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　背景 

　　中国自20世纪80年代以来迅猛发展的节能式日光温室大多依靠日光增温，因其成本较低，收益较好，满足了我国民众对超时令、反季节的蔬菜需求，同时对农民增收增效发挥重要作用。日光温室气体施肥在我国起步较晚，（二氧化碳利于作物的早熟丰产，增加含糖量。空气中二氧化碳浓度占空气体积0.03%，因此温室内二氧化碳浓度的监测与控制变得十分重要（魏珉2000年）。现代农业密闭环境中进行作物的栽培和培育，在不同生长期，都需要提供不同浓度的二氧化碳以促使幼苗根系发达，活力增强、产量增加（张颖，2006）。反季节栽培的难点是冬季管理，保温的需要使得湿度增大，二氧化碳缺少，作物光合效率降低，产量品质提高受限多问题（张颖2006年）。国内外专家学者对人工控制CO2浓度对植物的光合作用及相关生化反应作了大量的研究，对生产有很大的指导意义。早在1804年DeSaussure对豌豆进行了高浓度CO2的处理试验；70年代以来，国外在设施栽培的CO2施肥方面达到研究和应用高潮，挪威有75%、荷兰有65%的温室施用CO2（Hand DW，1984；Slack G，1985）。 

　　温室CO2的变化规律因为地域、设施结构、管理方法、栽培的作物、土壤有机质等诸多方面的差异有不同的变化，但规律大致相同（魏珉，刑禹贤等2003年）。采用传感器对京郊越冬温室CO2浓度的监测研究，对于冬季果蔬生产具有重要指导意义。 

　　材料与方法 

　　试验于2011年1月初～2月底在北京昌平小汤山精准农业基地开展，日光温室长50 m，跨度宽8 m，发表文章后墙厚度为64 cm，两侧砖墙中间夹心20 cm保温材料，脊高是3.4 m，温室方位角南偏东6°。采用电动自动通风和控温。土壤为壤土，作物为番茄，定植一个月。 

　　试验温室 

　　选择两个相同结构的温室进行对照研究，温室位置紧邻，长度和宽度一致，覆盖同样的保温被、使用同样的卷膜通风设备，通风和保温被卷展的时间一致，周围没有高大的遮挡影响通风。为了避免人为因素，安排同一人管理温室。种植的土壤同为壤土，历史年份有机质使用量一致。覆盖棚膜型号不同，温室A采用西班牙EVA农用膜，温室B采用山东青田农用膜。 

　　CO2传感器 

　　红外二氧化碳气体传感器具有响应速度快、测量精度高、技术成熟的优势，同时抗中毒性好，反应灵敏，线性度比较好。温室内空气属于混合气体，要测的CO2浓度，在传感器前安装一个适合CO2气体吸收波长的窄带滤光片，这样传感器检测的信号变化只反映CO2浓度变化数值。特制红外光源发射出1～10 μm的平行红外光，通过长度为L的混合空气气室吸收后，再通过4.26 pm波长的窄带滤光片，红外传感器通过检测过滤后的红外光的强度，经过电路转化成电流信号，即可得出CO2浓度的数值。红外光源红外传感器原理图如下： 

　　红外气体测量模型 

　　当入射红外平行光通过待测气体时由于其对特定波长的红外光吸收作用，其吸收关系服从朗伯一比尔吸收定律。介质的厚度为L，K为比例常数，气体介质中的分子数dN吸收所造成的光强减弱为dI，c为气体浓度，N为吸收气体介质的总分子数，a为常数， 

　　即有： 

　　那么 即有 

　　光线强度在气体中被CO2吸收后呈指数衰减的关系： 

　　环境测定装置 

　　采用北京市农业机械试验鉴定推广站提供的TRM-FZ1多通道光辐照监测系统作为环境参数采集器，在温室A和温室B正中部分别放置一套。传感器放置高度为1.5 m。测量和采集系统能自动巡回测试与记录温室内， CO2浓度测量范围： 0～2000 μL/L，精度±30 μL/L。 

　　上位机软件 

　　上位机软件程序采用VB编写，通过通讯接口实现传感器采集系统与PC机的通讯，将存储的检测数据通过无线方式传送给PC机。可以方便的实现集中式管理，同时可将采集的信息显示在软件界面上。 

　　测定方法 

　　采用24 h循环测试，整点时间每隔半小时保存一次二氧化碳数据，两个温室数据采集同时进行。早上太阳出来后在8：30（采样序号18）卷起保温被，同时开始开度三分之一小风口通风，温度超过25 ℃增大风口。下午16：30（采样序号34）开始展开保温被。 

　　结果与分析 

　　温室内部CO2浓度变化曲线呈缓慢变化趋势，早晨揭开保温被初期最高，随光合作用消耗逐渐减小，10：30～12：00达最低值，然后缓慢回升。