Na světle listy rostlin za pomoci chlorofylu absorbují oxid uhličitý (oxid uhličitý, CO2) ze vzduchu a spolu s vodou jej zpracovávají na organické látky.
Proces fotosyntézy lze schematicky znázornit takto: oxid uhličitý + voda + světlo = organická hmota + kyslík + voda.
V průměru rostlina syntetizuje 94 % své sušiny z vody a oxidu uhličitého, zbývajících 6 % rostlina přijímá z minerálních hnojiv.
Se zvyšujícím se osvětlením rostlin se fotosyntéza, a tedy i růst rostlin, zrychluje. Zároveň se zrychlením fotosyntézy roste spotřeba oxidu uhličitého.
K provedení fotosyntézy potřebují rostliny velké množství vzduchu, protože atmosférický vzduch obsahuje pouze 0,03 % oxidu uhličitého, což nestačí pro optimální růst rostlin. Při pěstování rostlin ve sklenících je nízká hladina oxidu uhličitého faktorem omezujícím výnos.
Bylo zjištěno, že zeleninové rostliny na 100 m2 volné plochy spotřebují až 350 g oxidu uhličitého z atmosférického vzduchu každou hodinu, k tomu potřebují minimálně 500 m3 čerstvého vzduchu za hodinu, což je v chladném období nemožné. k velkým tepelným ztrátám při větrání skleníku.
Při nedostatečné výměně vzduchu může obsah CO2 ve sklenících v důsledku jeho intenzivní absorpce rostlinami klesnout pod 0,01 % a fotosyntéza se prakticky zastaví.
Ale ani při větrání skleníku obsah oxidu uhličitého v jeho vzduchu nebude stačit, protože pro optimální růst rostlin musí být koncentrace CO2 ve vzduchu skleníku větší než stávající koncentrace CO2 v atmosférickém vzduchu.
Nedostatek CO2 se stává hlavním faktorem omezujícím růst a vývoj rostlin.
Nedostatek CO2 je vážnější problém než nedostatek minerálních živin.
Podle norem pro technologické řešení skleníků NTP 10-95 je doporučená koncentrace CO2 ve vzduchu pro rajčata 0,13-0,15%, pro okurky 0,15-0,18%. Z praxe je optimální obsah CO2 u ředkviček 0,1-0,2 %, zelí a mrkve – 0,2-0,3 %, okurky – 0,3-0,6 %.
Hnojení CO2 hraje velmi důležitou roli při kontrole vegetativní a generativní rovnováhy rostliny. Zvýšení aktivity fotosyntézy oxidem uhličitým stimuluje vývoj rostlin. Zároveň se do kořenového systému dostává mnohem více živin, proto se podporuje růst mladých kořenů, aktivuje se vstřebávání minerálních živin a zvyšuje se odolnost rostliny vůči nepříznivým faktorům prostředí.
Přidáním oxidu uhličitého do vzduchu a zvýšením jeho koncentrace v něm lze intenzitu fotosyntézy zvýšit 1,5-3krát. To je základ agrotechniky v uzavřených půdních podmínkách – letecké hnojení rostliny hnojením oxidem uhličitým. Dávkováním oxidu uhličitého můžete efektivně zkrátit dobu vegetativní fáze vývoje rostlin, což zajistí brzkou, nejdražší sklizeň zeleniny. Při dostatečném přísunu minerálních živin tato hnojiva vždy zvýší celkový výnos těchto plodin o 15-40%, zvýší počet a hmotnost plodů a urychlí jejich zrání o 5-8 dní.
Růst biomasy zelených plodin při hnojení CO2 výrazně stoupá. Například výnos salátu se zvýší o 40%, zrání se urychlí o 10-15 dní. Hnojení květinových plodin ve sklenících je také vysoce účinné, protože výrazně zlepšuje kvalitu a výnos produktu se zvyšuje až o 30 %.
Zvýšením obsahu oxidu uhličitého ve skleníkovém vzduchu je možné snížit obsah dusičnanů v zelenině pěstované v zimě. Zvýšená koncentrace CO2 částečně kompenzuje nedostatek osvětlení v zimě a při snížení propustnosti světla střechy skleníku a přispívá také k efektivnějšímu využití světla v časných ranních hodinách.
Například nedostatek slunečního záření v zimě, který často vede ke ztrátě prvních květenství rajčete, lze úspěšně kompenzovat zvýšením koncentrace CO2 na 0,1 %. Tato technologická technika zvyšuje intenzitu fotosyntézy, podporuje vyšší rychlost odstraňování asimilátů z listů, a tím obnovuje násadu plodů.
V podzimním střídání je hnojení oxidem uhličitým hlavní rezervou pro zvýšení výnosu zeleninových plodin, především rajčat. Udržování světelné kultury je obecně nemyslitelné bez neustálého hnojení oxidem uhličitým.
Četné experimenty ukazují, že při krmení oxidem uhličitým se hmotnost zeleniny a ovoce zvyšuje: u okurek o 74–103 %, u fazolí o 112 %, u rajčat až o 124 %.
Při pokusech s cukrovou řepou se hmotnost kořene zvýšila o 19-57%, hmotnost natě se snížila. V dalších pokusech vzrostl výnos ředkviček o 33-77 %, fazolí o 17-82 %.
Zelenina reaguje na hnojení oxidem uhličitým odlišně. Nejvíce hnojení vyžadují okurky, nižší koncentraci CO2 vyžadují rajčata a fazole. Doba hnojení je faktor, který zlepšuje potenciál růstu výnosu. Při opakování pokusů s krmením okurek po dobu 3 měsíců se výnos zvýšil o 55 %.
Množství spotřebovaného oxidu uhličitého by mělo být úměrné ploše skleníku. Čím nižší je spotřeba oxidu uhličitého na jednotku plochy skleníku, tím horší jsou výsledky z hlediska růstu výnosu a naopak.
Deficit CO2 ve vzduchu je možné zcela pokrýt pouze využitím technických zdrojů oxidu uhličitého.
Ve skleníkovém zelinářství existují čtyři způsoby využití hnojení oxidem uhličitým: pomocí CO02 z lahví s kapalným oxidem uhličitým uvolňovaným do pěstebních prostor perforovaným potrubím, pomocí anhydridu uhličitého v pevné formě (suchý led), který je umístěn v malých mřížových boxech ; spalování zemního plynu a petroleje v generátorech, které přispívá k tvorbě CO02 s mírnou příměsí oxidu siřičitého; zásobování zařízení výfukovými plyny z kotelny (WGC).
Přímé zplyňování pomocí plamenových hořáků
V praxi chráněné půdy se nejvíce využívá hnojení spalováním zemního plynu nebo bezsirného petroleje ve speciálních generátorech. Z 1 m3 metanu vznikne asi 1,9 kg CO02
Přímé zplyňování se provádí pomocí plamenových hořáků na zemní plyn (metan čištěný od vyšších uhlovodíků (propan, butan, atd.), síry a dalších nečistot) instalovaných ve skleníku.
Krmení se provádí přímo produkty spalování. V praxi je při této metodě vzduch skleníku, současně se vstupem CO2, znečištěn sloučeninami vznikajícími při spalování paliva (vzhledem k přítomnosti mikronečistot minerálního prachu, sloučenin síry atd.), škodlivé pro rostliny a člověka. Ethylen vznikající ve zplodinách spalování výrazně urychluje stárnutí rostlin. Tato technologie hnojení výrazně ovlivňuje agronomický režim ve skleníku (zejména v létě), protože hořáky ohřívají a nasycují vzduch ve skleníku vodními parami a fytotoxickými plyny, což není pro rostliny bezpečné. Hořáky spalující kyslík ze vzduchu ve skleníku způsobují zdravotní problémy personálu, který v nich pracuje. Hnojení s přímou karbonizací okurek a rajčat nelze použít z důvodu silného vlivu na teplotní a vlhkostní podmínky a přítomnosti fototoxických plynů ve zplodinách hoření. U ostatních plodin náklady na tuto metodu ne vždy opravňují její použití.
Vstřikování spalin z kotelny
Ve srovnání s plynovými generátory má použití spalin kotelny řadu výhod: doba napájení zařízení se prodlouží o 2-3 měsíce; v širším měřítku je rozsah koncentrace oxidu uhličitého regulován automaticky; Oxid uhličitý se využívá efektivněji s nižší distribucí díky neustálému pohybu vzestupných toků.
Princip činnosti tohoto napájecího systému spočívá v tom, že část spalin je z kotelny odebírána pomocí vysokotlakých ventilátorů typu VVD-8 a po vyčištění od oxidu uhelnatého v katalytickém zařízení je hlavním potrubím dodávané do rozvodných potrubí, ze kterých zasahují polyvinylchloridové rozvodné hadice do skleníků o průměru 50-70 mm. Systém pracuje v manuálním i automatickém režimu. Za slunečného počasí je skleník o ploše 1 hektar zásobován 90–135 m3/h OGK s koncentrací CO02 4 % (3,6–5,4 m3/h CO02). Před dodáním plynu do skleníků musí být vyčištěn a ochlazen, teprve poté je přiváděn do lůžek systémem plynovodu. Vybavení pro jeho výběr zahrnuje kondenzátor s vestavěným ventilátorem, výdejní stojan a rozvody plynu. Rozvodné sítě jsou perforované polyetylenové návleky natažené podél lůžek. Takový systém musí mít zařízení, které monitoruje složení plynu, zda neobsahuje nečistoty, které mohou ohrozit zdraví lidí pracujících ve sklenících.
Při vstřikování spalin z kotelny jsou spaliny (kouř) z kotelny čištěny pomocí palladiových katalyzátorů nebo vodních praček, ochlazovány na separaci vodního kondenzátu a následně přiváděny do skleníku plynovodem, často mnohokrát zředěným atmosférickým vzduchem.
Při použití této metody jsou možné výrazné změny ve složení spalin v závislosti na provozním režimu kotelny, může se měnit obsah CO2 v kouři. Nevýhodou této technologie podávání je také uvolňování souvisejících produktů spalování paliva do ovzduší skleníku: oxid uhelnatý, oxidy dusíku a síry, etylen a benzopyren. Koncentrace těchto toxických sloučenin v kouři silně závisí na provozních režimech kotelny. Stupeň čištění od stejných oxidů dusíku za použití palladiového katalyzátoru není vyšší než 40-75 %. I při opakovaném ředění spalin vzduchem může maximální přípustná koncentrace toxických složek ve vzduchu pracovního prostoru mnohonásobně překročit nejvyšší přípustné koncentrace pro rostliny a člověka. Hlavním požadavkem na hořáky kotelny je provoz v konstantním režimu, který je vzhledem k měnící se teplotě venkovního vzduchu obtížně splnitelný.
Celkové náklady na takové zařízení jsou poměrně vysoké, otázkou je, zda se jim to vyplatí. Palladiové katalyzátory pro čištění odpadních plynů jsou velmi drahé.
Dodávka dováženého kapalného oxidu uhličitého
Zásobování rostlin ve skleníku čistým oxidem uhličitým, distribuovaným systémem plastových hadic malého průměru, je dnes pokročilejší skupinou technologií.
Tato sada zařízení využívá dovezený oxid uhličitý v nádržích nebo lahvích, ze kterých je plyn čerpán pod vlastním tlakem do skleníku plastovými hadicemi přes zařízení pro řízení topení a přívodu.
Navzdory pohodlí a relativní technické jednoduchosti systémů fungujících na importovaném oxidu uhličitém je jejich efektivní využití komplikováno následující okolností. Oxid uhličitý dodávaný do rostlin musí mít vysokou čistotu. Takový vysoce čištěný produkt, který je vhodný pro krmení skleníkových rostlin, je poměrně drahý. V praxi jsou časté případy nákupu levného kapalného oxidu uhličitého z lihových továren a chemických závodů, který se špatně čistí a je vhodný pouze pro technické použití. Může obsahovat významné nečistoty tavných olejů, sirovodíku a čpavku, ethanolaminy, které negativně ovlivňují produktivitu rostlin a lidské zdraví. Tento oxid uhličitý by se neměl používat ke krmení rostlin.
Krmení kapalným oxidem uhličitým z lahví. Použití zkapalněného oxidu uhličitého v lahvích je jedním z jednoduchých, ale drahých způsobů, jak krmit rostliny oxidem uhličitým. Potravinářský oxid uhličitý neobsahuje nečistoty škodlivé pro rostliny a neovlivňuje teplotní režim skleníku. U skleníku o ploše 1000 m2 se denně spotřebuje 60-80 kg CO02 v lahvích k nasycení vzduchu oxidem uhličitým (jedna láhev obsahuje 25 kg CO02).
Pro zajištění rovnoměrného krmení je oxid uhličitý z válce přiváděn do rostlin perforovanými pryžovými hadicemi nebo polyetylenovými trubkami, ve kterých jsou ve vzdálenosti 4-5 m od sebe vytvořeny otvory o průměru 6-8 mm. Jednodušším řešením by bylo použití pevného oxidu uhličitého – suchého ledu, který lze rozložit ve sklenících.
Krmení pevným oxidem uhličitým (suchý led). Výhodou této metody je, že při krmení v horkém počasí klesá teplota vzduchu ve sklenících. Pevný oxid uhličitý je dodáván v izotermických dodávkách po kusech 25-35 kg. K nasycení vzduchu oxidem uhličitým se spotřebuje 1-3 g suchého ledu na 15 m20 skleníků.
Suchý led se rozdrtí na malé kousky o hmotnosti asi 1 kg a rovnoměrně se rozloží po celém skleníku v krabicích instalovaných na stojanech nebo zavěšených na drátěných rámech ve výšce 1,7–2 m.
Naše studie prokázaly, že v hydroponických sklenících o ploše 1000 m2 vytvořilo suché LSD v množství 40 kg po dobu 1-2 hodin koncentraci CO02 asi 0,08 %. Následně jeho obsah prudce poklesl a po 3-4 hodinách ve vzduchu skleníků byl 0,035-0,040 %. Při zdvojnásobení dávky ledu dvě hodiny po začátku krmení byl obsah CO02 0,12-0,13%, po pěti hodinách jeho obsah kolísal mezi 0,05-0,06%.Suchý led se zcela odpaří po osmi hodinách
Při krmení suchým ledem, jak ukázal náš výzkum, je distribuce oxidu uhličitého v celém skleníku poměrně rovnoměrná. Pro snížení ztrát CO02 je vhodné instalovat boxy se suchým ledem ve výšce 30-40 cm od podkladu. Při této instalaci není pozorováno žádné znatelné ochlazování podkladu
Hnojení oxidem uhličitým je velmi účinné v zimě při pěstování sazenic s přídavným osvětlením. Se zvýšeným obsahem oxidu uhličitého ve skleníkovém vzduchu rostliny využívají světelnou energii ekonomičtěji.
Dlouholeté zkušenosti s pěstováním zeleniny v hydroponických sklenících potvrzují, že bez přikrmování rostlin oxidem uhličitým nelze využít potenciální schopnosti hydroponie.
