一、引言

在农业生产领域，温室作物栽培的精细化管理至关重要。前几日我们探讨了温、光、气、热调控对作物栽培和生长的影响，今日将着重聚焦于“气”的调控，也就是通风条件，这在作物的光合作用以及整体生长进程中扮演着不可或缺的角色。

二、通风对光合作用的关键作用

植物的光合作用离不开水、二氧化碳和叶绿素等要素。水由根系负责吸收，而二氧化碳则需通过扩散被植物吸收，这个扩散过程高度依赖通风。在作物栽培时，合理保持株距与行距，目的就是确保良好通风。叶片进行光合作用时，会快速消耗周边二氧化碳，若通风不畅，局部二氧化碳浓度降低，光合作用效率也会随之下降。所以，维持温室环境中的微风条件，对保证二氧化碳的持续供应意义重大。正常情况下，空气中二氧化碳按重量计算，每立方米约0.6克；按体积比大约是300 - 350PPM，即0.03%。以1000平方米、高3米的温室为例，其二氧化碳总量约1800克。若种植番茄，叶面积系数为4，同化率按每小时每平方米吸收2克二氧化碳计算，该温室每小时就需要4000克二氧化碳，大约28分钟，温室内原有的二氧化碳就会被耗尽，凸显通风的必要性。

三、温室通风的具体要求与鸟巢型温室的优势

对于一亩地番茄种植，1000平方米温室每分钟换气量需达1400立方米，每小时换气30 - 40次。从作物生长层和上方空间来看，作物生育层空间每秒需保持30厘米风速，上方空间则需每秒40厘米风速。当下流行的鸟巢型温室，通过增大空间增加二氧化碳容量，提升通风效率。冬季种植时，为解决通风与升温的矛盾，常采用双层膜通风模式：上午温度低时，内膜和外膜夹层之间通风；中午温度升高后，进行内膜、外膜与外界的全面通风，以减少热量损耗。

二氧化碳扩散受浓度梯度和阻力影响。大气中二氧化碳扩散阻力约为0.2 - 0.5，叶面临界层阻力约2 - 6 ，气孔开启时阻力约4 - 5，关闭时约20，幼小细胞对二氧化碳的阻力约5 - 7。通过通风可降低叶面临界层阻抗，每秒65 - 80厘米的风速最为适宜，利于二氧化碳扩散，而风速若超每秒100厘米，空气会过于干燥。鸟巢型温室不仅空间大、二氧化碳总容量增加，其底进风、顶出风的通风路径短，曲面结构还能使微风加速，通风效果优于常规温室。提高二氧化碳浓度能显著提升光合作用效率和作物产量，如恐龙时期二氧化碳浓度高，植物生长更为高大，当二氧化碳浓度提升到1000PPM时，一般作物至少增产10% - 30%。

四、二氧化碳的补充方法与养殖种植一体化模式

补充二氧化碳的方法多样，发酵法利用温室内有机肥发酵释放二氧化碳；干冰法直接将二氧化碳干冰输入温室；还有通过二氧化碳发生器的燃烧法。此外，过去尝试过的喷雾法和气液混合法，气液混合法将二氧化碳先融入水中，再通过喷洒使水接触叶片，能减少二氧化碳损耗，但会增加空气湿度，适用于空气湿度较低的环境。

通过养殖与种植一体化模式也可解决二氧化碳问题。例如发酵床养鸡、养猪，动物呼吸和发酵过程产生的大量二氧化碳可输送到种植区，实现资源循环利用。在温室栽培中，中午时光合作用增强，二氧化碳容易缺乏，此时可通过换气将二氧化碳浓度维持在300 - 350PPM波动，也能人工补充二氧化碳以达到更高浓度。

五、温室环境的计算机控制系统与鸟巢型温室的独特优势

早在十几年前，我们就利用计算机全面管理温室环境，通过光照传感器管理光照，二氧化碳传感器监测二氧化碳浓度，对高温、低温设备，营养液温度、水位、EC值等进行管理。温度过高时，还能启动空中微风细雾微喷降温。

鸟巢型温室在众多温室类型中优势显著，空间高度通常在十几米以上，空间容量大，对二氧化碳波动的缓冲性好，温度波动小，升温、降温缓慢。相同面积下，鸟巢型大棚早上温度比连体大棚高3 - 4℃。其每个曲面由三角形瓦架结构组成，光线进入后经折射与漫射，使光照均匀，减少光照阴阳面。通风采用短程化方式，底部进风、顶部出风，通风路径短。冬季可采用双层结构保温，还发明了肥皂泡保温技术，在夹层中形成肥皂泡隔热层，既能隔热又能遮阴。

对于营养液温度的调控，可通过计算机控制系统实现加温和降温，利用钛炮结合废旧空调，制作成既能制冷又能加温的设备。当营养液温度低于15℃或高于28℃时，会自动启动相应设备，保障作物生长。鸟巢型温室的高空喷雾系统从十几米高的顶部喷雾，水雾在飘落过程中气化，带走大量热量，既能有效降温，又不会使温室内湿度过高。在青田福利院的鸟巢温室中，安装高空迷雾降温系统后，即便在炎热夏天，室内居住环境依然舒适。当空气温度超过32℃时，计算机系统会自动开启迷雾降温或启动射流、冷风机。计算机控制系统还融入了地下水切换、营养液与氧于水切换等控制程序，利用地热交换实现节能，同时能够实现专家模式调控，精准管理温室环境。

在作物栽培管理方面，如EC值管理、营养液液位管理、自动化添加营养液等功能，现在都能通过控制程序实现。对于一些会大幅增加能源成本的功能，会谨慎取舍；而节能且不增加过多生产成本的措施，则会有机结合应用。结合物联网技术，从2009年就实现了远程监管与控制，通过手机或电脑就能对基地各项参数进行调控，查看作物生长情况，极大地提高了管理的便捷性和省力化程度。目前，正在开发AI化系统，在原有智慧化系统基础上，结合AI技术，让数据处理更高效，决策更科学。

六、气雾栽培的技术要点与发展方向

任何植物都能进行气雾栽培，只是不同植物需要选择不同配方和栽培模式。像韭黄这类不进行光合作用的作物，对二氧化碳需求少，通风主要是适当供给氧气即可。而黄化型作物，如芽苗菜，主要吸收氧气，通风换气量需求相对较小。

植物光合作用需要二氧化碳，同时呼吸作用需要氧气，空气含氧量21%，远高于植物根系所需的10%极限，所以栽培中更需关注二氧化碳是否缺乏，否则光合作用会因原料不足而空转。韭菜生产韭黄时不需要补光，光驱动光合作用需要矿物质元素供给，黄化栽培无需营养液，一些企业在黄化栽培中使用营养液只是噱头。补光栽培虽好，但主要适用于室内，大棚利用自然光即可，因为补光能耗大，且要达到光合作用效果，补光需在光补偿点以上，多数作物光补偿点至少在3000 - 5000勒克斯以上，使用LED灯每平方米功率至少100瓦。

有机营养液本质上也是无机的，有机肥需经微生物矿化才能被植物吸收，平常所说的有机肥发酵过程，实际上就是有机转化为无机的矿化过程。土壤微生物对有机肥分解至关重要，消灭微生物后，即便施用大量有机肥，植物也无法吸收。

中草药有效成分主要受气候影响，而非土壤。高山环境下，气候条件导致药材药效更高。所有土壤最初都由石头、沙子经微生物作用演变而来。气雾栽培韭菜推荐绕线栽培，密度可适当加大，且不受定植孔限制，能持续形成根系。发电厂的废气和余热可作为二氧化碳和热量来源，不过废气需经过滤净化后才能使用。

硅是作物的品质元素，多数土壤硅含量较高，但需转化为离子态才能被吸收，水稻对硅需求量大，缺硅易引发病害。硒元素也能提升作物品质，但作物需具备对硒的富集能力，湖北碎米荠是目前已知硒富集能力最强的植物。无机硒剧毒，需经植物转化为有机硒才具有保健功效，添加硒元素需在专家指导下进行。

功能型蔬菜，特别是野菜开发，是气雾栽培未来的主要方向之一，野菜市场目前相对稀缺，具有开发潜力。此外，特色水果、反季技术等也是气雾栽培的重要发展方向，因为常规瓜果蔬菜已严重过剩，走特色化道路更利于小户创业盈利。气雾栽培产量通常高于土壤栽培，若产量不理想，可能是某个环节，如配方或调控措施出了问题，美国农业走机械化、大面积的模式，效益良好，值得我们借鉴。

七、总结与展望

今日我们深入探讨了温室作物栽培中通风与二氧化碳调控的重要性，以及气雾栽培的相关技术要点和发展方向。明日我们将开启栽培设施和技术的讲解，在已讲的温、光、气、热以及元素等基础理论知识之上，针对每种作物，如番茄、黄瓜、西瓜等，讲解具体的栽培技术要点，还会涉及药用植物、水果等的栽培分论，期望能为大家在农业生产实践中提供更全面、更深入的指导。

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