【湾区物道】温室增产30%！二氧化碳气肥重构现代农业——专访产业专家张涛

湾区物道

深圳市物联网产业协会的精品栏目《湾区物道》系列访谈，对话专家学者、政府官员、湾区商会协会及企业家，解读和宣传扶持政策；分析市场产业技术发展情况；助力物联网生态体系建设。

在全球气候变化和粮食安全的双重挑战下，农业正经历着一场深刻的绿色革命。二氧化碳，这个曾被视为温室效应元凶的“废气”，如今在农业科技的加持下，正摇身一变成为农作物增产增收的“气肥”。

二氧化碳气肥技术以工业尾气资源化利用为核心，通过智能精准补碳，让作物光合效率大幅提升，实现果蔬普遍增产30%、品质显著优化、节水20%，既打通工业碳减排路径，又为农业注入绿色增长动能。

这是『湾区物道』的第72期，本期访谈我们对话了深圳市物联网产业协会产业专家——正高级工程师，江门双碳实验室特聘研究员张涛先生，聚焦二氧化碳气肥技术的研发突破、规模化落地、物联网赋能与未来趋势，深度解析这项 “变废为宝” 的绿色农业技术，如何成为设施农业升级、双碳目标落地的关键支撑，希望能给行业同仁及企业发展带来更多启发与借鉴价值。

张涛，河南泌阳人，1979年5月生,硕士，中共党员，正高级工程师。历任中国电科27研究所技术员、工程师、高级工程师、正高级工程，科研计划处副处长、处长，物联网研究院院长，嵩山实验室科研部部长、成果转化部部长、产业研究院院长等职务。

长期从事电子信息与物联网技术研究和工程技术实践，曾参与国家预警机工程、航母工程、载人航天工程等一系列国家重大工程和专项建设。

江门双碳实验室主任助理，特聘研究员，兼任物联中国团体组织联席会轮值主任兼秘书长，河南省物联网行业协会会长、河南省信息化专家咨询委员会专家委员、河南省科技厅专家、河南人工智能与大数据专家委委员、河南省应急管理厅专家、河南省首席科普专家、郑州市大数据专家委专家委员、郑州数据要素专家委员会委员等。

01、二氧化碳气肥技术概述

〖张涛〗：1.1 二氧化碳气肥技术定义与原理

二氧化碳气肥技术，是一项极具价值的农业技术。就是将二氧化碳以气体形式施加到植物生长的环境中，为植物光合作用提供关键原料。植物在进行光合作用时，会吸收大气中的二氧化碳，将其与水在叶绿素和光的作用下，转化为葡萄糖等有机物，同时释放出氧气。二氧化碳浓度在一定范围内与植物的光合速率成正比。当二氧化碳浓度过低时，植物光合作用会因“原料”不足而受限，导致生长缓慢、产量降低。

二氧化碳气肥技术通过人为提高植物生长环境中二氧化碳浓度（800-1500ppm），能有效提升植物光合作用强度与效率。一方面，能促进植物体内有机物积累，增加生物质含量，大幅提高产量与品质；另一方面，使植物叶片气孔开度减小，降低蒸腾速率，减少水分散失（平均节水20%），增强植物抗旱能力。比如在温室和塑料大棚中，合理施用二氧化碳气肥，可让作物生长更为旺盛，果实更大更饱满，蔬菜的口感也会得到改善。这一技术为农业生产带来了新的机遇，使作物在有限的空间和资源条件下，能实现更高产、高效的生长。

1.2 二氧化碳气肥技术对农业与工业的意义

在农业领域，二氧化碳气肥技术意义非凡。它能有效提升农作物产量，如江门双碳实验室的研究成果显示，该技术能使果蔬普遍增产30%左右，生产期缩短7-10天。这不仅增加了农民的收入，还保障了农产品的市场供应。对于品质提升也有积极作用，可使作物果实更大、口感更佳（可溶性糖含量提升15-30%，维生素C含量提升15-40%），满足消费者对高品质农产品的需求。

从工业角度来看，二氧化碳气肥技术实现了工业二氧化碳的资源化利用。许多工业生产过程中会产生大量二氧化碳，如火力发电、煤化工等行业。过去，这些二氧化碳往往直接排放到大气中，加剧温室效应。而如今，通过二氧化碳气肥技术，可将工业尾气中的二氧化碳捕集、净化后，用于农业生产，变废为宝。这不仅减少了工业二氧化碳的排放，还为企业创造了新的经济效益，降低了其环保成本。

对于国家“双碳”战略，二氧化碳气肥技术也发挥着重要作用。一方面，它通过提升农业产量和质量，增加了农业碳汇；另一方面，减少工业二氧化碳排放，助力工业实现低碳转型。这一技术为我国实现碳达峰、碳中和目标提供了新的路径和方案，是推动绿色发展、可持续发展的重要力量。

02、二氧化碳气肥技术国内发展现状

〖张涛〗：2.1 技术研发进展

二氧化碳气肥技术在国内的研发历程可谓成果丰硕。早在上世纪，我国便开始关注二氧化碳气肥技术，并逐步展开相关研究。随着科技的进步，研发力度不断加大，技术也取得了显著进展。

当前，国内二氧化碳气肥技术已从实验室示范迈向规模化落地阶段，形成了“工业尾气回收为主、智能装备赋能、政策市场双驱动”的产业格局。在二氧化碳的捕集、净化方面，形成了较为成熟的技术体系，能够从工业尾气等多种来源中高效提取高纯度二氧化碳。在施用技术上，也取得了诸多突破。如江门双碳实验室作为粤港“双碳”领域核心科研平台，其研发的“光—温—水—肥—气”一体化智能调控技术，融合物联网、人工智能等技术推动气肥施用从“经验化”向“精准化、智能化、数据化”跃迁，这不仅提高了二氧化碳的利用率，还大大降低了人工成本，提升了农业生产的自动化和智能化水平。并已在山东、河南、河北、新疆等地开展了规模化示范应用，取得了显著的应用成效，为行业提供了科研与产业化融合的标杆范式，为农业发展提供了有力支撑，也为我国农业的现代化发展奠定了坚实基础。

2.2 政策支持情况

从国家层面来看，在推动农业现代化和绿色发展的相关政策文件中，多次强调了发展新型肥料技术的重要性，二氧化碳气肥技术作为其中的关键组成部分，得到了明确的政策导向。国家鼓励科研机构加大对二氧化碳气肥技术的研发投入，推动技术创新和成果转化。在税收优惠、项目扶持等方面，也给予相关企业一定的政策支持，以降低企业成本，促进技术的推广应用。

地方层面，各地也结合自身实际情况，出台了一系列具体政策。山东、山西、内蒙、河北、河南等农业大省将二氧化碳气肥技术列入农业重点推广技术目录，给予使用该技术的农户一定的补贴，以降低其生产成本，提高其应用积极性。还有一些地方积极搭建平台，促进科研机构与企业、农户的合作，推动技术的示范推广和产业化发展。这些政策的出台，为二氧化碳气肥技术的发展提供了良好的政策环境，有力地推动了技术的普及和应用。

2.3 市场需求与前景

随着农业现代化进程的加快以及人们对高品质农产品需求的不断提升，市场对二氧化碳气肥技术的需求日益旺盛。

从需求现状来看，在设施农业领域，二氧化碳气肥技术已成为许多农户的必需技术。在温室、大棚等封闭或半封闭环境中，二氧化碳气肥能有效解决因环境密闭导致的二氧化碳浓度不足问题，大幅提高作物产量和品质。众多蔬菜、水果种植户通过使用二氧化碳气肥，实现了产量的显著提升和上市时间的提前，获得了更高的经济效益。

从未来发展趋势看，随着全球气候变化和农业可持续发展战略的推进，二氧化碳气肥技术的市场需求将进一步扩大。一方面，气候变化导致极端天气频发，设施农业将成为保障农产品供应的重要方式，这将增加对二氧化碳气肥技术的需求。另一方面，可持续发展战略要求农业减少化肥农药的使用，提高资源利用效率，二氧化碳气肥技术作为一种环保、高效的农业技术，符合这一发展趋势，其市场需求将持续增长。

据相关研究报告，我国现有大棚面积高达6000万亩，二氧化碳气肥技术市场空间巨大。随着技术的不断成熟和成本的进一步降低，越来越多的农户和企业将选择使用二氧化碳气肥技术，二氧化碳气肥技术将在我国农业发展中发挥更加重要的作用。

03、二氧化碳气肥技术规模化落地场景与解决痛点

〖张涛〗：3.1 规模化落地农业场景

二氧化碳气肥技术已在诸多农业场景实现了规模化落地，其中最为典型的便是温室大棚。在我国北方地区，冬季寒冷，温室大棚成为蔬菜生产的重要保障。在这里，二氧化碳气肥技术得到了广泛应用。许多大型蔬菜种植基地，在温室大棚内安装二氧化碳施肥设备，根据作物品类、生长周期和环境变化，智能精准调控二氧化碳浓度。如江门双碳实验室在山东寿光的蔬菜温室大棚，通过施用二氧化碳气肥，使黄瓜、番茄等蔬菜产量大幅提升（平均增产30%），果实品质也得到显著改善，不仅满足了当地市场需求，还远销国内外。

除了温室大棚，二氧化碳气肥技术在植物工厂中也实现了规模化应用。植物工厂是一种高度可控的农业生产环境，通过人工控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等生长环境条件，实现作物的高效生产。在这类场景中，二氧化碳气肥技术能够精确调控二氧化碳浓度，为作物提供最佳生长条件。日本的一些植物工厂就广泛应用二氧化碳气肥技术，生产出高品质的生菜、菠菜等叶菜，实现了全年稳定供应。

花卉种植也是二氧化碳气肥技术规模化落地的场景之一。在花卉温室中，通过施用二氧化碳气肥，可促进花卉生长，使花朵更大、颜色更鲜艳，有效提升花卉的观赏价值和市场竞争力。荷兰作为世界著名的花卉生产国，其花卉温室中就大量应用二氧化碳气肥技术，保障了花卉的高产优质。

3.2 解决传统设施农业痛点

传统设施农业存在着诸多痛点，其中二氧化碳浓度低是较为突出的问题。在温室、大棚等封闭或半封闭环境中，由于与外界通风不畅，作物在光合作用过程中会大量消耗二氧化碳，导致环境中二氧化碳浓度迅速下降，远低于作物光合作用所需的最适浓度，从而限制了作物的生长速度和产量。二氧化碳气肥技术能有效解决这一痛点。通过人为补充二氧化碳，可智能化调节设施农业环境中的二氧化碳浓度，为作物光合作用提供充足的“原料”，使作物光合速率加快，干物质积累增多，产量得以提升。比如在冬季温室蔬菜生产中，由于外界温度低，通风时间短，棚内二氧化碳浓度往往严重不足（二氧化碳浓度低至200ppm以下），使用二氧化碳气肥技术后，蔬菜产量可增加30%以上。

此外，二氧化碳气肥技术还能解决传统设施农业中因二氧化碳浓度不足导致的作物品质下降问题，充足的二氧化碳供应可使作物果实发育更充分，口感更佳，营养成分更丰富，提升农产品的市场竞争力。充足的二氧化碳供应还可使使植物叶片气孔开度减小，降低蒸腾速率，减少水分散失（平均节水20%左右），增强植物抗旱能力。同时，二氧化碳气肥技术的使用还能增强作物的抗逆性，减少病虫害的发生，降低农药使用量，符合绿色农业的发展要求，为传统设施农业的转型升级提供了有力支持。

04、物联网技术在二氧化碳气肥技术中的价值与瓶颈

〖张涛〗：4.1 核心价值体现

在二氧化碳气肥技术中，物联网技术发挥着不可替代的核心价值。在智能调控方面，通过传感器实时监测作物生长环境的二氧化碳浓度、光照、温度、湿度等参数，并将数据传输至中央控制系统。系统依据预设的作物生长模型与算法，精准分析数据，自动调控二氧化碳施肥设备的开启与关闭、施用量与施用时间，使二氧化碳浓度始终维持在适宜不同平类作物生长的最佳水平，实现精准施肥，避免了人工施肥的盲目性与滞后性，大幅提高二氧化碳利用率，降低生产成本。

在数据监测上，物联网技术可全天候、实时记录作物生长环境的各项数据，生成详细的生长曲线与报告，为农户提供直观的生长情况分析与决策依据。还能通过大数据分析，挖掘作物生长规律与二氧化碳施肥效果的相关性，为优化施肥策略、提升作物产量与品质提供科学依据，为农产品安全溯源提供数据支撑，助力农业实现数字化、智能化转型，推动农业现代化发展。

4.2 技术瓶颈分析

当前物联网技术在二氧化碳气肥技术应用中面临着一些亟待突破的技术瓶颈。在传感器技术方面，现有的二氧化碳传感器在精度、稳定性和使用寿命上存在不足。在复杂多变的农业环境中，传感器易受温湿度、粉尘等因素干扰，导致测量数据不准确，且长期运行后性能衰减较快，影响了二氧化碳施肥的精准度。

网络通信技术也有待完善。农业设施多分布在偏远地区，网络覆盖不足，信号传输不稳定，易造成数据丢失或延迟，影响了系统的实时监控与远程控制。数据管理与分析技术方面，面对海量的农业环境数据，如何高效存储、快速处理并挖掘出有价值的信息，是一大挑战。缺乏统一的数据标准与平台，也导致了数据难以共享与互联互通，限制了物联网技术在二氧化碳气肥技术中的深入应用。

05、物联网企业构建差异化竞争力与市场开拓建议

〖张涛〗：5.1 差异化竞争力构建

从事智慧农业、设施设备、环境调控的物联网企业，若想在二氧化碳气肥利用这一细分赛道脱颖而出，需从多方面着手构建差异化竞争力。在技术创新上，应加大对高精度、低功耗二氧化碳智能传感器研发投入，提升传感器在复杂农业环境中的稳定性和准确性。还可探索将新型通信技术与二氧化碳气肥技术融合，如利用5G、LoRa等低功耗广域网络技术，解决偏远地区网络覆盖和信号传输问题。在服务特色方面，企业可为农户提供定制化二氧化碳气肥解决方案，根据不同作物种类、生长周期及环境条件，制定个性化的施肥策略。搭建专业农业技术服务团队，为农户提供设备安装调试、技术培训、故障维修等一站式服务，解决农户在使用过程中的后顾之忧，以优质、专业的服务在市场中形成独特竞争优势。

5.2 市场开拓策略

企业要想快速打开二氧化碳气肥利用的市场，可采取多种合作模式。与农业、生态科研机构（如江门双碳实验室），共同开展二氧化碳气肥技术研究与示范项目，借助科研机构的权威性和技术实力，提升企业产品的可信度和知名度。与大型农业种植企业、合作社建立合作关系，为其提供二氧化碳气肥技术整体解决方案，通过打造示范项目，吸引周边农户和企业关注与使用。在营销推广上，企业可利用线上线下相结合的方式，线上通过农业专业网站、社交媒体等平台，发布二氧化碳气肥技术相关知识、成功案例等内容，提升品牌曝光度；线下参加农业展览会、技术推广会等活动，与农户面对面交流，展示产品优势，解答疑问，让农户更直观地了解二氧化碳气肥技术的好处，从而促进产品的销售与应用。

06、未来二氧化碳气肥技术发展趋势

〖张涛〗：6.1 智能调控技术突破

未来3-5年，二氧化碳气肥智能调控技术有望迎来诸多关键突破。在传感器技术方面，将研发出更高精度、更强稳定性、低成本的智能二氧化碳传感器，能更精准地监测作物生长环境的二氧化碳浓度，且抗干扰能力大幅提升，使用寿命更长。控制系统也将更加智能化，基于人工智能的算法能够更深入地理解作物生长需求与二氧化碳浓度的关系，实现更为精准的施肥调控。比如可根据不同品类作物不同生长阶段的光合特性、天气变化等因素，通过智能识别和自学习，自动调整二氧化碳施肥策略，使二氧化碳浓度始终处于最适宜作物生长的范围内，进一步提升二氧化碳利用效率，降低生产成本，提高作物产量和品质，推动二氧化碳气肥技术向更高水平的智能化发展。

6.2 数据协同与应用创新

数据协同在二氧化碳气肥技术中的应用前景广阔。未来，随着物联网、大数据技术的进一步发展，不同农业设施、不同作物生长环境中的二氧化碳浓度数据及其他环境数据将实现更高效地协同与共享。农户和农业企业可基于这些数据，开展跨区域、跨作物的对比分析，挖掘出不同作物在不同环境条件下对二氧化碳浓度的需求规律，优化施肥方案。还可将二氧化碳浓度数据与气象数据、市场需求数据相结合，实现更精准的农业生产决策，如预测作物产量、调整种植结构等。数据协同也有助于推动农业社会化服务发展，为农业技术服务机构提供更丰富的数据支持，以便为其提供更专业的技术服务，助力农业实现数字化转型，催生更多基于数据协同的农业创新应用场景。

6.3 场景落地拓展

二氧化碳气肥技术在新农业场景落地的潜力巨大。在立体农业场景中，通过精准调控二氧化碳浓度，可提高立体种植作物的产量和品质，实现空间资源的高效利用。在观光农业方面，为花卉、果树等观赏植物施用二氧化碳气肥，使其生长更旺盛、花果更艳丽，提升观光农业的观赏效果和经济效益。在都市农业领域，城市的屋顶农场、垂直农场等空间有限且封闭的环境，非常适合应用二氧化碳气肥技术，提高作物产量，满足城市居民对新鲜农产品的需求。在中药材种植场景中，二氧化碳气肥技术也有望得到应用，通过改善中药材生长环境，提高中药材的产量和药用成分含量，保障中药材的品质，推动中药材产业的可持续发展。

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