魯西平原地區(qū)日光溫室CO2濃度演變規(guī)律

馮彩波 孫培良 寧瑞斌

摘 要：為了解魯西平原地區(qū)日光溫室內(nèi)CO2濃度變化特征，根據(jù)2015年11月至2017年5月聊城市陽谷縣豐源農(nóng)業(yè)生態(tài)科示范園日光溫室內(nèi)CO2濃度、溫室內(nèi)外氣象要素觀測資料，分析魯西平原地區(qū)日光溫室CO2濃度的日變化特征。結(jié)果表明，觀測期間大棚內(nèi)CO2濃度在152～1325mg/kg之間，日光溫室CO2濃度日變化呈“U”型趨勢，作物生長的旺盛期，找出了不同天氣條件下日光溫室CO2虧缺時段。為調(diào)控設施溫室內(nèi)CO2濃度提供了科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：日光溫室；CO2濃度；變化趨勢；相關(guān)性；魯西平原

Trends ?in ?Greenhouse ?CO2 ?concentration ?Luxi ?plains

Feng ?caibo Sun ?peiliang Ning ?ruibin

Shandong ?Liaocheng ?Liaocheng ?Bureau ?of ?Meteorology：252000

Abstract：In ?order ?to ?understand ?the ?characteristics ?of ?CO2 ?concentration ?change ?in ?the ?greenhouse ?in ?Luxi ?Plain，the ?daily ?variation ?characteristics ?of ?CO2 concentration ?in ?Solar ?Greenhouse ?in ?the ?solar ?greenhouse ?in ?Luxi ?Plain ?area ?are ?analyzed ?according ?to ?the ?observation ?data ?of ?CO2 ?concentration ?and meteorological ?elements ?inside ?and ?outside ?the ?greenhouse ?in ?Fengyuan ?agricultural ?ecological ?science ?demonstration ?park，Yanggu ?County，Liaocheng ?City from ?November ?2015 ?to ?may ?2017.The ?results ?showed ?that ?the ?CO2 ?concentration ?in ?the ?greenhouse ?was ?between ?152～1325mg/kg，and ?the ?daily ?change ?of CO2 ?concentration ?in ?solar ?greenhouse ?was“U”type.The ?vigorous ?period ?of ?crop ?growth ?was ?found ?out.It ?provides ?scientific ?basis ?for ?controlling ?CO2 concentration ?in ?greenhouse.

Keywords：solar ?greenhouse；CO2 ?concentration；trends；correlation；plains

近年來，設施蔬菜蓬勃發(fā)展，作為農(nóng)業(yè)大市的聊城把發(fā)展設施農(nóng)業(yè)作為推進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效農(nóng)民增收的突破口和增長點，把設施農(nóng)業(yè)作為“菜籃子”工程建設的重點。截止到2017年底已經(jīng)建成一定規(guī)模的區(qū)域性標準設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，設施農(nóng)業(yè)面積達20多萬hm2[1、2]。

聊城市地處魯西平原地區(qū)，熱量資較豐富。發(fā)展設施農(nóng)業(yè)不僅是規(guī)避干旱、大風、冰雹等氣象災害，更重要的增加熱量資源，從而實現(xiàn)植物反季節(jié)種植、延長生長季和提高產(chǎn)量、品質(zhì)。開放大氣條件的變化對溫室內(nèi)小氣候環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，霧霾、低溫、連陰雨天氣都會影響溫室內(nèi)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成，溫室內(nèi)CO2濃度的變化有其自身的特點，當CO2濃度虧缺時應及時采取調(diào)控措施，增加CO2濃度[3-5]。

針對魯西平原地區(qū)開展日光溫室內(nèi)CO2濃度變化特征及影響因子的研究鮮見報道。因此，利用聊城市陽谷縣豐源農(nóng)業(yè)生態(tài)科示范園日光溫室小氣候觀測資料，分析日光溫室內(nèi)CO2濃度變化特征及與環(huán)境的關(guān)系，以期為日光溫室CO2濃度預報和調(diào)控，提高溫室作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，打造名、特、優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品和發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的設施農(nóng)業(yè)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2015年09月～2017年03月在聊城市陽谷縣豐源農(nóng)業(yè)生態(tài)科示范園進行。供試溫室為標準的冬暖式日光溫室，坐北朝南，東西走向，溫室東西長120米，南北寬11米[1、2]。

1.2 試驗材料

棚內(nèi)種植作物番茄，分別為當年9月下旬種植，種植方式為壟作，種植密度為6株/m2，灌溉方式為澆灌。

1.3 試驗方法

采用富景天策（北京）氣象科技有限公司開發(fā)的智慧園丁小氣候觀測儀24小時連續(xù)觀測，溫室內(nèi)觀測儀器位于溫室總長度1/2、距南側(cè)總跨度2/3、距地面1.5m處。觀測要素為：室內(nèi)溫度、相對濕度、光照強度、CO2濃度。溫室外觀測距大棚10m處的溫度、濕度、氣壓、風向、風速、降水等要素。

1.4 統(tǒng)計分析方法

試驗采用DPS軟件對取得的數(shù)據(jù)進行處理和分析，利用Excel軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 日光溫室中不同天氣條件下CO2變化趨勢

日光溫室內(nèi)外CO2濃度變化與大氣環(huán)境有較大的差異。設施內(nèi)CO2的來源除了室外空氣外，還有作物呼吸、土壤微生物活動、有機物分解發(fā)酵和加溫物燃燒等放出的CO2。

統(tǒng)計自動氣象觀測小時數(shù)據(jù)，魯西平原地區(qū)日光溫室內(nèi)番茄生育期間（10月上中旬至翌年5月中旬）的CO2濃度在152～1325 mg/kg之間。

2.2 不同天氣條件下日光溫室中CO2日變化特征

根據(jù)觀測資料分析，作物生育期內(nèi)日光溫室CO2濃度日變化均呈“U”型曲線，早晨6～8時之間出現(xiàn)最高點，揭簾席后隨著作物光合作用增大CO2濃度逐漸減小，14～16時之間達到當日中最低值，而后逐漸升高。

陰天夜間CO2積累較高，6時出現(xiàn)一天當中的最高值，以后呈現(xiàn)出下降趨勢，平均下降速率為71.7g/（kg.h），其中10～12時CO2濃度下降最大明顯，下降速率為114.5mg/（kg.h），14～15時達到一天中最低值，16～18時上升幅度最大。

多云天CO2濃度平均最高值出現(xiàn)在8時前后，8時后CO2濃度開始下降，14時CO2濃度降至當日中最低值，平均下降速率為129.8mg/（kg.h），其中9～11時CO2濃度下降幅度最大，平均下降速率為204.3mg/（kg.h）。

晴天CO2濃度最高均值于早晨6時出現(xiàn)，后以65.6g/（kg.h）的速率開始下降，至14時降至當日最低點，其中8～11時CO2濃度下降幅度最大，平均下降速率176.3g/（kg.h），7～8時和12～14時降幅較小。這是由于晴天時由于太陽輻射較強，同一生育階段的作物光合能力也較陰天和多云天強，吸收的CO2量大所致[6-10]。

實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)者在日出后不久會采取通風措施，降低溫室內(nèi)溫濕度、提高CO2濃度，但在作物生長的旺盛期，自然通風無法避免CO2虧缺，應該采取CO2施肥待調(diào)控措施增加溫室CO2濃度，以提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)[11-13]。

2.3 日光溫室內(nèi)CO2濃度與溫度和光照的關(guān)系

作物生育期內(nèi)，日光溫室大棚內(nèi)日CO2濃度最大值與環(huán)境氣象條件及溫室內(nèi)氣象要素之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)溫室內(nèi)CO2濃度值的變化與環(huán)境氣象條件及光照強度關(guān)系密切，發(fā)現(xiàn)溫室內(nèi)光照強度與CO2濃度的變化相關(guān)。

主要原因是由于在作物適宜生長發(fā)育的氣象條件下，溫度越高，光照越強，作物的光合作用愈強，吸收的CO2愈多，從而使CO2濃度下降。

2.4 日光溫室中CO2虧缺情況

日光溫室CO2濃度日變化均呈“U”型曲線，夜間CO2積累較高，6時后迅速下降，8～11時CO2濃度下降最大明顯，至14時達到最低值，19～20時上升幅度最大。

不同天氣條件下，完全陰天情況下不虧卻；多云天氣條件下11～17時虧缺；晴天條件下10～18點虧缺。

3 結(jié)論與討論

①魯西平原地區(qū)日光溫室作物生長期間CO2濃度一般在152～1325mg/kg之間。

②日光溫室CO2濃度日變化均呈“U”型趨勢，其中早晨8時最高，通風后逐漸降低，14時前后達到一日中最低值，14時后逐漸升高。作物生長的旺盛期，自然通風無法避免CO2虧缺，應采取CO2施肥待調(diào)控措施增加溫室CO2濃度，以提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)。

③CO2濃度值大小與氣溫有著密切的關(guān)系，一般平均氣溫高時時溫室中的CO2濃度低。

④CO2濃度值的變化與光照強度有著較好的相關(guān)性，光照強度越強日光溫室內(nèi)的CO2濃度越小。

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