’r ffenomen hon, defnyddir polymerau gwrth-anwedd, ac mae arloesedd yn mynd rhagddo yn achos deunyddiau o'r fath oherwydd maent yn effeithio ar sawl sector ac mae rhai cymwysiadau datblygedig yn cynnwys cyfuno priodweddau gwrth-anwedd â phriodweddau megis hunan-iachâd deunyddiau a phriodweddau gwrth-facteriol.

Ffilmiau arferol o gymharu â Ffilmiau gwrth-ddiferion/anwedd, llun o Espi eraill, 2006

 

Un o’r meysydd eraill ble defnyddir ffilmiau plastig amaethyddol yw’r broses o ddefnyddio tomwellt. Yn gynnar yn y 1950au, defnyddiwyd polyethylen dwysedd isel (LDPE) i ddisodli papur yn achos defnyddio tomwellt wrth dyfu llysiau, a gellir gweld hyn fel cychwyn y defnydd o ffilm blastig ym maes amaethyddiaeth. Mae defnydd o blastig fel tomwellt yn golygu gosod haenau ar briddoedd i atal chwyn, lleihau anghenion dŵr a gwella priddoedd. Mae dewisiadau bioddiraddadwy amgen yn lle plastigau traddodiadol wedi'u trafod yn flaenorol yn ogystal â thechnolegau newydd sy'n cynnwys chwistrellau polymer bioddiraddadwy. Mae goblygiadau hefyd yn sgil ychwanegu priodweddau ffotoddetholus penodol at domwellt i ychwanegu buddion pellach i gnydau.

 

Ystyriaethau eraill

Mae ymchwil yn awgrymu y dylai ffilmiau ffotoddetholus a ddefnyddir naill ai mewn systemau twnelau polythen neu mewn systemau tai gwydrau arwain at nifer o effeithiau buddiol os cânt eu gweithredu'n gywir. Felly pam nad yw’r rhain yn fwy cyffredin? Er y gallai elfen o hyn ddeillio o ddiffyg gwybodaeth a chyfathrebu am eu buddion a bod llawer o ffilmiau yn dal i gael eu cynhyrchu ar lefel labordai yn unig, mae meysydd eraill y mae angen eu hystyried wrth ddefnyddio ffilmiau i dyfu cnydau, gan gynnwys:

 

Hyd oes

Gall tymheredd, sefydlogrwydd UV, cemegau plaladdwyr a hyd yn oed cyfansoddiad y pridd effeithio ar hyd oes sy'n arwain at ffurfio gwahanol rywogaethau ocsigen adweithiol anweddol a all effeithio ar gyflymder diraddio ffilmiau ger gwahanol briddoedd. Mae hyd oes cyfyngedig yn arwain at oblygiadau o ran effaith ar yr amgylchedd a chostau.

 

Effaith ar yr amgylchedd

Oherwydd hyd oes cyfyngedig, mae angen ffilmiau amaethyddol fel mewnbwn mynych ac maent yn rhan o ychwanegiad cylchol at wastraff (oni bai eu bod yn gwbl fioddiraddadwy, a nododd adolygiad yn 2017 mai ychydig o gynnydd oedd wedi’i wneud o ran datblygu plastigion sy'n ymgorffori bioddiraddadwyedd i’w defnyddio i orchuddio twnelau). Gwyddys eisoes bod gwastraff plastig mewn amaethyddiaeth yn broblem sylweddol, yn enwedig gan fod plastigau mewn amaethyddiaeth yn dod i gysylltiad â sylweddau peryglus ac felly mae hynny’n golygu bod y dull o’u gwaredu yn gymhleth. Bydd effeithiau ffilmiau ar yr amgylchedd yn cynnwys ystyriaeth ofalus o'r ynni a'r deunyddiau sydd eu hangen i'w creu, ynghyd â'u hoes, eu heffeithiau buddiol ar gnydau a dealltwriaeth dda o'u priodweddau diraddio neu waredu. Os bydd gan ffilmiau fudd digon da dros gyfnod digon hir ar gnydau, bydd y buddion hyn yn debygol o negyddu'r anfanteision sy'n gysylltiedig â chynhyrchu a gwaredu. Fodd bynnag, mae’n anodd canfod y wybodaeth hon ar hyn o bryd.

 

Effeithiau ar y dirwedd

Yn ystod y cyfnod o gynnydd yn y defnydd o “dwnnel polythen Sbaenaidd” yn y 2000au, bu protestiadau trwm gan y cyhoedd, yn enwedig mewn ardaloedd o harddwch naturiol eithriadol, oherwydd roedd llawer yn ystyried bod y strwythurau hyn yn difetha estheteg tirwedd. Mae rheoliadau’n bodoli ynghylch defnyddio twnelau polythen yn dibynnu ar faint a lleoliad (e.e. mewn parciau cenedlaethol ac ati), ond mae’n bosibl iawn y bydd y rhain yn newid ymhellach os rhoddir blaenoriaeth gynyddol i nwyddau cyhoeddus a ddarperir gan dirweddau naturiolaidd, gan gyfyngu ar y defnydd o dwnelau polythen/ffilmiau ffotoddetholus.

  

Costau

Wrth gwrs, fel yn achos unrhyw fewnbynnau eraill mewn amaethyddiaeth, mae un o’r ystyriaethau pwysig mewn perthynas â ffilmiau yn ymwneud â chostau. Er mwyn i ffilmiau gael eu derbyn yn ddiwrthwynebiad a’u defnyddio, rhaid i'r cydbwysedd rhwng costau ac enillion o ran cynhyrchiant fod yn dryloyw ac wedi'i brofi’n dda, yn enwedig o gymharu â ffilmiau clir safonol. Os nad oes digon o fudd yn sgil costau uwch tebygol cynhyrchu’r deunyddiau hyn, ni fyddant yn llwyddo mewn amgylchedd masnachol oni bai bod grantiau a chymorthdaliadau penodol ar gael.

 

Crynodeb

Mae tyfu gwarchodedig yn ffordd amlwg o gynnal neu wella cnwd a’r cyfnodau tyfu sydd ar gael o gymharu â systemau tyfu cnydau yn yr awyr agored. Lle defnyddir systemau gwarchodedig, mae strwythur ffisegol ar gael y gellir ymgorffori ffilmiau plastig a ffilmiau polymer ffotoddetholus ynddo. Mae manteision ffilmiau plastig traddodiadol yn hysbys iawn ond mae'n ymddangos bod defnyddio dulliau ffotoddetholus o reoli tonfeddi golau ac felly'r ynni sydd ar gael i blanhigion ar gyfer ffotosynthesis a phrosesau tyfiant eraill yn cynnig buddion ychwanegol. Mae gwahanol ffilmiau ffotoddetholus yn bodoli a phrofwyd fod eu bod yn effeithio ar gynnyrch, mathau o batrwm tyfiant, amddiffyniad rhag plâu a chlefydau a hyd yn oed gwerthoedd maethol y cynnyrch terfynol. Os gellir gweithgynhyrchu cynhyrchion o’r fath yn gost-effeithiol ac yn ecogyfeillgar, ac os gellir eu cyfuno â thechnolegau polymerau plastig bioddiraddadwy, gallent wneud cyfraniad pwysig at wella cynaliadwyedd a chynhyrchiant amaethyddol yn y DU ac yn fyd-eang.

 

Os hoffech fersiwn PDF o'r erthygl hon, cysylltwch â heledd.george@menterabusnes.co.uk 


Related Newyddion a Digwyddiadau

Newid cnydau mewn hinsawdd sy’n newid: effaith cynnydd mewn lefelau CO2 ar ansawdd maethol cnydau
2 Awst 2022 Louis Gray, Prifysgol Gorllewin Lloegr a Dr William
Bioamrywiaeth a Thechnoleg
8 Gorffennaf 2022 Dr David Cutress: IBERS, Prifysgol Aberystwyth
Peiriannau Coetiroedd, Effeithiau ar y Pridd a Chamau Lliniaru
22 Mehefin 2022 Dr David Cutress: IBERS, Prifysgol Aberystwyth