Тепличные газоанализаторы: аргументы в пользу использования и влияние на урожай

В этой статье мы опубликовали некоторые результаты исследования компании EMS о причинах появления загрязняющих веществ и газов внутри теплицы а также объяснения преимуществ постоянного мониторинга качества воздуха.

Современные тенденции в тепличном садоводстве, такие как закрытые и полу-закрытые теплицы «нового поколения выращивания» приводят к уменьшению числа проветриваний, что приводит к риску накопления вредных газов в теплице.

Основными источниками загрязнения являются ТЭЦ (комбинированные тепловые и энергетические) установки, котлы и грузовые тележки. Кроме того, в теплице и вокруг нее есть другие двигатели и механизмы, такие как генераторы, ротаторы, вилочные погрузчики и т. д. Специалисты тепличной отрасли за рубежом отмечают необходимость разработки и реализации стратегии постоянного контроля над Nox и этиленом, а также создание таблицы предельных значений для каждого вида теплицы /питомника в зависимости от выращиваемых культур.

Степень воздействия вредных газов, таких как NO2 и этилен различна и зависит от типа растения, сорта, возраста культуры, стадии развития, других условий выращивания (досветка, плотность рядов, питание, частота поливов, наличие болезней и т. д.)

Основные виды урона, приносимого высокой концентрацией NO2:

-снижение роста и плодовитости растений

-уменьшение размера плодов и их сочности

-биохимические изменения

Основные виды урона, приносимого высокой концентрацией этилена:

-некроз листьев

-быстрое старение растения и его плодов

-эпинастия, хлороз

-снижение интенсивности роста

По мнению голландского ученого А.Дилемана, при увеличении концентрации NO2 и этилена, у растений возникает препятствие для наращивания своей биомассы, вследствие чего снижается фотосинтез.

На практике это означает, что из-за чрезмерного влияния NO2 и NO снижается эффективность растений, что приводит к высоким издержкам производства. Что касается этилена, то он вызывает преждевременное старений растений, снижает яркость листьев и плодов, что также приводит к высоким издержкам  -по оценкам экспертов, потери урожая из-за низкого качества воздуха варьируются от 2% до 10%. В некоторых особо тяжелых случаях, потеря урожая может составлять 100%.

«Что касается воздействия NOx, следует провести различие между мгновенно видимым повреждением, вызванным кратковременным воздействием высоких концентраций и хроническим повреждением, вызванным длительным воздействием относительно низких концентраций. Степень хронического повреждения обычно неизвестна, так как этот вид повреждений часто непосредственно незаметен. Однако через определенное время это может привести к потерям в производстве и более низкому качеству продукции.

Острые (видимые) симптомы в результате кратковременного воздействия NO происходят только при относительно высоких концентрациях (> 1 ppm). В теплицах это часто вызвано внезапным сбоем в системе (инцидент). Хроническая экспозиция может вызвать неблагоприятное воздействие на фотосинтез и в конечном итоге приведет к снижению роста. Концентрация NO2 выше 200 ppb может привести к видимым опасным последствиям.

Другие компоненты загрязнения воздуха, такие как SO2, CI, O3, или, например, такая болезнь как дефицит магния могут вызывать те же симптомы, что и при отравлении NO. Хроническое воздействие NO2 может привести к появлению симптомов, которые не станут сразу очевидны: постепенное снижение роста, нарушение регуляции воды и повышенная чувствительность растения к косвенным воздействиям, например, патогенам, холоду и дефициту влаги.» пишет в своем исследовании А.Дилеман. (“CO2 bij peppers: meerwaarde en beperkingen”, A. Dieleman et al. (Nota 494), The Netherlands.)

В голландском исследовательском проекте «Пределы качества воздуха» рассматривается также влияние трансформации объема биомассы растений на фотосинтез. Ниже в таблице представлены результаты эксперимента:

На таблице: Фотосинтез спатифиллума с двумя интенсивностями света под воздействием повышенного уровня СО2 с примесью «дымовых газов» и без них.

«Растения способны абсорбировать NOx из воздуха, используя свои устьица. Поэтому условия окружающей среды, которые влияют на входное состояние устьиц, являются решающими для воздействия на растения. Имеются также данные о том, что поглощение NO и NO2 может происходить при использовании кутикулы (Wellburn 1990). Из-за того, что растение поглощает NO и NO2 образуются нитрат и нитрит, которые затем ферментативно превращаются в аминокислоты и белки. Чувствительность растения к NOx определяется эффективностью этого транспонирования (детоксикации). Если NO или NO2 недостаточно быстро перерабатываются, они могут нанести растению вред. Успешное транспонирование нитрита в аминокислоты связано с активным фотосинтезом и количеством света. Это объясняет то, почему NOx более вреден в темноте (процесс детоксикации проходит медленно), чем при свете. Ассимиляция низких концентраций NO2 при включении в аминокислоты (Morgan et al., 1992) показывает, что азот из воздуха вносит вклад в запас азота в растении. Другими словами, низкие концентрации NOx оказывают стимулирующее воздействие на растения, однако высокие или постоянно увеличивающиеся концентрации этого газа становятся токсичными и могут приводить, в частности, к ингибированию роста (“CO2 bij Paprika: meerwaarde en beperkingen A. Dieleman et al. (Nota 494), The Netherlands”)

На таблице ниже приведены результаты воздействия NOx на различные кульутры:

Избыток NOx обычно приводит к чрезмерной вентиляции, и, как следствие, к увеличению тепло- и энергопотерь.

Избыток NOx и этилена в теплице требует постоянной вентиляции. Уменьшение количества NOx и этилена, вырабатываемых углекислотными станциями (УКС) или газовыми горелками, уменьшает частоту вентиляции и сохраняет тепло. Производителю необходимо знать концентрацию NOx и этилена поступающих из УКС или газовой горелки, чтобы своевременно уменьшать их объем путем регулирования оборудования для уменьшения потери энергии. Подкормка CO2 должна проводиться в наиболее эффективное для этого время суток. NОx, как неизменный «спутник» CO2, попадает в теплицу и должен выводиться из теплицы через вентиляцию. Так как процесс вентиляции требует дополнительных энергетических затрат, важно знать, когда именно уровень NOx начинает превышать допустимые нормы, чтобы сэкономить.

Стоит отметить, что немалую роль здесь играет качество оборудования для производства и подачи CO2: если аппарат работает «чисто», то тем меньше потребуется вентиляции для поддержки хорошего качества воздуха. Благодаря хорошему оборудованию можно сэкономить до 25% тепла при сжигании 25% чистого газа. Это соотношение было доказано в разных теплицах по выращиванию паприки, как в холодную погоду, так и в теплые солнечные дни. (EMS and Green Formula within the “Greenhouse air pollution Agriport A7” project).

Мониторинг NOx и этилена предупреждает гибель урожая

Риск убытков вследствие потери урожая может быть достаточно значительным и многие страховые компании отказываются страховать подобные случаи. Для того, чтобы держать ситуацию под контролем, средние и крупные производства выбирают методы слежения за качеством воздуха, позволяющие оперативно реагировать на все изменения.

NOx и этилен должны постоянно контролироваться в том числе и для мониторинга правильной работы оборудования. Часто лишние газы выделяются при сбоях в работе дозирующего устройства или системы производства CO2, в зимнее время так может происходить из-за не отлаженной системы вентиляции и аэрации.

Риски превышения норм NOx и этилена могут быть выражены формулой:

Риск будет возрастать, когда:

- Концентрация CO2, этилена и NOx будет постоянно увеличиваться

- Время воздействия этилена и NOx на растения будет удлиняться

Более того, риск будет выше если:

- растения интенсивно досвечиваются (докармливаются CO2)

- в теплице слабая вентиляция или отсутствие вентиляции

- климат-контроль, газовое оборудование не настроены/работают неисправно

- нет постоянного или частого контроля за качеством воздуха

Общепринятым аргументом производителей является то, что очистители дымовых газов контролируются датчиками УКС, которые измеряют концентрации газовых примесей и показывают эти данные. Это совершенно верно, однако такое оборудование контролирует состояние очистителей дымовых газов. В свою очередь анализатор парниковых газов измеряет концентрацию вредных веществ непосредственно на уровне растений. Это совершенно другой взгляд и совсем другие данные.

Контроль рисков при максимальных концентрациях в зависимости от времени

Конечно, нет ничего непоправимого в том, что в течение некоторого времени предельные уровни концентраций этилена или NOx были превышены, при условии, что более высокая концентрация компенсируется более низкими концентрациями в будущем. Поэтому так необходимо знать точные показатели уровня газов для того, чтобы постоянно поддерживать средние концентрации. Климат-контроль в этом смысле является идеальной машиной для расчета концентраций и изменения их уровня. Постоянный мониторинг специальным оборудованием (газоанализатором) необходим для создания полной картины условий в теплице, особенно в холодное время года, когда уровни NOx и этилена неизменно повышаются.

Дозирование уровня этилена, действующего как биоцид

Веществ Ethefon (Этефон) и Etherel (Этерель) все реже и реже используются в сельском хозяйстве. Когда-нибудь они перейдут в разряд запрещенных. В настоящее время эти вещества используются при выращивании томатов и больше не используются в перцах (В Нидерландах-прим.).

Правильное дозирование газа этилена через трубки для подачи CO2 даст тот же результат, что и эти средства, и возможно, будет еще эффективней. Сейчас исследователи занимаются изучением методов использования этилена во благо урожая. В этом случае газоанализатор будет выступать ключевым оборудованием для соблюдения заповеди «не навреди».

Известно, что этилен помогает молодым плодам созревать. Однако при этом его воздействие не должно быть губительным для листьев — чем дольше листья будут здоровыми, тем дольше они будут способствовать созданию сахаров в растении и плодах.

Наибольший урон этилен наносит действуя в светлое время суток либо при досветке — это приводит к истощению запасов влаги в листьях и они отмирают. Используя свет и этилен отдельно друг от друга можно избежать этих проблем. Молодые плоды также активнее поглощают этилен в темное время суток, поэтому уровень этилена можно повышать исключительно ночью.

Преимущества:

- Этилен является природным газом, альтернативой другим средствам для дозревания

- При наличии хорошего газоанализатора этилен можно успешно контролировать

- Газоанализатор дает возможность подобрать нужные дозировки для каждой культуры

- Деликатное воздействие на растения и плоды

- Энергосбережение

Заключение

Проблемы, связанные с неконтролируемой концентрацией газов в теплице являются одними из самых актуальных для производителей. В данной статьей мы вкратце рассмотрели основные последствия негативного воздействия Nox и этилена на растения и важность использования анализаторов тепличных газов на производстве.

Все исследования, упомянутые в этой статье, были проведены голландскими тепличными компаниями и компанией EMS. Надеемся, что изложенная информация послужит основой для верной организации работы в теплице и подходу к её оснащению.

По всем вопросам выбора оборудования для Вашего проекта вы можете обратиться в компанию AGRO-EXIM  — наши специалисты подробно изучат Ваши требования и найдут для Вас отличное решение.