设施气体环境研究现状与进展13CO2施肥技术

二氧化碳减排技术研究现状及前景展望二氧化碳是人类活动导致的气候变化的主要原因之一。

全球各国都在努力减少二氧化碳排放，同时也在寻求各种减排技术，尤其是二氧化碳捕集和封存技术的研究和开发。

本文将介绍当前的二氧化碳减排技术研究现状及其前景展望。

一、二氧化碳减排技术研究现状1.碳捕集技术碳捕集技术是通过将温室气体从工业生产的烟气中分离出来，从而减少大气中二氧化碳的浓度。

目前主要开发的碳捕集技术是化学吸收法、物理吸收法和膜分离法。

其中，化学吸收法是最常见的一种。

利用化学反应将二氧化碳从烟气中分离出来。

与该技术相关的主要问题是热量和其他杂质的处理。

物理吸收法则是通过分离出不同杂质分子之间的物理化学作用，在实际应用中与化学吸收法相比可获取更高的分离效率，但处理成本也很高。

膜分离法利用分离阀，通过一系列的过程将二氧化碳从烟气中分离出来。

它的应用具有更高的灵活性和更低的能源成本，但它的转化效率还需要进一步提高。

2.碳封存技术碳封存技术是利用人造结构和天然tian dian 孔道将分离出来的二氧化碳储藏于地下、海底或岩层中。

其中最主要的技术是将二氧化碳通过注入管道送入沉积地层。

沉积地层一般是非常巨大的岩石层，具有强大的能力压缩二氧化碳。

通过一些理化和地质过程，┞二氧化碳可在这里安全地保存几百年乃至更长时间。

3.碳降解技术碳降解技术是一种通过人工或天然环境中特定微生物支持来降解二氧化碳的技术。

该技术可以直接或间接地将二氧化碳转化为微生物重建物质。

发酵是一种经常用来进行碳降解的方法。

二、二氧化碳减排技术前景展望1.碳捕集技术碳捕集技术是目前用于工业生产中分离二氧化碳的最常见方法。

然而，虽然许多科技工作者尝试使用新材料和新技术来改进现有的碳捕集技术，但这些改进还没有实质性的结果。

这主要是由于以下一些难题：• 储存和处理二氧化碳的成本较高• 单个工厂中的排放量有限，所以日积月累、大型排放源还需要处理因此，新的碳捕集技术应该更注重使用能源低成本、易于处理和操作的新型材料。

二氧化碳气体施肥技术─── ——提高温室大棚效益突破性的科技成果编者按：科学技术的每一次重大发明都会催生一个新的产业，新产业的大发展会推动整个经济的大发展，世界上几次产业革命都充分证明了这一点。

新的二氧化碳气体施肥技术可以使温室大棚蔬菜增产50%以上，大力推广这项技术，必然会使温室大棚得到迅速发展，切实解决好“菜篮子”问题。

这项技术是科技工作的重要抓手，推广开来意义重大。

二氧化碳气体施肥技术——提高温室大棚效益突破性的科技成果植物体中含碳和水高达95%以上，含氮、磷、钾不到5%。

几十年来，通过增施氮、磷、钾肥使作物增产50%以上。

二氧化碳和水是植物光合作用的主要原料，水是农业的命脉，千百年来，兴修水利成为农业增产增效的主要措施，在农业生产中发挥了重要作用，用水浇灌作物可以增产3---5倍。

二氧化碳作为植物生长的主要物质原料，是影响植物生长、发育和功能的关键因子之一，它既是光合作用的底物，也是初级代谢过程、光合同化物分配和生长的调节者，参与植物体内的一系列生化反应，对植物生长有直接影响。

二氧化碳浓度升高不仅能显著提高植物的光合作用效率，同时还能通过扩大光源利用范围来促进植物的光合作用。

二氧化碳在空气中的浓度比较稳定，变化不大，一般为0.03%----0.04%，这个浓度在温度25℃以下时，随着温度的提高，光合作用增强，创造的有机物质增多，作物表现出旺盛的生长状态；当温度超过30℃时，光合作用创造的有机物与作物呼吸作用消耗的有机物相同，甚至少于呼吸作用消耗的有机物，作物停止生长。

冬季温室蔬菜生产为了保温的需要，常使大棚处于密闭的状态，造成棚内空气与外界空气相对阻隔，二氧化碳得不到及时的补充。

日出后，随着蔬菜光合作用的加速，棚内二氧化碳浓度急剧下降，有时会降至二氧化碳补偿点（0.008%---0.01%）以下，蔬菜作物几乎不能进行正常的光合作用，影响了蔬菜的生长发育，造成病害和减产。

国外通过燃烧白煤油和焦炭的方法增加温室中的二氧化碳，能起到增产作用，可是由于成本高和燃烧时易产生有害气体，大面积推广受到影响。

二氧化碳的综合利用现状及发展趋势二氧化碳（CO2）是地球大气中的主要温室气体之一，对全球气候变化具有重要影响。

然而，随着工业化和城市化的发展，人类活动产生的二氧化碳量不断增加，对环境造成了严重的影响。

因此，二氧化碳的综合利用成为了当前全球关注的焦点。

本文将介绍二氧化碳的综合利用现状及发展趋势。

一、二氧化碳的利用现状目前，二氧化碳的利用主要集中在以下几个方面：工业用途：二氧化碳是一种重要的工业原料，被广泛应用于生产尿素、碳酸钠、碳酸钙等化工产品。

此外，二氧化碳还可以用于制造饮料、干冰等日常生活用品。

食品行业：二氧化碳在食品行业中也有广泛应用，例如用于加工食品、提高食品保质期等。

医疗保健：二氧化碳具有镇痛、镇静作用，可用于治疗一些疾病，例如溃疡、神经痛等。

环境领域：二氧化碳可用于气体肥料，提高农作物的产量。

此外，二氧化碳还可以用于制造人工雨，缓解干旱等问题。

二、二氧化碳利用的发展趋势随着全球气候变化问题的日益严重，二氧化碳的利用将越来越受到关注。

未来，二氧化碳的利用将主要集中在以下几个方面：能源领域：随着可再生能源的发展，二氧化碳作为一种能源介质将越来越受到重视。

例如，可以将二氧化碳转化为燃料或电力。

化工领域：随着化工行业的发展，二氧化碳将更多地被用于制造高附加值的化学品。

例如，可以利用二氧化碳制造液晶材料、聚合材料等。

环境领域：随着环境保护意识的提高，二氧化碳的减排和利用将成为环境保护的重要内容。

例如，可以利用二氧化碳制造可降解塑料等环保材料。

生物领域：随着生物技术的发展，可以利用微生物或植物将二氧化碳转化为生物质能或有机肥料等。

总之，未来二氧化碳的综合利用将越来越广泛，涉及的领域也将越来越多样化。

同时，随着技术的进步和经济的发展，二氧化碳的利用也将更加高效、环保和经济可行。

生态温室与大棚蔬菜施用二氧化碳气肥技术——各种农业元素实现最佳组合一．智能生态温室㈠．温室的作用及存在的问题温室是当前现代农业发展运用中最为普及的基础设施，它可以为植物的生长或者动物的发育创造出最佳微气候环境，或者是极端气候环境下的保护栽培，更是当前进行反季节养殖与种植所不可缺少的农业装备，大力发展温室种植养殖业已成为当前农村农民发家致富与发展现代农业的重要基础工程。

特别是近年，温室已成为现代农业的标志与重要特征，全国各地到处发展温室产业，而且规格档次也越来越高，玻璃温室与联栋温室已成为各地现代化农业园区建设的重点工程。

特别是一些反哺农业的企业，更是不考虑成本与用途只求形象与规模而盲目投资，造成了许多现代农业园区有钱建基地无钱搞运行，甚至连耕作成本都难以回收。

究其原因，主要是这种高投入的现代温室不仅是前期工程投入大，而且运行管理成本极高，是高能源消耗低利用回报的不可持续性模式所致，许多园区最终荒弃而无敢有人问津，成为真正的形象工程。

其实温室大棚就是一个微型的地球生态圈，我们要从生态去考虑去设计，才能让这个微生态环境实现平衡及实现动态的稳定。

而如今温室大棚的设计与使用上仅仅考虑它的气候因子，根本没有从有利于内部生态平衡及生态动力学的角度来思考，所以温室大棚就成为避雨棚或保温棚，没有发挥它更多更大的作用。

这样的思考设计就把温室大棚建设成单调的骨架与遮风的薄膜结构，这种温室大棚的耗能量极大，生态平衡性极差，一旦有害外源生物的进入，很有可能就会导致生态恶化与恶性循环，因为这是线性的设计与线性的布局所存在的不足之处，这样的温室大棚如果从物理学角度来说很易走向最终的热寂，所以常常为了维护这种静态的平衡，人们不得不采用能源的大量投入及劳工的极大浪费。

㈡．什么是智能生态温室所谓智能生态温室就是注重生态循环，重视资源的相互充分利用，维持系统物质能量代谢的相对平衡，实现农业的可持续永久性耕作，由此形成的温室系统就可称为生态温室。

CO2施肥CO2施肥设施栽培CO2施肥技术初探设施栽培增施CO2技术是实现蔬菜高产优质的重要技术措施之一。

国外对CO2施肥技术研究较早，应用较普遍，增产效果十分明显。

我国自70年代后开始对CO2施肥进行研究，并小面积应用，取得了较好的效果。

随着生产的发展，目前，CO2来源等原因限制，该项技术的推广应用速度仍较缓慢。

近年来，随着设施栽培面积急剧扩大，国外大型连栋温室与现代化栽培配套技术的引进和消化吸收，设施内CO2施肥作为一项高产、优质、抗病的技术措施，越来越受到园艺工作者和广大菜农的关注。

一、CO2在植物光合作用的地位与效应光合作用是绿色植物生命活动的基本特征，是栽培作物生长发育的物质能量基础。

作物通过根系吸收水分和无机盐类，利用空气中CO2在日光的照射下进行光合作用生成有机物质。

作物干样质量的85%是糖及其他碳水化合物，其中的碳大多数来自于空气中CO2,所以它是植物光合作用的主要碳源，空气中CO2浓度高低直接影响着作物对光合作用的效率。

各种作物对CO2的吸收存在补偿点和饱和点。

在一定条件下，作物对CO2的同化量和呼吸消耗量相等的CO2浓度即为CO2补偿点；随着CO2浓度升高光合强度也会增加，当CO2浓度增加到一定程度，光合强度不再增加，此时的CO2浓度被称为CO2饱和点；长时间的CO2饱和浓度可对绿色植物光合系统造成破坏而降低光合效率。

将低于饱和浓度可长时间保持较高光合效率的CO2浓度称为最适CO2浓度；它们被统称为植物的CO2三基点。

不同作物的CO2三基点有所不同，C4植物的CO2饱和点接近于0，C3植物的CO2补偿点一般在30~90ppm；植物的CO2饱和点则在1000~2000 ppm。

最适CO2浓度一般为600~800 ppm。

空气中CO2浓度一般为300 ppm左右，虽然可基本满足作物光合作用的需要，但明显低于其作物所需的最佳浓度，因此，不能充分发挥作物的生产性能，特别是在设施内相对密闭的特殊条件下，日出后作物进行旺盛的光合作用，会使CO2浓度急剧降低，造成CO2亏缺。

第19卷第5期中国农业气象1998年10月我国设施环境中二氧化碳施肥问题的探讨Ξ杜宝华　杨其长(中国农业科学院农业气象研究所,北京　100081)摘　要　通过分析国内外设施环境中二氧化碳施肥问题,对现有几种二氧化碳气源进行初步评价;针对我国设施调控功能差的状况,提出调控机理研究的重要性;分析了作物、土壤间二氧化碳源、汇变化关系与环境影响因素。

指出为提高二氧化碳施肥效益尚需加强研究的领域。

关键词:　设施环境;二氧化碳施肥;气源;调控机理 提高环境二氧化碳浓度对绿色植物生长的促进作用,为人们认识已有近200年历史[1],由于可望获得较高的增产效益,引起了众多科学家的关注。

近年来,国内外对其作用机理与应用效果作了大量试验研究,证实了增加二氧化碳浓度可以降低植物光合中的氧抑现象,提高植物的光量子利用效率,抑制植株叶片蒸腾,从而提高作物的净光合作用与水分利用效率等[2～4]。

在生产实践中,提高二氧化碳浓度可以增加番茄侧枝数,延长黄瓜结果期,提高果实糖酸,并且有10%～50%的增产效果等。

80年代以来,许多国家将这一理论普遍应用在设施农业上。

一些发达国家用纯净的天然气燃烧作为二氧化碳气源,安装在自动调控系统完善的温室中。

而我国目前设施农业以大棚和日光温室为主,可调控功能差,科研与应用均受到一定限制。

我国自60年年代就开始了二氧化碳施肥的研究,现在多停留在应用效果的农田试验与生理机制等问题上[5～8]。

如何针对生产效果,解决应用技术中的调控机理与原则问题研究甚少,深入探讨这些理论是今后研究问题的关键。

本文将结合当前我国设施农业的特点,针对生产实际应用中的问题,如二氧化碳气源及自然资源利用、施肥技术的调控原则等,进行初步探讨。

1　二氧化碳气源的应用与开发作为农业肥料的二氧化碳气源应该是高效、低污染、经济、使用方便的,经多年国内外实验研究,主要有以下几种。

1.1　燃烧碳氢化合物国外较早采用燃烧低沸点煤油释放二氧化碳作为温室施肥气源,后因发现在不完全燃烧过程中会产生乙烯、一氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物等对植物有害的物质,促使植物衰老,造成生产上的损失。

科学试验Ke xu e s h iya n随着人们生活水平的提高，随着菜蓝子工程的推进，设施栽培面积急剧扩大，我镇也由原来的几十亩扩大到现在上万亩。

但是设施蔬菜生产为了保温的需要，常使大棚处于密闭的状态，造成棚内二氧化碳严重亏缺，极大影响了蔬菜的光合作用和生长发育，造成病害和减产。

因为植物的光合作用主要是通过周围空气中的二氧化碳来进行的，二氧化碳浓度的高低将直接影响到植物生长发育。

因此，为了获得高产优质的蔬菜，设施内增施CO2气肥，调节设施内二氧化碳含量，作为一项高产、优质、抗病的技术措施，越来越受到我镇广大菜农的关注。

现就我镇蔬菜生产浅谈一下CO2施肥技术及增产效果。

1、CO2施用时期。

二氧化碳施肥一般在秋、冬、春三季使用。

叶菜类整个生长期都可施用，果菜类在坐果及果实膨大期是增施CO2的最佳时期。

不同季节二氧化碳施用时间不同，一般掌握在每年11月至次年2月是日出后2小时，3月至4月中旬是日出后1小时，4月下旬至5月是日出后半小时。

育苗期一般要求在日出后1.5小时进行。

一般情况下，每日一次，操作完毕后立即闭棚1.5-2小时，然后放风。

每天施放的时间，应根据设施内CO2浓度日变化规律，早晨揭苫后半小时开始施放，晴天持续施放2小时以上并维持较高浓度，至通风前1小时停止，轻度阴天或多云天气可推迟约半小时再施用效果更好，阴雨天气应停止施放。

2、CO2施用浓度。

在光照充足，作物旺长的密闭温室里二氧化碳常常缺乏，当浓度低于80～100mg/L时，将严重制约蔬菜的正常生长。

施用CO2的最适浓度与作物种类、生育阶段、天气状况等密切相关。

在温、光、水、肥等较为适宜的条件下，一般蔬菜作物CO2浓度在600～1500ppm下，光合速率最快，其中果菜类以1000～1500ppm、叶菜类以1000ppm的浓度比较合适。

育苗期从3-5片真叶开始，二氧化碳施放浓度0.6毫升/升，随着植株的生长可逐渐加大到0.8毫升/升，到定植前5-7天停止施放。

二氧化碳气肥增施技术在温室大棚的应用物理农业是以电学、磁学、声学、光学、热力学等普通物理学与环境、生物等学科相交叉形成的新学科、新理论，以电、磁、声、光、热等物理方法为主要特征，以保障绿色无公害植物、畜禽、水产品安全、高效、优质生产为目标的农业产业。

主要是是使用温室电除雾防病促生系统、声波助长仪、种子磁化机、温室病害臭氧防治机、烟气电净化二氧化碳气肥机和电子式杀虫灯等现代物理农业机具，在减少化肥和农药使用量的同时，使农作物和畜禽达到增产、优质、抗病和高效的目的，并且有利于保护生态环境，保证农产品达到绿色、无污染的标准，目前主要应用于种植业、食用菌业、畜禽养殖业、水产养殖业。

经过近年来的的推广，取得了显著的经济效益和社会效益。

本文着重介绍二氧化碳气肥增施技术在冬暖式温室大棚的应用。

一．增施CO2气肥的技术原理和主要作用众所周知，二氧化碳气体是作物光合作用的重要原素，二氧化碳供给不足会直接影响蔬菜正常的光合作用，而造成减产减收，它对作物生长发育起着与水肥同等的作用。

试验研究表明：如果把CO2浓度从大气的浓度（300PPM左右）提高到1000PPM，植物的光合效率可提高一倍以上；而如果把CO2浓度降低到50PPM，光合作用因缺乏原料而停止。

CO2浓度在100~2000PPM内，作物产量随CO2浓度增加而提高。

各地推广使用二氧化碳气肥增施技术的经验表明，在草莓、西瓜、茄子、黄瓜、番茄、地蒲、南瓜等作物上增施CO2气肥，主要有五个方面作用：一是提高植物的光合效率，使植株生长健壮；二是可提高农产品的内外品质，增加效益；三是提高产量，尤其是瓜果类的前期产量；四是提早上市时间；五是可增强植株的抗性，提高产品的耐贮藏性。

二、温室种植环境中二氧化碳气体补充是必要的技术手段温室大棚一般用于寒冷季节的蔬菜、水果和花卉的生产，为了保持温室大棚里的一定温度，通常大棚都是封闭的，这样，势必造成了温室大棚中的二氧化碳浓度越来越低，使温室大棚中的作物光合作用非常缓慢，有时甚至会停止光合作用，许多国家都非常重视日光温室种植中二氧化碳气体的人工补充，把二氧化碳气体称之为“气体肥料”，并把二氧化碳气体的人工补充列为日光温室种植中作物增产的重要措施。

二氧化碳施肥技术在棚室蔬菜生产上的应用二氧化,碳施肥技术,生产上的应用,在棚室蔬菜二氧化碳施肥技术在棚室蔬菜生产上的应用蔬菜作物除了对氮、磷、钾以及其他微量元素和水分有需求之外，二氧化碳也是不可缺少的主要基础原料。

而且二氧化碳的含量增多可以有利于植物的光合作用，利于植物的有机物合成。

空气中通常的二氧化碳含量在300PPM左右，因此，蔬菜生产二氧化碳缺乏常常被忽视，在棚室内进行设施蔬菜生产这种特殊的生产方式，以及特殊的季节里，二氧化碳的补充是十分必要的。

1、为什么要补充二氧化碳在寒冷的冬季，棚室蔬菜生产时，为了保温的需要常使大棚处于密闭的状态下，造成棚内空气与外界空气相对阻隔，二氧化碳得不到及时的补充。

日出后，随着蔬菜光合作用的加速，棚内二氧化碳浓度急剧下降，有时会降至二氧化碳补偿点一下，蔬菜作物几乎不能进行正常的光合作用，影响了蔬菜的生长发育，造成病害和减产。

在此情况下，采用人工方法适量补充二氧化碳是一项必要的措施。

2、如何补充二氧化碳补充二氧化碳的方法有很多，随着科技的进步，不断的改进。

（1）燃烧法：通过在棚室内燃烧煤、油等可燃物，利用燃烧时产生的二氧化碳作为补充源。

使用煤作为可燃物时一定要选择含硫少的煤种，避免燃烧时产生的其他有害物对蔬菜的影响。

（2）化学法：利用浓硫酸（使用时需要稀释）和碳酸氩铵混合后化学反应释放的大量二氧化碳进行补充。

（3）微生物法：增施有机肥、榭肥和稻麦秸杆，在微生物的作用下缓慢释放二氧化碳作为补充。

上述几种传统方法，都存在着操作繁琐不便或是效果不佳弊病。

（4）施用双微二氧化碳颗粒气肥，只需在大棚中穴播，深度3CM左右，每次每亩10公斤，一次有效期长达一个月，一茬蔬菜一般使用2-3次，省工省力，效果较好，是一种较有推广和使用价值的二氧化碳施肥新技术。

3、补充二氧化碳的功效蔬菜补充二氧化碳后，可促进蔬菜生长发育，提高产量，改善品质，提早上市。

试验证明：补充二氧化碳一般可提高座果率10%以上（茄果类），提高上市7-10天，增加产量20%以上（草莓和茄果瓜类）。