《农业生物环境工程》第4章 温室设施环境调节与控制(4)

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1、第四章温室设施环境调节与控制第四节温室设施空气环境的调节控制温室设施内的空气环境，包括气流速度与气体组分两个方面。对于植物，其最重要的气体组分是CO2。一、CO2环境的调控（一）CO2的环境与作物的生育绿色植物进行光合作用的反应为：光能6CO2+6H2OC6H12O6+6O2叶绿素可见CO2是植物生命活动必不可少的物质，是光合作用的原料。植物对CO2吸收的速率反映了其光合作用的强度和物质生产的效率。研究表明，CO2从叶片周围空气至叶绿体的扩散通量大致上与空气至叶绿体间的CO2的浓度差成正比，与整个通道的扩散阻抗成反比。因此，提高作物周围空气环境的CO2浓度（扩大浓度差），增加紊流

2、交换，调节土壤水分与空气湿度等（降低扩散阻抗），都是提高CO2扩散通量，即提高作物光合强度的有效措施。正确使用：可提高产量30%左右图4-38温室中的CO2收支换气进入CO2室外浓度>室内温室内空气CO2光合成（昼）CO2气源室外CO2（昼夜）呼吸土壤中CO2微生物呼吸呼吸换气逸出CO2室外浓度<室内土壤呼吸（二）CO2肥源及施肥设备①有机肥发酵依靠有机物分解产生CO2，肥源丰富，成本低，简单易行。但CO2的发生较为集中，且发生量不便调控。②燃烧碳氢化合物依靠燃烧煤油、天然气或液化石油气等燃料获得CO2。燃烧1L煤油可产生2.5kg（1.27m3）CO2和33440kJ热量。要求

3、燃烧后的气体中的SO2及CO等有害气体不能超过对植物产生危害的浓度，因此要求燃料纯净，并采用专用的CO2发生器。CO2发生器通常包括燃烧筒、燃烧器、送风机和控制装置组成，燃烧产生的CO2由送风机吹送扩散到室内。该法控制容易，但成本较高。在国外采用较多，国内应用较少。③燃烧普通燃煤或焦炭燃料来源容易，一般1kg煤燃烧后大约产生2～4kg的CO2，因此费用低廉。但燃烧中常产生SO2及CO等有害气体，不能直接作为气肥使用。图4-39为国内厂家开发的采用普通炉具的CO2发生设备，在使用中是将普通煤炉燃烧的烟气经过过滤器除掉粉尘和煤焦油等成份，再用气泵送入反应室，烟气通入特别配置的药液中，

4、通过化学反应，有害气体被吸收后，输出洁净的CO2。普通煤炉烟筒曝气管药液反应室气泵CO2过滤器图4-39采用普通燃煤的温室气肥增施设备④液态CO2作为酒精工业等生产的副产品，CO2经压缩为液态后盛放于钢瓶内，使用时打开阀门释放到温室内。为了能方便地控制，应在钢瓶出口装设压力调节阀，将CO2压力降至0.1～0.15Mpa后释放，在采用自动控制系统时，还需再增设电磁阀，根据室内CO2传感器检测的CO2浓度和施用浓度的要求，控制电磁阀自动施用。为使CO2在温室内均匀扩散，需采用管道输送，可采用8～10mm直径的塑料管，沿管长按每0.8～1m的距离开设小孔，并在室内采用循环风机使空气流动

5、，以促进CO2的均匀扩散。这种方式使用简便，便于控制，费用也较低，适合附近有液态CO2副产品供应的温室生产地区使用。⑤化学药剂发生CO2在我国温室生产中也广泛采用碳酸氢铵与硫酸反应产生CO2，是利用如下反应：2NH4HCO3+H2SO4=(NH4)2SO4+2H2O+2CO2↑实际使用中采用工业硫酸（浓度92%），与碳酸氢铵的重量比例为1:1.5。目前国内已研制有专用的发生器，也有直接在塑料桶或瓷器等简易容器中反应的。该方法设备构造简单、操作简便、费用低，其反应副产物硫酸铵可作为化肥施用。此外在生产中也有采用盐酸与石灰石（碳酸钙）反应产生CO2的，即利用如下反应：CaCO3+2H

6、Cl=CaCl2+H2O+CO2↑（三）CO2环境的调控当温室内CO2浓度低于室外大气中CO2浓度水平时，可通过通风引入室外大气补充CO2。为达到室内一定CO2浓度所需通风率由式4-41确定。通风换气是最为经济有效的补充CO2的方法，且在春、夏、秋季，通风换气也是温室温度环境等调控经常性的要求。但通风换气最多只能将室内CO2浓度提高到接近室外大气中浓度的水平，在冬季通风换气还会排出室内热量，不利节能。为此，在冬季温室需密闭管理的季节，应考虑进行CO2施肥增加室内CO2浓度。①CO2施用的浓度在一定范围内，温室内CO2的浓度越高，其增产的效果越显著。但是，过高的施用浓度将过多增加施

7、用的成本，且温室密闭性较差时，CO2向室外渗透的损失浪费也增大。长时期采用过高的CO2施用浓度，植物光合作用增强的反应将变弱，并同时易产生叶片黄萎、褐变和早衰等障害。因此，CO2施用浓度应适宜。建议浓度:1000~4000ppm,晴天情况下施用效果显著。浓度过高,叶片会焦叶;浓度过低,达不到增产目的。首先，CO2施用浓度应在CO2饱和点以下。根据栽培试验结果，多数植物在800～3000mL/L的浓度有较好的增产效果，而从经济性和避免长期施用产生植物生理障害的角度考虑，一般采用的C