一．智能生态温室
㈠．温室的作用及存在的问题
温室是当前现代农业发展运用中最为普及的基础设施，它可以为植物的生长或者动物的发育创造出最佳微气候环境，或者是极端气候环境下的保护栽培，更是当前进行反季节养殖与种植所不可缺少的农业装备，大力发展温室种植养殖业已成为当前农村农民发家致富与发展现代农业的重要基础工程。
特别是近年，温室已成为现代农业的标志与重要特征，全国各地到处发展温室产业，而且规格档次也越来越高，玻璃温室与联栋温室已成为各地现代化农业园区建设的重点工程。特别是一些反哺农业的企业，更是不考虑成本与用途只求形象与规模而盲目投资，造成了许多现代农业园区有钱建基地无钱搞运行，甚至连耕作成本都难以回收。究其原因，主要是这种高投入的现代温室不仅是前期工程投入大，而且运行管理成本极高，是高能源消耗低利用回报的不可持续性模式所致，许多园区最终荒弃而无敢有人问津，成为真正的形象工程。
其实温室大棚就是一个微型的地球生态圈，我们要从生态去考虑去设计，才能让这个微生态环境实现平衡及实现动态的稳定。而如今温室大棚的设计与使用上仅仅考虑它的气候因子，根本没有从有利于内部生态平衡及生态动力学的角度来思考，所以温室大棚就成为避雨棚或保温棚，没有发挥它更多更大的作用。这样的思考设计就把温室大棚建设成单调的骨架与遮风的薄膜结构，这种温室大棚的耗能量极大，生态平衡性极差，一旦有害外源生物的进入，很有可能就会导致生态恶化与恶性循环，因为这是线性的设计与线性的布局所存在的不足之处，这样的温室大棚如果从物理学角度来说很易走向最终的热寂，所以常常为了维护这种静态的平衡，人们不得不采用能源的大量投入及劳工的极大浪费。
㈡．什么是智能生态温室
所谓智能生态温室就是注重生态循环，重视资源的相互充分利用，维持系统物质能量代谢的相对平衡，实现农业的可持续永久性耕作，由此形成的温室系统就可称为生态温室。要实现温室内生态的良性循环，必须遵循物种多元化，及不同物种间的生态链关系，还需考虑温室微气候营造的合理性与科学性，能达到对于阳光、空气、水份、能源等的充分利用，以最小的外源补充而达到最佳的自身平衡与修复效果。从而达到农业生产的节能化，资源投入最省化，生态互作良性化的仿自然而超自然的人工生态系统，为农业的循环与持续耕作提供最佳的微气候环境与生态物种环境，最终达到零排放、省能耗、免农药、少施肥的新型现代有机耕作的目的，为生产健康安全型的农产品创造出最佳的温室生态环境。与常规温室相比，生态温室有着其它任何温室难以比拟的优势与良好的生态经济效应，生态温室以其强大的生态自修复自调整能力，而必将成为未来有机生态农业的主要温室模式，更是未来生态循环型农业的最佳农业基础设施，是实现可持续永久耕作的重要技术核心。特别是温室内水体的设计，是营造温室微气候的关键，是抵抗恶劣气候干扰的调节器，也是充分利用太阳能资源的核心组件，如果结合养鱼，更是提高温室经营综合效益的最佳生态设计。
目前，我国绝大多数的温室生态系统都是过于单一，生产的品种也过于划一，经营的项目大多统一，而且根本没有把生物生态环境作为农业生产环境，只注重温室气候的调控，而且也大多局限于温度的调节控制，没有从综合的气候环境因素出发进行多元化微气候的营造与控制，致使温室系统的生态与气候抵御能力极弱，抗击自然灾害天气与极端天气的能力差，对于有害生物入侵（特别是病虫害的危害）也难以发挥系统自身的自然抵御力，从而出现能源投入的无畏浪费，化肥农药的盲目滥用，产生生态与微气候环境的恶性循环，难以实现农业的可持续永久耕作，更难实现纯有机的生态耕作。而生态温室系统则是针对传统温室的弊端，通过科学的温室设计与生态设计，达到微气候环境最适化，生物生态环境最优化的仿自然目的，必将为提升发挥耕作潜力，减少系统浪费与环境负载而作出最大的生态贡献。
㈢．智能生态温室的特点
1. 特有的水体设计，为温室创建了良好的水体生态效应，使温室内的微气候环境达到最优化的自调节。水具有最大的比热，所以对温度的变化具有极强的缓冲性，在自然界中，凡是有大水体保护的区域，大多具有良好的小气候，能达到冬暖夏凉的气候效果，圆形温室的设计中，水体是最为重要的一个太阳能调节器。在冬日，白天吸收的太阳能可以贮存在水体中，到晚上再慢慢释放出来，起到很好的晚间加温作用；在夏日，水体的蒸发及水体的吸热，可以大大缓冲温室内极端高温的出现，为植物及动物的生长创造了适宜的温湿度环境。温室内水体，既可用于灌溉，又可用于养殖来发展水产业，即构建一个良好的鱼菜共生型的闭锁生态系统。现代型生态设计理念结合先进的无土栽培技术，可以在水面上漂浮栽培或者构建气雾培水循环系统，又不会减少蔬菜植物的耕作面积，而且栽培的蔬菜植物还可以把水体中鱼的排泄物加以吸收净化，起到了很好的生态循环效果。是真正的有机耕作，鱼水种菜，而菜根过滤净化水质，达到养鱼不换水，种蔬不施肥的循环经济效果。
2. 更为科学高效的短程通风与最为节能的烟囱对流效应。普通温室管理，夏天热时需进行掀膜通风，而且通风的距离长，达不到良好的自然通风效果，还需结合排风扇，而圆形温室的顶部开设了排风口，同时又在半圆体的底端开设吸风口，当温室内温度高时，因烟囱的对流效应自然会进行空气的流动通风，而且都是最为短程的通风路径，达到快速通风与降温或者排湿的效果。最为科学的设计是在每个通风口处安装上温度记忆弹簧，当温度达到记忆温度以上时，因弹簧变形，就会自动顶开风口，而形成自然通风，当温度下降时因弹簧的复原而关闭。
3.生态温室的生态模式通常采用多物种的复合生态系统的原理来构建。也就是说，生态温室是一种生态多元化，物种多元化，生产经营多元化的温室，是一种经济效益、生态效益与社会效益都能得到真正结合的大棚设计与种养殖农业模式。其内可以种植不同生态位与生态要求的植物，也可以养殖各种经济动物，或者还结合堆肥与培养蚓蚯，让每个物种间达到一种和谐生态的互利共生关系。鱼菜共生模式，既可以收获水产又可以丰收蔬菜瓜果，达到经济与生态的双重最佳期效益。其中养殖的鱼是造肥与培育微生物的系统，而植物是最好的水质净化过滤系统，这种生态结合能为经营者创造出更佳的经济效益，与最省的能源物资劳力的投入，可以在生态系统内实行永久的可持续耕作。鱼产生的二氧化碳是植物光合作用的原料，植物根系与微生物的生理代谢产生的各种活性酶又可以提高植物的抗病虫害性能，种植与养殖的水循环又可以起到活水增氧的效果，是一种真正的现代生态循环农业。
二．封闭型生态温室的开发意义
目前我国的温室基本上属于半封闭型温室，温室的气候调节主要采用通风与对流的方式，这种传统的调节技术存在一个致命的问题，就是不能切断外界传播的传染源，同时温室内的二气化碳浓度也不能提高，导致温室的屏障保护功能丧失，同样会出现病虫危害，同样需要采用农药进行防治，难以生产出真正不用杀虫防病的免农药蔬菜。这种温室存在的缺陷是因为没有把温室放到一个微生态系统角度去设计，仅仅把它作为生产所要考虑的角度去设计，忽略了生态因素及物种互作的复杂因素而造成的。所以它的生产效率极低，能量投入极大，在物理学上也叫做线性温室大棚，不管从外观上，还是从内部布局上完全没有仿生态的因素参予其中。没有水体的调节，没有微生物的分解还原或者共生、没有多元化外来资源的导入，只靠仅有的物种与人为的调控来维持单一的生态系统，这是产生恶性循环的根源。
而采用全封闭的策略后，温室就变成了类似植物工厂的模式，可以做到完全不用农药，温室就相当于一个闭封的生态系统，不会受到外界不良的环境干扰与病虫入侵，是稳定化安全化生产的模式。而且它既具有植物工厂的集约化标准化洁净化的优势，又具有最大的节能特性，只需普通温室的20%～50%的能源投入即可。比如，利用微生物，可以让残根烂叶及有害的代谢物进行再次分解循环，以减少生物能的浪费；利用棚内水体，在发展养殖的同时，又如地球的湖泊能创造适宜的湿度环境与温度变化的缓冲稳定性；利用立体设计，实现高矮相间，使叶幕表面积增大，提高生物转化效率；利用物种多元化，达到生物防治或以虫治虫以有益菌抑制有害菌的生态防治效果。生态温室把人、植物、微生物、动物间达到和谐与统一，达到了生态动力的最佳状态与最适组合，生态温室大棚的建设是一个趋势，它将会掀起新一代温室大棚改革的浪潮，将会大大丰富与补充现有线性温室大棚的不足与缺陷，让温室大棚效益达到最大化，同时又可以抑制生态环境破坏，并兼顾社会效益，是一种目前甚至相当长的一段时间内，最为理想化的温室大棚。
温室封闭后，人为施入的二氧化碳气肥不会逃逸散失，可以让温室的二氧化碳浓度数倍的提高，又可以大大促进光合作用，提高生物质能的合成。在其它因素都相同的情况下，提高二氧化碳浓度可以使作物的产量至少提高30%～50%，有些作物甚至可以提高一倍以上。
在化学农业成为可持续发展最大瓶颈的时代，结合生态温室系统可以完全生产出免农药化肥的生态环保型农产品，是未来农业发展的主要方向与趋势，它巧妙的设计，可以实现能源的最少投入，它的生态循环理念，可以让农产品处于完全有机且密封免受虫害侵袭的环境下生产，是一种有机耕作的最佳配套技术，是提升农产品竞争力的最有效方法。
三．设施环境与CO2气肥
自然界中植物进行光合作用的主要原料是二氧化碳和水，二氧化碳来自空气，靠空气流通不断补充，同时，也来自土壤中的有机质被微生物分解而不断地释放。大气中CO2浓度有一定的日变化和年变化规律，一般为出前高、日中低，日较差在100ppm左右。冬季高、夏季低，年较差在50ppm左右。
与自然界完全不同，设施内环境是相对密闭的，可根据作物生育要求对栽培环境进行人工调控，如可调控设施内的光照、温度、水肥条件等。温室因其封闭严密，室内空气成分，较少受室外流通空气的影响，这就为我们在设施内增施二氧化碳气体肥料创造了条件。设施栽培增施二氧化碳气体肥料是实现农作物高产优质的重要技术措施之一，其增产效果十分显着，一般可增产30%～40%。
冬春季节为防寒保温，通风量很小，设施内CO2浓度变化规律一般为：日出前CO2浓度最高，可达1100～1300ppm，但因缺乏光照，作物不能进行光合作用。日出后作物进行旺盛的光合作用，生成大量的有机物质，设施内存贮的CO2很快被消耗掉，日出后2小时则迅速降至250ppm以下，中午放风前甚至可降至150ppm，因其密闭，得不到外界的补充，因而会造成严重的CO2亏缺，使农作物光合效率下降，光合产物减少，当CO2浓度为80ppm以下时，其光合速率仅为CO2浓度300ppm时的25%～35%，所以，CO2供给不足会直接影响作物正常的光合作用，而造成减产减收。下午放风后基本可维持在300ppm左右，晚上在密闭条件下，因呼吸作用及土壤释放等原因而逐渐增加至日出前的最高值。可见设施内CO2浓度日变化幅度明显高于露地。
可见，设施内特殊的密闭环境条件，一方面可以防止CO2逸散，使CO2 浓度有可能高于自然大气，增强光合作用，提高CO2的利用率；另一方面在不通风的条件下，若无CO2补充，因光合作用又易造成CO2亏缺，降低光合作用强度。所以，在设施内温光水肥等条件优化的基础上，CO2亏缺已成为制约光合速率的主要因素，此时增施CO2能显著提高光合效率，从而为设施高产优质创造必要条件。
四．CO2在植物光合作用过程中的地位与效应
光合作用是绿色植物生命活动的基本特征，是栽培作物生长发育的物质能量基础。农作物通过根系吸收水分和无机盐类，利用空气中的CO2，在日光的照射下进行光合作用生成有机物质。农作物干物质质量的85%是糖及其他碳水化合物，其中的碳主要来自于空气中CO2，所以，CO2是植物光合作用的主要碳源，空气中CO2浓度高低直接影响着农作物光合作用的效率。
各种农作物对CO2的吸收存在补偿点和饱和点。在一定条件下，农作物对CO2的同化量和呼吸消耗量相等的CO2浓度即为CO2补偿点；随着CO2浓度升高光合强度也会增加，当CO2浓度增加到一定程度，光合强度不再增加，此时的CO2浓度被称为CO2饱和点，长时间的CO2饱和浓度可对绿色植物光合系统造成破坏而降低光合效率；低于饱和浓度可长时间保持较高光合效率的CO2浓度称为最适CO2浓度。它们被统称为植物的CO2三基点。
不同农作物的CO2三基点有所不同：C4植物的CO2补偿点接近于0，C3植物的CO2补偿点一般在30～90ppm；植物的CO2饱和点则在1000～2000ppm，最适CO2浓度一般为600～800ppm。 空气中CO2浓度一般为300ppm左右，虽然可基本满足作物光合作用的需要，但明显低于其作物所需的最佳浓度，因此，不能充分发挥作物的生产性能，特别是在设施内相对密闭的特殊条件下，日出后作物进行旺盛的光合作用，会使CO2浓度急剧降低，造成CO2亏缺。因而，在设施内增施CO2，使其保持较高的浓度，是强化作物光合作用、促进作物生长发育达到高产优质的有效技术措施。
五．设施内增施CO2气肥是实现优质高产的有效措施
1．有利于培育壮苗。增施CO2后可增强作物的光合作用，促进幼苗叶片叶绿素含量的提高，使叶片增厚浓绿。如黄瓜增施CO2后其叶片叶绿素含量由0.93mg/g增加到1.1mg/g，提高18.75%，叶片干样质量增加23.73%。增施CO2还明显促进营养器官的生长，如使根系发达，茎粗增大，花芽分化节位降低，有利于壮苗的形成。大棚内育苗CO2浓度达到900ppm，可使番茄株高增加22%，茎粗增加8%～11%，植株各部分干样质量增加50%左右，缩短育苗期，提高秧苗素质。因此设施内增施CO2是培育壮苗的有效途径之一。
2．加速作物生长发育。增施CO2之所以有效，除了因为补充的CO2有助于提高叶片细胞CO2浓度，直接提高了光合速率外，还可以消除黄瓜等作物“光合午休现象”，延长了有效光合作用时间，从而使大量的光合产物向果实和根部输送，促进根系发达，提高吸水吸肥力，植株长势健壮，从而促进了果菜前期产量的增加。如有试验表明，辣椒前期产量增加20%～24%，番茄增加64%，黄瓜增加15%～42%。
3．增加产量改善品质。在适宜的条件下，增加温室CO2浓度可显著提高作物的经济产量并改良蔬菜的营养品质，提高商品率。试验表明，温室生产黄瓜、番茄、辣椒、莴苣等蔬菜或甜瓜、草莓和西瓜等瓜果时，当CO2浓度倍增时，其产量平均提高20%～40%。在番茄上表现为促进番茄单果质量的提高和收获果数的增加。增施CO2后，由于光合产物增多，对蔬菜品质有明显改善。如施用600 ppmCO2可使番茄果实中全糖与可溶性固形物含量提高21.8%和14.8%，番茄单果质量亦明显增大；使黄瓜、番茄产品VC含量增加，可使甜瓜单瓜质量增加15.5%。含糖量亦有增加等，对其外观质量与内在品质均有明显改善。
4．提高作物抗病能力。蔬菜增施CO2后，其植株健壮，叶片肥厚，抗病力大为增强，从而相应降低了温室病害的发生率和危害程度。例如番茄的蕨叶型病毒病发病率降低32%，病情指数降低50%，对黄瓜霜霉病防效提高20%。联系客服
