Vai trò của khí Carbon Dioxide (CO2) trong nhà kính

Giới thiệu

Carbon dioxide (CO 2 ) là một thành phần thiết yếu của quang hợp (còn gọi là đồng hóa carbon). Quang hợp là một quá trình hóa học có sử dụng năng lượng ánh sáng để chuyển đổi CO2 và nước thành các loại đường trong cây xanh. Các loại đường này được sử dụng cho sự phát triển cây, thông qua hô hấp. Sự khác biệt giữa tỷ lệ quang hợp và tỷ lệ hô hấp là cơ sở để tích lũy vật chất khô tăng trưởng trong cây. Trong sản xuất nhà kính mục tiêu của tất cả những người trồng là tăng cường và tối ưu hóa năng suất cây trồng. CO2 làm tăng năng suất thông qua cải thiện tăng trưởng thực vật và sức sống. Một số cách thức tăng năng suất CO 2 bao gồm ra hoa sớm, năng suất cao hơn, giảm hỏng nụ hoa hồng, tăng sức bền gốc và kích thước hoa. Người trồng nên coi CO 2 là một chất dinh dưỡng.

Đối với phần lớn các loại cây trồng nhà kính, bất kỳ mức độ nhất định của bức xạ quang hợp (PAR), tăng CO 2 mức 1.000 ppm sẽ làm tăng quang hợp khoảng 50% so với môi trường xung quanh. 

Carbon dioxide đi vào cây thông qua các lỗ khí của quá trình khuếch tán. Tế bào chuyên biệt chủ yếu nằm ở mặt dưới của lá trong lớp biểu bì. Các tế bào mở và đóng cho phép trao đổi khí xảy ra. Nồng độ CO 2 ngoài lá ảnh hưởng mạnh mẽ đến tỷ lệ CO 2 hấp thu bởi cây. CO 2 cao hơn tập trung bên ngoài lá, cây hấp thụ CO 2 càng tốt. Mức độ ánh sáng, lá và nhiệt độ không khí xung quanh, độ ẩm tương đối, nước và nồng độ CO2 và oxy (O 2 ) trong không khí và lá, rất nhiều trong những yếu tố quan trọng để xác định việc mở và đóng các lỗ khí.

Trong từng thời gian cụ thể trong năm, và đặc biệt là trong cấu trúc hai lớp kính đã giảm tỷ lệ trao đổi không khí, mức độ carbon dioxide có thể dễ dàng giảm xuống dưới 340 ppm trong đó có một tác động tiêu cực đáng kể đối với cây trồng. Thông gió vào ban ngày có thể làm tăng CO2 mức gần hơn với môi trường xung quanh nhưng không bao giờ trở lại mức xung quanh. Bổ sung CO 2 được coi là phương pháp duy nhất để khắc phục sự thiếu hụt này và tăng mức độ trên 340 ppm là có lợi cho hầu hết các loại cây trồng. 

Mức độ mà CO 2 tập trung cần được nâng lên phụ thuộc vào mùa vụ, cường độ ánh sáng, nhiệt độ, thông gió, giai đoạn của cây trồng phát triển. Tăng CO 2 sẽ rút ngắn thời gian phát triển (5% -10%), nâng cao chất lượng cây trồng và sản lượng, cũng như tăng kích thước lá và độ dày lá. 

Nguồn Carbon Dioxide

Carbon dioxide có thể thu được bằng cách đốt nhiên liệu dựa trên carbon như khí đốt tự nhiên, propane, và dầu hỏa, hoặc trực tiếp từ nguồn phát CO2 tinh khiết . Mỗi nguồn có tiềm năng lợi thế và bất lợi riêng. Khi khí thiên nhiên, propan hoặc dầu bị đốt cháy, không chỉ CO 2 được sản xuất, nhưng nhiệt được tạo ra có thể bổ sung cho hệ thống sưởi ấm thông thường. Tuy nhiên, quá trình đốt cháy nhiên liệu không đầy đủ hoặc bị ô nhiễm có thể gây ra thiệt hại thực vật. Hầu hết các nguồn khí đốt tự nhiên và propan có mức đủ thấp, tạp chất, nhưng thông báo cho nhà cung cấp của bạn về ý định sử dụng các nhiên liệu cho CO 2 bổ sung. Mức độ lưu huỳnh trong nhiên liệu không được vượt quá 0,02% tính theo trọng lượng. Quá trình đốt cháy nhiên liệu cũng tạo ra độ ẩm. Khí đốt tự nhiên ước tính có khoảng 1,4 kg hơi nước được tạo ra cho mỗi m 3 khí đốt. Của propan lượng hơi ẩm tạo ra mỗi kg CO 2 là hơi ít hơn là khí đốt tự nhiên.

Khí thiên nhiên, propan và nhiên liệu lỏng được đốt cháy trong chuyên CO 2 máy phát điện nằm trong nhà kính. Kích thước của các đơn vị (BTU được sản xuất) và mức độ của luồng không khí ngang trong nhà kính xác định số lượng và vị trí của các đơn vị này. Các tính năng quan trọng nhất là nó đốt cháy nhiên liệu hoàn toàn. Một số nhà sản xuất làm cho ổ ghi trong đó hoặc khí tự nhiên hoặc khí propane có thể được sử dụng, cũng như các đơn vị có kết quả đầu ra điều chỉnh. Một bất lợi tiềm năng của hệ thống này là nhiệt sinh ra bởi các đơn vị này có thể có tác dụng cục bộ trên nhiệt độ và tỷ lệ mắc bệnh (tức là phấn trắng và Botrytis), đặc biệt trong phát triển cây trồng cao.

Ngoài ra, một phần của khí thải từ nồi hơi khí đốt tự nhiên kết nối với hệ thống sưởi ấm nước nóng có thể được dẫn vào nhà kính như một phương tiện bổ sung CO 2 cho cây. Lò hơi phải được trang bị với một bình ngưng khí thải được thiết kế đặc biệt cho mục đích này. 

Lưu ý: không phải tất cả nồi hơi, lò hơi đặc biệt lớn hơn, được thiết kế cho nhiệm vụ này. Nồi hơi khí thiên nhiên phải đốt sạch, tạo ra oxit nitơ thấp hoặc không có (NOx) hay ethylene. Liên hệ với nhà sản xuất nồi hơi của bạn trước khi tiếp tục.

Khi người trồng vẫn đang phát triển trong đất kết hợp hoặc bề mặt áp dụng phân động vật hoặc các vật liệu hữu cơ khác, chẳng hạn như rơm, mức độ CO 2 trong các nhà kính sẽ tăng lên trong quá trình phân hủy. Lượng CO 2 sản xuất phụ thuộc vào sự ổn định của lớp phủ và hoạt động của các vi sinh vật, trong đó chuyển đổi các chất hữu cơ thành CO 2 . Sản xuất CO 2 từ phân mục nát sẽ chỉ có ý nghĩa cho khoảng một tháng sau. Trong một số trường hợp phát triển hữu cơ như xơ dừa sẽ làm tăng CO 2 trong nhà kính đến 1.200 ppm trong đêm. Điều này thường không phải là một vấn đề, ​​như các cấp độ sẽ giảm xuống khá nhanh ở ánh sáng ban ngày.

Mức bổ sung Carbon Dioxide

Hầu hết nông dân theo dõi và kiểm soát môi trường nhà kính với bộ cảm biến kết nối với một máy tính trung tâm để cho phép tích hợp của các yếu tố môi trường khác nhau. Một bộ điều khiển khí carbon dioxide, thường là một phân tích khí hồng ngoại (IRGA) được sử dụng để giám sát và duy trì CO2 tối thiểu và tối đa trong nhà kính. 

Tỷ lệ bổ sung lượng khí carbon dioxide phụ thuộc vào phản ứng của cây trồng. Hoa và rau trồng có thể có cách tiếp cận hơi khác nhau. Nói chung, bổ sung carbon dioxide 1.000 ppm trong ngày khi lỗ thông hơi được đóng cửa được khuyến khích. 10% lỗ thông hơi mở CO 2 bổ sung có thể được tắt hoặc giảm xuống còn 400-600 ppm. Để nâng cao hiệu quả kinh tế, CO 2 cấp có thể được thiết lập tùy thuộc vào mức độ ánh sáng. Sau đây là một chiến lược được đề nghị cho người trồng rau. Vào những ngày nắng khi các lỗ thông hơi được đóng lại, bổ sung với 1.000 ppm CO2 trong khi những ngày mây mù khi mức độ ánh sáng là dưới 40 watt / m 2 bổ sung với chỉ có 400 ppm CO 2 . Tuy nhiên người trồng hoa nhất sẽ bổ sung với 1.000 ppm bất kể mức độ ánh sáng. Máy tính môi trường có thể được thiết lập để điều chỉnh CO 2 mức độ phụ thuộc vào ánh sáng đo nhưng một khi các lỗ thông hơi mở quá 10% hoặc giai đoạn thứ hai của quạt thông gió đi vào hoạt động, trọng tâm là duy trì một CO 2 cấp độ trong tán cây trồng tại 400 ppm.

Để cung cấp một hướng dẫn cho CO 2 , một tính toán lý thuyết được đưa ra dưới đây cho một nhà kính 100 m 2 , với một cây trồng ngày càng tăng, trong một ngày với cường độ ánh sáng trung bình. Trong tính toán này, một mức độ 1.000 ppm CO 2 sẽ được bổ sung để duy trì 1.300 ppm trong ngày. Thường CO 2 bổ sung là không cần thiết vào ban đêm như không quang hợp xảy ra. Trên thực tế, CO 2 sẽ có xu hướng tập trung xây dựng một cách tự nhiên như một kết quả của sự hô hấp của thực vật. Vì vậy, nó không phải là không phổ biến để tìm mức cao (500-600 ppm) vào buổi sáng sớm. Người trồng sử dụng ánh sáng natri áp suất cao vào ban đêm nên duy trì ít nhất là 400 ppm CO 2.

Một nhà kính điển hình với một m rãnh 2.4 có một lượng không khí xấp xỉ 400 m 3 / 100 m2 diện tích sàn. Để tăng mức độ từ 300-1,300 ppm đòi hỏi việc bổ sung 1.000 ppm hoặc 0,1% CO2 . Điều này đòi hỏi 0,40 m 3 hoặc 0,75 kg CO 2 trên 100 m 2 diện tích sàn nhà kính. Thêm số tiền này trước khi mặt trời mọc, vì hoạt động quang hợp thường là sớm nhất trong ngày. Sau khi một mức độ ppm 1300 là đạt được, nó phải được duy trì.

Nồng độ cacbon điôxit được giảm trong một nhà kính bằng cách trao đổi không khí tự nhiên và quang hợp.

Khi nào cần bổ sung Với Carbon Dioxide

Từ việc quang hợp bình thường chỉ xảy ra vào ban ngày, CO 2 bổ sung là không cần thiết vào ban đêm. Tuy nhiên, bổ sung được đề nghị trong mây, ngày âm u để bù đắp cho tỷ lệ thấp hơn của quang hợp. Bởi vì quang hợp tăng với mức độ ánh sáng cao, tối ưu CO 2 tập trung trở nên cao hơn. Bắt đầu bổ sung khoảng 1 giờ trước khi mặt trời mọc và tắt hệ thống ra 1 giờ trước khi mặt trời lặn. Tuy nhiên, CO 2 bổ sung là rất cao nên khi áp lực cao natri (HPS) ánh sáng bổ sung được sử dụng vào ban đêm để đảm bảo mức độ đầy đủ.

Mặc dù tối ưu CO 2 mức tăng với sự gia tăng mức độ ánh sáng, nó thường là lãng phí, tùy thuộc vào tốc độ gió, để cố gắng duy trì tốc độ của việc bổ sung 1.000 ppm khi lỗ thông hơi hơn 10% -15% hoặc mở toàn bộ các quạt thông gió đang hoạt động. Người trồng nên duy trì mức độ môi trường xung quanh trong tán cây. Tăng lưu thông không khí làm tăng tốc độ lan truyền bằng cách giảm lớp ranh giới xung quanh bề mặt lá.

Phân phối carbon dioxide trong nhà kính

Điều quan trọng là phải có một hệ thống phân phối đầy đủ. Sự phân bố của CO 2 phụ thuộc chủ yếu vào không khí chuyển động bên trong nhà kính (s), như CO 2 không đi rất xa thông qua sự khuếch tán. Ví dụ, khi một nguồn duy nhất của CO 2 được sử dụng cho một diện tích bề mặt lớn hoặc một số nhà kính kết nối, hệ thống phân phối phải được cài đặt. Hệ thống này phải được thiết kế để phân phối đồng đều CO 2 trong các nhà kính đặc biệt là khi khí thải CO 2 hoặc chất lỏng CO 2 được sử dụng. Lưu thông không khí sử dụng quạt khí ngang hoặc hệ thống quạt phản lực cung cấp phân phối thống nhất bằng cách di chuyển khối lượng lớn không khí trong nhà kính khi lỗ thông hơi hàng đầu là đóng cửa hoặc quạt thông gió không hoạt động. Khả năng thấp CO 2 cấp trong một tán cây dày đặc (hoa cúc) làm cho nó có lợi cho bổ sung trong tán. Không khí chuyển động xung quanh cây cũng sẽ cải thiện CO 2 hấp thu bởi vì các lớp ranh giới xung quanh lá cá nhân được giảm đi đưa CO2 phân tử gần với lá.

mangnhakinh.vn