补充二氧化碳能让植物利用更多光照吗？光饱和点详解

植物能利用的光是有限的。当光照强度超过某个阈值——光饱和点——之后，再增加光子也不会继续提高光合速率。而二氧化碳会把这条天花板抬高。本文说明什么是光饱和点、增施二氧化碳如何改变它、已有研究报告了怎样的响应幅度，以及这种相互作用在什么条件下才值得投入。

什么是光饱和点

光照强度升高时，光合速率并不会无限增加。俄克拉何马州立大学推广（Oklahoma State University Extension）把光饱和点定义为植物能够利用的最大光量：超过该光强后，光合速率无法继续提高。而增施二氧化碳会提高达到光饱和点所需的光强，因此在更高的光强下也能维持更高的光合速率。

这一句话就构成了在人工光照空间里增施二氧化碳的全部理由。它并不是光的替代方案，而是改变了作物能把已有光照转化成多少干物质。

为什么密闭种植空间里的二氧化碳会成为限制

二氧化碳目前约占大气体积的 0.04%（400 ppm）。植物白天通过叶片气孔吸收二氧化碳，而呼吸作用释放的量少于光合作用消耗的量，因此植物长期处在二氧化碳相对不足的状态。

通风良好的温室可以达到 400 ppm 的环境浓度。但密闭温室的情况不同：白天由于作物持续消耗二氧化碳，浓度可能降到 150-200 ppm；夜间则因植株呼吸与微生物活动而升高。即使短时间暴露在过低浓度下，也会降低光合速率与植株生长。

增施二氧化碳究竟改变了什么

只要其他条件已经处于适宜水平，已报道的响应幅度足以支撑设备投入。

来源：Dunn 与 Poudel，俄克拉何马州立大学推广（Oklahoma State University Extension）HLA-6723 号技术资料（2023）。响应幅度与植物的光合途径有关：C3 植物（多数双子叶作物，如天竺葵、矮牵牛、三色堇）的响应强于 C4 植物（多数禾本科物种）。

二氧化碳与光照的相互作用如何体现

这种相互作用有清晰的季节性特征。冬季光合作用常受低光强限制，此时只补二氧化碳而不补光，大部分收益都用不上。增加人工光照系统可以提高二氧化碳的利用效率，而把补充二氧化碳与补充光照结合，可以缩短作物达到出圃标准所需的天数。

反过来同样重要：当养分、水分或光照才是限制因子时，增施二氧化碳基本是浪费，因为二氧化碳只是抬高了由其他条件决定的那条天花板。

施用时机、密闭性与安全

增施二氧化碳是一套管理动作，而不只是一个投加量的决定。

• 在日出后 1-2 小时开始施用，在日落前 2-3 小时停止；这一时段被描述为最理想的施用时长，因为植株在日出后 1-2 小时进入光合活跃期，约 14:00-15:00 达到峰值，随后逐渐下降。
• 水培系统中的叶菜与蔬菜，可以配合植物生长灯系统进行全天候补充二氧化碳。
• 空间必须能留住气体。只有关闭通风口时才能维持目标浓度，这也是为什么在需要通过通风降温的高温天气里，难以维持较高二氧化碳浓度。
• 在通风口长期关闭的季节收益最大。北卡罗来纳州立大学推广（NC State Extension）提及的商业运营案例中，9 月至次年 4 月维持最高 1,500 ppm，并在白天施用，因为植株正是在白天利用额外补充的二氧化碳进行光合作用。
• 必须使用纯度合格的气源。燃烧式发生器可能产生一氧化碳、乙烯、二氧化硫与氮氧化物；其中一氧化碳不得超过 50 ppm，否则增施反而有害。

判断是否需要增施二氧化碳的流程

在采购设备之前，按下面的顺序推进；房间条件发生变化后，需要重新测量。

1. 先确认光照不是限制因子。如果冠层获得的日累积光照量（DLI）低于作物所需，应优先提高光照，因为二氧化碳的收益取决于有多少光能到达作物。
2. 在冠层高度测量白天的浓度，而不是只信控制柜上的一个读数。密闭空间白天可能远低于环境浓度。
3. 确认空间真的能留住气体。密闭与减少通风是前提条件，而这一步往往决定项目能否收回成本。
4. 在已报道的正向响应区间内设定目标值，而不是顶到最大值；设定后还要复核作物在该浓度下是否仍在响应。
5. 把连带影响一起规划。生长加快会提高养分需求；而气孔导度下降、蒸腾减少，可能影响钙和硼的吸收，因此养分管理必须与二氧化碳同步调整。

常见问题