山东潍坊中瑞温室提供设施蔬菜CO2施肥技术研究
CO2施肥是实现设施栽培蔬菜的重要技术措施,本文对国内外与蔬菜CO2施肥技术相关的理论研究结果进行综述,以期为我国设施CO2施肥的研究和应用提供借鉴。
1 CO2施肥浓度
CO2施肥的适宜浓度取决于蔬菜种类、栽培季节、生育环境和施肥方法等因素。Mortensen综合前人的研究结果认为,CO2浓度超过900μl.L-1时进一步增加收益很小,并且浓度过高易对作物造成伤害和增加渗漏损失,因此适宜施肥浓度应为600~900μl.L-1[1]。尤其以碳氢化合物燃烧作为CO2肥源时,在产生高浓度CO2的同时往往伴随高浓度有害气体的积累,这也是北欧诸国提倡温室CO2施肥浓度在700~900μl.L-1的原因。研究表明,黄瓜CO2施肥的适宜浓度与施肥时间长短负相关[2],延长施肥时间前提下,600μl.L-1与1000μl.L-1或1200μl.L-1的施肥效果相近甚至前者更优,而春季施肥的适宜浓度高于冬季,可能与春季施肥时间较短、光温条件较好有关[3]。
从施肥的有效性和经济性出发,要获得作物CO2施肥的较大经济效益,必然存在恒定的适CO2利用效率,而要施肥任何时间的利用效率相同,施肥浓度就必须随温室环境的变化而变化[4]。若保持恒定的CO2供给速率,则势必引起温室内CO2浓度的剧烈波动。依据温室内的气象条件和作物生育状况,以作物生育模型和温室物理模型为基础,通过计算机动态模拟优化,将投入与产出相比较终确定瞬间CO2施肥浓度的研究也已取得较大进展。
2 CO2施肥时期与时间
苗期CO2施肥利于缩短苗龄,培育壮苗,提高早期产量。苗期开始施肥的时期宜早,因为前期生物量的微小差异即对后期生长产生较大影响。定植后CO2施肥时期取决于蔬菜种类、栽培季节和肥源类型。在日本,黄瓜越冬栽培CO2施肥始于近收获期,促成栽培则从定植后开始[5]。在荷兰,采用中央锅炉供暖时,CO2施肥通常贯穿作物全生育期[6]。一天中的CO2施肥时间,日本和我国多习惯于从日出或日出后半小时开始,持续加富0.5~3h;北欧、英国、荷兰则全天候进行,但当中午通风时自动关停。研究表明,延长每天施肥时间可提高黄瓜、番茄产量[3,7];相同施肥时长,早晨晚施的番茄产量低于下午早停[8]。Willits等(1989)综合6年的CO2施肥试验数据发现,黄瓜、番茄的产量与施肥持续时间存在较强相关性,增产率与施肥时间和日长的比值密切相关,其中黄瓜呈线性[2]。
3 施肥过程中的环境调控
3.1 光照
CO2施肥明显提高作物光能利用率和光合速率,尤其在人工补光条件下,施肥可充分发挥补光的潜能,降低生产成本。研究表明,温室作物在正常大气CO2浓度下的光能转换效率为5~8μgCO2·J-1,光能利用率为6%~10%,在1200μl.L-1CO2浓度下的光能转换效率7~10μgCO2.J-1,光能利用率12%~13%[9]。通常,强光下CO2施肥的效果优于弱光。Carmi(1993)进行了不同光照条件下温室番茄CO2施肥试验,结果表明,在遮荫50%条件下,与对照(300~330g.m-3)相比,CO2施肥(1400~1500g.m-3)植株的叶片光合速率、地上部干重和前7穗果产量分别增加62.71%、69.36%、78.13%;不遮荫、CO2施肥又比遮荫50%条件下的CO2施肥分别增加58.33%、45.72%和19.30%[10]。因此,冬季对设施栽培蔬菜CO2施肥的同时务必注意改善群体见光条件。