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        二氧化碳:植物生長原料

        2017-05-06 21:08:48
        關(guān)鍵詞:種植者施肥量光照

        美國的切花生產(chǎn)一直到20世紀70年代初期都較為流行,那時花壇植物的生產(chǎn)還剛剛起步。當從美國的研究機構(gòu)聽到或看到CO2施肥研究的正面報道后,許多切花種植者已經(jīng)開始采用CO2施肥。使用CO2施肥后,種植者發(fā)現(xiàn)作物生長加快、長勢壯健、產(chǎn)量與質(zhì)量都提高了。然而種植者又很快發(fā)現(xiàn),當他們進行CO2施肥時,同時應增加施肥、提高溫室內(nèi)溫度并增加灌溉次數(shù)。

        當美國溫室產(chǎn)業(yè)從切花生產(chǎn)轉(zhuǎn)移為盆栽作物和花壇作物生產(chǎn)后,種植者逐漸對CO2的興趣減少了。另外由于能源危機對溫室生產(chǎn)的打擊巨大,能源價格增長了,因此僅有少部分種植者(主要是玫瑰種植者)還使用CO2施肥。

        什么是CO2

        CO2存在于自然界的空氣中,在大氣中濃度為330~340 μmol/mol,它是植物進行光合作用的原料之一,無色、不可燃燒且比空氣密度大。標準大氣壓下CO2固化點為-109.3 ℉(-78℃)。在大氣壓下,固態(tài)CO2具有不通過液態(tài)而直接氣化的特性。

        光合作用與CO2

        光合作用是植物在酶催化劑和葉綠素的作用下,利用太陽光能,把CO2和水進行化學反應而產(chǎn)生可用化學能的一種生化過程。光合作用的產(chǎn)物是碳水化合物(糖和淀粉)、水、氧氣以及復雜的化合物。

        CO2濃度不足會導致植物生長緩慢。在春秋冬季節(jié),種植者通常會為了保持室內(nèi)溫度而增加關(guān)窗時間。因此,開窗通風時間減少導致了溫室空氣中的大部分CO2被消耗掉。這樣溫室中CO2濃度會降低到大氣CO2正常濃度之下,室內(nèi)逐漸降低的CO2濃度也就可能成為溫室中植物生長發(fā)育的限制因素。這就是溫室在冬天也需要進行開窗通風的原因。

        研究顯示,在白天光照時間內(nèi),將溫室CO2濃度增加到大氣濃度的3~5倍,將會大幅度提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量,并且縮短作物的生長時間。

        何時使用CO2施肥

        研究顯示,在春秋冬季的9:00~15:00,溫室內(nèi)的CO2濃度常常不足。在白天光照的任何時段里,如果溫室CO2濃度很低,光合作用會受到抑制,并且最終會影響植物生長。這段時間如果采用CO2施肥就可以克服CO2濃度不足的問題。

        如果溫室夜間使用了HID人工補光,則夜間增加CO2濃度能促進穴盤苗的生長發(fā)育。以菊花為例,菊花在幼苗生長期(花蕾期之前)比成熟期更喜CO2,其他植物與菊花對CO2的反應類似。因此種植者可以在植物成熟期后停止CO2施肥。

        增加多少CO2合適

        對作物生長發(fā)育效果最好的CO2濃度增加值究竟是多少,不同研究機構(gòu)的研究結(jié)果有所差別。其中原因很多,但是根據(jù)研究成果和溫室生產(chǎn)的經(jīng)驗,CO2施肥濃度還是具有一些普遍規(guī)律的,例如,種植者需保持溫室CO2濃度在600~1500 μmol/mol之間。需嚴格將CO2濃度控制在10000 μmol/mol以下。否則CO2濃度過高不僅會造成浪費,而且會造成溫室工作人員頭痛與反應遲鈍等癥狀。

        CO2來源

        CO2有許多不同的來源。其中一個來源是通過室內(nèi)外通風從溫室外新鮮空氣中獲得CO2。其他來源包括有機質(zhì)分解、壓縮CO2氣體、干冰、液態(tài)CO2以及不同燃料(丙烷、天然氣或煤油)的燃燒產(chǎn)物等。許多種植者從鍋爐燃料產(chǎn)生的廢氣中提取CO2。為了達到此目的,需使用特殊的凈化裝置從廢氣中提純CO2,然后把收集的CO2氣體添加到溫室中。對于所有使用礦物燃料鍋爐的溫室來說,必須有足夠的氧氣進行燃燒,這樣可以避免燃燒廢氣中乙烯、SO2等有毒氣體濃度過高,對植物或人造成有害影響。

        光照、溫度與肥料

        與CO2一樣,光照、溫度與肥料也可能成為限制植物生長的因素。舉例來說,如果某個特定作物適宜的CO2濃度為800~1000 μmol/mol,而光照、溫度或肥料中任何一項沒有達到相應的水平,則植物生長仍然會受到限制,并且CO2施肥的效果也不能發(fā)揮到最好。因此,必須了解作物的光照需求。在不灼傷作物葉片與花瓣的前提下,盡量提高光照強度。在CO2施肥的情況下,溫室內(nèi)需要更高的溫度,一般晚上溫度17~18℃。白天溫室27℃。當室內(nèi)溫度達到27~28℃時,需進行開窗通風,并在天窗開啟寬度達10 cm時,自動或手動關(guān)閉CO2發(fā)生器。

        施肥程序也需進行相應調(diào)整,適當增加施肥量。在CO2施肥的情況下,作物生長加快,植物需要更多的肥料與水分。因此在提高CO2濃度的同時需一直增加施肥量,施肥量的多少可以通過土壤測試與葉面分析后確定,一些種植者甚至在進行CO2施肥后,增加了1倍的施肥量。因此為了獲取最大的產(chǎn)量,應避免任何影響生長的因素變成抑制因素。

        注意事項

        種植者日益習慣于增施CO2,獲取作物生長“上限”收益,但在使用時需注意相關(guān)事項:①濃度問題。若空氣中CO2濃度過高,會導致人們肺喪失清除血液中CO2的功能,長時間吸入含有高濃度CO2的空氣會造成窒息。因此應將溫室內(nèi)CO2的濃度控制在適宜的范圍內(nèi)。②安全使用CO2發(fā)生器。每個CO2發(fā)生器均需有安全控制裝置,包括點火失敗安全閥、燃料自動開關(guān)電磁閥、氣體過濾器、精細壓力表以及在引燃失效時關(guān)閉燃氣的熱電偶開關(guān)等。采購CO2發(fā)生器的燃料時,應選用為產(chǎn)生CO2而設(shè)計的專用燃料,避免供應商提供的燃料中硫含量過高。燃燒不充分的燃氣進入溫室會給植物造成嚴重的傷害,會導致植物不開花、不結(jié)果、非正常生長以及許多其他問題。溫室中燃燒器、燃燒爐或鍋爐使用的不恰當會造成溫室氣體污染。這通常是由于在燃燒過程中O2供應不足造成的,其他原因還包括燃氣噴嘴堵塞、偏心燃燒、點火延遲、油氣泄漏與燃氣壓不穩(wěn)定等。以上任何1個因素都會造成燃燒不完全等問題,從而導致有害氣體污染溫室。這些有害氣體超過一定濃度并持續(xù)一段時間后,會對作物造成葉面斷脆、葉脈平行、壞死斑點、葉脈之間的壞斑、扭曲生長等傷害。

        CO2施肥利于花壇植物種植嗎

        當然有利!花壇植物,如天空葵、矮牽?;ā⑷f壽菊、西紅柿、萵苣及其他許多作物,均受益于CO2施肥,植物幼苗生長加速、生長時間縮短、產(chǎn)品質(zhì)量提高。其中幼苗生長期受CO2施肥的影響最大、效果最好,特別是從種子萌動到發(fā)芽階段,CO2施肥可以收到立竿見影的效果。因此育苗生產(chǎn)者可以充分利用CO2施肥,特別是在天竺葵桿插苗生根期、穴盤苗移栽時使用。

        需要注意的是,采用CO2施肥后,所有的生產(chǎn)管理計劃表都需相應調(diào)整。植物在高濃度CO2的溫室環(huán)境中生長會加快,因此需要細心安排生產(chǎn)計劃表。

        CO2施肥系統(tǒng)的費用

        即使在當今能源短缺的前提下,安裝與運行CO2施肥系統(tǒng)的花費也并不高。CO2發(fā)生器的價格大約1.00~1.25美元/m2,這是一次性的技資,設(shè)備維護費很少。

        在北美地區(qū),CO2施肥通常在每年10月~次年4月的9:00~16:00使用,每年使用時間約為1000 h。不論采用液態(tài)CO2,還是燃料如煤油、丙烷及天然氣等燃燒方式,CO2施肥每年的運行費大約為1.00~1.50美元/m2。

        如果僅從增加作物產(chǎn)量與提高質(zhì)量方面看,CO2施肥的經(jīng)濟效益是毫無疑問的。但是具體情況還要取決于市場,看顧客是否愿意高價購買高質(zhì)量的產(chǎn)品。隨著大型連鎖超市的收購價逐年降低,產(chǎn)品價格輕微增長也會顯得太貴。投資CO2施肥系統(tǒng)以前種植都需先了解市場供應和價格情況后再做決定。

        摘自《溫室及設(shè)備管理》

        更多有關(guān)CO2施肥技術(shù)可參看《農(nóng)業(yè)工程技術(shù)(溫室園藝)》2016年2月第4期“本期策劃”欄目。

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