Меню

Что происходит с углекислым газом при питании растений

Для чего нужно подпитывать растения углекислым газом, как провести подкормку правильно

Углекислый газ является важным для правильного роста и развития растений. В обычных условиях растение потребляет углекислый газ и выделяет кислород. Но, несмотря на кажущееся его обилие в атмосфере, флоре в оранжереях, теплицах и иных условиях искусственного содержания этого мало. Им нужно больше. И есть несколько способов дать «тепличным питомцам» то, чего им не хватает. Для чего же необходимо питание растений углекислым газом, и как правильно проводить такую подкормку?

Каково значение выделения углекислого газа у растений?

От низкого содержания углекислоты не спасёт даже постоянное проветривание теплиц. Не говоря уже о том, что нарушение температурного режима чревато гибелью потенциального урожая. Что ещё можно сделать? Всё верно: внести дефицитное вещество в землю.

Важно помнить: подкормка растений углекислым газом восполняет его недостаток в атмосфере, даёт им возможность нормально расти и развиваться, особенно хорошо достаток углекислоты отражается на молодых корешках, которые активно растут.

Удобрение CO2 для растений

Следует быть осторожным – как говориться, что чрезмерно, то вредно. Это было неоднократно доказано историей, и человеку не стоит существенно вмешиваться во взаимосвязи природы. Чрезмерное повышение концентрации углекислоты в воздухе вредно для тепличных культур, поэтому следует соблюдать разумную осторожность.

Есть ещё пара нюансов:

  1. Увеличение углекислого газа может повлечь увеличенную потребность в воде и минеральных веществах для активного роста.
  2. Слишком активное использование CO2 в качестве стимулятора роста флоры вызовет повышение цен и на него, и на выращенные с его помощью овощи и фрукты. В природе существует замкнутый цикл, в теплице он не возникнет.
  3. Избыток диоксида углерода влечёт за собой прекращение фотосинтеза у некоторых культур. И не только прекращение фотосинтеза: могут быть более тяжкие последствия, например, тяжёлый общий ущерб или повышенная уязвимость перед насекомыми-вредителями. В целом же любое продолжительное изменение.
  4. Проблемы с химическим составом – питательная ценность некоторых зерновых, например, резко снижается, а у сои серьёзно меняется химический состав.

К растениям, которым не так сильно грозит мутация или ущерб из-за повышения концентрации CO2, можно отнести аквариумные. Существуют специальные системы, насыщающие воду воздухом и в том числе объектом этой статьи, углекислотой. Это создаёт оптимальные условия для процветания растений и рыб, и также не даёт развиваться водорослям, которые вытесняют остальную водную флору.

Подкормка комнатных цветов

Комнатные растения сложнее «подкормить» CO2, нежели плодовые культуры в теплице, в силу меньшего пространства и нахождения в комнате людей. Но иногда это также необходимо.

Существуют специальные добавки, которые повышают уровень углекислого газа в почве. Так, к ним относятся специальные препараты. Они более известны как «ЭМ» – аббревиатура от «эффективные микроорганизмы». К ним относятся грибки, молочнокислые бактерии, а также дрожжи. К безусловным преимуществам использования данных культур является их естественность и экологическая чистота. Бактерии не чужды природе, в отличие от многих видов удобрений.

В частности, дрожжи были не раз и не два исследованы учёными, и было доказано: они способствуют реминерализации почвы, активизируют микроорганизмы и насыщают почву диоксидом углерода. Разумеется, цветам подобные стимуляторы нужны в меньшем объёме, чем плодовым культурам, но тоже не помешают.

Рецепт дрожжевого удобрения прост: нужно растворить десять грамм дрожжей и столовую ложку сахара в литре еле тёплой воды. Если дрожжи сухие, то нужно взять больше сахара – три столовых ложки. После этого смеси нужно дать выстояться примерно два часа. После разведения водой в пропорции один к пяти можно поливать свои цветы.

Украсьте свой дом цветком Кросандра: уход в домашних условиях за ним не такой уж и сложный.

Рассада в торфяных таблетках, на сколько эффективен такой способ выращивания, здесь подробнее.

Углекислый газ для растений в теплицах

Можно подкармливать тепличные растения необходимым для прироста урожая газом несколькими разными способами. Наиболее популярны следующие:

  • Баллоны. Этот способ весьма недешёв, но зато наиболее прост. Всё, что требуется – это обычный баллон, наполненный сжиженным углекислым газом. Вещество подаётся к поддонам с землёй с помощью полиэтиленовых труб или резиновых шлангов, которые перфорированы с интервалов в 8 мм с отверстиями диаметром 5 мм.

  • Диоксид углерода можно подавать в виде сухого льда. Сухой лёд также охлаждает теплицы, что является преимуществом в летний период. Стандартный кусок сухого льда весит от 25 до 35 килограмм. На 1 кубометр теплицы приходиться около двадцати грамм вещества. Для лучшего эффекта его разбивают на куски помельче и равномерно раскладывают по теплице. Лучший эффект будет при подвешивании кусков сухого льда на стеллажи – распределение углекислого газа будет равномернее.
  • Можно сжигать природный газ или керосин в специальных генераторах, а отходные вещества подавать в теплицы. Этот способ не столь экологичен (выделяется ещё и сернистый ангидрид, к счастью, в малых дозах), но зато при должной сноровке можно обеспечить бесперебойный поток углекислоты, только подвози газ вовремя. Но долго ей работать не надо – как и люди, в атмосфере из углекислого газа растения жить не могут.

Как подкормить растения углекислым газом, подробнее на видео:

Источник

Выделение растениями углекислого газа и поглощение кислорода — процесс дыхания

Экологическая обстановка в мире давно уже перестала радовать земные экосистемы. Множество заводов, без которых человечеству просто не обойтись, выбрасывают ежегодно в атмосферу около 10 миллиардов тон углекислого газа. Многие относятся к этому скептически, утверждая, что количество диоксида углерода не меняется в экосистеме Земли.

На деле, проблема не столько в превышении количества CO2, сколько в нарушении обмена веществ в экосистеме Земли. До начала промышленной деятельности человека углекислый газ, при взаимодействии с водой выпадал в осадок в виде карбонатов, потом переходил в почву, откуда служил для многих растений и водорослей удобрениями. Но это процесс, растянутый на десятки и сотни лет. Человечество же использует запасы миллионов лет в сокращенные сроки, перерабатывая твердые формы углерода в виде нефти и угля. При сжигании этих ископаемых в механизмах и на заводах происходит выброс диоксида углерода в воздух.

Читайте также:  Строение и функции проводящей клетки растения

Единственный выход это воспользоваться другим механизмом и размножить флору. Фотосинтез — это естественный механизм, предусмотренный природой для переработки CO2. Сегодня эта система нужна, как никогда ранее. Производство диоксида углерода растет и соизмеримо выбросам должно расти количество лесов, джунглей, парков и искусственных насаждений. Растение поглощает углекислый газ и выделяет кислород.

Дневное дыхание растений

Дневное дыхание связано с двумя процессами: непосредственно дыханием и фотосинтезом. Процесс дыхания, как и у человека, связан с окислением органических соединений и выделением диоксида углерода, воды и энергии. Вместо человеческих легких выступает вся поверхность растения. Химическая формула, описывающая реакции в процессе дыхания растений:

Любое дерево способно дышать всей поверхностью, даже поверхностью плодов. Но наиболее активно процесс дыхания происходит через устья листа, откуда и попадает по межклеточному пространству большая часть необходимых газов.

Если речь идет о дневном времени суток, то дыхание не столь заметно, как ночью. Поскольку работа растения направлена большей частью на постоянное запасание энергии в виде органических соединений (глюкозы). Попадающий в листья газ, при содействии воды и энергии солнечного света в хлоропластах превращается в глюкозу, которую организм запасает для дальнейшего использования. Собственно дыхание и является этим дальнейшим использованием.

Запасенная глюкоза, с помощью воды и кислорода разлагается на молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), углекислый газ и водород. АТФ – это твердая энергия. Биологический аккумулятор клеток, который обеспечивает энергетическими запасами все живое на планете. Позднее эти запасы будут использованы в жизнедеятельности каждой молекулы организма.

Кажется, что образуется замкнутый круг: фотосинтез происходит с образованием глюкозы и кислорода, но что толку, если потом в результате дыхания растений выделяется диоксид углерода и АТФ. А энергию растения расходуют лично на себя, ничего не оставляя другим. Но весь вопрос в количестве. Далеко не весь кислород, который образуется во время фотосинтеза, поглощается организмом во время дыхания. Растения производят в разы больше, чем поглощают. Может этим они и отличаются от человека. А все энергетические запасы растений рано или поздно переходят в запасы животных или человека. Так растения отдают все свои накопления ради существования экосистемы Земли.

В среднем 1 гектар лесов ежегодно выделяет 4 тонны кислорода и потребляет 5 тонн углекислого газа. Человек в день выдыхает до 1 килограмма диоксида углерода, в год — 365 кг. Следовательно, 1 гектар леса поглощает углекислоту, которую выдыхают 13 человек.

С увеличением процента содержания углекислого газа в атмосфере теоретически можно ускорить рост зеленых насаждений на Земле. Многие исследования показывают, что в условиях теплиц СО2 можно использовать как «воздушное удобрение», ведь иногда при дыхании кислородом растениями поглощается еще и углекислый газ. Но так происходит это только в условиях экспериментов. На открытых пространствах начавшийся рост активизирует насекомых, которые не позволяют лесам и джунглям разрастись. А культурные растения от таких добавок превращаются в легкую добычу для вредителей. Поэтому, чтобы не говорили скептики, нарушение обмена углеродом это плохо.

Ночное дыхание растений

Процесс дыхания растений мало чем отличается от дыхания животных и человека. Есть и ночное дыхание. Это явление было открыто Отто Варбургом в начале XX века. Ночью света нет, а значит нет и энергии для фотосинтеза. Растения перестают вырабатывать O2, но не могут перестать дышать. Кислород поглощается, а углекислый газ все так же продолжает выделяться.

Белки, жиры и углеводы, запасенные в процессе жизнедеятельности днем, благодаря циклу Кресса превращаются в углекислый газ, молекулы АТФ и водород.

АТФ расходуются на дальнейшие нужды, углекислый газ уходит в атмосферу по устьицам, а вот водород окисляется до воды. Растение не может позволить себе сбрасывать водород в атмосферу, поскольку легко может погибнуть от этого, поэтому происходит частичный выброс паров воды. Большая часть организма растения – вода. Она нужна во всех процессах, включая дневное и ночное дыхание. Окисленный водород будет использован вновь в следующих реакциях.

Именно из-за ночного дыхания не рекомендуется ставить цветы в спальнях. Это увеличивает содержание углекислоты в комнате. Что никак не скажется на цветах, но будет чувствительно для человека.

Для дыхания растений существует пороговое значение содержания кислорода. При увеличении содержания О2 в воздухе до 5-8 процентов – интенсивность дыхания у растений скачкообразно растет. Но после это рост практически прекращается. Сейчас кислорода в воздухе около 21 процента. А значит, растениям еще долго не нужно будет о нем беспокоиться.

В природе есть еще одно интересное явление, названное САМ — фотосинтезом. Это явление характерно для пустынных цветов и растений. В вечной погоне за сохранением водных ресурсов, эти растения приспособились к проведению фотосинтеза в ночь.

Водоросли и CO2

Под водорослями понимают все растения, находящиеся под водой и не имеющие корня. Интенсивнее всего, из водорослей, поглощает углекислоту одноклеточные водоросли — фитопланктон. В основном все водоросли дышат растворенным в воде кислородом, за исключением нескольких видов, осуществляющих бескислородный фотосинтез. Те в качестве акцептора электронов при дыхании используют элементную серу.

Читайте также:  Кустовое растение долго цветущее многолетнее

Фитопланктон обитает в верхних слоях воды, поскольку ему требуется большое количество солнечной энергии для фотосинтеза. При наличии в воде растворенного углекислого газа фитопланктон осуществляет фотосинтезирующий процесс, побочным продуктом которого является кислород. Большим отличием этих водорослей от наземных растений является количество производимого кислорода. За один цикл фотосинтеза фитопланктон производит кислорода в 3-4 раза больше собственного веса. Неудивительно, что при таких показателях 70 процентов атмосферного кислорода произведено в воде.

Фотосинтез

О фотосинтезе уже шла речь в этой статье. Стоит рассмотреть его более подробно. Как уже говорилось ранее, фотосинтез происходит в хлоропластах. За две фазы происходит процесс образования новой молекулы глюкозы, которая после используется в химических процессах растения.

Во время световой фазы используется энергия солнца. Под ее действием вода отдает электрон и распадается на положительно заряженные частицы водорода (Н) и радикалы гидроксида (ОН). После этого оставшиеся частицы ОН образуют воду и кислород, который сразу же удаляется в атмосферу. В хлоропласте остались электроны и положительно заряженные частицы водорода. Эти частицы накапливаются на различных сторонах мембраны тилакоида (одной из частей хлоропластов), из-за разницы концентраций протоны из большей концентрации стремятся проникнуть через мембрану к протонам с меньшей концентрацией. Когда разность потенциалов между ними достигнет 200 миллиВольт, произойдет разряд и молекула АТФ зарядится, а никотинамидадениндинуклеотидфосфат (сокращенно НАДФ) восстановится до НАДФ*Н. Эти два компонента и будут необходимы в темновой фазе фотосинтеза.

В теневой фазе АТФ является аккумулятором, а НАДФ курьером, который доставляет в другую часть хлоропласта протон Н. К тому же растению нужен будет СО2, который послужит основой для будущей молекулы глюкозы. В итоге химических реакций из молекул СО2 и водорода, с помощью энергии из АТФ получается глюкоза С6Н12О6, которая и является первым питательным веществом во всех пищевых цепочках Земли.

Заключение

Хлоропласты — устройство для сбора солнечной энергии возрастом 3 миллиарда лет. Эта микроскопическая солнечная батарея дает жизнь лесам, полям, планктону морей, а также животным включая нас с вами.

Биосфера, работающая на солнечной энергии, собирает и обрабатывает в 6 раз больше энергии, чем вся человеческая цивилизация. Сейчас мы понимаем, как фотосинтез работает на химическом уровне. Мы способны повторить этот процесс лабораторных условиях, но у нас это получается хуже, чем у растений. Неудивительно, ведь природа занималась этим миллиарды лет, а мы только что начали. Но если бы мы смогли раскрыть тайны фотосинтеза, все источники энергии, от которых мы зависим сегодня — уголь, нефть, природный газ ушли в прошлое. Фотосинтез — идеальная экологическая энергия, она не загрязняет воздух, не даёт выбросов углерода. Искусственный фотосинтез в достаточно больших масштабах позволил бы снизить парниковый эффект, ведущий к опасному изменению климата …

Источник

Дыхание растений

Все живые организмы дышат. В процессе дыхания осуществляется распад более сложных органических веществ на более простые и неорганические. Смысл дыхания в том, что в результате происходит выделение и запасание энергии, которая необходима для различных процессов жизнедеятельности.

Подавляющее число организмов для окисления органических веществ используют кислород, который берут из воздуха. Одним из конечных продуктов дыхания является углекислый газ, который должен выводиться из организма в окружающую среду.

Таким образом, растения, также как и животные, дышат. А для этого они поглощают из воздуха кислород и выделяют в воздух углекислый газ. Однако у растений, в отличие от животных, есть процесс фотосинтеза, при котором газообмен обратный: растение поглощает из воздуха углекислый газ, а выделяет в него кислород. Поэтому заметить, что растения все-таки дышат можно лишь в темное время суток, когда фотосинтеза нет, либо протекает его темновая стадия.

При активном процессе фотосинтеза выделяется куда больше кислорода, чем его поглощается для дыхания. Поэтому суммарно в светлое время суток растение выделяет кислород и поглощает углекислый газ. Хотя при этом поглощение кислорода и выделение углекислого газа также происходят, т. е. осуществляется процесс дыхания.

В темное время суток растения выделяют углекислый газ и поглощают кислород, т. е. газообмен осуществляется только для процесса дыхания.

У большинства сложно-устроенных животных для процесса дыхания существует специальная дыхательная система. Благодаря ей кровь насыщается кислородом и разносит его по клетками организма. Такие животные не дышат всей поверхностью тела, или такой способ является вспомогательным. Растения же поглощают кислород всей поверхностью тела, особенно листьями. У них нет специальной дыхательной системы, есть лишь межклетники облегчающие газообмен. Другими словами, клетки растений поглощают кислород прямо из воздуха.

Источник

Как удобрять растения углекислым газом

Когда мы говорим о подкормках для растений, то имеем в виду соединения азота, калия, фосфора и еще нескольких элементов.

Однако все эти компоненты составляют не более 6% биомассы растений.

Остальные 94% приходятся на углеводы, которые растения синтезируют из воды и углекислого газа , под действием солнечного света. И называется этот процесс фотосинтезом.

Гуглим состав воздуха Земли и видим удивительные цифры. Оказывается, углекислый газ находится почти на последнем месте, его ничтожно мало, всего 0,035% по объему или 0,05% по массе.

Грубо, из каждых 10 000 летающих молекул только 4 – это молекулы углекислого газа.

Многочисленные исследования показали, что растениям для максимально возможного фотосинтеза требуется в три раза больше углекислого газа, чем содержится в атмосфере, на уровне 0,1%.

Это значит, что увеличение концентрации СО2 в воздухе будет приводить к более активному развитию растений. И это удалось подтвердить экспериментально.

Если концентрацию СО2 увеличить хотя бы в два раза, растения наращивают биомассу быстрее, имеют более крупные цветы, на 10-15 дней ускоряют созревание плодов. Урожай возрастает до 40%.

Читайте также:  Зачем в симс 3 чудо растение

Эти результаты нашли отражение в практике тепличных хозяйств, где активно применяют подкормку растений углекислым газом. Замкнутость пространства теплиц позволяет сделать это технически. Источниками СО2 служат ТЭЦ и котельные, в которых органическое топливо сжигается ради тепла и энергии, а образующийся при горении углекислый газ очищается и направляется по трубам к растениям. Например, в Голландии много теплиц расположено рядом с перерабатывающими заводами компании Shell.

А что можно сделать на небольших садово-огородных участках?

Начнем с рассады. Для ее полива можно использовать газированную воду. Это действительно дает эффект лучшего развития растений, есть много отзывов на эту тему. Только такие поливы нужно производить при ярком солнце или подсветке, эффективнее утром. Хороший отклик на применение газировки дает рассада томатов, перцев, огурцов.

Но нужно подготовить грунт для рассады. В него необходимо внести доломитовую муку в количестве столовой ложки на три литра земли или стакан на квадратный метр грядки. Не буду описывать химические реакции, но такой прием способствует образованию растворимых в воде анионов карбоновой кислоты, которые через корни всасываются растениями и транспортируются в зону фотосинтеза.

Недостатком метода являются определенные финансовые затраты . Но если вам интересно ставить эксперименты, если нужно быстро спасать рассаду, ускорить ее развитие, можете взять на вооружение.

Что касается дачных грядок, теплиц и парников, для них нужно найти эффективные генераторы углекислого газа .

И они действительно есть. Это многочисленные бактерии и грибы почвы, которые перерабатывают органические остатки растений до конечных продуктов распада, коими являются все те же вода и углекислый газ.

Когда говорят о пользе органических подкормок, как правило, имеют в виду такие питательные вещества, как гуминовые кислоты, гормоны, стимуляторы роста, антибиотики, минеральные элементы азота, фосфора, калия и микроэлементов.

Однако в последние годы появляются убедительные доказательства, что в органических подкормках значительно важнее процессы генерации углекислого газа , потому что на сегодня это единственный доступный природный механизм увеличения его концентрации до нужных растениям значений .

Углекислый газ тяжелее воздуха. Образуясь в почве, он не спешит ее покинуть, попадает в почвенные растворы и с ними всасывается корневыми волосками. Но по расчетам исследователей, таким путем в растения поступает всего 5% необходимого СО2.

Основная часть углекислого газа все-таки поднимается в воздух, но из-за веса аномально увеличивает концентрацию СО2 именно в припочвенном нижнем слое воздуха. Здесь газ активно поглощается устьицами листовых пластин.

Если раньше считалось, что растения получают углекислый газ из воздуха, в котором его так много, что уже и «парниковый эффект» проявляется, то теперь становится ясно, что растения питаются углекислым газом, производящимся в почве.

Для меня это стало переворотом в сознании и заставило другими глазами посмотреть на известные агроприемы.

— Внесение навоза, перегноя и травяных настоев в почву, закладывание теплых грядок, выращивание огурцов на грядах, в которые внесен компост, сено и живая трава – это все приемы запуска природных котельных по производству СО2.

— Подкормка дрожжевой брагой. Как известно, дрожжевые грибки генерируют углекислый газ с огромной эффективностью, если дать им в пищу углеводы. Растворяют дрожжи в очень теплой воде, добавляют сахар, и через пару часов уже можно выливать раствор на грядки (пропорции можно найти в многочисленных рекомендациях, хотя работают любые комбинации, только стоить они будут по разному). Дрожжи поработают не только с сахаром, но и с углеводами в почве, потом сами станут пищей для других микроорганизмов. Все эти процессы будут сопровождаться генерацией углекислого газа. Не это ли дает такой видимый эффект от применения браги? А мы все еще ищем в дрожжах гормоны, витамины, микроэлементы.

— Вспомните рекомендации по защите грядок от ветра. Обычно говорят, что растения боятся сквозняков, типа простывают. Реально же ветер уносит углекислый газ и воду из нижнего воздушного слоя, с поверхности почвы, с листовых пластин. Если огородить грядки пленкой, оставив открытый верх, то можно локально увеличить концентрацию СО2. Одновременно грядки будут проливаться дождями, будут доступны насекомым для опыления, не будет температурного перегрева. Такие «полутеплицы» не требуют постоянного внимания, их можно спокойно оставлять на неделю, если вы приезжаете на дачу только по выходным. «Полутеплицы» эффективны и в жару, и в холод.

Подкормка мочевиной . Это уникальное удобрение, которое разлагается в почве на 2 молекулы аммиака и одну молекулу углекислого газа. Оба соединения используются для синтеза биомассы из углеводов и амиокислот.

Раскисление почвы доломитовой мукой , состоящей из карбонатов кальция (СаСО3) и магния ( MgCO3 ) намного эффективнее использования извести-пушенки или гидроксида кальция — Са(ОН)2, не дай бог негашеной извести — оксида кальция СаО . Последнее соединение может вызвать глубокие поражения кожи, растения просто сжигает. Применять можно при сильном разбавлении водой. Пушенка тоже очень щелочная, при взаимодействии с почвенными кислотами образуются органические соли кальция и вода . А при разложении в почве доломитовой муки образуется в конечном итоге углекислый газ и те же соли кальция. Вот почему пользы от доломитки больше.

Я часто упоминаю доломитовую муку в своих статьях, считаю раскисление почвы базовым принципом повышения плодородия почвы.

Об этом написано и здесь.

Друзья, ставьте лайки, и статья сохранится в вашем личном профиле. Вам будет легче найти ее, если захочется перечитать.

Подписывайтесь на канал и оставляйте комментарии. Уверена, что тема плодородия всем нам очень важна.

Источник