Dwutlenek węgla w uprawach pod osłonami

Stężenie tego gazu w powietrzu wzrasta w ostatnich dziesięcioleciach powodując tzw. efekt cieplarniany, czyli globalne ocieplenie klimatu. Można więc powiedzieć, że wykorzystywanie CO₂ do dokarmiania upraw w szklarniach może być pozytywne z ekologicznego punktu widzenia, gdyż zamiast emitowania do atmosfery tego gazu powstającego np. w czasie spalania paliwa wykorzystywanego do ogrzewania obiektów, jest on asymilowany przez uprawiane rośliny w procesie fotosyntezy.

Rośliny pobierają dwutlenek węgla poprzez aparaty szparkowe i następnie przy udziale zielonego barwnika — chlorofilu — i wody przerabiają go na cukry i inne materiały budulcowe. Proces ten, zachodzący tylko przy udziale światła, określany jest jako fotosynteza. Jeśli zapewnimy roślinom optymalne warunki wzrostu, czyli światło, wodę, temperaturę, dostarczymy składników pokarmowych, itd., będą one mogły pobierać dwutlenek węgla w dużych ilościach. Im więcej światła i im więcej dostępnego CO₂, tym większa będzie asymilacja tego gazu przez rośliny (patrz wykres) i intensywniej przebiegać będzie fotosynteza, czyli w konsekwencji uzyskamy wyższy plon.

Niedobór dwutlenku węgla

Gdy nie dostarczamy roślinom dwutlenku węgla oraz gdy mamy do czynienia z ograniczoną wymianą powietrza, np. w nowoczesnych, szczelnych szklarniach, wskutek pobierania przez rośliny dwutlenku węgla następuje obniżenie koncentracji tego gazu w obiekcie poniżej normalnego poziomu atmosferycznego (340 ppm), czyli dochodzi do jego niedoboru. Gdy stężenie CO₂ spada poniżej 200 ppm, intensywność fotosyntezy obniża się o połowę w porównaniu z jej intensywnością, gdy stężenie tego gazu w powietrzu wynosi 340 ppm. Przy niedoborze dwutlenku węgla rośliny nie mogą wykorzystać dobrych warunków świetlnych, prawidłowego zaopatrzenia w wodę i składniki pokarmowe. Gdy sytuacja taka utrzymuje się dłużej — przez kilka dni — wzrost i plonowanie roślin drastycznie spadają.

Zwiększanie stężenia CO₂

Efekt w postaci przyrostu roślin przy dokarmianiu dwutlenkiem węgla jest większy przy niższych stężeniach tego gazu w powietrzu, przy wyższych stężeniach przyrost ten jest już mniejszy — i to przy każdym natężeniu światła (wykres). Linie wykresu przy koncentracji CO₂ ponad 800 ppm są prawie poziome, zwłaszcza przy niskiej intensywności światła. Podsumowując: zwiększanie poziomu dwutlenku węgla od 200 do 350–400 ppm jest bardzo efektywne, pomiędzy 600 a 800 ppm daje mniejsze efekty, a stężenia CO₂ powyżej 1000 ppm wpływają na zwiększenie plonu tylko przy wysokiej intensywności światła (fot.).

Intensywność fotosyntezy i, w konsekwencji, plonowanie rośnie przy dokarmianiu dwutlenkiem węgla i wysokiej intensywności światła

Wietrzenie

Gdy stężenie CO₂ w szklarni jest wyższe niż na zewnątrz, następują straty dwutlenku węgla wskutek wymiany gazów, zachodzącej nawet przy zamkniętych wietrznikach — zwłaszcza w starych, nieszczelnych obiektach. Kiedy otwieramy wietrzniki z powodu zbyt wysokiej temperatury lub wilgotności powietrza w szklarni, musimy dostarczać coraz większych ilości CO₂, aby utrzymać w obiekcie jego podwyższony poziom, co powoduje, że dokarmianie dwutlenkiem węgla przy otwartych wietrznikach jest bardzo drogie lub wręcz nieopłacalne. Z drugiej strony, trzeba pamiętać, że powietrze atmosferyczne jest najtańszym źródłem dwutlenku węgla. Gdy nie dostarczamy dodatkowego dwutlenku węgla, wietrzenie i wymiana powietrza na świeże są bardzo korzystne, a często konieczne, gdyż, jak wspomniałem wcześniej, przy niedoborze CO₂ (poziom poniżej 200 ppm) wzrost i plonowanie roślin katastrofalnie spadają.

Wpływ światła i CO₂ na wzrost roślin

Podsumowując można stwierdzić, że ograniczone dokarmianie upraw dwutlenkiem węgla przynosi dobre efekty, gdy zapobiega się dużym jego niedoborom i dawkuje ten gaz pod rośliny lub między nie. Efekty dokarmiania dwutlenkiem w wysokich stężeniach występują przy zamknięciu wietrzników.

Zagrożenia związane z dokarmianiem upraw dwutlenkiem węgla

Zwiększenie koncentracji dwutlenku węgla w powietrzu ma wpływ, choć niezbyt duży, na oddychanie roślin. Przy większych ilościach CO₂ w powietrzu aparaty szparkowe są częściowo zamknięte, co nie oddziałuje na intensywność fotosyntezy, lecz ogranicza oddychanie i transpirację. Oznacza to jednocześnie osłabienie prądu transpiracyjnego, czyli transportu substancji mineralnych z korzeni do wyższych partii rośliny. Skutkiem tego zjawiska mogą być objawy niedoboru boru i wapnia w liściach. Przy bardzo wysokich stężeniach CO₂ — powyżej 1500 ppm — niektórzy nasi ogrodnicy obserwują osłabienie aktywności trzmieli i pogorszenie zapylania, chociaż producenci angielscy, którzy utrzymują takie stężenia dwutlenku węgla, nie obserwują tych negatywnych skutków.