HIILIDIOKSIDILANNOITUS JA SEN MERKITYS TAIMI- KASVATUKSESSA Irma Voipio Helsingin Yliopiston puutarhatieteen laitos, Viik Saapunut 14.10. 1965 Ilman hiilidioksidipitoisuuden alhaisuus saattaa lasinalaisessa viljelyssä hei- kentää kasvua. Vaikka tämä tiedettiin jo 1920-luvulla ja osoitettiin kokeellisestikin (4), ryhdyttiin kasvihuoneilman hiilidioksidipitoisuuden lisäämiseen käytännössä vasta sitten kun nestekaasun (propaanin) polttaminen hiilidioksidin tuottamiseksi yleistyi. Menetelmä on levinnyt laajalle eri maissa, ja mm. Suomessa on v. 1965 lämmitettävistä kasvihuoneista 15 %:ssa eli n. 19 ha:n alalla käytössä propaanin polttolaitteita. Eri maissa suoritetuissa hiilidioksidilannoituskokeissa on ilman C02 -pitoisuus yleensä vaihdellut 0.03 %;sta 0.20 %:iin. Hiilidioksidilla lannoitettaessa on salaa- tilla saatu jopa 60 %:n sadonlisäyksiä (1, 11) ja tomaatilla 30—70 %:n sadonlisäyk- siä (13), ja toisinaan taas on tuloksena ollut sadon aikaistumista (1, 12). Kurkusta saatu sato on joko laadultaan parempaa tai määrältään suurempi, kun on lannoi- tettu C0 2;lla (3, 7,8, 10). Neilikan satohuippujen väli on USAissa tehtyjen havain- tojen mukaan taas lyhentynyt ja sato suurentunut ilman C02 -pitoisuuden kohot- tua 0.02 %:sta 0.05 %:iin (5). Hiilidioksidilannoitus kasvihuoneessa Tuulettamattoman kasvihuoneen ilman C02 -pitoisuus saattaa vaihdella huo- mattavasti kasvuston rehevyydestä sekä kasvualustan maatumisasteesta riippuen. Goldsberry ja Holley (6) totesivat ilman C0 2 -pitoisuuden laskevan satoa tuot- tavassa neilikkahuoneessa keskipäivällä 0.012 %:iin sen oltua aamulla 0.04 %. Vesiviljelyssä saattaa kasvihuoneen ilman C02 -pitoisuus laskea vieläkin alemmaksi, 0.006 %:iin (3). Klougart (9) on toisaalta todennut, että ilman C02 -pitoisuus juuri istutetussa kurkkuhuoneessa saattaa kasvualustan maatumisen johdosta olla niin- kin korkea kuin 0.45 %. https://www.c-info.fi/en/info/?token=z0nG-q4gRK0c_KjP.IqwHw-pNYXeLgGDS_ASTZQ.8z4_V29pH2XNKDuOyI9s3ADGDm7Rc9R5BA60Jorj8PXOZ0IrFFqW4sqjwjgFbmCP3u7pZstQF7BFUmfAawJ9oJ1ueb6SBvDdOGWEByBZSpr-D3vsedhDOL4u_8ZsNSUG0hhUHKIySprxTXpIiodedeRVaOYnA-hb_g 2 Tuuletettaessa voi kasvihuoneen ilman C0 2 -pitoisuus olla lähes sama kuin ulko- ilman (6), vaikka kaasutusta suoritettaisiinkin (13). On todettu, että kun C02:ta lisätään, kaasu leviää pian tasaisesti kasvihuoneen eri osiin, joskin kaasutuksen alkuvaiheessa on pieniä pitoisuuseroja ollut mitattavissa (6). Menetel mat, Hiili dioksidilannoitus kasvihuoneessa voidaan suorittaa joko petrolia, propaania tai alkoholia polttaen. Suomessa on käytetty kahta viimeksi mainittua polttoainetta. Nyt selostettavissa Helsingin Yliopiston puutarhatieteen laitoksen toimesta v. 1963—64 eri viljelmillä (Gripansin kauppapuutarha, Inkoo; Herrmansin kauppapuutarha, Karjaa; Huiskulan kauppapuutarha, Maaria; Wääk- syn kauppapuutarha, Kangasala) suoritetuissa tutkimuksissa kiinnitettiin huomio kasvihuoneen tiiviyden, kasvuston rehevyyden sekä C02 -pohtimien sijoittelun vai- kutukseen kasvihuoneen ilman C02 -pitoisuutta määritettäessä. Hiilidioksidia lisät- tiin propaania polttaen, ja C02 -määritykset suoritettiin Riken-Keikin kaasuindi- kaattorilla. Kuva 1. Ilman C02 -pitoisuus kahdessa neilikkahuoneessa 7. 8. 1963. Fig. 1. C02 content of air in two carnation greenhouses. August 7, 1963. = Ilman C0 2 -pitoisuus huoneessa, jossa poltettiin propaania C02 content of air with added C02 • = Nestekaasun kulutuksesta laskettu ilman C02 -pitoisuuden teoreettinen nousu Theoretical C02 content of air, estimated by measuring quantity of propane burned ■< >• = Propaanin polttoaika Length of burning time of propane —•—•—e— = Tuuletetun kontrollihuoneen ilman C02 -pitoisuus C02 content of air in ventilated control greenhouse © = Tuuletus alkaa Ventilation starts 3 Kasvihuoneen tiiviys. Tiiviyden tutkimiseksi mitattiin propaanin poltossa kuluva nestekaasumäärä ja täten voitiin laskea ilman hiilidioksidipitoisuu- den likimääräinen teoreettinen nousu. Ennen propaanin polton alkamista sekä pol- ton kestäessä 20 minuutin väliajoin suoritettiin C02 -määritykset. Kuvassa 1 esite- tään Gripansin neilikkaviljelmällä 7.8. 1963 hyväkuntoisessa, tiiviissä kasvihuo- neessa propaanin poltolla aikaansaatu ilman C02 -pitoisuuden nousu sekä nestekaa- sun kulutuksesta laskettu teoreettinen nousu. Aikaisin aamulla, valovoimakkuuden ollessa alle 2000 luksia, ilman C0 2 -pitoisuus nousi miltei suoraviivaisesti kuitenkaan saavuttamatta teoreettisesti laskettua arvoa. Erotus, joka oli n. 0.02 %, johtui pääasiassa C02:n haihtumisesta kasvihuoneen liitoskohtien kautta ulkoilmaan. Valon voimistuessa alkoi yhteyttäminen, jolloin C0 2 -pitoisuuden nousu edelleen hidastui. Nousun hidastumiseen vaikutti ilmeisesti myös se, että hiilidioksidin osa- paineen suurentuessa tapahtui haihtumista suhteellisesti enemmän kuin aikaisin aamulla. Lämpötilan säädön vuoksi oli tuuletusaloitettava klo 7.40, ja 45:ssä minuu- tissa tuuletuksen alkamisesta C02 -pitoisuus laski 0.28 %:sta 0.03 %:iin. Kuvassa 1 esitetyssä tapauksessa oli ulkoilmaan tapahtuvan hiilidioksidin haih- tuminen vähäistä ja käytännössä merkityksetöntä. Kuvassa 2 esitetään esimerkki siitä, miten eräässä blokkihuoneessa muovilla eristetyssä nurkkauksessa, jossa kas- vatettiin krysanteemin emotaimia, ei ilmanC0 2 -pitoisuus kaasutuksesta huolimatta lainkaan noussut. Ilman C02 -pitoisuus riippuu edelläsanotun mukaisesti kasvihuoneen rakenteen tiiviydestä niin paljon, että nestekaasun kulutuksen perusteella ei ilman C0 2 -pitoi- suuden nousua voida suorastaan laskea, vaan se on kussakin tapauksessa mittaa- malla todettava. Kasvihuoneiden tuuletus. Tuulettamalla tapahtuva kasvihuo- neen lämpötilan alentaminen rajoittaa sitä aikaa, jolloin hiilidioksidilannoitusta voi Kuva 2. Ilman C02-pitoisuus muovilla blokki- huoneesta eristetyssä nurkkauksessa Fig. 2. C0 2 content of air in a corner of block green- house separated with polythene. = Ilman C02 -pitoisuus C0 2 content of air = Nestekaasun kulutuksesta laskettu ilman C02 -pitoisuuden teoreettinen nousu Theoretical C02 content of air, estimated by measuring quantity of propane burned 4 suorittaa. Niinpä neilikka viljelmillä aloitetaan kesällä tuuletus usein jo klo 7, minkä vuoksi aika, jolloin hiilidioksidia voidaan kasvihuoneeseen lisätä, rajoittuu aamu- varhaisiin tunteihin. Kuvassa 3 esitetään Wääksyn puutarhan kurkkuhuoneissa I ja II kahtena päivänä, 3.4. ja 20.4. 1963, suoritettujen ilman C02 -pitoisuusmääri- tysten tulokset. Huone I oli kaasuttamattomana kontrollihuoneena, kaasutus suori- tettiin polttamalla propaania 1 tunnin ajan jaC02 -määritykset suoritettiin huoneissa 15 min:n väliajoin. Sanotut päivät olivat aurinkoisia. Tuuletuksen alkamisen ajan- kohta siirtyi vajaassa kolmessa viikossa 2.5 tuntia aikaisemmaksi, mistä syystä myös propaanin poltto siirrettiin aikaisemmin tapahtuvaksi. Kaasutetussa huo- neessa nousi ilman C0 2 -pitoisuus n. 0.33 %:iin, mutta kaasutuksen loputtua se aleni hitaasti, kunnes tuuletus liian korkean lämpötilan vuoksi oli aloitettava. Myös kontrollihuoneessa aleni hiilidioksidin määrä tuuletuksen ja kasvien assimilaation yhteisvaikutuksesta 20.4. suoritettujen C0 2 -määritysten mukaan lähes 0.01 %:iin. Tuuletusten aikana ei hiilidioksidilannoitusta näin ollen voida suorittaa, mistä syystä kaasutus lämpinä vuodenaikoina rajoittuu varhaisiin aamutunteihin. Tuule- tuksen alkaessa alenee ilman C02 -pitoisuus nopeasti ulkoilman C02 -pitoisuuden (0.03 %) tasalle tai yhteyttämisen vuoksi jopa sitä alhaisemmaksikin. Kuva 3. Ilman C02 -pitoisuus kurkkuhuoneissa 3. 4. ja 20. 4. 1963. Fig. 3. C02 content of air in two cucumber greenhouses. April 3, and April 20, 1963. 1 Ilman CO., pitoisuus kontrollihuoneessa 3.4. C02 content of air in control greenhouse, April 3. II = Ilman hiilidioksidipitoisuus 3. 4. huoneessa, jonne lisättiin C02:ta. C02 content of air in another greenhouse where C02 has been added, April 3. I = Ilman C02 -pitoisuus kontrollihuoneessa 20. 4. C02 content of air in control greenhouse, April 20. II = Ilman C02-pitoisuus 20. 4. huoneessa, jonne lisättiin C02:ta. COs content of air in another greenhouse where CO% has been added, April 20. *- ->■ = Propaanin polttoaika Length of burning time of propane (o) = Tuuletus alkaa Ventilation starts Kasvusto ja kasvualusta. Wääksyn puutarhassa suoritetuissa tut- kimuksissa todettiin kaasutettujen huoneiden ilman C02 -pitoisuuden olevan var- hain aamulla n. 0.25 % (kuva 3). Syynä näin korkeaan hiilidioksidipitoisuuteen ovat lähinnä edellisenä päivänä suoritettu kaasutus, kasvien hengitys yön aikana sekä kasvualustan (turve + kananlanta) C02 -tuotto. Kahden viimeksi mainitun tekijän vaikutus kontrollihuoneessa näkyi selvästi 20. 4. 1963, jolloin huoneen ilman C02 -pitoisuus klo 6.30 oli vielä 0.19 %. Neilikkahuoneissa suoritetuissa tutkimuksissa sen sijaan ei todettu ilman C02 -pitoisuuden nousseen 0.04 %:a korkeammaksi, jos C02 -lisäystä ei suoritettu. Ilman C02 -pitoisuuteen vaikuttaa edellä mainittujen seikkojen lisäksi kasvien assimilaatio päivän aikana sekä toisaalta niiden hengitys yöllä. Lisäksi suurenee C02 -pitoisuus sitä nopeammin, kuta voimakkaammin maatuvaa kasvualusta on. Kuva 4. Ilman C()2 -pitoisuuden (ppm) vaihtelut eri osissa kasvihuoneita. C0 2 -määritykset huoneessa I (Wääksy) 3. 4. ja 20. 4; huoneessa II (Gripans) 10. 5. ja 7. 8. 1963 sekä huoneessa 111 (Herrmans) 11.4. 1964. Huoneissa I ja II suoritettiin C0 2 -määritykset tunnin väliajoin ja huoneessa 111 puolen tun- nin väliajoin. Ensimmäinen määritys ennen propaanin polton alkua. Fig. 4. C01 content in ppm in different greenhouses. Measurements were made in different parts of green- house. The intervals between measurements were 1 h (greenhouses I and II) and l/2 h (greenhouse III). First measurement made before addition of CO% . o = Paikka huoneessa, jossa C0 2 määritettiin Place in greenhouse where COt was measured -\- Propaanin poltin Propane burner 5 6 C02 -polttimien sijainti. Kasvihuoneiden ilman C02 -pitoisuutta määritettäessä suoritettiin mittaukset eri puolilta kasvihuonetta, jotta saataisiin kuva siitä, miten poltettaessa kehittyvä C02 leviää eri osiin kasvihuonetta. Kuvassa 4 on kaaviomaisesti esitetty kolmella eri viljelmällä suoritettujen C02 -määritysten tulokset. Wääksyssä (huone I) ja Gripansilla (huone II) hiilidioksidimääritykset tapahtuivat tunnin väliajoin ja Herrmansilla (huone III) puolen tunnin väliajoin. Ensimmäinen C02 -määritys suoritettiin ennen propaanin polton alkamista. Kasvi- huoneet olivat verrattain uusia ja tiiviitä, joten tulokset ovat likimain vertailukel- poisia. Wääksyssä oli kolme poltinta ja Gripansilla yksi iso poltin kasvihuoneen sivukäytävän yläpuolella, Herrmansilla taas keskikäytävän yläpuolella. Huoneessa I voitiin 3.4. 1963 todeta tunnin kuluttua propaanin polton alkamisesta polttimen vastaisella sivulla konsentraation maksimi, pohtimien puoleisella reunalla hiilidiok- sidipitoisuus oli00.30.32 %. Huoneessa 111 kohosi C02 -pitoisuus nopeammin huo- neen keskustassa kuin päissä, ja erot olivat tällöin00.00.03 %. Näissä mittauksissa todettiin vähäisiä eroja kasvihuoneen eri osissa, mutta tällöin ilmeni kuitenkin selvästi, että C0 2 leviää propaania poltettaessa huoneen kaikkiin osiin verraten nopeasti, mikä johtuu sekä ilman kienosta että diffuusiosta kasvihuoneessa. Hiilidioksidilannoitus taimikasvatuksessa Varhaissatoa varten joudutaan monien puutarhakasvien taimikasvatus aloitta- maan talvella kylmänä ja pimeänä ajanjaksona. Taimikasvatustilan lämmittäminen ja lisävalon antaminen ovat taimikasvatuksen onnistumiseksi tällöin välttämättö- miä. Näistä toimenpiteistä huolimatta on taimien kehittyminen istutuskuntoisiksi verrattain hidasta, niinpä kurkun taimikasvatukseen keskitalvella kuluu aikaa n. 6 viikkoa. Pitkä taimikasvatusvaihe aiheuttaa viljelijälle huomattavia kustannuksia, minkä vuoksi on edullista pyrkiä lyhentämään tätä viljelyvaihetta. Hiilidioksidilannoituksen merkitystä taimikasvatusajan lyhentämisessä ovat tutkineet mm. Hopen ja Ries (7). Heidän suorittamissaan kokeissa olivat 0.215 %:n C02 -pitoisuudessa kasvaneet kurkuntaimet 21 vrk:n kuluttua kylvöstä n. 2 kertaa suurempia kuin 0.050 %:n C02 -pitoisuudessa kasvaneet taimet. Tällaiseen tulok- seen pääsy edellyttää kuitenkin riittävää valaistusta. DAUNiCHXin (2) tutkimuksissa oli 1323 luksin valaistuksessa kasvaneiden kurkuntaimien kuiva-ainepitoisuus miltei puolta pienempi kuin 2100 luksin valaistuksessa kasvaneiden taimien kuiva-aine- määrä. Tämä ero oli suhteellisesti sitä suurempi, mitä korkeampi ilman C02 -pitoi- suus oli. Valon voimistuessa lisääntyy kasvu sekä alhaisessa että korkeassa hiili- dioksidipitoisuudessa, mutta valovoimakkuuden ollessa vain 3300 luksia on hiili- dioksidilannoituksella saatu suhteellisesti suurempi kasvun lisä kuin valovoimak- kuuden ollessa 7700 ja 15400 luksia (7). WixxwEßin ja Roßßin (13) salaatin taimi- kasvatusta koskevissa tutkimuksissa taas ilmeni, että taimet iän lisääntyessä hyö- tyvät yhä enenevässä määrin hiilidioksidilannoituksesta. Heidän suorittamissaan taimikasvatuskokeissa ilmeni edelleen, että tomaatin taimien vegetatiivinen kasvu sekä ensimmäisen kukkatertun muodostuminen nopeutui hiilidioksidilla lannoitet- taessa. 7 Suomessa ei ennen vuotta 1963 ollut tutkittu hiilidioksidilannoituksen merki- tystä taimikasvatuksessa. Helsingin Yliopiston puutarhatieteen laitoksella aloi- tettiin sanottuna vuonna tätä koskevat tutkimukset, joita seuraavassa seloste- taan. Menetelmät. Taimikasvatuskokeet suoritettiin Viikissä kasvatuskaa- peissa, joissa valo, ilman läpötila ja kosteus sekä hiilidioksidipitoisuus voidaan sää- tää halutulla tavalla. Valaistusta niissä annettiin loisteputkilla (lämmin valkea), ja valon voimakkuus oli 6000 luksia. Kasvualustana nyt selostettavissa kokeissa oli seuraavalla tavalla lannoitettua jyrsinturvetta: dolomiittikalkkia 8 kg/m* kaliumsulfaattia 2 » hienofosfaattia 2.5 » kaksoissuperfosfaattia 0.75 » Oulunsalpietaria 0.5 » hivenseosta 0.1 » Taimikasvatuskokeet olivat lyhytaikaisia. Niillä pyrittiinkin alustavasti selvittä- mään, millä tavoin ilman C02 -pitoisuus (0.5, tai 0.2 %), lämpötila (tasainen tai vaihteleva) ja valo (yhtämittainen tai jaksoittainen)vaikuttavat taimien alkukehi- tykseen. Hiilidioksidilannoitus aloitettiin heti, kun taimet siirrettiin kasvatuskaap- peihin, ja sitä annettiin joko 15 tai 24 tuntia vuorokaudessa. Lämpötilavaihtelut oli kytketty päivän pituuteen niin, että valoisana aikana oli korkea lämpötila japimeänä aikana alhainen lämpötila. Havaintojen yhteydessä mitattiin taimien maanpäällisen osan pituus ja paino, laskettiin kasvulehtien lukumäärä tainta kohti ja juuret arvos- teltiin silmävaraisesti. Kurkku. Kurkun taimikasvatuskokeessa oli lajikkeena Butchers OE. Kylvö suoritettiin 10 päivää ennen kasvatuskaappeihin siirtämistä. Kasvatuskaapeissa val- linneet koeolosuhteet sekä saadut tulokset esitetään taulukossa 1. Ensimmäisessä kokeessa selvitettiin ilman hiilidioksidipitoisuuden, 0.05 % ja 0.2%, ja lämpötilan, 19° ja 30—12°, vaikutusta taimien kasvuun. Jo 24 vrk;n kulut- tua kasvatuskaappeihin siirtämisen jälkeen hiilidioksidilannoitusta saaneiden tai- mien tuorepaino oli n. kaksi kertaa ja lämpötilan vaihdellessa 30°:sta päivällä 12°:een yöllä viisi kertaa suurempi kuin 19°:ssa ja 0.05 %:n C0 2 -pitoisuudessa kasvaneiden taimien tuorepaino. Hiilidioksidilannoituksen aloittamisesta 30 vrk:n kuluttua oli- vat vastaavat luvut n. 4- ja 9-kertaiset. Seuraavassa kokeessa selvitettiin, missä määrin ensimmäisessä kokeessa 30— 12°:ssa nopeutunut kasvu johtui lämpötilan noususta. Tällöin olivat 20 vrk:n kulut- tua C02 -lannoituksen alkamisesta, lämpötilan ollessa 35—12°, hiilidioksidilannoi- tusta saaneet taimet kaksi kertaa pitempiä (23.3 cm) ja lähes kolme kertaa paina- vampia (33.4 g) kuin samassa lämpötilassa ilman hiilidioksidi lannoitusta kasvaneet taimet, jotka olivat keskimäärin 10.2 cm:n pituisia ja painoivat keskimäärin 11.7 g. Samassa kokeessa selvitettiin myös hiilidioksidilannoituksen ja yhtämittaisen valo- tuksen vaikutusta taimien kehittymiseen 23°:ssa. Jatkuvassa valaistuksessa 0.05 %:n C02 -pitoisuudessa taimet kehittyivät hitaammin 23°:ssa kuin 35—12°:ssa valoisan Taulukko 1. Kurkun taimikasvatuskokeet 1963 1965. Table 1. Experiments on growing young cucumber plants, 1963 1965. Kasvuolosuhteet Tulokset 17.12.196:1 22.12.1963 Growing circumstances licsiilts a, 8 =■= I'l' -a = * I 1 - c = ° ll| If Igff 111 ifl la6| 111 I|| *i Koe I 23. 11. 1963-22. 12. 1963 Experiment I 1 0.05 19 15 4.1 3.5 3.3 5 4.1 3.3 3.3 2 0.2 (15h) 30-12 15 12.8 6.9 17.1 10 28.1 9.8 30.3 10 3 0.2 (15 h) 19 15 5.7 3.9 6.7 7 6.3 5.0 12.7 10 Koe II 23.12.1963-13.1.1964 Experiment II 13. 1. 1964 Juuret Hoots 1 0 05 23 24 5.7 3.8 9.3 8.9 ° = heikosti kehittyneet 2 0.2 (15 h) 23 24 8.6 4.7 17.4 10 poorly developed 3 0.2 (15 h) 35-12 15 23.3 8.2 33.4 10 10 = voimakkaasti kehitty- -4 0.05 35-12 1.5 10.2 4.9 11.7 7 neet strong Koe 111 9. 12. 1964-7. 1. 1965 Experiment 111 30. 12. 1964 7. 1. 1965 1 0.2 (15 h) 32-10 15 8.9 6.9 12.8 7.7 40.5 12.6 52.2 9.4 2 0.2 (15 h) 24-19 15 6.8 5.8 15.5 8.9 25.4 8.7 40.5 9.9 3 0.05 32-12 15 7.2 5.5 11.7 6.9 16.6 9.0 30.1 8 6 4 | 0.2 (24 h) 24-17 15 5.2 4.7 11.3 7.4 13.7 7.9 34.0 9.6 ajan pituuden ollessa 15 t. Jatkuvassa valaistuksessa ja 23°;n lämpötilassa hiilidiok- sidilannoitus lisäsi taimien kasvua, mutta näissä olosuhteissa taimien lehtiin ilmes- tyi keltaisia laikkuja. Koska edellisissä kokeissa korkea päivälämpötila ja alhainen yölämpötila sekä jaksoittainen valaistus näyttivät soveltuvan kurkun taimikasvatukseen, suoritettiin kolmas koe tämän havainnon mukaisesti. Päivälämpötilat olivat 32° ja 24° sekä yölämpötilät 17—19° ja 10—12°. Kun lisättiin hiilidioksidia (0.2 %), kehittyi 24—17°:ssa vankemmat taimet kuin 35—10°:ssa; 20 vrk:n kuluttua hiilidioksidi- lannoituksen alkamisesta oli edellisessä painon suhde pituuteen 2.3 ja jälkimmäisessä 1.4. Kuitenkin jo 10 päivää myöhemmin ero oli tasoittunut, vastaavat suhteet olivat 1.6. ja 1.3. Taimet joille annettiin hiilidioksidilannoitusta jatkuvasti, kehittyivät hitaammin kuin ne taimet, joille C0 2 -lannoitusta annettiin vain valoisana aikana. Juuristo kehittyi kaikissa C0 2 -lisäystä saaneissa taimissa erittäin voimakkaasti. 8 '.I Taulukko 2. Tomaatin taimikasvatuskokeet 1963 1964. Table 2. Experiments on growing young tomato plants, 1963 1964. Kaappi n:u Chamber N: O' p Ci Its Lämpötila "C Tempera- 2 3 dire "C 3 o Päivän pituus t Day length h Taimen pituus cmLength o/ main stem cm Lehtiä/taimi ÄH Leaves / plant £ Taimen paino K Weight per M plant g |_i 9 Juuret-Roots o—lo Koe 1 23. 11. 1963-22. 2. 1963 Experiment I 1 0.05 19 15 11.7 6.1 9.0 6 2 0.2 (15 h) 30-12 15 24.9 8.4 22.1 10 3 0.2 (15 h) 19 15 15.6 7.1 23.1 10 Koe II 23. 12. 1963- 13. 1. 1964 Experiment II 13. 1. 1964 1 0.05 23 24 9.3 5.1 6 2 0.2 (15 h) 23 24 11.1 5.6 6.4 3 0.2 (15 h) 35-12 15 18.2 6.9 7 4 0.05 35-12 15 10.6 5.5 3.6 Tomaatti. Tomaatin taimikasvatuskokeissa oli lajikkeena Selandia OE. Kylvö suoritettiin 10—12 päivää ennen kasvatuskaappeihin siirtämistä. Kasvatus- kaapeissa vallinneetkoeolosuhteet ja -tulokset esitetään taulukossa 2. Kun kasvatuskaappien ilman C02 -pitoisuus oli 0.2 %, oli 30 vrk:n kuluttua hiilidioksidilannoituksen alkamisesta tuorepaino tainta kohti yli kaksinkertainen sekä 19°:ssa (23.1 g) että 30—12°:ssa (22.1 g) verrattuna 0.5 %:n C02 -pitoisuudessa ja 19°;ssa kasvaneisiin taimiin (9.0 g). Korkeassa päivälämpötilassa taimista tuli kuitenkin liiaksi venyneitä. Tomaatin taimikasvatuskokeita jatkettiin tutkimalla esi- ja jatkokasvatusolo- suhteiden vaikutusta kukinnan ja sadon aikaisuuteen. Esikasvatuksen aikana (20 vrk) ilman C02 -pitoisuus oli 0.05 % tai 0.2 %, lämpötila 23° tai 35—12° ja päivän pituus joko 24 tai 15 tuntia. Pisimmät taimet (18.2 cm) kehittyivät 0.2 %:n C02 -pitoisuudessa, 35— 12°:ssa, 15tunnin pituisessa päivässä. Niissä oli myös kasvulehtiä eniten, 6.9 kpl/taimi. Muissa olosuhteissa kasvaneet taimet olivat miltei saman kal- taisia lukuun ottamatta 0.05 %:n C02 -pitoisuudessa ja 35— 12°:ssa kasvaneita tai- mia, joiden juuristo oli heikko. Jatkokasvatus suoritettiin kasvatuskaapeissa seuraavasta asetelmasta ilmene- vissä olosuhteissa. Kaappi % CO, Lämpötila Valaistus Taimet °C kto 12-3 kokeessa II koejäsenistä 1 0.05 18 15.1.-26.2.1964 1 ja 4 6000 luksia 2 0.2 23 26.2.- 8.4.1964 2 ja 3 3 0.2 18 3000 luksia 2 ja 3 Ne taimet, jotka eivät olleet saaneet C02 -lannoitusta, kasvatettiin edelleen ilman C0 2 -lisäystä, ja ne, jotka olivat saaneet C02 -lannoitusta kasvatettiin 0.2 %:n C02 -pitoisuudessa kahden eri lämpötilan vallitessa. Taimet, joiden jatkokasvatus tapahtui 0.2 %:n C02 -pitoisuudessa ja 23°;ssa, alkoivat kukkia ensimmäiseksi, 28—30.1. eli 36—38 vrk:n kuluttua ensimmäisen koulinnan jälkeen. Toisen hiilidioksidilannoitusta saaneen ryhmän kukinta alkoi keskimäärin 6 päivää myöhemmin, ja ilman C02 -lannoitusta kasvaneet taimet kuk- kivat keskimäärin 10 päivää myöhemmin. Tuloksista 8.4. 1964 (kuva 5) ilmeni, että ilman C02 -lannoitusta kasvaneet taimet kehittyivät hitaammin ja antoivat pienemmän sadon kuin 0.2 %:n C0 2 -pitoisuudessa kasvaneet taimet. Hiilidioksidilannoitusta annettaessa 23°:ssa tomaatit kypsyivät nopeasti, mutta yksittäiset marjat olivat pienempiä (39.8 g) kuin 19°:ssa kasvaneiden taimien (45.2 g). Taimikasvatusvaiheessa 24 tunnin valetusta saaneet taimet kehittivät 18°:n lämpötilassa hitaammin satoa kuin 15 tunnin valetusta saaneet taimet samassa lämpötilassa. Salaatti ja selleri. Salaatin taimikasvatuskokeissa oli lajikkeena Herttaässä Toftp ja sellerin taimikasvatuskokeessa Alabasterin jätti. Salaatti kyl- vettiin 10 päivää ja selleri 1 kk ennen kasvatuskaappeihin siirtämistä. Kasvatus- kaapeissa vallinneet koeolosuhteet ja -tulokset esitetään taulukoissa 3 (salaatti) ja 4 (selleri). Ensimmäisessä kokeessa salaatti kehittyi nopeimmin ilman C02 -pitoisuuden ollessa 0.2 %, lämpötilan 19° ja päivänpituuden 15 tuntia. Tällöin 100 tainta painoi yhteensä 3.50 kg, kun taas samassa lämpötilassa ja päivänpituudessa 0.05 %:n CO., -pitoisuudessa kasvaneet 100 tainta painoivat 0.93 kg. Korkea päivälämpötila ei nopeuttanut kasvua. Jatkuvassa valaistuksessa 23°:ssa (koe II), 0.2 %:n C02 -pitoi- suudessa, koeajan ollessa 20 vrk, salaatin taimet kehittyivät painavammiksi (0.50 kg/100 tainta) kuin 35—12°:ssa (0.45 kg/100 tainta). Josei ollut annettu hiilidioksidi- lannoitusta, korkea päivälämpötila miltei pysähdytti kasvun (0.07 kg/100 tainta). Sellerin taimikasvatuskokeessa olivat päivälämpötilat 32° tai 24°, yölämpö- tilat 10—12° tai 17—19°, päivänpituus 15 tuntia ja ilman CO., -pitoisuus 0.05 % Kuva 5. Tomaatin taimien sato tainta kohden 8. 4. 1964 mennessä. Fig. 5. Tomato crop per plant by 8. 4. 1964. Viivoittamaton pylväs = raa'at tomaatit Blank column = unripe tomatoes Viivoitettu pylväs = kypsät tomaatit Ruled column = ripe tomatoes 10 Taulukko 3. Salaatin kasvatuskokeet 1963—1964. Table 3. Experiments on growing lettuce, 1963—1964. Kusvunlnsiihtrrt Tulokset 22. 12. 1903 Crowing circunistnticrs Itesitltx ?/? " B <* -eB l. ° 3* H.* ■ -55 S!lt " kK/100 tainta %<;(>., =c Ug Crop kill 100 plants io« " « fcj- aJ tcj .- ? 'S > i: «I if -](-.= a,Q Koe I 23. 11. 1963-22. 12. 1963 Experiment I 1 0.05 19 15 0.93 2 0.2 (15 h) 30-12 15 3.30 3 0.2 (15 h) 19 15 3.50 Koe II 23. 12. 1963-13. 1. 1964 13. 1. 1964 Experiment II 1 0115 23 24 0.34 2 0.2 (15 h) 23 24 0.50 3 0.2 (15 h) 35-12 15 0.45 4 0.05 35-12 15 0.07 Taulukko 4. Sellerin taimikasvatuskoe 30.12. 1964 21.1. 1965. Table 4. Experiment on growing young celery plants, 30. 12. 1964 21. 1. 1965. Kaappi n:o Chamber So. - Lämpötila °C 2 o Tempera- 2 5" Päiviin pituus t Day length h Pisimmän leh- den pituus cm Length 0/ long- est leaf em Lehtiä taimi jc Leavest per c o plant j»*> te Taimen paino Weight per g plant a Juuret-Boots o—lo 1 0.2 (15 h) 32-10 15 14.7 6.2 2.8 5.9 2 0.2 (15 h) 24-19 15 13.8 6.5 4.0 7.0 3 0.05 32-12 15 12.6 5.6 2.5 5.4 4 0.2 (24 h) 24-17 15 11.6 5.4 3.5 6.2 tai 0.2 %. Korkea päivälämpötila, 32° aiheutti CO, -lannoituksen antamisesta riip- pumatta venyneet taimet, jotka painoivat 2.5—2.8 g. Kun 24— 19°:ssa hiilidioksidi- lannoitusta suoritettiin vain valoisana aikana, taimet kehittyivät paremmiksi (paino 4.0 g ja lehtiä 6.5 kpl tainta kohti) kuin ne taimet, jotka kasvoivat jatkuvassa 0.2 %:n C02 -pitoisuudessa (paino 3.5 g ja lehtiä 5.4 kpl tainta kohti). 11 12 Tulosten tarkastelu Hiilidioksidilannoitus lisää lukuisten tutkimusten mukaan merkittävästi satoa. Kuitenkin käytännön viljelyssä on toisinaan päädytty käsitykseen, ettei hiilidioksidi- lannoitus ole lisännyt kasvua. Lannoituksen tuloksettomuuden syitä saattaa olla ravinteiden niukkuus, liian alhainen lämpötila tai jokin muu tekijä, jota menetel- män uutuuden vuoksi ei riittävästi osata tarkata. Niinpä meilläkin on muutaman viime vuoden aikana moniin puutarhoihin asennettu C02 -polttimia kasvihuonei- siin ja annettu ohje, että00.10.200—0.20 %:n hiilidioksidipitoisuus on tavoite ja että polttopaine on säädettävä kasvihuoneen tilavuuden mukaan. Kasvihuoneen tii- viys, tuuletus, kasvuston rehevyys sekä kasvualustan maatumisaste ovat usein jää- neet huomiotta, ja kuitenkin, kuten edellä selostetusta käy ilmi, on näiden tekijäin vaikutus kasvihuoneen ilman C02 -pitoisuuteen ratkaiseva. Uudet kasvihuoneet meillä ovat tavallisesti niin tiiviitä, ettei liitosten kautta haihdu paljon hiilidioksidia ulkoilmaan. Sitä vastoin vanhat kasvihuoneet sekä eri- tyisesti ne, jotka jaetaan osastoihin muoviväliseinillä, kaivannevat ennen hiili- dioksidilannoituksen aloittamista erityisen tarkistuksen. Tuuletus, varsinkin kesäisin, rajoittaa hiilidioksidilannoituksen ajankohtaa. Nykyään onkin propaanipolttimien syttyminen kytkettävissä tuuletuslaitteiden toi- mintaan. On esitetty ajatus, että hiilidioksidia lisättäisiin jo edellisenä iltana tai aikaisin aamuyöllä kasvihuoneeseen, jotta heti valon voimistuttua tarpeeksi kas- veilla olisi runsaasti hiilidioksidia käytettävissä. Nyt selostettujen taimikasvatus- kokeiden valossa näyttää kuitenkin siltä, että yöllä vallitseva korkea C02 -pitoisuus saattaa vaikuttaa haitallisesti kasvien kehittymiseen ja sitä paitsi öiseen aikaan kasvien hengitys ja kasvualustan C02 -tuotto saattavat yhteisesti kohottaa kasvi- huoneilman hiilidioksidipitoisuuden nykyään soveliaana pidettyyn määrään, 0.1 0.2 %:iin. Propaanin poltossa kehittyvä hiilidioksidi leviää verraten nopeasti kasvihuo- neen eri osiin, mutta tuntuu kuitenkin ilmeiseltä, että ilman kierron lisääminen saat- taa tehostamalla lehteä lähinnä olevan ilmakerroksen vaihtumista edistää C02 -lan- noituksen vaikutusta. On luultavaa, että taimikasvatuskokeissa saadut C02 -lannoi- tukselle varsin myönteiset tulokset johtuvat osittain kasvatuskaapeissa vallinneesta erittäin voimakkaasta ilmankierrosta. Suoritetuissa taimikasvatuskokeissa hiilidioksidilannoitus nopeutti selvästi kurkun, tomaatin sekä salaatin taimien kehittymistä. Kurkulle korkea päivälämpö- tila, 30—35°, osoittautui edulliseksi, samoin kuin viileä yö, 10—12°. Saadut tulokset puhuvat tavanomaista taimikasvatusmenetelmää vastaan, sillä juuri tasaista lämpö- tilaa on pidetty kurkun taimikasvatuksen onnistumisen edellytyksenä. Kurkulle hiilidioksidilannoitusta annettaessa jatkuva valaistus näytti epäedulliselta. Jatkuvan valaistuksen haitat näkyvät tomaatilla jo tavanomaisessa taimikasvatuksessakin. Kasvun häiriytyminen, joka ilmenee lehtien laikkuisuutena, johtunee hiilihydraat- tien liiallisesta kertymisestä assimiloiviin elimiin. Hiilidioksidilannoitusta annettaessa ei tomaatin, salaatin ja sellerin kasvatuk- sessa ole syytä nostaa ilman päivälämpötilaa niin huomattavasti kuin kurkun kas- vatuksessa, sillä korkea lämpötila, joskin se lisää pituuskasvua, aiheuttaa venymistä. 13 Tomaatin taimikasvatuksen ja jatkokasvatuksen aikana annettu C0 2 -lannoitus nopeutti kukintaa ja aikaisti satoa. Kukkaterttujen lukumäärää ei C0 2 -lannoitus sen sijaan lisännyt. Hiilidioksidilannoitusta saaneiden taimien juuristo kehittyi erittäin voimak- kaaksi ja muodostui hyvin. Tällainen juuristo palveleekin hyvin kasvin veden ja ravinteiden ottoa sekä selittää osaltaan maanpäällisten osien kasvun lisääntymisen. T iivistelmä Vuosina 1963—65 suoritetuissa hiilidioksidilannoitusta koskevissa tutkimuk- sissa selvitettiin kasvihuoneen tiiviyden, kasvuston, tuuletuksen, kasvualustan sekä C0 2 -polttimien sijoittelun vaikutusta kasvihuoneilman C02 -pitoisuuteen. Kävi ilmi, että nämä tekijät saattavat jäädä hiilidioksidilannoitusta toteutettaessa huo- miotta, jolloin voidaan saada väärä käsitys C02 -lannoituksen vaikutuksesta. Taimikasvatuskokeissa C02 -lannoitus (0.2 %) lisäsi taimien kasvua, mutta kasvun lisäys oli varsin läheisesti kytkeytynyt lämpötilaan sekä päivänpituuteen. Suoritetuissa kokeissa kurkun taimien kasvu oli nopeinta, kun päivärilämpötila oli 30—35° ja yölämpötila 10—12° sekä päivänpituus 15 t. Tomaatille kehittyivät par- haat taimet 19°:ssa ja 15 tunnin päivässä. Hiilidioksidilla lannoitettaessa tomaatin sato aikaistui huomattavasti. Salaatille 24 t:n pituinen päivä ja 19—23°:nlämpötila osoittautuivat näiden kokeiden mukaan edullisimmiksi. KIRJALLISUUS (1) Berkel van, N. 1964. Teeltkundige aspecten van de toepassing van koolzuurgas. Meded. Dir. Tuinb. 27: 378-384. (2) Daunicht, H. J. 1961. Untersuchungen zur Wirkung des Kohlendioxyd-Angebotes auf den Ertrag von Treibgemiisen unter besonderer Beriicksichtigung der Hydrokultur. Gartenb. wiss. 26:96 107. (3) —»— 1961. Untersuchungen zur Wirkung des Kohlendioxyd-Angebotes auf den Ertrag von Treibgemiisen unter besonderer Beriicksichtigung der Hydrokultur. Ibid. 26: 109—132. (4) Gaastra, P. 1959. Photosynthesis of crop plants as influenced by light, carbon dioxide, temperature and stomatal diffusion resistance. Medd. van de Landbouwhogeschool te Wageningen 59. 68 p. (5) Goldsberry, K. L. 1963. Effects of carbon dioxide on carnations. Proc. Amer. Soc. Hort. Sci 83: 753-760. (6) —& Holley, W. D. 1963. Observations on carbon dioxide in greenhouse atmospheres. Ibid. 83: 839-843. (7) Hopen, H. J. & Ries, S. K. 1962. The mutually compensation effect of carbon dioxide concen- trations and light intensities on the growth of Cucumis sativus L. Ibid. 81: 358 364. (8) Härdh, J. E. 1958. Kasvihuonekurkun hiilidioksidilannoitus. Puutarha-Uutiset 10: 18—l9. (9) Klougart, A, 1963 Agurkkulturens kuldioxydforsyning. Gartner-Tidende 79: 463 468. (10) —»— 1965. Agurker og kuldioxyd. Ibid. 81: 203 207. (11) Salokangas, K. 1964. Om inverkan av växthusluftens C()2-halt. Nord. Jordbr.forskn. Supplement 8: 266. (12) Schickedanz, F. 1965. C02 -Dungungbei Treibtomaten. Mitteilungen Obst und Garten 15; 57 60. (13) Wittwer, S. H. & Robb, W. M, 1964. Carbon dioxide enrichment of greenhouse atmospheres for food crop production. Econ. Bot. 18; 34 56. 14 SUMMARY: CARBON DIOXIDE AND ITS SIGNIFICANCE IN GROWING YOUNG VEGETABLE PLANTS Irma Voipio Department of Horticulture, University of Helsinki, Viik In the last few years the application of C02 in greenhouses has become popular in Finland. Today about 15 % (19 ha) of all the heated greenhouses are equipped with propane burners for the enrichment of C02. In this paper the factors which influence the C02 content of the greenhouseas well as the airtight- ness of the greenhouse, the crop density, the growth substrate and the ventilation are discussed. These factors, beside the volume of the greenhouse, determine how much and at what time the C02 is to be added. In the greenhouses where the observations were made, the C02 was added by burning propane, and the C02 content was measured using a Riken-Keiki gas indicator (figures 1 to 4). Experiments on growing young vegetable plants were carried out in growing chambers in 1963 65. When C02 was added (0. 2%) the growth of the plants was accelerated. The acceleration was, how- ever, closely dependent on the temperature, the day lengthand the time when the C02 was added (only during day time or also during the night). Young cucumber plants grew best, using the C02 enrichment, when the day temperature was 30 35° C and the night temperature 10—l2° C and the day length 15 hours. In subsequent days with additional C02 , the growth of the cucumber plants was disturbed, the leaves became yellow and spotted. Young tomato plants developed best, when, using additional C02 , the temperature was 19° C and the day length 15 hours. Lettuce developed most rapidly in continuous light with enriched C02 , but lettuce, as well as celery, grew too much in length when the day temperature was 32 35° C. If the COt was added only in day time, the young plants were better than if it was given during 24 hours. The roots of the plants fed with additional C02 developed vigorously and were well shaped compared to those grown without C02 enrichment.