文献类型： 中文期刊

第一作者： 郑光华

作者： 郑光华

作者机构：

期刊名称： 中国蔬菜

ISSN： 1000-6364

年卷期： 1992 年 1 卷 S1 期

页码：

收录情况： 北大核心

摘要： 无土栽培与 CO 2的应用 光合作用是绿色植物利用光能,将其所吸收的CO2和水同化为有机物,并释放出氧气的过程。植物的光合作用,不仅是现今地球上唯一能大规模地把太阳能贮藏起来的自然过程,也是唯一能大规模地利用CO2和水合成有机物质并放出氧气的过程,它几乎为人类提供了全部食物和能源,生态系统内小至病毒,大至人类的生命活动都与光合作用有关。 保护地栽培设施,几十年来不少科学家进行了增施CO2的研究,以促进生产的发展。西欧、北美等国家在温室内增施CO2,已得到广泛地应用,对作物增产起良好的作用。 近20年来无土栽培技术已逐渐推广,土壤栽培技术如施用大量的有机肥,在它的分解过程中能释放出大量的CO2,根据作者在北京四季青温室的试验,秋冬到冬春作物生产期间,由于每666.7m2地施用5t以上的有机肥,早晨太阳出来之前温室内的CO2浓度可达850ug/mL。晴天早上10时到下午3时的CO。下降到300Pg/mL以下,略低于标准浓度,然后又开始回升。因此温室内不增施*OZ也过得去,无土栽培不施有机肥,白天CO:经常在标准浓度以下, N此增施CO:是非常必要的增产措施。 三十多年来的研究与应用进展 一、研究进展 增施CO:到底以多少浓度比较合适,1959年荷兰科学家加斯特拉对番茄单叶的气体交换,作了精确的测量,他的研究结果,认为CO。从标准浓度335Pg/mL增加到1000ug/mL时,干物质生产量最多,充分长大的叶9,在20oC的条件下,CO。浓度增加到1000卜g/mL,无论是晴夭或阴天)其净光合率增加50 ic,番茄叶子晴天气温提高到30oC,1000ug/mL会使CO。固定量提高100%。植株冠层CO。吸收量与单叶相似。下部叶子光合作用较弱,CO。吸量低些,但总吸收量百分比差别不大(Hand 1982)。因此到现在为止,国际上普遍认为在温室内增施CO。到1000ug/mL,几乎适用于各种作物。但如增施CO。到700～800ug/mL,增产就很明显了。近年来的研究,冬春季在温室中增施CO。效果最好。北欧国家甚至夏季也增施CO。,也有良好的效果。 二、二氧化碳的来源与方法 西欧国家和日本的CO。来源,主要为两种。一种是用燃烧器在温室内直接燃烧碳氢化合物。这就是所谓*0。发生器。在室内燃烧者能使温室内的温度提高2～3℃,这是它附带的好处。但不利的是在碳氢化合物燃烧的同时,还产生了许多水汽,增加室内的湿度,也增加了植物感病的机会。另一种即用纯CO。直接把气体放入温室。 碳氢化合物目前普遍应用的是:白煤油,丙烷和天然气三种。每升白煤油燃烧后能产生z.skg的CO。;每公斤丙烷燃烧后能产生3kg的CO。I而每立方米天然气只能产生1.96kg的CO。。这些化合物一般含硫量较低,煤不可以作为产生Co。的燃烧物质。因其含硫量及其他有害气体的浓度太高,会使植物受到毒害。 荷兰是从暖气供热的锅炉燃烧时,分出一部分CO。输送温室中,可避免每个温室中都要设置许多CO。燃烧器,因为荷兰是用天然气为热源,但CO。浓度严格控制在700～800ug/mL,高于这个浓度,可能会增加乙烯、SO。和NO。的浓度,使作物受到损害。 到现在为止,根据世界各国的研究,任何碳氢化合物的燃烧都会产生一些有害气体,尤其是CO。浓度高时,有害气体的浓度也相应提高,因此荷兰把增施COZ的浓度控制在vsoug/mL左右。最安全的办法是用纯CO。,它没有有害气体。 纯CO。,一般是将CO。低温加压液化,装入钢瓶内,一般的小钢瓶只能装25～50kg,可供小面积温室栽培应用。如果面积超过4000m‘的温室,就需要大型的液化CO。钢罐(图1),由于这种方法使用效果好,安全,在英国面积逐年扩大,已达到增施CO。总面积一半以上。 这种装置的贮气量为1.75,。52t,按每小时每公顷最高CO。用量为56kg,每周为3.92t,这种罐工作压力为2] X 10’Pa,液化温度一18℃,在英国为供大面积温室使用。中国保护地设施二氧化碳的应用 一、当前研究的重点 近二十年来我国各地许多学者进行了在温室内增施COZ的研究,从机理到方法都发表了许多有意义的文章。研究结果认为对大多数温室作物来说,以增施大气标准col的浓度的3倍量较为适宜。这点结论与西方国家的研究基本上一致。我国学者还认为,在日出后每天施放3倍量的COz 3/J\时就有增产效果。3小时以后气温上升,可以开窗让外界大气中的CO。来补充温室内的不足。 以上这些问题都已经研究得比较透彻,现在的问题是应用什么样的CO。源,不但方法简便,成本比较低,农民也能负担得起,这就是当前二氧化碳在蔬菜栽培上应用研究的重点。 二、00。气源的产生与应用 Co。一般称碳酸气,它在水里的溶解度远比氧、氮和氢气大得多,因此美国在地下渗灌时,把它打入地下灌溉管道,以调节水的PH值。CO。的气体密度是1.9779/L,比空气重1.53倍。 CO。在5.Zkg/cm’的压力下,温度降至一37C时液化;也能在31.1“C以上,加压至60～70蛇/cm’时凝成无色的液体。这时其比重将随着温度的变化差异很大,即温度低于一10C比水重,高于一10℃比水轻,因此液化CO。的数量是按重量计算的,液体CO。当压力降低时会气化膨胀,并吸收周围大量的热量。 目前CO。的来源是燃烧包括木材在内的碳氢化合物,动植物呼吸和微生物分解过程,都能放出相当数量的COZ,工业上酿酒,CO。为其副产品,可以压缩成液体供温室作物生产用。此外,我国江苏省等地还发现有天然的COZ矿井,把它液化后运送到各地供工农业生产上应用。不同化合物的相互作用,也可以产生CO。。因此概括一下CO。的来源有以下4个方面: (一)燃烧碳氢化合物西方国家曾大量应用白煤油、丙烷和天然气等燃烧后产生CO。供温室使用。这点在我国是行不通的,因为我国人口众多,能源紧缺,这样做成本太高,因此是行不通的。 (二)用化学方法产生CO。用化学方法制取CO。,主要是指用强酸和碳酸盐进行化学作用,然后放出相当数量的CO。气体。 碳酸是一种弱酸,只存在于水溶液中,它的化学性质极不稳定,很容易分解,甚至在低温条件下,也能分解成水和CO。气体。 以上六种化学反应,以石灰石(CaCO。)和盐酸( HCI)成本最低,产生CO。的反应比较完全,即使盐酸浓度降到sqo,其化学反应仍能继续进行。但从总的方面来说,用浓的强酸和碳酸盐进行化学反应来产生CO。气体,应有较好的设备,容器应是防酸的,操作上也要十分小心,以免皮肤和衣物受损害。在目前我国农村的生产条件下,要推广这种方法是困难的。 (三)液化*O。液化*O。的纯度很高,如鞍山市热电化工建材总公司生产的液态CO。,纯度达99.98%。酿酒厂的副产品CO。纯度也在99%以上。在用户比较集中的地区,厂家可以送货上门,并保证换瓶。 液化CO。的本身价格并不高,主要是必须购买耐高压无缝钢瓶,如鞍山市高压容器厂是国家指定的高压容器生产厂,它生产的GPT──216—150—40型无缝钢瓶,耐区可达15MP,容积40L,可装液态COZzakg,一次灌气后使用时可将减压阀与有孔的塑料软管连接在一起,通到栽培作物的各个行间,使用起来既安全又方便。如果温室面积只有333m‘,钢瓶应放在中间,使用时松开减压阀,控制放气量,达到要求的浓度就可以了(·图2)。 关于co。的用量,西欧国家在晴天阳光充足时,每公顷每小时增施CO。sc蛇,折合每666.7m‘施3.7kg。 (四)用生物方法产生*0。目前我们能做到的生物方法产生COZ,就是在番茄、黄瓜等高秧作物的利用,种植平菇或香菇等食用菌,因为食用菌在出菇期间能放出大量的CO。,同时也需要高秆植物为它遮荫,它不需要强光,但有点散射光,不影响磨菇的发育。如系NFT系统种植叶菜类,可以在它的栽培床架下面种植食用菌,这种方法需增加一些劳动力,但在我国当前生产条件下是容易做到的。 至于对栽培场所COZ浓度的测试问题,。可以用红外线COZ分析仪,也可以用化学测定法进行分析。这对研究工作是重要的,但在生产上大面积温室并不要求有准确的定量,才能增施CO。。因为在温室内增施2～3倍量的CO。,对任何作物都是适宜的。当然也不是CO。浓度越高越好,因为任何事情都有一定的限度,CO。浓度高了,影响作物的正常发育,植株容易衰老,番茄叶子卷曲,即CO。过多,淀粉过分积累的表现。无土栽培中二氧化碳的应用@郑光华$中国农业科学院蔬菜花卉研究所1 Burvis, R. H., Black, C· C·, CO2 metabolism and plant productivity.Univ.ParkPress, 1977 2 ADAS leaflet 923.Carbon Dioxide in Greenhouses. Ministry of Agriculture Fisheriesand Food, U. K., 1985

分类号：