大氣中的二氧化碳濃度高導致了溫室效應,對我們的生產、生活造成不利影響,這是人類對排放的大量二氧化碳不能合理應用的結果。其實,二氧化碳作為光合作用的反應物——植物生長的重要原料,是一種新型綠色肥料。開發以二氧化碳為原料的肥料是減少二氧化碳排放的一個重要途徑。
一、二氧化碳是植物生長不可缺少的物質
人類在農業生產實踐中,已經知道農作物生長需要通風、透光、施肥、澆水等過程,但由于二氧化碳無色、無味,又存在于大氣中,所以二氧化碳在植物生長中的重要性似乎被人類們忘記了。研究表明,大氣中的二氧化碳濃度比較穩定,一般在0.035%左右。在溫室或蔬菜大棚里,白天和晚上二氧化碳濃度的變化差異很大,晚上,由于植物的呼吸作用、土層微生物活動以及有機物的分解等過程都會放出二氧化碳,濃度比棚外會高出1倍左右:日出前,棚內二氧化碳濃度達到最高值,比棚外高2~3倍:日出后1 h,植物開始進行光合作用,二氧化碳濃度下降至0.03%左右:中午在強烈的日照下,植物光合作用強度增加,棚內二氧化碳濃度急劇降低,僅為0.008%~0.015%。當棚內二氧化碳濃度降至約0.01%時、即使有充沛的陽光,植物根部吸收了足夠的水分,因沒有充足的二氧化碳,植物也不能進行光合作用,出現二氧化碳“饑餓癥”,將會影響植物正常生長。如果在日出后及時人工補充二氧化碳,滿足植物光合作用的需求,就能較大地提高作物產量。實驗表明,當溫室大棚內二氧化碳濃度高于大氣中的2~3倍時,大部分蔬菜產量可提高1倍,且二氧化碳濃度充足可使蔬菜提早上市,減少農藥用量,改善作物品質。
二、新型綠色肥料的開發及應用
二氧化碳是一種新型綠色化學肥料。植物生長發育所必需的營養元素有16種,按植物對各種營養元素需要量的多少可分為大量營養元素、中量營養元素和微量營養元素、大量營養元素包括碳、氫、氧、氮、磷、鉀;中量營養元素有鈣、鎂、硫;微量營養元素包括鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬和氯。碳、氫、氧3種大量營養元素約占植物組成的95%以上。而氮、磷、鉀等其他元素約占植物組成的5%。但是通常人們只注重氮肥、磷肥、鉀肥等礦質肥料的應用,認為植物完全可以從空氣和水中獲取足量的碳、氫、氧,不必通過化學肥料供應。這一認漢誤區使人們忽略了以二氧化碳為原料的綠色肥料——碳基肥料的開發。
以二氧化碳為原料生產的碳基肥料,目前有以下4種可行的開發途徑。
1 開發復合型碳基鉀肥、碳基氮肥、碳基磷肥。一般碳基可溶性化肥都能作為養分被植物吸收,肥料利用率高于非碳基化肥。
碳基鉀肥有碳酸鉀、碳酸氫鉀、鉀碳銨等無機鉀肥以及乙酰丙酸鉀、檸檬酸鉀、腐殖酸鉀等有機(酸)鉀肥,碳基鉀肥除了供應鉀元素以外,還可以提供大量的二氧化碳營養,可以替代我國目前使用最廣泛的鉀肥——氯化鉀。不論從環境保護角度還是作物營養需要方面說,碳基鉀肥都應是鉀肥工業發展的方向。
2 開發飽和的二氧化碳水溶液肥料。這種肥料在陽光強烈、無風時噴施或滴灌、滲灌均可,如果將此水溶液加入適量的鉀、鎂元素,可以促進光合作用,對促進作物生長效果更好。
3 直接使用二氧化碳,就是將二氧化碳收集、儲藏于鋼瓶或大型氣柜內,直接供給溫室大棚。
4 將氣體二氧化碳壓縮成液體肥料深埋。你知道嗎?火電行業是二氧化碳排放大戶,捕集與處理火電廠排放的二氧化碳可以開發碳基肥料,又可減緩溫室效應,如果用碳基肥料取代傳統化肥,不僅能避免使用傳統化肥所造成的環境污染,還能變廢為寶,大幅度減少二氧化碳排放。達到發展低碳農業的目的。