二氧化碳气肥在大棚黄瓜生产中的应用效果

2016-10-17王维超辛寒晓范学明李宏云

中国农业信息 2016年11期

关键词：光合作用日光温室二氧化碳

王维超，辛寒晓，范学明，李宏云

（山东佐田氏生物科技有限公司，济南 250010）

二氧化碳气肥在大棚黄瓜生产中的应用效果

王维超，辛寒晓，范学明，李宏云

（山东佐田氏生物科技有限公司，济南 250010）

利用酸与碳酸盐产生的二氧化碳法，分析施用二氧化碳气肥后，棚内二氧化碳气体浓度随时间、温度变化规律，以及二氧化碳气肥对黄瓜产量及发病率的影响。结果表明，无论施用CO2棚，还是对照棚内二氧化碳浓度，均随光照时间和温度的提高逐渐降低。但CO2气肥棚降低的幅度远远小于对照，降低幅度可提高，且黄瓜产量与对照棚（未施CO2气肥）相比显著提高，提高幅度达22.5%。综上所述，该研究为二氧化碳气肥的推广，提供理论及实践依据。

大棚黄瓜二氧化碳气肥

二氧化碳是作物光合作用不可缺少的物质之一。作物生长环境中二氧化碳供应不足，会严重降低作物产量。黄瓜不仅含有丰富的维生素C、胡萝卜素和钾等，还含有能够抑制癌细胞繁殖的成分，而成为大家所钟爱的蔬菜之一。大棚黄瓜种植中，由于气体交换受到限制，棚内二氧化碳含量低于0.03 %，严重影响黄瓜产量。曾有科技人员研究表明，黄瓜较其它蔬菜进行光合作用，所需要的二氧化碳浓度高，如果温室内的二氧化碳含量提高到0.1%时，黄瓜可增产10%～20%。因此，提高棚内二氧化碳浓度，是提高黄瓜产量和品质的有效措施。

二氧化碳气肥利用化学反应迅速产成CO2，解决大棚蔬菜CO2缺乏问题。但，由于我国农业以小规模经营为主，CO2来源受到限制。同时，90%以上的种植户并没有认识到CO2施肥的重要性，因而CO2气肥未能得到广泛推广应用。目前，农用的CO2施肥方式主要有3种：（1）采用瓶装或钢瓶装的二氧化碳，此种产品不仅成本高，而且运输也不便［1］；（2）利用化学反应生成CO2，如用碳酸氨和液体硫酸反应生成CO2，但也存在着虽然价格不高，且生产简便，但液体硫酸存在经销运输不便，且不安全，使用稀释时很危险［2-3］；（3）发酵法，利用作物秸秆发酵产生的二氧化碳，对大棚内二氧化碳进行补充［4-5］，该方法虽能补充二氧化碳，但补充时间和气量不好控制，浓度过高对作物会造成伤害，同时所需设施成本较高［6］。山东佐田氏生物科技有限公司生产的固体二氧化碳气肥，是利用包衣后的硫酸铝和碳酸钙，按一定比例混合，遇水放出CO2的原理进行，该产品具有物理性状好、化学性状稳定、应用安全、方便易操作及肥效长等特点。

为此，该文研究针对黄瓜棚内施用佐田氏CO2固体气肥，通过测定不同温度下，随着施用时间的增加，CO2的释放量的变化规律，以及观察并计算施用CO2固体气肥，对黄瓜抗病性及产量的影响，查明佐田氏CO2固体气肥的肥效，以期为CO2固体气肥的推广，提供理论及实践依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验方法

供试材料的黄瓜品种：京优1号；CO2固体气肥：由山东佐田氏生物科技有限公司研制提供；气体取样器：采用100 mL的玻璃注射器；二氧化碳检测管：河南鹤壁气体检测管厂生产，型号1型，检测范围0.05%～3%。

试验方法：试验于2014年10月～2015年4月，在山东省东阿县姚寨乡蔡楼村蔬菜大棚进行。

试验设置：施CO2气肥棚和不施CO2气肥的对照棚，其中2棚土壤的基本理化性质相同，棚面积均为290 m2。CO2气肥应用的是山东佐田氏生物科技有限公司生产的一种专利产品，其由酸性物质-硫酸铝和轻质碳酸钙分别包衣，并按一定比例混合而成，施用时，遇水发生水解反应，放出纯净的二氧化碳气体，每kg相当于标况下60 ml二氧化碳气体。CO2棚是预先在大棚内中偏前方放一小塑料桶，里面放大约200 ml水备用。取山东佐田氏生物科技有限公司生产的二氧化碳气肥1.5Kg，平均分到各个预先准备好的塑料桶中。然后，随时间和温度变化，用取样器取大棚内气体，并使用专业检测管检测棚内CO2浓度，并同时测定对照棚内（未施用CO2气肥）CO2浓度。同时，在6月23日对黄瓜抗病性，进行抽样检测，并在生长后期，测定黄瓜产量。

1.2 测定项目与方法

研究利用采用100 ml的玻璃注射器取样100 ml，在2～3 min内，将所取气样，用取样注射器加压，使其全部通过检测管，根据检测管内，色柱上升的高度，读取二氧化碳含量，得到CO2浓度随时间及温度的变化规律。

1.3 数据处理

数据均用Microsoft Excel 2013进行统计并作图，采用DPS（Data Processing System）7.05统计分析软件，对数据进行差异显著性检验（LSD法）。

图2 温室CO2浓度随温度的变化规律

2 结果与分析

2.1 温室CO2浓度随时间的变化规律

从图1可以得出，由于作物经过一晚的呼吸作用，环境内CO2浓度较高。但随着棚内光合作用持续进行，棚内CO2浓度逐渐降低，在中午12∶00时，CO2浓度降低的幅度最大。对照棚降低幅度为1 100 ppm，其CO2浓度已低于200 ppm，作物吸收CO2受阻，光合作用处于停滞状态；此时CO2气棚降低幅度为500 ppm，CO2浓度为900 ppm，且温度、光线最好，光合作用能够很好的进行，有利与黄瓜的生长及产量的提高。同时，在下午15∶00之后，棚内CO2浓度降低幅度减缓，病随呼吸作用的增强，而逐渐提高。

2.2 温室CO2浓度随温度的变化规律

从图2可以看出，随着温度升高，二氧化碳浓度逐渐下降，在气温超过25℃时，对照棚内二氧化碳浓度急剧下降，低于400 ppm，但施用该产品后，一天内的最高浓度1 600 ppm，最低浓度也在600 ppm左右，气温超过25℃，二氧化碳浓度也超过1 200 ppm，此时，二氧化碳浓度充足，作物光合作用旺盛，利于生长。

2.3 温室二氧化碳气肥对黄瓜生长及抗病性的影响

由表1可得，施用CO2气肥后，植株生长旺盛，植株高显著提高，CO2气棚平均株高为1.74 m，对照株高为1.40 m；CO2气棚坐果率均显著高于对照棚，其平均坐果率为13.4%，对照棚坐果率为10.5%，比对照坐果率提高27.6%；抽样调查黄瓜灰霉病结果表明，对照和处理棚的发病率分别为38.3%和20.1%，与对照相比，发病率降低率47.5%。CO2固体气肥的施用，促进了黄瓜的生长，增强了花瓜的抗病性，减少了防治病害的农药喷施次数，降低了成本，提高了经济效益。

2.4 温室二氧化碳气肥对大棚黄瓜产量的影响

在黄瓜的生育前期，施用CO2气肥，提高了其碳素同化速率，光合产物增加，提高产量，使黄瓜提早上市，增加了菜农的收入。而后期，植株逐渐衰老，叶片功能下降，光合速率下降，增施CO2，气肥增产潜力低于前期。因此，通过施用CO2气肥，提高黄瓜产量，应重点放在生育前期进行。

3 讨论

表1 二氧化碳肥对大棚黄瓜生长和抗病性的影响

表2 二氧化碳肥对大棚黄瓜产量的影响

CO2施肥能够有效提高黄瓜的光合作用，能够明显增加黄瓜产量。由于光合作用是黄瓜生产构成的最主要因素，而CO2是光合作用的主要原料，在影响日光温室蔬菜产量的三大要素中，以CO2浓度对产量贡献最大。由于温室的相对密闭性，室内土壤有机质分解、微生物呼吸及作物生长，以相当缓慢的速度，向空间逸释少量的CO2，绝大部分依靠通风时与外部空气交换的CO2进行光合作用。一方面造成温室CO2亏缺；另一方面也为CO2施肥提供可能。研究表明，随着时间变长，尤其当正午时分，日照强度最高，温度最高，黄瓜光合作用进行最为强烈，此时温室内CO2浓度减少，影响黄瓜的光合作用，所以补充CO2气肥效果最好。

刘金泉等研究表明，CO2施肥增加了黄瓜光合作用的原料，有利于羧化反应，提高黄瓜光合作用活性；增大了叶片气孔内外的CO2浓度梯度，使进入单位叶面积的CO2通量增大，同时也加大了叶绿体中CO2对O2的比例，增强了RuBP羧化酶的活性，抑制并减弱了光呼吸，从而提高了黄瓜的净同化率；促进花芽分化，增加了雌花数量，增加单株结果数。［12］

目前，CO2施肥对黄瓜抗性影响的研究较少，结果基本类同，但原因不一。增施CO2后，植株健壮，叶片肥厚，黄瓜根系发达，抗病能力增强。黄瓜每100株的发病株次降低了9株次［12］。

通过二氧化碳气肥肥效试验，有效地证明了施用气肥能有效地补充大棚因二氧化碳偏低，造成的产量偏低，抗病虫害差的难题，使作物达到增产、增收的目的，并且CO2颗粒气肥使用方便、省时、省力、操作简便、运行成本低、栽培效益好，适于温室、大棚和在群体较大的露地作物上施用，为日光温室节本增效，提供了一条有效途径。

［1］崔庆法，王静.补施CO2对日光温室黄瓜生长的影响.西北植物学报，2003，23（1）：39～43

［2］范双喜，谷建田，韦强，等.增施CO2对四种果菜生长发育的影响.中国农学通报，1996，12（6）：14～16

［3］王书洁，赵生.保护地蔬菜生产中液态CO2施放效果.沈阳农业大学学报，1997，28（2）：167～168

［4］杨文斌，贾阿璞，李萍，等.日光温室增施CO2对黄瓜生长发育的影响.山西农业科学，1998，26（2）：51～53

［5］魏珉，邢禹贤，王秀峰，等.CO2加富对黄瓜叶片显微和亚显微结构的影响.园艺学报，2002，29（1）：30～34

［6］汪永钦，刘荣花，王良启.日光温室蔬菜栽培中人工增施CO2技术.应用气象学报，1997，8（4）：460～468

［7］张建新，李玉尧，王果静，等.日光温室CO2技术研究.中国农业气象，2000，21（3）：44～48

［8］高文，郑伟，韩贵平.保护地黄瓜施用CO2气肥的试验研究.内蒙古农业科技，2004，（5）：22～23

［9］杨元洪，姜俊，孟祥锋，等.CO2在保护地黄瓜栽培中的应用效果.河南农业科技，2002，（8）：34～35

［10］赵文华，等.增施CO2对塑料大棚黄瓜霜霉病的影响.中国蔬菜，1988，（3）：37～39