Elméletben tudjuk, hogy a szerves anyag felhalmozásának folyamata a fotoszintézis, amely során a fény energiáját felhasználva, a zöld növények a légköri szén-dioxidot megkötik, és szerves anyagba építik. A növényvilág nagyobb része (94%), így a zöldségfélék is az úgynevezett C3 növényekhez tartoznak, amelyek a szén-dioxid és az oxigén közvetlen rögzítését egy enzim segítségével (ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz-oxigenáz) végzik, nevüket az így képződő első stabil vegyületről, a három szénatomot tartalmazó (3-foszfoglicerátról) kapták. Ennek az enzimnek a működését alapvetően két tényező határozza meg:

• a levegő szén-dioxid és oxigén aránya, illetve
• a fényintenzitás.

Magas (50 ppm) CO₂ koncentráció felett a szén-dioxid megkötése intenzívebb, de ha csökken, egyre erősebbé válik az oxigén fixálása. Zárt térben, így a fóliák alatt és az üvegházakban is – szellőztetés híján – előfordulhat, hogy az oxigén nagymértékben felgyülemlik a CO₂-hoz képest, ami következtében (CO₂ hiányában) az asszimilációs folyamatok lelassulnak (leállnak), csökken a szervesanyag-képzés, illetve a szárazanyag-képzés, azaz csökken a termőképesség. A szén-dioxid-tartalom mérsékelt emelkedése – egy határig – több szerves anyag beépülését eredményezi.

1 m² levélfelület óránként 1-1,5 liter szén-dioxidot vesz fel optimális fény és hő viszonyok mellett. Támrendszeres uborka, paradicsom vagy paprika hajtatása esetében 1 m² talajfelületre 4-5 m² levélfelület jut, amiből következik, hogy négyzetméterenként 4-7,5 literre, azaz 8-15 g CO₂-ra van a növénynek szüksége (1 liter CO₂ tömege 20 ⁰C-on 2 gramm).

Üvegházakban, fóliasátrakban – abból adódóan, hogy megnövekszik az asszimiláció következtében az oxigéntartalom – szükség lehet a CO₂ mesterséges pótlására. Az optimális szén-dioxid-koncentrációt alapvetően kétféle módon tarthatjuk fenn: intenzív szellőztetéssel, vagy mesterséges úton, szén-dioxid adagolással.

A légkör CO₂ tartalma az utóbbi fél évszázadban 310 ppm-ről (1960-as évek adata) napjainkra 410 ppm-re emelkedett. (Egyébként a CO₂ légköri koncentrációja évszakos változást is mutat, májusban magasabb, októberben alacsonyabb.)

Meg kell jegyezni, hogy maga a talaj is jelentős mennyiségű szén-dioxidot bocsát ki különösen magas szervesanyag-tartalom esetén (2-15 gramm/m²/nap), ami intenzív napsütésben nem fedezi a növény igényét, különösen abban az esetben, ha fóliával talajtakarás céljából lefedjük a talajt.

A fóliák szellőztetése, a hőmérséklet és a páratartalom szabályozása mellet, a szén-dioxid-tartalom miatt is fontos! 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 2020. évi, március végi időjárás). Nem is beszélve az ilyen intenzív szellőztetésből adódó többlet fűtési költségekről.

Napsütésben gazdag tavaszi és őszi hónapokban (március, április és május, illetve szeptember és október), amikor még a nagy meleg miatt nem kell a szellőzőket állandóan nyitva tartani, jelentős, termésnövekedést is elérhetünk mesterséges szén-dioxid bevezetésével.

A szén-dioxid-trágyázás akkor hatásos, ha intenzív napsütés van!

A CO₂ szint 800-1 000 ppm-re emelése 10-30%-os termésnövekedést, koraiságot, egyes zöldségfajok esetében (pl. fejes saláta) rövidebb tenyészidőt eredményez. Ez a kedvező hatás csak akkor jelentkezik, ha a többi élettényező (hőmérséklet, tápanyag- és vízellátás stb.) megközelítőleg optimális szinten biztosított. Éppen ezért csak ott javasoljuk alkalmazni, ahol a technikai feltételek jók, a technológia magas színvonalú.

A világon háromféle módszert alkalmaznak a szén-dioxid pótlására:

• szénhidrogének (propán-bután, földgáz, könnyű kénmentes tüzelőolaj) égetését,
• szárazjég kihelyezését és
• cseppfolyós szén-dioxid (palackokból) bevezetését.

A szénhidrogének elégetésével először a hollandok foglalkoztak, hisz jelentős mennyiségű, jó minőségű és olcsó földgázzal és propán-butánnal rendelkeznek. 1 kg propán-bután gáz elégetésével 3 kg szén-dioxid nyerhető, 1 kg kénmentes petróleumból pedig 2,5 kg. (20 °C-on egy liter CO₂ tömege 2 gramm.) Nagy hátránya a rendszernek, hogy elégetéskor nem mindig akkor növeli a hajtatóház hőmérsékletét, amikor erre szükség lenne.

Míg korábban jelentős kísérletek folytak a szárazjég kihelyezésével, napjainkban alkalmazása teljesen visszaszorult.

Nálunk a cseppfolyós CO₂ használata terjedt el, nagy előnye a tisztasága, könnyű és pontos adagolásának lehetősége. Kijuttatása nem növeli a légtér páratartalmát, hőmérsékletét. Répcelakon jó minőségben „bányásszák”, magas nyomáson (73 Bar) cseppfolyós állapotban, fémpalackokban forgalmazzák. (Szén-dioxid a vegyipar számos alapanyaggyártása során, mint melléktermék is képződik, több nyugat-európai országban ilyen gázt is használnak, de olyan is van, hogy mészkő elégetésével állítják elő a CO₂-t.)

A növény szén-dioxid hasznosítása elsősorban a megvilágítás függvénye, ennek megfelelően a fényviszonyoknak megfelelően kell adagolni. Gyenge fényviszonyok mellett, borús idő esetén (40 W/m² ~ 5 000-6 000 lux) lényegében csak a természetes értéket, azaz 400 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 ppm-es töménység esetén legintenzívebb az asszimiláció, azaz a legnagyobb a szervesanyag-képződés, 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 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. (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 a szén-dioxidot, ami éves átlagban kb. 6 órát tesz ki. Nagy melegben, intenzív szellőztetés alkalmával, már nem a mért koncentrációnak megfelelően történik az adagolás, hanem óránként, hektárra számolva adunk 80-120 kg CO₂-t.

3 000-5 000 ppm, vagy a feletti CO₂ koncentráció már káros a növényre, akár perzselési tüneteket is okozhat.

A szén-dioxid-trágyázás hatását ronthatja a talaj alacsony tápanyagszintje, továbbá a nem megfelelő éjszakai hőmérséklet. Éjjel, túl meleg esetén, az intenzív disszimiláció miatt lebomlanak azok az asszimiláták, amelyek napközben képződtek. A CO₂ ellátással fokozódik a növények generatív hajlama (pl. paprika), javul a sótűrő képessége. Ha a magasabb CO₂ koncentráció kevés fénnyel és magas páratartalommal párosul, kalcium és bór hiánytünetek jelentkezhetnek az uborkán és a paradicsomon.