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.
Зміст статьиПоказатьСкрыть
- Генератор вуглекислого газу для організації фотосинтезу рослин в теплицях
- Схема підведення CO2 в промислових теплицях
- Відходить газ котелень
- Розподільні мережі з поліетиленових рукавів
- Система підведення і варіанти подачі газу в невеликих фермерських або домашніх теплицях
- Газогенератор
- Газові балони
- Датчик і регулятор газу
- Рукави і труби ПВХ для подачі CO2
- Біологічні джерела
- Вуглекислий газ для огірків з гною
- Спиртове бродіння
- Питна газована вода як джерело вуглекислоти
- Природні джерела вуглекислого газу: повітря, ґрунт
- Система подачі вуглекислого газу і генератор для теплиць своїми руками: виправдано чи ні
- Основні правила подачі
- Освітлення
- Час подання
- Визначення обсягу споживання вуглекислоти для кожної культури окремо
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.
Устьице знаходиться або на верхньому або на нижньому шарі епідермісу листка рослини.
В земній атмосфері рівень діоксиду вуглецю — 250÷450 ppm, а потреба різних видів рослин становить 700-800 ppm. У 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%.
Чи знаєте ви? Руїни теплиць, датуються ще 79 роком н. е., були знайдені при розкопках Помпеї. Сучасні теплиці виникли у ХІІІ столітті в Італії.
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.
Важливо! Вимірювальні пристрої — газоаналізатори, які постійно контролюють склад відпрацьованих газів, дозволяють максимально убезпечити приміщення.
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.
Чи знаєте ви? Застосування продуктів згоряння газу для підвищення рівня CO2 в повітрі теплиць було запропоновано ще в 1936 році на підставі успішних дослідів з овочевими культурами фахівцями Енергетичного інституту і Тимірязєвської Академії.
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
Ознайомтеся
Як вибрати кращу теплицуБезвредным і доступним вибором подачі газу можуть стати біологічні джерела вуглекислоти.
Якщо 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.
Гній слід розводити водою в пропорції 1:3.
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).
Ще один спосіб — застосувати бродіння кропиви.
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.
Важливо! Запахи бродіння можна зменшити, якщо поставити ємності з суслом на водяний затвор, як це роблять при виробництві вина в домашніх умовах.
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.
Ознайомтеся
Як зробити кватирку для теплиці з полікарбонату своїми рукамиНочное 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.
Важливо! Висока концентрація вуглекислого газу токсична для живих організмів, тому підвищення рівня до 10000 ppm (1%) і вище протягом декількох годин усуне шкідників (білокрилка, павутинний кліщ) в теплиці.
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 подання
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.
Важливо! Підвищення рівня CO2 відбувається тільки в герметично закритій теплиці, оскільки інфільтрація зовнішньої атмосфери буде розбавляти концентрацію вуглекислого газу в приміщенні.
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%):
- огірки, томати — 0,2–0,3%;
- гарбуз, боби — 0,3%;
- редис, салат — 0,2–0,25%;
- капуста, морква — 0,2–0,3%.
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.
Важливо! Надмірний рівень CO2 (5000 ppm) може викликати запаморочення або відсутність координації у людей. У рослин порушуються процеси дихального обміну, сповільнюється ріст і розвиток, з’являється некроз листя і бутонів (не розкриваються повністю).
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.
