山東濰坊中瑞溫室提供設施蔬菜CO2施肥技術研究 CO2施肥是實現設施栽培蔬菜高產高效的重要技術措施,本文對國內外與蔬菜CO2施肥技術相關的理論研究結果進行綜述,以期為我國設施CO2施肥的研究和應用提供借鑒。 1 CO2施肥濃度 CO2施肥的適宜濃度取決于蔬菜種類、栽培季節、生育環境和施肥方法等因素。Mortensen綜合前人的研究結果認為,CO2濃度超過900μl.L-1時進一步增加收益很小,并且濃度過高易對作物造成傷害和增加滲漏損失,因此適宜施肥濃度應為600~900μl.L-1[1]。尤其以碳氫化合物燃燒作為CO2肥源時,在產生高濃度CO2的同時往往伴隨高濃度有害氣體的積累,這也是北歐諸國提倡溫室CO2施肥濃度在700~900μl.L-1的原因。研究表明,黃瓜CO2施肥的適宜濃度與施肥時間長短負相關[2],延長施肥時間前提下,600μl.L-1與1000μl.L-1或1200μl.L-1的施肥效果相近甚至前者更優,而春季施肥的適宜濃度高于冬季,可能與春季施肥時間較短、光溫條件較好有關[3]。 從施肥的有效性和經濟性出發,要獲得作物CO2施肥的最大經濟效益,必然存在恒定的最適CO2利用效率,而要保證施肥任何時間的利用效率相同,施肥濃度就必須隨溫室環境的變化而變化[4]。若保持恒定的CO2供給速率,則勢必引起溫室內CO2濃度的劇烈波動。依據溫室內的氣象條件和作物生育狀況,以作物生育模型和溫室物理模型為基礎,通過計算機動態模擬優化,將投入與產出相比較最終確定瞬間CO2施肥最佳濃度的研究也已取得較大進展。 2 CO2施肥時期與時間 苗期CO2施肥利于縮短苗齡,培育壯苗,提高早期產量。苗期開始施肥的時期宜早,因為前期生物量的微小差異即對后期生長產生較大影響。定植后CO2施肥時期取決于蔬菜種類、栽培季節和肥源類型。在日本,黃瓜越冬栽培CO2施肥始于近收獲期,促成栽培則從定植后開始[5]。在荷蘭,采用中央鍋爐供暖時,CO2施肥通常貫穿作物全生育期[6]。一天中的CO2施肥時間,日本和我國多習慣于從日出或日出后半小時開始,持續加富0.5~3h;北歐、英國、荷蘭則全天候進行,但當中午通風時自動關停。研究表明,延長每天施肥時間可顯著提高黃瓜、番茄產量[3,7];相同施肥時長,早晨晚施的番茄產量低于下午早停[8]。Willits等(1989)綜合6年的CO2施肥試驗數據發現,黃瓜、番茄的絕對產量與施肥持續時間存在較強相關性,增產率與施肥時間和日長的比值密切相關,其中黃瓜呈線性[2]。 3 施肥過程中的環境調控 3.1 光照 CO2施肥明顯提高作物光能利用率和光合速率,尤其在人工補光條件下,施肥可充分發揮補光的潛能,降低生產成本。研究表明,溫室作物在正常大氣CO2濃度下的光能轉換效率為5~8μgCO2·J-1,光能利用率為6%~10%,在1200μl.L-1CO2濃度下的光能轉換效率7~10μgCO2.J-1,光能利用率12%~13%[9]。通常,強光下CO2施肥的效果優于弱光。Carmi(1993)進行了不同光照條件下溫室番茄CO2施肥試驗,結果表明,在遮蔭50%條件下,與對照(300~330g.m-3)相比,CO2施肥(1400~1500g.m-3)植株的葉片光合速率、地上部干重和前7穗果產量分別增加62.71%、69.36%、78.13%;不遮蔭、CO2施肥又比遮蔭50%條件下的CO2施肥分別增加58.33%、45.72%和19.30%[10]。因此,冬季對設施栽培蔬菜CO2施肥的同時務必注意改善群體見光條件。