CN1793868A - 快速测定农业设施中co2浓度的方法 - Google Patents

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张乃明
陈建军
何月秋
李文祥
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Yunnan Agricultural University
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Yunnan Agricultural University
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Abstract

本发明涉及一种快速测定农业设施中CO2浓度的方法。实现本发明的原理：根据NaHCO3与酚红指示剂混合溶液在不同浓度CO2条件下会呈现不同的颜色，用颜色的深浅来判断CO2浓度高低。实现本发明的步骤是：配制CO2浓度测试液，制作比色卡、将配制好的测试液置于设施内，反应20～60分钟后，与所制作的比色卡比较，即可得到测定当时设施内CO2浓度。本发明克服了现有CO2浓度测定方法耗时长、难操作、成本高等方面的局限性，提供了一种快速、简便、易掌握、低投入的CO2浓度测定方法。

Description

快速测定农业设施中CO2浓度的方法
技术领域
本发明涉及一种CO2浓度快速测定方法，属于农业领域。
背景技术
设施农业是具有一定的设施，能在局部范围内改善或创造环境气象因素，为动植物生长发育提供良好的环境条件而进行有效生产的农业。它包括设施栽培及设施养殖，是当今世界最具活力的产业之一，并成为世界各国用以提供新鲜农产品的重要技术手段之一。目前发达国家的设施农业已形成成套技术，有完备的设施、生产规范、产量和质量保证体系，并向高层次、高科技和自动化、智能化方向发展。
至2000年我国设施农业栽培面积达到120万hm2，成为世界上设施栽培面积最大的国家，设施以日光温室和塑料大棚为主，设施主要用于蔬菜和花卉栽培。但是，由于我国现代设施栽培起步较晚，总体水平特别是科技水平较低，设施设备、栽培技术、生产管理不配套，没有形成统一的标准，大部分是结构简单的塑料大棚和日光温室，只能起到一定的保温作用，对光、温、湿、气等环境因子的调控能力差。随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对蔬菜、花卉等农产品的需求将越来越大，因此，以高产、优质、高效为目标的设施农业将会得到进一步发展。设施农业的面积将继续扩大，设施农业的结构将进一步趋于合理，中高档次的设施比例将有所增加，设施内配套技术、环境调控措施将进一步完善。
设施栽培条件下的环境因子主要包括光、温、湿、气等，其中气肥(CO2)供给是设施栽培的一个很重要的限制因子，CO2是植物光合作用的原料，其浓度的高低直接影响光合产物的数量和质量，从而影响农产品的产量和质量，自然条件下CO2浓度约340mg/L，远低于大多数植物的CO2饱和点(800mg/L)，在设施栽培条件下有目的地增施气肥(CO2)能明显提高栽培作物的产量和质量。
目前大气中测定CO2浓度的常规方法多采用仪器分析法，包括：奥式气体分析法、非分散红外吸收法、气相色谱法、半导体激光红外分光法和凝缩气化法五种。奥式气体分析法是利用氢氧化钾溶液吸收CO2，将一定体积的气样通过吸收液，根据吸收前后气体体积之差，计算气体样品中CO2的含量(体积比)；非分散红外吸收法是利用CO2对红外光有吸收的特性，根据吸光度的强弱进行测定，仪器由红外线光源、样品槽和参比槽、检测器等组成；气相色谱法是利用样品和载气同时流入气体分析柱，分离出CO2用热导、光离子和甲烷转化器的氢焰离子检测器检气和定量；半导体激光红外分光法是最新开发的CO2分析技术，装置由激光光源器、分光器、样品槽和检测器组成，适用于采样量很少的试样的分析；凝缩气化法可以直接测得样品中CO2浓度的绝对值，装置由存放样品气体装置、已知容积的凝缩管、压力计和高真空管道系统组成，将充分除去水分的CO2样品，用液氮冷凝捕集在凝缩管中，然后将空气等非凝缩气体排尽，再将捕集的CO2在室温中气化，准确测定它的压力进行定量。这些方法均需要相应的专用仪器设备，对于从事农业生产的农民来说不仅掌握起来有很大的难度，而且所需仪器设备也比较昂贵，其推广应用受到很大的限制。
发明内容
本发明克服了现有CO2浓度测定方法耗时长、难操作、成本高等方面的局限性，提供了一种快速、简便、易掌握、低投入的CO2浓度测定方法。
实现本发明的原理：根据NaHCO3与酚红指示剂混合溶液在不同浓度CO2条件下会呈现不同的颜色，用颜色的深浅来判断CO2浓度高低。反应方程式：
NaHCO3水溶液： 呈微碱性(pH＝10.66)，加入酚红指示剂呈无色。
水与CO2的反应方程式：
当CO2与NaHCO3水溶液反应后，使溶液由弱碱性向弱酸性变化，而酚红指示剂的指示范围为：6.8～8.4(黄～红)。
实现本发明的步骤是：
(1)、CO2浓度测试液的配制：按每1升0.0001～0.005mol/L的NaHCO3溶液，加0.05～0.5克酚红指示剂。
(2)、比色卡的制作方法：将配制好的CO2浓度测试液50ml倒入一培养皿中，放置于一定浓度CO2(450ppm、570ppm、670ppm、1000ppm、1150ppm)的密闭容器中反应30分钟，根据不同浓度CO2与CO2浓度测试液反应后所呈现的颜色制作成相应的比色卡。具体由电脑配好颜色与尺寸(80mm×40mm)后，采用喷绘的方式喷于普通打印相纸上，按统一规格(80mm×40mm)裁剪，并贴于相应大小的硬纸板表面而得。与不同浓度CO2反应测试溶液显示的颜色见下表：
  CO2浓度(mg/L)   400～500   500～600   600～750   750～1000   1000～1200
  测试液颜色   酒红色   红色   桔红色   橙色   黄色
(3)、在温室大棚设施内CO2浓度快速检测方法：将配制好的测试液倒入一个广口容器(培养皿)中，置于设施内，待反应20～60分钟后，与所制作的比色卡比较，即可得到测定当时设施内CO2浓度，以确定是否应该及时增施用二氧化碳气肥。
其中：NaHCO3溶液浓度也可以为0.0005～0.002mol/L、0.0001～0.0005mol/L、0.002～0.005mol/L。每升NaHCO3溶液也可以加0.1～0.3、0.05～0.1、0.3～0.5克酚红指示剂。
本CO2浓度的快速测定方法，具有快速、方便、成本低、技术容易掌握等特点，非常适合于我国农村实际情况，便于农民在田间使用，因此比较容易得到推广应用，而常规的CO2浓度检测方法成本高、操作复杂，运行费用高，不适于田间使用。我们同时已配套生产简易CO2气肥施用设备，在设施栽培条件下两者配套使用，具有很好的增产增收效果，能取得很好的经济效益和社会效益。
附图说明：图1是CO2浓度测试比色卡；
具体实施例
实施例一
选择CO2浓度为450mg/L进行测试，CO2浓度测试液颜色为酒红色。
将每升含0.05克酚红指示剂的0.0001mol/L NaHCO3溶液50ml倒入一广口容器中，置于设施环境内，待反应30分钟后，观察测试液的颜色，如为酒红色，说明该设施环境内CO2浓度为400～500mg/L。同时根据设施内所种植作物对CO2浓度需求情况，以确定是否应该及时施用CO2气肥及施用浓度。
实施例二
选择CO2浓度为570mg/L进行测试，CO2浓度测试液颜色为红色。
将每升含0.1克酚红指示剂的0.002mol/L NaHCO3溶液50ml倒入一广口容器中，置于设施环境内，待反应20分钟后，观察测试液的颜色，如为红色，说明该设施环境内CO2浓度为500～600mg/L。同时根据设施内所种植作物对CO2浓度需求情况，以确定是否应该及时施用CO2气肥及施用浓度。
实施例三
选择CO2浓度为670mg/L进行测试，CO2浓度测试液颜色为桔红色。
将每升含0.5克酚红指示剂的0.005mol/L NaHCO3溶液50ml倒入一广口容器中，置于设施环境内，待反应60分钟后，观察测试液的颜色，如为桔红色，说明该设施环境内CO2浓度为600～700mg/L。同时根据设施内所种植作物对CO2浓度需求情况，以确定是否应该及时施用CO2气肥及施用浓度。
实施例四
选择CO2浓度为1000mg/L进行测试，CO2浓度测试液颜色为橙色。
将每升含0.2克酚红指示剂的0.001mol/L NaHCO3溶液50ml倒入一广口容器中，置于设施环境内，待反应30分钟后，观察测试液的颜色，如为橙色，说明该设施环境内CO2浓度为700～1000mg/L。同时根据设施内所种植作物对CO2浓度需求情况，以确定是否应该及时施用CO2气肥及施用浓度。
实施例五
选择CO2浓度为1150mg/L进行测试，CO2浓度测试液颜色为黄色。
将每升含0.2克酚红指示剂的0.001mol/L NaHCO3溶液50ml倒入一广口容器中，置于设施环境内，待反应50分钟后，观察测试液的颜色，如为黄色，说明该设施环境内CO2浓度为1000～1200mg/L。同时根据设施内所种植作物对CO2浓度需求情况，以确定是否应该及时施用CO2气肥及施用浓度。

Claims (7)

1、一种快速测定农业设施中CO2浓度的方法，其步骤是：
(1)、配制CO2浓度测试液：按每1升0.0001～0.005mol/L的NaHCO3溶液，加0.05～0.5克酚红指示剂；
(2)、比色卡的制作：将配制好的CO2浓度测试液50ml倒入一培养皿中，分别放置于CO2浓度为450ppm、570ppm、670ppm、1000ppm、1150ppm的密闭容器中反应30分钟，根据不同浓度CO2与CO2浓度测试液反应后所呈现的颜色制作成相应的比色卡，由电脑配好颜色与尺寸，采用喷绘的方式喷于普通打印相纸上，按统一规格裁剪，并贴于相应大小的硬纸板表面而得；CO2浓度为400～500mg/L时测试液呈酒红色，CO2浓度为500～600mg/L时测试液呈红色，CO2浓度为600～750mg/L时测试液呈桔红色，CO2浓度为750～1000mg/L时测试液呈橙色，CO2浓度为1000～1200mg/L时测试液呈黄色；
(3)、设施内CO2浓度快速检测方法：将配制好的测试液倒入一广口容器中，置于设施环境内，待反应20～60分钟后，与所制作的比色卡比较，从而反映当时设施内CO2浓度。
2、根据权利要求1所述的快速测定农业设施中CO2浓度的方法，其特征是：NaHCO3溶液浓度为0.0005～0.002mol/L。
3、根据权利要求1所述的快速测定农业设施中CO2浓度的方法，其特征是：NaHCO3溶液浓度为0.0001～0.0005mol/L。
4、根据权利要求1所述的快速测定农业设施中CO2浓度的方法，其特征是：NaHCO3溶液浓度为0.002～0.005mol/L。
5、根据权利要求1所述的快速测定农业设施中CO2浓度的方法，其特征是：每升NaHCO3溶液加0.1～0.3克酚红指示剂。
6、根据权利要求1所述的快速测定农业设施中CO2浓度的方法，其特征是：每升NaHCO3溶液加0.05～0.1克酚红指示剂。
7、根据权利要求1所述的快速测定农业设施中CO2浓度的方法，其特征是：每升NaHCO3溶液加0.3～0.5克酚红指示剂。
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