二氧化碳氣肥在大棚黃瓜生產(chǎn)中的應用效果

王維超，辛寒曉，范學明，李宏云

（山東佐田氏生物科技有限公司，濟南 250010）

二氧化碳氣肥在大棚黃瓜生產(chǎn)中的應用效果

王維超，辛寒曉，范學明，李宏云

（山東佐田氏生物科技有限公司，濟南 250010）

利用酸與碳酸鹽產(chǎn)生的二氧化碳法，分析施用二氧化碳氣肥后，棚內(nèi)二氧化碳氣體濃度隨時間、溫度變化規(guī)律，以及二氧化碳氣肥對黃瓜產(chǎn)量及發(fā)病率的影響。結果表明，無論施用CO2棚，還是對照棚內(nèi)二氧化碳濃度，均隨光照時間和溫度的提高逐漸降低。但CO2氣肥棚降低的幅度遠遠小于對照，降低幅度可提高，且黃瓜產(chǎn)量與對照棚（未施CO2氣肥）相比顯著提高，提高幅度達22.5%。綜上所述，該研究為二氧化碳氣肥的推廣，提供理論及實踐依據(jù)。

大棚 黃瓜 二氧化碳 氣肥

二氧化碳是作物光合作用不可缺少的物質之一。作物生長環(huán)境中二氧化碳供應不足，會嚴重降低作物產(chǎn)量。黃瓜不僅含有豐富的維生素C、胡蘿卜素和鉀等，還含有能夠抑制癌細胞繁殖的成分，而成為大家所鐘愛的蔬菜之一。大棚黃瓜種植中，由于氣體交換受到限制，棚內(nèi)二氧化碳含量低于0.03 %，嚴重影響黃瓜產(chǎn)量。曾有科技人員研究表明，黃瓜較其它蔬菜進行光合作用，所需要的二氧化碳濃度高，如果溫室內(nèi)的二氧化碳含量提高到0.1%時，黃瓜可增產(chǎn)10%～20%。因此，提高棚內(nèi)二氧化碳濃度，是提高黃瓜產(chǎn)量和品質的有效措施。

二氧化碳氣肥利用化學反應迅速產(chǎn)成CO2，解決大棚蔬菜CO2缺乏問題。但，由于我國農(nóng)業(yè)以小規(guī)模經(jīng)營為主，CO2來源受到限制。同時，90%以上的種植戶并沒有認識到CO2施肥的重要性，因而CO2氣肥未能得到廣泛推廣應用。目前，農(nóng)用的CO2施肥方式主要有3種：（1）采用瓶裝或鋼瓶裝的二氧化碳，此種產(chǎn)品不僅成本高，而且運輸也不便［1］；（2）利用化學反應生成CO2，如用碳酸氨和液體硫酸反應生成CO2，但也存在著雖然價格不高，且生產(chǎn)簡便，但液體硫酸存在經(jīng)銷運輸不便，且不安全，使用稀釋時很危險［2-3］；（3）發(fā)酵法，利用作物秸稈發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳，對大棚內(nèi)二氧化碳進行補充［4-5］，該方法雖能補充二氧化碳，但補充時間和氣量不好控制，濃度過高對作物會造成傷害，同時所需設施成本較高［6］。山東佐田氏生物科技有限公司生產(chǎn)的固體二氧化碳氣肥，是利用包衣后的硫酸鋁和碳酸鈣，按一定比例混合，遇水放出CO2的原理進行，該產(chǎn)品具有物理性狀好、化學性狀穩(wěn)定、應用安全、方便易操作及肥效長等特點。

為此，該文研究針對黃瓜棚內(nèi)施用佐田氏CO2固體氣肥，通過測定不同溫度下，隨著施用時間的增加，CO2的釋放量的變化規(guī)律，以及觀察并計算施用CO2固體氣肥，對黃瓜抗病性及產(chǎn)量的影響，查明佐田氏CO2固體氣肥的肥效，以期為CO2固體氣肥的推廣，提供理論及實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗方法

供試材料的黃瓜品種：京優(yōu)1號；CO2固體氣肥：由山東佐田氏生物科技有限公司研制提供；氣體取樣器：采用100 mL的玻璃注射器；二氧化碳檢測管：河南鶴壁氣體檢測管廠生產(chǎn)，型號1型，檢測范圍0.05%～3%。

試驗方法：試驗于2014年10月～2015年4月，在山東省東阿縣姚寨鄉(xiāng)蔡樓村蔬菜大棚進行。

試驗設置：施CO2氣肥棚和不施CO2氣肥的對照棚，其中2棚土壤的基本理化性質相同，棚面積均為290 m2。CO2氣肥應用的是山東佐田氏生物科技有限公司生產(chǎn)的一種專利產(chǎn)品，其由酸性物質-硫酸鋁和輕質碳酸鈣分別包衣，并按一定比例混合而成，施用時，遇水發(fā)生水解反應，放出純凈的二氧化碳氣體，每kg相當于標況下60 ml二氧化碳氣體。CO2棚是預先在大棚內(nèi)中偏前方放一小塑料桶，里面放大約200 ml水備用。取山東佐田氏生物科技有限公司生產(chǎn)的二氧化碳氣肥1.5Kg，平均分到各個預先準備好的塑料桶中。然后，隨時間和溫度變化，用取樣器取大棚內(nèi)氣體，并使用專業(yè)檢測管檢測棚內(nèi)CO2濃度，并同時測定對照棚內(nèi)（未施用CO2氣肥）CO2濃度。同時，在6月23日對黃瓜抗病性，進行抽樣檢測，并在生長后期，測定黃瓜產(chǎn)量。

1.2 測定項目與方法

研究利用采用100 ml的玻璃注射器取樣100 ml，在2～3 min內(nèi)，將所取氣樣，用取樣注射器加壓，使其全部通過檢測管，根據(jù)檢測管內(nèi)，色柱上升的高度，讀取二氧化碳含量，得到CO2濃度隨時間及溫度的變化規(guī)律。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均用Microsoft Excel 2013進行統(tǒng)計并作圖，采用DPS（Data Processing System）7.05統(tǒng)計分析軟件，對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗（LSD法）。

圖2 溫室CO2濃度隨溫度的變化規(guī)律

2 結果與分析

2.1 溫室CO2濃度隨時間的變化規(guī)律

從圖1可以得出，由于作物經(jīng)過一晚的呼吸作用，環(huán)境內(nèi)CO2濃度較高。但隨著棚內(nèi)光合作用持續(xù)進行，棚內(nèi)CO2濃度逐漸降低，在中午12∶00時，CO2濃度降低的幅度最大。對照棚降低幅度為1 100 ppm，其CO2濃度已低于200 ppm，作物吸收CO2受阻，光合作用處于停滯狀態(tài)；此時CO2氣棚降低幅度為500 ppm，CO2濃度為900 ppm，且溫度、光線最好，光合作用能夠很好的進行，有利與黃瓜的生長及產(chǎn)量的提高。同時，在下午15∶00之后，棚內(nèi)CO2濃度降低幅度減緩，病隨呼吸作用的增強，而逐漸提高。

2.2 溫室CO2濃度隨溫度的變化規(guī)律

從圖2可以看出，隨著溫度升高，二氧化碳濃度逐漸下降，在氣溫超過25℃時，對照棚內(nèi)二氧化碳濃度急劇下降，低于400 ppm，但施用該產(chǎn)品后，一天內(nèi)的最高濃度1 600 ppm，最低濃度也在600 ppm左右，氣溫超過25℃，二氧化碳濃度也超過1 200 ppm，此時，二氧化碳濃度充足，作物光合作用旺盛，利于生長。

2.3 溫室二氧化碳氣肥對黃瓜生長及抗病性的影響

由表1可得，施用CO2氣肥后，植株生長旺盛，植株高顯著提高，CO2氣棚平均株高為1.74 m，對照株高為1.40 m；CO2氣棚坐果率均顯著高于對照棚，其平均坐果率為13.4%，對照棚坐果率為10.5%，比對照坐果率提高27.6%；抽樣調(diào)查黃瓜灰霉病結果表明，對照和處理棚的發(fā)病率分別為38.3%和20.1%，與對照相比，發(fā)病率降低率47.5%。CO2固體氣肥的施用，促進了黃瓜的生長，增強了花瓜的抗病性，減少了防治病害的農(nóng)藥噴施次數(shù)，降低了成本，提高了經(jīng)濟效益。

2.4 溫室二氧化碳氣肥對大棚黃瓜產(chǎn)量的影響

在黃瓜的生育前期，施用CO2氣肥，提高了其碳素同化速率，光合產(chǎn)物增加，提高產(chǎn)量，使黃瓜提早上市，增加了菜農(nóng)的收入。而后期，植株逐漸衰老，葉片功能下降，光合速率下降，增施CO2，氣肥增產(chǎn)潛力低于前期。因此，通過施用CO2氣肥，提高黃瓜產(chǎn)量，應重點放在生育前期進行。

3 討論

表1 二氧化碳肥對大棚黃瓜生長和抗病性的影響

表2 二氧化碳肥對大棚黃瓜產(chǎn)量的影響

CO2施肥能夠有效提高黃瓜的光合作用，能夠明顯增加黃瓜產(chǎn)量。由于光合作用是黃瓜生產(chǎn)構成的最主要因素，而CO2是光合作用的主要原料，在影響日光溫室蔬菜產(chǎn)量的三大要素中，以CO2濃度對產(chǎn)量貢獻最大。由于溫室的相對密閉性，室內(nèi)土壤有機質分解、微生物呼吸及作物生長，以相當緩慢的速度，向空間逸釋少量的CO2，絕大部分依靠通風時與外部空氣交換的CO2進行光合作用。一方面造成溫室CO2虧缺；另一方面也為CO2施肥提供可能。研究表明，隨著時間變長，尤其當正午時分，日照強度最高，溫度最高，黃瓜光合作用進行最為強烈，此時溫室內(nèi)CO2濃度減少，影響黃瓜的光合作用，所以補充CO2氣肥效果最好。

劉金泉等研究表明，CO2施肥增加了黃瓜光合作用的原料，有利于羧化反應，提高黃瓜光合作用活性；增大了葉片氣孔內(nèi)外的CO2濃度梯度，使進入單位葉面積的CO2通量增大，同時也加大了葉綠體中CO2對O2的比例，增強了RuBP羧化酶的活性，抑制并減弱了光呼吸，從而提高了黃瓜的凈同化率；促進花芽分化，增加了雌花數(shù)量，增加單株結果數(shù)。［12］

目前，CO2施肥對黃瓜抗性影響的研究較少，結果基本類同，但原因不一。增施CO2后，植株健壯，葉片肥厚，黃瓜根系發(fā)達，抗病能力增強。黃瓜每100株的發(fā)病株次降低了9株次［12］。

通過二氧化碳氣肥肥效試驗，有效地證明了施用氣肥能有效地補充大棚因二氧化碳偏低，造成的產(chǎn)量偏低，抗病蟲害差的難題，使作物達到增產(chǎn)、增收的目的，并且CO2顆粒氣肥使用方便、省時、省力、操作簡便、運行成本低、栽培效益好，適于溫室、大棚和在群體較大的露地作物上施用，為日光溫室節(jié)本增效，提供了一條有效途徑。

［1］ 崔慶法，王靜.補施CO2對日光溫室黃瓜生長的影響.西北植物學報，2003，23（1）：39～43

［2］ 范雙喜，谷建田，韋強，等.增施CO2對四種果菜生長發(fā)育的影響.中國農(nóng)學通報，1996，12（6）：14～16

［3］ 王書潔，趙生.保護地蔬菜生產(chǎn)中液態(tài)CO2施放效果.沈陽農(nóng)業(yè)大學學報，1997，28（2）：167～168

［4］ 楊文斌，賈阿璞，李萍，等.日光溫室增施CO2對黃瓜生長發(fā)育的影響.山西農(nóng)業(yè)科學，1998，26（2）：51～53

［5］ 魏珉，邢禹賢，王秀峰，等.CO2加富對黃瓜葉片顯微和亞顯微結構的影響.園藝學報，2002，29（1）：30～34

［6］ 汪永欽，劉榮花，王良啟.日光溫室蔬菜栽培中人工增施CO2技術.應用氣象學報，1997，8（4）：460～468

［7］ 張建新，李玉堯，王果靜，等.日光溫室CO2技術研究.中國農(nóng)業(yè)氣象，2000，21（3）：44～48

［8］ 高文，鄭偉，韓貴平.保護地黃瓜施用CO2氣肥的試驗研究.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2004，（5）：22～23

［9］ 楊元洪，姜俊，孟祥鋒，等.CO2在保護地黃瓜栽培中的應用效果.河南農(nóng)業(yè)科技，2002，（8）：34～35

［10］ 趙文華，等.增施CO2對塑料大棚黃瓜霜霉病的影響.中國蔬菜，1988，（3）：37～39

［11］ 李杰達.CO2氣肥技術在日光溫室黃瓜栽培中的應用研究.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2007，（17）：9～10

［12］ 劉金泉，崔世茂.CO2施肥對黃瓜光合作用及相關生理過程的影響研究進展.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報，2007，28（3）：322～326

［13］ 龔建華，文斌，李青峰，等.CO2顆粒氣肥對黃瓜、茄子生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響.長江蔬菜，2000，12∶39～40

［14］ 趙明德，常順強，終麗萍，等.大棚黃瓜施二氧化碳氣肥試驗研究，1997，7（4）：49～51

［15］ 劉忠厚，許樹坡.二氧化碳固體顆粒肥對黃瓜抗病和產(chǎn)量的影響探討