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作物光合能力的提高是增加产量，提高品质的重要途径。二氧化碳（CO2）气体是作物光合作用的重要元素，对作物生长发育起着与水肥同等的作用，CO2供给不足会直接影响作物正常的光合作用。自然界大气中的CO2浓度一般在330～340 μmol/mol，这是维持植物生长的一个基本量，目前冬季设施栽培环境中，设施处于相对封闭的环境，根据测试，在温室内有日照的8 h中有5 h CO2浓度在300 μmol/mol以下，其中有2 h CO2浓度在100 μmol/mol以下，植物处于严重饥饿状态，几乎停止生长，其根本原因是CO2严重不足，植物无法完成光合作用。可见，定时定量补充CO2对温室大棚植物的生长至关重要。
国外对CO2施肥的研究及其应用非常重视，20世纪20年代，荷兰和丹麦开始将CO2施肥技术用于温室黄瓜及番茄生产。20世纪60年代初，日本、美国等国家也先后开展了温室蔬菜CO2施肥实用技术的研究及应用。在我国CO2施肥技术虽然早已被认可，但是在实际设施栽培生产中并没有普遍使用。分析其原因主要有两个方面：①CO2施肥后作物光合作用效果不显著。产生原因除施用时间较短以外，主要是由于植物进行光合作用需要光照、水分、温度综合环境因子的共同作用，如何适宜地调节其他环境因素（温度、光、湿度、养分等）配合CO2施肥对于施肥效果的提高至关重要。②施用后作物植株长势增强，作物产量增加不显著。虽然CO2施肥提高了作物光合作用，增强了植株长势，但由于缺乏对CO2施肥量的科学认识和调控，没有合理平衡植株营养生长和生殖生长的关系，导致作物果实中干物质积累增加不显著，没有实现增产。因此，本文将从应用CO2施肥增加产量的角度出发，介绍CO2施肥在生产中的技术应用要点。
CO2增施方法
施用时期
选择适宜的CO2施肥时期是节约气肥、减少投资、增加产量的关键因素。大棚蔬菜增施CO2的适宜时期，依蔬菜种类、栽培方式、土壤肥力和作物发育阶段而定。在育苗前半期（如黄瓜第三叶展开，其他蔬菜幼苗株高达20～40 cm），当蔬菜具有一定的叶面积时开始施用；对于果菜类，如蕃茄、辣椒等，可在雌花着花、开花或结果初期开始施用，而在开花坐果前不宜施用，以免营养生长过旺造成落花落果，并且要连续施用效果才显著。各种作物在不同的生长发育阶段，CO2需要量是不同的，一般苗期施用利于缩短苗龄、促进花芽分化、培育壮苗，应早施。产品器官形成初期是CO2施肥的最佳时期，定植后CO2施肥时期取决于蔬菜种类、栽培季节和肥源类型，果菜类坐果及果实膨大期是增施CO2的最佳时期；一般番茄、甜瓜开花后10～20天，黄瓜开花后增施CO2可强化光合作用，制造更多的营养物质，充分满足作物生育对养分的需求，对连续开花坐果的黄瓜、番茄、茄子等效果更为明显。在日本，黄瓜越冬栽培于近收获期开始进行CO2施肥，促成栽培则从定植后开始。在荷兰，CO2施肥
通常贯穿作物全生育期。
从季节看，CO2施肥冬季较春季好。春季由于温室通风换气强度增大，温室施用CO2使蔬菜植株容易长势过旺，增产效果不明显，冬季由于气温低，土壤微生物分解有机质放出的CO2较少，CO2浓度不足是作物生长的限制因素，此时施用CO2效果非常明显。每天施放的时间，应结合设施内CO2浓度日变化规律，在作物光合作用开始初期开始补充CO2，日光温室在早晨揭帘后半小时，即可开始施用。阴天、雨雪天或者气温较低时不需要施用。
对于调控能力较强的温室可以采用湿度调节与增施CO2并用的方式，即在施用CO2时，调节温室内相对湿度保持在80%。由于作物的光合作用是通过气孔打开状态下使CO2进入植物体内，气孔的开闭主要受水分供给状态的调节，空气湿度较低时，从叶片蒸发的水较多，如果根部供给水分低于蒸发量，气孔关闭；如果保持空气相对湿度处于80%以上，使作物叶片气孔处于打开状态，将更有助于植物进行光合作用。当然分别单独对湿度、CO2控制都可以增强光合作用，将二者并用更有助于提高的光合作用效果。
施用浓度
CO2浓度太高或太低均不利于光合作用的进行，并且植物长期处于高浓度CO2环境下反而会抑制植物生长发育，降低产量。根据Nederhoff等[1]的研究结果，CO2浓度在250～
350 μmol/mol，作物生长量减少19%；CO2浓度在350～
450 μmol/mol，作物生长量增加12%；CO2浓度在600～
700 μmol/mol，作物生长量增加4%；CO2浓度在1000～
1100 μmol/mol，作物生长量增加1.5%。因此从理论上将CO2浓度保持在350～1000 μmol/mol
可以提高作物产量，在实际生产中CO2浓度在350～450 μmol/mol是最为经济可行的，也就是温室CO2浓度的管理目标浓度。如图1中温室内CO2浓度变化可知，上午日出后室内CO2浓度逐渐减弱，以往施用CO2的方法也多为在日出前后，根据设施内CO2的浓度，补充2 h左右600～1000 μmol/mol的CO2气
体。补充后可以发现设施内CO2浓度在日出前后突然增大，而此时设施温度多处于较低时期，作物的光合作用正在逐渐增强阶段，植物未能完全利用补充的CO2。补充停止后，随时间推移CO2浓度逐渐降低，仍然有近5 h处于400 μmol/mol以下的时候，未能完全满足作物需求。
因此选择适宜浓度的CO2低限较为经济且效果稳定。即实现低浓度长时间施用CO2，如图1中虚线所示，在作物开始进行光合作用时一直保持400～600 μmol/mol的低浓度CO2，使设施内CO2一直处于满足作物光合作用的条件。
日本岩崎泰永等[2]进行了关于设施内番茄高浓度CO2短时间施用与低浓度CO2长时间施用的效果对比试验，试验分为3组，①低浓度长时间施用组：6：00～16：00（10 h），CO2 浓度为400～600 μmol/mol；
②高浓度短时间施用组：
6：00～9：00（3 h），CO2浓度为
800～1000 μmol/mol；③对照组：未施用CO2。试验结果（图2）发现，施用不同浓度的CO2后作物总干物质量增加，但是果实干物质增加量对照与高浓度施用差异不是很大，低浓度长时间施用的果实增加效果显著。高浓度施用的结果是茎秆和叶片的增加，因此低浓度长时间CO2施用有利于果菜类作物的干物质增加而使增产效果更加显著，也是在生产中推荐的控制方式[3]。
CO2增施技术及设备
燃气式CO2发生器
采用燃烧液化气产生大量纯净CO2的方法来补充温室大棚内CO2严重不足，操作简便，运行稳定，原料易购，运行费用低，每公斤石油液化气通过机器的充分反应可产生3 kg CO2，投入产出比高（1：10），实用性强，使用当年可收回全部投资并获得可观收益（图3）。
液态CO2发生器
将气体CO2加压储存于钢瓶内，根据流量表和温室体积准确控制用量，使用时用一根橡胶管将气体导出即可（图4）。
CO2缓释颗粒
CO2缓释颗粒物理性状良好，但CO2浓度偏小，可控性较差。
堆肥发酵CO2施肥
以稻草、猪粪为原料，通过添加秸秆腐熟剂，提高作物产量及品质，增加经济效益，还具有明显的生态效益，但CO2浓度及纯度的稳定性不强。
化学反应法
利用碳酸氢铵与硫酸在特制容器内反应产生CO2，用带孔的塑料管疏散到温室内各处进行施肥，优点是可控性好，操作简单。近几年山东、辽宁等地相继开发出多种成套CO2施肥装置，反应生成的副产品硫酸铵用水稀释后可做氮肥，但温度过高易引起碳酸氢铵的分解，产生氨中毒，在生产中要引起注意。
总结
增施CO2是作物管理中的一种增产措施，同时不能忽视温度、光照、肥水的管理。只有在水肥充足、气温较高、光照较好的条件下，配合增施CO2才能达到丰产、增产的目的，温室控制施用时间在日出后开始至日落停止，施用方法为低浓
度（400～600 μmol/mol），推荐
施用设备为燃气式CO2发生器和液态CO2发生器。
由于CO2比空气重，为使增施的CO2能均匀地施放到作物功能叶周围，应将CO2发生装置或输气管道置于植株群体冠层高度位置，并采取多点施放或增加施放管上的孔数以保障其均匀性，使增施的CO2得到充分而有效的利用。
参考文献
[1] Nederhoff EM， Vegter JG.
Photosynthesis of Stands of
Tomato， Cucumber and Sweet
Pepper Measured in Green-
houses under Various CO2-
concentrations[J].Annals
of Botany， 1994，73（4）：353-361.
[2] 岩崎泰永.环境调控技术与装置特集
[J].施設と園芸，2015，171（3）：4-8.
[3] 齐藤 章.環境制御
[M].日本：农文协出版社，2015.
项目支持：国家自然科学基金资助项目“日光温室番茄群体光分布特征的模拟研究”（31000921）；教育部留学回国启动基金资助项目“东北地区大跨度日光温室湿环境模拟研究”（[2011]1568）。
作者简介：王蕊，女，辽宁沈阳人，讲师，博士，研究方向为日光温室环境调控及模拟，结合东北地区日光温室环境特点及良好的国际合作基础，对日光温室环境特征的研究上积累了扎实的研究基础，获得国家发明专利2项，2011年所在团队获得辽宁省科技进步一等奖。
国外对CO2施肥的研究及其应用非常重视，20世纪20年代，荷兰和丹麦开始将CO2施肥技术用于温室黄瓜及番茄生产。20世纪60年代初，日本、美国等国家也先后开展了温室蔬菜CO2施肥实用技术的研究及应用。在我国CO2施肥技术虽然早已被认可，但是在实际设施栽培生产中并没有普遍使用。分析其原因主要有两个方面：①CO2施肥后作物光合作用效果不显著。产生原因除施用时间较短以外，主要是由于植物进行光合作用需要光照、水分、温度综合环境因子的共同作用，如何适宜地调节其他环境因素（温度、光、湿度、养分等）配合CO2施肥对于施肥效果的提高至关重要。②施用后作物植株长势增强，作物产量增加不显著。虽然CO2施肥提高了作物光合作用，增强了植株长势，但由于缺乏对CO2施肥量的科学认识和调控，没有合理平衡植株营养生长和生殖生长的关系，导致作物果实中干物质积累增加不显著，没有实现增产。因此，本文将从应用CO2施肥增加产量的角度出发，介绍CO2施肥在生产中的技术应用要点。
CO2增施方法
施用时期
选择适宜的CO2施肥时期是节约气肥、减少投资、增加产量的关键因素。大棚蔬菜增施CO2的适宜时期，依蔬菜种类、栽培方式、土壤肥力和作物发育阶段而定。在育苗前半期（如黄瓜第三叶展开，其他蔬菜幼苗株高达20～40 cm），当蔬菜具有一定的叶面积时开始施用；对于果菜类，如蕃茄、辣椒等，可在雌花着花、开花或结果初期开始施用，而在开花坐果前不宜施用，以免营养生长过旺造成落花落果，并且要连续施用效果才显著。各种作物在不同的生长发育阶段，CO2需要量是不同的，一般苗期施用利于缩短苗龄、促进花芽分化、培育壮苗，应早施。产品器官形成初期是CO2施肥的最佳时期，定植后CO2施肥时期取决于蔬菜种类、栽培季节和肥源类型，果菜类坐果及果实膨大期是增施CO2的最佳时期；一般番茄、甜瓜开花后10～20天，黄瓜开花后增施CO2可强化光合作用，制造更多的营养物质，充分满足作物生育对养分的需求，对连续开花坐果的黄瓜、番茄、茄子等效果更为明显。在日本，黄瓜越冬栽培于近收获期开始进行CO2施肥，促成栽培则从定植后开始。在荷兰，CO2施肥
通常贯穿作物全生育期。
从季节看，CO2施肥冬季较春季好。春季由于温室通风换气强度增大，温室施用CO2使蔬菜植株容易长势过旺，增产效果不明显，冬季由于气温低，土壤微生物分解有机质放出的CO2较少，CO2浓度不足是作物生长的限制因素，此时施用CO2效果非常明显。每天施放的时间，应结合设施内CO2浓度日变化规律，在作物光合作用开始初期开始补充CO2，日光温室在早晨揭帘后半小时，即可开始施用。阴天、雨雪天或者气温较低时不需要施用。
对于调控能力较强的温室可以采用湿度调节与增施CO2并用的方式，即在施用CO2时，调节温室内相对湿度保持在80%。由于作物的光合作用是通过气孔打开状态下使CO2进入植物体内，气孔的开闭主要受水分供给状态的调节，空气湿度较低时，从叶片蒸发的水较多，如果根部供给水分低于蒸发量，气孔关闭；如果保持空气相对湿度处于80%以上，使作物叶片气孔处于打开状态，将更有助于植物进行光合作用。当然分别单独对湿度、CO2控制都可以增强光合作用，将二者并用更有助于提高的光合作用效果。
施用浓度
CO2浓度太高或太低均不利于光合作用的进行，并且植物长期处于高浓度CO2环境下反而会抑制植物生长发育，降低产量。根据Nederhoff等[1]的研究结果，CO2浓度在250～
350 μmol/mol，作物生长量减少19%；CO2浓度在350～
450 μmol/mol，作物生长量增加12%；CO2浓度在600～
700 μmol/mol，作物生长量增加4%；CO2浓度在1000～
1100 μmol/mol，作物生长量增加1.5%。因此从理论上将CO2浓度保持在350～1000 μmol/mol
可以提高作物产量，在实际生产中CO2浓度在350～450 μmol/mol是最为经济可行的，也就是温室CO2浓度的管理目标浓度。如图1中温室内CO2浓度变化可知，上午日出后室内CO2浓度逐渐减弱，以往施用CO2的方法也多为在日出前后，根据设施内CO2的浓度，补充2 h左右600～1000 μmol/mol的CO2气
体。补充后可以发现设施内CO2浓度在日出前后突然增大，而此时设施温度多处于较低时期，作物的光合作用正在逐渐增强阶段，植物未能完全利用补充的CO2。补充停止后，随时间推移CO2浓度逐渐降低，仍然有近5 h处于400 μmol/mol以下的时候，未能完全满足作物需求。
因此选择适宜浓度的CO2低限较为经济且效果稳定。即实现低浓度长时间施用CO2，如图1中虚线所示，在作物开始进行光合作用时一直保持400～600 μmol/mol的低浓度CO2，使设施内CO2一直处于满足作物光合作用的条件。
日本岩崎泰永等[2]进行了关于设施内番茄高浓度CO2短时间施用与低浓度CO2长时间施用的效果对比试验，试验分为3组，①低浓度长时间施用组：6：00～16：00（10 h），CO2 浓度为400～600 μmol/mol；
②高浓度短时间施用组：
6：00～9：00（3 h），CO2浓度为
800～1000 μmol/mol；③对照组：未施用CO2。试验结果（图2）发现，施用不同浓度的CO2后作物总干物质量增加，但是果实干物质增加量对照与高浓度施用差异不是很大，低浓度长时间施用的果实增加效果显著。高浓度施用的结果是茎秆和叶片的增加，因此低浓度长时间CO2施用有利于果菜类作物的干物质增加而使增产效果更加显著，也是在生产中推荐的控制方式[3]。
CO2增施技术及设备
燃气式CO2发生器
采用燃烧液化气产生大量纯净CO2的方法来补充温室大棚内CO2严重不足，操作简便，运行稳定，原料易购，运行费用低，每公斤石油液化气通过机器的充分反应可产生3 kg CO2，投入产出比高（1：10），实用性强，使用当年可收回全部投资并获得可观收益（图3）。
液态CO2发生器
将气体CO2加压储存于钢瓶内，根据流量表和温室体积准确控制用量，使用时用一根橡胶管将气体导出即可（图4）。
CO2缓释颗粒
CO2缓释颗粒物理性状良好，但CO2浓度偏小，可控性较差。
堆肥发酵CO2施肥
以稻草、猪粪为原料，通过添加秸秆腐熟剂，提高作物产量及品质，增加经济效益，还具有明显的生态效益，但CO2浓度及纯度的稳定性不强。
化学反应法
利用碳酸氢铵与硫酸在特制容器内反应产生CO2，用带孔的塑料管疏散到温室内各处进行施肥，优点是可控性好，操作简单。近几年山东、辽宁等地相继开发出多种成套CO2施肥装置，反应生成的副产品硫酸铵用水稀释后可做氮肥，但温度过高易引起碳酸氢铵的分解，产生氨中毒，在生产中要引起注意。
总结
增施CO2是作物管理中的一种增产措施，同时不能忽视温度、光照、肥水的管理。只有在水肥充足、气温较高、光照较好的条件下，配合增施CO2才能达到丰产、增产的目的，温室控制施用时间在日出后开始至日落停止，施用方法为低浓
度（400～600 μmol/mol），推荐
施用设备为燃气式CO2发生器和液态CO2发生器。
由于CO2比空气重，为使增施的CO2能均匀地施放到作物功能叶周围，应将CO2发生装置或输气管道置于植株群体冠层高度位置，并采取多点施放或增加施放管上的孔数以保障其均匀性，使增施的CO2得到充分而有效的利用。
参考文献
[1] Nederhoff EM， Vegter JG.
Photosynthesis of Stands of
Tomato， Cucumber and Sweet
Pepper Measured in Green-
houses under Various CO2-
concentrations[J].Annals
of Botany， 1994，73（4）：353-361.
[2] 岩崎泰永.环境调控技术与装置特集
[J].施設と園芸，2015，171（3）：4-8.
[3] 齐藤 章.環境制御
[M].日本：农文协出版社，2015.
项目支持：国家自然科学基金资助项目“日光温室番茄群体光分布特征的模拟研究”（31000921）；教育部留学回国启动基金资助项目“东北地区大跨度日光温室湿环境模拟研究”（[2011]1568）。
作者简介：王蕊，女，辽宁沈阳人，讲师，博士，研究方向为日光温室环境调控及模拟，结合东北地区日光温室环境特点及良好的国际合作基础，对日光温室环境特征的研究上积累了扎实的研究基础，获得国家发明专利2项，2011年所在团队获得辽宁省科技进步一等奖。