A friss zöldtömeg összetétele a zöldségfélék esetében ~90% víz és 10% szárazanyag, aminek több mint 90%-a szén, oxigén (ezeket a levegőből veszi fel a növény) és hidrogén (amit a vízből hasznosít). Ebből következik, hogy a szárazanyag-képzéshez szükséges elemek döntő többségét a levegő szolgáltatja.
Ismert biokémiai folyamat az asszimiláció, amely során a növény szén-dioxid belélegzése mellett oxigént bocsát ki. Zárt helyiségekben, így a növénytermesztő létesítmények légterében is (üvegházakban és fóliasátrakban) az asszimiláció következtében az oxigén feldúsul a szén-dioxid rovására, ami egy idő után lassíthatja a növény növekedését, közvetve vagy közvetlenül csökkenti a termést. Ebből adódóan,a sikeres termesztés érdekében, szükségessé válik a levegő összetételének változtatása, azaz a CO2 pótlása, amit szaknyelven csak szén-dioxid-trágyázásnak nevezünk.
Zárt helyiségekben az oxigén feldúsul a szén-dioxid rovására, ami egy idő után lassíthatja a növény növekedését, közvetve vagy közvetlenül csökkenti a termést – fotó: Shutterstock
Mielőtt a növények mesterséges szén-dioxid táplálásának technikájára rátérnénk, egy gondolat erejéig célszerű magával az asszimilációval foglalkozni.
Tudjuk, hogy a szerves anyag felhalmozásának folyamata a fotoszintézis, amely során a fény energiáját felhasználva a zöld növények a légköri szén-dioxidot megkötik, a szerves anyagba építik, magát a szén-dioxidot fotoszintézissel cukorrá, illetve keményítővé alakítják át. A folyamat nem minden növény esetében azonos, ilyen tekintetben megkülönböztetünk C3 és C4 típusú fajokat.
A növények döntő többsége, közel 94%-a, így a termesztett fajoknak is nagyobb része az úgynevezett C3 növényekhez tartozik, amelyek a szén-dioxid és az oxigén közvetlen rögzítését egy enzim segítségével (ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz-oxigenáz) végzik, nevüket az így képződő, három szénatomot tartalmazó első stabil vegyületről kapták.
A C4-es növények (például kukorica, cukornád és több egyszikű faj), amelyeknek erős fényen és magas hőmérsékleten a fotoszintézisük kétszer olyan intenzív, mint a C3-as növényeké (egységnyi levélfelületre számítva a fotoszintézis hatékonyabb), más úton, 5 ATP-én keresztül kötik meg a széndioxidot.
A C3-as növények esetében – ide tartoznak a nálunk, üvegházakban és fóliák alatt hajtatott növények – a szén-dioxid fixálásában közreműködő enzimek 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.
Vagyis magasabb szén-dioxid- és alacsonyabb oxigéntartalmú levegő esetén, magasabb hőmérsékleten (20-25 0C-on), kedvező fényviszonyok mellett (10W/m2 felett) egy határig intenzívebb az asszimiláció, azaz a zöldtömegképzés.
A termesztési szempontból optimális szén-dioxid-koncentrációt kétféle módon biztosíthatjuk a növényeink számára – fotó: Shutterstock
A termesztési szempontból optimális szén-dioxid-koncentrációt alapvetően kétféle módon biztosíthatjuk a növényeink számára:
• intenzív szellőztetéssel (légcserével) vagy
• mesterséges úton, szén-dioxid-adagolással, trágyázással.
A fogalom hallatán lehet, hogy sokan felkapják a fejüket – gázzal trágyázni (?) –, ugyanakkor ez az ökotechnikai eljárás már a korszerű zöldséghajtató nagyüzemei technológiák széles körben alkalmazott része. Arról nem is beszélve, hogy biokémiai és élettani ismeretekkel nem, de nagy gyakorlati tapasztalattal rendelkező zöldségtermesztők rutinból mindig alkalmazták olyanformán, hogy a szellőztetések alkalmával nemcsak a hőmérsékletet és páratartalmat szabályozták, hanem a levegő összetételét, azaz a szén-dioxid/oxigén arányát is módosították.
Mint az ásványi tápanyagok esetében, ez esetben is érdemes a növény CO2-mérlegéből kiindulni, azaz az igényt és a forrást egybevetni. Az anyagcsere folyamán CO2-felvétel mellett CO2-leadás is történik.
Ha több szén-dioxidot vesz fel a növény, mint amennyit lead, akkor gyarapodik a zöldtömeg, ennek fordított esetében viszont csökken a szárazanyag mennyisége.
A kettő, azaz az asszimiláció (fotoszintézis) és a disszimiláció (légzés) különbözetét nettó fotoszintézisnek nevezzük, azt a pontot, amikor a kettő egyensúlyban van, kompenzációs pontnak mondjuk.
A gázcsere napi mérlege egyenlő a napi nettó CO2-felvétel és az éjszakai leadás különbözetével, ami annál jobb a növény gyarapodása szempontjából, minél nagyobb ez a különbség. A különbséget növeli a nappali magas hőmérséklet és a fény intenzitásának növekedése, illetve minél rövidebb és hűvösebb az éjszaka. (A túl hideg, a melegigényes növények esetében a ~10 0C alatti éjszaka már nem kedvez a zöldtömeg-gyarapodásnak, mert a felvett tápanyagok nem képesek a hajtásokba, a termésekbe vándorolni.)
Igény
1 m2 levélfelület óránként 2-3 g, azaz 1-1,5 liter szén-dioxidot képes felvenni optimális fény- és hőviszonyok mellett. (1 liter CO2 tömege 20 0C-on 2 gramm.) Támrendszeres uborka, paradicsom vagy paprika hajtatása esetében 1 m2 talajfelületre ~5 m2 levélfelület jut, amiből következik, hogy 1 m2 üvegházi alapterületre számítva 5-7,5 literre, azaz 10-15 g CO2-re van a növénynek szüksége óránként.
Támrendszeres uborka, paradicsom vagy paprika hajtatása esetében 1 m2 üvegházi alapterületre számítva 5-7,5 literre, azaz 10-15 g CO2-re van a növénynek szüksége óránként – fotó: Shutterstock
Források
• A légkör CO2-tartalma az utóbbi fél évszázadban 310 ppm-ről (1960-as évek adata) napjainkra 420 ppm-re emelkedett, ami idő és hely függvényében változik. (Májusban mindig magasabb, októberben alacsonyabb, városok, lakott területek környékén magasabb, mezőgazdaságilag művelt területen vagy erdők közelében alacsonyabb.) 420 ppm koncentráció megfelel 0,76g/m3 CO2-tartalomnak, amiből következik, hogy
a fényviszonyoktól és a hőmérséklettől függően 13-20 m3 levegő tartalmaz 1 m2 üvegházi felületen termesztett növény számára elegendő szén-dioxidot.
• Maga a talaj is bocsát ki szén-dioxidot, 2-5 g/m2 naponta, ami szerves trágyával jól ellátott, magas humusztartalmú üvegházi talajoknál ennél lényegesen több is lehet (8-10 g/m2/nap). De! Szerves anyagban szegény talajon vagy közegen (pl. kőgyapot) termelt növények esetében az így képződő szén-dioxid a növény igényének töredéke, vagy mint forrás nem is létezik (pl. talajtakarás, talaj nélküli termesztés).
• A disszimiláció hatására éjjel is képződik CO2, amit a növény a reggel órákban tud hasznosítani. Mennyisége az éjszaka, azaz a sötét periódus hosszától és a léghőmérséklettől függően 10-20 g/m2.
Összegzés
Egybevetve az üvegház légterében lévő szén-dioxidot, a talaj által kibocsátott és az éjszaka képződő mennyiséget, nem fedezi a növény igényét. Óránkénti kb. 50-60-szoros légcserével vagy a szén-dioxid mesterséges adagolásával lehet a növény optimális növekedéséhez szükséges CO2-t biztosítani.
A szén-dioxid-pótlás lehetőségei és technikája
Míg talajjavítás céljából korábban a zöldséghajtató üzemekben jelentős mennyiségű szerves trágyát használtak (10-20 kg/m2), és ebből adódóan nem vagy kevésbé tapasztalták a szén-dioxid hiányát, nem merült fel mint szükséglet a mesterséges formában történő pótlása és adagolása. Arról nem is beszélve, hogy régi konstrukciójú üvegházak esetén a rosszul záródó szellőzők és ajtók némi szellőzést, azaz légcserét biztosítottak, ezeken keresztül megvalósult az oxigénben dús levegő ki, és a szén-dioxidban gazdagabb levegő beáramlása.
Ha szellőztetéssel tartani tudjuk a külső légtér CO2-szintjét, már csupán azzal 5-15%-os termésnövekedést érhetünk el, de ehhez legalább óránkénti tízszeres légcserére lenne szükség. Erre nincs mindig lehetőség, előfordulhat, hogy intenzív napsütés ellenére a külső léghőmérséklet nagyon alacsony, egy tartósabb szellőztetés esetén a növények megfáznának (lásd elmúlt évi, március végi időjárás). Nem is beszélve az ilyen intenzív szellőztetésből adódó többletfűtési költségekről.
Ha szellőztetéssel tartani tudjuk a külső légtér CO2-szintjét, már csupán azzal 5-15%-os termésnövekedést érhetünk el, de ehhez legalább óránkénti tízszeres légcserére lenne szükség – fotó: Pixabay
A szén-dioxid esetében is érvényes a Liebig-féle minimum törvény, azaz az egyes élettényezők/környezetei tényezők összhangja!
A szén-dioxid-trágyázás akkor hatásos, ha intenzív napsütés van!
Főleg a 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, azaz a szén-dioxid-trágyázással.
A CO2-szint 800-1000 ppm-re emelése 10-30%-os termésnövekedést, egyes zöldségfajok esetében (pl. fejes saláta) rövidebb tenyészidőt, azaz koraiságot is eredményez.
A zöldséghajtatásban háromféle módszert alkalmaznak a szén-dioxid pótlására:
• szénhidrogének (propán-bután, földgáz, könnyű kénmentes tüzelőolaj) égetése,
• száraz jég kihelyezése és
• cseppfolyós szén-dioxid (palackokból) bevezetése.
A szénhidrogének elégetésével először a jó minőségű és olcsó földgázzal és propán-butánnal rendelkező hollandok foglalkoztak. 1 kg propán-bután gáz elégetésével 3 kg szén-dioxid nyerhető, 1 kg kénmentes petróleumból pedig 2,5 kg. 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.
Míg korábban jelentős kísérletek folytak a szárazjég kihelyezésével, napjainkban alkalmazása teljesen visszaszorult.
Mint számos fejlett zöldséghajtatással rendelkező országban, így nálunk is a cseppfolyós CO2 használata terjedt el, aminek nagy előnye a tisztaság, továbbá a könnyű és pontos adagolás lehetősége. Magyarországon (Répcelakon) jó minőségben „bányásszák”, magas nyomáson (73 Bar) cseppfolyós állapotban, fémpalackokban hozzák forgalomba. Természetes szén-dioxid-lelőhelyek hiányában a fejlett vegyiparral rendelkező országokban – ahol egyéb alapanyagok gyártása során mint melléktermék is képződik – szintén hasznosítják a kertészeti üzemek.
A szén-dioxid adagolása más környezeti tényezők, mindenekelőtt a megvilágítás függvénye. Télen, borús időben (40W/m2 ~ 5 000-6 000 lux) lényegében csak a természetes érték, azaz 400-500 ppm tartására kell törekedni. Tavasszal, kissé felhős időben (70-100 W/m2 ~10 000-15 000 lux) 550-650 ppm koncentráció az ajánlott. Napos időben, intenzív napsütés esetén (100-200 W/m2 ~ 15 000-30 000 lux felett) 800-900 ppm-et meghaladó töménység esetén legintenzívebb az asszimiláció, ezen a koncentráción érhető el a növény maximális teljesítőképessége. Automata, azaz mérőműszerekhez kapcsolt adagolóval, kisebb gazdaságokban a palack mérlegre helyezésével mérhető és szabályozható a kijuttatott mennyiség.
A szén-dioxid adagolása más környezeti tényezők, mindenekelőtt a megvilágítás függvénye – fotó: Pixabay
A hazai termesztési gyakorlatban a CO2-adagolást – a tápoldatozáshoz hasonlóan – napfelkelte után 1,5-2 órával kezdik, és napnyugta előtt ugyancsak 2 órával korábban fejezik be. (Borús idő esetén még korábban.)
Szellőztetés előtt egy órával, illetve a szellőztetés idején szüneteltetjük a szén-dioxid-trágyázást.
Naponta, a fényviszonyoktól és a szellőztetés mértékétől függően, 2-10 órán keresztül adagoljuk. Nagy melegben, amikor intenzíven is szellőztetünk, már nem a mért koncentráció alapján történik az adagolás, hanem óránként, hektárra számolva 80-120 kg CO2-t adunk.
Néhány további fontos tudnivaló a szén-dioxid-trágyázással kapcsolatosan:
• 3 000–5 000 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. 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 a magasabb CO2-koncentráció kevés fénnyel és magas páratartalommal párosul, kalcium és bór hiányának tünetei léphetnek fel.
Leghatékonyabb és leggazdaságosabb szén-dioxid-kiegészítő adagolása tavasszal (március-május) és ősszel (szeptember-október) van!
