Debido a la creciente demanda de alimentos y vegetales producidos localmente, la industria del invernadero se está expandiendo rápidamente. Un ambiente interior controlado puede proporcionar a las plantas las mejores condiciones de crecimiento, y la concentración de CO2 tiene un efecto positivo en la fotosíntesis. El uso de generadores de dióxido de carbono para invernaderos se discutirá en nuestro material.
Generador de dióxido de carbono para organizar la fotosíntesis de las plantas en invernaderos.
En los invernaderos sellados herméticamente, las plantas cuentan con suficiente iluminación, suministros de agua y nutrientes, pero su ritmo de desarrollo está limitado por el nivel de CO2 en el aire de la habitación.
El dióxido de carbono es necesario para las plantas en reacciones químicas (fotosíntesis) para la biosíntesis de carbohidratos como base de los componentes nutricionales y esqueléticos de las células y tejidos de las plantas para asegurar el crecimiento y el desarrollo. El intercambio de gases durante la respiración de la planta ocurre a través de pequeñas aberturas ajustables llamadas estomas.
Los estomas se encuentran en la capa superior o inferior de la epidermis de la hoja de la planta.
En la atmósfera de la Tierra, el nivel de dióxido de carbono es de 250–450 ppm, y la necesidad de varias especies de plantas es de 700–800 ppm. En los nuevos complejos de invernaderos con buen sellado, el nivel de CO2 en interiores es 4 veces menor que en el aire exterior, y esto afecta negativamente el crecimiento y el desarrollo de los cultivos.
Además, con un aumento en la duración y el poder de la iluminación artificial de la habitación, la necesidad de plantas en CO2 aumenta en 2-3 veces. Al saturar el aire del invernadero con dióxido de carbono, el crecimiento de los cultivos y el rendimiento aumentan en un 20-40%.
Sabes Las ruinas de invernaderos que datan del año 79 DC e., fueron encontrados durante las excavaciones de Pompeya. Los invernaderos modernos se originaron en el siglo XIII en Italia.
Esquema de CO2 en invernaderos industriales
El sistema de suministro de dióxido de carbono en invernaderos comerciales incluye un generador de gas, un ventilador, un dispositivo de medición, un analizador de gas y líneas de transporte. La gestión se lleva a cabo utilizando una computadora.
Métodos para producir CO2:
- CO2 técnico de cilindros;
- quema de metano;
- gases de escape de plantas de calefacción;
- gas de escape mini CHP.
Casa de calderas de gas
El método más común para enriquecer CO2 en un invernadero es quemar combustibles fósiles. Los gases de combustión utilizados no deben contener una cantidad peligrosa de componentes nocivos, por lo que el metano es con frecuencia el combustible para los generadores de gas en los invernaderos. Cuando se quema 1 m³ de metano, se producen aproximadamente 1,8 kg de CO2.
Importante! Dispositivos de medición: los analizadores de gases, que monitorean constantemente la composición de los gases de escape, permiten asegurar la habitación tanto como sea posible.
Cuando se usan desechos de combustión de la combustión, los gases de escape calientes se capturan y limpian. Después de la purificación del gas de escape por neutralización catalítica utilizando catalizadores o depuradores, la mezcla de gas y aire se enfría en el intercambiador de calor a 50 ° C y se alimenta a través del gas principal al invernadero en forma de fertilizante.
Sin embargo, este método de suministro de gas para fertilizar plantas puede conducir a la contaminación del aire del invernadero con impurezas nocivas de los productos de combustión, porque los dispositivos de limpieza de gases solo limpian los desechos de gas en un 50-75%. En consecuencia, la concentración de sustancias nocivas en un invernadero cerrado puede exceder las normas máximas permisibles para plantas y humanos.
El modo continuo de combustión de los quemadores en las calderas de calefacción no se puede garantizar debido a la temperatura ambiente cambiante, por lo tanto, el flujo de residuos de gas es desigual. Además, los catalizadores y depuradores de paladio son económicamente caros y aumentan la parte consumible en términos del contenido del invernadero.
Redes de distribución de mangas de polietileno.
Como sistema de distribución de gas dentro del invernadero, se utiliza una línea de transporte de tuberías de polietileno. En los puntos de muestreo de gas sobre cada lecho, se unen mangas flexibles de polietileno con un diámetro de 50 mm con aberturas espaciadas uniformemente. Las mangas son iguales a la longitud de las camas y se extienden a lo largo de ellas o debajo de los estantes. La condensación dentro del sistema se elimina inclinando las tuberías.
El CO2 es mucho más pesado que el aire, por lo que es muy importante que el gas se ventile desde abajo. La circulación de aire mediante ventiladores horizontales o un sistema de ventilación por chorro garantiza una distribución uniforme al mover grandes volúmenes de aire en el invernadero cuando las aberturas de ventilación superiores están cerradas o los ventiladores de extracción no funcionan.
Sistema de suministro y opciones de suministro de gas en pequeñas granjas o invernaderos domésticos
Para las granjas privadas y pequeñas, existen métodos más simples y menos costosos de suministro de gas, teniendo en cuenta el área de los invernaderos, el tipo y la cantidad de cultivos.
Sabes El uso de productos de combustión de gas para aumentar el nivel de CO2 en el aire de los invernaderos fue propuesto en 1936 sobre la base de experimentos exitosos con cultivos de vegetales por especialistas del Instituto de Energía y la Academia Timiryazev.
Generador de gas
El generador de gas para habitaciones pequeñas se basa en la obtención del dióxido de carbono necesario del aire atmosférico. La productividad de dicho dispositivo es de 0,5 kg / h. El dispositivo está equipado con filtros, que permiten obtener gas purificado, y los dispensadores proporcionan el flujo de los volúmenes requeridos. Los indicadores microclimáticos del invernadero no cambian.
Cilindros de gas
El gas de los cilindros se usa para áreas pequeñas con una inyección de 8-10 kg / h por cada 100 m². El cilindro debe estar equipado con un regulador de presión (reductor de presión) y una válvula automática para cerrar el suministro de gas (solenoide): estos dispositivos protegerán el suministro de gas.
La capacidad de 1 cilindro es de 25 kg de gas. A costos significativos, es más racional usar tanques isotérmicos de varias capacidades para gas licuado, que se pueden reponer si es necesario.
Sensor y regulador de gas
El suministro de gas debe ser monitoreado y regulado para garantizar un equilibrio óptimo y buenas condiciones de crecimiento, para evitar sobredosis costosas y para garantizar la seguridad de las personas que cuidan los cultivos y cosechan los cultivos.
Para monitorear y medir el nivel de CO2 en el invernadero, los sensores generalmente se usan con un punto de ajuste, por ejemplo, 800 ppm. Cuando el sensor detecta un nivel bajo, activa el sistema de dosificación. Cuando se alcanza el nivel de CO2 requerido, el sistema de control apagará el suministro de CO2.
Los sensores y reguladores pueden proporcionar una alarma cuando exceden el nivel de concentración permitido e incluyen un sistema de ventilación de emergencia. Ahora en el mercado están los populares sensores infrarrojos de CO2, diseñados según el principio de un doble haz infrarrojo.
Mangueras y tubos de PVC para el suministro de CO2.
El tema del suministro de gas a la sala no es difícil, y todos lo deciden de forma independiente. Típicamente, el sistema de distribución consiste en una tubería de gas que consiste en tuberías (PVC o polipropileno), pequeñas fundas de plástico perforadas (50 mm) y sensores conectados y un controlador de clima.
Directamente a las plantas, el gas ingresa a través de aberturas en los brazos. Las mangas para una cuerda se pueden colgar en cualquier nivel: en camas para fertilizar el sistema de raíces, en bastidores y enrejados para alimentar las hojas y los puntos de crecimiento.
Esto hace posible medir de manera precisa y económica el gas a una concentración de casi el 100% durante el día hasta el área de crecimiento deseada. Las tasas de alimentación están reguladas según los indicadores climáticos y la dinámica diaria y estacional de la fotosíntesis.
Fuentes biologicas
Echa un vistazo
Si hay animales en la granja, entonces arreglando el invernadero a través de la pared desde el granero y equipando ambas habitaciones con suministro y ventilación de escape, es posible organizar el suministro de dióxido de carbono de la respiración de los animales, que, a su vez, recibirá oxígeno de las plantas.
Además, el equilibrio y los volúmenes de gases, así como la regulación, deberán determinarse empíricamente. El mismo método de entrega de CO2 se puede proporcionar en cervecerías y destilerías.
Dióxido de carbono para pepinos de estiércol
El estiércol y otras sustancias orgánicas no solo proporcionan nutrientes a las plantas, sino que también emiten dióxido de carbono durante la fermentación, cuya cantidad puede mejorar el crecimiento de los cultivos de hortalizas. Esto crea condiciones favorables para el suministro de aire tanto del sistema de raíces como de las partes aéreas de las plantas.
El estiércol debe diluirse con agua en una proporción de 1: 3.
Un buen ejemplo es la historia que sucedió a principios del siglo XIX y XX en la Academia Timiryazev, donde durante varios años intentaron cultivar pepinos en invernaderos, pero, a pesar del enfoque científico, no tuvieron éxito. Luego, los científicos decidieron recurrir a los jardineros de Klina, que cultivan cosechas de pepinos envidiables en sus invernaderos.
Invitaron a un jardinero de Klin y le ofrecieron cultivar pepinos en el invernadero de la Academia, pero le dejaron usar su tecnología en el futuro. El truco fue que se instalaron tanques con estiércol diluido dentro de la habitación, y el dióxido de carbono emitido durante la fermentación fertilizó las plantas de pepino.
Se descubrió experimentalmente que con el fertilizante continuo con dióxido de carbono durante el día, se logra un aumento máximo (54%) en el peso de los pepinos.
Fermentación de alcohol
La fermentación alcohólica, así como la descomposición microbiológica, es un método para producir dióxido de carbono. Al colocar latas con mosto fermentado entre las plantas, es posible saturar el aire con dióxido de carbono. Para la fermentación, use agua, azúcar y levadura o carroña, y frutas y bayas inadecuadas, y granos (trigo, centeno).
Otra forma es aplicar la fermentación de ortiga.
Para hacer esto, llene el recipiente con un tercio de hierba (fresca o seca) y llénela con agua. La fermentación dura dos semanas. La mezcla se agita diariamente para liberar CO2. Para eliminar un olor desagradable, puede agregar valeriana (1-2 ramas) a la mezcla o espolvorear el polvo en la parte superior.
La mezcla fermentada se usa como cebo líquido. Para regular el flujo, se utilizan tapas especiales (CO2Pro), que se atornillan fácilmente en botellas de plástico estándar.
Importante! Los olores de fermentación se pueden reducir si coloca recipientes con mosto en una cerradura de agua, como se hace en la producción de vino en el hogar.
Beber agua con gas como fuente de dióxido de carbono
Una botella regular de agua con gas es una fuente asequible, aunque ineficaz, de dióxido de carbono. Aproximadamente 6–8 g de dióxido de carbono se disuelven en 1 litro de agua carbonatada, dependiendo del grado de contenido de gas.
El método no le permite determinar con precisión la concentración de gas y calcular la dosis óptima, por lo que puede considerarse como una medida de emergencia para aumentar el nivel de CO2 en pequeños volúmenes de la habitación. Otra forma de usar agua con gas como fertilizante es saturar el dióxido de carbono de los cilindros de agua para riego.
Fuentes naturales de dióxido de carbono: aire y suelo.
Si el invernadero no está equipado con un sistema de suministro de CO2, entonces el aire atmosférico es una fuente natural de CO2 para las plantas con ventilación regular de la habitación y travesaños abiertos. Pero esto proporciona solo un tercio del requerimiento diario.
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Otro método de baja tecnología para agregar CO2 es el compostaje de material vegetal y orgánicos en un invernadero., lo que conduce no solo al enriquecimiento del suelo con macro y microelementos, sino también a la reposición de CO2 (hasta 20 kg / h desde 1 ha).
El proceso de compostaje produce dióxido de carbono, pero también se liberan gases nocivos y se crean condiciones para la multiplicación de patógenos e insectos. La concentración de CO2 generada de esta manera es difícil de controlar y el método no es confiable.
Sistema de dióxido de carbono y generador de bricolaje para invernaderos: justificado o no
La viabilidad de fabricar un generador de gas debe evaluarse de forma independiente en función de sus capacidades financieras y materiales y los costos laborales.
Además de instalar un generador de gas en forma de caldera con alta generación de calor, necesitará un sistema para entregar gas a las instalaciones del invernadero (tubería de gas), equipos de medición y control. Por lo tanto, es posible hacer un sistema por sí solo, pero evaluar su racionalidad para áreas de invernadero pequeñas solo es posible con la ayuda de cálculos matemáticos.
Es mucho más simple y económico estudiar fuentes alternativas de dióxido de carbono y cómo usarlas en terrenos cerrados. Por ejemplo, un sistema de gas licuado cuesta alrededor de 2 millones de rublos, y si usa gas de cilindros, el costo se reduce en 10 veces.
Importante! Una alta concentración de dióxido de carbono es tóxica para los organismos vivos, por lo que elevar el nivel a 10,000 ppm (1%) y más en unas pocas horas eliminará las plagas (mosca blanca, araña roja) en el invernadero.
Reglas básicas de sumisión
La dosificación y los períodos de saturación de aire en el invernadero de CO2 dependen de la estación y la hora del día, el grado de sellado de la habitación, la intensidad de la exposición a la luz y el tipo de cultivos.
Iluminación
Como resultado de la fotosíntesis, las plantas reciben carbohidratos para su crecimiento y desarrollo, procesando dióxido de carbono y agua con la ayuda de la energía de la luz. Estos 3 componentes son importantes para el mecanismo de apertura de estomas en la superficie de la hoja y el comienzo del intercambio de gases entre las plantas y el medio ambiente. Bajo luz intensa, las plantas consumen más activamente CO2, y la tasa de fotosíntesis aumenta.
La concentración de CO2 en la habitación debe mantenerse a 600–800 ppm. Con una iluminación intensa, la temperatura en el invernadero aumenta y hay que abrir los travesaños para la ventilación, por lo que la concentración aumenta a 1000-1500 ppm.
El consumo de CO2 a la luz solar es de aproximadamente 250 kg / ha por día con ventanas cerradas. Con ventanas abiertas y clima ventoso: 500-1000 kg / ha. En invierno, las tasas de fertilización gaseosa se reducen a 600 ppm, ya que la luz artificial ayuda a acelerar la fotosíntesis.
Tiempo de alimentación
La suplementación con CO2 es más efectiva durante el período de crecimiento activo de la planta durante el período brillante. La generación de CO2 debe comenzar por la mañana. dos horas después del inicio de la iluminación y hasta alcanzar el nivel de concentración deseado (1 hora). Entonces el generador debe estar apagado. Los niveles de CO2 volverán al medio ambiente antes de que oscurezca.
Importante! Un aumento en el CO2 ocurre solo en un invernadero sellado herméticamente, ya que la infiltración de la atmósfera exterior diluirá la concentración de dióxido de carbono en la habitación.
El segundo suplemento debe llevarse a cabo 2 horas antes del final del día y las plantas se van a dormir: el dióxido de carbono resultante se absorberá y procesará de manera efectiva por la noche.
Determinación del consumo de dióxido de carbono para cada cultivo por separado.
Cultivos como berenjenas, pepinos, tomates, pimientos, lechuga y otros ahora se cultivan regularmente en invernaderos modernos, donde la luz, el agua, la temperatura, los nutrientes están controlados y los niveles de dióxido de carbono están regulados para crear condiciones que promuevan el crecimiento de manera óptima.
Un aumento en la concentración de 400 a 1000 ppm puede estimular la tasa de fotosíntesis de las plantas y conduce a un aumento en el rendimiento de 21 a 61% para flores y vegetales. Además, la fertilización con dióxido de carbono proporciona rendimientos más tempranos (entre 7 y 12 días) y mejora la capacidad de las plantas para resistir enfermedades y plagas.
Para uso en interiores, se recomiendan los siguientes niveles de CO2 en el aire (1000 ppm = 0.1%):
- pepinos, tomates - 0.2–0.3%;
- calabaza, frijoles - 0.3%;
- rábano, lechuga - 0.2-0.25%;
- repollo, zanahorias - 0.2-0.3%.
Las diferentes plantas tienen diferentes requisitos de CO2, y esto también debe tenerse en cuenta.
Según los resultados de los estudios, los cultivos de hortalizas mostraron tales características al fertilizar con dióxido de carbono:
| Pepinos | Aumento del rendimiento y la calidad de la fruta en un 25-30% a 1500-2000 ppm |
| Los tomates | rendimiento 30% mayor, maduración 2 semanas antes a 1000 ppm |
| Berenjena | 35% más de rendimiento, 2 semanas antes de la maduración a 1000–1500 ppm |
| Repollo | 40% más de rendimiento a 800–1000 ppm |
| Fresas | rendimiento 40% mayor, maduración 2 semanas antes, las bayas son más dulces a 1000-1500 ppm |
| Ensalada | rendimiento 30–40% mayor, maduración temprana a 1000–1500 ppm |
| Espárragos | Aumento del rendimiento del 30%, 2 semanas antes de la maduración a 800–1200 ppm |
| Melón | 70% mayor rendimiento, calidad de fruta mejorada a 800–1000 ppm |
Los cultivos de flores (dieffenbachia, rosas y crisantemos) mostraron una floración temprana a 1000 ppm y aumentaron su calidad en un 20%. Para los cereales, aumentar el CO2 a 600 ppm aumenta el rendimiento de arroz, trigo, soja en un 13% y el maíz en un 20%.
Al cultivar hongos, debe tenerse en cuenta que el dióxido de carbono inhibe el desarrollo del micelio, por lo que la habitación debe estar ventilada para reducir su concentración.
Importante! Los niveles excesivos de CO2 (5000 ppm) pueden causar mareos o falta de coordinación en las personas. En las plantas, los procesos del metabolismo respiratorio se alteran, el crecimiento y el desarrollo se ralentizan, aparece la necrosis de las hojas y los brotes (no se abren por completo).
Habiendo apreciado la importancia de la fotosíntesis en la fisiología de las plantas y familiarizado con los métodos de producción de dióxido de carbono, puede proporcionar correcta y oportunamente cultivos de invernadero con dióxido de carbono y obtener cultivos de alta y alta calidad.
