鲁西平原地区日光温室CO2浓度演变规律

冯彩波 孙培良 宁瑞斌

摘 要：为了解鲁西平原地区日光温室内CO2浓度变化特征，根据2015年11月至2017年5月聊城市陽谷县丰源农业生态科示范园日光温室内CO2浓度、温室内外气象要素观测资料，分析鲁西平原地区日光温室CO2浓度的日变化特征。结果表明，观测期间大棚内CO2浓度在152～1325mg/kg之间，日光温室CO2浓度日变化呈“U”型趋势，作物生长的旺盛期，找出了不同天气条件下日光温室CO2亏缺时段。为调控设施温室内CO2浓度提供了科学依据。

关键词：日光温室；CO2浓度；变化趋势；相关性；鲁西平原

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

近年来，设施蔬菜蓬勃发展，作为农业大市的聊城把发展设施农业作为推进农业结构战略性调整，实现农业增效农民增收的突破口和增长点，把设施农业作为“菜篮子”工程建设的重点。截止到2017年底已经建成一定规模的区域性标准设施农业生产基地，设施农业面积达20多万hm2[1、2]。

聊城市地处鲁西平原地区，热量资较丰富。发展设施农业不仅是规避干旱、大风、冰雹等气象灾害，更重要的增加热量资源，从而实现植物反季节种植、延长生长季和提高产量、品质。开放大气条件的变化对温室内小气候环境产生较大的影响，雾霾、低温、连阴雨天气都会影响温室内作物生长发育和产量形成，温室内CO2浓度的变化有其自身的特点，当CO2浓度亏缺时应及时采取调控措施，增加CO2浓度[3-5]。

针对鲁西平原地区开展日光温室内CO2浓度变化特征及影响因子的研究鲜见报道。因此，利用聊城市阳谷县丰源农业生态科示范园日光温室小气候观测资料，分析日光温室内CO2浓度变化特征及与环境的关系，以期为日光温室CO2浓度预报和调控，提高温室作物的产量和品质，打造名、特、优农产品和发展高产、优质、高效、生态、安全的设施农业提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2015年09月～2017年03月在聊城市阳谷县丰源农业生态科示范園进行。供试温室为标准的冬暖式日光温室，坐北朝南，东西走向，温室东西长120米，南北宽11米[1、2]。

1.2 试验材料

棚内种植作物番茄，分别为当年9月下旬种植，种植方式为垄作，种植密度为6株/m2，灌溉方式为浇灌。

1.3 试验方法

采用富景天策（北京）气象科技有限公司开发的智慧园丁小气候观测仪24小时连续观测，温室内观测仪器位于温室总长度1/2、距南侧总跨度2/3、距地面1.5m处。观测要素为：室内温度、相对湿度、光照强度、CO2浓度。温室外观测距大棚10m处的温度、湿度、气压、风向、风速、降水等要素。

1.4 统计分析方法

试验采用DPS软件对取得的数据进行处理和分析，利用Excel软件绘制图表。

2 结果与分析

2.1 日光温室中不同天气条件下CO2变化趋势

日光温室内外CO2浓度变化与大气环境有较大的差异。设施内CO2的来源除了室外空气外，还有作物呼吸、土壤微生物活动、有机物分解发酵和加温物燃烧等放出的CO2。

统计自动气象观测小时数据，鲁西平原地区日光温室内番茄生育期间（10月上中旬至翌年5月中旬）的CO2浓度在152～1325 mg/kg之间。

2.2 不同天气条件下日光温室中CO2日变化特征

根据观测资料分析，作物生育期内日光温室CO2浓度日变化均呈“U”型曲线，早晨6～8时之间出现最高点，揭帘席后随着作物光合作用增大CO2浓度逐渐减小，14～16时之间达到当日中最低值，而后逐渐升高。

阴天夜间CO2积累较高，6时出现一天当中的最高值，以后呈现出下降趋势，平均下降速率为71.7g/（kg.h），其中10～12时CO2浓度下降最大明显，下降速率为114.5mg/（kg.h），14～15时达到一天中最低值，16～18时上升幅度最大。

多云天CO2浓度平均最高值出现在8时前后，8时后CO2浓度开始下降，14时CO2浓度降至当日中最低值，平均下降速率为129.8mg/（kg.h），其中9～11时CO2浓度下降幅度最大，平均下降速率为204.3mg/（kg.h）。

晴天CO2浓度最高均值于早晨6时出现，后以65.6g/（kg.h）的速率开始下降，至14时降至当日最低点，其中8～11时CO2浓度下降幅度最大，平均下降速率176.3g/（kg.h），7～8时和12～14时降幅较小。这是由于晴天时由于太阳辐射较强，同一生育阶段的作物光合能力也较阴天和多云天强，吸收的CO2量大所致[6-10]。

实际生产中，生产者在日出后不久会采取通风措施，降低温室内温湿度、提高CO2浓度，但在作物生长的旺盛期，自然通风无法避免CO2亏缺，应该采取CO2施肥待调控措施增加温室CO2浓度，以提高作物产量与品质[11-13]。

2.3 日光温室内CO2浓度与温度和光照的关系

作物生育期内，日光温室大棚内日CO2浓度最大值与环境气象条件及温室内气象要素之间的关系，发现温室内CO2浓度值的变化与环境气象条件及光照强度关系密切，发现温室内光照强度与CO2浓度的变化相关。

主要原因是由于在作物适宜生长发育的气象条件下，温度越高，光照越强，作物的光合作用愈强，吸收的CO2愈多，从而使CO2浓度下降。

2.4 日光温室中CO2亏缺情况

日光温室CO2浓度日变化均呈“U”型曲线，夜间CO2积累较高，6时后迅速下降，8～11时CO2浓度下降最大明显，至14时达到最低值，19～20时上升幅度最大。

不同天气条件下，完全阴天情况下不亏却；多云天气条件下11～17时亏缺；晴天条件下10～18点亏缺。

3 结论与讨论

①鲁西平原地区日光温室作物生长期间CO2浓度一般在152～1325mg/kg之间。

②日光温室CO2浓度日变化均呈“U”型趋势，其中早晨8时最高，通风后逐渐降低，14时前后达到一日中最低值，14时后逐渐升高。作物生长的旺盛期，自然通风无法避免CO2亏缺，应采取CO2施肥待调控措施增加温室CO2浓度，以提高作物产量与品质。

③CO2浓度值大小与气温有着密切的关系，一般平均气温高时时温室中的CO2浓度低。

④CO2浓度值的变化与光照强度有着较好的相关性，光照强度越强日光温室内的CO2浓度越小。

参考文献

[1] 孙培良，邱东凤，谢志明，宁瑞斌，闫景东.日光温室内不同浓度CO2对番茄产量的影响[J].中国农学通报，2018，34（13）：64-67.

[2] 孙培良，谢志明，邱东凤，宁瑞斌.不同浓度CO2对设施番茄品质的影响[A].中国气象学会.第35届中国气象学会年会S6应对气候变化、低碳发展与生态文明建设[C].中国气象学会：中国气象学会，2018：6.

[3] 胡德奎，朱宝文，何永晴.高寒冷凉地区日光温室CO2浓度变化规律[J].中国农学通报，2014，23：244-248.

[4] 杨艳超，刘寿东，薛晓萍.莱芜日光温室气温变化规律研究[J].中国农学通报，2008，24（12）：519-523.

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[12] 魏珉，邢禹贤，王秀峰，等.日光温室CO2浓度变化规律研究[J].应用生态学报，2003，03：354-358.

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