Без процесса фотосинтеза световая энергия не смогла бы превратить углекислый газ в кислород - элемент, необходимый для жизни и для наших культур.
УровеньCO2 необходимо постоянно контролировать, чтобы гарантировать урожайность и качество тепличных культур.
Как можно точно контролировать уровеньCO2?
Знаете ли вы, что помимо кислорода наши растения производят еще и сахар?
Фотосинтез - это источник кислорода, которым мы дышим, и пищи, которую мы едим. Без процесса фотосинтеза световая энергия не смогла бы превратить углекислый газ в кислород.
Его эффективность зависит от ряда параметров. Один из них - концентрация углекислого газа в окружающем воздухе.
Помимо углекислого газа, растению для роста необходим сахар. Фактически оно само производит сахар. Минералы, вода и свет - вот другие необходимые компоненты.
Реакция фотосинтеза протекает следующим образом:
CO₂ + H₂O + свет → сахар + O₂
Точнее, этот сахар используется растением в качестве топлива. Он позволяет ему генерировать новые клетки и, в некотором роде, дышать.
Ответ прост: контроль CO₂ оптимизирует процесс фотосинтеза, стимулируя и контролируя рост растений.
Тепличное растениеводство становится все более реальным явлением во всем мире. По оценкам, в Европе насчитывается 405 000 гектаров теплиц.
За последние 20 лет произошла революция в тепличном выращивании и технологиях.
Еще недавно урожайность томатов в 100 тонн/га в теплице считалась хорошим показателем... Сегодня в высокотехнологичных теплицах урожай в 600 тонн/га не является чем-то необычным.Ханс Драйер, директор Отдела растениеводства и защиты растений Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций
Вы можете подумать, что в регионах мира с обильным солнечным светом теплицы не нужны. Но это не так.
Опять же, в зависимости от культуры,CO2, как и температура и скорость воздуха, является ключевым параметром, и его оптимальный уровень варьируется.
Известно, что концентрацияCO2 в окружающем воздухе резко возросла со времен промышленной революции и еще более стремительно растет сегодня.
Однако в настоящее время его средний уровень составляет около 400 ppm (частей на миллион), или 0,04% воздуха, которым мы дышим.
При правильном освещении и температурном режиме помидоры лучше всего растут при 900 ppm, а огурцы - при 700 ppm.
Поэтому представляется очевидным, что атмосферы,контролируемые CO2, и, следовательно, теплицы, должны развиваться во всех регионах, чтобы решить задачу обеспечения продовольствием всего мира в ближайшие годы.
Нидерланды известны как пионер в области тепличного выращивания с контролируемой атмосферой. Имея значительное и постоянно растущее число 9 000 крупных теплиц, занимающих 0,25 % от общей площади страны, этот рынок представляет собой значительную долю ВВП страны. На нем занято 150 000 работников, а 80 % продукции экспортируется.
Испания также известна тем, что здесь находится одна из самых больших теплиц в мире. Она расположена в Альмерии, где теплицы занимают площадь почти 200 км².
Дополнительный CO₂ следует вводить в период солнечной погоды, но не в пасмурные дни или ночью.
Его можно добывать из горелок, работающих на нефти или природном газе. В этом случае необходимо позаботиться о том, чтобы избежать присутствия в теплице токсичных газов, как для растений (SO2, этилен и т.д.), так и для персонала (угарный газ).
Вы также можете использовать чистый жидкийCO2, приобретенный у коммерческих поставщиков.
Наиболее распространенным методом обогащенияCO2 для тепличных условий является сжигание ископаемого топлива. А топливом, которое чаще всего используется для обогащенияCO2, является природный газ . При сжигании одного м³ природного газа образуется около 1,8 кгCO2.
ДобавлениеCO2 может привести к локальным изменениям концентрацииCO2 во всей теплице. Горизонтальные и вертикальные градиенты в условиях окружающей среды являются неблагоприятными, но неизбежными. Самое главное -избежать снижения однородности роста растений и урожая.
Например, в случае распределительной сети высокая концентрацияCO2 наблюдается вблизи распределительных трубок, а низкая - у конька или вблизи открытых вентиляционных окон. Поэтому целесообразно размещать распределительные линииCO2 на
низком уровне, как можно ближе к культурам. Таким образом, естественная диффузия углекислого газа к верхней части теплицы обеспечит равномерное обогащениеCO2 вдоль вертикальной оси.
Горизонтальное распределение также является сложной задачей, поскольку вся поверхность теплицы должна содержать одинаковое количествоCO2, чтобы все растения росли с одинаковой скоростью, а зрелость и качество урожая были одинаковыми.
Чтобы обеспечить объемную однородность (как по горизонтали, так и по вертикали) концентрацииCO2 в теплице, лучшей стратегией является ее измерение в нескольких точках теплицы.
Это можно сделать с помощью нескольких газоанализаторов и/или путем многоточечного отбора проб с помощью одного анализатора, в зависимости от размера теплицы и имеющегося бюджета.
В случае большой теплицы используется несколько контроллеровCO2, чтобы охватить весь объем. Чтобы атмосфера была максимально репрезентативной, каждый контроллер будет одновременно измерять несколько небольших зон (обычно 4 или 6).
Эта оптимизированная стратегия обеспечивает равномерное распределениеCO2 по всем культурам.
МониторCO2 ZFP компании Fuji Electric для теплиц - это специализированный газоанализатор NDIR (Non-Dispersive Infra-Red). Он был разработан много лет назад для этих целей и был усовершенствован с опытом.
Более 10 000 мониторов ZFPCO2 в настоящее время используются по всей Европе для оптимизации производства продуктов питания путем усиления фотосинтеза за счет удобренияCO2.
Оснащенный собственным внутренним фильтром и насосом, этот инфракрасный анализатор способен всасыватьокружающий воздух в районе своего расположения, а затем из отдаленных районов с помощью сети пробоотборных трубок.
Обычная стратегия, подобная той, что показана на рисунке напротив, заключается в том, чтобы всасывать воздух из нескольких районов, чтобы обеспечить однородностьCO2 в целевой зоне.
Установка контроллера ZFP CO₂ проста, а его уникальная стабильность позволяет проводить ежегодную калибровку.
Недисперсионная инфракрасная технология Fuji Electric известна с 1960-х годов благодаря своей прочности и стабильности сигнала в самых суровых климатических условиях.
Датчик работает с помощью инфракрасного (ИК) источника, который направляет световые волны через ячейку, заполненную образцом воздуха. Этот воздух движется к оптическому фильтру, расположенному перед детектором ИК-излучения.
Детектор ИК-излучения измеряет количество ИК-излучения, проходящего через оптический фильтр.
Полоса ИК-излучения, также создаваемая ИК-источником, очень близка к полосе поглощенияCO2 в 4,26 микрона.
Поскольку ИК-спектрCO2 уникален, совпадение длины волны источника света служит сигнатурой или "отпечатком пальца" для идентификации молекулыCO2.
Когда инфракрасный свет проходит через ячейку, молекулыCO2 поглощают определенную полосу инфракрасного света и пропускают другие длины волн. В конце детектора оставшийся свет попадает на оптический фильтр, который поглощает все длины волн света, кроме длины волны, поглощенной молекуламиCO2 в ячейке для образца. Наконец, ИК-детектор считывает оставшееся количество света, которое не было поглощено молекуламиCO2 или оптическим фильтром.
Измеряется разница между количеством света, излучаемого ИК-источником, и количеством ИК-излучения, принимаемого детектором.
Поскольку эта разница является результатом поглощения света молекуламиCO2, присутствующими в воздухе внутри камеры, она прямо пропорциональна количеству молекулCO2. Эти данные затем обрабатываются внутренней электронной платой и выводятся в виде сигнала 4-20 мА, используемого системой обогащенияCO2.
ПриложениеКак повысить урожайность и качество тепличных культур?
Загрузите лист заявки и повысьте производительность и качество вашего тепличного производства!
