CO_2增施技术在温室增产中的应用

正作物光合能力的提高是增加产量,提高品质的重要途径。二氧化碳(CO_2)气体是作物光合作用的重要元素,对作物生长发育起着与水肥同等的作用,CO_2供给不足会直接影响作物正常的光合作用。自然界大气中的CO_2浓度一般在330~340μmol/mol,这是维持植物生长的一个基本量,目前冬季设施栽培环境中,设施处于相对封闭的环境,根据测试,在温室     

二氧化碳施肥

正核心提示二氧化碳(CO_2)是作物光合作用的重要元素,对作物生长发育起着重要作用,CO_2供给不足会直接影响作物正常的光合作用。然而,作物光合作用理想的CO_2浓度远大于大气中CO_2的浓度,由于温室的密闭性,温室设施内的CO_2浓度经常低于大气中CO_2的浓度,尤其是在初春、深秋以及冬季,作物经常处于CO_2"饥饿"状态,严重影响作物产量和品质。研究结果表明,当CO_2浓度由350μmol/mol增至700μmol/mol时,番茄增产大约25%,而从350μmol/mol降至     

玉带草光合特性的研究

采用CIRAS-2便携式光合仪对玉带草(Phalaris arundinacea var.picta)叶片细胞间CO_2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)等有关参数进行测定,并进行光合特性的分析研究。结果表明,玉带草的净光合速率日变化为单峰曲线,在上午10:00达到最大值,此后呈下降趋势;玉带草的净光合速率随着光照度的增大而增大,在光照度1 400μmol/(m~2·s)时达到最大值;当CO_2浓度在0~1 000μmol/mol这一范围内时,玉带草净光合速率呈急速上升趋势。可得羧化效率为2.410 9;CO_2补偿点为3.08μmol/mol,CO_2饱和点为1 000μmol/mol。     

日光温室CO_2加富对番茄叶片光合特性的影响

为探讨CO_2施肥对番茄光合作用的影响,确定有利于番茄生长发育的最适CO_2浓度。以"兴海12号"番茄为试材,设4个CO_2处理,分别为(400±25)μmol/mol(CK)、(600±25)μmol/mol(T1)、(800±25)μmol/mol(T2)、(1 000±25)μmol/mol(T3),用Li-6400光合仪测定不同CO_2浓度下,相同叶位叶片的光合参数,研究不同浓度CO_2对番茄叶片光合特性的影响。结果显示:(1)随着处理天数的增加,光合速率呈先增大后减小的趋势,生长前期以T2、T3处理下光合速率最大,30 d以后T2条件下光合速率最大。(2)CO_2浓度对气孔导度和蒸腾速率的影响无规律性变化,可能是不同叶龄受CO_2影响不同,也可能与处理时间有关。(3)高CO_2浓度下水分利用效率明显高于对照,T3处理优势明显。(4)高CO_2浓度对叶绿素a含量影响显著,对叶绿素b、类胡萝卜素而言,处理50 d时T3条件下明显低于对照,其他处理与对照无显著差异。结果表明,一定范围内提高CO_2浓度可以弥补环境CO_2不足,(800±25)μmol/mol CO_2浓度更有利于番茄光合作用积累有机物。     

温室大棚CO_2施肥技术

正CO_2是植物光合作用的原料。通常大气中CO_2浓度约为340μmol/mol,仅相当于植物光合作用最适CO_2浓度的1/3~1/4。温室大棚的密闭性阻滞了设施内外气体交换,造成设施内部CO_2浓度大幅度波动,夜间由于土壤微生物分解有机物和作物呼吸,CO_2不断积累,日出前达到最高值,日出后随着植物光合作用的不断增强,CO_2浓度很快低于外部大气CO_2浓度水平呈现亏缺。叶面积系数大、光合旺盛的大棚黄瓜群体,通常日出2~3 h后CO_2浓度会降至100μmol/mol以     

CO2注入对矿业废水中钙离子的去除

向矿业废水中通入CO_2气体,经过改变反应条件,使废水中的钙离子以碳酸盐的形式沉淀下来,固液分离后达到去除钙离子的目的。考察反应时间、pH值、二氧化碳通气速率、搅拌速度对矿业废水中钙离子去除的影响。结果表明,CO_2气体可以有效去除废水中的钙离子,当CO_2通气时间为5 min,通气速率150 mL/min,搅拌速率采用"15 min-300 r/min+15 min-50 r/min"模式,废液pH值为10,反应时间为5 h时,废水中的钙离子去除率高达97.98%,大大降低了钙离子浓度,且效果稳定。     

厌氧条件下环境因子对泥炭土壤温室气体排放的影响研究

为研究环境因子对寒温带泥炭土壤温室气体排放的影响,选取加拿大Mer Bleue泥炭沼泽的泥炭土壤为培养介质,利用室内微宇宙培养实验,分别以培养温度(5.4、13.1、20.1℃)、pH值(4、5、6、7)以及泥炭土底质(采样深度50、100、150、250 cm)为环境因子,探讨其对二氧化碳(CO_2)和甲烷(CH_4)排放的影响程度。结果表明,在不同环境因子处理组中CO_2和CH_4的初始产生速率范围分别为0.399～2.27μmol·g~(-1)DW·d~(-1)和0.018～0.180μmol·g~(-1)DW·d~(-1),排放阈值范围分别为1.38～91.6μmol·g~(-1)DW和1.12～9.02μmol·g~(-1)DW。温度越高,CO_2和CH_4的产生速率越快,且温度对CH_4的影响比对CO_2的影响更明显。pH值分别与CO_2的初始产生速率和阈值呈显著正相关,而CH_4的初始产生速率受pH值的影响不显著,在pH值为5～6时CH_4排放阈值最大。对于采集深度不同的泥炭土,深度为50 cm处的CO_2和CH_4排放量最多,而深度为50 cm以下的气体排放量极低。研究表明,不同环境因子处理组表现出不同的初始产生速率和阈值,说明环境因素对天然泥炭地中相对稳定的碳储存存在较大影响。     

基于水源热泵的日光温室夏季夜间降温试验

周年高效、优质生产是日光温室的发展方向。针对日光温室夏季夜温过高、昼夜温差小且降温方法欠缺的问题,以设施园区地表水为冷源,以热泵作为能量提升、转换手段,对日光温室进行夜间降温,分析该方法的降温、除湿效果,对CO_2浓度累积的影响及系统能耗、冷凝水回收量等,探讨水源热泵用于日光温室夏季夜间降温的环境调控能力及节能节水效果。结果表明,在夏季高温夜间(20:00-06:00),水源热泵系统可有效降低试验温室内气温,平均温度比自然通风的对照温室低2.6-2.9℃;同时,试验温室内气温低于室外气温,平均温差为1.6-1.7℃。试验温室内夜间平均相对湿度为74.3%-78.6%,比对照温室降低了8.9%-12.6%。在06:00时试验温室内CO_2浓度可达1 430-1 660μL/L,约为对照温室的1.3-1.9倍,可在日出后一段时间内提升试验温室内作物的净光合速率。水源热泵系统运行稳定,日均制冷耗电量为19.3-19.9 W/m~2,日均性能系数(coefficient of performance,COP)值可达4.1-4.4。系统制冷耗电量及COP受进风温度、含湿量的影响,均呈显著正相关关系(P0.01)。系统降温过程冷凝水回收量实测值为0.37-0.45 kg/(m~2·d),可节约18%-21%的灌溉用水量。研究表明,水源热泵系统可有效用于日光温室夏季夜间降温、除湿,有助于CO_2浓度累积,并具备良好的节能、节水效果。该研究为日光温室安全越夏生产提供了有效的环境调控方法。     

浒苔和条浒苔生长及其氨氮吸收动力学特征研究

研究了浒苔(Enteromorpha prolifera)和条浒苔(Enteromorpha clathrata)在室内条件下的生长及其氨氮吸收动力学特征。结果表明:浒苔和条浒苔藻体体重日生长率分别为17.30%和16.82%;浒苔和条浒苔藻体幼苗在温度25℃和光照140μmol/(m2.s)的条件下达到最大体长日生长率,分别为78.9%和82.1%。在1~10 g/L密度范围内,浒苔和条浒苔对NH4+-N的吸收速率随密度和时间的增加而增加,当藻体密度为10 g/L时,NH4+-N浓度分别下降了86.43%和84.13%。两种浒苔对NH4+-N吸收速率与介质中NH4+-N浓度呈显著的线性关系,在NH4+-N浓度为400μmol/L时,30 min后浒苔和条浒苔的吸收速率分别为421和409μmol/(gDW.h),说明两种浒苔吸收氨氮的方式以被动扩散为主。在400μmol/L的起始浓度下,浒苔和条浒苔对NH4+-N的吸收速率随时间变化呈现3个不同阶段:在75 min内呈快速吸收阶段,75~185 min为内部NH4+-N控制的吸收阶段,250 min后为外界NH4+-N浓度控制的吸收阶段;在700 min后,...     

浒苔和条浒苔生长及其氨氮吸收动力学特征研究

研究了浒苔(Enteromorpha prolifera)和条浒苔(Enteromorpha clathrata)在室内条件下的生长及其氨氮吸收动力学特征。结果表明:浒苔和条浒苔藻体体重日生长率分别为17.30%和16.82%;浒苔和条浒苔藻体幼苗在温度25℃和光照140μmol/(m2.s)的条件下达到最大体长日生长率,分别为78.9%和82.1%。在1~10 g/L密度范围内,浒苔和条浒苔对NH4+-N的吸收速率随密度和时间的增加而增加,当藻体密度为10 g/L时,NH4+-N浓度分别下降了86.43%和84.13%。两种浒苔对NH4+-N吸收速率与介质中NH4+-N浓度呈显著的线性关系,在NH4+-N浓度为400μmol/L时,30 min后浒苔和条浒苔的吸收速率分别为421和409μmol/(gDW.h),说明两种浒苔吸收氨氮的方式以被动扩散为主。在400μmol/L的起始浓度下,浒苔和条浒苔对NH4+-N的吸收速率随时间变化呈现3个不同阶段:在75 min内呈快速吸收阶段,75~185 min为内部NH4+-N控制的吸收阶段,250 min后为外界NH4+-N浓度控制的吸收阶段;在700 min后,...     

单栋玻璃温室草莓温光湿等环境指标的调控技术

根据草莓生物学特性对环境条件的要求,通过3年对玻璃温室内栽培环境指标的调控实施,得出温度控制指标设定为白天最高不超过30℃、夜间最低不低于5℃;光照管理做到保持室内高透光率,1~2月份低温寡照,可通过补光增加光照时间,5~6月份光照强度高,应及时遮光降温;湿度控制当玻璃温室温度超过30℃、外界气温不低于2℃时,尽可能进行自然通风;开花期,白天的相对湿度最好控制在40%~50%,基质湿度保持50%~60%为宜。低温弱光季节,在玻璃温室内放置自制的增施CO_2简易装置,通过有机废弃物发酵提高室内CO_2浓度,弥补此阶段温室内CO_2亏缺问题,以提高草莓产量。     

富碳对草莓果实品质及生长特性的影响

CO_2是影响植物生长最重要的环境因子之一,试验设置了自然条件CO_2(350~500μmol/mol)和高CO_2(750~850μmol/mol)2个处理,研究了4个草莓品种在富碳和自然条件下果实的生长和品质指标的变化。结果表明,高CO_2浓度下果实的生长速率、总产量增加,但果实平均单果质量降低,体积减小;品质方面,高CO_2浓度有助于果实可溶性糖、可溶性固形物及蛋白质的累积,降低了有机酸的含量;在总酚、类黄酮及花青素含量方面,不同品种对CO_2的反应不同。总体来看,高CO_2浓度加快了果实的生长,提高了产量,改善了果实的品质,为富碳条件下草莓的生产提供了一定的参考依据。     

不同添加剂对牛粪CO_2和CH_4排放的影响

【目的】针对禽畜粪便温室气体排放问题,通过添加改良剂等措施从而达到减少温室气体的排放。【方法】以牛粪和牛尿为原料,开展了为期30 d的室内模拟储存试验,监测了牛粪储存期间CO_2和CH_4排放的动态变化,研究了2%硫酸锌、1%氢氧化镁+4%磷酸、10%氯化钙和1%沸石对牛粪CO_2和CH_4排放的影响。【结果】单施粪尿处理CK(对照组)的CO_2排放通量最大峰值出现在第8天,为20.590μmol·m~(-2)·s~(-1),CH_4排放通量最大峰值出现在第24天,为0.735μmol·m~(-2)·s~(-1)。硫酸锌处理的CO_2排放高峰期延迟了22 d,氢氧化镁+磷酸、氯化钙和沸石处理的CO_2排放高峰期提前了2～3 d。对于CH_4的排放,硫酸锌和氯化钙处理的高峰期分别提前了15和17 d,氢氧化镁+磷酸组合处理的高峰期延迟了3 d,沸石处理的高峰期则与CK处理出现在同一天。相比于CK处理,氢氧化镁+磷酸组合处理的CH_4平均排放通量降低了22.9%,但CO_2平均排放通量增加了4.5%;硫酸锌、氯化钙和沸石处理的CH_4平均排放通量分别降低了28.0%、90.4%和5.1%,且CO_2平均排放通量分别降低了47.9%、83.1%和1.7%。【结论】由此可见,氢氧化镁+磷酸不宜作为添加剂应用于牛粪温室气体减排措施当中,而硫酸锌和沸石对牛粪CO_2和CH_4的减排效果不如氯化钙显著,因此氯化钙可作为一种优良的添加剂施加在牛粪中,以达到减少温室气体排放的目的。     

安顺山药光合生理特性研究

研究了山药(Dioscorea batatas Decne)的光合生理特性,为山药的高产优质栽培提供理论依据。以安顺山药为试验材料,在其旺盛生长时期,用Li-6400便携式光合测定仪于晴朗的天气测量其光合日变化、光饱和点、光补偿点、饱和光照度条件下的CO_2饱和点与CO_2补偿点。结果表明,安顺山药的净光合速率日变化曲线呈双峰型,在11:00达到第1个峰值,为11.94μmol/(m~2·s),在14:00达到第2个峰值,为4.58μmol/(m~2·s);安顺山药的平均水分利用效率为4.35μmol/mmol,最高达到12.04μmol/mmol;安顺山药的光饱和点为1 458.30μmol/(m~2·s),光补偿点为20.41μmol/(m~2·s);安顺山药的CO_2饱和点为1 825.00μmol/mol,CO_2补偿点为67.16μmol/mol。由研究结果可以得出,安顺山药为阳生植物,对环境中的光照有较强的适应能力,具有良好的水分利用能力。     

温室大棚内CO_2施用控制技术的研究

为了研究温室大棚内CO_2施用控制技术,本文对温室大棚内环境以及同期施用了不同浓度CO_2的大棚内环境因子参数进行了观测记录和分析,明确了在定植初期、开花期、生长盛期温室内CO_2浓度变化规律;通过CO_2气罐控制流量,获得简易CO_2施肥控制技术。测定结果表明,棚内CO_2浓度日变化通常呈"U"型,晴天变化较阴天更剧烈,可使设施内CO_2低于200μL·L~(-1),通风换气可以将棚内CO_2控制在270~330μL·L~(-1)左右;定植初、开花期、生长盛期,随着群体光合能力提升,设施内CO_2消耗更快,更需要及时补充CO_2;通过CO_2气罐控制流量,在跨度为9m、长度为10m、脊高4.5m的节能温室隔断空间内,仅通顶风状态下,CO_2施用流速为2.5L·min~(-1)时,能将温室内CO_2浓度维持在382.7μL·L~(-1),CO_2施用流速为5.0L·min~(-1)时,维持在586.8μL·L~(-1),而不施肥自然状态下的小区内CO_2浓度仅为303.2μL·L~(-1)。     

日光温室与露地红玛瑙甜樱桃光合特性比较

以甜樱桃品种红玛瑙为试材,在日光温室内和露地条件下对其光合特性进行研究。结果表明,日光温室与露地栽培红玛瑙的光补偿点分别为29.6,32.97μmol(/m2.s),光饱和点分别为2 200,2 283.3μmol(/m2.s),说明温室红玛瑙对光强的适应范围变小了,但对弱光的光能利用率却增强了;日光温室与露地栽培红玛瑙的CO2补偿点分别为51.88,60.61μmol/mol,饱和点分别为1 933,1 822μmol/mol;这说明温室与大田比较,红玛瑙光合利用CO2浓度的范围较大,较高浓度CO2有利于温室红玛瑙的光合作用;日光温室与露地栽培红玛瑙樱桃净光合速率日变化均呈双峰曲线,但峰值出现的时间略有不同,且温室红玛瑙日变化2次高峰值均低于露地栽培。     

CO2对生菜生长和固碳量的影响

【目的】研究人工环境条件下CO_2对生菜生长、品质及固碳能力的影响,为设施蔬菜的高产优质栽培提供依据。【方法】在CO_2人工气候箱内,于人工光照条件下栽培香港玻璃生菜,光源为LED光源(红光与蓝光强度之比为2∶1,总光照强度为(150±2)μmol/(m2·s)),设定5个CO_2含量处理,分别为CK(自然状态下)、T1(800μmol/mol)、T2(1 200μmol/mol)、T3(1 600μmol/mol)和T4(2 000μmol/mol),研究CO_2不同含量对生菜生长、品质及固碳效应的影响。【结果】CO_2不同含量处理的生菜株高、茎粗、叶片数、最大叶面积均大于CK。随着CO_2含量的增加,平均株高、最大叶面积呈先升后降的趋势,其中1 600μmol/mol CO_2处理(T3)平均株高最高,1 200μmol/mol CO_2(T2)处理的平均最大叶面积最大;平均茎粗、叶片数均随着CO_2含量的增加而增大,均以2 000μmol/mol CO_2(T4)处理的最高。随着CO_2含量的增加,生菜地上部分、地下部分、全株的鲜质量、干质量以及根冠比均呈上升趋势,当CO_2含量为2 000μmol/mol时均达到最大,且均显著高于其他处理;生菜叶片可溶性蛋白、维生素C、还原性糖以及硝酸盐含量均呈上升趋势,而可溶性总糖含量呈先升高后降低的趋势;叶绿素a、类胡萝卜素和叶绿素(a+b)含量均呈先升后降的趋势,叶绿素b含量和叶绿素a/b无显著变化。CK、T1、T2、T3、T4处理的地上部固碳量分别为338.91,405.84,404.55,454.20和526.34g/m2,且各处理间的差异达到显著水平。【结论】增施CO_2有利于促进生菜生长,提高生菜产量、品质及固碳量。     

CO2浓度对嗜碱绿球藻MC-1光合作用和生长的影响

为了实现微藻的烟气培养,从而降低培养成本,达到减排目的,以1株嗜碱绿球藻Chlorococcum alkaliphilus MC-1为研究材料,检测不同浓度CO_2(5%、15%、50%、100%)对该藻光合放氧速率和生长的影响。结果显示,CO2浓度为5%时,该藻光合放氧速率最大,平均值为117.60μmol/(h·mg)(以单位时间、单位质量叶绿素的放氧量计),生长状态也最好,平均生物量产率、平均比生长速率、平均CO2固定速率均最大,分别为(0.063±0.001)g/(L·d)、(0.201±0.001)d~(-1)、(0.188±0.002)g/(L·d),最高生物量浓度为(0.778±0.006)g/L。当CO_2≥15%时,该藻光合作用和生长虽受到一定程度抑制,但当CO2浓度达到100%时,该藻光合放氧和生长状态依然保持较高水平,平均光合放氧速率为100.38μmol/(h·mg),平均生物量产率、平均比生长速率、平均CO_2固定速率分别为(0.048±0.002)g/(L·d)、(0.179±0.002)d~(-1)、(0.090±0.004)g/(L·d),最高生物量浓度为(0.613±0.017)g/L。以上结果表明,该藻对高浓度CO_2具有较强的耐受性,是1株极具潜力的烟气减排藻种。     

三叶半夏在不同CO_2浓度下的光合特征研究

为了研究半夏在不同CO_2浓度下的光合特征,本研究利用Li-6400便携式光合仪测定了半夏的CO_2响应曲线,分析了净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、胞间CO_2浓度(Ci)等随CO_2浓度变化趋势。结果显示,半夏在环境CO_2浓度为600μmol mol~(-1)以下时,会因为气孔关闭而使得Ci迅速下降;CO_2浓度超过600μmol mol-1时,净光合速率增加并不明显。本研究表明在半夏种植过程中,大气中的CO_2完全能满足半夏的光合作用需求,不必增加CO_2浓度。     

不同浓度CO_2施肥对温室黄瓜生长与产量的影响

[目的]研究增施不同浓度CO_2对温室黄瓜生长发育与产量的影响。[方法]以"兴海7号"黄瓜为材料,通过对温室隔间进行4个不同浓度CO_2施肥处理,观测其对黄瓜植株生长与产量的影响。[结果]冬春季设施黄瓜的栽培,随着增施CO_2浓度的升高,黄瓜的株高、茎粗、叶面积、地上部干重、鲜重、果实发育及产量有明显的增长,且增施CO_2能够显著提升黄瓜净光合速率;整体来看,CO_2施肥浓度为800μmol·mol-1最为合适,株高较CK(400μmol·mol-1)的增长36.8%;茎粗增长26.7%;叶面积增长16.2%,地上部鲜重增加57.47%,干重增加40.08%;Amax增长70.05%;产量增长43.3%;差异较CK显著(P0.05),与增施高浓度1 200μmol·mol-1和1 600μmol·mol-1差异并不明显(P0.05)。[结论]CO_2施肥能有效提高黄瓜叶片的净光合速率,促进黄瓜的生长及产量形成,但过多的增施CO_2并不能有效提高产量,反而会增加施用CO_2的成本。