Sakarā ar pieaugošo pieprasījumu pēc vietēji ražotiem pārtikas un dārzeņiem siltumnīcas nozare strauji paplašinās. Kontrolēta iekštelpu vide var nodrošināt augiem labākos augšanas apstākļus, un CO2 koncentrācija pozitīvi ietekmē fotosintēzi. Oglekļa dioksīda ģeneratoru izmantošana siltumnīcās tiks apskatīta mūsu materiālā.
Oglekļa dioksīda ģenerators augu fotosintēzes organizēšanai siltumnīcās
Hermētiski noslēgtās siltumnīcās augi ir nodrošināti ar pietiekamu apgaismojumu, ūdens un barības vielu piegādi, taču to attīstības tempu ierobežo CO2 līmenis istabas gaisā.
Oglekļa dioksīds ir nepieciešams augiem ķīmiskās reakcijās (fotosintēzē) ogļhidrātu biosintēzē kā augu šūnu un audu barības un skeleta sastāvdaļu pamatā, lai nodrošinātu augšanu un attīstību. Gāzes apmaiņa augu elpošanas laikā notiek caur mazām, regulējamām atverēm, ko sauc par stomatiem.
Stomata atrodas vai nu uz augu lapas epidermas augšējā, vai apakšējā slāņa.
Zemes atmosfērā oglekļa dioksīda līmenis ir 250–450 ppm, un vajadzība pēc dažādām augu sugām ir 700–800 ppm. Jaunos siltumnīcu kompleksos ar labu blīvējumu iekštelpu CO2 līmenis ir 4 reizes mazāks nekā ārējā gaisā, un tas negatīvi ietekmē kultūraugu augšanu un attīstību.
Turklāt, palielinoties telpas mākslīgā apgaismojuma ilgumam un jaudai, vajadzība pēc augiem CO2 palielinās 2–3 reizes. Piesātinot siltumnīcas gaisu ar oglekļa dioksīdu, labības augšana un raža palielinās par 20–40%.
Vai jūs zināt Siltumnīcu drupas datētas ar 79. gadu AD piem., tika atrasti Pompejas izrakumu laikā. Mūsdienu siltumnīcas radās 13. gadsimtā Itālijā.
CO2 shēma rūpnieciskajās siltumnīcās
Oglekļa dioksīda padeves sistēma komerciālajās siltumnīcās ietver gāzes ģeneratoru, ventilatoru, dozēšanas ierīci, gāzes analizatoru un transporta līnijas. Pārvaldība tiek veikta, izmantojot datoru.
CO2 iegūšanas metodes:
- balonu tehniskais CO2;
- metāna dedzināšana;
- izplūdes gāzes no apkures iekārtām;
- izplūdes gāzu mini koģenerācija.
Katlu mājas gāze
Visizplatītākā metode CO2 bagātināšanai siltumnīcā ir fosilā kurināmā sadedzināšana. Izmantotās dūmgāzes nedrīkst saturēt bīstamu daudzumu kaitīgu sastāvdaļu, tāpēc siltumnīcās gāzes ģeneratoru degviela visbiežāk ir metāns. Sadedzinot 1 m³ metāna, rodas aptuveni 1,8 kg CO2.
Svarīgi! Mērīšanas ierīces - gāzu analizatori, kas pastāvīgi uzrauga izplūdes gāzu sastāvu, ļauj pēc iespējas vairāk nodrošināt telpu.
Izmantojot dūmgāzu atkritumus, kas radušies sadegšanas laikā, karstās izplūdes gāzes uztver un notīra. Pēc izplūdes gāzu attīrīšanas ar katalītisko neitralizāciju, izmantojot katalizatorus vai skruberus, gāzes-gaisa maisījumu siltummaiņā atdzesē līdz 50 ° C un caur gāzes vadu uz siltumnīcu padod mēslojuma veidā.
Tomēr šāda gāzes padeves metode augiem mēslot var izraisīt siltumnīcas piesārņošanu ar kaitīgiem sadegšanas produktu piemaisījumiem, jo gāzes tīrīšanas ierīces attīra gāzes atkritumus tikai par 50–75%. Līdz ar to kaitīgo vielu koncentrācija slēgtā siltumnīcā var pārsniegt maksimāli pieļaujamās normas augiem un cilvēkiem.
Apkārtējās temperatūras mainības dēļ nav iespējams nodrošināt nepārtrauktu degļu degšanas režīmu apkures katlos, tāpēc gāzes atkritumu plūsma ir nevienmērīga. Turklāt pallādija katalizatori un skruberi ir ekonomiski dārgi un siltumnīcas satura ziņā palielina patērējamo daļu.
Izplatīšanas tīkli, kas izgatavoti no polietilēna piedurknēm
Kā gāzes sadales sistēma siltumnīcas iekšienē tiek izmantota polietilēna cauruļu transporta līnija. Gāzes paraugu ņemšanas vietās virs katras gultas tai ir piestiprinātas elastīgas polietilēna uzmavas ar diametru 50 mm ar vienmērīgi izvietotām atverēm. Uzmavas ir vienādas ar gultu garumu un izstieptas gar tām vai zem plauktiem. Kondensāts sistēmas iekšienē tiek novērsts, sasverot caurules.
CO2 ir daudz smagāks nekā gaiss, tāpēc ir ļoti svarīgi, lai gāze tiktu izvadīta no apakšas. Gaisa cirkulācija, izmantojot horizontālos ventilatorus vai strūklas ventilācijas sistēmu, nodrošina vienmērīgu sadali, pārvietojot lielu gaisa daudzumu siltumnīcā, kad augšējās ventilācijas atveres ir aizvērtas vai izplūdes ventilatori nedarbojas.
Piegādes sistēma un gāzes piegādes iespējas mazās saimniecības vai mājas siltumnīcās
Privātajām un mazajām saimniecībām ir vienkāršākas un lētākas gāzes piegādes metodes, ņemot vērā siltumnīcu platību, audzēto kultūru veidu un skaitu.
Vai jūs zināt Gāzes sadegšanas produktu izmantošana CO2 līmeņa paaugstināšanai siltumnīcu gaisā tika ierosināta jau 1936. gadā, pamatojoties uz Enerģētikas institūta un Timirjazeva akadēmijas veiksmīgiem eksperimentiem ar dārzeņu kultūrām.
Gāzes ģenerators
Gāzes ģeneratora nelielām telpām pamatā ir nepieciešamā oglekļa dioksīda iegūšana no atmosfēras gaisa. Šādas ierīces produktivitāte ir 0,5 kg / h. Ierīce ir aprīkota ar filtriem, kas ļauj iegūt attīrītu gāzi, un dozatori nodrošina nepieciešamo tilpumu plūsmu. Siltumnīcas mikroklimatiskie rādītāji nemainās.
Gāzes baloni
Balonu gāze tiek izmantota nelielām platībām ar iesmidzināšanu 8-10 kg / h uz katriem 100 m². Balonam jābūt aprīkotam ar spiediena regulatoru (spiediena reduktoru) un automātisku vārstu, lai izslēgtu gāzes padevi (solenoīds) - šīs ierīces aizsargās gāzes padevi.
Viena cilindra tilpums ir 25 kg gāzes. Par ievērojamām izmaksām ir saprātīgāk sašķidrinātās gāzes izotermiskās tvertnes izmantot dažādās ietilpībās, kuras vajadzības gadījumā var papildināt.
Sensors un gāzes regulators
Gāzes padeve ir jāuzrauga un jāregulē, lai nodrošinātu optimālu līdzsvaru un labus audzēšanas apstākļus, izvairītos no dārgas pārdozēšanas un nodrošinātu to cilvēku drošību, kuri rūpējas par kultūrām un ražas novākšanu.
CO2 līmeņa uzraudzībai un mērīšanai siltumnīcā sensorus parasti izmanto ar uzdoto vērtību, piemēram, 800 ppm. Kad sensors konstatē zemu līmeni, tas aktivizē dozēšanas sistēmu. Kad tiek sasniegts nepieciešamais CO2 līmenis, vadības sistēma izslēdz CO2 padevi.
Sensori un regulatori var izraisīt trauksmi, pārsniedzot pieļaujamo koncentrācijas līmeni, un iekļauj avārijas ventilācijas sistēmu. Tagad tirgū ir populāri infrasarkano staru CO2 sensori, kas veidoti pēc dubultā infrasarkanā starojuma principa.
PVC šļūtenes un caurules CO2 padevei
Jautājums par gāzes piegādi telpai nav grūts, un visi to izlemj patstāvīgi. Parasti sadales sistēmu veido gāzes cauruļvads, kas sastāv no caurulēm (PVC vai polipropilēna), mazām perforētām plastmasas piedurknēm (50 mm) un savienotiem sensoriem un klimata regulatora.
Gāze tieši caur augiem nonāk caur atverēm rokās. Virves piedurknes var pakarināt jebkurā līmenī - uz gultām sakņu sistēmas mēslošanai, uz statīviem un trellises, lai barotu ar lapām un augšanas punktiem.
Tas ļauj precīzi un ekonomiski izmērīt gāzi dienas laikā gandrīz 100% koncentrācijā vēlamajā audzēšanas vietā. Barības ātrumu regulē atkarībā no klimatiskajiem rādītājiem un fotosintēzes ikdienas un sezonālās dinamikas.
Bioloģiskie avoti
Pārbaudiet
Ja fermā ir dzīvnieki, tad, sakārtojot siltumnīcu caur sienu no šķūņa un aprīkojot abas telpas ar pieplūdes un izplūdes ventilāciju, ir iespējams organizēt oglekļa dioksīda nodrošināšanu no dzīvnieku elpošanas, kas savukārt no augiem saņems skābekli.
Turklāt gāzu līdzsvars un tilpumi, kā arī regulēšana būs jānosaka empīriski. To pašu CO2 piegādes metodi var nodrošināt no alus darītavām un spirta rūpnīcām.
Oglekļa dioksīds kūtsmēslu gurķiem
Kūtsmēsli un citas organiskās vielas ne tikai nodrošina augus ar barības vielām, bet arī fermentācijas laikā izdala oglekļa dioksīdu, kura daudzums var uzlabot dārzeņu kultūru augšanu. Tas rada labvēlīgus apstākļus gaisa padevei gan sakņu sistēmai, gan augu antenu daļām.
Kūtsmēslus vajadzētu atšķaidīt ar ūdeni proporcijā 1: 3.
Labs piemērs ir stāsts, kas notika deviņpadsmitā un divdesmitā gadsimta mijā Timiryazev akadēmijā, kur vairākus gadus viņi mēģināja audzēt gurķus siltumnīcās, taču, neskatoties uz zinātnisko pieeju, viņiem neizdevās. Tad zinātnieki nolēma vērsties pie Klina dārzniekiem, kuri savās siltumnīcās audzē apskaužamas gurķu kultūras.
Viņi uzaicināja dārznieku no Klinas un piedāvāja sev audzēt gurķus akadēmijas siltumnīcā, bet ļāva viņam turpmāk izmantot savu tehnoloģiju. Viltība bija tāda, ka telpas iekšpusē tika uzstādītas tvertnes ar atšķaidītu kūtsmēslu, un fermentācijas laikā izdalītais oglekļa dioksīds apaugļoja gurķu augus.
Eksperimentāli tika atklāts, ka dienas laikā ar nepārtrauktu mēslojumu ar oglekļa dioksīdu tiek sasniegts gurķu svara maksimālais pieaugums (54%).
Alkohola fermentācija
Alkoholiskā fermentācija, kā arī mikrobioloģiskā sadalīšanās ir oglekļa dioksīda iegūšanas metode. Ievietojot starp augiem kannas ar raudzētu misu, ir iespējams gaisu piesātināt ar oglekļa dioksīdu. Fermentācijai izmantojiet ūdeni, cukuru un raugu vai burkānu, kā arī nepiemērotus augļus un ogas, kā arī graudus (kviešus, rudzus).
Vēl viens veids ir nātru fermentācijas pielietošana.
Lai to izdarītu, piepildiet trauku ar trešdaļu zāles (svaigas vai žāvētas) un piepildiet to ar ūdeni. Fermentācija ilgst divas nedēļas. Maisījumu katru dienu maisa, lai atbrīvotos no CO2. Lai novērstu nepatīkamo smaku, maisījumam varat pievienot baldriānu (1-2 zarus) vai virsū apkaisīt putekļus.
Fermentēto maisījumu izmanto kā šķidru ēsmu. Plūsmas regulēšanai tiek izmantoti speciāli vāciņi (CO2Pro), kurus viegli ieskrūvē uz standarta plastmasas pudelēm.
Svarīgi! Fermentācijas smakas var samazināties, ja uz ūdens slūžas ievietojat traukus ar misu, kā tas tiek darīts mājās vīna ražošanā.
Dzeramais dzirkstošais ūdens kā oglekļa dioksīda avots
Parastā dzirkstošā ūdens pudele ir pieņemams, kaut arī neefektīvs oglekļa dioksīda avots. Atkarībā no gāzes satura pakāpes 1 litrā gāzēta ūdens izšķīdina apmēram 6–8 g oglekļa dioksīda.
Metode neļauj precīzi noteikt gāzes koncentrāciju un aprēķināt optimālo devu, tāpēc to var uzskatīt par ārkārtas pasākumu, lai palielinātu CO2 līmeni nelielos telpas apjomos. Vēl viens veids, kā dzirkstošo ūdeni izmantot kā mēslojumu, ir piesātināt oglekļa dioksīdu no ūdens baloniem apūdeņošanai.
Dabiski oglekļa dioksīda avoti: gaiss un augsne
Ja siltumnīca nav aprīkota ar CO2 padeves sistēmu, tad atmosfēras gaiss ir dabisks CO2 avots augiem ar regulāru telpas ventilāciju un atvērtu transomsu. Bet tas nodrošina tikai trešo daļu no ikdienas vajadzībām.
Pārbaudiet
Vēl viena zemu tehnoloģiju metode CO2 pievienošanai ir augu materiāla un organisko vielu kompostēšana siltumnīcā, kas noved pie ne tikai augsnes bagātināšanas ar makro- un mikroelementiem, bet arī ar CO2 papildināšanu (līdz 20 kg / h no 1 ha).
Kompostēšanas procesā rodas oglekļa dioksīds, bet izdalās arī kaitīgas gāzes, tiek radīti apstākļi patogēnu un kukaiņu pavairošanai. Šādā veidā radīto CO2 koncentrāciju ir grūti kontrolēt, un metode nav uzticama.
“Dariet pats” oglekļa dioksīda sistēma un ģenerators siltumnīcām: pamatots vai ne
Gāzes ģeneratora ražošanas iespējamība būtu jānovērtē neatkarīgi, pamatojoties uz tā finansiālajām un materiālajām iespējām un darbaspēka izmaksām.
Papildus gāzes ģeneratora uzstādīšanai katla formā ar lielu siltuma izdalīšanos jums būs nepieciešama sistēma gāzes piegādei uz siltumnīcas telpām (gāzes vads), mērīšanas un kontroles aprīkojums. Tādējādi sistēmu ir iespējams izveidot pats, bet novērtēt tās racionalitāti mazām siltumnīcu platībām ir iespējams tikai ar matemātisku aprēķinu palīdzību.
Daudz vienkāršāk un lētāk ir izpētīt alternatīvos oglekļa dioksīda avotus un to, kā tos izmantot slēgta zemes apstākļos. Piemēram, sašķidrinātās gāzes sistēma maksā apmēram 2 miljonus rubļu, un, ja jūs izmantojat gāzi no baloniem, izmaksas tiek samazinātas 10 reizes.
Svarīgi! Augsta oglekļa dioksīda koncentrācija ir toksiska dzīviem organismiem, tāpēc, paaugstinot līmeni līdz 10 000 ppm (1%) un augstāku dažu stundu laikā, siltumnīcā tiks iznīcināti kaitēkļi (balto tauriņš, zirnekļa ērce).
Iesniegšanas pamatnoteikumi
Gaisa devas un laika piesātinājuma periodi siltumnīcefekta CO2 ir atkarīgi no gadalaika un diennakts laika, telpas hermētiskuma pakāpes, apgaismojuma intensitātes un audzēto kultūru veida.
Apgaismojums
Fotosintēzes rezultātā augi saņem ogļhidrātus augšanai un attīstībai, ar gaismas enerģijas palīdzību pārstrādājot oglekļa dioksīdu un ūdeni. Šie 3 komponenti ir svarīgi stomātu atvēršanās mehānismam uz lapu virsmas un gāzes apmaiņas sākumam starp augiem un vidi. Intensīvas gaismas apstākļos augi aktīvāk patērē CO2, palielinās fotosintēzes ātrums.
CO2 koncentrācija telpā jāsaglabā pie 600–800 ppm. Ar intensīvu apgaismojumu siltumnīcā temperatūra paaugstinās, un jums ir jāatver transoms ventilācijai, tāpēc koncentrācija tiek palielināta līdz 1000-1500 ppm.
CO2 patēriņš saules gaismā ir aptuveni 250 kg / ha dienasgaismas stundās ar aizvērtiem logiem. Ar atvērtiem logiem un vējainu laiku - 500-1000 kg / ha. Ziemā gāzes mēslojuma likmes tiek samazinātas līdz 600 ppm, jo mākslīgais apgaismojums palīdz paātrināt fotosintēzi.
Barošanas laiks
CO2 papildināšana ir visefektīvākā auga aktīvās augšanas periodā, gaišajā periodā. CO2 ģenerēšana jāsāk no rīta divas stundas pēc apgaismojuma sākuma un līdz tiek sasniegts vēlamais koncentrācijas līmenis (1 stunda). Tad ģenerators ir jāizslēdz. CO2 līmenis atgriezīsies vidē pirms tumsas iestāšanās.
Svarīgi! CO2 pieaugums notiek tikai hermētiski noslēgtā siltumnīcā, jo ārējās atmosfēras infiltrācija atšķaidīs oglekļa dioksīda koncentrāciju telpā.
Otrais papildinājums jāveic 2 stundas pirms dienasgaismas beigām, un augi dodas gulēt - iegūtais oglekļa dioksīds tiks efektīvi absorbēts un apstrādāts naktī.
Oglekļa dioksīda patēriņa noteikšana katrai kultūrai atsevišķi
Mūsdienās siltumnīcās regulāri audzē tādas kultūras kā baklažāni, gurķi, tomāti, paprika, salāti un citas, kur tiek kontrolēta gaisma, ūdens, temperatūra, barības vielas un tiek regulēts oglekļa dioksīda līmenis, lai radītu apstākļus, kas optimāli veicina augšanu.
Koncentrācijas palielināšanās no 400 līdz 1000 ppm var stimulēt augu fotosintēzes ātrumu un izraisīt ziedu un dārzeņu ražas palielināšanos par 21–61%. Turklāt oglekļa dioksīda mēslošana dod agrāku ražu (par 7–12 dienām) un uzlabo augu spēju pretoties slimībām un kaitēkļiem.
Lietošanai telpās ir ieteicams šāds CO2 līmenis gaisā (1000 ppm = 0,1%):
- gurķi, tomāti - 0,2–0,3%;
- ķirbis, pupiņas - 0,3%;
- redīsi, salāti - 0,2-0,25%;
- kāposti, burkāni - 0,2-0,3%.
Dažādām iekārtām ir atšķirīgas CO2 prasības, un arī tas ir jāņem vērā.
Saskaņā ar pētījumu rezultātiem dārzeņu kultūrām parādījās šādas īpašības, mēslojot ar oglekļa dioksīdu:
| Gurķi | ražas un augļu kvalitātes palielināšanās par 25–30% pie 1500–2000 ppm |
| Tomāti | raža ir par 30% augstāka, nogatavojoties 2 nedēļas agrāk ar ātrumu 1000 ppm |
| Baklažāni | Par 35% lielāka raža, 2 nedēļas agrāk nogatavojoties ar ātrumu 1000–1500 ppm |
| Kāposti | Par 40% lielāka raža pie 800–1000 ppm |
| Zemenes | raža ir par 40% augstāka, nogatavojoties 2 nedēļas agrāk, ogas ir saldākas ar ātrumu 1000–1500 ppm |
| Salāti | raža ir par 30–40% augstāka, agri nogatavojoties pie 1000–1500 ppm |
| Sparģeļi | Ražas pieaugums par 30%, 2 nedēļas agrāk nogatavojoties ar 800–1200 ppm |
| Melone | Par 70% augstāka raža, uzlabota augļu kvalitāte ar ātrumu 800–1000 ppm |
Ziedu kultūrām (dieffenbachia, rozēm un krizantēmām) bija agrīna ziedēšana ar ātrumu 1000 ppm un tās kvalitāte palielinājās par 20%. Graudaugiem, paaugstinot CO2 līdz 600 ppm, rīsu, kviešu, sojas pupu raža palielinās par 13% un kukurūzas - par 20%.
Audzējot sēnes, jāpatur prātā, ka oglekļa dioksīds kavē micēlija attīstību, tāpēc telpai jābūt vēdinātai, lai samazinātu tās koncentrāciju.
Svarīgi! Pārmērīgs CO2 līmenis (5000 ppm) cilvēkiem var izraisīt reiboni vai koordinācijas trūkumu. Augos tiek traucēti elpošanas metabolisma procesi, palēninās augšana un attīstība, parādās lapu un pumpuru nekroze (tie pilnībā neatveras).
Novērtējot fotosintēzes nozīmi augu fizioloģijā un iepazīstoties ar oglekļa dioksīda iegūšanas metodēm, jūs varat pareizi un savlaicīgi nodrošināt siltumnīcas kultūras ar oglekļa dioksīdu un iegūt augstas un kvalitatīvas kultūras.
