Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na lokalnie produkowaną żywność i warzywa, przemysł szklarniowy szybko się rozwija. Kontrolowane środowisko wewnętrzne może zapewnić roślinom najlepsze warunki wzrostu, a stężenie CO2 ma pozytywny wpływ na fotosyntezę. Zastosowanie generatorów dwutlenku węgla w szklarniach zostanie omówione w naszym materiale.

Generator dwutlenku węgla do organizowania fotosyntezy roślin w szklarniach

W hermetycznie zamkniętych szklarniach rośliny mają zapewnione wystarczające oświetlenie, zapasy wody i składników odżywczych, ale ich tempo rozwoju jest ograniczone poziomem CO2 w powietrzu w pomieszczeniu.

Dwutlenek węgla jest niezbędny dla roślin w reakcjach chemicznych (fotosyntezie) do biosyntezy węglowodanów jako podstawa składników odżywczych i szkieletowych komórek roślinnych i tkanek w celu zapewnienia wzrostu i rozwoju. Wymiana gazowa podczas oddychania roślin zachodzi przez małe, regulowane otwory zwane szparkami.

Szparki znajdują się na górnej lub dolnej warstwie naskórka liścia rośliny.

W atmosferze ziemskiej poziom dwutlenku węgla wynosi 250–450 ppm, a zapotrzebowanie na różne gatunki roślin wynosi 700–800 ppm. W nowych kompleksach szklarniowych z dobrym uszczelnieniem poziom CO2 w pomieszczeniach jest 4 razy niższy niż w powietrzu zewnętrznym, co negatywnie wpływa na wzrost i rozwój upraw.

Co więcej, wraz ze wzrostem czasu trwania i mocy sztucznego oświetlenia pomieszczenia, zapotrzebowanie roślin na CO2 wzrasta 2-3 razy. Nasycając powietrze szklarni dwutlenkiem węgla, wzrost plonów i wzrost plonów o 20–40%.

Czy wiesz Ruiny szklarni z 79 roku naszej ery e. znaleziono podczas wykopalisk w Pompejach. Nowoczesne szklarnie powstały w XIII wieku we Włoszech.

Schemat CO2 w szklarniach przemysłowych

System zaopatrzenia w dwutlenek węgla w komercyjnych szklarniach obejmuje generator gazu, wentylator, urządzenie pomiarowe, analizator gazu i linie transportowe. Zarządzanie odbywa się za pomocą komputera.

Metody wytwarzania CO2:

• techniczny CO2 z butli;
• spalanie metanu;
• gazy spalinowe z ciepłowni;
• spalinowa mini CHP.

Gaz z kotłowni

Najpopularniejszą metodą wzbogacania CO2 w szklarni jest spalanie paliw kopalnych. Stosowane gazy spalinowe nie mogą zawierać niebezpiecznej ilości szkodliwych składników, dlatego metan jest najczęściej paliwem do generatorów gazu w szklarniach. Po spaleniu 1 m3 metanu powstaje około 1,8 kg CO2.

Ważne! Urządzenia pomiarowe - analizatory gazu, które stale monitorują skład spalin, pozwalają w jak największym stopniu zabezpieczyć pomieszczenie.

Podczas wykorzystywania odpadów kominowych ze spalania gorące spaliny są wychwytywane i oczyszczane. Po oczyszczeniu spalin przez neutralizację katalityczną za pomocą katalizatorów lub płuczek mieszaninę gazowo-powietrzną schładza się w wymienniku ciepła do 50 ° C i doprowadza gazem głównym do szklarni w postaci nawozu.

Jednak taka metoda dostarczania gazu do nawożenia roślin może prowadzić do zanieczyszczenia powietrza szklarni szkodliwymi zanieczyszczeniami produktów spalania, ponieważ urządzenia do oczyszczania gazu oczyszczają tylko odpady gazowe o 50–75%. W związku z tym stężenie szkodliwych substancji w zamkniętej szklarni może przekraczać maksymalne dopuszczalne normy dla roślin i ludzi.

Nie można zapewnić ciągłego trybu spalania palników w kotłach grzewczych ze względu na zmieniającą się temperaturę otoczenia, dlatego przepływ odpadów gazowych jest nierównomierny. Ponadto katalizatory palladowe i płuczki są ekonomicznie drogie i zwiększają część eksploatacyjną pod względem zawartości szklarni.

Sieci dystrybucyjne wykonane z rękawów polietylenowych

Jako system dystrybucji gazu w szklarni stosuje się linię transportową rur z polietylenu. W punktach pobierania gazu nad każdym złożem przymocowane są do niego elastyczne rękawy polietylenowe o średnicy 50 mm z równomiernie rozmieszczonymi otworami. Rękawy są równe długości łóżek i rozciągnięte wzdłuż nich lub pod półkami. Kondensacja wewnątrz układu jest eliminowana przez przechylenie rur.

CO2 jest znacznie cięższy od powietrza, dlatego bardzo ważne jest, aby gaz był odprowadzany z dołu. Cyrkulacja powietrza za pomocą poziomych wentylatorów lub systemu wentylacji strumieniowej zapewnia równomierne rozprowadzanie, przenosząc duże ilości powietrza w szklarni, gdy górne otwory wentylacyjne są zamknięte lub wentylatory wyciągowe nie działają.

System zasilania i opcje zaopatrzenia w gaz w małych szklarniach rolniczych lub domowych

W przypadku prywatnych i małych gospodarstw istnieją prostsze i mniej kosztowne metody dostarczania gazu, biorąc pod uwagę powierzchnię szklarni, rodzaj i liczbę uprawianych roślin.

Czy wiesz Zastosowanie produktów spalania gazu w celu zwiększenia poziomu CO2 w powietrzu szklarni zostało zaproponowane w 1936 r. Na podstawie udanych eksperymentów z uprawami warzyw przez specjalistów z Instytutu Energii i Akademii Timiryazev.

Generator gazu

Generator gazu do małych pomieszczeń opiera się na uzyskiwaniu niezbędnego dwutlenku węgla z powietrza atmosferycznego. Wydajność takiego urządzenia wynosi 0,5 kg / h. Urządzenie jest wyposażone w filtry, które pozwalają na uzyskanie oczyszczonego gazu, a dozowniki zapewniają przepływ wymaganych objętości. Mikroklimatyczne wskaźniki szklarni nie zmieniają się.

Butle z gazem

Gaz z butli jest wykorzystywany na małych obszarach z wtryskiem 8-10 kg / h na każde 100 m². Butla musi być wyposażona w regulator ciśnienia (reduktor ciśnienia) i automatyczny zawór odcinający dopływ gazu (elektrozawór) - urządzenia te zabezpieczą dopływ gazu.

Pojemność 1 butli wynosi 25 kg gazu. Przy znacznych kosztach bardziej racjonalne jest stosowanie zbiorników izotermicznych o różnych pojemnościach na skroplony gaz, które w razie potrzeby można uzupełnić.

Czujnik i regulator gazu

Dostawy gazu muszą być monitorowane i regulowane, aby zapewnić optymalną równowagę i dobre warunki uprawy, aby uniknąć kosztownego przedawkowania i zapewnić bezpieczeństwo osobom dbającym o rośliny i zbierającym plony.

Do monitorowania i pomiaru poziomu CO2 w szklarni zwykle stosuje się czujniki z wartością zadaną, na przykład 800 ppm. Gdy czujnik wykryje niski poziom, aktywuje system dozowania. Po osiągnięciu wymaganego poziomu CO2 układ sterowania wyłączy dopływ CO2.

Czujniki i regulatory mogą generować alarm w przypadku przekroczenia dopuszczalnego poziomu stężenia i obejmować awaryjny system wentylacji. Obecnie na rynku są popularne czujniki CO2 na podczerwień, zaprojektowane na zasadzie podwójnej wiązki podczerwieni.

Węże i rury z PVC do dostarczania CO2

Kwestia dostarczania gazu do pokoju nie jest trudna i wszyscy decydują o tym niezależnie. Zazwyczaj system dystrybucji składa się z gazociągu składającego się z rur (PCV lub polipropylenu), małych perforowanych tulei z tworzywa sztucznego (50 mm) i podłączonych czujników i regulatora klimatu.

Bezpośrednio do roślin gaz wchodzi przez otwory w ramionach. Rękawy na linę można zawiesić na dowolnym poziomie - na łóżkach do nawożenia systemu korzeniowego, na stojakach i kratach do karmienia liści i punktów wzrostu.

Umożliwia to dokładne i ekonomiczne dozowanie gazu o prawie 100% stężeniu w ciągu dnia do pożądanego obszaru uprawy. Prędkości podawania są regulowane w zależności od wskaźników klimatycznych oraz dziennej i sezonowej dynamiki fotosyntezy.

Źródła biologiczne

Nieszkodliwym i niedrogim wyborem dostaw gazu mogą być biologiczne źródła dwutlenku węgla.

Jeśli w gospodarstwie są zwierzęta, wówczas poprzez ustawienie szklarni przez ścianę ze stodoły i wyposażenie obu pomieszczeń w wentylację nawiewną i wywiewną, możliwe jest zorganizowanie dostarczania dwutlenku węgla z oddychania zwierząt, które z kolei otrzymają tlen z roślin.

Ponadto bilans i objętości gazów, a także regulacje będą musiały zostać określone empirycznie. Tę samą metodę dostarczania CO2 można zapewnić z browarów i gorzelni.

Dwutlenek węgla do ogórków obornikowych

Obornik i inne substancje organiczne nie tylko dostarczają roślinom składników odżywczych, ale także emitują dwutlenek węgla podczas fermentacji, którego ilość może poprawić wzrost roślin warzywnych. Stwarza to korzystne warunki dla dostarczania powietrza zarówno do systemu korzeniowego, jak i do nadziemnych części roślin.

Obornik należy rozcieńczyć wodą w stosunku 1: 3.

Dobrym przykładem jest historia, która wydarzyła się na przełomie XIX i XX wieku w Akademii Timiryazev, gdzie przez kilka lat próbowali uprawiać ogórki w szklarniach, ale pomimo naukowego podejścia nie udało im się. Następnie naukowcy postanowili zwrócić się do ogrodników Kliny, którzy uprawiają godne pozazdroszczenia uprawy ogórków w szklarniach.

Zaprosili ogrodnika z Klin i zaproponowali, że będą uprawiać dla siebie ogórki w szklarni Akademii, ale pozwolą mu korzystać z jego technologii w przyszłości. Sztuczka polegała na tym, że w pomieszczeniu zainstalowano zbiorniki z rozcieńczonym obornikiem, a dwutlenek węgla emitowany podczas fermentacji nawoził rośliny ogórków.

Eksperymentalnie stwierdzono, że dzięki ciągłemu nawozowi z dwutlenkiem węgla w ciągu dnia osiąga się maksymalny (54%) wzrost masy ogórków.

Fermentacja Alkoholu

Fermentacja alkoholowa, a także rozkład mikrobiologiczny, to metoda produkcji dwutlenku węgla. Umieszczając wśród roślin puszki ze sfermentowaną brzeczką, można nasycić powietrze dwutlenkiem węgla. Do fermentacji używaj wody, cukru i drożdży lub padliny oraz nieodpowiednich owoców i jagód oraz ziarna (pszenicy, żyta).

Innym sposobem jest zastosowanie fermentacji pokrzywy.

Aby to zrobić, napełnij pojemnik jedną trzecią trawy (świeżej lub suszonej) i napełnij go wodą. Fermentacja trwa dwa tygodnie. Mieszaninę miesza się codziennie w celu uwolnienia CO2. Aby wyeliminować nieprzyjemny zapach, możesz dodać walerianę (1-2 gałęzie) do mieszaniny lub posypać pyłem na wierzchu.

Sfermentowaną mieszaninę stosuje się jako płynną przynętę. Aby regulować przepływ, stosuje się specjalne nakrętki (CO2Pro), które można łatwo przykręcić do standardowych plastikowych butelek.

Ważne! Zapachy fermentacyjne można zmniejszyć, umieszczając pojemniki z moszczem na śluzie wodnej, jak ma to miejsce w przypadku produkcji wina w domu.

Picie wody gazowanej jako źródła dwutlenku węgla

Zwykła butelka wody gazowanej jest niedrogim, choć nieefektywnym źródłem dwutlenku węgla. Około 6–8 g dwutlenku węgla rozpuszcza się w 1 litrze gazowanej wody, w zależności od stopnia zawartości gazu.

Ta metoda nie pozwala dokładnie określić stężenia gazu i obliczyć optymalną dawkę, dlatego można ją uznać za środek awaryjny w celu zwiększenia poziomu CO2 w małych objętościach pomieszczenia. Innym sposobem wykorzystania wody gazowanej jako nawozu jest nasycenie dwutlenku węgla z butli z wodą do nawadniania.

Naturalne źródła dwutlenku węgla: powietrze i gleba

Jeśli szklarnia nie jest wyposażona w system dostarczania CO2, powietrze atmosferyczne jest naturalnym źródłem CO2 dla roślin z regularną wentylacją pomieszczenia i otwartymi ryglami. Ale stanowi to tylko jedną trzecią dziennego zapotrzebowania.

Nocne oddychanie roślin i procesy rozkładu gleby, oddychanie korzeni roślin, bakterii, grzybów i mikroorganizmów glebowych również uzupełniają szklarnię dwutlenkiem węgla.

Inną mało zaawansowaną metodą dodawania CO2 jest kompostowanie materiału roślinnego i substancji organicznych w szklarni, co prowadzi nie tylko do wzbogacenia gleby w makro- i mikroelementy, ale także do uzupełnienia CO2 (do 20 kg / h z 1 ha).

Proces kompostowania wytwarza dwutlenek węgla, ale uwalniane są również szkodliwe gazy i powstają warunki do namnażania się patogenów i owadów. Stężenie CO2 wytwarzanego w ten sposób jest trudne do kontrolowania, a metoda jest niewiarygodna.

Zrób to sam system i generator dwutlenku węgla do szklarni: uzasadnione lub nie

Wykonalność produkcji generatora gazu powinna być niezależnie oceniana na podstawie jego możliwości finansowych i materiałowych oraz kosztów pracy.

Oprócz zainstalowania generatora gazu w postaci kotła o dużym uwalnianiu ciepła potrzebny będzie system dostarczania gazu do pomieszczeń szklarni (gazociągu), urządzenia pomiarowe i kontrolne. Możliwe jest zatem samodzielne stworzenie systemu, ale ocena jego racjonalności dla małych obszarów szklarniowych jest możliwa tylko przy pomocy obliczeń matematycznych.

O wiele prostsze i tańsze jest badanie alternatywnych źródeł dwutlenku węgla i sposobów ich wykorzystania w zamkniętych warunkach gruntowych. Na przykład system skroplonego gazu kosztuje około 2 milionów rubli, a jeśli używasz gazu z butli, koszt zmniejsza się 10 razy.

Ważne! Wysokie stężenie dwutlenku węgla jest toksyczne dla organizmów żywych, więc podniesienie poziomu do 10 000 ppm (1%) i więcej w ciągu kilku godzin wyeliminuje szkodniki (mączlika, przędziorków) w szklarni.

Podstawowe zasady składania wniosków

Dawka i okresy nasycenia powietrza w szklarni CO2 zależą od pory roku i pory dnia, stopnia uszczelnienia pomieszczenia, intensywności ekspozycji na światło i rodzaju uprawianych roślin.

Oświetlenie

W wyniku fotosyntezy rośliny otrzymują węglowodany do wzrostu i rozwoju, przetwarzając dwutlenek węgla i wodę za pomocą energii świetlnej. Te 3 składniki są ważne dla mechanizmu otwierania szparków na powierzchni liścia i rozpoczęcia wymiany gazu między roślinami a środowiskiem. W intensywnym świetle rośliny aktywniej zużywają CO2, a tempo fotosyntezy wzrasta.

Stężenie CO2 w pomieszczeniu musi być utrzymywane na poziomie 600–800 ppm. Przy intensywnym oświetleniu wzrasta temperatura w szklarni i trzeba otworzyć pawęże w celu wentylacji, więc stężenie wzrasta do 1000-1500 ppm.

Zużycie CO2 w świetle słonecznym wynosi około 250 kg / ha na dzień, przy zamkniętych oknach. Przy otwartych oknach i wietrznej pogodzie - 500-1000 kg / ha. Zimą dawki nawozów gazowych są zmniejszane do 600 ppm, ponieważ sztuczne światło pomaga przyspieszyć fotosyntezę.

Czas karmienia

Suplementacja CO2 jest najbardziej skuteczna w okresie aktywnego wzrostu rośliny w okresie jasnym. Generowanie CO2 powinno rozpocząć się rano dwie godziny po rozpoczęciu oświetlenia i do osiągnięcia pożądanego poziomu stężenia (1 godzina). Następnie generator powinien zostać wyłączony. Poziomy CO2 wrócą do środowiska przed zmrokiem.

Ważne! Wzrost CO2 występuje tylko w hermetycznie zamkniętej szklarni, ponieważ infiltracja atmosfery zewnętrznej rozcieńczy stężenie dwutlenku węgla w pomieszczeniu.

Drugi suplement należy przeprowadzić 2 godziny przed końcem światła dziennego, a rośliny pójdą spać - powstały dwutlenek węgla zostanie skutecznie wchłonięty i przetworzony w nocy.

Określenie zużycia dwutlenku węgla dla każdej uprawy osobno

Uprawy takie jak bakłażan, ogórki, pomidory, papryka, sałata i inne są obecnie regularnie uprawiane w nowoczesnych szklarniach, w których kontrolowane jest światło, woda, temperatura, składniki odżywcze i poziomy dwutlenku węgla są regulowane w celu stworzenia warunków optymalnie sprzyjających wzrostowi.

Wzrost stężenia z 400 do 1000 ppm może stymulować tempo fotosyntezy roślin i prowadzi do wzrostu plonu o 21–61% dla kwiatów i warzyw. Ponadto nawożenie dwutlenkiem węgla daje wcześniejsze plony (o 7-12 dni) i poprawia odporność roślin na choroby i szkodniki.

Do użytku w pomieszczeniach zalecane są następujące poziomy CO2 w powietrzu (1000 ppm = 0,1%):

• ogórki, pomidory - 0,2–0,3%;
• dynia, fasola - 0,3%;
• rzodkiewka, sałata - 0,2-0,25%;
• kapusta, marchew - 0,2-0,3%.

Różne rośliny mają różne wymagania dotyczące CO2, co również należy wziąć pod uwagę.

Zgodnie z wynikami badań uprawy warzyw wykazały takie cechy podczas nawożenia dwutlenkiem węgla:

Rośliny kwiatowe (dieffenbachia, róże i chryzantemy) wykazały wczesne kwitnienie przy 1000 ppm i podniosły jego jakość o 20%. W przypadku zbóż podniesienie CO2 do 600 ppm zwiększa plon ryżu, pszenicy, soi o 13% i kukurydzy o 20%.

Podczas uprawy grzybów należy pamiętać, że dwutlenek węgla hamuje rozwój grzybni, więc pomieszczenie musi być wentylowane, aby zmniejszyć jego stężenie.

Ważne! Nadmierny poziom CO2 (5000 ppm) może powodować zawroty głowy lub brak koordynacji u ludzi. U roślin procesy metabolizmu oddechowego są zaburzone, wzrost i rozwój spowalnia, pojawia się martwica liści i pąków (nie w pełni się otwierają).

Po docenieniu znaczenia fotosyntezy w fizjologii roślin i zapoznaniu się z metodami produkcji dwutlenku węgla, możesz prawidłowo i terminowo dostarczyć uprawom szklarniowym dwutlenek węgla i uzyskać rośliny wysokiej jakości.