Позитивний вплив вмісту вуглекислого газу на розвиток рослин

23 апреля, 2018

Однією з найбільш обговорюваних тем в наш час є тема про шкоду або користь зростання вмісту СО2 в атмосфері та його вплив на ріст і розвиток рослин. По всьому світу у цій області проводиться дуже багато досліджень. Наприклад, дослідники, що вивчають дані про покриття Землі з супутників NASA, виявили, що планета стала трохи зеленішою, ніж раніше. Вони пов’язують це із зростаючим вмістом СО2 в атмосфері, тобто саме він є причиною посиленого росту рослин і прекрасним добривом для них. Як відомо, вуглекислий газ є важливою складовою біологічного процесу фотосинтезу у рослин. Листя живляться сонячною енергією спільно з СО2, водою і мінеральними речовинами з грунту. Тому збільшення вуглекислого газу просто «підстьобує» зростання, надаючи більше газу, ніж потрібно, щоб підгодувати рослини. Виходить, що деякі проблеми на кшталт підвищення рівня вуглекислого газу частково йдуть на користь рослинам. А чи не можна підвищити врожай за рахунок збільшення концентрації вуглекислого газу?

Як відомо, засвоєння СО2 рослинами є пропорційним темпам їх зростання. Якщо високорослі сільськогосподарські культури досить забезпечені мінеральним живленням, вологою, а також мають сприятливі умови для процесу фотосинтезу, то вони будуть поглинати дуже багато вуглекислого газу. Наприклад, кукурудза здатна засвоїти в годину кожним квадратним дециметром свого листя 80-100 мг СО2 .

Фотосинтез

Рослини за типом фіксації углероду розділені на групи С3, С4 і САМ рослини. С3 є найбільшою групою рослин (97%), в яких вуглекислий газ фіксується безпосередньо з повітря. С3-рослини – пшениця, жито, рис, шпинат, овес, цукрові буряки та інші здатні засвоїти в годину кожним квадратним дециметром свого листя 30-50 міліграм вуглекислого газу. Рослини типу С4 можуть успішно поглинати вуглекислий газ навіть при дуже низької концентрації, і у них не включається фотодихання навіть у дуже спекотну погоду. Типові представники культурних рослин цієї групи: кукурудза, цукровий очерет, сорго, просо. Ананас, товстянка, каланхое, сансев’єра, вельвічія є САМ- рослинами. САМ–рослини не можуть забезпечити високу продуктивність. Згадувані рослини повільно ростуть і не можуть конкурувати з С3- та С4-рослинами. Фіксація СО2 у них відбувається через відкриті продихи вночі, коли не так спекотно.

Але з’ясувати чи підвищиться урожай на полі є досить складним процесом. Для цього були проведені різні дослідження в області поглинання підвищеної концентрації вуглекислого газу рослинами, а також використовувалися різні методи досліджень. Наприклад, вчені використовують метод FACE (free-air concentration enrichment). З навітряної сторони з отворів спеціальної конструкції випускався вуглекислий газ. Результати експериментів показали, що підвищення вмісту CO2 з 380 до 550 ppm збільшило врожай рису на 12%, пшениці на 13% та сої на 14%. Що стосується С-4 рослин (кукурудзи і сорго), то вони відреагували неістотним збільшенням врожайності. Але 19 квітня 2018 року в науковому журналі Science були опубліковані результати довгострокового експерименту іншої групи вчених. Починаючи з 1997 року, дослідники посадили рослини C4 на 88 дільницях під відкритим небом приблизно в 50 кілометрах на північ від Міннеаполіса, штат Мінесота. Вуглекислий газ на деякі з цих ділянок підвищувався до 550 частин на мільйон. Протягом перших 12 років темпи росту рослин С4, підданих впливу додаткового вуглекислого газу, не збільшувалися. Але потім, протягом наступних восьми років, ця група рослин випередила по розвитку і росту ту, де рівень вуглекислого газу не підвищувався. У результаті вчені зробили висновок, що рослини групи С4 також можуть значно реагувати на підвищення концентрації вуглекислого газу, але це залежить від часу впливу СО2 на таку групу рослин, а також до певної потреби рослин у ньому. В результаті досліджень, які проводилися щодо таких культур як соняшник та картопля, також були отримані позитивні результати при збільшенні концентрації вуглекислого газу. Урожай насіння соняшнику збільшився на 35-46%, а урожай бульб картоплі на 30%. Отже, якщо підвищувати концентрацію вуглекислого газу при вирощуванні культурних рослин, то урожай таких рослин можна збільшити!

Вуглекислий газ на полях

Важливо враховувати рекомендовані дози вуглекислого газу для різних культур (для більшості рослин в ідеальних умовах точка насичення досягається при рівні 1000-1300 ррм), відповідність між концентрацією вуглекислого газу і рівнем освітлення, температуру, забезпечення вологою та мінеральним живленням.

Генератори Со2 в теплицях

Для польових культур додаткове постачання рослин вуглекислим газом забезпечать рослинні залишки і органічні добрива. Органіка не тільки постачає ґрунт макро- та мікроелементами, але й забезпечує рослини вуглекислим газом. Підвищення рівня СО2 у теплиці скорочує період зростання на 5-10 %, покращує якість урожаю, збільшує розмір листя та їх товщину. У таких рослин, як томати, огірки, перець, підвищення врожайності досягається за рахунок того, що у них утворюється більша кількість плодів, які ростуть швидше. За рахунок збільшення вмісту вуглекислого газу в повітрі теплиці можна домогтися зниження вмісту нітратів в овочах, які вирощують в зимовий час. Вуглекислий газ у теплицю можна подавати рослинам такими способами:

  1. Система пластикових рукавів малого діаметра.
  2. Систему поливу, по якій подають воду, насичену вуглекислим газом.
  3. Випаровування «сухого льоду»
  4. Застосування зрідженого вуглекислого газу (мінус цього способу в його дорогій вартості)

Газогенератор, електронний генератор та балони з газом

Також вуглекислий газ виділяється в процесі мульчування, а також при мікробіологічному розкладанні рослинних залишків, тому можна встановити в кількох місцях теплиці ємності з розведеним у 2-3 рази водою з коров’ячим або кінським гноєм або мульчування гноєм 3 – 5 сантиметровим шаром кожні 1,5 місяця. Можна також укладати шар гною під стелажі. Що стосується невеликих господарств, то найбільш рентабельно буде закачати СО2 в розчин для фертигації, тобто використання системи крапельного зрошення. Так як вуглекислий газ важчий за повітря, то в приземному шарі можна досягти його високої концентрації. Ще один спосіб — це закладення в ґрунт великої кількості органіки, використання «теплих грядок» з компостом та органічною мульчою. Ці технології можна використовувати і при вирощуванні рослин у відкритому ґрунті.

Кінській гній

В результаті досліджень, проведених Університетом Міннесоти в Сент-Пол з’ясувалося, що по мірі збільшення рівня CO2, кількість азоту, доступного для рослин, також збільшується. Можливо, що із зміною рівня вуглекислого газу в атмосфері, відбувались і зміни у складі ґрунтових мікробів, що призвело до збільшення азоту. Подальші дослідження будуть зосереджені на тому, як мікробне співтовариство може змінюватися під землею в результаті підвищення в повітрі концентрації вуглекислого газу.

Перспективність проведених дослідів та впровадження їх результатів у агрономічну практику є безсумнівною. Замість того, щоб боротися з наслідками парникових газів є простий спосіб використання їх на користь продуктивності рослин. Зростаючі врожаї стануть доброю винагородою аграріям. А наше повітря стане чистішим та прозорішим.

Новости по теме

| | | | | | | |