En raison de la demande croissante d'aliments et de légumes produits localement, l'industrie des serres se développe rapidement. Un environnement intérieur contrôlé peut fournir aux plantes les meilleures conditions de croissance et la concentration de CO2 a un effet positif sur la photosynthèse. L'utilisation de générateurs de dioxyde de carbone pour les serres sera discutée dans notre document.
Générateur de dioxyde de carbone pour organiser la photosynthèse des plantes dans les serres
Dans les serres hermétiquement fermées, les plantes sont suffisamment éclairées, approvisionnées en eau et en nutriments, mais leur rythme de développement est limité par le niveau de CO2 dans l'air ambiant.
Le dioxyde de carbone est nécessaire aux plantes dans les réactions chimiques (photosynthèse) pour la biosynthèse des glucides en tant que base des composants nutritionnels et squelettiques des cellules et tissus végétaux afin d'assurer la croissance et le développement. L'échange de gaz pendant la respiration des plantes se produit à travers de petites ouvertures réglables appelées stomates.
Les stomates sont situés sur la couche supérieure ou inférieure de l'épiderme de la feuille végétale.
Dans l'atmosphère terrestre, le niveau de dioxyde de carbone est de 250 à 450 ppm et le besoin de diverses espèces végétales est de 700 à 800 ppm. Dans les nouveaux complexes de serres avec une bonne étanchéité, le niveau de CO2 intérieur est 4 fois inférieur à celui de l'air extérieur, ce qui affecte négativement la croissance et le développement des cultures.
De plus, avec une augmentation de la durée et de la puissance de l'éclairage artificiel de la pièce, le besoin de plantes en CO2 augmente de 2 à 3 fois. En saturant l'air de la serre avec du dioxyde de carbone, la croissance des cultures et le rendement augmentent de 20 à 40%.
Tu sais Les ruines des serres datant de 79 après JC e., ont été trouvés lors des fouilles de Pompéi. Les serres modernes sont nées au 13e siècle en Italie.
Système CO2 dans les serres industrielles
Le système d'alimentation en dioxyde de carbone dans les serres commerciales comprend un générateur de gaz, un ventilateur, un appareil de mesure, un analyseur de gaz et des lignes de transport. La gestion s'effectue à l'aide d'un ordinateur.
Méthodes de production de CO2:
- CO2 technique des cylindres;
- combustion du méthane;
- les gaz d'échappement des installations de chauffage;
- gaz d'échappement mini CHP.
Chaudière à gaz
La méthode la plus courante pour enrichir le CO2 dans une serre consiste à brûler des combustibles fossiles. Les gaz de combustion utilisés ne doivent pas contenir une quantité dangereuse de composants nocifs, de sorte que le méthane est le plus souvent le carburant des générateurs de gaz dans les serres. Lorsque 1 m³ de méthane est brûlé, environ 1,8 kg de CO2 est produit.
Important! Appareils de mesure - les analyseurs de gaz, qui surveillent en permanence la composition des gaz d'échappement, permettent de sécuriser au maximum la pièce.
Lors de l'utilisation de déchets de combustion provenant de la combustion, les gaz d'échappement chauds sont captés et nettoyés. Après purification des gaz d'échappement par neutralisation catalytique à l'aide de catalyseurs ou d'épurateurs, le mélange gaz-air est refroidi dans l'échangeur de chaleur à 50 ° C et alimenté à travers la conduite de gaz jusqu'à la serre sous forme d'engrais.
Cependant, une telle méthode de fourniture de gaz pour fertiliser les plantes peut entraîner une pollution de l'air de la serre avec des impuretés nocives des produits de combustion, car les dispositifs de nettoyage du gaz ne nettoient les déchets gazeux que de 50 à 75%. Par conséquent, la concentration de substances nocives dans une serre fermée peut dépasser les normes maximales autorisées pour les plantes et les humains.
Le mode de combustion continu des brûleurs dans les chaudières de chauffage ne peut pas être assuré en raison de la température ambiante changeante, par conséquent, le flux de déchets de gaz est inégal. De plus, les catalyseurs et épurateurs au palladium sont économiquement chers et augmentent la partie consommable en termes de contenu de serre.
Réseaux de distribution en manchons en polyéthylène
En tant que système de distribution de gaz à l'intérieur de la serre, une ligne de transport de tuyaux en polyéthylène est utilisée. Aux points de prélèvement de gaz au-dessus de chaque lit, des manchons flexibles en polyéthylène d'un diamètre de 50 mm avec des ouvertures régulièrement espacées y sont fixés. Les manches sont égales à la longueur des lits et tendues le long d'eux ou sous les étagères. La condensation à l'intérieur du système est éliminée en inclinant les tuyaux.
Le CO2 est beaucoup plus lourd que l'air, il est donc très important que le gaz soit évacué par le bas. La circulation de l'air à l'aide de ventilateurs horizontaux ou d'un système de ventilation à jet assure une distribution uniforme en déplaçant de grands volumes d'air dans la serre lorsque les ouvertures de ventilation supérieures sont fermées ou que les ventilateurs d'extraction ne fonctionnent pas.
Système d'alimentation et options d'alimentation en gaz dans les petites serres agricoles ou résidentielles
Pour les exploitations privées et les petites exploitations, il existe des méthodes d'approvisionnement en gaz plus simples et moins coûteuses, en tenant compte de la superficie des serres, du type et du nombre de cultures.
Tu sais L'utilisation de produits de combustion de gaz pour augmenter le niveau de CO2 dans l'air des serres a été proposée en 1936 sur la base d'expériences réussies avec des cultures maraîchères par des spécialistes de l'Energy Institute et de la Timiryazev Academy.
Générateur de gaz
Le générateur de gaz pour les petites pièces est basé sur l'obtention du dioxyde de carbone nécessaire de l'air atmosphérique. La productivité d'un tel appareil est de 0,5 kg / h. L'appareil est équipé de filtres, ce qui permet d'obtenir du gaz purifié, et des distributeurs assurent le débit des volumes requis. Les indicateurs microclimatiques de la serre ne changent pas.
Bouteilles de gaz
Le gaz des bouteilles est utilisé pour les petites surfaces avec une injection de 8-10 kg / h pour 100 m². La bouteille doit être équipée d'un régulateur de pression (réducteur de pression) et d'une vanne automatique pour couper l'alimentation en gaz (solénoïde) - ces dispositifs protégeront l'alimentation en gaz.
La capacité d'un cylindre est de 25 kg de gaz. À des coûts importants, il est plus rationnel d'utiliser des réservoirs isothermes de différentes capacités pour le gaz liquéfié, qui peuvent être réapprovisionnés si nécessaire.
Capteur et régulateur de gaz
L'approvisionnement en gaz doit être surveillé et réglementé pour assurer un équilibre optimal et de bonnes conditions de croissance, pour éviter un surdosage coûteux et pour assurer la sécurité des personnes qui s'occupent des récoltes et des récoltes.
Pour surveiller et mesurer le niveau de CO2 dans la serre, des capteurs sont généralement utilisés avec un point de consigne, par exemple, 800 ppm. Lorsque le capteur détecte un niveau bas, il active le système de dosage. Lorsque le niveau de CO2 requis est atteint, le système de contrôle coupe l'alimentation en CO2.
Les capteurs et les régulateurs peuvent fournir une alarme en cas de dépassement du niveau de concentration autorisé et inclure un système de ventilation d'urgence. Maintenant sur le marché sont des capteurs de CO2 infrarouges populaires, conçus sur le principe d'un double faisceau infrarouge.
Tuyaux et tuyaux en PVC pour l'approvisionnement en CO2
La question de l'approvisionnement en gaz de la salle n'est pas difficile, et tout le monde le décide indépendamment. En règle générale, le système de distribution se compose d'un gazoduc composé de tuyaux (PVC ou polypropylène), de petits manchons en plastique perforé (50 mm) et de capteurs connectés et d'un contrôleur de climat.
Directement vers les plantes, le gaz pénètre par les ouvertures des bras. Les manches pour une corde peuvent être suspendues à n'importe quel niveau - sur des lits pour fertiliser le système racinaire, sur des supports et des treillis pour l'alimentation des feuilles et des points de croissance.
Cela permet de doser précisément et économiquement le gaz à une concentration de près de 100% pendant la journée jusqu'à la zone de croissance souhaitée. Les taux d'alimentation sont régulés en fonction des indicateurs climatiques et de la dynamique quotidienne et saisonnière de la photosynthèse.
Sources biologiques
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S'il y a des animaux dans la ferme, alors en aménageant la serre à travers le mur de la grange et en équipant les deux pièces de ventilation d'alimentation et d'extraction, il est possible d'organiser la fourniture de dioxyde de carbone provenant de la respiration des animaux, qui, à son tour, recevra l'oxygène des plantes.
De plus, l'équilibre et les volumes de gaz, ainsi que la régulation devront être déterminés empiriquement. La même méthode de livraison de CO2 peut être fournie dans les brasseries et les distilleries.
Dioxyde de carbone pour les concombres à fumier
Le fumier et d'autres substances organiques fournissent non seulement des nutriments aux plantes, mais émettent également du dioxyde de carbone pendant la fermentation, dont la quantité peut améliorer la croissance des cultures maraîchères. Cela crée des conditions favorables pour l'approvisionnement en air du système racinaire et des parties aériennes des plantes.
Le fumier doit être dilué avec de l'eau dans un rapport de 1: 3.
Un bon exemple est l'histoire qui s'est produite au tournant des XIXe et XXe siècles à l'Académie Timiryazev, où pendant plusieurs années ils ont essayé de cultiver des concombres dans des serres, mais, malgré l'approche scientifique, ils n'ont pas réussi. Ensuite, les scientifiques ont décidé de se tourner vers les jardiniers Klina, qui cultivent des récoltes enviables de concombres dans leurs serres.
Ils ont invité un jardinier de Klin et ont proposé de cultiver des concombres pour eux-mêmes dans la serre de l'Académie, mais l'ont laissé utiliser sa technologie à l'avenir. L'astuce était que des réservoirs de fumier dilué étaient installés à l'intérieur de la pièce et que le dioxyde de carbone émis pendant la fermentation fertilisait les plants de concombre.
Il a été constaté expérimentalement qu'avec un engrais continu avec du dioxyde de carbone pendant la journée, une augmentation maximale (54%) du poids des concombres est atteinte.
Fermentation alcoolique
La fermentation alcoolique, ainsi que la décomposition microbiologique, est une méthode de production de dioxyde de carbone. En plaçant des boîtes de moût fermenté parmi les plantes, il est possible de saturer l'air en dioxyde de carbone. Pour la fermentation, utilisez de l'eau, du sucre et de la levure ou de la charogne, ainsi que des fruits et des baies inappropriés et des céréales (blé, seigle).
Une autre façon consiste à appliquer la fermentation d'ortie.
Pour ce faire, remplissez le récipient avec un tiers d'herbe (fraîche ou séchée) et remplissez-le d'eau. La fermentation dure deux semaines. Le mélange est agité quotidiennement pour libérer du CO2. Pour éliminer une odeur désagréable, vous pouvez ajouter de la valériane (1-2 branches) au mélange ou saupoudrer de poussière sur le dessus.
Le mélange fermenté est utilisé comme appât liquide. Pour réguler le débit, des bouchons spéciaux (CO2Pro) sont utilisés, qui se vissent facilement sur des bouteilles en plastique standard.
Important! Les odeurs de fermentation peuvent être réduites si vous placez des conteneurs avec un moût sur une serrure à eau, comme cela se fait dans la production de vin à la maison.
Boire de l'eau pétillante comme source de dioxyde de carbone
Une bouteille d'eau pétillante ordinaire est une source abordable, mais inefficace, de dioxyde de carbone. Environ 6 à 8 g de dioxyde de carbone sont dissous dans 1 litre d'eau gazeuse, selon le degré de teneur en gaz.
La méthode ne vous permet pas de déterminer avec précision la concentration de gaz et de calculer le dosage optimal, elle peut donc être considérée comme une mesure d'urgence pour augmenter le niveau de CO2 dans de petits volumes de la pièce. Une autre façon d'utiliser l'eau gazeuse comme engrais est de saturer le dioxyde de carbone des bouteilles d'eau pour l'irrigation.
Sources naturelles de dioxyde de carbone: air et sol
Si la serre n'est pas équipée d'un système d'alimentation en CO2, l'air atmosphérique est une source naturelle de CO2 pour les plantes avec une ventilation régulière de la pièce et des impostes ouverts. Mais cela ne fournit qu'un tiers des besoins quotidiens.
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Une autre méthode à faible technologie pour ajouter du CO2 consiste à composter le matériel végétal et les matières organiques dans une serre, ce qui conduit non seulement à l'enrichissement du sol en macro et microéléments, mais aussi à la reconstitution du CO2 (jusqu'à 20 kg / h à partir de 1 ha).
Le processus de compostage produit du dioxyde de carbone, mais des gaz nocifs sont également libérés et des conditions de multiplication des agents pathogènes et des insectes sont créées. La concentration de CO2 ainsi générée est difficile à contrôler et la méthode n'est pas fiable.
Système et générateur de dioxyde de carbone à faire soi-même pour les serres: justifiés ou non
La faisabilité de la fabrication d'un générateur de gaz doit être évaluée de manière indépendante en fonction de ses capacités financières et matérielles et de ses coûts de main-d'œuvre.
En plus d'installer un générateur de gaz sous forme de chaudière à grand dégagement de chaleur, vous aurez besoin d'un système de livraison de gaz aux locaux de la serre (gazoduc), d'équipements de mesure et de contrôle. Ainsi, il est possible de créer un système seul, mais d'évaluer sa rationalité pour de petites zones de serre n'est possible qu'à l'aide de calculs mathématiques.
Il est beaucoup plus simple et moins coûteux d'étudier d'autres sources de dioxyde de carbone et de les utiliser dans des conditions de sol fermé. Par exemple, un système de gaz liquéfié coûte environ 2 millions de roubles et si vous utilisez du gaz de bouteilles, le coût est réduit de 10 fois.
Important! Une concentration élevée de dioxyde de carbone est toxique pour les organismes vivants, donc l'augmentation du niveau à 10 000 ppm (1%) et plus en quelques heures éliminera les ravageurs (aleurodes, tétranyques) dans la serre.
Règles de base de soumission
Le dosage et les périodes de saturation de l'air dans la serre CO2 dépendent de la saison et de l'heure, du degré d'étanchéité de la pièce, de l'intensité de l'éclairage et du type de cultures cultivées.
Eclairage
À la suite de la photosynthèse, les plantes reçoivent des glucides pour leur croissance et leur développement, transformant le dioxyde de carbone et l'eau à l'aide de l'énergie lumineuse. Ces 3 composantes sont importantes pour le mécanisme d'ouverture des stomates à la surface des feuilles et le début des échanges gazeux entre les plantes et l'environnement. Sous une lumière intense, les plantes consomment plus activement du CO2 et le taux de photosynthèse augmente.
La concentration de CO2 dans la pièce doit être maintenue à 600–800 ppm. Avec un éclairage intense, la température dans la serre augmente et vous devez ouvrir des impostes pour la ventilation, de sorte que la concentration est augmentée à 1000-1500 ppm.
La consommation de CO2 au soleil est d'environ 250 kg / ha par jour avec des fenêtres fermées. Avec fenêtres ouvertes et temps venteux - 500-1000 kg / ha. En hiver, les taux d'engrais gazeux sont réduits à 600 ppm, car la lumière artificielle permet d'accélérer la photosynthèse.
Temps d'alimentation
La supplémentation en CO2 est plus efficace pendant la période de croissance active des plantes pendant la période brillante. La génération de CO2 devrait commencer le matin deux heures après le début de l'éclairage et jusqu'à ce que le niveau de concentration souhaité soit atteint (1 heure). Ensuite, le générateur doit être éteint. Les niveaux de CO2 reviendront dans l'environnement avant la nuit.
Important! Une augmentation du CO2 ne se produit que dans une serre hermétiquement fermée, car l'infiltration de l'atmosphère extérieure diluera la concentration de dioxyde de carbone dans la pièce.
Le deuxième supplément doit être effectué 2 heures avant la fin de la lumière du jour et les plantes s'endorment - le dioxyde de carbone résultant sera efficacement absorbé et traité la nuit.
Détermination de la consommation de dioxyde de carbone pour chaque culture séparément
Des cultures telles que les aubergines, les concombres, les tomates, les poivrons, la laitue et autres sont maintenant régulièrement cultivées dans des serres modernes, où la lumière, l'eau, la température, les nutriments sont contrôlés et les niveaux de dioxyde de carbone sont réglementés pour créer des conditions qui favorisent de manière optimale la croissance.
Une augmentation de la concentration de 400 à 1 000 ppm peut stimuler le taux de photosynthèse des plantes et entraîner une augmentation du rendement de 21 à 61% pour les fleurs et les légumes. De plus, la fertilisation au dioxyde de carbone donne des rendements plus précoces (de 7 à 12 jours) et améliore la capacité des plantes à résister aux maladies et aux ravageurs.
Pour une utilisation en intérieur, les niveaux de CO2 suivants dans l'air (1000 ppm = 0,1%) sont recommandés:
- concombres, tomates - 0,2–0,3%;
- citrouille, haricots - 0,3%;
- radis, laitue - 0,2-0,25%;
- chou, carottes - 0,2-0,3%.
Différentes usines ont des besoins en CO2 différents, et cela doit également être pris en compte.
Selon les résultats des études, les cultures maraîchères ont montré de telles caractéristiques lors de la fertilisation au dioxyde de carbone:
| Concombres | augmentation du rendement et de la qualité des fruits de 25 à 30% à 1 500 à 2 000 ppm |
| Tomates | rendement 30% supérieur, maturation 2 semaines plus tôt à 1000 ppm |
| Aubergine | 35% de rendement en plus, 2 semaines plus tôt de maturation à 1000–1500 ppm |
| Chou | 40% de rendement en plus à 800–1000 ppm |
| Fraises | rendement 40% plus élevé, mûrissant 2 semaines plus tôt, les baies sont plus sucrées à 1000-1500 ppm |
| Salade | rendement 30–40% plus élevé, maturation précoce à 1000–1500 ppm |
| Asperges | Augmentation de 30% du rendement, mûrissement 2 semaines plus tôt à 800–1200 ppm |
| Melon | Rendement 70% plus élevé, qualité des fruits améliorée à 800–1000 ppm |
Les cultures de fleurs (dieffenbachia, roses et chrysanthèmes) ont montré une floraison précoce à 1000 ppm et ont augmenté leur qualité de 20%. Pour les céréales, l'augmentation du CO2 à 600 ppm augmente le rendement du riz, du blé, du soja de 13% et du maïs de 20%.
Lors de la culture des champignons, il convient de garder à l'esprit que le dioxyde de carbone inhibe le développement du mycélium, de sorte que la pièce doit être ventilée pour réduire sa concentration.
Important! Des niveaux excessifs de CO2 (5000 ppm) peuvent provoquer des étourdissements ou un manque de coordination chez les personnes. Chez les plantes, les processus du métabolisme respiratoire sont perturbés, la croissance et le développement ralentissent, la nécrose des feuilles et des bourgeons apparaît (ils ne s'ouvrent pas complètement).
Ayant apprécié l'importance de la photosynthèse dans la physiologie végétale et ayant pris connaissance des méthodes de production de dioxyde de carbone, vous pouvez fournir correctement et en temps opportun des cultures de serre avec du dioxyde de carbone et obtenir des cultures de haute et de haute qualité.
