荷蘭瓦格寧根大學與研究中心 (Wageningen University & Research) 的(de)科(ke)學(xue)家(jia)在(zai)他(ta)們(men)的(de)研(yan)究(jiu)溫(wen)室(shi)大(da)棚(peng)中(zhong)使(shi)用(yong)維(wei)薩(sa)拉(la)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)傳(chuan)感(gan)器(qi)已(yi)有(you)十(shi)多(duo)年(nian)。二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)是(shi)植(zhi)物(wu)科(ke)學(xue)領(ling)域(yu)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)測(ce)量(liang)參(can)數(shu),不(bu)僅(jin)因(yin)為(wei)植(zhi)物(wu)的(de)生(sheng)長(chang)離(li)不(bu)開(kai)它(ta),還(hai)因(yin)為(wei)其(qi)向(xiang)環(huan)境(jing)的(de)排(pai)放(fang)導(dao)致(zhi)了(le)氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua),圍(wei)繞(rao)著(zhe)這(zhe)種(zhong)氣(qi)體(ti)存(cun)在(zai)著(zhe)巨(ju)大(da)的(de)威(wei)脅(xie)和(he)機(ji)遇(yu)。作(zuo)為(wei)知(zhi)名(ming)的(de)研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou),該(gai)研(yan)究(jiu)所(suo)的(de)工(gong)作(zuo)價(jia)值(zhi)在(zai)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing),因(yin)此(ci)研(yan)究(jiu)所(suo)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)對(dui)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)質(zhi)量(liang)決(jue)不(bu)能(neng)有(you)絲(si)毫(hao)妥(tuo)協(xie)。

瓦格寧根一直是荷蘭溫室園藝研究和技術開發的推動力量之一。植物研究所在其布萊斯韋克基地有 100 多個溫室大棚隔間,這意味著研究人員能夠創造多種多樣的環境條件。典型的環境變量包括光照、水分、生長介質、養分、(生物)病蟲害防治、溫度、濕度,當然還有二氧化碳 (CO2);所有這些都對作物產量有顯著影響。
荷蘭園藝部門的目標是到 2040 年實現“氣候中立”。因此,瓦格寧根的研究人員最近為蔬菜、水果和花卉種植建立了一個新的示範溫室大棚“Greenhouse2030”,以探索減少二氧化碳排放量、消除對作物保護化學品的需求以及優化水和養分利用的方法。
溫室大棚中的二氧化碳
二氧化碳是石油、天tian然ran氣qi和he石shi化hua工gong業ye的de許xu多duo工gong藝yi流liu程cheng中zhong的de副fu產chan品pin,但dan植zhi物wu的de生sheng長chang也ye需xu要yao通tong過guo它ta來lai進jin行xing光guang合he作zuo用yong,因yin此ci,荷he蘭lan溫wen室shi大da棚peng經jing營ying者zhe通tong過guo與yu該gai國guo工gong業ye部bu門men合he作zuo來lai利li用yong這zhe一yi副fu產chan品pin,從cong而er降jiang低di該gai國guo的de淨jing二er氧yang化hua碳tan排pai放fang量liang,為wei抵di禦yu氣qi候hou變bian化hua作zuo出chu貢gong獻xian。 在zai全quan球qiu範fan圍wei內nei,許xu多duo溫wen室shi大da棚peng經jing營ying者zhe通tong過guo燃ran燒shao天tian然ran氣qi來lai產chan生sheng二er氧yang化hua碳tan,但dan這zhe也ye會hui在zai夏xia季ji月yue份fen裏li產chan生sheng可ke能neng並bing不bu需xu要yao的de熱re量liang,因yin此ci,對dui工gong業ye副fu產chan品pin的de利li用yong是shi非fei常chang可ke取qu的de做zuo法fa。
2005 年,二氧化碳首次通過 Organic Carbon Dioxide for Assimilation of Plants (OCAP) gongsijianlideguandaowangluoshusongdaohelanwenshidapeng。shangyongwenshidapengyunyingshangweizhexiangeryanghuatangongyingmaidan,gongyingzhuyaolaiziyigeshengwuyichunchang。gaiyanjiusuokaizhanyanjiudeyixiangzhongyaomudeshiyouhuaduieryanghuatanyijiqitazhiwushengchangbianliangdeliyonglv。liru,gaiyanjiusuokaifaleyigeyongyueryanghuatantoupeidemonigongju:“二氧化碳查看器”。該程序用於監測並顯示種植者投配策略的效果。例如,它可以評估中午前後的二氧化碳投配量與早晨投配量的對比情況。
監測二氧化碳
經過大約 10 年的運作,該研究所準備用一種新型號的探頭替換大約 150 個(ge)舊(jiu)型(xing)號(hao)探(tan)頭(tou)。在(zai)每(mei)個(ge)項(xiang)目(mu)開(kai)始(shi)之(zhi)前(qian),使(shi)用(yong)經(jing)認(ren)證(zheng)的(de)參(can)照(zhao)氣(qi)體(ti)檢(jian)查(zha)所(suo)有(you)探(tan)頭(tou)的(de)校(xiao)準(zhun)。校(xiao)準(zhun)數(shu)據(ju)是(shi)可(ke)追(zhui)蹤(zong)的(de),這(zhe)一(yi)點(dian)很(hen)重(zhong)要(yao),因(yin)此(ci)每(mei)個(ge)探(tan)頭(tou)的(de)校(xiao)準(zhun)證(zheng)書(shu)都(dou)會(hui)保(bao)留(liu)下(xia)來(lai),隨(sui)後(hou)的(de)校(xiao)準(zhun)檢(jian)查(zha)也(ye)會(hui)記(ji)錄(lu)下(xia)來(lai)。帶(dai)有(you) GMP252 二氧化碳探頭的便攜式二氧化碳監測儀(維薩拉 GM70)也用作檢查已安裝探頭的驗證工具,即便並不需要進一步校準。
目前,該研究所安裝的探頭可提供 4-20 mA 的信號用於輸入“氣候計算機”,這些計算機經過編程可自動管理溫室大棚。如果二氧化碳由於任何原因接近危險水平,該係統還會發出警報。
二氧化碳傳感器技術
二氧化碳可吸收波長為 4.26 μm 的紅外 (IR) 區域內的光。這意味著當紅外輻射通過含有二氧化碳的氣體時,部分輻射會被吸收,而這部分吸收的輻射可以測量出來。維薩拉 CARBOCAP® 二氧化碳傳感器具有微型機械電調法布裏-珀羅幹涉儀 (Fabry-Perot Interferometer, FPI) 濾波器。除了測量二氧化碳吸收之外,FPI 濾波器還可以在不發生吸收的波長下進行參考測量。在進行參考測量時,對 FPI lvboqijinxingdiantiao,jiangpangtongdaicongxishoubochangqiehuandaofeixishoubochang。gaicankaoceliangkebuchangguangyuanqiangdudeqianzaibianhua,yijiguangluzhongdewuranhuowugoujijudailaidepiancha。yinci,CARBOCAP® 傳感器隨著時間的推移仍可維持穩定;而且,通過將兩個測量值合並到一個傳感器中,這種緊湊的技術可以集成到小型探頭、模塊和變送器中。
CARBOCAP® 技術意味著研究人員不必擔心校準漂移或傳感器故障。
二氧化碳植物科學研究
目前有兩個項目正在評估不同濃度的二氧化碳對植物產量的影響。其中一個主要研究無核小水果,另一個研究西紅柿;然(ran)而(er),由(you)於(yu)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)在(zai)植(zhi)物(wu)生(sheng)長(chang)和(he)氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)中(zhong)發(fa)揮(hui)著(zhe)如(ru)此(ci)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong),準(zhun)確(que)測(ce)量(liang)這(zhe)種(zhong)氣(qi)體(ti)的(de)價(jia)值(zhi)還(hai)在(zai)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)。現(xian)在(zai),大(da)多(duo)數(shu)溫(wen)室(shi)大(da)棚(peng)都(dou)連(lian)接(jie)到(dao)了(le)研(yan)究(jiu)所(suo)的(de)以(yi)太(tai)網(wang),多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)斷(duan)添(tian)加(jia)到(dao)監(jian)測(ce)網(wang)絡(luo)中(zhong);這為利用新的“智能”傳感器提供了機會。
總結
在布萊斯韋克安裝的二氧化碳傳感器的準確性、穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)顯(xian)然(ran)對(dui)該(gai)研(yan)究(jiu)所(suo)的(de)研(yan)究(jiu)取(qu)得(de)成(cheng)功(gong)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao),特(te)別(bie)是(shi)考(kao)慮(lv)到(dao)一(yi)個(ge)溫(wen)室(shi)大(da)棚(peng)的(de)數(shu)據(ju)經(jing)常(chang)要(yao)與(yu)其(qi)他(ta)溫(wen)室(shi)大(da)棚(peng)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)。二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)供(gong)應(ying)是(shi)有(you)成(cheng)本(ben)的(de);因此,有效監測和供應這一資源至關重要,實現了有效監控和供應才能優化植物產量。
降低化石燃料使用量和開發更高效的能源管理係統的舉措無疑會有助於減少來自溫室大棚行業的二氧化碳排放。 但是考慮到 2040 年“氣候中立”mubiaodeshixian,tongshiquanshijiexuyaozhaodaogenghaodefangfa,yikechixuqiejingjikexingdefangshibuhuoeryanghuatanpaifang,yinci,liyongeryanghuatandezhongyaoxingbidinghuibuduanzengchang。