Экономика, Финансы, Организационное развитие Бизнеса
Статьи - Тепличный бизнес
|
Учёт основных факторов при моделировании выращивания овощей в теплице. Подкомка углекислым газом

Практически для всех живых организмов Земли основным источником энергии является солнечный свет. Благодаря ему прямо или косвенно удовлетворяются энергетические потребности флоры и фауны. Растения улавливают солнечную энергию, преобразуют её в удобную для использования форму, а также запасают её в химических связях органических веществ. При этом исходными соединениями для синтеза органических веществ служат такие бедные энергией неорганические вещества, как углекислый газ (СО2) и вода (Н2О). Улавливание и преобразования энергии света в энергию химических связей органических веществ называют фотосинтезом.

1. Физика и химия поглощения углекислого газа при фотосинтезе

 

Чтобы жить, растения для поддержания процесса фотосинтеза должны поглощать из воздуха углекислый газ и тянуть из почвы воду. И то и другое они делают с помощью устьиц — маленьких пор на поверхности листа, окружённых замыкающими клетками, которые эти устьица то открывают, то закрывают. Через поры испаряется вода, и тем самым поддерживается постоянный ток жидкости от корней растения до листьев. При этом растения регулируют уровень испарения, чтобы не пересохнуть в жаркую погоду. С другой стороны, фотосинтез постоянно требует и углекислого газа. Очевидно, что устьицам приходится порой решать едва ли не взаимоисключающие задачи: не давать растению засохнуть, закрывая устьица от избыточного испарения, и при этом доставлять воздух с углекислым газом - открывать устьица для поглощения углекислого газа.

Кроме поглощения углекислого газа из воздуха ещё одной из задач устьиц является и удаление кислорода из листа. Оба эти процесса «пассивные», то есть зависят от концентрации кислорода и углекислого газа в окружающем растения воздухе. Эти процессы идут встречными потоками. Поэтому всегда важно снизить уровень кислорода и повысить уровень углекислого газа, чтобы увеличить продуктивность фотосинтеза.

Если концентрация СО2 в подустьичной полости падает ниже 0,03 %, тургор замыкающих клеток увеличивается и устьица открываются. Повышение концентрации СО2 в воздухе вызывает закрытие устьиц. Это происходит в межклетниках листа ночью, когда в результате отсутствия фотосинтеза и продолжающегося дыхания уровень углекислого газа в тканях повышается. Такое влияние углекислого газа объясняет, почему ночью устьица закрыты и открываются с восходом солнца.

 Синтезируемые в ходе фотосинтеза органические вещества являются не только источником энергии, но и источником атомов углерода, водорода и кислорода для синтеза всех веществ, необходимых организму для построения новых клеток и структур. Значительная часть веществ, образующихся в результате фотосинтеза, может трансформироваться и запасаться в виде крахмала, жиров или белков

Сущность процесса фотосинтеза обычно описывается уравнением:Уравнение фотосинтеза

 

 

  

Следуя этому уравнению углерод в составе органических соединений появляется благодаря углекислому газу. Кроме того, можно небезосновательно предположить, что количество сухого вещества растения напрямую зависит от количества потреблённого углекислого газа, как, собственно говоря, и воды со светом.

В среднем, растение синтезирует из воды и углекислого газа 94% массы сухого вещества, остальные 6% растение получает из минеральных удобрений.

Поглощённый листьями углекислый, газ растворяется в клеточной воде и превращается в углекислоту:Растворение углекислоты в воде

 

Обычное объёмное содержание углекислоты в воздухе составляет 0,03%. Уменьшение содержания углекислоты в воздухе снижает интенсивность фотосинтеза. Повышение содержания углекислоты до 0,5% увеличивает интенсивность фотосинтеза почти пропорционально. Однако при дальнейшем повышении содержания углекислоты, интенсивность фотосинтеза не возрастает, а при уже 1% - растение страдает.

 

Фотосинтез происходит не только на свету. У него есть две фазы — световая и темновая. Во время световой фазы в растениях накапливается солнечная энергия, необходимая для синтеза органических веществ, а сам синтез органики происходит в темновой фазе.

Процесс фотосинтеза состоит из двух последовательных и взаимосвязанных этапов: светового (фотохимического) и темнового (метаболического).

Световая или фотохимическая фаза (стадия) включает в себя преобразование поглощённой фотосинтетическими пигментами энергии квантов света в энергию химических связей собственно первичных продуктов фотосинтеза: высокоэнергетического соединения АТФ (АденозинТриФосфат) и универсального восстановителя НАДФН (НикотинАмидаденинДинуклеотидФосфат).

В темновых (метаболических) реакциях фотосинтеза происходит использование образовавшихся на свету АТФ и НАДФН в цикле фиксации углекислоты и её последующего восстановления до углеводов.

Применение изотопного метода анализа показало, что кислород, возвращаемый в атмосферу O16 принадлежит воде, а не углекислому газу воздуха, в котором преобладает другой его изотоп - О15

2. Биология фотосинтеза 

Все ростовые процессы и накопление сухого вещества растением связаны с фотосинтезом. В процессе фотосинтеза создаётся около 95 % органической массы урожая и аккумулируется вся энергия, накапливаемая в организме. Поэтому при выращивании растений в теплицах основное внимание должно быть уделено повышению их фотосинтетической деятельности. Исследованиями было установлено, что тепличные культуры, в частности огурец н томат, обладают пониженной способностью к фотосинтезу. Интенсивность его у этих культур, выращиваемых в теплицах, в 1,5—2 раза ниже, чем у растений, выращиваемых в открытом грунте. Это объясняется прежде всего тем, что в тепличных условиях освещённость значительно ниже, чем в естественных.

В естественных условиях интенсивность поглощения углекислого газа растениями превышает 40 мг на 1 дм2 листовой поверхности в час, тогда как тепличными растениями, как показали наши исследования, поглощается его не более 20 мг, и только при особо благоприятных условиях — 30 мг/дм2 в час.

Особенно резко снижается фотосинтстическая деятельность тепличных растений в осенне-зимний период, когда интенсивность освещения резко падает.

В теплицах можно создавать более благоприятные условия для фотосинтеза растений, влияя тем самым на их продуктивность.

К факторам внешней среды, влияющим на фотосинтез, относятся освещение, концентрация углекислого газа в воздухе теплиц, температурный режим и режим влажности в теплицах, условия минерального питания и водоснабжения растений.

Условия внешней среды, особенно температура и влажность воздуха, субстрата, а также освещение оказывают влияние на интенсивность фотосинтеза и накопление пигментов, в частности хлорофилла в листьях растений.

Особо важную роль для тепличных растений имеет интенсивность солнечной радиации, которая является источником света и тепла.

При достаточном количестве света фотосинтез в растениях проходит во много раз энергичнее, чем дыхание, поэтому в них накапливаются органические вещества. По мере снижения интенсивности освещения фотосинтез ослабевает и наконец наступает такой момент, когда интенсивность фотосинтеза и дыхания становятся одинаковыми. Такое состояние равновесия, как известно, называется компенсационной точкой. При дальнейшем понижении интенсивности освещения начинает преобладать процесс дыхания над процессом фотосинтеза. Растения вместо накопления органических веществ расходуют их, вследствие чего у них сначала прекращается рост и опадают листья, а затем они погибают. Повышенная температура в теплицах при недостатке света способствует ускорению процесса дыхания растений.

В условиях защищённого грунта к выращиванию рассады огурца и томата приступают в начале декабря, т. е. в то время, когда накопление сухой массы растениями находится почти на компенсационном уровне.

Чтобы восполнить недостаток света, необходимо осуществлять ряд мероприятий, в частности: облучение рассады лампами, очистку кровли теплиц от пыли и копоти, подкормку растений углекислым газом и растворами макро и микроэлементов (некорневые подкормки).

При выращивании растений в теплицах имеются все возможности для более интенсивного процесса ассимиляции, а, следовательно, и повышения урожайности, даже в условиях несколько пониженного зимнего освещения.

Люндегард ещё в 1924 г., повышая содержание углекислого газа в теплицах в 3 - 4 раза против нормального, добился увеличения урожайности огурца на 25—28,5 %.

В грунтовых теплицах основным источником пополнения углекислого газа в воздухе является почва, где он образуется в результате жизнедеятельности микроорганизмов, разложения органических веществ и дыхания корневой системы растений.

В гидропонных теплицах, где отсутствует основной источник углекислого газа — почва, наблюдается большой дефицит его.

По данным исследований, в солнечные дни при интенсивном фотосинтезе содержание углекислоты в воздухе гидропонных теплиц уменьшается значительно больше, чем в грунтовых теплицах. Так, содержание углекислого газа при выращивании томата в грунтовых теплицах ночью было незначительно выше, чем в гидропонных (соответственно на 0,039 и 0,032 %). К 10 часам утра содержание его как в грунтовых, так и в гидропонных теплицах резко снижалось, особенно в гидропонных. Если в грунтовых теплицах оно составляло 0,032—0,034, то в гидропонных 0,027—0,030 %.

Изменение содержания углекислоты в воздухе теплиц имеет временной характер с заметным снижением к полудню. Наиболее низкое суточное содержание её именно к этому времени достигало 0,017- 0,019 %. С увеличением поверхности листьев и условий освещения растений дефицит CO2 резко возрастает. При проветривании теплиц содержание углекислоты несколько повышается, однако остаётся на более низком уровне, чем в наружном воздухе. Следовательно, в ясные дни при закрытых и даже открытых форточках недостаток углекислоты выступает в качестве фактора, лимитирующего фотосинтез.

И пасмурные дни содержание CO2 в теплице при закрытых форточках было несколько выше, чем в наружном воздухе. В утренние и вечерние часы оно составляло 0,035— 0,038 %, к полудню снижалось до 0,03 %.

Такое низкое содержание углекислого газа в воздухе гидропонных теплиц не может обеспечить интенсивный фотосинтез растений. Поэтому подкормка их углекислотой должна быть неотъемлемым приёмом агротехники.Зависимость скорости поглощения ушлекислого газа от мощночти фотосинтетически активной радиации

Работами многих авторов установлено, что для большинства овощных культур наиболее благоприятное содержание углекислоты в воздухе теплиц бывает в солнечные дни —0,15—0,20 %.

Часто скорость фотосинтеза определяется по количеству поглощённого углекислого газа с одного квадратного метра растений за единицу времени. Зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света имеет форму логарифмической кривой. Прямая зависимость скорости процесса от притока энергии наблюдается только при низких интенсивностях света. Фотосинтез начинается при очень слабом освещении; У многих светолюбивых растений максимальная (100%) интенсивность фотосинтеза наблюдается при освещённости, достигающей половины от полной солнечной, которая, таким образом, является насыщающей. Дальнейшее возрастание освещённости не увеличивает фотосинтез и затем снижает его.

 

Опыты показали, что эффект управления биологическими ритмами растения зависит от разницы в освещённости во время световой и темновой фазы воздействия. Наибольший результат достигается, если в темновой фазе полная темнота, а в световой - яркий свет.

 

Формирование плодов сельскохозяйственных культур прямо связано с ассимиляционными возможностями растений. Зависимость скорости фотосинтеза листьев огурца хорошо описывается прямоугольной параболой. Поглощение СО2 возрастает линейно с увеличением ФАР до 50 мкМоль/кв. м*сек. Насыщение фотосинтеза светом начинается при ФАР 300-350 мкМоль/кв. м*сек. Далее, с увеличением плотности потока квантов света, скорость ассимиляции СО2 возрастает незначительно, и световая кривая фотосинтеза выходит на плато. Проведя касательную от начала координат к световой кривой видно, что при интенсивности радиации приспособления около 100-120 мкМоль/кв. м*сек, когда КПД листа является максимальным, нетто-ассимиляция СО2 составляет около 50% от максимальной.

 

Для осуществления фотосинтеза растениям необходимы большие количества воздуха, так как атмосферный воздух содержит всего лишь 0,03% углекислого газа. При выращивании растений в теплицах низкое содержание углекислого газа является фактором, ограничивающим урожайность.

Установлено, что овощные растения на 100 м2 открытой площади ежечасно потребляют из атмосферного воздуха до 350 г углекислого газа, для этого им требуется не менее 500 м3 свежего воздуха в час, что в холодное время года невыполнимо из-за больших потерь тепла при проветривании теплицы.

При недостаточном воздухообмене, содержание СО2 в теплицах в результате его интенсивного поглощения растениями может упасть ниже 0,01% и фотосинтез практически прекращается.

Но даже и при проветривании теплицы содержания углекислого газа в её воздухе будет недостаточно, так как для оптимального роста растений концентрация СО2 в воздухе теплицы должна быть больше, чем существующая концентрация СО2 в атмосферном воздухе.

Недостаток СО2 становится основным из факторов, ограничивающих рост и развитие тепличных растений, особенно в холодный, зимний период, когда проветривание теплицы невозможно.

Дефицит СО2 является более серьёзной проблемой, чем дефицит элементов минерального питания.Зависимость скорости поглощения ушлекислого газа от мощночти фотосинтетически активной радиации для огурцов

По нормам технологического проектирования теплиц НТП 10-95 рекомендуемая концентрация СО2 в воздухе для томатов 0,13-0,15%, для огурцов 0,15-0,18%. Из практики оптимальным считается содержание СО2 у огурца — 0,3-0,6%.

 

При добавлении углекислоты в воздух и повышении в нем её концентрации можно повысить интенсивность фотосинтеза в 1,5-3 раза. На этом основан приём агротехники в условиях закрытого грунта - воздушное удобрение растение подкормкой углекислотой. Дозируя углекислый газ, можно эффективно добиться сокращения продолжительности вегетативной фазы развития растения, что обеспечит получение раннего, самого дорогого урожая овощей. При достаточной обеспеченности элементами минерального питания, эти подкормки всегда повышают общую урожайность этих культур на 15-40%, увеличивая количество и массу плодов, и ускоряют их созревание на 5-8 дней.

Прирост биомассы зеленных культур при подкормках СО2 существенно увеличивается. К примеру, урожайность салата повышается на 40%, созревание ускоряется на 10-15 дней. Подкормка цветочных культур в теплицах также высокоэффективна, поскольку значительно повышает качество, выход продукции увеличивается до 30%.

За счёт увеличения содержания углекислого газа в воздухе теплицы можно добиться снижения содержания нитратов в овощах, выращиваемых в зимнее время. Повышенная концентрация СО2 частично компенсирует недостаток освещённости зимой и при уменьшении светопропускания кровли теплицы, а также способствует более эффективному использованию света ранним утром. Собственно говоря, дефицит солнечной радиации вкупе с недостатком углекислого газа при выращивании зимних овощей в теплице являются причиной высокого содержания нитратов в плодах этих растений.

К примеру, недостаток солнечной радиации зимой, который часто приводит к потере первых соцветий у томата, возможно успешно компенсировать увеличением концентрации СО2 до 0,1%. Такой технологический приём увеличивает интенсивность фотосинтеза, способствует более высокой интенсивности выведения ассимилятов из листьев, тем самым восстанавливая завязывание плодов.

В осеннем обороте подкормка углекислым газом являются одним из основных резервов (кроме, досвечивания) повышения урожайности овощных культур, в первую очередь томата. Ведение светокультуры вообще немыслимо без постоянных подкормок углекислым газом.

Многочисленные опыты показывают, что при подкормке углекислотой вес зелени и плодов увеличивается: у огурцов на 74-103%, у бобов на 112%, у томатов до 124%.

Овощи по-разному реагируют на подкормку углекислотой. Огурцы требуют наибольшей подкормки, томатам и фасоли достаточно меньшей концентрации СО2. Продолжительность подкормки является фактором, улучшающим возможности прироста урожая. При повторении опытов с подкормкой огурцов в течение 3 месяцев урожай увеличился на 55%.

В воздухе теплицы площадью 1 га содержится около 20 кг СО2. При максимальных же уровнях ФАР в весенние и летние месяцы потребление СО2 растениями огурца в процессе фотосинтеза может приближаться к 50 кг*час/га (т.е. до 700 кг/га СО2 за световой день). Образующийся дефицит лишь частично покрывается за счёт притока атмосферного воздуха через фрамуги и неплотностей ограждающих конструкций, а также за счёт ночного дыхания растений.

В грунтовых теплицах дополнительным источником углекислого газа является грунт, заправленный навозом, торфом, соломой или опилками. Эффект обогащения воздуха теплицы углекислым газом зависит от количества и вида этих органических веществ, подвергающихся микробиологическому разложению. Например, при внесении опилок, смоченными минеральными удобрениями, уровень углекислого газа в первое время может достигать высоких значений ночью, и днём при закрытых фрамугах.

Однако в целом этот эффект недостаточно велик и удовлетворяет лишь часть потребности растений. Основным недостатком биологических источников является кратковременность повышения концентрации углекислого газа до желаемого уровня, а также невозможность регулирования процесса подкормки. Нередко в грунтовых теплицах в солнечные дни при недостаточном воздухообмене содержание СО2 в результате интенсивного поглощения растениями может упасть ниже 0,01% и фотосинтез практически прекращается. 

 

1 грамм поглощённого СО2 производит 0,5 грамма сухого вещества, 70% этого сухого вещества может идти на формирование плодов.

Содержание сухого вещества в томатах порядка 5,8%.

1 грамм поглощённого томатом СО2 превращается в  6 грамм плодов томата.

Собственное, 1 грамм поглощённого CO2 превращается в:

  • 11 грамм плодов огурца,
  • 6 грамм плодов томата,
  • 5 грамм плодов баклажана,
  • 4 грамм плодов перца.

В яркий солнечный летний день культура может поглощать 60 - 70 кг СО2 на гектар в час. Это 360 - 420 кг плодов томата на гектар в час. 

3. Технологии и оборудование подкормки растений углекислым газом

В овощеводстве защищённого грунта существует четыре способа применения подкормки углекислотой:

  • использование СO2 из баллонов с жидкой углекислотой, выпускаемой н культивационные помещения через перфорированные трубы;
  • применение углекислого ангидрида в твёрдом виде (сухой лёд), который укладывают в небольшие решетчатые ящики;
  • сжигание природного газа, керосина в генераторах, что способствует образованию СO2 с незначительной примесью сернистого ангидрида;
  • подкормка растений отходящими газами из котельной (ОГК).

 

Для объективного сравнения этих технологий между собой, необходимо рассмотреть существующие инженерные решения агрономических задач по следующим параметрам:

  1. сущность технологии;
  2. химический состав газовой смеси, подаваемой в теплицу к растения
  3. возможность подкармливать растения весь период выращивания (от появления всходов по прекращения вегетации
  4. возможность точно и экономично дозировать СO2 весь световой день: не допуская скачкообразного изменения концентрации, соответствуя как изменению факторов окружающей среды (освещённость, температура и влажность), так и биологической (сортовой) суточной динамике фотосинтеза;
  5. возможность подачи СO2 по вертикальным зонам (к точкам роста, в зону активных листьев, в прикорневую зону);
  6. возможность равномерного распределения СO2 по площади теплицы;
  7. влияние данной технологии подкормки на температурно-влажностный режим в теплиц
  8. возможность использования технологии при светокультур
  9. безопасность технологии согласно требованиям охраны труд
  10. дополнительные хозяйственно-ценные функции оборудования для подкормки
  11. объём необходимых капитальных вложений при внедрении технологии
  12. эксплуатационные расходы, энергопотребление
  13. потребность в новых специалистах
  14. способы повышения эффективности подкормки
  15. направления будущего совершенствования данной технологии

 

Подкормка жидкой углекислотой из баллонов

Применение сжиженного углекислого газа в баллонах является одним из простых, но дорогостоящих способов подкормки растений углекислотой. Но данная технология на сегодняшний день является наиболее совершенной. Пищевая углекислота не содержит вредных для растений примесей, не оказывает влияния на температурный режим теплицы. На теплицу площадью 1 000 м2 для насыщения воздуха углекислотой за день расходуют 60—80 кг СO2 в баллонах (в одном баллоне содержится 25 кг СO2).Подкормка жидкой углекислотой

Привозная углекислота в цистернах или в баллонах подаётся через устройства подогрева и регулирования подачи под собственным давлением в теплицу. Для равномерной подкормки углекислоту из баллона к растениям подают через перфорированные резиновые шланги или полиэтиленовые трубы, в которых проделаны отверстия диаметром 4—5 мм на расстоянии 6—8 м друг от друга.

Несмотря на удобство и относительную техническую простоту систем, работающих на привозной углекислоте, их эффективное применение осложняется следующим обстоятельством. Подаваемая к растениям углекислота должна иметь высокую чистоту.

Подобный высокоочищенный продукт, который подходит для подкормки тепличных растений, стоит достаточно дорого. На практике часты случаи покупки дешёвой жидкой углекислоты, производимой на спиртзаводах и химпроизводствах. Она бывает плохо очищена и пригодна лишь для технического использования. В ней могут содержаться значительные примеси сивушных масел, сероводорода и аммиака, этаноламинов, которые отрицательно сказываются на продуктивности растений и здоровье людей. Такую углекислоту не следует использовать для подкормки растений.

Подкормка чистым (сжиженным) углекислым газом

1. Чистый углекислый газ в теплице можно подавать растениям:

  • по системе пластиковых рукавов малого диаметра (способ А);
  • или по системе полива растений - водой, насыщенной чистым углекислым газом (способ Б).

Традиционно, такой комплекс оборудования использует привозную низкотемпературную углекислоту (в изотермических цистернах), редко углекислоту высокого давления (в баллонах по 24 кг СО2), из которых восстановленный газ через устройства подогрева и регулирования подачи нагнетается под собственным давлением в теплицу к растениям по пластиковым рукавам. В зависимости от потребности в углекислоте и организации её доставки, практикуются различные варианты использования мобильных и стационарных цистерн. Как правило, устанавливают стационарную изотермическую цистерну для жидкой углекислоты большой ёмкости (20-40 т), время от времени пополняемую из автомобильных цистерн. От этого резервуара и снабжается вся система подкормки растений.Подкормка чистым углекислым газом

Варианты получения и способы подачи чистого углекислого газа:

  1. Сторонний поставщик жидкой углекислоты;
  2. Собственное производство жидкой углекислоты.

Место накопления: изотермическая цистерна с жидкой углекислотой.

Несмотря на удобство и относительную техническую простоту систем, работающих на привозной углекислоте, их эффективное применение в России осложняется следующим обстоятельством. Жидкая углекислота высшего сорта согласно ГОСТу 8050-85 должна иметь чистоту 99,8% и не содержать лабораторно определяемые примеси иных веществ, кроме воды. Подобный высокоочищенный продукт, который единственно подходит для подкормки тепличных растений и для использования в пищевой промышленности, стоит достаточно дорого.

На практике часты случаи покупки дешёвой жидкой углекислоты не соответствующей ГОСТу, которая плохо очищена и пригодна лишь для технического использования. В ней могут содержаться значительные примеси сивушных масел, сероводорода и аммиака, этаноламинов, которые отрицательно сказываются на работоспособности людей и продуктивности растений. Такую углекислоту не следует использовать в пищевой промышленности.

Самостоятельно каждый раз проверять в условиях тепличного комбината фактическое качество покупаемого продукта нереально. Очистка на месте значительного количества СО2 (2-5 т/сутки и более) до необходимой кондиции представляет собой отдельную дорогостоящую техническую задачу. Таким образом, при использовании привозной углекислоты придётся обратить особое внимание на организационные вопросы: выбор сертифицированного производителя СО2, выбор надёжного перевозчика жидкой углекислоты, контроль качества углекислоты. Перебои с доставкой отрицательно скажутся на урожайности растений.

В ряде случаев при организации полноценной подкормки СО2 овощных культур на больших площадях (более 12 га), возникает значительная потребность в жидкой углекислоте (от 8 т/сутки), которая не может быть покрыта рентабельным образом путём привоза из других мест. Становится экономически целесообразно производить и накапливать жидкую углекислоту прямо в тепличных хозяйствах, имеющих собственную котельную на природном газе.

Специальные промышленные установки различных типов, носящие собирательное название «углекислотные станции» выделяют СО2 из отходящих дымовых газов котельной, очищают его от всех примесей и сжижают. Можно использовать также станцию с узлом непосредственного сжигания природного газа, дизельного топлива и других углеродосодержащих веществ. Готовая жидкая углекислота накапливается в изотермической цистерне большой ёмкости, где она может сохраняться неограниченное время, подаваться в систему для подкормки растений, на устройство зарядки баллонов, в транспортные цистерны, или установку для производства сухого льда. Наличие достаточно большой накопительной ёмкости гарантирует, что в случае остановки станции, к примеру, на техническое обслуживание, всегда можно будет временно использовать привозную углекислоту. Если углекислотная станция проектируется без блока сжижения и накопительной цистерны, то ночью и пасмурным днём чистый углекислый газ должен будет выбрасываться в атмосферу, либо придётся регулярно отключать станцию, что снижает её ресурс.

Для использования в системе подкормки растений при способе по системе пластиковых рукавов, жидкую углекислоту превращают в газификаторе (испарителе) в подогретый углекислый газ, который под давлением поступает в магистральный трубопровод. Далее газ из магистрального трубопровода через специальное устройство подаётся в теплицу по распределительным газопроводам. К растениям газ поступает через перфорированные полимерные рукава, которые отходят от распределительного газопровода. Рукав имеет боковой двойной шов, за который он может быть подвешен на любом уровне. При большой площади комбината и значительном удалении теплиц от цистерны с жидким СО2 затраты электроэнергии на перекачку восстановленного углекислого газа по магистральным газопроводам до каждой теплицы (и по теплицам) ничтожны по сравнению с нагнетанием ОГК, поскольку объём перекачиваемого газа меньше в 10-20 раз и он уже находится под давлением. Могут применяться маломощные напорные вентиляторы (для регулировки потока), пластиковые газопроводы малого диаметра; коррозии металлических частей не наблюдается вследствие отсутствия воды в жидкой углекислоте.

Использование поливной воды (питательного раствора), насыщенного чистым углекислым газом (при доставке углекислого газа к прикорневой области растений), распределяемой по системе полива или подкормки является малораспространенной технологией, перспективной для применения, как считают специалисты, в плёночных теплицах, особенно при выращивании зеленных и выгоночных культур. Может использоваться при гидропонной (малообъёмной) культуре, при капельной поливе на грунтах, при поливе дождеванием.

Насыщение воды СО2 (в концентрации 0,3 - 1,1 л/л) производится под давлением с помощью специальных аппаратов – сатураторов. 

2. Подкормка производится, при обоих способах, чистым СО2 практически 100% концентрации. При условии использования углекислоты соответствующего качества, полностью исключено угнетение растений и отравление людей фитотоксичными газами.

Само по себе насыщение воды углекислым газом, не оказывает существенного влияния на рост и развитие растений, поскольку он слабо проникает в листья при транспорте воды корневой системой. К примеру, доля корневого поглощения СО2 растением огурца составляет не более 4% от общего. Собственно, подкормка осуществляется только за счёт углекислого газа, выделившегося из раствора.

3. При обоих способах подачи СО2, растения возможно подкармливать весь период выращивания – от появления всходов по прекращения вегетации. Системы подачи чистого углекислого газа через перфорированные полимерные рукава и системы распределения воды, насыщенной чистым углекислым газом, работающие от стационарного источника, технически позволяют устойчиво поддерживать оптимальный уровень СО2 и при открытых фрамугах в жаркую погоду, если это оправдано высокими ценами на тепличную продукцию.

4. При способе А (доставке чистого углекислого газа по пластиковым рукавам) можно с высокой точностью и экономично дозировать углекислый газ весь световой день: не допуская скачкообразного изменения концентрации, и в соответствии как с изменением факторов окружающей среды (освещённости, температуры и влажности воздуха), и также реагировать на изменение суточной динамики фотосинтеза.

При способе Б (насыщения углекислым газом воды питательного раствора) также возможно дозировать СО2 весь световой день: обогащение им воздуха в прикорневой зоне растений происходит плавно, потери на вентиляцию ограничены. К сожалению, содержание СО2 в воздухе достаточно сложно регулировать, трудно за короткий промежуток времени увеличить его содержание в воздухе теплицы.

5. При способе А, изменяя высоту подвеса перфорированных полимерных рукавов, можно подавать углекислый газ на любой высоте в непосредственной близости от растений – в прикорневую зону, в зону активных листьев, или к точкам роста.

При способе Б, через систему полива (подкормки) вода, насыщенная СО2, обычно подаётся в прикорневую зону.

6. При обоих способах подачи, углекислый газ равномерно распределяется по всей площади теплицы.

7. Подкормка чистым углекислым газом через систему пластиковых рукавов (способ А) не влияет на температурно-влажностный режим в теплице. Подкормка с использованием воды, насыщенной чистым углекислым газом (способ Б), значительно влияет на температурно-влажностный режим в теплице, поскольку подкормка фактически совмещена с поливом (подкормкой) растений.

8. Подкормка чистым углекислым газом через систему прозрачных пластиковых рукавов малого диаметра – наиболее пригодная технология для использования при светокультуре.

9. С позиции охраны труда использование обеих способов подкормки совершенно безопасно, при условии использования углекислоты высшего сорта по ГОСТ 8050-85.

10. Дополнительной хозяйственно-ценной функцией оборудования для обеих способов подкормки является возможность использования на месте агрегатов для заморозки, охлаждения или переработки сельскохозяйственной продукции, которые заправляются непосредственно жидкой углекислотой из стационарной или мобильной цистерны. Плоды и овощи, подвергнутые быстрой заморозке и фасовке на месте, наиболее полно сохраняют вкусовые достоинства и питательную ценность, все витамины и биологически активные вещества. Немаловажно, что для приготовления дорогостоящих замороженных смесей может быть использована нестандартная плодоовощная продукция. При собственном производстве СО2 на углекислотной станции, возможно получать значительную выручку от продажи на сторону жидкой углекислоты, сухого льда и сжатого углекислого газа в баллонах, особенно во внесезонное время. Дополнительными хозяйственно-ценные функциями оборудования для подкормки по способу Б, можно считать снижение pH питательного раствора (поливной воды) при насыщении её СО2, что улучшает растворимость удобрений, повышает усвояемость кальция и магния растениями. Прекращается отложение известкового налёта в шлангах и капельницах, но в них усиливается рост водорослей.

11. При внедрении обеих способов подкормки чистым СО2 требуются значительные капитальные затраты на приобретение углекислотной станции и/или стационарного резервуара для жидкой углекислоты большой ёмкости. Углекислотную станцию следует конструировать по индивидуальному проекту, учитывающему особенности работы тепличного комбината, в первую очередь годовой и суточный графики работы котельной, требования по энергосбережению, коэффициент вентиляции теплиц.

  • При внедрении подкормки по способу А, необходим газификатор с устройством подачи углекислого газа, централизованная система разводки газа по теплицам, набор специальных перфорированных полимерных рукавов. Процесс подкормки должен регулироваться высокопроизводительным климат-компьютером, получающим данные с системы тепличных датчиков СО2 и датчиков расхода восстановленного углекислого газа.
  • В способе Б используется готовая система полива (подкормки) растений, с врезкой в неё нескольких сатураторов. Минимальный набор оборудования также включает в себя датчики СО2, датчики давления и климат-компьютер.

12. При обоих способах подкормки средний расход чистого СО2 при солнечной погоде составляет около 250 кг/га за световой день при закрытых фрамугах. При открытых фрамугах этот показатель может составить от 500 до 1 000 кг/га за световой день при ветреной погоде. (Обобщённые данные за весенне-летний период приведены для III световой зоны, с продолжительностью светового дня порядка 10-14 часов.) Подача углекислого газа в воде (в питательном растворе) в прикорневую зону растений позволяет значительно сократить этот расход, поскольку непроизводительные потери при вентиляции теплицы при этом способе подкормки существенно меньше.

13. При внедрении обоих способов подкормки, требуются новые специалисты для обслуживания системы хранения жидкой углекислоты и/или углекислотной станции.

14. Для повышения эффективности подкормки по обоим способам и максимальной экономии жидкой углекислоты необходимо до минимума снизить потери на вентиляцию и непроизводительные потери. Это достигается теми же тремя способами, которые рекомендованы для технологий, использующие ОГК.

15. Направления дальнейшего совершенствования данной группы технологий подразделятся на технические и организационные.

Техническим направлением является внедрение новых типов энергоэкономичных углекислотных станций, использующих дымовые газы котельных на природном газе и других видах углеводородного топлива. Наиболее перспективны для получения СО2 на тепличных комбинатах России в недалёком будущем углекислотные станции. Для крупных тепличных комбинатов, активно расширяющих площади под светокультурой, лучшим комплексным решением, по-видимому, будет являться установка собственной газопоршневой (газотурбинной) электростанции с утилизацией тепла и получением чистого диоксида углерода из отходящих газов.

Организационным направлением, перспективным в условиях России, следует признать организацию Службы по доставке в тепличные комбинаты жидкого диоксида углерода. Исходя из зарубежной практики, подобная служба, поставляющая жидкую углекислоту и оказывающая консультационную помощь по организации подкормки, значительно облегчает повседневную работу инженерной службы тепличного комбината.

Наиболее вероятным направлением совершенствования подкормки с использованием воды, насыщенной чистым углекислым газом (способ Б), будет создание систем, насыщающих воду чистым СО2.

Дальнейшее развитие технологий подкормки чистым углекислым газом требует применения дополнительных исследований, для того, чтобы для каждого сорта овощных и цветочных культур определить свою оптимальную концентрацию углекислого газа в воздухе, в зависимости от изменения освещённости и фазы развития растения.

Подкормка твёрдой углекислотой (сухой лёд)

Преимущество этого способа заключается в том, что при подкормках в жаркое время снижается температура воздуха в теплицах. Твёрдую углекислоту завозят в изотермических автофургонах кусками по 25—35 кг. Для насыщения воздуха углекислым газом на 1 м3 теплицы расходуют 15—20 г сухого льда.Подкормка сухим льдом

Сухой лёд разбивают на мелкие куски массой около 1 кг и раскладывают равномерно по теплице в ящики, установленные на стеллажи или подвешенные на проволочные каркасы на высоте 1,7—2 м.

Исследования показывают, что в гидропонных теплицах площадью 1 000 м2 сухой лёд в количестве 40 кг в течение 1—2 ч создавал концентрацию СO2 около 0,08 %. В дальнейшем содержание его резко снижалось и через 3—4 ч в воздухе теплиц его было 0,035—0,040 %. При удвоении дозы льда через два часа после начала подкормки содержание СO2 составляло 0,12—0,13 %, через пять часов его содержание колебалось в пределах 0,05—0,06 %. Время полного испарения сухого льда – порядка восьми часов.

При подкормке сухим льдом происходит довольно-таки равномерное распределение углекислоты по всей теплице. Чтобы уменьшить потери СO2, ящики с сухим льдом целесообразно устанавливать на высоте 30—40 см от субстрата. При такой установке не наблюдается заметного охлаждения субстрата.

Углекислая подкормка путём сжигания керосина и природных газов

В практике защищённого грунта наибольшее распространение получила подкормка растений путём сжигания в специальных генераторах природного газа или бессернистого керосина. Из 1 м3 метана образуется около 1,9 кг СO2.

Подкормка производится непосредственно продуктами сгорания. При этом способе, воздух теплицы, одновременно с попаданием в него СO2, загрязняется соединениями, образующимися при сгорании топлива (из-за присутствия в нем микропримесей минеральной пыли, соединений серы и проч.), вредными для растений и человека. Образующийся в продуктах сгорания этилен значительно ускоряет старение растений.

Данная технология подкормки сильнейшим образом влияет на агрономический режим в теплице (особенно летом), поскольку горелки нагревают и насыщают водяными парами и фитотоксичными газами воздух в теплице, что небезопасно для растений. Выжигание горелками кислорода из воздуха теплицы создаёт проблемы для здоровья и работающему в ней персоналу.

Для выращивания тепличного огурца и томата проводить подкормку прямой газацией применяться не рекомендуется. Причиной является сильное влияние на температурно-влажностный режим в теплице и присутствие фитотоксичных газов в продуктах сгорания. Да и для других культур затраты на этот способ не всегда оправдывает своё применение.

Этот способ обогащения воздуха теплиц углекислым газом получил широкое применение в Голландии, Германии, а также п ряде хозяйств пашей страны. Для получения углекислого газа в Голландии используют специализированные генераторы. В нашей стране для теплиц изготовляются генераторы Т-4,5, УГ-0, УГГ-7,5, по качеству не уступающие генераторам голландского производства.Подкормка с использованием газогенераторов

Использование газогенераторов в теплице имеет следующие особенности:

1. Прямая газация осуществляется путём использования газогенераторов – пламенных горелок на природном газе, которые стационарно размещают над уровнем шпалеры.

2. Подкормка производится непосредственно продуктами сгорания природного газа с основным химическим составом: 72.1% N2, 17.4% H2O, 8.7% CO2, 1,7% O2 (возможны незначительные изменения из-за состава топлива), причём состав газовой смеси не меняется во времени, поскольку должно всегда обеспечиваться полное сгорание природного газа. Газогенератор требует регулярного контроля и регулировки из-за естественного износа. Также, в природном газе на практике возможно присутствие микропримесей минеральной пыли, соединений серы и высших углеводородов. Поэтому, несмотря на высокое техническое совершенство современных моделей горелок, существует вероятность попадания в воздух теплицы сопутствующих продуктов сгорания – в первую очередь оксидов азота (NO, NO2, N2O) и диоксида серы (SO2), вредных для растений и человека. Молодые растения особенно чувствительны к содержанию в воздухе диоксида серы. Оксид углерода (CO), как правило, не наносит непосредственного вреда растениям, но очень опасен для человека. Этилен (C2H4) неопасен для человека, но значительно ускоряет старение растений. Овощные растения, особенно зарубежной селекции, чувствительны к этим фитотоксичным газам, количество которых в воздухе теплицы следует постоянно контролировать дорогими газоанализаторами.

3. Возможности подкармливать растения весь период выращивания эта технология не даёт: летом газогенераторы не используются из-за того, что они сильно нагревают воздух; при открытых фрамугах их использование бессмысленно, поскольку горячий углекислый газ сразу улетучивается из теплицы, не опускаясь вниз к растениям.

4. Возможность регулировки концентрации CO2 невысокая, так как его выработка регулируется только изменением количества подаваемого природного газа.

5. При работе газогенераторов углекислый газ подаются только сверху, к точкам роста.

6. Продукты сгорания (углекислый газ) недостаточно равномерно распределяется по площади теплицы, поскольку они выпускаются газогенераторами в форме факелов, не всегда успевающих перекрыться даже при незначительном вентилировании теплицы.

7. Данная технология подкормки сильнейшим образом влияет на температурно-влажностный режим в теплице, поскольку газогенераторы нагревают и дополнительно насыщают водяными парами воздух в теплице. При условии, если обогрев теплицы осуществляется за счёт работы газогенераторов, фрамуги плотно закрыты и горелки работают на полную мощность, то в результате концентрация CO2 к утру увеличивается до предельных значений, что небезопасно для растений. Конвективная струя горячих продуктов сгорания может привести к температурным напряжениям в стеклянных ограждениях теплицы, что сказывается на их долговечности.

8. Подкормка прямой газацией при светокультуре огурца и томата применяться не может из-за сильного влияния на температурно-влажностный режим и вероятного присутствия фитотоксичных газов в продуктах сгорания.

9. По требованиям охраны труда, данная технология подкормки представляет значительную потенциальную опасность из-за разводки внутри теплицы взрывоопасного и ядовитого природного газа. При интенсивной работе горелок, выжигание кислорода из воздуха теплицы создаёт неудобства для работы персонала. Из-за этого часто приходится приобретать воздуховоды для подвода наружного воздуха, вытяжные вентиляторы и прочее дополнительное оборудование.

10. Дополнительной хозяйственно-ценной функцией газогенераторов зимой является обогрев теплицы, но в жаркие периоды года это становиться существенным недостатком.

11. Капитальные вложения при внедрении этой системы подкормки умеренные, при условии, что непосредственно к тепличному комбинату уже подведена магистраль природного газа. Минимальный набор оборудования включает в себя: газогенераторы с системой разводки природного газа, датчик CO2 и обязательный набор датчиков токсичных газов, систему управления.

12. Оборудование характеризуется простотой устройства и лёгкостью в эксплуатации. Затраты на природный газ существенны.

13. Необходимы новые специалисты по газовому оборудованию.

14. Способы уменьшения потерь углекислого газа при применении этой технологии подкормки малоэффективны.

15. Технология прямой газации проста и отработана, так что вопрос о дальнейшем совершенствовании технологии не стоит.

Подкормка растений отходящими газами из котельной (ОГК)

По сравнению с газогенераторами применение отходящих газов котельных имеет ряд преимуществ:

  • на 2—3 месяца удлиняется период подкормки растений;
  • более широко, в автоматическом режиме регулируется диапазон концентрации углекислоты;
  • эффективнее используется углекислый газ при нижней раздаче вследствие постоянного движения восходящих потоков.

Принцип работы этой системы подкормки заключается в том, что часть отработанных газов отбирается от котельной с помощью высоконапорных вентиляторов (типа ВВД-8) очищают от угарного газа в каталитическом аппарате или водяных скрубберах, охлаждают с отделением водного конденсата и затем подают в теплицу по газопроводам, нередко многократно разбавляя атмосферным воздухом.Подкормка исходящими газами ОГК

Подача в теплицу осуществляется через магистральный трубопровод в распределительные трубопроводы, от которых в теплицы отходят полихлорвиниловые раздаточные рукава диаметром 50—70 мм. Система работает в ручном и автоматическом режимах. В теплицу площадью 1 га в солнечную погоду подаётся 90—135 м3/ч ОГК с концентрацией СO2 4 % (или 3,6— 5,4 м3/ч чистого СO2).

Котёл типа ДКВР-10-13 при полной нагрузке (тепловая мощность при работе на газе или мазуте – 10,5 Мвт) образует при сжигании метана 2,2 тыс. м3 ОГК за час, т. е. один котёл вполне может обеспечить углекислую подкормку на площади 15—16 га. При такой подкормке концентрация СO2 в теплицах в полуденные часы в солнечную погоду достигает 0,05—0,07 % •

Анализ воздуха в теплице при подкормке отходящими газами котельной показал, что концентрация всех определяемых вредных для организма веществ находилась ниже предельно допустимой

При подкормке растений отходящими газами котельной в совхозе «Киевская овощная фабрика» урожайность огурца увеличилась на 2,6—4,4, томата — на 2,2 кг/м2. Аналогичные результаты получены в совхозе-комбинате «Московский» Московской области.

По этому способу возможны значительные изменения состава продуктов сгорания, зависящие от режима работы котельной, содержание СO2 в дыме может изменяться. Недостатком данной технологии подкормки также является попадание в воздух теплицы сопутствующих продуктов сгорания топлива: окиси углерода, оксидов азота и серы, этилена и бензапирена.

Концентрация в дыме этих токсичных соединений сильно зависит от режимов работы котельной, поэтому использование данной технологии требует тщательной настройки работы горелок с одной стороны, а, с другой стороны, постоянное внимание к составу отходящих из котельной газов. Качество очистки от тех же оксидов азота с помощью палладиевого катализатора составляет не более 40-75%. Даже при многократном разбавлении дымовых газов воздухом, ПДК токсичных компонентов в воздухе рабочей зоны может многократно превышать предельно допустимые концентрации как для растений, так и человека. Главное требование к горелкам котельной – работать в постоянном режиме, сложно выполнить, хотя бы из-за меняющейся температуры наружного воздуха. Палладиевые катализаторы для очистки отходящих газов весьма дороги.

Обогащение углекислым газом воздуха в телице отходящими газами из котельной (ОГК) имеет следующие особенности:

1. При нагнетании отходящих газов котельной (ОГК), отходящие от котла газы (дым) очищают с помощью палладиевых катализаторов или водяных скрубберов, охлаждают с частичным отделением водного конденсата, и затем подают в теплицу по распределительным газопроводам, нередко многократно разбавляя атмосферным воздухом. К растениям газы поступают через перфорированные полимерные рукава большого диаметра, которые отходят от распределительного газопровода внутри теплицы. Эта наиболее распространённая в мире группа технологий подкормки.

2. Подкормка производится частично осушёнными продуктами сгорания природного газа с основным химическим составом: 87,2% N2, 10,6% CO2, 2,1% O2. Возможны значительные изменения состава продуктов сгорания, зависящие от режима работы теплового котла и от конструкции горелки; при этом содержание СО2 может на практике изменяться в диапазоне 6-11%. Недостатком данной технологии подкормки также является попадание в воздух теплицы сопутствующих продуктов сгорания топлива: окиси углерода (CO), оксидов азота (NO, NO2, N2O), диоксида серы (SO2), этилена (C2H4) и бенз(а)пирена (C20H12). Концентрация в дыме этих токсичных соединений сильно зависит от режимов работы горелки теплового котла. Степень очистки от тех же оксидов азота с помощью палладиевого катализатора составляет не более 40-75%; даже при многократном разбавление ОГК воздухом, ПДК токсичных компонентов в воздухе рабочей зоны может многократно превышать предельно допустимые концентрации для человека (по ГН 2.2.5.1313-03) и растений. При неполном осушении отходящих газов, обильно образующийся конденсат в распределительных рукавах часто создаёт проблемы с прохождением по ним газов и провоцирует развитие серой гнили на растениях, растущих под рукавом.

3. Растения возможно подкармливать весь период выращивания – от появления всходов до прекращения вегетации. Система подачи отходящих газов через перфорированные полимерные рукава, в отличие от системы прямой газации, технически позволяет поддерживать определённый уровень СО2 и при открытых фрамугах в жаркую погоду.

4. Возможно дозировать СО2 весь световой день, соответствуя как изменению факторов окружающей среды (освещённость, температура и влажность), так и биологической (сортовой) суточной динамике фотосинтеза, но точность дозирования невысокая. Это происходит из-за того, что содержание СО2 в дыме:

  • зависит от режима работы горелки котла,
  • недостаточно велико (максимально 11%, на практике 4-5%) для устойчивого поддержания рекомендуемой концентрации в воздухе теплицы в случае увеличения вентилирования. Скачкообразные изменения концентрации СО2 в воздухе, окружающем растение, могут вызывать у них стресс, затормаживающий процесс фотосинтеза.

5. Изменяя высоту подвеса полимерных рукавов (если это предусмотрено), можно подавать отходящие газы по зонам – к точкам роста, в зону активных листьев, или в прикорневую зону.

6. Отходящие газы равномерно распределяется по всей площади теплицы через систему пластиковых рукавов.

7. Нагнетание осушённых отходящих газов с температурой, равной с температурой воздуха в теплице, мало влияет на температурно-влажностный режим в теплице.

8. Подкормку отходящими газами допустимо использовать при светокультуре только при условии их полной очистки от фитотоксичных газов.

9. С точки зрения охраны труда использование этой технологии безопасно, при условии качественной очистки отходящих газов.

10. Дополнительной хозяйственно-ценной функцией некоторых систем подкормки ОГК является возможность запасать в специальном тепловом аккумуляторе избыточное тепло от работающего котла, которое идёт на обогрев теплицы в то время, когда котёл не работает – это значительно экономит природный газ (около 500 тыс. м3/га в год).

11. Капитальные вложения при внедрении этой системы подкормки достаточно велики. Необходимо использовать специализированные котлы с возможностью отбора отходящих газов. Главное требование к горелкам подобных котлов – работать в постоянном режиме, неизменно обеспечивая полное сгорание топлива, с минимальным образованием побочных продуктов горения. Высокотехнологичные импортные газовые горелки имеют очень высокую стоимость, их возможно установить далеко не на все модели котлов. Палладиевые катализаторы для очистки отходящих газов тоже весьма дороги. Потребуются смонтировать систему магистральных и распределительных газоходов, приобрести дорогие пластиковые рукава большого диаметра и высоконапорные вентиляторы. Минимальный набор оборудования также включает в себя датчик СО2 и набор датчиков токсичных газов, полнофункциональную систему управления (климат-компьютер).

12. Подача ОГК в теплицы является весьма энергоёмким процессом, так как при приоткрытых фрамугах системе газораспределения приходится в конечном итоге замещать весь воздух в теплице дымом из трубы (в 10 м3 неразбавленного воздухом дыма содержится не более 0,9 м3 СО2), поэтому применяются высоконапорные вентиляторы, потребляющие при эксплуатации очень много электроэнергии. При большой площади комбината и значительном удалении теплиц от котельной, также очень велики затраты электроэнергии на перекачку огромных объёмов дымовых газов по магистральным газоходам. Выделяющийся в значительных количествах из ОГК водяной конденсат (около 0,11-0,12 кг/кг), подкисленный частично растворёнными СО2, SO2 и NO2, вызывает постепенную коррозию металлических отводящих газоходов, а также может приводить к частому выходу из строя дорогостоящих высоконапорных вентиляторов. Поскольку в принципе отсутствует возможность сохранить и накопить дымовые газы для использования в нужный период, то летом для осуществления подкормки приходится специально пережигать большое количество топлива и амортизировать оборудование котельной, что экономически приемлемо лишь при условии высоких цен на тепличную продукцию. При этом наблюдаются очень значительные потери тепловой энергии из-за отсутствия во многих хозяйствах эффективных систем её утилизации (тепловых аккумуляторов, тепловых насосов).

13. Для обслуживания системы подкормки ОГК не требуются никаких новых специалистов.

14. Для повышения эффективности подкормки и экономии природного газа исключительно важно снизить потери на вентиляцию, т.е. стремиться держать фрамуги в каждый момент времени минимально открытыми, и также избегать непроизводительных потерь СО2. Это можно достичь тремя различными способами.

Во-первых, охлаждением теплицы кровельными форсунками.

Во-вторых, использованием современной быстродействующей системы управления форточной вентиляцией, которая позволяет точно позиционировать фрамуги, незамедлительно реагируя на любые изменения погодных условий. (К сожалению, на многих комбинатах установлены ненадёжные приводы форточной вентиляции теплиц. В таких теплицах нежелательно частое открытие форточек или изменение положения фрамуг на малую величину, так что для реальной экономии углекислого газа и тепла, может потребоваться реконструкция механизмов открывания.) При программировании климат-компьютера (на открытие фрамуг) следует учесть, что при систематических подкормках допустима более высокая температура в теплице, поскольку при повышенном содержании СО2 в воздухе температурный оптимум фотосинтеза у высших растений смещается вверх (на 1-4 град. C в зависимости от культуры, сорта и уровня освещённости).

В-третьих, используя системы мониторинга растений, контролировать реальную суточную динамику фотосинтеза – для выявления полуденной депрессии и более точного поддержания оптимальных концентраций СО2. Для повышения эффективности работы распределительной системы в теплице, предохранения металлических магистральных и распределительных газоходов от коррозии и предотвращения выхода из строя напорных вентиляторов вследствие попадания подкисленного водного конденсата, целесообразно устанавливать непосредственно за тепловым котлом «конденсационный утилизатор» тепла отходящих газов. Подобные недорогие устройства, изготовленные из коррозионностойких материалов, обеспечивают наряду со снижением температуры и влагосодержания ОГК, повышение КПД теплового котла на 5-7% и более за счёт использования скрытой теплоты конденсации паров воды.

15. В ряде случаев экономически целесообразна модернизация системы подкормки ОГК путём подключения оборудования, использующего привозную жидкую углекислоту в изотермической цистерне, из которой восстановленный СО2 через устройства подогрева и регулирования подачи может подаваться в теплицу как в смеси с отходящими газами котельной, так и в чистом виде. Это решение позволяет не пережигать летом природный газ и снизить до минимума нагрузку на оборудование котельной, а также стабилизировать содержание СО2 в газовой смеси для подкормки. Для современных высоких теплиц рекомендуется применение группы специальных циркуляционных вентиляторов, создающих равномерное круговое движение воздуха внутри сооружения, на небольшой скорости – до 1 м/с. Подобное техническое решение, в частности, гарантирует равномерную концентрацию СО2 в воздухе (по площади теплицы) и улучшенный газообмен растений.

Для повышения урожайности возделываемых культур углекислую подкормку необходимо проводить, начиная с выращивания рассады. Особенно высокие прибавки урожая обеспечивает в период цветения и плодоношения растений.

Наиболее целесообразно использовать углекислую подкормку весной, особенно утром при закрытых форточках в теплицах. При хорошем солнечном освещении подкормку можно проводить и в послеполуденное время, когда спадает жара и в теплицах устанавливается средняя температура.

Весьма эффективна углекислая подкормка в зимний период при выращивании рассады с дополнительным освещением. При повышенном содержании углекислого газа в воздухе теплицы растения более экономно используют световую энергию.

Многолетним опытом возделывания овощей в гидропонных теплицах подтверждается, что без дополнительной подкормки растений углекислым газом невозможно использовать потенциальные возможности гидропоники.

4. Объёмные показатели подкормки растений углекислым газом

При полной загрузке расчётного Блока теплиц общий расход углекислого газа за год составит величину около 920 тн.Потребление углекислого газа Тепличным комплексом

Годовая динамика потребления углекислого газа на подкормку растений отображена на Диаграмме.

В течении года ежедневное потребление углекислого газа колеблется в пределах от 760 кг летом до порядка 3 600 кг зимой при расчёте от суммарной ФАР.

 

 

 

 

Расcчитаем вместе

Разработанная Математическая модель тепличного бизнеса позволяет производить производственны и финансовые расчёты для различных конфигураций тепличных комплексов, выращивающих томаты огурцы и салатную продукцию.

По Вашему заданию можно произвести расчёты производственных и финансово-экономических показателей для Ваших теплиц, в том числе для показателей, связанных с подкормкой углекислым газом тепличных культур.

Нажмите эту ссылку для формирования запроса на расчёты.

Reshetnikov-IN.COM Live Chat Software

Комментарии (0)