نظرًا للطلب المتزايد على الأغذية والخضروات المنتجة محليًا ، فإن صناعة الدفيئة تتوسع بسرعة. يمكن أن توفر البيئة الداخلية الخاضعة للرقابة للنباتات أفضل ظروف النمو ، وتركيز ثاني أكسيد الكربون له تأثير إيجابي على التمثيل الضوئي. سيتم مناقشة استخدام مولدات ثاني أكسيد الكربون للبيوت المحمية في موادنا.

مولد ثاني أكسيد الكربون لتنظيم التمثيل الضوئي للنباتات في البيوت البلاستيكية

في البيوت الزجاجية المغلقة بإحكام ، يتم تزويد النباتات بإضاءة كافية وإمدادات المياه والمغذيات ، ولكن وتيرة تطورها محدودة بمستوى ثاني أكسيد الكربون في هواء الغرفة.

ثاني أكسيد الكربون ضروري للنباتات في التفاعلات الكيميائية (التركيب الضوئي) من أجل التخليق الحيوي للكربوهيدرات كأساس للمكونات الغذائية والهيكلية للخلايا والأنسجة النباتية من أجل ضمان النمو والتطور. يحدث تبادل الغازات أثناء تنفس النبات من خلال فتحات صغيرة قابلة للتعديل تسمى الثغور.

تقع الثغور إما على الطبقة العلوية أو السفلية لبشرة ورقة النبات.

في الغلاف الجوي للأرض ، يبلغ مستوى ثاني أكسيد الكربون 250-450 جزء في المليون ، والحاجة إلى أنواع نباتية مختلفة 700-800 جزء في المليون. في مجمعات الدفيئة الجديدة ذات الختم الجيد ، يكون مستوى ثاني أكسيد الكربون الداخلي أقل بـ 4 مرات من الهواء الخارجي ، وهذا يؤثر سلبًا على نمو المحاصيل وتطورها.

علاوة على ذلك ، مع زيادة مدة وقوة الإضاءة الاصطناعية للغرفة ، تزداد الحاجة إلى النباتات في ثاني أكسيد الكربون بمقدار 2-3 مرات. من خلال إشباع هواء الدفيئة بثاني أكسيد الكربون ، فإن نمو المحاصيل وزيادة الغلة بنسبة 20-40٪.

هل تعلم أنقاض البيوت الزجاجية التي يعود تاريخها إلى عام 79 م ه. ، تم العثور عليها خلال عمليات التنقيب في بومبي. نشأت البيوت الزجاجية الحديثة في القرن الثالث عشر في إيطاليا.

مخطط CO2 في البيوت البلاستيكية

يتضمن نظام إمداد ثاني أكسيد الكربون في البيوت البلاستيكية التجارية مولد غاز ومروحة وجهاز قياس ومحلل غاز وخطوط نقل. تتم الإدارة باستخدام الكمبيوتر.

طرق إنتاج ثاني أكسيد الكربون:

• ثاني أكسيد الكربون الفني من الاسطوانات ؛
• حرق الميثان
• غاز العادم من محطات التدفئة ؛
• CHP غاز العادم الصغير.

غلاية غاز البيت

الطريقة الأكثر شيوعًا لإثراء ثاني أكسيد الكربون في الاحتباس الحراري هي حرق الوقود الأحفوري. يجب ألا تحتوي غازات المداخن المستخدمة على كمية خطرة من المكونات الضارة ، لذلك فإن غاز الميثان هو في الغالب الوقود لمولدات الغاز في البيوت المحمية. عند حرق متر واحد من الميثان ، يتم إنتاج حوالي 1.8 كجم من ثاني أكسيد الكربون.

هام! أجهزة القياس - أجهزة تحليل الغاز ، التي تراقب باستمرار تكوين غازات العادم ، تجعل من الممكن تأمين الغرفة قدر الإمكان.

عند استخدام نفايات المداخن من الاحتراق ، يتم التقاط غازات العادم الساخنة وتنظيفها. بعد تنقية غاز العادم عن طريق المعادلة الحفازة باستخدام المحفزات أو أجهزة الغسل ، يتم تبريد خليط الغاز والهواء في المبادل الحراري إلى 50 درجة مئوية ويتم تغذيته من خلال الغاز الرئيسي إلى الدفيئة في شكل سماد.

ومع ذلك ، فإن طريقة إمداد الغاز لتخصيب النباتات يمكن أن تؤدي إلى تلوث الهواء في الدفيئة بشوائب ضارة من منتجات الاحتراق ، لأن أجهزة تنظيف الغاز تقوم فقط بتنظيف نفايات الغاز بنسبة 50-75٪. ونتيجة لذلك ، يمكن أن يتجاوز تركيز المواد الضارة في دفيئة مغلقة الحد الأقصى من المعايير المسموح بها للنباتات والبشر.

لا يمكن ضمان الوضع المستمر لاحتراق الشعلات في مراجل التدفئة بسبب تغير درجة الحرارة المحيطة ، وبالتالي ، فإن تدفق مخلفات الغاز غير متكافئ. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر محفزات البلاديوم وأجهزة التنظيف باهظة الثمن اقتصاديًا وتزيد من الجزء المستهلك من حيث محتوى الدفيئة.

شبكات التوزيع مصنوعة من الأكمام البولي ايثيلين

كنظام لتوزيع الغاز داخل الدفيئة ، يتم استخدام خط نقل من أنابيب البولي إيثيلين. عند نقاط أخذ عينات الغاز فوق كل سرير ، يتم إرفاق أكمام مرنة من البولي إيثيلين بقطر 50 مم مع فتحات متساوية المسافات. الأكمام تساوي طول الأسرة وتمتد على طولها أو تحت الرفوف. يتم التخلص من التكثيف داخل النظام عن طريق إمالة الأنابيب.

ثاني أكسيد الكربون أثقل بكثير من الهواء ، لذا من المهم جدًا تنفيس الغاز من الأسفل. يضمن دوران الهواء باستخدام المراوح الأفقية أو نظام التهوية النفاث التوزيع المتساوي عن طريق تحريك كميات كبيرة من الهواء في الدفيئة عندما تكون فتحات التهوية العلوية مغلقة أو لا تعمل مراوح العادم.

نظام الإمداد وخيارات إمداد الغاز في المزارع الصغيرة أو البيوت البلاستيكية

بالنسبة للمزارع الخاصة والصغيرة ، هناك طرق أبسط وأقل تكلفة لتوريد الغاز ، مع مراعاة مساحة الدفيئات ونوع وعدد المحاصيل المزروعة.

هل تعلم تم اقتراح استخدام منتجات احتراق الغاز لزيادة مستوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء من الصوبات الزراعية مرة أخرى في عام 1936 على أساس التجارب الناجحة لمحاصيل الخضروات من قبل المتخصصين في معهد الطاقة وأكاديمية Timiryazev.

مولد غاز

يعتمد مولد الغاز للغرف الصغيرة على الحصول على ثاني أكسيد الكربون الضروري من الهواء الجوي. إنتاجية هذا الجهاز 0.5 كجم / ساعة. الجهاز مجهز بمرشحات تسمح بالحصول على غاز منقى ، وتوفر الموزعات تدفق الأحجام المطلوبة. لا تتغير المؤشرات المناخية للاحتباس الحراري.

اسطوانات الغاز

يتم استخدام الغاز من الأسطوانات في المناطق الصغيرة بحقن 8-10 كجم / ساعة لكل 100 متر مربع. يجب أن تكون الأسطوانة مجهزة بمنظم ضغط (مخفض الضغط) وصمام أوتوماتيكي لإيقاف إمداد الغاز (الملف اللولبي) - ستحمي هذه الأجهزة إمدادات الغاز.

سعة الاسطوانة الواحدة 25 كيلوجرام من الغاز. بتكاليف كبيرة ، من الأكثر عقلانية استخدام خزانات حرارية بسعات مختلفة للغاز المسال ، والتي يمكن تجديدها إذا لزم الأمر.

جهاز استشعار وتنظيم الغاز

يجب مراقبة إمدادات الغاز وتنظيمها لضمان التوازن الأمثل وظروف النمو الجيدة ، لتجنب الجرعة الزائدة المكلفة ولضمان سلامة الأشخاص الذين يهتمون بالمحاصيل وحصاد المحاصيل.

لرصد وقياس مستوى ثاني أكسيد الكربون في الاحتباس الحراري ، يتم استخدام المستشعرات عادةً مع نقطة محددة ، على سبيل المثال ، 800 جزء في المليون. عندما يكتشف المستشعر مستوى منخفضًا ، فإنه ينشط نظام الجرعات. عند الوصول إلى مستوى ثاني أكسيد الكربون المطلوب ، سيقوم نظام التحكم بإيقاف تشغيل ثاني أكسيد الكربون.

يمكن لأجهزة الاستشعار والمنظمين توفير إنذار عند تجاوز مستوى التركيز المسموح به وتشمل نظام تهوية للطوارئ. يوجد الآن في السوق أجهزة استشعار CO2 تحت الحمراء شائعة ، مصممة على مبدأ شعاع الأشعة تحت الحمراء المزدوج.

خراطيم وأنابيب PVC لتوريد ثاني أكسيد الكربون

إن مسألة إمدادات الغاز إلى الغرفة ليست صعبة ، ويقررها الجميع بشكل مستقل. عادة ، يتكون نظام التوزيع من خط أنابيب غاز يتكون من أنابيب (PVC أو بولي بروبيلين) ، وأكمام بلاستيكية مثقبة صغيرة (50 مم) وأجهزة استشعار متصلة وجهاز تحكم في المناخ.

يدخل الغاز مباشرة إلى المصانع من خلال فتحات في الذراعين. يمكن تعليق الأكمام للحبل على أي مستوى - على الأسرة لتخصيب نظام الجذر ، على الرفوف والتريلات لتغذية الأوراق ونقاط النمو.

وهذا يجعل من الممكن قياس الغاز بدقة وبشكل اقتصادي بتركيز 100٪ تقريبًا خلال النهار إلى منطقة النمو المطلوبة. يتم تنظيم معدلات التغذية اعتمادًا على المؤشرات المناخية والديناميكيات اليومية والموسمية لعملية التمثيل الضوئي.

مصادر بيولوجية

يمكن أن يكون اختيار إمدادات الغاز غير الضار والميسور التكلفة مصادر بيولوجية لثاني أكسيد الكربون.

إذا كانت هناك حيوانات في المزرعة ، فمن خلال ترتيب الدفيئة من خلال الحائط من الحظيرة وتجهيز كل من الغرف بتهوية العرض والتهوية ، فمن الممكن تنظيم توفير ثاني أكسيد الكربون من تنفس الحيوانات ، والذي بدوره سيحصل على الأكسجين من النباتات.

علاوة على ذلك ، يجب تحديد توازن وأحجام الغازات ، بالإضافة إلى التنظيم تجريبيًا. يمكن توفير نفس طريقة تسليم ثاني أكسيد الكربون من مصانع الجعة والتقطير.

ثاني أكسيد الكربون لخيار السماد

لا يوفر السماد والمواد العضوية الأخرى للنباتات المغذيات فحسب ، بل ينبعث منها أيضًا ثاني أكسيد الكربون أثناء التخمير ، حيث يمكن لمقدارها أن يحسن نمو محاصيل الخضروات. وهذا يخلق ظروفًا مواتية لإمداد الهواء لكل من نظام الجذر والأجزاء الهوائية للنباتات.

يجب تخفيف السماد بالماء بنسبة 1: 3.

مثال جيد هو القصة التي حدثت في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين في أكاديمية Timiryazev ، حيث حاولوا لعدة سنوات زراعة الخيار في البيوت المحمية ، ولكن على الرغم من النهج العلمي ، لم ينجحوا. ثم قرر العلماء اللجوء إلى بستاني كلينا ، الذين يزرعون محاصيل تحسد عليها في الصوبات.

لقد دعوا بستانيًا من كلين وعرضوا زراعة الخيار لأنفسهم في الدفيئة بالأكاديمية ، لكن دعوه يستخدم تكنولوجيته في المستقبل. كانت الحيلة أن الدبابات مع السماد المخفف تم تركيبها داخل الغرفة ، وثاني أكسيد الكربون المنبعث أثناء التخمير قام بتخصيب نباتات الخيار.

وجد تجريبيا أنه مع السماد المستمر مع ثاني أكسيد الكربون خلال النهار ، يتم تحقيق زيادة (54٪) في وزن الخيار كحد أقصى.

تخمر كحولي

التخمير الكحولي ، وكذلك التحلل الميكروبيولوجي ، هو طريقة لإنتاج ثاني أكسيد الكربون. من خلال وضع علب مع نبتة مخمرة بين النباتات ، من الممكن تشبع الهواء بثاني أكسيد الكربون. للتخمير ، استخدم الماء والسكر والخميرة أو الجيف والفواكه والتوت غير المناسب والحبوب (القمح والجاودار).

طريقة أخرى هي تطبيق تخمير نبات القراص.

للقيام بذلك ، املأ الوعاء بثلث العشب (طازج أو مجفف) واملأه بالماء. التخمر يستمر أسبوعين. يتم تقليب الخليط يوميًا لإطلاق ثاني أكسيد الكربون. للتخلص من الرائحة الكريهة ، يمكنك إضافة حشيشة الهر (1-2 فرعاً) إلى الخليط أو رش الغبار في الأعلى.

يستخدم الخليط المخمر كطعم سائل. لتنظيم التدفق ، يتم استخدام أغطية خاصة (CO2Pro) ، والتي يمكن تثبيتها بسهولة على الزجاجات البلاستيكية القياسية.

هام! يمكن تقليل روائح التخمير إذا وضعت عبوات يجب أن تكون على قفل مائي ، كما هو الحال في إنتاج النبيذ في المنزل.

شرب مياه فوارة كمصدر لثاني أكسيد الكربون

تعتبر زجاجة مياه فوارة منتظمة مصدرًا لثاني أكسيد الكربون ميسور التكلفة ، وإن كان غير فعال. يذاب حوالي 6-8 جم من ثاني أكسيد الكربون في لتر واحد من المياه الغازية ، اعتمادًا على درجة محتوى الغاز.

لا تسمح لك الطريقة بتحديد تركيز الغاز بدقة وحساب الجرعة المثلى ، لذلك يمكن اعتباره إجراءً طارئًا لزيادة مستوى ثاني أكسيد الكربون في أحجام صغيرة من الغرفة. طريقة أخرى لاستخدام المياه الفوارة كسماد هي إشباع ثاني أكسيد الكربون من أسطوانات المياه للري.

المصادر الطبيعية لثاني أكسيد الكربون: الهواء والتربة

إذا لم تكن الدفيئة مجهزة بنظام إمداد CO2 ، فإن الهواء في الغلاف الجوي هو مصدر طبيعي لثاني أكسيد الكربون للنباتات ذات التهوية المنتظمة للغرفة والعوارض المفتوحة. ولكن هذا لا يوفر سوى ثلث المتطلبات اليومية.

التنفس الليلي للنباتات وعمليات تحلل التربة ، وتنفس جذور النباتات والبكتيريا والفطريات والكائنات الحية الدقيقة في التربة تعوض الدفيئة أيضًا بثاني أكسيد الكربون.

طريقة أخرى منخفضة التقنية لإضافة CO2 هي تسميد المواد النباتية والمواد العضوية في دفيئة، الأمر الذي لا يؤدي فقط إلى إثراء التربة بالعناصر الكلية والصغرى ، ولكن أيضًا إلى تجديد ثاني أكسيد الكربون (حتى 20 كجم / ساعة من 1 هكتار).

تنتج عملية التسميد ثاني أكسيد الكربون ، ولكن يتم إطلاق الغازات الضارة أيضًا ، ويتم إنشاء ظروف لتكاثر مسببات الأمراض والحشرات. يصعب التحكم في تركيز ثاني أكسيد الكربون المتولد بهذه الطريقة والطريقة غير موثوقة.

افعل بنفسك نظام ثاني أكسيد الكربون ومولد للصوبات: مبرر أم لا

يجب تقييم جدوى تصنيع مولد الغاز بشكل مستقل بناءً على قدراته المادية والمادية وتكاليف العمالة.

بالإضافة إلى تركيب مولد غاز على شكل غلاية مع إطلاق حراري كبير ، ستحتاج إلى نظام لتوصيل الغاز إلى مباني الدفيئة (خط أنابيب الغاز) ومعدات القياس والتحكم. وبالتالي ، من الممكن إنشاء نظام من تلقاء نفسه ، ولكن تقييم عقلانيته لمناطق الدفيئة الصغيرة لا يمكن تحقيقه إلا بمساعدة الحسابات الرياضية.

من الأسهل والأرخص بكثير دراسة المصادر البديلة لثاني أكسيد الكربون وكيفية استخدامها في ظروف أرضية مغلقة. على سبيل المثال ، يكلف نظام الغاز المسال حوالي 2 مليون روبل ، وإذا كنت تستخدم الغاز من الأسطوانات ، يتم تقليل التكلفة بمقدار 10 مرات.

هام! يعتبر التركيز العالي لثاني أكسيد الكربون سامًا للكائنات الحية ، لذا فإن رفع المستوى إلى 10000 جزء في المليون (1٪) وأعلى خلال بضع ساعات سيقضي على الآفات (الذبابة البيضاء ، سوس العنكبوت) في الدفيئة.

القواعد الأساسية للتقديم

تعتمد الجرعة والفترات الزمنية لتشبع الهواء في CO2 الدفيئة على الموسم والوقت من اليوم ، ودرجة إغلاق الغرفة ، وشدة الإضاءة ونوع المحاصيل المزروعة.

إنارة

نتيجة لعملية التمثيل الضوئي ، تتلقى النباتات الكربوهيدرات للنمو والتطور ، ومعالجة ثاني أكسيد الكربون والمياه بمساعدة الطاقة الخفيفة. هذه المكونات الثلاثة مهمة لآلية فتح الثغور على سطح الورقة وبداية تبادل الغازات بين النباتات والبيئة. تحت ضوء شديد ، تستهلك النباتات بشكل أكثر نشاطًا ثاني أكسيد الكربون ، ويزداد معدل البناء الضوئي.

يجب الحفاظ على تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغرفة عند 600-800 جزء في المليون. مع الإضاءة المكثفة ، ترتفع درجة الحرارة في الدفيئة ، ويجب عليك فتح العوارض للتهوية ، لذلك يتم زيادة التركيز إلى 1000-1500 جزء في المليون.

يبلغ استهلاك ثاني أكسيد الكربون في ضوء الشمس حوالي 250 كجم / هكتار في ساعات النهار مع النوافذ المغلقة. مع نوافذ مفتوحة وطقس عاصف - 500-1000 كجم / هكتار. في فصل الشتاء ، يتم تقليل معدلات الأسمدة الغازية إلى 600 جزء في المليون ، حيث يساعد الضوء الاصطناعي على تسريع عملية البناء الضوئي.

إطعام الوقت

تكون مكملات ثاني أكسيد الكربون أكثر فاعلية خلال فترة النمو النشط للنبات خلال الفترة الساطعة. يجب أن يبدأ توليد ثاني أكسيد الكربون في الصباح بعد ساعتين من بدء الإضاءة وحتى الوصول إلى مستوى التركيز المطلوب (ساعة واحدة). ثم يجب إيقاف تشغيل المولد. ستعود مستويات ثاني أكسيد الكربون إلى البيئة قبل حلول الظلام.

هام! تحدث زيادة في ثاني أكسيد الكربون فقط في دفيئة مغلقة بإحكام ، حيث أن اختراق الغلاف الخارجي سيخفف تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغرفة.

يجب تنفيذ المكمل الثاني قبل ساعتين من نهاية ضوء النهار وتذهب النباتات إلى النوم - سيتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون الناتج ومعالجته بشكل فعال في الليل.

تحديد استهلاك ثاني أكسيد الكربون لكل محصول على حدة

يتم الآن زراعة المحاصيل مثل الباذنجان والخيار والطماطم والفلفل والخس وغيرها بانتظام في البيوت الزجاجية الحديثة ، حيث يتم التحكم في الضوء والماء ودرجة الحرارة والمواد الغذائية ويتم تنظيم مستويات ثاني أكسيد الكربون لتهيئة الظروف التي تعزز النمو على النحو الأمثل.

زيادة التركيز من 400 إلى 1000 جزء في المليون يمكن أن تحفز معدل البناء الضوئي للنباتات وتؤدي إلى زيادة في الغلة بنسبة 21-61 ٪ للزهور والخضروات. بالإضافة إلى ذلك ، يعطي تسميد ثاني أكسيد الكربون غلات مبكرة (قبل 7-12 يومًا) ويحسن قدرة النباتات على مقاومة الأمراض والآفات.

للاستخدام الداخلي ، يوصى باستخدام مستويات ثاني أكسيد الكربون التالية في الهواء (1000 جزء في المليون = 0.1٪):

• الخيار والطماطم - 0.2-0.3 ٪ ؛
• اليقطين والفاصوليا - 0.3 ٪ ؛
• الفجل والخس - 0.2-0.25 ٪ ؛
• الملفوف والجزر - 0.2-0.3٪.

المصانع المختلفة لها متطلبات CO2 مختلفة ، وهذا أيضا يجب أن يؤخذ في الاعتبار.

وفقا لنتائج الدراسات ، أظهرت محاصيل الخضروات مثل هذه الخصائص عند التسميد بثاني أكسيد الكربون:

أظهرت محاصيل الزهور (dieffenbachia والورود والأقحوان) ازدهارًا مبكرًا عند 1000 جزء في المليون وزادت من جودتها بنسبة 20٪. بالنسبة للحبوب ، يؤدي رفع ثاني أكسيد الكربون إلى 600 جزء في المليون إلى زيادة إنتاج الأرز والقمح وفول الصويا بنسبة 13٪ والذرة بنسبة 20٪.

عند زراعة الفطر ، يجب أن يوضع في الاعتبار أن ثاني أكسيد الكربون يثبط نمو الفطريات ، لذلك يجب تهوية الغرفة لتقليل تركيزها.

هام! يمكن أن تتسبب مستويات ثاني أكسيد الكربون المفرطة (5000 جزء في المليون) في الشعور بالدوخة أو نقص التنسيق في الأشخاص. في النباتات ، يتم إزعاج عمليات التمثيل الغذائي التنفسي ، ويتباطأ النمو والتطور ، ويظهر نخر الأوراق والبراعم (لا تفتح بالكامل).

بعد تقدير أهمية التمثيل الضوئي في فسيولوجيا النبات والتعرف على طرق إنتاج ثاني أكسيد الكربون ، يمكنك توفير محاصيل الدفيئة بثاني أكسيد الكربون بشكل صحيح وفي الوقت المناسب والحصول على محاصيل عالية الجودة.