[发明专利]一种利用农业用水增施二氧化碳的方法及所用装置

说明书

本发明公开了一种利用农业用水增施二氧化碳的方法及所用装置，属于农业科学技术领域。本发明利用二氧化碳在不同气相分压下溶解度的变化（亨利定律），增施二氧化碳的方法和装置。首先将二氧化碳溶解于农用水中，然后通过农用水的使用，使二氧化碳以气态形式自水溶液中溢出并释放到大气环境中，达到提升植物光合作用区二氧化碳浓度的目的，实现了水气肥同步一体化的输送和补充。

技术领域

本发明属于农业科学技术领域，涉及一种以提升植物光合作用效率为目的的利用农业用水增施二氧化碳的方法及所用装置。

背景技术

二氧化碳是植物光合作用合成有机物的基本原料，大气中所含有的二氧化碳（350-450ppm）供给着自然环境中植物生长。研究表明：在光温水肥等条件适宜的条件下，对于大多数植物而言，该浓度低于二氧化碳饱和点，光合效率达不到最大值。温室大棚等农业设施为环境二氧化碳的自然补给制造了障碍，在相对密闭的植物生长环境中，二氧化碳的不足通常成为制约植物生长的主要限制因子。向植物生长区补充并适当提高二氧化碳的含量，可以提高自然光能利用率，获得农作物的增产。

在长期的生产实践中，农业技术人员探索出了多种对温室大棚等封闭空间增补二氧化碳方法，除常用的自然通风换气外，以下几种为已采用或正在逐步推广的人工增施技术 ：对土壤增施有机肥，通过发酵释放二氧化碳；燃烧甲烷或液化气，释放二氧化碳；碳酸盐酸化释放二氧化碳；干冰埋撒释放；用工业液体二氧化碳，通过气体阀控制定量补充。上述各种发生方式增施二氧化碳均存在着二氧化碳供给不持续和浓度难以控制的问题。以二氧化碳纯品为气源，采用气体控制阀调控补气，虽可保证二氧化碳浓度的可控及稳定，但其高昂的成本制约了这一成熟的工业技术在农业领域中的推广。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种利用农业用水增施二氧化碳的方法及所用装置。本发明利用二氧化碳在不同气相分压下在水中溶解度的变化，通过二氧化碳的气相分压提升及下降，获得二氧化碳在水溶液溶解和释放，同时借助于农用水的使用，将二氧化碳输送到植物光合作用区并释放到大气环境中，达到增施二氧化碳的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种利用农业用水增施二氧化碳的方法，其特征是，包括以下步骤：

1）首先将二氧化碳通入农用水中，提升该水溶液体系的气相分压至饱和大气压下，制备出高浓度二氧化碳水溶液；

2）使用耐压0.45Mpa以上的水管输运步骤1）中所制备的高浓度二氧化碳水溶液至待增施二氧化碳的植物光合作用区；

3）通过农用水的常规使用，将高浓度二氧化碳水溶液中的二氧化碳气相分压降低至500Pa；高浓度二氧化碳水溶液中溶解的二氧化碳溢出并以气态形式释放到植物光合作用区；

4）通过控制农用水的供给量和二氧化碳的气相分压，调控植物光合作用区二氧化碳的释放量。

进一步地，所述农用水包括灌溉用水、含营养物质的水肥或增湿及水帘冷却用水。

进一步地，所述二氧化碳包括纯品二氧化碳或是工业二氧化碳排放气；所述纯品二氧化碳为气态、液态或固态；所述工业二氧化碳排放气为发酵气、化工废气或烟道气。

进一步地，所述植物光合作用区指日光温室、植物工厂或其他需要提升环境二氧化碳浓度的种植区域。

进一步地，步骤3）中，农用水的常规使用包括：滴灌、喷淋、喷雾、水帘冷却。

进一步地，在常温常压下，二氧化碳补充量Y、气源二氧化碳浓度C _CO2与植物光合作用区的供水量V_水符合以下关系式：

Y=K(C _CO2×V_水 )；

式中：Y为植物区要求的二氧化碳增施量，单位g/m².hr ；