二氧化碳是植物光合作用必不可少的参予者,是植物合成碳水化合物的主要原料,它在大气中通常的浓度为350ppm左右,地球上所有的植物在1秒钟内能固定6000吨二氧化碳,这个惊人的数值,不仅为地球生物的生存,提供了碳源与代谢能量,而且为生态平衡作出了绝卓之贡献。植物在利用二氧化碳合成碳水化合物的同时还放出氧气,为动物的生存创造了适氧环境,这就是植物与动物及环境间的平衡关系,这其中植物的光合碳同化起到了极为重要的生态链之作用。所有绿色植物的生长都离不开二氧化碳,它是物质与能量代谢的缔造者,一颗芝麻大的种子发育成参天大树,其中大部分物质都是由二氧化碳合成的。人们利用的食物是一种经植物光合转化的间接二氧化碳,植物的二氧化碳,它对植物生长,产量的提高,起到了极为重要生理作用,一张叶片或一个微小的离体材料,能发育成一种器官和完全的种苗,这些生物量的增加都来自于二氧化碳的还原产物,是间接的二氧化碳。这个生物化学的过程,就是植物生理中最重要的代谢——光合作用。这种光合作用是绿色植物所具有的一种本能,没有它植物就不会生长或生长不良,而且在环境因子即定的情况下,叶片的光合效率随着大气中二氧化碳浓度的提高而提高,最大的同化增长率可提高3~5倍,也就是在一定范围浓度内,二氧化碳浓度越高,光合效率就越高,也就是碳同化效率越高,这样就可以使植物的生长速度越快,实现光合效率最大化,生长速度潜能得以最大发挥。一叶面积一定情况下,通过提高二氧化碳浓度,可使微小叶片的器官材料,达到几倍于叶面积的光合效率,相当于使微材料的叶面积放大几倍的效率。比如叶环境的二氧化碳浓度达到1000—2000ppm时,光合效率可提高3~5倍,这样就使器官的发育,植物的生长速度提高几倍,这正是植物快繁过程中,微型离体材料能利用光自养完成器官发育的技术所在。利用这种高浓度二氧化碳效应,可用于生产作为气肥来加快园艺设施内植物的生长与提高品质,用于快繁可加快器官发育,促进加快离体材料的生根与生长。把高浓度二氧化碳作为提高生物量加快生长发育的一种重要手段,已被人们重视与应用。在植物快繁中二氧化碳气体的强制供应技术已成为该项技术的一大核心。
那么,在植物快繁中,我们是如何为植物离体材料发育创造出最佳的二氧化碳高浓度环境呢?现就快繁基地的二氧化碳供应系统的构建作些详细的说明介绍,首先二氧化碳是飘逸流动的气体,它不像许多有形的物质易于控制与观察,它必须为需供气的对象也就是苗床,创造一个相对密闭的环境,而密闭环境的创造又会导致夏季高温透风不良而闷苗,这样就要求在控制设计时,采用两种供气方式,一种是直接供气法,适合低温季节,一种是水气高压混合法,适合于高温季节,这两种方法可以结合,以实现周年的二氧化碳供应,也可就采用水气高压混合这种通用法。
二氧化碳具有比其它气体比重大相对不大会移动的特性,利用这原理可以对不通风的苗床进行供气洒施,只需在苗床上方布设通气管及开设出气孔即可,而水气混合法只需设计一个高压水罐,向加压的水中通入二氧化碳气,以产生高浓度二氧化碳的碳酸水,再经过弥雾管向苗床喷施,或者在弥雾管的入水主管处安装一个水气混合器,在通水时把气体搅拌混入。前者高压法比水气混合溶入水的的二氧化碳会更多些,这种方法在日本的光自养微繁技术中已被采用。直接通气法,安装时较为简单,只需于气源处引出扎孔的通气塑料软管,并把它固定于苗床上方的小拱架上即可,而气源有化学产气法,燃烧产气法与直接钢瓶供气法,可因生产灵活选用,其中化学法是利用稀硫酸与碳氨进行化学反应,而形成二氧化碳气的方法,在生产上,特别是蔬菜栽培中已广泛运用,这种方法简单,成本低,但也有操作较繁琐与供气不稳定之缺点,在快繁工厂上也可运用。目前,这种化学混合反应法已有专门的生产装置,叫二氧化碳发生器,可供系统安装选用。 |