设施农业 园艺设施气体环境及其调控措施

学习情境五园艺设施气体环境及其调节控制

园艺设施内的气体条件不如光照和温度条件那样直接地影响着园艺作物的生育，往往被人们所忽视。但随着设施内光照和温度条件的不断完善，保护地设施内气体成分和空气流动状况对园艺作物生育的影响逐渐引起人们的重视。设施内空气流动不但对温、湿度有调节作用，并且能够排出有害气体，同时补充CO2，这对增强园艺作物光合作用，促进生育有重要意义。所以，为了提高园艺作物的产量和品质，必须对设施环境中的气体成分及其浓度进行调控。

一、园艺设施的气体环境及其特点

（一）氧气（O2）

园艺作物生命活动需要氧气，尤其在夜间，光合作用因为黑暗的环境而不再进行，呼吸作用则需要充足的氧气。此外，根系的形成和种子的萌发，都需要有足够的氧气。

（二）二氧化碳（CO2）

CO2是绿色植物光合作用的主要原料，自然界中CO2的浓度为0.03％，一般蔬菜作物的CO2饱和点是1％~1.6％，显然不能满足需求。但露地生产中从来表现不出CO2不足现象。原因是空气流动，作物叶片周围的CO2不断得到补充。而设施生产是在封闭或半封闭条件下进行的， CO2的主要来源是土壤微生物分解有机质产生或作物呼吸产生的，冬季很少通风，CO2得不到补充，常使植株处于CO2饥饿状态，作物产量下降。

1．CO2浓度的日变化

温室早晨揭苫有CO2浓度最高，一般可达到1％~1.5％。揭苫后随着光照强度增加，温度升高，作物光合作用增强，CO2浓度迅速下降。如不通风，到上午10时左右浓度最低，达0.01％，比大气中还低，造成“生理饥饿”，严重地抑制了光合作用。到了夜间，作物呼吸作用放出CO2，土壤微生物活动也会放出CO2，温室又处于密闭状态，所以夜间CO2浓度最高，比一般空气中的含量高3~5倍。如图4－8。

2．CO2浓度随天气的变化

晴天作物光合作用强，CO2浓度明显降低。阴雨天作物光合作用弱，CO2浓度较高，接近大气中的浓度水平。

3．CO2浓度在空间上的分布

垂直方向上，植株间CO2浓度低；水平方向上，中部CO2浓度高，四周低。

（三）有害气体

设施生产中如管理不当，常发生多种有毒害气体（表4－6），这些气体主要来自于有机肥的分解、化肥挥发、棚膜挥发、烟道加温漏气等。当有害气体积累到一定浓度，作物就会发生中毒症状，浓度过高会造成作物死亡，必须尽早采取措施加以防除。

二、园艺设施气体环境的调节控制

（一）增施CO2气肥

1．作用

实践证明，设施内增施CO2气肥能够提高园艺作物产量，改善品质。一方面CO2是光合作用的主要原料，环境中的CO2浓度升高，作物的光合强度和光合速率增大，同化物产量增多，促进营养生长，使株高、茎粗、叶面积增加；另一方面，增施CO2还可促进作物的生殖生长，使果菜类作物花芽分化提早，花数增加，坐果率提高，增大果实生长速度，达到早熟高产。此外，CO2施肥可使番茄、黄瓜果实内含糖量、维生素C含量升高，改善品质。

2．施用方法

（1）通风换气

是补充CO2最简便的方法，简便易行，但增施CO2的量不易掌握，且严寒冬季难以进行。

（2）有机肥发酵

肥源丰富，成本低，简单易行，但CO2发生量集中，也不易掌握。

（3）燃烧法

燃烧白煤油、天然气、液化气、沼气、煤、焦炭等来增施CO2，常用方式是采用火焰燃烧式CO2发生器产生CO2，通过管道或风扇吹散到室内各角落。这种方法的优点是简单有效，缺点是优质燃料成本高；一般燃料易产生CO、SO2等有害气体，使用过程中应注意使燃料充分燃烧。

（4）施用液态、固态CO2

每1000 m3空间每次施2~3kg。这种方法的优点是施放的CO2纯净、安全、方便，劳动强度小。缺点是CO2的来源受限制。

（5）施用颗粒肥

山东省农科院研制出的CO2颗粒肥，埋入土中或放入容器中加水，即可产生二氧化碳，缓慢向空气中释放。此法的优点是不需要特殊装置，简单易行。缺点是释放时间不易控制。

（6）化学反应法

采用碳酸盐和强酸反应产生CO2。我国目前多用此种方法。反应式如下：

生产中多采用废硫酸和化肥碳酸氢铵反应。使用时首先将3份体积水置于塑料或陶瓷容器中，边搅拌边将1份体积的浓硫酸沿器壁缓慢加入水中，搅匀，冷却至常温备用。然后将配制好的稀硫酸盛入敞口塑料桶内，一次可放入2~3天的用量，这样在塑料桶中一次加入的碳酸氢铵完全转化成二氧化碳后，稀硫酸还有剩余，省去了经常稀释硫酸的麻烦，也可防止碳酸氢铵过剩而有氨气产生，对作物生长不利。使用时将称好的碳酸氢铵用厚纸包好，其上插几个孔，慢慢放入稀硫酸中，以免反应过于剧烈而使硫酸溅出。碳

酸氢铵不可浮在反应液上面，防止氨气产生。因为二氧化碳较重，生成后要下沉扩散，所以盛硫酸的桶应该悬挂在空中，利于功能叶片的吸收，悬挂高度随植株生长点适当向上提高，一般略高于植株生长点。为使二氧化碳分布均匀，通常每667m2温室要均匀设置6~8个发生点。硫酸与碳酸氢铵完全反应后（即碳铵加入硫酸后完全无气泡放出）得到的液态硫铵，可稀释50倍直接作

追肥用。

每日所需反应物的量可根据下列公式计算：

碳酸氢铵量（g）＝保护地空间体积（m3）×施用CO2浓度（ml／m3）×0.0036

所需硫酸量（g）＝每日所需碳酸氢铵量（g）×0.62

注：其中保护地空间体积＝保护地面积×平均高度；保护地黄瓜二氧化碳施用浓度为1200~2000ml／m3；0.0036为每m3发生1mlCO2所需的碳酸氢铵克数；0.62为1g NH4HCO3需与0.62gH2SO4反应。

目前市场上出售的CO2发生器其工作原理如图4－9所示，经清水过滤过的CO2气体通过散气管导入温室大棚的各部分。

3．CO2的施用时期和时间

果菜类宜在结果期施用，开花坐果前不宜施用，以免营养生长过旺造成化瓜。冬季光照较弱、作物长势较差、二氧化碳浓度又较低时，可提早施用。根据棚室一天中二氧化碳变化情况，二氧化碳一般在晴天日出后半小时开始施用，到放风前半小时停止施用。每天有2~3小时的施用时间，就不会使植株出现二氧化碳饥饿状态，不同季节间光照时数和最高光强出现的时间不一致，从获得最佳经济效益的角度来讲，CO2施用的具体时间为12月份到1月份为9~11时，2月到3月为8~10时，4月份到5份月和11月为7~9时。

4．CO2施肥的注意事项

（1）CO2施肥通常选择在晴天的上午，下午通常不施。另外，阴天、雨、雪天气，或气温较低时，光合作用弱，也不需施用。