У зв'язку із зростаючим попитом на продукти харчування та овочі місцевого виробництва індустрія тепличного господарства швидко розширюється. Контрольована середовище в приміщенні може забезпечити рослинам найкращі умови для вирощування, а концентрація CO2 позитивно впливає на фотосинтез. Про застосування генераторів вуглекислого газу для теплиць і піде мова в нашому матеріалі.
- Генератор вуглекислого газу для організації фотосинтезу рослин в теплицях
- Схема підведення CO2 в промислових теплицях
- Система підведення і варіанти подачі газу в невеликих фермерських або домашніх теплицях
- Система подачі вуглекислого газу і генератор для теплиць своїми руками: виправдано чи ні
- Основні правила подачі
Генератор вуглекислого газу для організації фотосинтезу рослин в теплицях
В герметично закритих теплицях рослини забезпечені достатнім освітленням, запасами води та поживних елементів, але темпи їх розвитку обмежені рівнем CO2 в повітрі приміщення.
Вуглекислота необхідна рослинам хімічних реакціях (фотосинтезі) для біосинтезу вуглеводів як основи поживних і скелетних компонентів клітин і тканин рослин з метою забезпечення зростання і розвитку. Газообмін при диханні рослин відбувається через невеликі регульовані отвори, звані продихи.
В земній атмосфері рівень діоксиду вуглецю — 250÷450 ppm, а потреба різних видів рослин становить 700-800 ppm. В нових тепличних комплексах з хорошою герметизацією рівень CO2 всередині приміщення в 4 рази менше, ніж у зовнішньому повітрі, а це негативно позначається на рості і розвитку культур.
Причому зі збільшенням тривалості та потужності штучного освітлення приміщення потреба рослин у CO2 зростає в 2-3 рази. З допомогою насичення повітря теплиці вуглекислотою зростання культур і їх урожайність підвищується на 20-40%.
Схема підведення CO2 в промислових теплицях
Система підбиття вуглекислого газу в комерційних теплицях включає в себе газогенератор, вентилятор, пристрій дозування, газоаналізатор і транспортні магістралі. Управління здійснюється за допомогою комп'ютера.
Способи отримання CO2:
- технічний СО2 з балонів;
- спалювання метану;
- відпрацьований газ опалювальних установок;
- відпрацьований газ міні ТЕЦ.
Відходить газ котелень
Найпоширенішим методом збагачення CO2 тепличного приміщення є спалювання викопного палива. Використовуються димові гази не повинні містити небезпечного кількості шкідливих компонентів, тому найчастіше паливом для газогенераторів у теплицях є метан. При спалюванні 1 м3 метану утворюється приблизно 1,8 кг CO2.
При використанні димових відходів спалювання гарячі гази уловлюються і очищаються. Після очищення відпрацьованого газу методом каталітичного знешкодження за допомогою каталізаторів або скруберів газо-повітряна суміш охолоджується в теплообміннику до 50°С і підводиться по газомагистрали у теплицю у вигляді добрива.
Однак такий метод підведення газу для удобрення рослин може призвести до забруднення повітря теплиці шкідливими домішками продуктів згоряння, адже газоочистительные пристрою очищають газові відходи лише на 50-75%. Отже, концентрація шкідливих речовин у закритому приміщенні теплиці може перевищити гранично допустимі норми для рослин і людини.
Безперервний режим горіння пальників в опалювальних котелень забезпечити не вдається з-за мінливої температури навколишнього повітря, тому і надходження відходів газу нерівномірно. До того ж паладієві каталізатори та скрубери економічно витратні і підвищують видаткову частину за змістом теплиці.
Розподільні мережі з поліетиленових рукавів
Як розподільної системи газу всередині теплиці використовується транспортна магістраль з поліетиленових труб. У точках відбору газу над кожною грядкою до неї приєднуються гнучкі поліетиленові рукави діаметром 50 мм з рівномірно розташованими отворами. Рукава дорівнюють довжині грядок і протягнені уздовж них або під стелажами. Утворення конденсату усередині системи усувають нахилом труб.
CO2 значно важчий за повітря, тому дуже важливо, щоб газ відводився знизу. Циркуляція повітря з допомогою горизонтальних вентиляторів або системи струминного вентиляції забезпечує рівномірний розподіл, переміщаючи великі об'єми повітря в теплиці, коли верхні вентиляційні отвори закриті або витяжні вентилятори не працюють.
Система підведення і варіанти подачі газу в невеликих фермерських або домашніх теплицях
Для приватних і малих фермерських господарств існують більш прості і менш затратні методи подачі газу з урахуванням площі парників, виду і кількості вирощуваних культур.
Газогенератор
Генератор газу для невеликих приміщень заснований на отриманні необхідної вуглекислоти з атмосферного повітря. Продуктивність такого пристрою — 0,5 кг/год. Пристрій забезпечений фільтрами, що дозволяє отримувати очищений газ, а дозатори забезпечують надходження необхідних обсягів. Мікрокліматичні показники теплиці при цьому не змінюються.
Газові балони
Газ з балонів використовують для малих площ при нагнітанні 8-10 кг/год на кожні 100 м2. Балон повинен бути оснащений регулятором тиску (редуктором) і автоматичним клапаном для відключення подачі газу (соленоїдом) — ці пристосування убезпечать подачу газу.
Ємність 1 балона — 25 кг газу. При істотних витратах раціональніше застосовувати ізотермічні резервуари різної ємності для зрідженого газу, які можна поповнювати при необхідності.
Датчик і регулятор газу
Подачу газу потрібно контролювати і регулювати, щоб забезпечити оптимальний баланс і хороші умови вирощування, уникнути дорогої передозування і забезпечити безпеку людей, які доглядають за культурами і збирають урожай.
Для контролю та вимірювання рівня CO2 в теплиці зазвичай використовуються датчики з установкою заданого значення, наприклад, 800 ppm. Коли датчик виявляє знижений рівень, він активує систему дозування. Коли необхідний рівень CO2 досягнутий, система управління відключить подачу CO2.
Датчики і регулятори можуть забезпечити спрацьовування сигналізації при перевищенні допустимого рівня концентрації і включати аварійну систему провітрювання. Зараз на ринку популярні ІЧ-датчики CO2, розроблені за принципом подвійного ІЧ-променя.
Рукави і труби ПВХ для подачі CO2
Питання подачі газу в приміщення складності не представляє, і кожен вирішує його самостійно. Зазвичай система розподілу складається з магістрального газопроводу з труб (ПВХ або поліпропіленових), перфорованих пластикових рукавів малого діаметра (50 мм) і підключених датчиків і контролера кліматичних показників.
Безпосередньо до рослин газ надходить через отвори в рукавах. Рукава за мотузку можна підвісити на будь-якому рівні — на грядках для добрива кореневої системи, на стелажах та шпалерах для подачі до листя і точок росту.
Це дає можливість точно і економічно дозувати газ практично 100% концентрації протягом дня у потрібну область вирощування. Норми подачі регулюються в залежності від кліматичних показників і добової і сезонної динаміки фотосинтезу.
Біологічні джерела
Как выбрать лучшую теплицуЯкщо в господарстві є тварини, то, розташувавши теплицю через стінку від хліва і обладнавши припливно-витяжною вентиляцією обидва приміщення, можна організувати забезпечення рослин вуглекислим газом від дихання тварин, які, в свою чергу, отримають кисень від рослин.
При цьому баланс і об'єми газів, а також регулювання доведеться визначати дослідним шляхом. Такий же спосіб доставки CO2 можна забезпечити від пивоварних і винокурних підприємств.
Вуглекислий газ для огірків з гною
Гній та інші органічні речовини не тільки забезпечують рослини поживними елементами, але і виділяють при ферментації вуглекислий газ, кількість якого здатне поліпшити зростання овочевих культур. Це створює сприятливі умови повітряного живлення як кореневої системи, так і надземної частини рослин.
Наочним прикладом є історія, що відбулася на зламі ХІХ–ХХ століть в Тимірязєвської академії, де протягом декількох років намагалися виростити в теплицях огірки, але, незважаючи на науковий підхід, успіху не добилися. Тоді вчені вирішили звернутися до клинским городникам, які вирощують гарні врожаї огірків у своїх теплицях.
Запросили огородника з Клина і запропонували виростити огірки для себе в теплиці академії, але дозволити використовувати його технологію надалі. Хитрість полягала в тому, що всередині приміщення встановлювалися ємності з розведеним гноєм, а виділяється вуглекислий газ при бродінні підживлював огіркові рослини.
Експериментально було встановлено, що при безперервному добриві вуглекислотою протягом денних годин досягається максимальна (54%) величина приросту ваги огірків.
Спиртове бродіння
Спиртове бродіння, як і мікробіологічне розкладання, що є способом одержання вуглекислоти. Розмістивши серед рослин бідони з заграв суслом, можна забезпечити насичення повітря вуглекислотою. Для бродіння використовують воду, цукор і дріжджі або падалицю і непридатні до вживання фрукти і ягоди, зерно (пшениця, жито).
Для цього ємність на третину наповнюють травою (свіжої або сушеної) і заливають водою. Бродіння триває два тижні. Суміш щодня перемішують для виходу CO2. Щоб усунути неприємний запах, в суміш можна додати валеріану (1-2 гілки) або присипати зверху пилом.
Перебродившую суміш використовують в якості рідкої прикормки. Для регулювання подачі використовують спеціальні кришки (СО2Рго), які легко прикручуються на стандартні пластикові пляшки.
Питна газована вода як джерело вуглекислоти
Звичайна пляшка газованої води — доступний, хоча і малоефективний джерело вуглекислоти. В 1 л газованої води розчинено приблизно 6-8 г вуглекислого газу в залежності від ступеня газованности.
Метод не дозволяє точно визначити концентрацію газу і розрахувати оптимальну дозу, тому його можна розглядати як екстрену міру підвищення рівня CO2 в малих обсягах приміщення. Ще один спосіб використання газованої води як добрива — насичення вуглекислим газом з балонів води для поливів.
Природні джерела вуглекислого газу: повітря, ґрунт
Якщо теплиця не обладнана системою подачі CO2, то атмосферне повітря є природним джерелом CO2 для рослин при регулярному провітрюванні приміщення і відкритих фрамугах. Але це забезпечує лише третю частину від добової потреби.
Нічне дихання рослин і грунтові процеси розкладання, дихання коренів рослин, бактерій, грибків і ґрунтових мікроорганізмів теж поповнюють теплицю вуглекислотою.
Інший низько технологічний метод додавання CO2 — компостування рослинного матеріалу і органіки в теплиці, що призводить не тільки до збагачення грунту макро - і мікроелементами, але і поповненню CO2 (до 20 кг/год з 1 га).
Процес компостування виробляє вуглекислоту, але при цьому виділяються шкідливі гази, а також створюються умови для розмноження хвороботворних мікроорганізмів і комах. Концентрацію CO2, що генерується цим способом важко контролювати, і метод ненадійний.
Система подачі вуглекислого газу і генератор для теплиць своїми руками: виправдано чи ні
Доцільність виготовлення газового генератора самостійно слід оцінити виходячи зі своїх фінансових і матеріальних можливостей і трудовитрат.
Крім установки газогенератора у вигляді казана з великим виділенням тепла, знадобиться система доставки газу в приміщення теплиці (газопровід), вимірювальна і контрольна апаратура. Таким чином, виготовлення системи самостійно можливо, але оцінити її раціональність для малих площ парників можна лише за допомогою математичних розрахунків.
Набагато простіше і дешевше вивчити альтернативні джерела вуглекислоти і способи їх застосування в умовах закритого грунту. Наприклад, система на зрідженому газі коштує близько 2 млн руб., а якщо використовувати газ з балонів, то вартість зменшується в 10 разів.
Основні правила подачі
Дозування і тимчасові періоди насичення повітря теплиці CO2 залежать від сезону і часу доби, ступеня герметизації приміщення, інтенсивності освітленості і виду вирощуваних культур.
Освітлення
У результаті фотосинтезу рослини отримують вуглеводи для росту і розвитку, переробляючи вуглекислий газ і воду за допомогою енергії світла. Ці 3 компоненти важливі для механізму відкриття продихів на поверхні листа і почала газообміну рослин з зовнішнім середовищем. При інтенсивному освітленні рослини активніше споживають CO2, і швидкість фотосинтезу зростає.
Концентрацію CO2 в приміщенні необхідно підтримувати на рівні 600-800 ppm. При інтенсивному освітленні температура в теплиці підвищується, і доводиться відкривати фрамуги для провітрювання, тому концентрацію збільшують до 1000-1500 ppm.
Витрата CO2 при сонячному освітленні складає близько 250 кг/га за світловий день при закритих кватирках. При відкритих кватирках і вітряній погоді — 500-1000 кг/га. Взимку норми добрива газом знижують до 600 ppm, так як штучне світло сприяє прискоренню фотосинтезу.
Час подачі
Добавка CO2 найбільш ефективна в період активного росту рослини протягом світлого періоду. Генерацію CO2 слід починати вранці через дві години після початку освітлення і до досягнення бажаного рівня концентрації (1 година). Потім генератор повинен бути вимкнений. Рівень CO2 повернеться до рівня навколишнього середовища до настання темряви.
Другу добавку слід проводити за 2 години до закінчення світлового дня і переходу рослин у стан сну — отриманий вуглекислий газ буде ефективно засвоюватися і перероблятися вночі.
Визначення обсягу споживання вуглекислоти для кожної культури окремо
Такі культури, як баклажани, огірки, помідори, стручковий перець, салат та інші, тепер регулярно вирощують в сучасних теплицях, де контролюються світло, вода, температура, поживні речовини і регулюються рівні вуглекислоти для створення умов, оптимально сприяють зростанню.
Збільшення концентрації з 400 до 1000 ppm може стимулювати швидкість фотосинтезу рослин і призводить до збільшення врожайності на 21-61% для квітів і овочів. Крім того, підживлення вуглекислим газом дає більш ранні врожаї (на 7-12 днів) і покращує здатність рослин протистояти хворобам і шкідникам.
Для закритого грунту рекомендують наступні рівні CO2 в повітрі (1000 ppm = 0,1%):
У різних рослин вимоги до змісту CO2 різні, і це теж потрібно враховувати.
За результатами досліджень овочеві культури показали такі характеристики при удобренні вуглекислим газом:
| Огірки | підвищення врожайності і якості плодів на 25-30% при 1500-2000 ppm |
| Помідори | врожайність на 30% вище, дозрівання на 2 тижні раніше за 1000 ppm |
| Баклажани | врожайність більше на 35%, дозрівання на 2 тижні раніше при 1000-1500 ppm |
| Капуста | врожайність на 40% більше при 800-1000 ppm |
| Полуниця | врожайність вище на 40%, дозрівання на 2 тижні раніше, ягоди солодше при 1000-1500 ppm |
| Салат | врожайність вище на 30-40%, раннє дозрівання при 1000-1500 ppm |
| Спаржа | підвищення урожайності на 30%, дозрівання на 2 тижні раніше при 800-1200 ppm |
| Диня | урожайність вища на 70%, поліпшення якості плодів при 800-1000 ppm |
Квіткові культури (диффенбахія, троянди і хризантеми) показали при 1000 ppm раннє цвітіння і підвищення його якості на 20%. Для зернових підвищення рівня CO2 до 600 ppm збільшує врожайність рису, пшениці, сої на 13%, кукурудзи на 20%.
При вирощуванні грибів слід враховувати, що вуглекислий газ пригнічує розвиток грибниці, тому приміщення потрібно провітрювати для зниження його концентрації.
Оцінивши важливість фотосинтезу в фізіології рослин і познайомившись з методами одержання вуглекислоти, ви зможете правильно і своєчасно забезпечити підживлення тепличних культур вуглекислим газом і отримати високі і якісні врожаї.
