增施二氧化碳会提高光饱和点吗？

二氧化碳与光照不是两个可以分别优化的旋钮。提高 CO2 会把「再加光也没用」的那个点往上推，因此一套 CO2 系统的价值，几乎完全取决于冠层当前能收到多少光。本文说明机理、给出判断阈值，并介绍一个能替你的温室下定论的实测方法。

简要回答

会。提高叶片周围的 CO2 浓度，会抬高光合速率不再上升的那个光强，也就是把光响应曲线的平台推向更高的 PPFD。所以 CO2 的增益恰好集中在光本来就很充足的地方，而在光照偏弱的冬季温室里最小，有时可以忽略。冠层光不够时，加 CO2 基本上是一种昂贵的通风方式。

光饱和点究竟是什么

把 PPFD 逐级调高、同时测单片叶的净光合速率，会得到一条特征曲线。弱光段近似线性：每多一个光子都以大致恒定的效率被利用，这一段的斜率就是表观量子产额。随着 PPFD 上升，曲线开始弯折，因为再生 CO2 受体 RuBP、以及处理电子的能力开始成为限制。最后曲线趋于平坦，变平处的 PPFD 就是光饱和点。

在温室里有两个限定要记住。第一，单张向阳叶测出的饱和点，和整个冠层的饱和点不是一回事，因为冠层里多数叶片处的光强远低于顶部。第二，「饱和」是实用描述，不是硬上限：曲线是渐近地逼近平台的，所以每多加一份光，收益总比上一份略少一点。

为什么 CO2 一升，平台就上移

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）的同一个活性位点既接受 CO2 也接受 O2。CO2 稀缺时，相当一部分反应固定的是 O2，随后光呼吸途径又把刚固定的碳释放出去。提高叶片周围的 CO2 会把这场竞争推向羧化方向，于是每一单位光驱动电子传递产出更多净碳——这正是平台本身被抬高、而不只是弱光段斜率变化的原因。

这个效应也有自己的天花板。一旦 Rubisco 被 CO2 饱和，限制环节就下移到电子传递与 RuBP 再生，再多的 CO2 收益递减。已发表的光响应曲线正是这个形状，而且它们同时说明：CO2 效应与光效应无法分开优化。2022 年《美国园艺科学会志》的一项研究，在 14 个光强水平与 4 个 CO2 浓度组合下测定了净光合速率，作物包括卡拉布拉花、矮牵牛、美女樱、天竺葵、辣椒与向日葵，并拟合出可供种植者设定环境参数用的模型（USDA ARS 记录）。

在你的光照水平下，增施是否划算

这张表背后的算术很简单。20 °C 时空气密度约每立方米 1.2 kg，1 个体积 ppm 的 CO2 对应每立方米约 1.8 mg。若一间 1,000 m³ 的温室要从 400 ppm 提到 1,000 ppm，在完全密闭的理想情况下约需 1.1 kg CO2。真实温室会漏，实际用量是这个数的若干倍；而正在通风的温室，气在作物用上之前就已经跑掉了。

花钱之前的三项前置条件

1. 光。先达到表 1 第三行的每日光积分区间，而且要在冠层测，不是看灯具样本。如果 12 月正午量子传感器只显示 250 µmol·m⁻²·s⁻¹，作物受光限制，CO2 改变不了这一点。
2. 密闭。增施只在温室关闭时有效。这意味着在光照时段施放、通风窗一开就暂停施放，也意味着要意识到冬季密闭与湿度控制是互相拉扯的。
3. 温度、VPD 与空气流动。高 CO2 下气孔通常开得更小，蒸腾与耗水随之下降。这往往是好事，但也意味着叶温可能偏高，VPD 推得过头时钙向生长点的运输会受影响。让空气掠过冠层，并盯住生长点。

增益会衰减：CO2 驯化

短期测得的数值会高估一整个季度的实际收益。在增施 CO2 的条件下生长数周的植株，普遍会下调光合能力——单位叶面积氮含量与 Rubisco 含量下降，于是在同样 CO2 浓度下测到的响应比第一周更小。这种驯化，加上燃烧源 CO2 常伴随的气态污染物，是温室增施中记录充分的现实问题（Acta Horticulturae 268，ISHS）。

实务上的推论是：氮素管理必须跟上。一株突然「碳富余」却缺氮的作物，会把同化产物更多地堆成叶片和碳水化合物而不是蛋白质，预期的增产不会出现。把补光与 CO2 结合起来的番茄研究也表明，两个处理之间是相互作用关系，而不是简单相加（瓦赫宁根大学与研究机构）。

一个实测就能替你的温室定论

不必只信表格。用便携式光合仪，在冠层同一高度选六片完全展开的叶，从约 100 到 1,000 µmol·m⁻²·s⁻¹ 取 8–12 个 PPFD 档位测净光合速率：先在环境 CO2 下测一遍，再在你打算设定的浓度下测一遍，两轮之间保持叶温与湿度一致。

把两条曲线画在一起。如果在冠层实际接收的 PPFD 处两条曲线明显分开，增施值得做工程；如果在那里已经重合，钱更该花在光子输出或均匀度上。这正是上面那些作物模型所用的实验逻辑，而它只需要一个下午，不是一个季度。

施放、安全与成本比较

多数增施方案在光照时段维持 700–1,200 ppm，具体目标取决于作物以及曲线顶端的递减程度。环境空气约 420 ppm，所以未密闭的温室在停止施放后几分钟内就会漂回基线。超过物种特定上限时，已有报道显示品质与成本平衡都会转差，因此带上限的控制器不是可选项，而是必需。

CO2 是窒息性气体而非毒性气体，且比空气重，会积聚在低洼角落、地沟与检修坑。不少地区把职业接触限值定在 8 小时均值 5,000 ppm 左右；具体数值请以你所在地区的法规为准。种植区内装一台带声光报警的监测仪、施放设备处再装一台，是标准做法，原因很实际。

最后，把「每摩尔 CO2 的成本」与「每摩尔光子的成本」放在一起比。在多数改造项目里，一盏高效可调光灯把冠层 PPFD 提高 30%，对光响应曲线的改变大于任何气体剂量，而且在必须通风的夏季依然有效。

常见问题

增施 CO2 能替代补光吗？

不能。CO2 抬高的是光响应曲线的平台，它不产生光子。在受光限制的冠层里，光合速率由截获的光决定；在 300 µmol·m⁻²·s⁻¹ 的条件下加 CO2，效应很小，而且很快因泄漏而消失。

密闭种植间应该维持在多少浓度？

多数 C3 园艺作物在光照时段的工作区间是 700–1,200 ppm，800–1,000 ppm 是常见的折中。长期高于约 1,200 ppm 很少划算，而且会加大有人作业的密闭空间里的风险。

CO2 高了，养分需求会降低吗？

它增加了碳水化合物供应，如果施肥方案不变，组织中的氮及其他养分可能被稀释。增施最初几周做组织分析，是发现这件事的可靠方式；等到出现可见症状，已经比实际变化晚了很多。

带机械制冷的垂直农场里，增施有用吗？

可以有用，因为垂直农场通常密闭性好、空气处理系统本来就在。限制会转移到排热，以及为进人作业而开门时通风或脱除 CO2 的成本上，因此密闭空间的安全流程比施放精度更重要。

参考来源

• USDA 农业研究局收录的 2022 年《美国园艺科学会志》研究记录：温室作物的光合光响应与 CO2 响应曲线。
• ISHS，Acta Horticulturae 268：温室 CO2 增施——CO2 驯化与气态空气污染物问题。
• 瓦赫宁根大学与研究机构：Carbon Dioxide Enrichment in a Decarbonised Future。