设施果树栽培增补二氧化碳的作用和方法

李伟静

（山东省曹县林业发展服务中心，山东 曹县 274400）

近年来,随着社会经济发展和人民生活水平的提高,新鲜水果成为人们的首选果品和走亲访友的高档礼品[1],反季节新鲜水果需求剧增,设施果树栽培成为新鲜水果周年供应、提质增效的重要途径之一。笔者分析在密闭设施中,适度增补二氧化碳对果树栽培的作用,提出增补的方法和注意问题。供参考。

1 二氧化碳的作用

俗话说“万物生长靠太阳”,是指植物的“光合作用”,绿色植物利用光能,把二氧化碳和水合成为贮存能量的有机物,同时释放出氧气。光合作用的主要原料是水和二氧化碳,二者缺一不可,在一定范围内光合产物与二氧化碳浓度呈正相关,二氧化碳浓度越高,光合速率高,制造和积累的有机物多,产量和质量也就高[2](一般可增产20%),并能提高果树抗逆性。在自然条件下,空气中二氧化碳浓度稳定,其含量为330～360 mg/kg。由于设施果树栽培主要在低温季节密闭环境中生长,并且空间所限,与外界空气交换较少,流动性差,加上桃(含油桃)、葡萄、甜樱桃等结果树树体较高,枝叶密集,光合作用消耗大量的二氧化碳,如果不及时补充,局部区域浓度可降至70 mg/kg,使果树处于饥饿状态,不能满足光合作用所需,限制果树产量和质量的提高[3]。因此,在设施果树栽培中,适当增补二氧化碳浓度成为提高果树产量和品质的应急有效措施之一。

2 增补方法

2.1 施有机物

果树施足有机肥、防寒沟填满农作物秸秆、地面覆草等是增补设施内二氧化碳浓度行之有效的方法。通过土壤微生物对有机物的分解,不仅改良土壤,为果树生长结果提供必要的营养物质,而且能缓慢释放出二氧化碳。据报道,1 t 有机物能释放出1.5 t二氧化碳[3],源源不断地补充到设施内的各个区域,为果树叶片光合作用提供充足的二氧化碳。

2.1.1 施有机肥

施有机肥是设施果树提高二氧化碳浓度的主要方法之一。在定植时根据树种、品种及设定的株行距挖宽、深各70～100 cm 的定植沟,沟底铺10 cm 厚玉米秸秆,上铺20 cm 左右厚牛粪,再按666.7 m2施腐熟牛粪等有机肥4～5 m3或商品有机肥500 kg、生物肥100 kg 等,与表土混匀后填入沟内,一次施足数年的基肥。以后再根据果树生长坐果情况,在采果后、9月、封棚提温前,每666.7 m2追施商品有机肥200～300 kg 或腐熟牛粪、羊粪等2～3 m3。近年来,有的地区甜樱桃、油桃、葡萄等设施栽培采用限根或无土栽培模式,其栽培基质混合一定比例草炭,或经发酵的锯末、含75%有机质的有机肥。

2.1.2 设置防寒沟

果树设施在各地多种多样。联栋温室一般在四周设置防寒沟,东西向温室设置在采光面前沿,南北方向大棚设置在四周边沿。果树定植前,在设施棚膜入地边缘内侧挖宽20 cm、深40～50 cm的防寒沟,封棚前防寒沟填入高于地面的麦糠、锯末、麦草或碎玉米秸秆等有机物,撒上生物有机肥20～30 kg；以后每年封棚前补满有机物。扣棚后随着温度的提升,棚膜上形成的水滴就会下滑至防寒沟内,有机物不断吸水腐烂,释放二氧化碳,相当于在设施内设置二氧化碳反应堆；并且防止棚内热量外逸和冷空气的内侵。

2.1.3 地面覆草

设施封膜后,树盘和行间地面覆盖玉米秸秆、麦草等有机物厚10～20 cm,可吸收设施内的水分慢慢腐烂,除不断释放二氧化碳外,还能降低棚内湿度(减少病害发生),提高矿质营养含量,抑制土壤水分蒸发(保墒),减轻人们劳作踩踏而造成的土壤板结。

2.2 合理放风

由于设施内密闭,太阳升起后,果树进行光合作用不断消耗二氧化碳。随着温度升高后通风口的开放,有助于空气流通,可调节二氧化碳浓度。联栋温室采用换气扇通风,温室、大棚采用打开通风口换气。晴好天气,一般每天放风换气1～3 次,棚外空气中的二氧化碳进入设施内,同时排湿。通风时先开小口,根据室内温度状况逐渐加大通风口或排风扇,避免发生“闪秧”。

2.2.1 第1 次放风

夜间由于果树的呼吸作用和土壤中有机物的分解、积累,设施内二氧化碳浓度逐渐增加,日出前达到最高峰,可达850～1 000 mg/kg[3],浓度是室外的二三倍。日出揭保温被后,特别是在阳光充足、果树生长旺盛期,光合速率高,见光后一二个小时,室内二氧化碳浓度可下降至70～100 mg/kg,即二氧化碳补偿点以下。因此,见光1h 后进行第1 次放风换气,让外界空气进入设施内,同时排出湿气。此时棚外温度较低,注意掌握放风口要小,时间为15～20 min,及时封闭放风口。

2.2.2 第2 次放风

根据不同果树物候期对最高温度的要求,合理确定第2 次放风时间和开口大小。一般在上午10 时至下午4 时左右。通过观察温度或现代智能系统设定的最高温度、湿度等程序,自动控制换气扇或开口大小与时间。由于光照充足,光合作用旺盛,通风口开的缝隙有限,即便通风换气,二氧化碳浓度仍可降至260 mg/kg[3],低于大气中二氧化碳浓度。下午4 时左右,随着光照减弱、温度下降,设施需要关闭通风口或换气扇保温。

2.2.3 第3 次放风

第2 次关闭通风口后,如果温度回升过高、湿度过大,需要控温、排湿,有的为排湿在日落闭棚前再打开换气扇或放风口,使二氧化碳得到补充,含量达到230 mg/kg[3]。然后及时关闭换气扇或通风口。

2.3 设置反应堆

在设施外侧,将有机肥、农作物秸秆、树叶、树枝等有机物与生物肥进行堆肥,用替换下的旧棚膜包裹严密,再将塑料管的一端固定、密封至顶部,另一端通往设施内,待有机物腐烂分解产生二氧化碳后通过塑料管输送至设施内。腐烂后形成的有机肥用于秋施基肥。

2.4 足氧燃烧

在设施外设置小沼气池,以处理废弃树枝、树叶等有机废弃物,加入适当比例的牲畜粪便等发酵,将沼气管道通入设施内,选用燃烧完全的沼气炉或沼气灯适时点燃。也可准备好液化气罐、干柴、木炭及用水桶制作2 个火炉,在低温时或阴雨天,采用液化气小火足氧燃烧。采用火炉,放入少量木柴、木炭点燃20 min,并用扁担挑着在棚内来回走动。在北方,有些联栋温室在寒冷冬季利用天然气燃烧增温,可结合配套设施,利用好燃烧后形成的二氧化碳。通过沼气、天然气、干柴、木炭等小火足氧燃烧产生二氧化碳,方法简单、方便,易于控制,可作为应急补充二氧化碳的措施；同时释放热量,使设施内增温、保温。

2.5 二氧化碳气肥

大樱桃、油桃、葡萄等盛果期果树生长旺盛期、果实膨大期、花芽分化期所需二氧化碳量较多,在阳光充足、设施内二氧化碳浓度偏低时,可采用二氧化碳气肥作为应急补充措施。在能够控制用量的情况下,一般采用固体、颗粒、液态二氧化碳气肥,连续补充30 多天。一天中,一般日出后半小时施用。当需要通风降温时,应在放风前半小时停止施用。

2.5.1 固体二氧化碳

固体二氧化碳称为“干冰”,是气态的二氧化碳在-85 ℃低温下变的固态粉末状,1 kg 干冰可形成0.5 m3二氧化碳。利用冷冻设备购进贮运干冰备用。在温室内二氧化碳浓度偏低时,将干冰分散放置在设施内,在常温常压下,“干冰”气化形成二氧化碳气体。这种方法操作方便、简单,用量易控,效果快而好,不受空气对流的影响；但需冷冻设备,贮运不方便,成本高,对人体也易产生低温危害。

2.5.2 颗粒二氧化碳肥

颗粒二氧化碳肥为褐色不规则直径1 cm 左右的圆球形颗粒,在施入土壤后可持续40 d 以上不断释放二氧化碳气体,而且释放气体的浓度随光照、温度强弱自动调节,666.7 m2用量40 kg 左右。具有使用安全方便、肥效长的特点。沟施时,在作业道挖沟深2～3 cm,均匀撒入颗粒,覆土1 cm。穴施时,穴深3 cm左右,每穴施入20～30 粒,覆土1 cm。施肥后要保持土壤湿润、疏松,利于二氧化碳释放。也可采用吊袋法,但要加入促进剂。按照颗粒二氧化碳肥和促进剂10∶1 混合搅拌均匀后装袋,每袋100 g 左右,在袋上用针扎几个小孔,把吊袋挂在棚栽杏、桃、葡萄、甜樱桃等果树中上部枝叶茂密处。CO2不断从吊袋小孔中释放出来,可满足面积30 m2左右30 d 对二氧化碳的需求。

2.5.3 液态二氧化碳肥

液态二氧化碳是利用工厂副产品二氧化碳加压灌入钢瓶而制成。每瓶净重30～35 kg,666.7 m2可使用25 d 左右。使用时把钢瓶放在温室内,在减压阀口上安装直径1 cm、长度小于棚长的塑料管,每隔2～3 m 用细铁丝烙1 个直径2 mm 的放气孔,近钢瓶处孔小些、稀些,远处密些、大些。把塑料管固定在离地1.8～2.0 m 处,用气时打开阀门。每天放气6～12 min。此法操作简便,浓度易控制,二氧化碳扩散均匀。

2.5.4 二氧化碳发生器

在塑料桶内放置工业硫酸,每天加入定量的碳酸氢铵,二者反应产生二氧化碳。1 个温室可悬挂30 个左右。购进98%工业硫酸后,先将6 kg 水倒入容量15 L 塑料桶内,用木棍搅动塑料桶的水旋转起来后,再取2kg 硫酸缓慢倒入水中,边倒边搅拌,冷却后把塑料桶挂在温室内不影响劳作的离地2m 处备用。严禁将水倒入硫酸中。在需要二氧化碳时,每天上午向塑料桶内加入碳酸氢铵80g。如发现没有气泡产生,取下塑料桶,再加入碳酸氢铵100g 搅拌后加入50 倍水冲施。塑料桶内重新稀释硫酸,每天加入碳酸氢铵,同上操作。由于硫酸具有强腐蚀烧伤性,在操作中具有危险性,一定要严防硫酸外溅外溢,易造成伤害。

3 注意事项

3.1 因棚、因地、因树、因时而异

在设施果树栽培中采取增补二氧化碳浓度的措施,需投入人力、物力、财力,并且各地区气候、设施类型、树种等也有很大差异,因此,采用的方法也要因棚、因地、因树、因时而异,灵活采用。

因棚、因地采用 一般我国北部寒冷地区的联栋温室、温室密闭时间较长,增补二氧化碳浓度的方法采用得较多,而越往南,气温回升较高,光照好,提温快,需要通气控温,密闭时间越短,采用得越少。温室(含促成栽培和延迟栽培)、避雨棚由于棚膜塑料膜密封时间短,防风口开放时间长,在施有机肥、农作物秸秆、覆草、放风换气的情况下,棚内二氧化碳基本能满足果树生长发育需求,不需要采用防寒沟填有机物、燃烧和二氧化碳气肥的方法。

因树补充 温室桃、甜樱桃、葡萄、桑椹等果树采用较多,而草莓、火龙果等植株矮小、枝叶量少的果树不施二氧化碳气肥。

因时补充 在果树封棚、破眠、萌芽、开花、展叶后的生长初期,一般需要低温管理,需要的二氧化碳量较少；在温度过高、湿度过大的情况下,打开排气口(缝)进行通风换气,不施二氧化碳气肥。在果树生长旺盛期、膨果期、花芽分花期适量施用二氧化碳气肥,并且根据天气状况,在晴天上午8 时使用。当遇寒流、阴雨、多云天气,因气温低、光照弱、光合作用低,少用或不施二氧化碳气肥。

3.2 区域均衡

由于设施内密封,空气流动性较差,部分区域二氧化碳消耗量较大,而得不到有效的补充。为解决设施内空气流动性差的问题,在施有机肥、农作物秸秆、覆草、固体或颗粒二氧化碳气肥时,区域均衡施用,不留死角。防寒沟和施液态二氧化碳气肥,根据温室长度布置。

3.3 适度密封

设施果树采用综合增补二氧化碳气肥的措施,特别是使用二氧化碳肥后,室内的二氧化碳含量一般高于大气,要根据温室智能系统或人工测定的温度、湿度、二氧化碳浓度等因子,以及果树发育各物候期对环境条件的要求,适度密封管理,尽量减少二氧化碳的逸失。

3.4 与其他管理相配合

水分、光照、温度等对增补二氧化碳浓度后光合作用有很大影响,因此,在设施果树管理中,要以加强土肥水管理和树体修剪、合理密植(枝)、通风透光、温度湿度调控等为基础,根据果树发育各物候期对环境条件的要求,配合采用适当增加设施内二氧化碳含量的技术措施,才能取得良好的效果。

3.5 二氧化碳浓度不宜过高

二氧化碳浓度过高,不仅费用增加,而且还会造成果树二氧化碳中毒,因叶片内淀粉积累过多,使叶绿素遭到损害,反而抑制光合作用,容易导致叶片萎蔫、裂果、畸形、卷叶、黄化、落叶、树体衰弱等现象的发生。因此,如果设施内二氧化碳浓度过高时,可通过放风换气进行调节。