Углекислый газ для теплиц

  • автор:

Содержание

CO2 в теплице и гроубоксе или преимущество использования CO2 для растений

  1. Влияние углекислого газа на урожайность
  2. Как повысить концентрацию СО2?
  3. Открытый грунт
  4. Закрытый грунт
  5. Какое количество СО2 подавать растениям и в какое время?

Всем еще с уроков биологии известно, как происходят процессы дыхания у растений. Человеческий организм устроен иначе, поэтому мы и прекрасно сосуществуем на нашей планете, зависят друг от друга.

Углекислый газ – это диоксид углерода, который в химии представлен формулой CO2. Это газ без запаха и цвета, незначительный процент которого содержится в воздухе. Именно он является источником чистого углерода для растений, который лежит в основе всех их процессов жизнедеятельности. СО2 играет очень важную роль в процессе фотосинтеза, давая возможность растительному организму производить энергию, необходимую для роста и развития. Без углекислого газа растения попросту погибнут, как человек без кислорода.

Влияние углекислого газа на урожайность

Если растениевод при выращивании растений использует умеренное по мощности освещение растений, то он может не беспокоиться, что его питомцам не хватит углекислого газа, содержащегося в воздухе. СО2 при установке мощных источников света будет недостаточно, чтобы культуры могли полностью поглотить и использовать получаемую световую энергию.

Давая растениям дополнительное количество углекислого газа совместно с мощным освещением, садовод помогает им поглощать больше света, что положительно сказывается на проведении процесса фотосинтеза. В результате они начинают быстрее расти, формировать более пышные соцветия и сочные плоды, которые содержат в себе значительно большее количество вкусоароматических веществ. В результате растениевод получает урожай не только немного раньше, но и в значительно большем количестве. Соцветия и плоды вырастают более сочными и объемными, что говорит об улучшении их качества.

Еще одна положительная сторона использования СО2 в теплицах и гроубоксах – представители флоры становятся более устойчивыми к повышенным температурам и световым ожогам. Они могут отлично себя чувствовать при показателях термометра в 30-35 градусов.

Как повысить концентрацию СО2?

Открытый грунт

Повысить уровень концентрации углекислого газа в воздухе в открытом грунте не так-то просто. Из-за свободного движения воздушных масс он быстро улетучивается с места высадки. Даже для незначительного поднятия процента его содержания садоводам потребуется большое количество газа и энергии, что станет попросту неоправданным. Его положительное влияние попросту сведется на нет. Однако есть все же один способ. Он подразумевает внесение в грунт органических удобрений, которые в процессе разложения выделяют углекислый газ. Это продолжается достаточно долго, что позволяет насытить приближенные к растениям слои воздуха СО2.

Закрытый грунт

В закрытом грунте дела обстоят совершенно иначе. Благодаря тому, что растения выращиваются в закрытом пространстве, повысить концентрацию углекислого газа в них достаточно просто. Сразу хотелось бы уточнить, что ценовая политика всех наиболее распространенных способов довольно широка, поэтому каждый гровер должен в первую очередь ориентироваться на свой кошелек. Также все будет зависеть от площади культивации и количества растущих культур.

Повысить уровень СО2 в теплице или гроубоксе можно следующими способами:

  • Генератор углекислого газа

Представляет собой специальное устройство, которое образовывает СО2 путем сжигания пропана и этилового спирта. Контроль над его работой осуществляется с помощью автоматики, представленной датчиком измерения концентрации углекислого газа. С его помощью можно легко поддерживать необходимый уровень СО2 в закрытом пространстве. Генератор больше подходит для больших теплиц, поскольку требует существенных финансовых вложений, часть из которых пойдет на дополнительное обустройство самого помещения, ведь должны быть соблюдены все меры безопасности. Также стоит отметить, что генератор повышает уровень влажности и температуры в замкнутом пространстве. Поэтому лучше всего устанавливать его за пределами теплицы;

  • Сжатый углекислый газ в баллонах

Это наиболее приемлемый способ насыщения теплиц и больших гроуромов СО2, однако цена на него все же является высокой для любительского садоводства. Только при солидных посевных площадях он полностью себя оправдывает. Садовод просто ставит баллон с газом в боксе или теплице, и откручивает кран, чтобы СО2 выходил наружу. Минус способа заключается в том, что без датчика концентрации углекислого газа гровер может легко перенасытить им замкнутое пространство, что отрицательно отразится на растительных культурах. Еще одни немаловажный фактор – баллон является взрывоопасным;

  • Ферментация или брожение

Больше подходит для насыщения углекислым газом небольших гроубоксов, поскольку в процессе вырабатывается малое количество СО2, которого хватит только для небольшого количества растений. В боксе размещаются специальные вещества, после чего активируется их процесс брожения, побочным продуктом которого является углекислый газ. Из недостатков ферментации стоит отметить тот факт, что растениевод должен уметь проводить и контролировать этот процесс. Также в брожения выделяется неприятный запах и это может привлечь насекомых;

  • Использование органики

Наиболее популярный среди гроверов способ, который не требует специальных знаний и умений. На рынке прогрессивного растениеводства востребован препарат СО2 Bottle. По сути – это обычная бутыль с сухим веществом органического происхождения внутри, которое при контакте с теплой водой начинает выделять углекислый газ. Большой плюс в том, что такого количества вполне достаточно для насыщения гроубокса. Препарат очень прост в использовании. После добавления воды садоводу нужно убрать специальный стикер, закрывающий выходное отверстие, и встряхнуть бутылку. Бутыль необходимо встряхивать один раз каждые два дня. Всего ее хватает на 3-4 недели, по окончанию ее можно легко наполнить новой порцией с помощью пакета для заправки СО2 Bottle. Данный способ обогащения гроубокса углекислым газом стал наиболее востребованным среди канадских и европейских гроверов благодаря своей простоте и дешевизне;

  • Компостирование

Обогатить воздух в теплице СО2 можно с помощью компостирования, однако этот метод приносит скорее больше хлопот, чем пользы. С самодельным компостом всегда трудно работать, а его результат неоднозначен – никогда не знаешь, сколько углекислого газа вырабатывается. Готовые СО2 бустеры можно приобрести на рынке, но они стоят недешево и вырабатывают слишком большое количество углекислого газа для домашней оранжереи. Также во время компостирования всегда возникает неприятный запах, а сам процесс является гигиеничным;

  • Сухой лед

Представляет собой холодный твердый СО2, в процессе нагревания которого углекислый газ попадает в воздух. Он хорошо проявляет себя, если необходимо резко повысить концентрацию СО2 в закрытом помещении. При постоянном использовании является затратным и долгим способом, который также небезопасен для человека. Пополнять запасы льда придется каждый день, а уровень выделения углекислого газа довольно трудно контролировать.

Какое количество СО2 подавать растениям и в какое время?

Сотни тысяч лет назад концентрация углекислого газа в атмосфере нашей планеты была намного больше, чем сегодня. Поскольку в процессе эволюции растения приспособились к данным условиям, они способны поглощать существенно больше СО2, чем его сегодня находится в воздухе. По заверениям ученых, они могут эффективно использовать до 1500 ppm газа. А поскольку в атмосфере его концентрация сегодня достигает всего лишь 400 ppm, то эффект от повышения его дозировки весьма ощутим. Растения смогут производить гораздо больше энергии в процессе фотосинтеза, что положительно отразится на их росте и производительности – это факт.

Однако стоит понимать, что в первую очередь на эффективность процесса фотосинтеза влияет именно мощность света. Дело в том, что при низкой концентрации СО2 растительные культуры способны перерабатывать не всю поступающую им световую энергию. Поэтому, если Вы решили повысить контракцию углекислого газа в теплице или гроубоксе, то непременно стоит позаботиться о мощном освещении.

Опытные гроверы советуют поддерживать концентрацию углекислого газа в закрытом грунте на уровне в 1200-1500 ррm. Такой показатель является наиболее оптимальным. Однако он актуален только при использовании ДНаТ или LED светильников мощностью не менее 600 Вт на площади культивации в 1 м2. При меньшей освещенности его следует снизить. Также растениеводу следует понимать, что в ночное время, когда растение отдыхает, оно не поглощает углекислый газ. Это значит, что при выключенном свете нужда в его поступлении отпадает. Всегда следует отключать «обогатитель» СО2 на ночь.

Профессионалы рекомендуют обогащать гроубокс СО2 в следующих случаях:

Такой режим поможет гроверу сэкономить ресурс преобразователя СО2 и не повлияет на эффективность использования.

Подача СО2 в теплицу

В связи с растущим спросом на продукты питания и овощи местного производства индустрия тепличного хозяйства быстро расширяется. Контролируемая среда в помещении может обеспечить растениям лучшие условия для выращивания, а концентрация CO2 оказывает положительное влияние на фотосинтез. О применении генераторов углекислого газа для теплиц и пойдёт речь в нашем материале.

Генератор углекислого газа для организации фотосинтеза растений в теплицах

В закрытых герметично теплицах растения обеспечены достаточным освещением, запасами воды и питательных элементов, но темпы их развития ограничены уровнем CO2 в воздухе помещения.

Углекислота необходима растениям в химических реакциях (фотосинтезе) для биосинтеза углеводов как основы питательных и скелетных компонентов клеток и тканей растений с целью обеспечения роста и развития. Газообмен при дыхании растений происходит через небольшие регулируемые отверстия, называемые устьицами.

Устьице находится либо на верхнем, либо на нижнем слое эпидермиса листа растения.

В земной атмосфере уровень диоксида углерода — 250÷450 ppm, а потребность различных видов растений составляет 700–800 ppm. В новых тепличных комплексах с хорошей герметизацией уровень CO2 внутри помещения в 4 раза меньше, чем в наружном воздухе, а это отрицательно сказывается на росте и развитии культур.

Причём с увеличением длительности и мощности искусственного освещения помещения потребность растений в CO2 возрастает в 2-3 раза. С помощью насыщения воздуха теплицы углекислотой рост культур и их урожайность повышаются на 20–40%.

Знаете ли вы? Развалины теплиц, датируемые ещё 79 годом н. э., были найдены при раскопках Помпеи. Современные теплицы возникли в XIII веке в Италии.

Схема подведения CO2 в промышленных теплицах

Система подведения углекислого газа в коммерческих теплицах включает в себя газогенератор, вентилятор, устройство дозирования, газоанализатор и транспортные магистрали. Управление осуществляется с помощью компьютера.

Способы получения CO2:

  • технический СО2 из баллонов;
  • сжигание метана;
  • отработанный газ отопительных установок;
  • отработанный газ мини ТЭЦ.

Отходящий газ котельных

Наиболее распространённым методом обогащения CO2 тепличного помещения является сжигание ископаемого топлива. Используемые дымовые газы не должны содержать опасного количества вредных компонентов, поэтому чаще всего топливом для газогенераторов в теплицах является метан. При сжигании 1 м³ метана образуется приблизительно 1,8 кг CO2.

Важно! Измерительные устройства — газоанализаторы, которые постоянно контролируют состав отработанных газов, позволяют максимально обезопасить помещение.

При использовании дымовых отходов сжигания горячие отходящие газы улавливаются и очищаются. После очистки отработанного газа методом каталитического обезвреживания с помощью катализаторов или скрубберов газо-воздушная смесь охлаждается в теплообменнике до 50°С и подводится по газомагистрали в теплицу в виде удобрения.

Однако такой метод подведения газа для удобрения растений может привести к загрязнению воздуха теплицы вредными примесями продуктов сгорания, ведь газоочистительные устройства очищают газовые отходы только на 50–75%. Следовательно, концентрация вредных веществ в закрытом помещении теплицы может превысить предельно допустимые нормы для растений и человека.

Непрерывный режим горения горелок в отопительных котельных обеспечить не удаётся из-за меняющейся температуры окружающего воздуха, поэтому и поступление отходов газа неравномерно. К тому же палладиевые катализаторы и скрубберы экономически затратные и повышают расходную часть по содержанию теплицы.

Рекомендуем ознакомиться подробнее с особенностями обогрева теплиц газом.

Распределительные сети из полиэтиленовых рукавов

В качестве распределительной системы газа внутри теплицы используется транспортная магистраль из полиэтиленовых труб. В точках отбора газа над каждой грядкой к ней присоединяются гибкие полиэтиленовые рукава диаметром 50 мм с равномерно расположенными отверстиями. Рукава равны длине грядок и протянуты вдоль них или под стеллажами. Образование конденсата внутри системы устраняют наклоном труб.

CO2 значительно тяжелее воздуха, поэтому очень важно, чтобы газ отводился снизу. Циркуляция воздуха с помощью горизонтальных вентиляторов или системы струйной вентиляции обеспечивает равномерное распределение, перемещая большие объёмы воздуха в теплице, когда верхние вентиляционные отверстия закрыты или вытяжные вентиляторы не работают.

Система подведения и варианты подачи газа в небольших фермерских или домашних теплицах

Для частных и малых фермерских хозяйств существуют более простые и менее затратные методы подачи газа с учётом площади парников, вида и количества выращиваемых культур.

Знаете ли вы? Применение продуктов сгорания газа для повышения уровня CO2 в воздухе теплиц было предложено ещё в 1936 году на основании успешных опытов с овощными культурами специалистами Энергетического института и Тимирязевской Академии.

Газогенератор

Генератор газа для небольших помещений основан на получении необходимой углекислоты из атмосферного воздуха. Производительность такого устройства — 0,5 кг/ч. Устройство снабжено фильтрами, что позволяет получать очищенный газ, а дозаторы обеспечивают поступление необходимых объёмов. Микроклиматические показатели теплицы при этом не изменяются.

Газовые баллоны

Газ из баллонов используют для малых площадей при нагнетании 8–10 кг/ч на каждые 100 м². Баллон должен быть оснащён регулятором давления (редуктором) и автоматическим клапаном для отключения подачи газа (соленоидом) — эти приспособления обезопасят подачу газа.

Ёмкость 1 баллона — 25 кг газа. При существенных расходах рациональнее применять изотермические резервуары различной ёмкости для сжиженного газа, которые можно пополнять при необходимости.

Датчик и регулятор газа

Подачу газа нужно контролировать и регулировать, чтобы обеспечить оптимальный баланс и хорошие условия выращивания, избежать дорогостоящей передозировки и обеспечить безопасность людей, ухаживающих за культурами и собирающих урожай.

Для контроля и измерения уровня CO2 в теплице обычно используются датчики с установкой заданного значения, например, 800 ppm. Когда датчик обнаруживает пониженный уровень, он активирует систему дозирования. Когда требуемый уровень CO2 достигнут, система управления отключит подачу CO2.

Датчики и регуляторы могут обеспечить срабатывание сигнализации при превышении допустимого уровня концентрации и включать аварийную систему проветривания. Сейчас на рынке популярны ИК-датчики CO2, разработанные по принципу двойного ИК-луча.

Рукава и трубы ПВХ для подачи CO2

Вопрос подачи газа в помещение сложности не представляет, и каждый решает его самостоятельно. Обычно система распределения состоит из магистрального газопровода из труб (ПВХ или полипропиленовых), пластиковых перфорированных рукавов малого диаметра (50 мм) и подключённых датчиков и контроллера климатических показателей.

Непосредственно к растениям газ поступает через отверстия в рукавах. Рукава за верёвку можно подвесить на любом уровне — на грядках для удобрения корневой системы, на стеллажах и шпалерах для подачи к листьям и точкам роста.

Это даёт возможность точно и экономично дозировать газ практически 100% концентрации в течение дня в нужную область выращивания. Нормы подачи регулируются в зависимости от климатических показателей и суточной, и сезонной динамики фотосинтеза.

Биологические источники

Ознакомьтесь Как выбрать лучшую теплицу Безвредным и доступным выбором подачи газа могут стать биологические источники углекислоты.

Если в хозяйстве есть животные, то, расположив теплицу через стенку от хлева и оборудовав приточно-вытяжной вентиляцией оба помещения, можно организовать обеспечение растений углекислым газом от дыхания животных, которые, в свою очередь, получат кислород от растений.

При этом баланс и объёмы газов, а также регулирование придётся определять опытным путём. Такой же способ доставки CO2 можно обеспечить от пивоваренных и винокуренных предприятий.

Углекислый газ для огурцов из навоза

Навоз и другие органические вещества не только обеспечивают растения питательными элементами, но и выделяют при ферментации углекислый газ, количество которого способно улучшить рост овощных культур. Это создаёт благоприятные условия воздушного питания как корневой системы, так и надземной части растений.

Навоз следует разводить водой в пропорции 1:3.

Наглядным примером служит история, произошедшая на рубеже ХIХ–ХХ веков в Тимирязевской академии, где в течение нескольких лет пытались вырастить в теплицах огурцы, но, несмотря на научный подход, успеха не добились. Тогда учёные решили обратиться к клинским огородникам, выращивающим завидные урожаи огурцов в своих теплицах.

Пригласили огородника из Клина и предложили вырастить огурцы для себя в теплице академии, но позволить использовать его технологию в дальнейшем. Хитрость состояла в том, что внутри помещения устанавливались ёмкости с разведённым навозом, а выделяемый углекислый газ при брожении удобрял огуречные растения.

Экспериментально было установлено, что при непрерывном удобрении углекислотой в течение дневных часов достигается максимальная (54%) величина прироста веса огурцов.

Рекомендуем ознакомиться: специализированное оборудование для теплиц.

Спиртовое брожение

Спиртовое брожение, как и микробиологическое разложение, является способом получения углекислоты. Разместив среди растений бидоны с забродившим суслом, можно обеспечить насыщение воздуха углекислотой. Для брожения используют воду, сахар и дрожжи или падалицу и непригодные к употреблению фрукты и ягоды, зерно (пшеница, рожь).

Ещё один способ — применить брожение крапивы.

Для этого ёмкость на треть наполняют травой (свежей или сушёной) и заливают водой. Брожение длится две недели. Смесь ежедневно перемешивают для выхода CO2. Чтобы устранить неприятный запах, в смесь можно добавить валериану (1-2 ветки) или присыпать сверху пылью.

Перебродившую смесь используют в качестве жидкой прикормки. Для регулирования подачи используют специальные крышки (CО2Pro), которые легко прикручиваются на стандартные пластиковые бутылки.

Важно! Запахи брожения можно уменьшить, если поставить ёмкости с суслом на водяной затвор, как это делают при производстве вина в домашних условиях.

Питьевая газированная вода как источник углекислоты

Обычная бутылка газированной воды — доступный, хотя и малоэффективный источник углекислоты. В 1 л газированной воды растворено примерно 6–8 г углекислого газа в зависимости от степени газованности.

Метод не позволяет точно определить концентрацию газа и рассчитать оптимальную дозировку, поэтому его можно рассматривать как экстренную меру повышения уровня CO2 в малых объёмах помещения. Ещё один способ использования газированной воды в качестве удобрения — насыщение углекислотой из баллонов воды для поливов.

Естественные источники углекислого газа: воздух и почва

Если теплица не оборудована системой подачи CO2, то атмосферный воздух является естественным источником CO2 для растений при регулярном проветривании помещения и открытых фрамугах. Но это обеспечивает только третью часть от суточной потребности.

Ознакомьтесь Как сделать форточку для теплицы из поликарбоната своими руками Ночное дыхание растений и почвенные процессы разложения, дыхание корней растений, бактерий, грибков и почвенных микроорганизмов тоже пополняют теплицу углекислотой.

Другой низко технологичный метод добавления CO2 — компостирование растительного материала и органики в теплице, что приводит не только к обогащению почвы макро- и микроэлементами, но и пополнению CO2 (до 20 кг/ч с 1 га).

Процесс компостирования производит углекислоту, но при этом выделяются и вредные газы, а также создаются условия размножения болезнетворных микроорганизмов и насекомых. Концентрацию CO2, генерируемого этим способом, трудно контролировать, и метод ненадёжен.

Система подачи углекислого газа и генератор для теплиц своими руками: оправдано или нет

Целесообразность изготовления газового генератора самостоятельно следует оценить исходя из своих финансовых и материальных возможностей и трудозатрат.

Кроме установки газогенератора в виде котла с большим выделением тепла, понадобится система доставки газа в помещение теплицы (газопровод), измерительная и контрольная аппаратура. Таким образом, изготовление системы самостоятельно возможно, но оценить её рациональность для малых площадей парников можно лишь с помощью математических расчётов.

Намного проще и дешевле изучить альтернативные источники углекислоты и способы их применения в условиях закрытого грунта. Например, система на сжиженном газе стоит около 2 млн руб., а если использовать газ из баллонов, то стоимость уменьшается в 10 раз.

Важно! Высокая концентрация углекислого газа токсична для живых организмов, поэтому повышение уровня до 10000 ppm (1%) и выше в течение нескольких часов устранит вредителей (белокрылка, паутинный клещ) в теплице.

Основные правила подачи

Дозировка и временные периоды насыщения воздуха теплицы CO2 зависят от сезона и времени суток, степени герметизации помещения, интенсивности освещённости и вида выращиваемых культур.

Освещение

В результате фотосинтеза растения получают углеводы для роста и развития, перерабатывая углекислый газ и воду при помощи энергии света. Эти 3 компонента важны для механизма открытия устьиц на поверхности листа и начала газообмена растений с внешней средой. При интенсивном освещении растения активнее потребляют CO2, и скорость фотосинтеза возрастает.

Концентрацию CO2 в помещении необходимо поддерживать на уровне 600–800 ppm. При интенсивном освещении температура в теплице повышается, и приходится открывать фрамуги для проветривания, поэтому концентрацию увеличивают до 1000–1500 ppm.

Расход CO2 при солнечном освещении составляет около 250 кг/га за световой день при закрытых форточках. При открытых форточках и ветреной погоде — 500–1000 кг/га. Зимой нормы удобрения газом снижают до 600 ppm, так как искусственный свет способствует ускорению фотосинтеза.

Время подачи

Добавка CO2 наиболее эффективна в период активного роста растения в течение светлого периода. Генерацию CO2 следует начинать утром через два часа после начала освещения и до достижения желаемого уровня концентрации (1 час). Затем генератор должен быть выключен. Уровень CO2 вернётся к уровню окружающей среды до наступления темноты.

Важно! Повышение уровня CO2 происходит только в герметично закрытой теплице, поскольку инфильтрация наружной атмосферы будет разбавлять концентрацию углекислого газа в помещении.

Вторую добавку следует проводить за 2 часа до окончания светового дня и перехода растений в состояние сна — полученный углекислый газ будет эффективно усваиваться и перерабатываться ночью.

Определение объёма потребления углекислоты для каждой культуры в отдельности

Такие культуры, как баклажаны, огурцы, помидоры, стручковый перец, салат и другие, теперь регулярно выращивают в современных теплицах, где контролируются свет, вода, температура, питательные вещества и регулируются уровни углекислоты для создания условий, оптимально способствующих росту.

Увеличение концентрации с 400 до 1000 ppm может стимулировать скорость фотосинтеза растений и приводит к увеличению урожайности на 21–61% для цветов и овощей. Кроме того, подкормка углекислым газом даёт более ранние урожаи (на 7–12 дней) и улучшает способность растений противостоять болезням и вредителям.

Для закрытого грунта рекомендуют следующие уровни CO2 в воздухе (1000 ppm = 0,1%):

  • огурцы, томаты — 0,2–0,3%;
  • тыква, бобы — 0,3%;
  • редис, салат — 0,2–0,25%;
  • капуста, морковь — 0,2–0,3%.

У разных растений требования к содержанию CO2 различны, и это тоже нужно учитывать.

Советуем узнать, что можно выращивать в одной теплице.

По результатам исследований овощные культуры показали такие характеристики при удобрении углекислым газом:

Огурцы повышение урожайности и качества плодов на 25–30% при 1500–2000 ppm
Помидоры урожайность на 30% выше, созревание на 2 недели раньше при 1000 ppm
Баклажаны урожайность больше на 35%, созревание на 2 недели раньше при 1000–1500 ppm
Капуста урожайность на 40% больше при 800–1000 ppm
Клубника урожайность выше на 40%, созревание на 2 недели раньше, ягоды слаще при 1000–1500 ppm
Салат урожайность выше на 30–40%, раннее созревание при 1000–1500 ppm
Спаржа повышение урожайности на 30%, созревание на 2 недели раньше при 800–1200 ppm
Дыня урожайность выше на 70%, улучшение качества плодов при 800–1000 ppm

Цветочные культуры (диффенбахия, розы и хризантемы) показали при 1000 ppm раннее цветение и повышение его качества на 20%. Для зерновых повышение уровня CO2 до 600 ppm увеличивает урожайность риса, пшеницы, сои на 13%, кукурузы на 20%.

При выращивании грибов следует учитывать, что углекислый газ угнетает развитие грибницы, поэтому помещение нужно проветривать для снижения его концентрации.

Важно! Чрезмерный уровень CO2 (5000 ppm) может вызвать головокружение или отсутствие координации у людей. У растений нарушаются процессы дыхательного обмена, замедляется рост и развитие, появляется некроз листьев и бутонов (не раскрываются полностью).

Оценив важность фотосинтеза в физиологии растений и познакомившись с методами получения углекислоты, вы сможете правильно и своевременно обеспечить подкормку тепличных культур углекислым газом и получить высокие и качественные урожаи.

CO2 в гидропонной оранжерее

Данная статья об углекислом газе и способах его получения в условиях гидропонной оранжереи. Если вы впервые знакомитесь с гидропоникой, рекомендуем начать со статьи «Что такое гидропоника?», а также «Создание гидропонной оранжереи».

Растение — единственный организм, способный питаться солнечным светом. В процессе фотосинтеза ему нужен СО2. Реакция выглядит так:

6СО2 + 12Н2О + фотоны → С6Н12О6 + 6O2 + 6Н2О

Двуокись углерода + вода + световая энергия → углевод + кислород

Кислород уходит в атмосферу. Углевод затем переносится туда, где растение испытывает в нем потребность. Так растения способны хранить и перемещать энергию. Этот источник энергии является горючим для процессов метаболизма. Таким вот образом обеспечивается энергией и все живое на земле (за редким исключением глубоководных организмов). Растениями питаются все формы жизни, включая млекопитающих. Энергия, которая хранится в растениях, затем передается по пищевой цепочке. Человек пользуется ею непосредственно, питаясь овощами и фруктами или мясом. У истоков всей пищи находятся фотосинтезирующие организмы, «отбирающие» солнечную энергию. Первобытные люди, поклонявшиеся Солнцу как прародителю и первоисточнику всего живого, были не так уж далеки от истины! Очевидно, фотосинтез (поглощение СО2 и образование кислорода) происходит только на свету.

Теперь перейдем к теме, о которой большинство из нас не имеют понятия — к дыханию. Растения дышат. Именно так энергия, хранящаяся в углеводе, высвобождается и потребляется растением. Идет обратная фотосинтезу реакция. Вот она на примере глюкозы:

C6H12O6 + 6O2 → 6СО2 + 6Н2О + энергия

Углевод + кислород → двуокись углерода + вода + энергия

Процесс дыхания происходит на протяжении всей жизни растения, днем и ночью. В течение дня растения как поглощают СО2 для фотосинтеза, так и высвобождают его посредством дыхания. В конечном итоге высвобождается больше кислорода, чем CO2. Во время темного цикла кислород не выделяется, только СО2.

Весь газообмен в растениях происходит сквозь поры, именуемые устьицами. Они расположены в эпидермисе листьев, в основном на нижней стороне. Устьице граничит с двумя клетками, регулирующими раскрытие устьица. Они называются замыкающими клетками. Когда корневая зона слишком сухая или погода слишком жаркая, устьица смыкаются, и метаболизм растения замедляется. Разумеется, поглощения СО2 не происходит, но даже когда устьица широко разомкнуты, поток водяных паров, испускаемых растением, ограничивает поглощение СО2. Поглощение СО2 растениями — это далекий от совершенства механизм и, возможно, ограничивающий их развитие в природе. В то же время, этим объясняется, почему гидропоника творит чудеса. Поскольку растения пользуются неограниченным водоснабжением в корневой зоне, они не смыкают устьица — в этом нет необходимости. Таким образом, если они хорошо обеспечены СО2, то они пребывают в режиме «постоянного роста».

Нормальная концентрация двуокиси углерода в атмосфере составляет 390 частей на миллион (в пятидесятых годах XX века было 315 частей на миллион!). В большинстве городов даже выше — в среднем 450 частей на миллион и ненадолго подскакивает выше 500!

Миллионы лет назад, когда стали появляться первые растения, концентрация двуокиси углерода в атмосфере была гораздо выше, чем в наши дни. Этим, наверное, объясняется, почему механизм поглощения столь несовершенен. И вот почему ещё растениям полезны дополнительные дозы СО2 — их метаболизм рассчитан на более высокие концентрации. Однако есть предел, после которого рост не увеличится, а уменьшится. Этот предел наступает при соотношении 1000 частей на миллион. СО2 не только помогает растениям выдерживать несколько более высокие температуры, чем обычно, но и извлекать выгоду из обогащения двуокисью углерода, если температура выше +25°С.

Если воздух в оранжерее не обновляется, то уровень СО2 быстро упадет ниже оптимального. Комната должна хорошо проветриваться. Здесь трудно перестараться! Если погода на улице позволяет, то постоянная вентиляция помещения устранит излишки влажности и обеспечит растения столь необходимым газом. Это фактически простейший способ решения проблемы. Если это удастся, то можно вообще обойтись без оборудования для СО2, что сделает уход за растениями значительно легче! Но, разумеется, подобное возможно не при всяком климате.

Нужно разговаривать с растениями, а еще лучше, петь им! Возможно, это прозвучит глупо, но люди вдыхают концентрацию СО2 от 30.000 до 40.000 частей на миллион (26.6 г/час). Это значительное количество СО2! Новые эксперименты по изучению эффекта от разговора с растениями показали, что разговор с растением в цветочном горшке ускоряет его рост. Люди уже делают вывод о необходимости общения с растительным миром. Всё дело в том, что человек выдыхает СО2 на растения, а это, конечно же, дает результат!

Если постоянная вентиляция невозможна, тогда следует обеспечить себя дополнительным количеством СО2. Это можно сделать различными способами. В целом можно обойтись подручными средствами и получать СО2 естественным путем. Вот простой способ: в пластиковую бутылку заливают крепкий раствор сахара, насыпают немного дрожжей и встряхивают её. Подпитываясь сахаром, дрожжи будут вырабатывать СО2. Если установить бутылку на уровне растения, газ будет выделяться прямо на листья. Можно закупорить бутылку (только осторожно, чтобы она не взорвалась) и можно будет открывать ее для выпуска газа, когда это понадобится. Просверлив маленькое отверстие в крышке, можно подавать газ постоянным слабым потоком. Если также накапать уксусу на пищевую соду — это еще один из многих легких и дешевых способов получения СО2. Существует недорогое оборудование, работающее на этом же принципе про­стой химической реакции.

На один шаг дальше от этих простых уловок использование газовой горелки для получения СО2. Просто сжигается бутан или пропан, и при этом выделяется СО2, но вместе с ним тепло и влажность. Тепло не помешает зимой, но влажность часто создает проблемы, что и ограничивает применение данной технологии.

Другим решением, которым пользуются всё чаще, является покупка СО2 в баллонах. Это, конечно, решит проблему, но регулировать поток непросто. Можно найти искомую величину методом проб и ошибок: если известен объем потока СО2 из баллона, а потом измерить объем комнаты, то можно определить, на сколько времени должен быть открыт нагнетательный клапан, чтобы газ достиг нужного уровня в оранжерее. Клапан в дальнейшем можно снабдить таймером.

Другое приспособление — это дорогостоящий датчик, постоянно измеряющий СО2 и поддерживающий оптимальный уровень. Это лучший способ, но из-за дороговизны он не оправдывает себя, если оранжерея мала. СО2 тяжелее окружающего воздуха, поэтому ему свойственно опускаться на пол. Когда СО2 выходит из баллона, этот момент усугубляется еще и тем, что газ довольно холоден. Ведь горячий воздух стремится вверх, а холодный — вниз. Где-то на уровне пола можно установить небольшой вентилятор для циркуляции потока. Воздух, смешанный с СО2, будет подниматься вверх и увлекать за собой газ. Следовательно, каким бы ни был источник CO2, он должен находиться подальше от вытяжки, чтобы газ сразу же не вылетал в вентиляционную трубу. Лучше всего на время выпуска СО2 закрыть вентиляционную отдушину. Можно также повысить КПД, присоединив к баллону пластиковую трубу. Просверлив в трубе через равные промежутки отверстия, этим можно улучшить распространение газа.

Какому бы способу ни отдавали предпочтение, следует помнить, что СО2 опасен, причем смертельно! У него нет запаха, а значит, его невозможно обнаружить. Если применяется обогащение с помощью СО2, лучше оставить включенным вытяжной вентилятор, входя в помещение.

См. также:

Помещение для гидропонной оранжереи

Влажность в гидропонной оранжерее

Вентиляция в гидропонной оранжерее

Освещение в гидропонной оранжерее

Металло-галоидные (МН) и натриевые лампы высокого давления (HPS)

Светодиоды (LED) и их применение в гидропонной оранжерее

Плазменный свет и его применение в гидропонной оранжерее

Запах и его нейтрализация в гидропонной оранжерее

Значение углекислого газа (СО2) для растений

Углекислый газ является необходимой составляющей фотосинтеза растений (так же называемого усвоением углекислого газа). Фотосинтез – химический процесс, во время которого энергия света используется для того чтобы преобразовать СО2 и воду в сахар y зелёных растений. Цель каждого, кто занимается тепличным хозяйством – увеличить продуктивность растений и прирост масcы органического вещества. Углекислый газ усиливает рост растений и их мощь.

Вот только несколько примеров того, как углекислый газ увеличивает продуктивность растений: y цветущих растений наступает более раннее цветение, урожайность плодов повышaется, y роз реже происходит отмирание бутонов, растения дают более мощные побеги и более крyпные цветы. Именно поэтому СО2 можно назвать удобрением для растений. Дефицит СО2 является более серьёзной проблемой, чем дефицит элементов минерального питания – в среднем, растение синтeзирует из воды и углекислогo газа 94% массы сухого вещества, остальные 6%, растение получает из минеральных удобрений!

Подкормка растений углекислым газом в теплицах

Уровень СО2 в атмосферном воздухе – 370-400 ppm (частиц на миллион частиц). Все растения растут вполне хорошо при таком уровне углекислого газа, но если его уровень поднимается до 1000 ppm, то фотосинтез усиливается пропорционально росту СО2. У большинства растений при повышении уровня углекислого газа в теплице c 370 до 1000 ppm рост и урожайность могут увеличиться до 50%. И наоборот, снижение уровня СО2 ниже атмосферного уровня имеет очень сильный негативный эффект для роста растений.

Все наши статьи из рубрики: Теплицы и парники →→→

B некоторых случаях, особенно в теплицах с двойным остеклением, в которых воздухообмен c наружным воздухом сильно снижен, уровень углекислого газа в теплице может с легкостью опуститься ниже 370 ppm, что окажет очень негативное влияние на рост растений. Вентиляция в дневное время может приблизить уровень СО2 к атмосферному, но в теплице он все же никогда не сможет уже стать 370 ppm. Именно поэтому добавление в воздух теплицы СО2 искусственным путем представляется единственным выходом из положения.

Система подкормки растений углекислым газом (СО2) для промышленных теплиц. Система предназначена для выработки углекислого газа. Отбор СО2 осуществляется из трубопроводов на выходе дымовых газов из водогрейных котлов. Углекислый газ по трубопроводам распределяется по секциям теплиц. Контроль содержания СО2 в воздухе теплиц осуществляется автоматически приборами контроля.

То, до какой величины стоит поднять уровень СО2, зависит от многих факторов, от того, что выращивается в теплице. От освещенности, влажности, температуры, уровня вентиляции, от того, какую прибыль может дать повышение урожайности той или иной культуры. Для большинства растений в идеальных условиях точка насыщения достигается при уровне 1000-1300 ррm. Более низкий уровень (800-1000 ppm) рекомендуется для таких растений, как помидоры, огурцы, перец, салат латук.

Все наши статьи из рубрики: Теплицы и парники →→→

Для выращивания африканских фиалок и некоторых видов гербер рекомендуется даже ещё более низкий уровень (500-800 ppm). Повышение уровня СО2 в теплице выше атмосферного сокращает период роста на 5-10 % , улучшает качество урожая, увеличивает размер листьев и их толщину. У таких растений, как помидоры, огурцы, перец, повышение урожайности достигается за счет того, что у них образуется большее число плодов, которые растут быстрее.

Подкормка с использованием газогенераторов. Прямая газация осуществляется путем использования газогенераторов-пламенных горелок на природном газе, которые стационарно размещают на уровне шпалеры.

Типичная теплица высотой 2,4 метра имеет приблизительный объем 400 м3 при 100 м2 поверхности пола. Чтобы увеличить уровень СО2 с 300 до 1300 ppm потребуется дополнительно 1000 ppm или 0,1% СО2. Это потребует 0,4 м3 или 0,75 кг СО2 на каждые 100 м2 площади поверхности пола теплицы.

Применение сжиженного углекислого газа в баллонах является одним из простых, но дорогостоящих способов подкормки растений углекислым газом в теплице. Но данная технология считается наиболее совершенной.

СО2 стоит начинать добавлять ещё до рассвета, поскольку фотосинтез наиболее активно протекает именно в утренние часы. После достижения уровня СО2 = 1300 ppm, он должен поддерживаться, так как уровень СО2 в теплице снижается за счет фотосинтеза и вентиляции. Поскольку обычно фотосинтeз происходит только во время светового дня, в ночные часы добавление СО2 не требуется (за исключением технологий, предусматривающих досвечивание растений в ночные часы).

Не допускайте, чтобы в теплице был чрезмерно высокий уровень СО2. Слишком высокий уровень углекислого газа растениям не полезен.

Увеличение концентрации углекислого газа по сравнению с естественным уровнем повышает урожай овощных культур на 20-40% в зависимости от окружающих условий.

Например, подкормка салата углекислым газом обеспечивает прибавку урожая на 25-40% и ускоряет созревание на 10-15 дней. Таким образом, ничто не мешает Вам превращать углекислый газ в превосходные овощи.

Все наши статьи из рубрики: Теплицы и парники →→→

Подкормка растений углекислым газом

Углекислота жидкая (СО2, двуокись углерода, диоксид углерода)

  • Углекислота жидкая — это, сжиженный углекислый газ под очень высоким давлением, которое обычно равно 70 атмосферам. Жидкость, как и газ, абсолютно бесцветна, имеет слегка кислый привкус.
  • Поставляется и хранится углекислота в:
    • 40-литровых герметичных баллонах, которые защищены от коррозийных разрушений — срок хранения 2 года.
    • В транспортной бочке ЦЖУ-18 — срок хранения 6 месяцев.
  • Изготавливается в соответствии с ГОСТ 8050-50 «Двуокись углерода»
  • Чтобы узнать цены и сроки поставки нажмите подробнее.

Значение подкормки растений углекислым газом

Рост растений основан на процессе фотосинтеза.
Листья растений на свету с помощью хлорофилла поглощают углекислоту (углекислый газ, СО2) воздуха и вместе с водой перерабатывают ее в органические вещества.
Процесс фотосинтеза можно схематически изобразить так: углекислота + вода + свет = органическое вещество + кислород + вода.
В среднем, растение синтезирует из воды и углекислого газа 94% массы сухого вещества, остальные 6% растение получает из минеральных удобрений.
С повышением освещенности растений, фотосинтез, а значит и рост растений ускоряются. Одновременно, с ускорением фотосинтеза, увеличивается потребление углекислоты.
Для осуществления фотосинтеза растениям необходимы большие количества воздуха, так как атмосферный воздух содержит всего лишь 0,03% углекислого газа, что недостаточно для оптимального роста растений. При выращивании растений в теплицах низкое содержание углекислого газа является фактором, ограничивающим урожайность.
Установлено, что овощные растения на 100 м2 открытой площади ежечасно потребляют из атмосферного воздуха до 350 г углекислого газа, для этого им требуется не менее 500 м3 свежего воздуха в час, что в холодное время года невыполнимо из-за больших потерь тепла при проветривании теплицы.
При недостаточном воздухообмене, содержание СО2 в теплицах в результате его интенсивного поглощения растениями может упасть ниже 0,01% и фотосинтез практически прекращается.
Но даже и при проветривании теплицы содержания углекислого газа в ее воздухе будет недостаточно, так как для оптимального роста растений концентрация СО2 в воздухе теплицы должна быть больше, чем существующая концентрация СО2 в атмосферном воздухе.
Недостаток СО2 становится основным из факторов ограничивающих рост и развитие растений.
Дефицит СО2 является более серьёзной проблемой, чем дефицит элементов минерального питания.
По нормам технологического проектирования теплиц НТП 10-95 рекомендуемая концентрация СО2 в воздухе для томатов 0,13-0,15%, для огурцов 0,15-0,18%. Из практики оптимальным считается содержание СО2 у редиса 0,1-0,2%, капусты и моркови — 0,2-0,3%, огурца — 0,3-0,6%.
Подкормки СО2 играют очень важную роль в управлении вегетативным и генеративным балансом растения. Повышение активности фотосинтеза углекислотой стимулирует развитие растений. При этом до корневой системы доходит значительно больше питательных веществ, поэтому усиливается рост молодых корней, активизируется поглощение элементов минерального питания, повышается устойчивость растения к неблагоприятным факторам среды.
При добавлении углекислоты в воздух и повышении в нем ее концентрации можно повысить интенсивность фотосинтеза в 1,5-3 раза. На этом основан прием агротехники в условиях закрытого грунта — воздушное удобрение растение подкормкой углекислотой. Дозируя углекислый газ, можно эффективно добиться сокращения продолжительности вегетативной фазы развития растения, что обеспечит получение раннего, самого дорогого урожая овощей. При достаточной обеспеченности элементами минерального питания, эти подкормки всегда повышают общую урожайность этих культур на 15-40%, увеличивая количество и массу плодов, и ускоряют их созревание на 5-8 дней.
Прирост биомассы зеленых культур при подкормках СО2 существенно увеличивается. К примеру, урожайность салата повышается на 40%, созревание ускоряется на 10-15 дней. Подкормка цветочных культур в теплицах также высокоэффективна, поскольку значительно повышает качество, выход продукции увеличивается до 30%.
За счёт увеличения содержания углекислого газа в воздухе теплицы можно добиться снижения содержания нитратов в овощах, выращиваемых в зимнее время. Повышенная концентрация СО2 частично компенсирует недостаток освещённости зимой и при уменьшении светопропускания кровли теплицы, а также способствует более эффективному использованию света ранним утром.
К примеру, недостаток солнечной радиации зимой, который часто приводит к потере первых соцветий у томата, возможно успешно компенсировать увеличением концентрации СО2 до 0,1%. Такой технологический приём увеличивает интенсивность фотосинтеза, способствует более высокой интенсивности выведения ассимилятов из листьев, тем самым восстанавливая завязывание плодов.
В осеннем обороте подкормки углекислым газом являются основным резервом повышения урожайности овощных культур, в первую очередь томата. Ведение светокультуры вообще немыслимо без постоянных подкормок углекислым газом.
Многочисленные опыты показывают, что при подкормке углекислотой вес зелени и плодов увеличивается: у огурцов на 74-103%, у бобов на 112%, у томатов до 124%.
В опытах с сахарной свеклой вес корня увеличился на 19-57%, вес ботвы уменьшился. В других опытах, урожай редиса увеличился на 33-77%, фасоли 17-82%.
Овощи поразному реагируют на подкормку углекислотой. Огурцы требуют наибольшей подкормки, томатам и фасоли достаточно меньшей концентрации СО2. Продолжительность подкормки является фактором, улучшающим возможности прироста урожая. При повторении опытов с подкормкой огурцов в течение 3 месяцев урожай увеличился на 55%.
Количество расходуемой углекислоты должно быть пропорционально площади теплицы. Чем меньше расход углекислоты на единицу площади теплицы, тем хуже результаты по приросту урожая и наоборот.
Полностью покрыть дефицит СО2 в воздухе возможно только за счёт использования технических источников углекислого газа.
В настоящее время существуют три основных группы промышленных технологий подкормки растений в остеклённых и плёночных теплицах, использующие технические источники углекислого газа: прямая газация при помощи пламенных горелок, нагнетание отходящих газов котельной, подача чистого углекислого газа.
Для объективного сравнения этих технологий между собой, необходимо рассмотреть эти инженерные решения.

Прямая газация при помощи пламенных горелок

Прямая газация осуществляется путём использование пламенных горелок на природном газе (метан, очищенный от высших углеводородов (пропан, бутан и т.п.), сернистых и прочих примесей), установленных в помещении теплицы.
Подкормка производится непосредственно продуктами сгорания. На практике, при этом способе, воздух теплицы, одновременно с попаданием в него СО2, загрязняется соединениями, образующимися при сгорании топлива (из-за присутствия в нем микропримесей минеральной пыли, соединений серы и проч.), вредными для растений и человека. Образующийся в продуктах сгорания этилен значительно ускоряет старение растений. Данная технология подкормки сильнейшим образом влияет на агрономический режим в теплице (особенно летом), поскольку горелки нагревают и насыщают водяными парами и фитотоксичными газами воздух в теплице, что небезопасно для растений. Выжигание горелками кислорода из воздуха теплицы создает проблемы для здоровья работающему в ней персоналу. Подкормка прямой газацией огурца и томата применяться не может, из-за сильного влияния на температурно-влажностный режим и присутствия фитотоксичных газов в продуктах сгорания. Для других культур затраты на этот способ не всегда опрадывают его применение.

Нагнетание отходящих газов котельной

При нагнетании отходящих газов котельной, отходящие от котельной газы (дым) очищают с помощью палладиевых катализаторов или водяных скрубберов, охлаждают с отделением водного конденсата и затем подают в теплицу по газопроводам, нередко многократно разбавляя атмосферным воздухом.
По этому способу возможны значительные изменения состава продуктов сгорания, зависящие от режима работы котельной, содержание СО2 в дыме может изменяться. Недостатком данной технологии подкормки также является попадание в воздух теплицы сопутствующих продуктов сгорания топлива: окиси углерода, оксидов азота и серы, этилена и бензапирена. Концентрация в дыме этих токсичных соединений сильно зависит от режимов работы котельной. Степень очистки от тех же оксидов азота с помощью палладиевого катализатора составляет не более 40-75%. Даже при многократном разбавлении дымовых газов воздухом, ПДК токсичных компонентов в воздухе рабочей зоны может многократно превышать предельно допустимые концентрации для растений и человека. Главное требование к горелкам котельной – работать в постоянном режиме, сложно выполнить, из-за меняющейся температуры наружного воздуха. Палладиевые катализаторы для очистки отходящих газов весьма дороги.

Подача привозной жидкой углекислоты

Подача к растениям в теплице чистого углекислого газа, распределяемого по системе пластиковых рукавов малого диаметра – более совершенная на сегодня группа технологий.
Такой комплекс оборудования использует привозную углекислоту в цистернах или в баллонах, из которых газ через устройства подогрева и регулирования подачи нагнетается под собственным давлением в теплицу к растениям по пластиковым рукавам.
Несмотря на удобство и относительную техническую простоту систем, работающих на привозной углекислоте, их эффективное применение осложняется следующим обстоятельством. Подаваемая к растениям углекислота должна иметь высокую чистоту. Подобный высокоочищенный продукт, который подходит для подкормки тепличных растений, стоит достаточно дорого. На практике часты случаи покупки дешёвой жидкой углекислоты из спиртзаводов и химпроизводств, которая плохо очищена и пригодна лишь для технического использования. В ней могут содержаться значительные примеси сивушных масел, сероводорода и аммиака, этаноламинов, которые отрицательно сказываются на продуктивности растений и здоровье людей. Такую углекислоту не следует использовать для подкормки растений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *