A termesztett növények 80–85%-ban vízből és 15–20% szárazanyagból állnak, az utóbbi döntő többségét három elem alkotja: 42-45%-ban szén, 40-42%-ban oxigén és 6-7%-ban hidrogén. A további 6-7%-ot 18-20 elem teszi ki, ezek mennyisége jelentős mértékben eltér, gyakorlatban használt csoportosításuk is ezen az alapon történik (makroelemek, mezoelemek és mikroelemek).
A szenet, az oxigént elsősorban a levegőből veszik fel a növények, míg a hidrogént vízből hasznosítják, vagyis a szárazanyag-képzéshez szükséges elemek döntő többségét a levegő szolgáltatja.
A szervesanyag-felhalmozásának folyamata a fotoszintézis, amely során a fény energiáját felhasználva, a növények a légköri szén-dioxidot megkötik, fotoszintézissel cukorrá, illetve keményítővé alakítják át, de maga a fotoszintézis ennél összetettebb, szerteágazóbb biokémiai folyamat, számos ponton kapcsolódik más biokémiai reakciókhoz.
A szén-dioxid megkötése nem minden növénynél azonos módon zajlik le. Az úgynevezett C4 típusú fajok (ide csupán néhány gazdasági növény tartozik, például a kukorica, köles, cukornád, cirok) az ATP-én keresztül hasznosítják a szén-dioxidot.
A növények nagyobb része, így a termesztett fajok döntő többségét is (94-95%) a C3-as típusúakhoz soroljuk, amelyek a szén-dioxidot és az oxigént az úgynevezett RuBisCO enzim segítségével hasznosítják.
Ez az enzim képes az oxigént is megkötni, azonban, hogy melyik folyamat játszódik le, azt a két gáz koncentrációja, illetve koncentrációjának aránya határozza meg. 50 ppm CO2 felett a szén-dioxid megkötése történik, amit a fényintenzitása is befolyásol.
Amennyiben a növény környezetének szén-dioxid tartalma jelentősen lecsökken, az enzim működése átvált az oxigén megkötésére, és a fotoszintézis leáll, ez légmentesen zárt térben, például üvegházban vagy fólia alatt a fotoszintézis hatékonyságának romlását, vagy akár a leállását is okozhatja.
A hajtatott zöldségfélék is (paprika, paradicsom, padlizsán, uborka, sárgadinnye, fejes saláta stb.) a C3-as csoportba tartoznak, amelyeknél a szén-dioxid fixálásában résztvevő enzim(ek) 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.
Magas szén-dioxid és alacsony oxigén tartalmú légtér esetén, magas hőmérsékleten (20-25 0C felett), kedvező fényviszonyok mellett (10W/m2 felett) egy határig intenzívebb az asszimiláció, azaz kedvezőbb a zöldtömeg képződés.
Az anyagcsere folyamán az asszimiláció, azaz CO2-felvétel mellett, disszimiláció, azaz CO2-leadás is történik. Ha több szén-dioxidot vesz fel a növény, mint amennyit lead, gyarapodik a zöldtömeg, fordított esetben csökken. A kettő különbözetét nettó fotoszintézisnek nevezzük, azt az értéket, amikor a két folyamat egyensúlyban van, a kompenzációs pontnak mondjuk.
Zárt térben, így a növénytermesztő létesítményekben is az asszimiláció következtében az oxigén feldúsul a szén-dioxid rovására, ami egy idő után lassíthatja a növény fejlődését és a lombtömeg növekedését, ezzel közvetve vagy közvetlenül csökkenti a termést. Szükségessé válik a levegő összetételének változtatása, azaz a CO2 koncentrációjának növelése.
Mint egyéb növényi tápanyagoknál, úgy a CO2pótlása esetében is célszerű az igényt és a forrást egybevetni, azaz „mérlegszemléletben” gondolkodni.
Források:
- Légkör CO2-tartalma ~420 ppm, ami nem állandó érték, időjárástól és az évszakoktól függően változik. 420 ppm megfelel 0,76 g/m3 levegő-CO2-nak.
- A termőtalaj is bocsát ki szén-dioxidot, átlagosan napi 2-5 g/m2-t, de humuszban gazdag, például hajtatóházi talajoknál elérheti a 8-10 g/m2/nap mennyiséget is. Talajnélküli hajtatás esetén ezzel a forrással nem számolhatunk.
- A növény légzése folyamán éjjel is képződik CO2, mennyisége az éjszaka hosszától, és a léghőmérséklettől függően 10-20 g/m2.
Szükséglet:
- 1 m2 levélfelület óránként 2-3 g, azaz 1-1,5 liter szén-dioxidot hasznosít optimális fény és hő viszonyok mellett. (1 liter CO2 tömege 20 0C-on 2 gramm.) Támrendszer mellett termesztett növények esetében 1 m2 talajon ~ 5 m2 levélfelülettel lehet számolni, ebből következően 1 m2 üvegházi alapterületre számítva óránként 5-7,5 literre, azaz 10-15 g CO2-re van szüksége a növénynek.
Összevetve a hajtatólétesítmények légterében lévő szén-dioxidot, a talaj által kibocsátott és az éjszaka képződő mennyiséggel megállapítható, hogy kevesebb, mint a növény igénye. A szükségletet csak folyamatos légcserével, vagy a szén-dioxid mesterséges pótlásával lehetséges biztosítani.
Korábban a zöldséghajtató üzemekben talajjavítás és tápanyag-utánpótlás céljából nagy mennyiségű szerves trágyát használtak (10-20 kg/m2), aminek következtében a talajból jelentős mennyiségű szén-dioxid szabadult fel. A CO2 pótlását segítette továbbá a korszerűtlen üvegház-konstrukciók, a rosszul záródó szellőzők és ajtók is.
Ha szellőztetéssel tartani lehetséges a külső légtér CO2 szintjét – amihez óránként kb. tízszeres légcsere szükséges – azzal 5-15%-os termésnövekedés érhető el. Az ilyen mértékű légcserét (szellőztetést) akadályozhatja a külső alacsony léghőmérséklet.
A szén-dioxid trágyázás intenzív fényviszonyok mellett hatásos, főleg napsütésben gazdag tavaszi és őszi hónapokban (március, április, május, illetve szeptember, október), amikor még, illetve már nincs szükség a folyamatos szellőztetésre, vagy az ablakok nyitása hőveszteséggel jár.
A kertészeti üzemek a költségektől és beszerezhetőségtől függően háromféle módszert alkalmaznak a szén-dioxid pótlására:
- szénhidrogének égetése (pl. propán-bután, könnyű, kénmentes tüzelőolaj),
- száraz jég kihelyezése és
- cseppfolyós szén-dioxid alkalmazása.
A szénhidrogének égetését Hollandiában alkalmazzák (1 kg propán-bután gáz elégetésével 3 kg szén-dioxid nyerhető, 1 kg kénmentes petróleumból pedig 2,5 kg). Nálunk a palackos szén-dioxid használata terjedt el, amitmagas nyomáson (73 Bar), cseppfolyós állapotban, fémpalackokban forgalmaznak.
A szén-dioxid adagolása, más környezeti tényezők, mindenekelőtt a megvilágítás függvénye is:
- Télen, borús időben (~40W/m2) a természetes érték tartására, azaz 400-500 ppm-es koncentrációra kell törekedni.
- Tavasszal, felhős időben (~70-100 W/m2) 550-650 ppm koncentráció ajánlott.
- Intenzív napsütés alkalmával (~100-200 W/m2 felett) 800-900 ppm, vagy azt meghaladó szén-dioxid koncentráció esetén mondható maximálisnak a növény teljesítő képessége.
A CO2-adagolást – a tápoldatozáshoz hasonlóan – napfelkelte után 1,5-2 órával célszerű elkezdeni és napnyugta előtt másfél-két órával korábban befejezni. Naponta, a fényviszonyoktól és a szellőztetés mértékétől függően, 2-10 órán keresztül javasolt a CO2 adagolása.
Automata, azaz mérőműszerekhez kapcsolt adagolóval, kisebb gazdaságokban a palack mérlegre helyezésével mérhető és szabályozható a kijuttatott mennyiség.
3000–5000 ppm, vagy magasabb CO2 koncentráció káros a növényre (az emberre is!), a lombozaton perzselési tüneteket okozhat.
A szén-dioxid trágyázás hatását rontja a talaj alacsony tápanyagszintje, továbbá a magas éjszakai hőmérséklet. (Éjjel, 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 képességük.
A szén-dioxid trágyázás fontos része a korszerű hajtatási technológiának, de gazdaságos és hatékony alkalmazásának fontos technikai, technológiai továbbá szakismereti feltételei vannak. Eredményesen csak egészséges növények esetében, szabályozott klímaviszonyok és tápanyag-ellátás mellett valósítható meg.
