項(xiàng)目7　園藝設(shè)施氣體環(huán)境特點(diǎn)及調(diào)控

項(xiàng)目描述　園藝設(shè)施內(nèi)的氣體條件不如光照和溫度條件那樣直觀地影響著園藝作物的生育，往往被人們所忽視。但隨著設(shè)施內(nèi)光照和溫度條件的不斷完善，保護(hù)設(shè)施內(nèi)氣體成分和空氣流動(dòng)狀況對園藝作物生育的影響逐漸引起人們的重視。設(shè)施內(nèi)空氣流動(dòng)不但對溫、濕度有調(diào)節(jié)作用，并且能夠及時(shí)排出有害氣體，同時(shí)補(bǔ)充CO2對增強(qiáng)園藝作物光合作用，促進(jìn)生育有重要意義。

學(xué)習(xí)目標(biāo)　掌握園藝設(shè)施二氧化碳?xì)怏w施肥技術(shù)，怎樣防止設(shè)施內(nèi)有害氣體的產(chǎn)生。

能力目標(biāo)　在教師指導(dǎo)下，學(xué)生了解并掌握園藝設(shè)施當(dāng)中有益、有害氣體的變化規(guī)律、學(xué)會(huì)測定設(shè)施內(nèi)氣體觀測方法，熟悉二氧化碳?xì)怏w施肥技術(shù)要點(diǎn)，設(shè)施內(nèi)有害氣體的預(yù)防措施。

項(xiàng)目任務(wù)

任務(wù)7.1　園藝設(shè)施主要?dú)怏w變化特點(diǎn)

活動(dòng)情景　園藝設(shè)施內(nèi)的氣體環(huán)境條件對園藝作物生長發(fā)育是有很大影響的，綜合化、定量化氣體環(huán)境控制指標(biāo)及條件措施，是設(shè)施園藝的重要內(nèi)容，掌握園藝設(shè)施氣體環(huán)境觀測與調(diào)控的一般方法，熟悉各種氣體的測定儀器的使用方法，能夠利用設(shè)施氣體測定儀器來測定設(shè)施內(nèi)的各種有益、有害氣體，并且可以繪制設(shè)施內(nèi)氣體環(huán)境變化規(guī)律曲線圖，為掌握設(shè)施內(nèi)有益、有害氣體的調(diào)控打下基礎(chǔ)。

工作過程設(shè)計(jì)

工作任務(wù)單

續(xù)表

任務(wù)相關(guān)知識點(diǎn)

因設(shè)施是一個(gè)密閉或半密閉系統(tǒng)，空氣流動(dòng)性小，棚內(nèi)的氣體均勻性較差，與外界交換很少，往往造成園藝作物生長需要的氣體嚴(yán)重缺乏，而對園藝作物生長不利的氣體，或有害的氣體又排不出去，使設(shè)施內(nèi)的園藝作物受害。因此，了解設(shè)施內(nèi)氣體變化規(guī)律和對設(shè)施內(nèi)進(jìn)行合理的氣體調(diào)節(jié)是非常必要的。

設(shè)施內(nèi)主要?dú)怏w變化特點(diǎn)

1）夜間氧氣（O2）不足

對園藝作物生長發(fā)育最重要的是氧氣，尤其在夜間，光合作用因?yàn)楹诎档沫h(huán)境而不再進(jìn)行，呼吸作用則需要充足的氧氣。地上部分的少長需氧來自空氣，而地下部分根系的形成，特別是側(cè)根從根毛的形成，需要土壤中有足夠的氧氣，否則根系會(huì)因?yàn)槿毖醵舷⑺劳觥?/p>

2）二氧化碳（CO2）缺乏

對園藝作物生長發(fā)育最重要的是氧氣和二氧化碳?xì)怏w，氧氣對植物根系生長發(fā)育起作用，二氧化碳是光合作用的原料，在植物生長發(fā)育過程中必不可少。出于設(shè)施內(nèi)園藝作物的光合作用需要大量的二氧化碳?xì)怏w，設(shè)施內(nèi)與外界交換很少，二氧化碳難以及時(shí)補(bǔ)充，造成嚴(yán)重虧缺，這是設(shè)施氣體變化的主要特點(diǎn)。在二氧化碳日變化進(jìn)程中，夜間、凌晨、傍晚二氧化碳含量濃度較高，而白天較低。在園藝作物冠層內(nèi)的二氧化碳含量濃度變化規(guī)律明顯不同，一般園藝作物冠層上部最高，下部次之，而上部分布的主要是功能葉，光合作用最旺盛，二氧化碳濃度最低，因此中午前進(jìn)行二氧化碳施肥十分必要。

3）有害氣體增多

設(shè)施是一個(gè)相對密閉的環(huán)境，在密閉的設(shè)施內(nèi)，一旦有有害氣體不易散發(fā)出去，設(shè)施內(nèi)常見有害氣體有氨（NH3）、二氧化氮（NO2）、乙烯（C2H4）、氟化氫（HF）、臭氧（O3）、氯氣（Cl2）等要比露地多。若用煤火補(bǔ)充加溫時(shí)，還常發(fā)生一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）的毒害。當(dāng)前普遍推廣的日光溫室一般不進(jìn)行加溫，有害氣體主要不是來自煤燃燒，而往往來自有機(jī)肥腐熟發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氨氣，或有毒的塑料薄膜、管道揮發(fā)出的有害氣體，如鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）。在高溫下易揮發(fā)出乙烯，對作物產(chǎn)生毒害作用。當(dāng)園藝設(shè)施內(nèi)通風(fēng)不良，氨氣在溫室中積聚，濃度超過40μL/L以上大約1h，就會(huì)產(chǎn)生危害。若尿素施用過量又未及時(shí)蓋土，在高溫強(qiáng)光下分解時(shí)也會(huì)有氨氣釋放出來。若不及時(shí)將這些氣體排出，就會(huì)對園藝作物造成較大的危害。

任務(wù)7.2　有害氣體及規(guī)避技術(shù)

活動(dòng)情景　在設(shè)施園藝生產(chǎn)中，大棚或溫室內(nèi)由于化肥、高分子塑料制品、化工產(chǎn)品等使用量大，加上冬季低溫時(shí)生火加溫等原因，散發(fā)出許多有害氣體。在密閉的設(shè)施內(nèi)，有害氣體積累到一定程度時(shí)，便會(huì)對園藝作物產(chǎn)生危害，在這種情況下，需要我們能夠利用相關(guān)儀器測定和分析設(shè)施內(nèi)有哪些有害氣體，有害氣體的濃度多高，在此基礎(chǔ)上我們好對設(shè)施內(nèi)有害氣體進(jìn)行相關(guān)的調(diào)控和排除。

工作過程設(shè)計(jì)

工作任務(wù)單

任務(wù)相關(guān)知識點(diǎn)

在溫室內(nèi)，因各種原因有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些有害氣體，由于溫室內(nèi)空間相對封閉產(chǎn)生易積累起來，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，將對園藝作物產(chǎn)生毒害作用。

7.2.1　設(shè)施內(nèi)幾種常見有害氣體以及其危害

1）氨氣（NH3）和二氧化氮（NO2）的產(chǎn)生和危害

肥料分解過程產(chǎn)生的氨氣和亞硝酸氣，其危害是由氣孔進(jìn)入體內(nèi)而產(chǎn)生的堿性損害，特別是過量施用雞糞、尿素等肥料的情況下易發(fā)生。它主要侵害植株的幼芽，使葉片的周圍呈水浸狀，其后變成黑色而漸漸地枯死。這種危害往往在施肥后10d左右發(fā)生。如果堿性土壤或一次施肥過多，使硝酸細(xì)菌作用下降，NO2積累下來而后逐漸變?yōu)镹H3，使土壤變?yōu)樗嵝?，?dāng)pH值在5以下時(shí)則揮發(fā)為NO2。

空氣內(nèi)NH3達(dá)到5μL/L，NO2氣體達(dá)到2μL/L時(shí)從蔬菜外觀上就可看出危害癥狀。NH3主要危害葉綠體，逐漸變成褐色，以致枯死；NO2主要危害葉肉。先侵入的氣孔部分成為漂白斑點(diǎn)狀，嚴(yán)重時(shí)，除葉脈外葉肉都漂白致死。番茄易受NH3的危害，黃瓜、茄子等易受NO2氣體危害。塑料棚或溫室內(nèi)壁附著的水滴pH值在4.5以下時(shí)，說明室內(nèi)產(chǎn)生了對蔬菜作物有毒的亞硝酸氣。亞硝酸氣一般不侵害作物的新芽。而使中上部葉片背面發(fā)生水浸狀不規(guī)則的白綠色斑點(diǎn)，有時(shí)全部葉片發(fā)生褐色小粒狀斑點(diǎn)，最后逐漸枯死。

2）二氧化硫（SO2）和一氧化碳（CO）

園藝設(shè)施內(nèi)進(jìn)行煤火加溫時(shí)，如果煤中含硫化物多時(shí)，燃燒后產(chǎn)生SO2氣體；未經(jīng)腐熟的糞便及餅肥等在分解過程中，也釋放出多量的SO2，SO2遇水（或空氣濕度大）時(shí)產(chǎn)生亞硫酸（H2SO3），它能直接破壞作物葉綠體。園藝設(shè)施內(nèi)空氣中達(dá)到0.2μL/L左右，經(jīng)3～4d，作物表現(xiàn)出受害癥狀；含量達(dá)到1μL/L，經(jīng)4～5h敏感的蔬菜作物表現(xiàn)出明顯受害癥狀；達(dá)到10～20μL/L并且有足夠的濕度時(shí)，則大部分蔬菜作物受害，甚至死亡。

SO2經(jīng)葉片氣孔侵入葉肉組織，生理活動(dòng)旺盛的葉片先受害，如氣孔機(jī)能失調(diào)、葉肉組織細(xì)胞失水變形、細(xì)胞質(zhì)壁分離等。植物的新陳代謝受到干擾，光合作用受到抑制，氨基酸總量減少。對SO2敏感的花卉有矮牽牛、波斯菊、百日草、蛇目菊、玫瑰、石竹、唐菖蒲、天竺葵、月季等；抗性中等的有紫茉莉、萬壽菊、蜀葵、鶯尾、四季秋海棠；抗性強(qiáng)的有美人蕉。

蔬菜受害的葉片先呈現(xiàn)斑點(diǎn)，進(jìn)而褪色。濃度低時(shí)，僅在葉背出現(xiàn)斑點(diǎn)；濃度高時(shí)，整個(gè)葉片彌漫呈水浸狀，逐漸褪綠。褪綠程度因作物種類而異，呈現(xiàn)白色斑點(diǎn)的有白菜、蘿卜、蔥、菠菜、黃瓜、番茄、辣椒、豌豆等；呈現(xiàn)褐色斑點(diǎn)的有茄子、胡蘿卜、南瓜等；呈現(xiàn)煙黑色斑點(diǎn)的有蠶豆、西瓜等。

CO是由于煤炭燃燒不完全和煙道有漏洞縫隙而排出的毒氣，對生產(chǎn)管理人員危害最大，濃度高時(shí)，可造成死亡。應(yīng)當(dāng)注意燃料充分燃燒，經(jīng)常檢查煙道以及強(qiáng)調(diào)保護(hù)設(shè)施的通風(fēng)換氣技術(shù)。在設(shè)施內(nèi)燃燒煤、石油、焦炭，產(chǎn)生二氧化碳雖然能起到施肥的作用，但在燃燒的過程中產(chǎn)生的一氧化碳和二氧化硫氣體，對人體和蔬菜幼苗等均有危害。

3）乙烯（C2H4）和氯（Cl2）

設(shè)施內(nèi)乙烯氣體來源于有毒的塑料薄膜或有毒的塑料管，當(dāng)有毒塑料薄膜大棚內(nèi)乙烯為0.05μL/L6h之后，對其反應(yīng)敏感的黃瓜、番茄和豌豆等開始受害。如果其濃度為0.1μL/L時(shí)，兩天之后，番茄葉片下垂彎曲，葉片發(fā)黃褪色，幾天后變白而死。黃瓜受害癥狀與番茄相似。

由于有毒塑料薄膜的原料不純，含有少量氯氣，比SO2毒性大2～4倍。如果Cl2濃度在0.1μL/L，2h后即可危害十字花科蔬菜作物。Cl2也能分解葉綠素，使葉子變黃，危害癥狀與乙烯危害相似。因此，農(nóng)用塑料制品一定要采用安全無毒的原料。

對氯敏感的花卉有珠蘭、茉莉；抗性中等的有米蘭、醉蝶花、夜來香；抗性強(qiáng)的有杜鵑花、一串紅、唐菖蒲、絲蘭、桂花、白蘭花。

4）氟化氫（HF）和臭氧（O3）

近年來，隨著城市工業(yè)化的發(fā)展，大氣的污染日趨嚴(yán)重，也同樣對園藝設(shè)施內(nèi)的氣體環(huán)境有不良影響。氟化氫，主要從葉面氣孔侵入，經(jīng)過韌皮細(xì)胞間隙而到達(dá)導(dǎo)管，使蒸騰、同化、呼吸等代謝機(jī)能受到影響。轉(zhuǎn)化成有機(jī)氟化物影響酶的合成，導(dǎo)致葉組織發(fā)生水漬斑，后變枯呈棕色。氟化物對植物的危害首先表現(xiàn)在葉尖和葉緣，呈環(huán)帶狀，然后逐漸向內(nèi)發(fā)展，嚴(yán)重時(shí)引起全葉枯黃脫落。一般在設(shè)施栽培中，特別是地?zé)釡厥?，由于水質(zhì)原因受氟化氫的危害還是比較嚴(yán)重的。不同蔬菜其抗性不同，例如，受害的臨界濃度大豆約為50mg/kg，蘿卜為10～25mg/kg等。對氟特別敏感的花卉有唐菖蒲、郁金香、玉簪、杜鵑、梅花等；抗性中等的有桂花、水仙、雜種香水月季、天竺葵、山茶花、醉蝶花等；抗性強(qiáng)的有金銀花、紫茉莉、玫瑰、洋丁香、廣玉蘭、絲蘭等。

臭氧所造成的受害癥狀隨植物種類和所處條件而不同。一般受害葉面變灰色，出現(xiàn)白色的蕎麥皮狀的小斑點(diǎn)或暗褐色的點(diǎn)狀斑，或不規(guī)則的大范圍壞死。其受害的臨界值大致為0.05mg/kg，1～2h就可受害。臭氧可影響碳水化合物的代謝和細(xì)胞的透過率，氧化劑可影響酶的活性和細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，過氧硝酸乙酰還可以影響光合反應(yīng)。當(dāng)臭氧與二氧化碳共同存在時(shí)，會(huì)增大損害的嚴(yán)重程度。這種增大的作用在兩種氣體濃度較低時(shí)更為明顯，當(dāng)臭氧的濃度很高時(shí)，則表現(xiàn)出臭氧型損害癥狀。臭氧危害植物柵欄組織的細(xì)胞壁和表皮細(xì)胞，在葉片表面形成紅棕色或白色斑點(diǎn)，最終可導(dǎo)致花卉等作物的枯死。

7.2.2　有害氣體的規(guī)避

關(guān)于有害氣體對設(shè)施作物的危害，應(yīng)采取一些防預(yù)措施，目前尚無充分地、有效的研究結(jié)果。一般只是局部的針對具體問題予以注意，改進(jìn)栽培和施肥方法，使用抗性強(qiáng)的品種，提高作物的耐受能力。

1）防止農(nóng)藥的殘毒污染

限制使用某些殘留期較長的農(nóng)藥品種，例如1605、多菌靈、殺螟粉等，這些農(nóng)藥的殘留期為15～30d。改進(jìn)施藥方法，如發(fā)展低容量和超低容量噴霧法，應(yīng)用顆粒劑及緩解劑等，既可提高藥效，又能減少用藥量，緩解劑還可以使某些高毒農(nóng)藥低毒化。

2）防止有機(jī)肥產(chǎn)生有害氣體

在設(shè)施當(dāng)中施入基肥時(shí)，一點(diǎn)要施入腐熟的有機(jī)肥料，如施入未腐熟的有機(jī)肥，這些有機(jī)肥在發(fā)酵腐熟過程中容易產(chǎn)生大量的氨氣（NH3）和二氧化氮（NO2）污染設(shè)施內(nèi)空氣。

3）防止農(nóng)藥對植物的藥害

在高溫下噴藥，以免引起藥害；注意不能將一種農(nóng)藥與另一種農(nóng)藥任意混用，不要切實(shí)按面積使用藥量，濃度切勿過高，藥量過大。

4）防止大氣污染

①園藝設(shè)施應(yīng)遠(yuǎn)離有污染源的地方　如工廠、礦山及化工廠等地，避免受排放的工業(yè)廢氣的污染

②農(nóng)用塑料化工廠要嚴(yán)格禁止使用某些原料　如正丁酯（C4H9）、鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）、己二酸二辛酯[C8H17OOC（CH2）4COOC8H17]等原料，以免產(chǎn)生有害氣體污染設(shè)施內(nèi)的空氣。

③采用指示植物檢測、防止氣體污染　如荷蘭檢測二氧化硫用菊、萵苣、苜蓿、三葉草、蕎麥等。檢測HF用唐菖蒲、洋水仙。日本檢測二氧化硫用苜蓿、大麥、棉、胡椒；檢測HF用唐菖蒲、杏樹、李樹、玉米；檢測氯氣用水稻；檢測甲烷用蘭草；檢測臭氧用葡萄、煙草、檸檬、矮牽牛。

5）防止地?zé)崴奈廴?/p>

地?zé)崴乃|(zhì)隨地區(qū)不同而有差異，如有的水質(zhì)中含有氟化氫、硫化氫等氣體常引起設(shè)施和器材的腐蝕、磨損和積水垢等，因此.在利用地?zé)崴∨瘯r(shí)盡量不用金屬管道，采用塑料管道。千萬不能用地?zé)崴鳛楣喔人?，以免造成土壤污染?/p>

任務(wù)7.3　有益氣體及增施技術(shù)

活動(dòng)情景　設(shè)施內(nèi)的有益氣體對設(shè)施內(nèi)所栽種的園藝作物會(huì)產(chǎn)生很大的影響，尤其是設(shè)施內(nèi)二氧化碳和氧氣，設(shè)施內(nèi)二氧化碳?xì)怏w的調(diào)控是設(shè)施氣體調(diào)控的重要內(nèi)容，通過此任務(wù)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠熟悉便攜式二氧化碳測定儀的使用方法，利用攜式二氧化碳測定儀測定設(shè)施內(nèi)二氧化碳濃度在一天當(dāng)中的周期性變化，并繪制出折線圖，為設(shè)施內(nèi)何時(shí)增施二氧化碳?xì)夥省⒑螘r(shí)減少二氧化碳?xì)怏w打下基礎(chǔ)。

工作過程設(shè)計(jì)

續(xù)表

工作任務(wù)單

任務(wù)相關(guān)知識點(diǎn)

在設(shè)施這個(gè)密閉或半密閉系統(tǒng)中，有益氣體氧氣（O2）和二氧化碳（CO2）的變化要不露地劇烈得多，在一天當(dāng)中其濃度的變化很顯著。

7.3.1　設(shè)施內(nèi)常見有益處氣體及其作用

1）氧氣（O2）

園藝作物生命活動(dòng)需要氧氣，尤其在夜間，光合作用因?yàn)楹诎档沫h(huán)境而不再進(jìn)行，呼吸作用則需要充足的氧氣。地上部分的生長需氧來自空氣，而地下部分根系的形成，特別是側(cè)根及根毛的形成，需要土壤中有足夠的氧氣，否則根系會(huì)因?yàn)槿毖醵舷⑺劳?。在花卉栽培中常因灌水太多或土壤板結(jié)，造成土壤中缺氧，引起根部危害。此外，在種子萌發(fā)過程中必須要有足夠的O2，否則會(huì)因酒精發(fā)酵毒害種子使其喪失發(fā)芽力。

2）二氧化碳（CO2）

綠色植物進(jìn)行光合作用的公式為：

可見CO2是園藝作物生命活動(dòng)必不可少的，是光合作用的原料。大氣中的CO2含量約為0.03%，這個(gè)濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足園藝作物進(jìn)行光合作用的需要，若能增加空氣當(dāng)中的CO2濃度，將會(huì)大大促進(jìn)光合作用，從而大幅度提高產(chǎn)量，稱為“氣體施肥”。增施CO2，對花卉生育具有促進(jìn)作用，露地栽培難以進(jìn)行氣體施肥，而設(shè)施栽培因?yàn)榭臻g有限，可以形成封閉狀態(tài)，進(jìn)行氣體施肥并不困難。各種作物對二氧化碳的吸收存在補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)。

7.3.2　CO2濃度的調(diào)節(jié)與控制

1）設(shè)施內(nèi)CO2濃度的特點(diǎn)

（1）設(shè)施內(nèi)CO2濃度變化

設(shè)施中CO2來源除了空氣固有的CO2之外，還有作物呼吸作用、土壤微生物活動(dòng)以及有機(jī)物分解發(fā)酵、煤炭柴草燃燒等放出CO2。，所以夜間保護(hù)設(shè)施內(nèi)CO2濃度比外界高。但從清晨天亮之后，作物立即開始旺盛地進(jìn)行光合作用，吸收大量的CO2，造成白天設(shè)施內(nèi)CO2濃度比外界的還低。由于園藝設(shè)施的類型、面積、空間大小、通風(fēng)換氣窗開關(guān)狀況以及所栽培的作物種類、生育階段和栽培床等條件不同，使保護(hù)地內(nèi)CO2濃度日變化有很大差異。如圖7.1和圖7.2所示。

（2）CO2濃度的分布

設(shè)施內(nèi)各部位的CO2濃度分布不均勻。以溫室為例，晴天當(dāng)室內(nèi)天窗和一側(cè)側(cè)窗打開，作物生育層內(nèi)部CO2濃度降低到135～150μL/L，比生育層的上層低50～65μL/L，僅為大氣CO2標(biāo)準(zhǔn)濃度的50%左右。但在傍晚、陰雨天則相反，生育層內(nèi)CO2濃度高，上層濃度低。設(shè)施內(nèi)CO2濃度分布不均勻，使作物植株各部位的產(chǎn)量和質(zhì)量也不一致塑料大棚橫斷面的中部與邊區(qū)的CO2濃度分布也不均勻，使大棚中部黃瓜光合強(qiáng)度與邊區(qū)的差異大，造成大棚中部為高產(chǎn)區(qū)、邊區(qū)為低產(chǎn)區(qū)。

圖7.1　設(shè)施內(nèi)CO2濃度的變化曲線

圖7.2　日光溫室CO2濃度日變化

2）空間CO2濃度的調(diào)節(jié)與控制

（1）CO2的濃度和用量

經(jīng)濟(jì)又有明顯效果的二氧化碳濃度，對于一般蔬菜而言，約為大氣（大氣中CO2的含量為0.03%）含量的5倍，二氧化碳施肥最適宜濃度與作物自身和其他環(huán)境因子有關(guān)，一般應(yīng)隨光照強(qiáng)度的增加而逐步提高CO2的用量。

（2）施用時(shí)間及作物的發(fā)育階段

二氧化碳施肥時(shí)間，必須在一定的光強(qiáng)和溫度下進(jìn)行。即在其他條件適宜，而只因二氧化碳不足影響光合作用時(shí)施用，才能發(fā)揮其良好的作用。一般溫室在上午隨著光照的加強(qiáng)，二氧化碳濃度因作物的吸收而迅速下降，這時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二氧化碳施肥。冬季（11月份至翌年2月份）二氧化碳施肥時(shí)間約為上午9時(shí)，東北地區(qū)可適當(dāng)延后，可根據(jù)室內(nèi)見光后1h左右進(jìn)行，春秋兩季可適當(dāng)提前。中午設(shè)施內(nèi)溫度過高，需要進(jìn)行通風(fēng)，可在通風(fēng)前0.5h停止，下午一般不施用。

至于生育期中以哪個(gè)時(shí)期施肥最好，

具體而言如下：

二氧化碳施肥時(shí)間，從理論上講，二氧化碳施肥應(yīng)在作物生長周期中光合作用最旺盛的時(shí)期和一日中光照條件最好的時(shí)間進(jìn)行。

一天中，二氧化碳施肥時(shí)間應(yīng)從日出或日出后0.5～1h開始，通風(fēng)換氣之前結(jié)束。嚴(yán)寒季節(jié)或陰天不通風(fēng)時(shí)，可到中午停止施肥。

苗期施肥應(yīng)及早進(jìn)行。

定植后的二氧化碳施肥時(shí)間取決于作物種類、栽培季節(jié)、設(shè)施狀況和肥源類型。

果菜類定植后到開花前一般不施肥，待開花坐果后開始施肥，主要是防止?fàn)I養(yǎng)生長過旺和植株徒長；葉菜類則在定植后立即施肥。

隨作物種類而不同，在果實(shí)或根膨大速度快的時(shí)期，施用效果較顯著。例如，黃瓜采收初期開始施用比較合理，施用過早容易徒長。

3）CO2來源及其使用

二氧化碳肥源及其生產(chǎn)成本，是決定在設(shè)施生產(chǎn)中能否推廣及應(yīng)用的關(guān)鍵問題。CO2來源有以下幾種途徑：

（1）有機(jī)肥發(fā)酵

肥源豐富，成本低，簡單易行，但二氧化碳發(fā)生量集中，也不易掌握。提供作物生長必需的營養(yǎng)物質(zhì)，改善土壤理化性狀，釋放大量二氧化碳；釋放二氧化碳的持續(xù)時(shí)間短，產(chǎn)氣速度受外界環(huán)境和微生物活動(dòng)影響較大，不易調(diào)控；未腐熟廄肥在分解過程中還可能產(chǎn)生氨氣、二氧化硫、二氧化氮等有害氣體。

（2）燃燒煤油

每升完全燃燒可產(chǎn)生2.5kg（1.27m3）的二氧化碳，但成本高，目前我國難以在生產(chǎn)中推廣。

（3）燃燒天然氣（包括煤油、丙烷、液化石油氣）

燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w，通過管道輸入到設(shè)施內(nèi)，但成本也較高。（在釋放二氧化碳的同時(shí)可產(chǎn)生一定熱量，利于提高設(shè)施內(nèi)溫度。缺點(diǎn)是氣熱分布不均勻有時(shí)因不完全燃燒產(chǎn)生有害氣體）。

（4）液態(tài)二氧化碳

為釀造工業(yè)酒精工業(yè)的副產(chǎn)品，經(jīng)壓縮裝在鋼瓶內(nèi)，可直接在設(shè)施，容易控制用量，肥源較多。

（5）固態(tài)二氧化碳（干冰）

放在容器內(nèi)，任其自身的擴(kuò)散，可起到施肥的效果，但成本較高，適合于小面積試驗(yàn)用。

（6）燃燒煤和焦炭

圖7.3　采用普通燃煤的溫室CO2施肥設(shè)備

1—普通煤爐；2—煙筒；3—過濾器；4—?dú)獗茫?—藥液；6—曝氣管；7—反應(yīng)室

燃料來源容易，一般1kg煤燃燒后產(chǎn)生2～4kg的CO2，因此費(fèi)用低廉；但燃燒中常產(chǎn)生SO2及CO等有害氣體，不能直接作為氣肥使用。圖7.3為國內(nèi)廠家開發(fā)的采用普通爐具的CO2發(fā)生設(shè)備埋在使用中是將普通的煤爐燃燒的煙氣巾幗過濾器除掉粉塵和煤焦油等成分，再用氣泵送入反應(yīng)室，煙氣通入特別配置的藥液中，通過方向反應(yīng)，有害氣體被吸收后，輸入潔凈的CO2。

（7）化學(xué)反應(yīng)法

在我國溫室生產(chǎn)中也廣泛采用碳酸氫銨與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2，反應(yīng)式如下：

2NH4HCO3+H2SO4===（NH4）2SO4+2H2O+2CO2↑

實(shí)際使用中采用工業(yè)硫酸（濃度92%），與碳酸氫銨的重量比例為1∶1.5，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)研制有專用的發(fā)生器，也有直接在塑料桶或是瓷器等簡易容器中反應(yīng)的，該方法設(shè)備構(gòu)造簡單、操作簡便、費(fèi)用低，期反應(yīng)副產(chǎn)品硫酸銨可作為化肥施用。

此外，在生產(chǎn)中也采用碳酸鹽（石灰石）和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，反應(yīng)式如下：

CaCO3十===2HClCaCl2+H2O+CO2↑

（8）二氧化碳顆粒氣肥

以碳酸鈣為基料、有機(jī)酸作調(diào)理劑、無機(jī)酸作載體，在高溫高壓下擠壓而成，施入土壤后在理化、生化等綜合作用下可緩慢釋放二氧化碳。使用方便、安全，但對貯藏條件要求極其嚴(yán)格，釋放二氧化碳的速度受溫度、水分的影響，難以人為控制。

（9）通風(fēng)換氣

強(qiáng)制或自然通風(fēng)可迅速補(bǔ)充設(shè)施二氧化碳，此法簡單易行，但二氧化碳濃度的升高程度有限，作物旺盛生長期僅靠自然通風(fēng)不能解決二氧化碳的虧缺問題且寒冷季節(jié)通風(fēng)較少。因此本法難以應(yīng)用。

（10）生物生態(tài)法

將作物和食用菌間套作，在菌料發(fā)酵、食用菌呼吸過程中釋放出二氧化碳大棚、溫室內(nèi)發(fā)展種養(yǎng)一體，利用畜禽新陳代謝產(chǎn)生的二氧化碳。

7.3.3　通風(fēng)換氣

1）自然通風(fēng)

我國園藝設(shè)施目前多以單棟小型為主，所以主要靠自然通風(fēng)，它是利用設(shè)施內(nèi)外氣溫差產(chǎn)生的重力達(dá)到換氣目的，效果明顯。

（1）底窗通風(fēng)型

從門和邊窗進(jìn)入的氣流沿著地面流動(dòng)，大量冷空氣隨之進(jìn)入室內(nèi)，形成室內(nèi)不穩(wěn)定氣層，把室內(nèi)原有的熱空氣頂向設(shè)施的上部，在頂部就形成了一個(gè)高溫區(qū)。而在棚四周或溫室底部和門口附近，常有1/5～1/4的面積受“掃地風(fēng)”危害，造成秧苗生長緩慢。因此，初春時(shí)，應(yīng)避免底窗、門通風(fēng)。必須通風(fēng)時(shí)，在門下部50cm高處用塑料膜擋住，日光溫室與塑料大棚目前底窗與側(cè)窗通風(fēng)時(shí)，多用扒縫方式，通風(fēng)口不開到底，多在肩部開縫，以避免冷空氣直入危害。

（2）天窗通風(fēng)型

開窗通風(fēng)包括開天窗和頂部扒縫，天窗面積是固定的，通風(fēng)效果有限不如扒縫的好。天窗的開閉與當(dāng)時(shí)的風(fēng)向有關(guān)，順風(fēng)開啟時(shí)排氣效果好，逆風(fēng)開啟時(shí)增加進(jìn)風(fēng)量，排氣的效果就差。天窗的主要作用是排氣，所以最好采用雙向啟閉的風(fēng)窗，盡量保持順風(fēng)開窗的位置，才有利于排氣。扒縫通風(fēng)的面積可隨室溫和濕度高低調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)控制效果好。

（3）底窗（側(cè)窗）、天窗通風(fēng)型

天窗主要起排氣作用，底窗或扒底縫主要是進(jìn)氣，從側(cè)面進(jìn)風(fēng)，冷氣流進(jìn)入室內(nèi)，將熱空氣向上頂，一般進(jìn)入設(shè)施內(nèi)的風(fēng)速，迅速衰減一半，并且繼續(xù)削弱，所以排氣效果特別明顯。

2）強(qiáng)制通風(fēng)

大型連棟溫室，需進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。在通風(fēng)的出口和入口處增設(shè)動(dòng)力扇，吸氣口對面裝排風(fēng)扇，或排氣口對面裝送風(fēng)扇，使室內(nèi)、外產(chǎn)生壓力差，形成冷熱空氣的對流，從而達(dá)到通風(fēng)換氣目的。強(qiáng)制通風(fēng)一般有溫度自控調(diào)節(jié)器，它與繼電器相配合，排風(fēng)扇可以根據(jù)室內(nèi)溫度變化情況自動(dòng)開關(guān)。通過溫度自動(dòng)控制器，當(dāng)溫室超過設(shè)定溫度時(shí)即進(jìn)行通風(fēng)。

（1）強(qiáng)制通風(fēng)方式

強(qiáng)制通風(fēng)大致分為以下幾種方式：

①低吸高排型　即吸氣口在溫室的下部，排風(fēng)扇在上部。這種通風(fēng)方式風(fēng)速較大、通風(fēng)快，但是溫度分布不均勻，在頂部及邊角常出現(xiàn)高溫區(qū)，如圖7.4（a）所示。

②高吸高排型　即吸氣口和排風(fēng)扇都在溫室上部，這種配置方式往往使下部熱空氣不易排出，常在下部存在一個(gè)高溫區(qū)域，對作物生長不利，如圖7.4（b）所示。

③高吸低排型　吸氣口在上部，排風(fēng)扇位置在下部。室內(nèi)溫度分布較均勻，只有頂部有小范圍的高溫區(qū)，如圖7.4（c）所示。

圖7.4　強(qiáng)制通風(fēng)方式示意圖

（2）強(qiáng)制通風(fēng)的效果

強(qiáng)制通風(fēng)的目的是要使設(shè)施內(nèi)溫度、濕度和氣體環(huán)境得到迅速的改善，使不利的條件在較短的時(shí)間內(nèi)變?yōu)橛欣臈l件，比自然通風(fēng)效果明顯。由控溫儀根據(jù)作物生長需要的溫度，和實(shí)際室內(nèi)溫度高低發(fā)出信號，排風(fēng)扇自動(dòng)開關(guān)，高溫、高濕及有害氣體隨時(shí)排除，所以其產(chǎn)量比自然通風(fēng)的高。

7.3.4　設(shè)施土壤氣體環(huán)境及調(diào)控

1）土壤氣體環(huán)境

在根圈環(huán)境中，要求土壤有良好的通氣性，土壤氣體中CO2濃度不可過高，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)土壤氣體環(huán)境是作物生育的重要條件。土壤氣體中O2的減少和CO2的增多，能影響蔬菜種子的發(fā)芽，根的生長和根對養(yǎng)分的吸收。一般蔬菜種子的發(fā)芽需要土壤中有10%～50%的O2。黃瓜和蒜苗較耐低O2濃度，在濃度1%時(shí)發(fā)芽率是20%，2%時(shí)發(fā)芽率增到50%；芹菜和蘿卜等濃度在5%以下幾乎不能發(fā)芽。

O2濃度的降低還能影響根對各種養(yǎng)分的吸收，如N、P、K、Ca、B的含量變少，Mg、Na等含量變多，所以在設(shè)施內(nèi)要注意使用發(fā)酵好的有機(jī)肥，改進(jìn)土壤的物理性質(zhì)。

2）土壤氣體的調(diào)節(jié)

一般是施用腐熟的有機(jī)肥或用作物秸稈改進(jìn)土壤的透氣性，由于透氣性變好，其他物理性狀如保溫性、保水性和透水性都變好。施有機(jī)物時(shí)，能提高土壤的保肥性和減少肥料對pH的影響?？紫抖?、透氣性好的土壤O2含量高，有充分的氧進(jìn)行呼吸作用，使根系發(fā)育好，也促進(jìn)了地上部的發(fā)育。除此之外，土壤中氣體的調(diào)節(jié)方法還有以下幾種：

（1）地面覆蓋

利用地膜、無紡布、砂石、秸稈、落葉等進(jìn)行土壤表面覆蓋，不僅可以防寒，防止土壤水分蒸發(fā)散失，而且還能保持土壤良好的物理性質(zhì)，使土壤疏松通氣。

（2）勤鋤地，深中耕

鋤地可以疏松地表土，以增加土壤的容氣量；中耕，特別是深中耕，可以大大提高土壤的通透性，以改善土壤的水、氣條件。

（3）采取壟作

壟作不僅便于中耕，而且可以增加土壤與空氣的接觸面積，以提高土壤中氣體的含量。

（4）采取滴灌或膜下滴灌

可以防止土壤表面板結(jié)，以提高土壤的通氣性。

（5）播種水或定植水采取暗水

即先澆透底水后再播種、覆土；或隨水栽苗，待水滲下后再覆土。采取這種方法，地表土疏松通氣，不僅保墑，有利于提高地溫，還保證了種子萌發(fā)和幼苗根系活動(dòng)對氧氣的需要。

7.3.5　園藝設(shè)施內(nèi)空氣的流動(dòng)

設(shè)施內(nèi)空氣流動(dòng)狀況不僅影響氣溫的分布，而且影響葉面的光合強(qiáng)度、蒸騰等生理過程。在某一氣流速度范圍內(nèi)，可以增加作物的葉面積和干物重，超過此范圍，反而產(chǎn)生抑制作用，該風(fēng)速限范圍大約為0.5m/s?？諝馔ㄟ^氣流到達(dá)作物葉面時(shí)，葉面與空氣摩擦產(chǎn)生黏性，從而在葉面附近，形成一個(gè)風(fēng)速較低的氣層稱為葉面邊界層（境界層）?？諝庵蠧O2通過葉面邊界層到達(dá)葉面，再從葉面上的氣孔經(jīng)過葉肉到達(dá)葉綠體內(nèi)進(jìn)行光合作用。設(shè)施內(nèi)有0.5～1.0m/s的微風(fēng)，可減小葉層邊界層的阻力，有利CO2進(jìn)入葉片氣孔內(nèi)。如果風(fēng)速過大，為防止葉面蒸騰量過大，葉面氣孔張開度變小，導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度逐漸減少。但這時(shí)如能增加空氣相對濕度到80%，光合強(qiáng)度還能隨著風(fēng)速增加一些。對作物群體而言，增加單位面積株數(shù)，其干物重也隨著增加，但增加到一定密度時(shí)，其干物重再也不能增加了，這是群體內(nèi)的CO2擴(kuò)散量達(dá)到一定程度的結(jié)果。因此，設(shè)施內(nèi)有適宜風(fēng)速的空氣流動(dòng)，能提高光合強(qiáng)度而增產(chǎn)。

為保證設(shè)施內(nèi)有一定量的空氣流動(dòng)，除了熟悉氣流循環(huán)規(guī)律、注意選擇通風(fēng)沒備和通風(fēng)方法外，還要注意通風(fēng)量和分布狀況。在決定通風(fēng)時(shí)不僅要考慮降溫、降濕效果，還要考慮風(fēng)速。為使植株群體內(nèi)部有微風(fēng)，最好有0.5m/s左右的通風(fēng)量。

實(shí)訓(xùn)13：二氧化碳施肥技術(shù)

1）實(shí)訓(xùn)目的

設(shè)施栽培增施CO2技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要措施之一。增施CO2有利于培育壯苗，促進(jìn)植物生長發(fā)育，增加產(chǎn)量改善品質(zhì)，還可提高作物抗病能力。

各種作物對CO2的吸收有不同的補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和最適濃度。C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)接近0，C3植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)為30～90μL/L，多數(shù)蔬菜的飽和點(diǎn)為1000～2000μL/L，最適合的CO2濃度一般為600～800μL/L而空氣中CO2濃度一般為300μL/L左右，明顯低于作物所需最佳濃度，特別在設(shè)施內(nèi)相對密閉的特殊環(huán)境內(nèi)，CO2濃度更低。日出后作物進(jìn)行旺盛的光合作用，會(huì)使CO2濃度急劇降低，造成CO2虧缺。因此，設(shè)施內(nèi)增施CO2，以保持適宜濃度，尤為重要。

增加設(shè)施內(nèi)CO2濃度的方法很多，有通風(fēng)換氣法、土壤增施有機(jī)肥法、深施碳酸氫氨（或施固體CO2顆粒肥）、生物生態(tài)法、燃燒碳?xì)淙剂戏?、液態(tài)（鋼瓶裝）CO2法、化學(xué)反應(yīng)法等。其中化學(xué)反應(yīng)法是目前設(shè)施內(nèi)增加CO2濃度的主要方式，下面將予以介紹。

2）實(shí)訓(xùn)原理

利用酸與碳酸鹽反應(yīng)生成碳酸，碳酸不穩(wěn)定，可分解為水和CO2的原理，增加設(shè)施內(nèi)CO2濃度。反應(yīng)式為：

2NH4HCO3+H2SO4===（NH4）2SO4+2H2O+2CO2↑

環(huán)境中CO2濃度采用便攜式紅外CO2分析儀測定，其原理為：凡由不同原子組成的氣體分子都有吸收紅外線輻射能的作用。不同氣體有不同的吸收波長。吸收強(qiáng)度與氣體的濃度有關(guān)，即：紅外線通過這些氣體后，其輻射能就會(huì)損失一些，在一定范圍內(nèi)，能量損失的多少與氣體的濃度有關(guān)。這種由被測氣體引起的能量變化可由探測器定量測定，然后經(jīng)電路系統(tǒng)放大，由儀表顯示出來。

紅外光源發(fā)出的紅外線分別均勻地通過測定室和參比室進(jìn)入探測器，給參比室通氮?dú)?，使該室保持無CO2環(huán)境；當(dāng)待測氣體流經(jīng)測定室時(shí)，通過測定室的紅外線被待測氣體中吸收一部分，致使到達(dá)探測器的紅外線較參比室弱。探測器測到這一差異后，經(jīng)處理即由儀表顯示出來（參照儀器使用說明書）。

3）材料與用具

①材料　黃瓜、茄子、番茄等果菜類生產(chǎn)溫室或塑料大棚一棟。

②用具　紅外CO2分析儀（一臺）或光合測定系統(tǒng)、塑料桶（34個(gè)）或廣口玻璃罐頭瓶。

③藥品　NH4HCO3，H2SO4。

4）實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟

①稀釋濃H2SO4按要求（表7.1）取適量H2SO4，按硫酸∶水=1∶4的比例進(jìn)行稀釋，稀釋時(shí)一定要將H2SO4慢慢倒入水中，且邊倒邊攪拌。

表7.1　667m2標(biāo)準(zhǔn)棚室

②分裝稀釋后的硫酸于34個(gè)塑料桶中，或廣口玻璃罐頭瓶中。

③將盛有稀硫酸的容器吊掛在離地面1.2m的高度，每20m2設(shè)一施放點(diǎn)。

④預(yù)先將每日所用碳酸氫氨等分34份，揭草苫后2h分別加入到盛稀硫酸的容器中，使H2SO4和NH4HCO3發(fā)生反應(yīng)生成CO2。

⑤CO2濃度監(jiān)測　施放前測定一次原始濃度，以后每0.5h用紅外線CO2分析儀測定環(huán)境中CO2濃度及光合速率。

⑥施肥方法　注意：

a.為減少工作量，可一次加入3～5d的稀硫酸的量。

b.除上述方法外，還可用小蘇打加H2SO4。反應(yīng)原理是：

2NaHCO3+H2SO4===Na2SO4+2CO2↑+2H2O

或用石灰石（CaCO3）加鹽酸

CaCO3+===2HClCaCl2+CO2↑+H2O

使用鹽酸時(shí)按1∶1對水稀釋，隨用隨配，以免揮發(fā)，并將石灰石砸成碎塊，故入盛有鹽酸的容器中，反應(yīng)剩余物要倒在棚室外部。

c.實(shí)訓(xùn)應(yīng)于晴天進(jìn)行。就一天來講，施用時(shí)間要根據(jù)光合作用的進(jìn)行而定。在設(shè)施內(nèi)一般光照強(qiáng)度達(dá)到1500lx時(shí)，作物開始光合活動(dòng)，達(dá)到5000lx時(shí)，光合強(qiáng)度增加，室內(nèi)CO2濃度下降，這時(shí)即為開始施用CO2的時(shí)間。晴天一般在日出后30min，如果施入有機(jī)肥較多，可在日出后1h施用CO2。停止施用CO2的時(shí)間依溫度管理而定，一般應(yīng)在換氣前30min停止施用。上午同化CO2能力強(qiáng)，可多施或濃度大一些；下午同化能力弱，可少施或不施。

d.施放次數(shù)受棚溫的影響，超過32℃停止施放，停放0.5h后進(jìn)行放風(fēng)。

e.蔬菜作物整個(gè)生育期尤以初期施用CO2效果較好。苗期占地面積小，育苗集中，施用CO2設(shè)施簡單，施用后對培育壯苗、縮短苗齡等都有良好效果?？稍诙ㄖ?周后，植株已經(jīng)緩苗時(shí)施用。對于黃瓜、番茄、茄子等果菜類蔬菜于雌花著生期、開花期、結(jié)果初期施用，可促進(jìn)果實(shí)肥大；若在開花結(jié)果前過多、過早施用CO2，只能促使莖葉繁殖，對果實(shí)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量并無顯著提高。

5）作業(yè)

①增加設(shè)施內(nèi)二氧化碳濃度的方法和途徑有哪些？以哪種方法最具推廣應(yīng)用前景？

②如何提高設(shè)施內(nèi)二氧化碳的施肥效果？

③分析CO2化學(xué)反應(yīng)能在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

④按表7.2逐項(xiàng)記載綜合分析施用CO2對果菜類生長發(fā)育的影響。

表7.2　施用CO2對蔬菜生長發(fā)育的影響

項(xiàng)目小結(jié)

設(shè)施是一個(gè)密閉或半密閉系統(tǒng)，空氣流動(dòng)性小，棚內(nèi)的氣體均勻性較差，與外界交換很少，往往造成園藝作物生長需要的氣體嚴(yán)重缺乏，而對園藝作物生長不利的有害氣體增多，或有害的氣體又排不出去，生長需要的氣體外界不好進(jìn)入設(shè)施內(nèi)，使設(shè)施內(nèi)的園藝作物因有益氣體缺乏生長受阻或是有害氣體多是園藝作物受害。因此，對設(shè)施內(nèi)進(jìn)行合理的氣體調(diào)控是非常必要的，利用各種方法使設(shè)施內(nèi)有益氣體在園藝作物需要時(shí)施入，及時(shí)排出設(shè)施內(nèi)有害氣體。

思考練習(xí)

1.設(shè)施內(nèi)常見的有害氣體有哪些？

2.常用制取CO2氣體的方法有哪些？