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)。     

呼和浩特市温室气体浓度变化特征及与气象因子的关系

利用呼和浩特市2013年至2017年2种主要温室气体(CO_2和CH_4)的观测数据及同期气象要素观测数据,分析了2种温室气体的平均浓度的日、月、季变化规律及与气象要素的相关分析。结果表明:呼和浩特市的温室气体浓度低于全球水平。CO_2和CH_4呈现较为明显的日变化,两者的最小值均出现在午后15:00左右,最大值出现时间有所差异。不同季节的CO_2和CH_4浓度的日变化规律不尽相同。CO_2月均值最小出现在7月份,CH_4月均值最小出现在4月份,两者最大值均出现在1月份。CO_2浓度冬季最高而CH_4浓度在秋季最高,CO_2浓度夏季最小而CH_4浓度在春季最小。CO_2与气温具有明显的负相关,CH_4与日照时数具有负相关。     

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。     

锡林浩特地区二氧化碳浓度对气候暖干化的影响研究

针对CO_2浓度变化是否影响区域气候暖干化的问题,本文研究了锡林浩特地区CO_2浓度与气温、降雨量、干燥度的相互关系。基于1999—2013年的CO_2浓度数据,本文分析了研究区CO_2浓度的时空分布规律,结果表明CO_2浓度逐年增加,CO_2月平均浓度最高值出现在5月份,最低值在1月份,在空间上CO_2浓度呈现东南高、西北低的格局。本研究采用滑动平均法、最小二乘法分析了研究区1999—2013年的年均温和年降水量的变化趋势,并引入表征气温和降水变化趋势的指数干燥度IdM,用整个研究区的500个随机点,分别提取CO_2月平均浓度与平均气温及降水距平百分率,进行相关分析,结果显示CO_2浓度与气温呈线性正相关,与降水距平百分率呈线性负相关,即CO_2的浓度越高,气候变暖明显,降水量下降,致使锡林浩特地区气候呈现暖干化趋势。本研究为草原地区气候变化的深入研究奠定理论基础。     

田间条件下模拟CO2浓度升高开顶式气室的改进及其效果

为提高传统开顶式气室(Open-top chamber,OTC)在田间条件下原位模拟大气CO_2浓度升高对作物生长影响的适用性和精度,通过尺寸放大(长×宽×高=4.0 m×4.0 m×3.0 m)、形状调整(正四边形棱柱状)、新材料应用(塑钢PC结构)及内部CO_2浓度优化控制等措施对其进行了改进,并利用改进的OTC分别于2015—2016年在旱作春玉米农田原位模拟大气CO_2浓度升高的情形,通过对比玉米生育期内OTC内外CO_2浓度、温度和空气相对湿度,探讨了其模拟效果。结果表明:可控CO_2OTC内部CO_2浓度能够控制在预期值范围内,2015年控制误差范围为-17.2~0.2μmol·mol-1,2016年为-5.4~0.1μmol·mol-1,控制效果良好;可控CO_2OTC对室内气温产生了一定的影响,与气室外相比,在白天2015年平均增温0.8℃,差异显著(P0.05),2016年平均增温0.4℃,差异不显著(P0.05);可控CO_2OTC内部空气相对湿度与大田相比有所降低,2015年约降低2.4%,2016年降低了3.1%,差异均不显著(P0.05)。研究表明,改进后的开顶式气室性能稳定,模拟精度高,能够较为准确地反映CO_2浓度升高后的旱作春玉米生长,可用于今后的大田模拟试验研究。     

模拟地下CO2泄漏对土壤微生物群落的短期影响

为研究地质封存CO_2泄漏对土壤微生物的影响,以徐州市褐潮土为研究对象,利用减压阀和可调节流量计控制CO_2的通入,模拟地质封存CO_2泄漏,测定CO_2通气处理前后的土壤理化性质、酶活性以及微生物群落多样性。结果表明:土壤CO_2浓度的增加使土壤pH值降低,最大变化幅度为8.15降至7.29;硝态氮平均含量从通气前的1.01 mg·kg~(-1)上升至4.03 mg·kg~(-1),有机质和有效磷含量变化明显。土壤CO_2浓度的增加抑制了FDA水解酶的活性,各组平均含量从22.69 mg·kg~(-1)·h~(-1)下降至11.25 mg·kg~(-1)·h~(-1),多酚氧化酶活性上升幅度达230%,脲酶活性也表现为上升趋势。土壤CO_2浓度的增加导致Alpha多样性降低,表现为Chao1指数减小,Shannon指数从7.35降低至6.23。在确定种类的微生物中,变形菌门丰度迅速增大,比例从29%增至64%,酸杆菌门比例从20%降至13.25%;在属水平上,Methylophilus、Methylobacillus、Methylovorus三属丰度增大,Gp4、Gp6、Gp7丰度减小,其余菌属变化不明显。CCA分析结果表明,在土壤CO_2浓度增加条件下,硝态氮、脲酶、多酚氧化酶活性的增加,FDA水解酶活性、全磷、有效磷的减少与变形菌门、酸杆菌门物种丰度变化之间存在相关性。     

沼气灯CO_2气肥特性研究

本文以沼气灯排放的CO_2为气肥源,研究了沼气灯在密闭空间下不同燃烧时间段内CO_2浓度变化规律。结果表明,沼气灯在释放CO_2时,随着时间延长和点灯数量的增加,室内CO_2浓度逐渐增加,且CO_2浓度增加量稳定增长。     

大气CO_2浓度升高对繁茂膜海绵硅酶基因表达及胁迫后滤食新月菱形藻能力的影响

为探究大气CO_2浓度升高对海洋硅质生物的影响,以繁茂膜海绵Hymeniacidon perlevis为模式生物,在实验室条件下模拟大气CO_2浓度升高(500、750、1000 mg/L)对海绵硅酶基因相对表达的影响,以及胁迫48 h后在当前大气CO_2(390 mg/L)下恢复1 h时海绵滤食新月菱形藻Natzchia closterum能力的变化。结果表明:500 mg/L大气CO_2胁迫12、24、48 h时,海绵硅酶基因表达量分别比对照组(390 mg/L CO_2)提高24.8%、14.8%、19.2%,而750、1000 mg/L大气CO_2胁迫12、24、48 h时,海绵硅酶基因表达量分别比对照组降低40.0%、71.9%、82.3%(750 mg/L CO_2),55.2%、83.6%、80.8%(1000 mg/L CO_2);经高浓度大气CO_2胁迫48 h再恢复1 h时,24 h内对照组海绵块滤食微藻的平均效率和平均清除率分别为198.2×10~4cells/(h·g)和4.09 mL/(h·g),而500、750、1000 mg/L大气CO_2浓度组海绵滤食微藻的平均效率与平均清除率分别为对照组的104.8%、96.6%(500 mg/L CO_2),58.5%、65.3%(750 mg/L CO_2),30.8%、20.0%(1000 mg/L CO_2)。研究表明,大气CO_2浓度升高至750 mg/L以上时明显抑制了海绵硅酶基因表达,并导致海绵滤食微藻能力大幅下降。     

农林复合系统中农田CO2的分布与作物光合的初步研究

初步研究认为,农林复合系统(以下简称系统)同单一的农业系统相比,作物层附近白天 CO_2浓度略有减少,这种差异主要出现在10～13时。在系统内,由于农林结构与配置不同,CO_2浓度在空间分布上也不均匀,无论系统内或外,CO_2垂直通量白天多表现为向下,早、晚则相反。从平均情况看,系统内 CO_2通量稍大于旷野农田。尽管系统内有上述 CO_2浓度的变化,但系统内作物光合强度仍高于旷野农田。     

青海湖南侧土壤CO_2浓度变化特征研究

通过连续6年(2009-2014年)对青海湖南侧不同植被条件下土壤CO_2和空气中CO_2的浓度的定点检测试验,研究了该区土壤CO_2浓度变化特点、规律及其主要影响因素。不同植被相同深度CO_2浓度变化规律:高草地CO_2浓度明显高于裸地;高草地的小时平均浓度是裸地的4.74倍,而且茂密高草地的CO_2浓度的变化曲线更加平缓。温度是影响该区土壤CO_2浓度的主要因素。统计学分析表明,青海湖南侧地区CO_2浓度的变化与温度呈显著的正相关关系(P0.05);并且随着全球CO_2浓度的增加,青海湖南侧地区土壤CO_2浓度仍有持续增加的趋势。     

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     

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     

猪舍内CO_2的排放研究进展

CO_2是猪舍中主要的温室气体,与其它有害气体不同,CO_2已经以一定浓度存在于空气中,正常浓度范围的CO_2不会对猪的健康有害,容易被人忽视。近年来,随着规模化、集约化猪舍的发展,对猪舍中的温湿度、NH3、H2S、CO_2等影响猪只正常生长的因素研究日渐增多。其中CO_2在猪舍环境中扮演很重要的角色,是评估舍内环境质量的重要参数。猪舍内CO_2的有效管理可提高猪场饲养管理水平,实现经济效益最大化。文章首先阐述了猪舍中CO_2的排放主要来源猪的呼吸、粪便排放、取暖设备,分析了CO_2排放量主要受外界环境、猪的数量和种类、猪舍体积以及粪便存储时间等因素影响。对比分析了生猪在断奶、育成、育肥、母猪不同生长时期,在漏缝地板、部分漏缝地板、垫草、木屑地板条件下CO_2排放量。论述了舍内不同浓度CO_2所产生的对饲养人员、猪只生理行为、猪肉品质的影响,根据CIGR数据,得出畜禽舍内最大CO_2浓度限值为0.3%,对人CO_2浓度限值为0.5%。猪舍内CO_2含量过高时,氧气的含量不足,时间长会使猪出现慢性缺氧、精神萎靡、食欲下降、增重减缓、体质虚弱、易感染传染病、生产水平下降等问题,严重时会致死,致死后的猪出现瘀斑,宰杀出现血溅,肉质的p H值、导电性、含水率下降,极大影响猪肉的品质。其次概述了舍内CO_2含量监测方法以及国内外研究进展,目前主要使用光谱分析仪器测量猪舍内CO_2含量。归纳分析了CO_2与通风强度、通风率、进风口位置之间的关系,详细论述了粪坑通风系统通过改变通风强度、进风口位置、地板开口的大小,可有效地降低舍内CO_2含量。归纳出猪舍中计算通风率的方法有三种,一是利用动物本身体温平衡来计算,二是利用空气湿度来测定,三是CO_2平衡方程法。目前的主流方法是利用空气中的CO_2平衡特性,监测CO_2浓度,根据CO_2浓度与通风率的关系式,计算通风率的大小。最后,对猪舍中CO_2含量的未来研究方向以及发展趋势进行了展望。     

大气CO_2浓度升高对糙米和精米中矿质营养元素含量的影响

利用自由空气CO_2浓度升高(Free-air CO_2 enrichment,FACE)平台,在CO_2浓度高于对照200μmol/mol的条件下,以籼稻IIY084和粳稻WYJ21(23)为材料,连续2年(2012和2013年)研究其糙米与精米的品质性状(N、K、P、Ca、Mg、Ni、Mo含量等)对大气CO_2浓度升高的响应。结果表明:CO_2浓度升高条件下,水稻糙米、精米产量连续2年显著增加,其中,IIY084 2年平均分别增产37. 1%、39. 6%,WYJ21(23)则增产10. 9%、9. 2%。CO_2浓度升高处理的IIY084糙米、精米N含量2年平均分别降低11. 1%、7. 7%,而WYJ21(23)分别降低4. 2%、5. 9%。品种效应显著,IIY084糙米、精米产量及其N含量均高于WYJ21(23)。CO_2浓度升高对籼稻和粳稻品种糙米、精米K、P、Mg、Ca、Ni、Mo含量没有显著影响。此外,籼稻与粳稻品种糙米中矿质元素含量平均值是精米的1. 10(N)～9. 89(Mg)倍。与WYJ21(23)相比,IIY084糙米、精米产量及N含量对CO_2浓度升高的响应更明显,并且糙米中矿质元素含量对CO_2浓度升高的响应强于精米。因此,糙米、精米搭配食用是缓解大气CO_2浓度升高引起的食用稻米人群部分矿质营养匮乏问题的有效措施之一。     

各地报刊文章选登

1.CO_2浓度上升 地球大气中的温室效应气体有CO_2、1890年产业革命开始时为280—290ppm,1958年上升到315ppm,现在已达350ppm,并继续以每年1.3—1.4ppm的速度上升。 ①CO_2动态及耕地生态系统机能的研究。现在每年消耗50亿t标准煤的化石燃料。再加上森林破坏进入大气中的CO_2估计每年增加3.1ppm。为采取有效对策抑制CO_2浓度上升,消除破坏地球环境     

北方冬麦区CO_2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理特性和产量的影响

【目的】阐明CO_2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理和产量的影响,为客观评估气候变化背景下冬小麦生产潜力提供理论依据。【方法】2011—2014年利用开放式CO_2富集系统(FACE)平台,采用盆栽方法,研究冬小麦"中麦175"在不同CO_2浓度及高低氮肥水平下(高浓度CO_2 550 mg·L~(-1)和大气浓度390 mg·L~(-1);高氮N1,0.16 g·kg~(-1)和低氮N0,0 g·kg~(-1))的生育进程、光合特征及产量变化。CO_2富集处理于每年返青-成熟期间进行,通气时间为每日6:30-18:30,夜间不通气。CO_2浓度通过计算机程序控制,并根据具体风向和风速控制释放管电磁阀的开合度,实现预定设置浓度。【结果】盆栽试验表明与大气CO_2浓度相比,高浓度CO_2加快了冬小麦生育进程,拔节期提前1d,开花期可提前1-2 d,全生育期可缩短3-5 d,高氮肥处理对生育进程具有延迟作用,开花期延长1-2 d,灌浆期可延长4-5 d,同步缓解高浓度CO_2对生育进程的加快作用;高浓度CO_2使叶片光合速率提高13.7%,产量平均提高16.0%,且在高氮肥下光合速率的增幅比低氮肥相对提高2.5%,蒸腾速率提高13.5%;试验中单独高氮较低氮的增产效果达到50%,高于单独高浓度CO_2较大气浓度的增产效果;高浓度CO_2对产量构成中穗粒数和千粒重提高明显,高浓度CO_2较大气浓度穗粒数增加3.69%,单独高氮处理较低氮处理平均穗粒数增加3.43%,即CO_2肥效起到了增加穗粒数的作用并略高于单独氮肥处理,高氮和高CO_2双重促进下的穗粒数最多,达到38.37粒/穗,低氮和低CO_2处理的穗粒数水平最低,可见CO_2和氮肥互作对穗粒数的促进相对更明显,各自单独施用的促进作用彼此差异不大,但低氮、大气CO_2浓度处理的穗粒数则相对较低;与大气CO_2浓度相比,高浓度CO_2的千粒重增加5.3%,高氮高浓度CO_2处理的千粒重大约提高7.3%,说明氮肥的施用促进了高浓度CO_2对千粒重的提升效果。【结论】高浓度CO_2可提高冬小麦产量,且与氮肥有明显的正向互作关系,高氮肥处理可降低CO_2浓度升高对生育期的加快作用,提高光合能力,促进CO_2肥效的发挥;CO_2对冬小麦产量的提高主要是缘于CO_2浓度升高有利于穗粒数和千粒重的增加,育种中可以做综合性考虑和应用。     

温室植物生长所需的CO_2的补偿方法研究

针对春冬季节温室内CO_2浓度低下的问题,采用风送式CO_2气体补偿装置,调控温室环境CO_2浓度,提高光合作用速率。以补偿时间为输入量,补偿效果和补偿速率为输出量,建立补偿时间和补偿量的线性关系,通过定时定压的"多次少量施放,超过上限停施"的方式向温室补充CO_2,调控温室环境中的CO_2含量,以达到精确补偿的效果。结果表明,向温室一次补偿5 min的CO_2气体,室内CO_2平均浓度在15 min内由205μmol/mol达到540μmol/mol,间歇补偿3次,室内CO_2平均浓度在45 min内由205μmol/mol达到1200μmol/mol。说明补偿时间与其补偿量呈线性关系,标准偏差在0~3.03%范围内,实现了温室CO_2快速精确补偿的功能。     

测定塑料大棚内CO_2浓度的简易方法—封闭滴定比较法

CO_2是绿色植物进行光合作用、合成有机物的原料之一。温室及塑料大棚内的CO_2含量远不能满足作物光合需求,生产中常用通风法补充CO_2。通风往往削弱了大棚和温室的保温效果。因此,掌握CO_2浓度的变化规律,进行恰到好处的调节,对充分提高大棚和温室的经济效益是很重要的。目前,一般单位由于技术和设备的限制,不能进行CO_2浓度的测定和分析,实践中往往凭经验或盲目地进行调节,这是温室及大棚生产中     

不同浓度CO_2施肥对温室番茄果实品质的影响

[目的]试验以‘兴海12号’番茄为研究对象,通过施用3种不同浓度的CO_2来研究增施CO_2对番茄成熟过程中品质的影响来确定番茄栽培最适的CO_2施肥浓度。为我国北方秋冬季设施内番茄CO_2精准施肥提供理论依据。[方法]CO_2浓度分别为大气浓度、600(±25)、800(±25)、1 000(±25)μmol·mol-1对番茄进行施肥测番茄果实品质。[结果]结果表明:与对照大气浓度相比,在600、800、1 000μmol·mol-1施肥时,番茄成熟时番茄中的的可溶性固形物含量分别增长了27.94%、29.41%、16.18%,可溶性糖含量分别增加了31.74%、32.77%、27.50%,维生素C含量分别增长了46.59%、79.27%、38.93%,番茄红素含量分别增加了28.20%、87.10%、44.55%,可滴定酸的含量则分别下降了6.35%、22.22%、34.92%。[结论]由此可知:CO_2施肥均能够显著地改善番茄的品质,在800μmol·mol-1时最佳。     

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。