設施氣體環(huán)境及其調控

1、 自然狀態(tài)下，CO2約占空氣的0.03%，含量為330mg/L。作物進行光合作用的最適CO2含量約為1000mg/L，并且在作物密植、水肥豐富的環(huán)境中作物需要CO2的量會更高。因此，設施溫室若僅靠通風換氣來補充CO2，實際上是遠遠不能滿足需要的。 若增加空氣中的CO2含量：1. 能夠使葉肉細胞間隙中的CO2含量增加，有利于葉綠體獲得CO2，有利于光合作用進行；2. 提高1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性，增強光合作用固定CO2的能力，降低光呼吸強度，也有利于光合作用進行。實踐證明，在水稻抽穗前若將空氣中的CO2含量增加2倍，水稻即可增產29%。二、設施內二氧化碳氣體狀況及其調控二、設施內二氧化碳氣

2、體狀況及其調控 (一一)設施內設施內CO2來源：來源：1.作物呼吸放出CO22.土壤微生物活動，分解有機物放出CO23.加溫溫室內燃燒煤炭、柴草等放出CO24.CO2施肥(二二)設施內設施內CO2濃度變化規(guī)律：濃度變化規(guī)律：1.夜間富集、白天虧缺：夜間CO2濃度高于外界，而白天由于作物的光合作用，CO2濃度較外界低。晴天低于陰天，白天低于夜間。2. 作物生育期影響：作物出苗、定植等呼吸作用強的時期，排出CO2量較大，設施內CO2濃度較高；其他時期呼吸強度較弱， CO2濃度相對較低。3. 溫室容積越大，CO2變化率越小，最低濃度出現(xiàn)的時間越遲。(三三)設施內設施內CO2濃度的影響因素：濃度的影響

3、因素：1. 光照強度的變化影響光合作用強度，也影響CO2濃度，晴天CO2濃度低于陰天，白天低于夜間。2.設施內溫度變化3.設施類型、結構、面積、空間大小。4.設施內通風換氣方法及時間長短。5.栽培床內有機質含量。6.設施內作物種類、生育時期。1、作物光合作用最適、作物光合作用最適CO2濃度：濃度： 研究認為：0.15%0.3% 時，作物光合作用最強，是其生育最適CO2濃度。但實際要達到此濃度的話生產成本會很高，所以從經(jīng)濟效益和設施結構考慮，0.06%0.1% 也可取得良好效果。(四四)、設施內設施內CO2濃度調控濃度調控2、CO2施用量：施用量： 由保護地大小、CO2設定濃度、設施換氣率、作物

4、CO2吸收量、CO2發(fā)生量而定。3、CO2施肥碳素主要來源：施肥碳素主要來源：（1）工礦生產或酒精釀造副產品：（2）空氣分離：將空氣分離CO2，再經(jīng)低溫壓縮成液態(tài)CO2。（3）化學分解：強酸與碳酸鹽反應放出CO2氣。（4）碳素燃料充分燃燒產生CO2：如煤、油、液化氣、沼氣等。（5）利用微生物分解有機物放出CO2 ：如增施有機肥料等。4、 CO2施肥的作用：施肥的作用：（1）提高光合速率，促進作物生長，增加株重、葉面積比及干重（2）增加開花數(shù)、提高座果率（3）促進生長發(fā)育，提高產量產值（4）改善品質，增加果實內含物（維生素、可溶性固形物）含量（1）施用時期與時間 根據(jù)蔬菜種類、栽培方式、栽培床狀

5、況、作物生育時期及天氣變化等確定。 果菜類在開花結果開始時施用，葉菜類在定植后35天根系開始活動時或出現(xiàn)34片真葉時施用，根菜類在肉質根膨大期施用 一天中，一般于晴天日出后半小時或冬季揭簾后半小時開始，到通風換氣時停止；冬季或陰天密閉不通風時，可延長到中午停止；晴天適宜CO2施肥而雨天不施肥；施肥最適溫度為2328C5、二氧化碳施肥的方法、二氧化碳施肥的方法(2)(2)施肥的方法施肥的方法通風通風 溫室的通風管理是補充二氧化碳的最簡便的方法。但不一定能滿足作物的CO2濃度需求，而且寒冷季節(jié)通風易導致降溫，應用受到限制。 增施有機肥增施有機肥 有機物在土壤分解時放出大量的CO2氣體，1t有機物最

6、終能釋放出1.5t的CO2氣體，秸稈堆肥施入土壤56d，就能釋放大量的CO2氣體。肥源豐富，簡單易行，但CO2發(fā)生量集中，也不易控制。 燃燒法釋放二氧化碳燃燒法釋放二氧化碳 每升完全燃燒的白煤油可產生2.5（1.27m3）的CO2，其反應式為：2C10H2231O2 = 20 CO222H2O 將白煤油、天然氣、沼氣等燃燒后放出的CO2通入室內，燃燒均在CO2發(fā)生器內進行。發(fā)生器構造簡單，分為貯油罐和圓形燃燒筒兩部分。白煤油在常溫常壓下是液體，運輸貯藏不需要特制耐壓的鋼瓶，利用方便，供給及時，CO2產生量易控制。燃燒法釋放二氧化碳燃燒法釋放二氧化碳 如燃燒沼氣，結合生態(tài)型日光溫室建設，是目前國

7、內大棚生產最值得推廣的二氧化碳施肥技術。大棚內每50m2設置一盞沼氣燈，每100m2設置一臺沼氣灶，每天日出后燃放，每立方米沼氣大約可得0.9m3二氧化碳。在棚內二氧化碳濃度達到0.1%0.12%時停止施肥，關閉大棚2小時左右，棚溫達30C時開棚降溫。 即使在寒冷季節(jié)，普通沼氣池燃燒沼氣后都可以使600m3溫室的二氧化碳濃度達到0.1%0.16%。液態(tài)二氧化碳管路釋放法液態(tài)二氧化碳管路釋放法 液化二氧化碳是酒精廠的副產品。在大棚、溫室內施用方法方便、衛(wèi)生，易控制施用量，是有效的CO2施用方法。不足之處是鋼瓶租賃費用較高。 把二氧化碳鋼瓶放在臺秤上，按棚室的空間計算，1000m3的空間，每次放二

8、氧化碳23。先在鋼瓶上接上減壓閥，上面接上膠管，并系于棚室橫梁上，塑料管上打放氣孔，孔徑0.81.2mm，孔距1.01.5m，遠離鋼瓶，孔徑加大，孔距相應減少。 化學反應法化學反應法 利用化學反應產生CO2。常用的方法有鹽酸石灰法和碳酸氫銨硫酸法。其中碳酸氫銨硫酸法取材方便，成本低。反應式為： CaCO3 + 2HCI = CaCI2 + CO2 + H2O 2NH4HCO3 + H2SO4 =（NH4）2SO4 + 2CO2 + 2H2O 晴天日出后0.51小時施用，通風前半小時停止，能夠使溫室內二氧化碳濃度達到1000mg/kg左右，連續(xù)施用30天以上，陰雨天停止。反應廢液為硫酸銨和水可稀

9、釋十倍后作土壤追肥。固體二氧化碳（干冰）固體二氧化碳（干冰） 干冰應在低溫下運輸，應用時從容干冰應在低溫下運輸，應用時從容器中取出，在常溫下升華為器中取出，在常溫下升華為CO2氣體。該方法簡單，用量易控制，氣體。該方法簡單，用量易控制，適宜小面積應用，但成本較高。適宜小面積應用，但成本較高。燃燒煤和木炭燃燒煤和木炭 燃料來源容易，但產生的燃料來源容易，但產生的CO2不宜控制，在不宜控制，在燃燒過程中常有一氧化碳和二氧化硫有害氣體伴隨而出。燃燒過程中常有一氧化碳和二氧化硫有害氣體伴隨而出。氣體肥料氣體肥料 固氣顆粒肥為直徑1cm的扁圓形顆粒，施入表土層后，在潮濕、適溫條件下發(fā)生生理生化作用，可持

10、續(xù)釋放CO2氣體40d左右。供氣濃度為5001000mg/kg。使用量每1000m2施60kg于12cm表土層。在蔬菜定植后施用一次，基本可供一茬作物的需要。 山東省農業(yè)科學院原子能研究所研制的固氣顆粒肥，作為設施CO2補充施肥效果良好。（1）光照（2）溫度（3）濕度（4）灌水和施肥5 5、二氧化碳施用期間的栽培管理、二氧化碳施用期間的栽培管理二、設施內有毒氣體危害和防止方法二、設施內有毒氣體危害和防止方法（一）氨（NH3） 1、來源、來源 （1）未腐熟的糞肥在土壤中分解釋放出NH3 。 （2）施用碳酸銨、碳酸氫銨肥料揮發(fā)NH3。 （3）施用尿素產生NH3。 2、最低危害濃度：、最低危害濃度：

11、 低濃度的氨氣不傷害植物, 可被植物吸收作為氮素營養(yǎng), 有利于植物生長。 NH3：510mg/L3、危害、危害中毒癥狀：中毒癥狀： 花及幼嫩組織褐變甚至發(fā)白，最后萎蔫死亡。黃瓜氨氣危害病：黃瓜氨氣危害?。?受害植株中部葉片首先表現(xiàn)癥狀，后逐漸向上、向下擴展，受害葉片的葉緣、葉脈間出現(xiàn)水浸狀斑點，嚴重時呈水燙狀大型斑塊，而后葉肉組織白化、變褐，23天后受害部干枯。葉背面受害處有下凹狀。受到過量氨氣危害的黃瓜，突然揭去覆蓋物時，則會出現(xiàn)大片或全部植株如同遭受重霜或強寒流侵襲的樣子，植 株最終變?yōu)辄S白色。 4、防止方法、防止方法（1）避免大量施用未腐熟廄肥、雞糞和人糞等有）避免大量施用未腐熟廄肥、雞

12、糞和人糞等有 機肥。機肥。（2）適量施用或不施用碳酸銨，最好與過磷酸鈣）適量施用或不施用碳酸銨，最好與過磷酸鈣 混施，可抑制混施，可抑制NH3揮發(fā)；施肥后及時覆土，揮發(fā)；施肥后及時覆土， 多澆水，不撒施。多澆水，不撒施。（3）加強通風換氣。）加強通風換氣。（二）二氧化硫（二）二氧化硫（SO2） 1 1、來源：、來源：含硫燃料的燃燒和室外空氣污染含硫燃料的燃燒和室外空氣污染 2 2、危害：、危害：刺激呼吸道、影響人體新陳代謝、影響人刺激呼吸道、影響人體新陳代謝、影響人 體生長發(fā)育。體生長發(fā)育。 3 3、防止方法、防止方法 （1 1）燃煤充分燃燒，封閉煙道縫隙，）燃煤充分燃燒，封閉煙道縫隙， （2

13、 2）不施未腐爛的有機肥。）不施未腐爛的有機肥。 （3 3）加強通風換氣）加強通風換氣（三）一氧化碳（CO） 1 1、來源：、來源：燃料質量差或燃燒不充分燃料質量差或燃燒不充分 2 2、危害：、危害：人體一氧化碳中毒，甚至導致死亡。人體一氧化碳中毒，甚至導致死亡。 3 3、防治方法：防治方法： （1）加熱爐須安裝煙囪；）加熱爐須安裝煙囪； （2）選用優(yōu)質燃料，保證充分燃燒；）選用優(yōu)質燃料，保證充分燃燒； （3）及時通風換氣。）及時通風換氣。（四）乙烯（四）乙烯（CH=CH=CHCH）與鄰苯二甲酸二異丁酯）與鄰苯二甲酸二異丁酯 1 1、來源：、來源：塑料薄膜、塑料管等爆曬或高溫下產生。塑料薄膜、

14、塑料管等爆曬或高溫下產生。 2 2、危害：、危害：催熟、老化；導致落花落果；毒害催熟、老化；導致落花落果；毒害 3 3、防止方法：、防止方法： （1 1）使用安全無毒塑料制品。）使用安全無毒塑料制品。 （2 2）及時通風。）及時通風。（五）亞硝酸氣體（五）亞硝酸氣體（NO2-） 1 1、來源：、來源：過量施用的氮素化肥過量施用的氮素化肥 2 2、危害：、危害：刺激呼吸道、影響人體新陳代謝、影響人刺激呼吸道、影響人體新陳代謝、影響人 體生長發(fā)育。體生長發(fā)育。 3 3、防止方法、防止方法 （1 1）燃煤充分燃燒，封閉煙道縫隙，）燃煤充分燃燒，封閉煙道縫隙， （2 2）不施未腐爛的有機肥。）不施未腐

15、爛的有機肥。 （3 3）加強通風換氣）加強通風換氣三、土壤氣體條件及其調控三、土壤氣體條件及其調控 1、土壤氣體環(huán)境、土壤氣體環(huán)境 作物根系呼吸作用為各種生理活動提供能量，作物根系呼吸作用為各種生理活動提供能量，要保證正常呼吸作用，需要充足的要保證正常呼吸作用，需要充足的O2和較低的和較低的CO2濃度。濃度。 土壤氣體中土壤氣體中O2的減少和的減少和CO2的增多，能影響蔬菜種子的的增多，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)芽需要土壤中有要土壤中有10%50%以上的以上的O2。黃瓜和蒜較耐低氧濃度，。黃瓜和蒜較耐低氧

16、濃度，在濃度在濃度1%時發(fā)芽率是時發(fā)芽率是20%，2%時發(fā)芽率增到時發(fā)芽率增到50%；芹菜和；芹菜和蘿卜等濃度在蘿卜等濃度在5%以下幾乎不能發(fā)芽。以下幾乎不能發(fā)芽。土壤氣體組成：土壤氣體組成：土壤氣體存在于土壤粒的間隙內，正常的土壤粒和間隙的比例土壤氣體存在于土壤粒的間隙內，正常的土壤粒和間隙的比例大約是大約是1:1，間隙內被氣體和水分充滿著，其比例又是大約，間隙內被氣體和水分充滿著，其比例又是大約1:1。如果孔隙的大小、孔隙率和含水量變化時，土壤的容氣量也發(fā)生如果孔隙的大小、孔隙率和含水量變化時，土壤的容氣量也發(fā)生變化，要使土壤中保持一定比例的氣體，土壤的結構應該是團粒變化，要使土壤中保持一

17、定比例的氣體，土壤的結構應該是團粒結構，黏土團粒不發(fā)達排水不好，容氣量小。結構，黏土團粒不發(fā)達排水不好，容氣量小。 土壤氣體的組成，一般情況是土壤氣體的組成，一般情況是CO2濃度比大氣濃度比大氣中高，而中高，而O2濃度比大氣中低，當土壤間隙小、水分濃度比大氣中低，當土壤間隙小、水分多時能使多時能使CO2濃度劇增和濃度劇增和O2濃度大量減少。土壤和濃度大量減少。土壤和大氣中的氣體交換主要是依靠擴散作用進行的，所大氣中的氣體交換主要是依靠擴散作用進行的，所以離表層越近，間隙越大，擴散抵抗越小，氣體越以離表層越近，間隙越大，擴散抵抗越小，氣體越充足。充足。2、 土壤氣體的調節(jié)土壤氣體的調節(jié)1 1、一

18、般是施、一般是施用腐熟的有機用腐熟的有機肥或用作物秸肥或用作物秸稈改進土壤的稈改進土壤的透氣性。透氣性。2 2、中耕，經(jīng)、中耕，經(jīng)常保持土壤疏常保持土壤疏松通氣狀態(tài)。松通氣狀態(tài)。3 3、采用地下、采用地下灌溉方法灌水，灌溉方法灌水，保護良好團粒保護良好團粒結構。結構。第四節(jié) 氣流環(huán)境及調控一、風對植物生長的影響：1、改變田間溫度2、增加蒸騰3、改良光照，影響光合作用4、增加空氣交換5、促進授粉6、改變溫室內環(huán)境7、造成傷害1、改變田間溫度（1）增加空氣熱交換，如在地面劇烈降溫的夜里，風將大氣中的熱傳給地面，減緩地面溫度降低速率，不易發(fā)生霜凍；（2）影響作物表面溫度，風速大小會影響果實表面最高溫

19、度；2、增加蒸騰帶走葉表水汽，提高蒸騰力（1）促進水份吸收（2）增加根對礦質元素的吸收能力：溫室內部較露地溫度高、風速低，使蔬菜蒸騰力較低，根系吸水減少，導致溫室蔬菜某些微量元素水平低于大田。3、改良光照，影響光合作用（1）葉片在風中搖晃形成周期極短的搖曳閃光。其光合效應比連續(xù)閃光更明顯有效：周期為67s的閃光下，蘿卜增產200%，黃瓜增產50%，番茄增產10%。（2）風速、濕度和光合速率間的關系：光合速率高濕度（60%）低濕度高風速增加CO2,濃度 ，提高光合速率蒸騰過旺，葉面失水氣孔縮小，不利于CO2,吸收低風速增加CO2,濃度 ，提高光合速率 尤其在光照很強時，葉面溫度較高，蒸騰旺盛，風

20、速過高會降低光合強度。故氣流速度在0.3-0.5m/s為宜。4、增加空氣交換（1）促進田間通氣，有利于CO2擴散：如果沒有風及湍流的作用，只要一分多鐘，作物周圍空氣中的CO2就會被耗盡，光合作用會停止。氣流交換帶來CO2補充，有利于植物的光合速率增加。（2）補充對CO2的消耗，促進作物增高。但高風速導致降溫，抑制作物株高增加，且抑制效應大于促進效應，所以常表現(xiàn)為高風速導致低株高。5、不利因素： 造成病害蔓延，增加病蟲害長距離遷移可能；也會造成作物葉片機械損傷，刮擦導致病原菌侵害；大風造成作物倒伏、落花落果甚至作物連根拔起。 溫室是一個較為封閉的環(huán)境，在設施溫室內基本不存在劇烈空氣流動的情況。但

21、是需要注意冬春季節(jié)氣溫很低的夜晚和清晨，若室外風速較大，會造成溫室內迅速降溫，甚至出現(xiàn)日出后室內溫度低于室外的情況，即“逆溫現(xiàn)象”。故冬春季節(jié)一定要做好防寒防風工作。二、溫室內氣流的調控二、溫室內氣流的調控溫室內氣流運動成因：（1）自然通風 自然通風耗能低、費用少、效益高，在常溫條件下，合理的自然通風系統(tǒng)完全能滿足溫室的通風換氣需要。但通風能力有限，通風效果易受周圍地勢和室外氣候條件（風向、風速、室內外溫差）等因素影響。在某些情況下（如夏季）需要人為輔助。即：（2）主動通風（一）自然通風的動力：1、室內外溫差形成的內外空氣密度差：熱壓熱壓 通風原理：通風原理：利用溫度差產生的室內外空氣壓力差進

22、行自然通風。 特點：特點：風力較小，但持續(xù)存在，穩(wěn)定、變化較小。 影響因素：影響因素：室內外溫差、通風口高度、通風口有效開啟面積、孔口阻力等。 屋面通風口盡量設置在屋面最高處，并與側墻通風結合，形成較大高度差，避免熱空氣強迫向下運動。故屋脊通風窗最合理，天溝通風窗效果最差。2、室外自然風在溫室周圍形成的壓力差：風壓風壓 通風原理：通風原理：有風存在時，迎風面和背風面形成正負壓差，形成自然風。 特點：特點：力量大于熱壓自然風，但不穩(wěn)定，隨機性很強。 影響因素：影響因素：室外風速、風向及通風口面積等。 側墻通風面積最大，設置通風口時應將通風口正對當?shù)孛磕晖泶旱街型泶旱街星锴锏闹鲗эL向。為什么選擇晚

23、春到中秋這個時節(jié)？ 實際生產中，設施在熱壓與風壓同時作用下進行自然通風換氣，因此通風口的設置必須符合空氣流動的規(guī)律，實際溫室的自然通風量取決于風速、風向、通風口位置及其有效面積。 通過調節(jié)通風口實際面積的大小，可以對溫室通氣條件進行控制。（二）自然通風量的計算 通風率：單位溫室面積的通風量。是指在單位時間內，單位溫室地面面積所交換的空氣體。 適度遮陽的溫室，當室內最大太陽輻射強度為5萬lx時，其通風率大約為2.5 m3/m2minV1=2.5S (= 1 2 3)V1：溫室設計通風量（m3/min）2.5 ：每平方米地面面積的基本通風量（ m3/m2min ）S：溫室面積（m2）：修正系數(shù)； 1為海拔高度修正系數(shù) 2為光照度修正系數(shù) 3為空氣升溫修正系數(shù) 夏季通風，當風機與濕簾距離很近（30m）時，通過溫室的氣流流速很低，引起室內氣流不暢。因此需要用風速系數(shù)對基本通風量進行修正。 f = D：風機與濕簾的間距 當D30m時，不考慮f ；當D30m時，取和f 間的最大值。 為了保證溫室內氣流暢通，濕簾與風機的距離應在3070m之間。超長型溫室，可以將濕簾安裝在兩側山墻，抽風機安裝在側墻或屋面。D/5 . 5 冬季通風，要盡