A holland kertészek már az 50-es években foglalkoztak annak az ismert élettani folyamatnak a gyakorlatban történő alkalmazásával, amely során a növények a napenergia segítségével a szén-dioxidot megkötik, és az elsődleges és másodlagos szénhidrátok alapanyagává, cukorrá alakítják át. Feltették a kérdést: hogyan lehetne zárt térben, az üvegházban és a fólia alatt termesztett növények termőképességét a légtér szén-dioxid-tartalmának növelésével fokozni?
A növényi szárazanyag döntő többségét három elem, a szén (42-45%-ban), az oxigén (40-42%-ban) és a hidrogén (6-7%-ban) alkotják. A fennmaradó további 6-7%-ot közel 18-20 elem teszi ki, ezek mennyisége, az élettani folyamatokban betöltött szerepe jelentősen eltér egymástól. A szenet, az oxigént döntő többségében a levegőből veszik fel, míg a hidrogént elsősorban a vízből hasznosítják. Ebből következik, hogy
a szárazanyagképzéshez szükséges elemek döntő többségét a levegő szolgáltatja.
Zárt helyiségekben, így a növénytermesztő létesítményekben is, az asszimiláció következtében az oxigén a szén-dioxid rovására feldúsul, ami egy határon túl lassítja a növény növekedését, közvetve vagy közvetlenül csökkenti a termést. Ebből következik, hogy a sikeres termesztés érdekében szükséges a levegő összetételének változtatása, azaz a CO2 pótlása, amit kertészeti szaknyelven szén-dioxid-trágyázásnak nevezünk.
Az asszimiláció folyamata nem minden növény esetében azonos. A kukoricát, a kölest, a cirkot és a cukornádat kivéve a termesztett növények 94%-a, így a hajtatott zöldségfélék is az úgynevezett C3-as növényfajokhoz tartoznak, amelyek a szén-dioxid és az oxigén közvetlen rögzítését az úgynevezett RuBisCO enzim segítségével végzik. Hogy melyik gáz megkötése játszódik le, azt a két gáznak, az oxigénnek és a szén-dioxidnak a koncentrációja, illetve a kettő aránya határozza meg.
Szabadban az oxigén és a szén-dioxid légköri aránya az említett RuBisCO enzim aktivitását teszi lehetővé, vagyis a szén-dioxid beépülését segíti elő. Amennyiben a növény környezetének szén-dioxid-tartalma jelentősen lecsökken (pl. üvegházakban), az enzim működése átvált az oxigén megkötésére, és a fotoszintézis hatékonysága romlik, sőt egy bizonyos arány esetén leáll.
Célként tűzték ki zárt térben, az üvegházban és a fólia alatt termesztett növények termőképességének a légtér szén-dioxid-tartalmának növelésével való fokozását – fotó: Shutterstock
A szén-dioxid fixálásában részt vevő enzim működését alapvetően két tényezőcsoport határozza meg:
• a levegő összetétele – azaz a szén-dioxid/oxigén aránya, illetve
• a klimatikus tényezők – azaz a fényintenzitás és a léghőmérséklet.
Magasabb szén-dioxid- és alacsonyabb oxigéntartalmú levegő esetén, magasabb hőmérsékleten (20-25 0C-on vagy felette), kedvező fényviszonyok mellett (10W/m2 felett) egy határig intenzívebb az asszimiláció, azaz kedvezőbb a zöldtömeg képződése.
Milyen forrásokból tudja a növény a szén-dioxid-szükségletét fedezni a termesztés során?
• A levegő szén-dioxid-koncentrációja nem tekinthető állandó értéknek, több környezeti tényező is befolyásolja. Így az időjárás, amely évszaktól függően is változik, májusban mindig magasabb, októberben alacsonyabb, lakott területek és ipari telepek környékén magasabb, erdők közelében alacsonyabb. A légkör CO2-tartalma az utóbbi fél évszázadban 310 ppm-ről napjainkra 420-430 ppm-re emelkedett. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy – a fényviszonyoktól és a hőmérséklettől függően – 1 m2 felületen termesztett növény számára 13-20 m3 levegő tartalmazza a szükséges mennyiségű szén-dioxidot.
• A talaj is bocsát ki szén-dioxidot. Különösen a kertészeti és hajtatóházi talajoknál számottevő ez az érték, amelyek esetében jelentős mennyiségű szerves trágyát is használnak a talaj javításához. Mint forrással napi 2-5 g/m2 mennyiséggel számolhatunk, de különösen nagy adagú szerves trágya talajba munkálása esetén (pl. uborkahajtatás, ahol 20-25 kg/m2-es adagok is előfordulnak) a 8-10 g/m2/nap mennyiséget is elérheti a keletkező CO2. Lényegesen kisebb a képződő mennyiség talajtakarás esetén, ugyanakkor talaj nélküli termesztésben (vízkultúrás hajtatás, konténeres és vödrös termesztés) ez a forrás gyakorlatilag nem létezik.
• A disszimiláció következtében éjjel is képződik CO2, amit a növény a reggeli órákban jól tud hasznosítani. Mennyisége az éjszaka, azaz a sötét periódus hosszától és a léghőmérséklettől függően 10-20 g/m2.
A mérleg másik oldala a felhasználás
1 m2 levélfelület óránként 2-3 g, azaz 1-1,5 liter szén-dioxidot képes felvenni kedvező fényviszonyok és hőmérséklet esetén. Támrendszer mellett termesztett, nagy lombozatot képező növények, mint a padlizsán, a sárgadinnye, az uborka, a paradicsom vagy paprika hajtatása esetében 1 m2 talajfelületre ~5 m2 levélfelület jut, amiből következik, hogy 1 m2 hajtatófelületre számítva 5-7,5 literre, azaz 10-15 g CO2-re van szüksége óránként a növénynek.
Egybevetve az üvegház légterében lévő szén-dioxidot a talaj által kibocsátott és éjszaka, a disszimiláció útján képződő mennyiséggel, megállapítható, hogy nagy terméshez nem fedezi a növény igényét. Csak intenzív szellőztetéssel (óránkénti kb. 50-60-szoros légcserével) vagy a szén-dioxid mesterséges pótlásával lehetséges az optimális fejlődéshez és növekedéséhez szükséges CO2-mennyiséget biztosítani.
Csak intenzív szellőztetéssel vagy a szén-dioxid mesterséges pótlásával lehetséges az optimális fejlődéshez és növekedéséhez szükséges CO2-mennyiséget biztosítani – fotó: Pixabay
Szén-dioxid mesterséges pótlása, CO2-trágyázás
A hajtatásos termesztéshez szükséges optimális szintű szén-dioxid-koncentrációt kétféle módon érhetjük el:
• intenzív szellőztetéssel (légcserével) és
• mesterséges pótlással, azaz szén-dioxid-trágyázással.
Azokban a hajtató üzemekben, ahol rendszeresen nagy adagú szerves trágyát használtak (10-20 kg/m2), nem vagy kevésbé állt fenn a levegő szén-dioxid-hiánya, és nem merült fel a mesterséges formában történő kiegészítés szükségessége.
A régi konstrukciójú, műszakilag elavult üvegházak esetében a rosszul záródó szellőzők és ajtók némi légcserét biztosítottak, azokba így részben megtörtént a szén-dioxidban gazdagabb levegő beáramlása.
Amennyiben rendszeres szellőztetéssel tartani lehet a külső légtér CO2-szintjét, már azzal 5-15%-os termésnövekedést érhetünk el. Ehhez minimálisan óránkénti tízszeres légcserére lenne szükség. Erre nincs mindig lehetőség, előfordulhat, hogy a külső léghőmérséklet alacsony, tartósabb szellőztetés esetén a növények megfáznának, és az intenzív szellőztetésből adódó fűtési költségek is jelentősek lehetnek.
A szén-dioxid-trágyázás akkor hatásos, ha intenzív napsütés van! Főleg napsütésben gazdag tavaszi és őszi hónapokban (március, április és május, illetve szeptember és október), amikor még, illetve már a nagy meleg miatt nem kell a szellőzőket állandóan nyitva tartani, jelentős termésnövekedést érhetünk el mesterséges szén-dioxid bevezetésével, szén-dioxid-trágyázással.
A zöldséghajtatásban háromféle módszer terjedt el a szén-dioxid pótlására:
• szénhidrogének (pl. propán-bután) égetése,
• szárazjég kihelyezése és
• cseppfolyós szén-dioxid bevezetése.
A szénhidrogének égetésével a jó minőségű és olcsó földgázzal és propán-butánnal rendelkező országok (pl. Hollandia) foglalkoznak. 1 kg propán-bután gáz elégetésével 3 kg szén-dioxid nyerhető. Hátránya a rendszernek, hogy az égetés hatására nem mindig akkor növeli a hajtatóház hőmérsékletét, amikor erre szükség lenne, ebből adódóan használata hűvös időben előnyös, melegben kedvezőtlen.
A szárazjég kihelyezése bonyolult, technikailag nehezen megoldható, ebből adódóan az alkalmazása teljesen visszaszorult a gyakorlati termesztésből.
Számos fejlett hajtatással rendelkező országban – nálunk is – a cseppfolyós CO2 használata terjedt el, aminek nagy előnye a tisztaság, továbbá a könnyű és pontos adagolás.
A szén-dioxid adagolása a mindenkori fényviszonyok függvénye:
• Télen, borús időben (40W/m2 ~ 5 000-6 000 lux) lényegében csak a természetes érték, azaz 400-500 ppm tartása szükséges.
• Tavasszal, felhős időben (70-100 W/m2 ~10 000-15 000 lux) 550-650 ppm koncentráció javasolt.
• Intenzív napsütés esetén (100-200 W/m2 ~ 15 000-30 000 lux felett) 800-900 ppm-et meghaladó töménység esetén különösen intenzív az asszimiláció, ezzel az értékkel érhető el a növény maximális teljesítménye.
A hazai termesztési gyakorlatban a CO2-adagolást – a tápoldatozáshoz hasonlóan – napfelkelte után 1,5-2 órával kezdik, és napnyugta előtt ugyancsak két órával korábban fejezik be. Szellőztetés előtt egy órával már szüneteltetik a szén-dioxid-trágyázást. Fényviszonyoktól és a szellőztetés mértékétől függően 2-10 órán keresztül szükséges adagolni.
Korszerű üvegházakban és fóliablokkokban mérőműszerekhez kapcsolt adagolóval, kisebb gazdaságokban a palack mérlegre helyezésével mérhető és szabályozható a kijuttatott mennyiség.
Fontos tudni a szén-dioxid-trágyázással kapcsolatosan
3000–5000 ppm vagy a feletti CO2-koncentráció már káros a növényre (emberre is), akár perzselési tüneteket is okozhat.
Hatását rontja a talaj alacsony tápanyagszintje, továbbá a nem megfelelő (magas) éjszakai hőmérséklet. Éjjel, túl meleg esetén, az intenzív disszimiláció miatt lebomlanak azok az asszimilálták, amelyek napközben képződtek.
A CO2-koncentráció növelésével fokozódik a növények generatív hajlama (pl. paprika), és javul a sótűrő képessége.
Ha magasabb a CO2-koncentráció az optimálisnál, továbbá kevés fénnyel és magas páratartalommal párosul, kalcium és bór hiányának tünetei léphetnek fel.
A szén-dioxid-trágyázás fontos része a modern hajtatástechnológiának, de gazdaságos és hatékony alkalmazásának technikai, technológiai és szakismereti feltételei vannak.
Hiába hangsúlyozzuk a légtér CO2-tartalmának jelentőségét, ha alapvető műszaki hibái vannak a hajtatóháznak (pl. rossz fényáteresztés, vagy súlyos technológiai hibákat követünk el: pontatlan tápanyag-adagolás, rossz fajtamegválasztás, elhanyagolt fitotechnikai munkák). A szén-dioxid-trágyázás hatékonysága és jövedelmezősége csak valamennyi környezeti és technológiai tényező jó összehangolásával lehetséges, egyébként felesleges és költségnövelő eljárás!
