惠愛斌 蔣欣梅 王琛

關(guān)鍵詞：棉被揭蓋方式;裝配式日光溫室;溫室環(huán)境;番茄;生長(zhǎng)指標(biāo);根系活力;產(chǎn)量

日光溫室是我國完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)施結(jié)構(gòu)，發(fā)展至今為實(shí)現(xiàn)我國北方冬季蔬菜的供應(yīng)作出了偉大貢獻(xiàn)。以黑龍江為例，很多地方“精準(zhǔn)扶貧”項(xiàng)目都在推廣節(jié)能日光溫室，由此可見，其發(fā)展?jié)摿薮?。但?dāng)日光溫室投入生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)，冬季溫室保溫性能不足是制約其大面積推廣的最大難題。棉被揭蓋方式是日光溫室冬季生產(chǎn)中非常關(guān)鍵的管理技術(shù)手段之一。研究表明，保溫被的揭蓋時(shí)間對(duì)溫室的保溫性能及溫室內(nèi)蔬菜作物的生長(zhǎng)均具有很大影響，顯著影響著冬季溫室生產(chǎn)[1]。在我國北方，冬季外界氣溫環(huán)境惡劣，白天太陽光照射時(shí)間較短，且輻射較弱，進(jìn)入溫室內(nèi)的光照度遠(yuǎn)低于室外，導(dǎo)致室內(nèi)環(huán)境無法滿足作物生長(zhǎng)需求，通過人為調(diào)控措施如揭蓋棉被、通風(fēng)和補(bǔ)光等可以顯著調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境，使其滿足作物生長(zhǎng)需求[2]。研究表明，白天應(yīng)盡早揭開棉被，有利于作物充分利用有限光照，生長(zhǎng)旺盛，提高產(chǎn)量，但過早揭開棉被又會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)氣溫下降，影響作物生長(zhǎng)[3]。眾所周知，冬季“搶機(jī)會(huì)”“搶光照”是保障保護(hù)地蔬菜高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施，不及時(shí)揭除覆蓋物，不僅會(huì)推遲生產(chǎn)時(shí)間，還會(huì)使蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)下降[4]。佟國紅等研究表明，晴天將棉被卷至屋頂有利于溫室增溫和蓄熱[5]。劉瓔瑛等研究表明，晴天晚覆蓋保溫簾45 min，相當(dāng)于給室內(nèi)作物增加了45 min的光照時(shí)間，對(duì)作物生長(zhǎng)意義重大，且推遲保溫簾覆蓋時(shí)間有利于提高第2天溫室內(nèi)溫度[1]。由于不同天氣條件下溫室管理遵循的原則不同，即晴天以增溫為主、陰天以保溫為主，同時(shí)考慮試驗(yàn)設(shè)置和研究目的，因此本試驗(yàn)不對(duì)陰天、連陰天或雪天等典型天氣條件下的溫室棉被揭蓋方式展開研究。截至目前，前人分別對(duì)日光溫室環(huán)境條件[6]、內(nèi)熱量收支[7]、熱環(huán)境[8]、光環(huán)境[9]、連陰天危害[10]等進(jìn)行了大量模擬動(dòng)態(tài)分析及推演，并確定了揭蓋覆蓋物時(shí)間的準(zhǔn)確計(jì)算公式，但是有關(guān)棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境及作物生長(zhǎng)影響的研究鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)從管理角度出發(fā)，在溫室其他管理?xiàng)l件一致的前提下，設(shè)置棉被不同揭蓋時(shí)間處理，以番茄為供試作物，研究棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境和番茄生長(zhǎng)的影響，旨在為優(yōu)化溫室管理技術(shù)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)溫室為3棟內(nèi)保溫型裝配式日光溫室，編號(hào)分別為WS-1、WS-2、WS-3，建造結(jié)構(gòu)及圍護(hù)材料完全一致，均朝南坐北、東西走向，長(zhǎng)40 m，跨度8 m，后墻高3 m，脊高5.2 m，墻體保溫圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料由室內(nèi)到室外分別為石灰板、聚苯乙烯泡沫（EPS）模塊、混凝土澆筑、EPS模塊、石灰板，總厚度0.274 m，保溫被材料為5層氈+1層棉。

供試作物為番茄品種光輝101，種子由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜生產(chǎn)設(shè)施工程與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室提供。2017年7月15日將供試種子播種于50孔穴盤中進(jìn)行育苗，苗期進(jìn)行常規(guī)管理，10月8日定植，株行距為 30 cm×100 cm，定植密度為3.4株/m2。采取高畦單行栽培及單干整枝方式，4穗果摘心，2018年1月中旬始收，3月末拉秧。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)于2017年7月至2018年3月在黑龍江省哈爾濱市光明屯試驗(yàn)基地進(jìn)行，供試番茄分別被定植于溫室WS-1、WS-2、WS-3中，在各溫室內(nèi)分別隨機(jī)選取6株番茄進(jìn)行掛牌并對(duì)其形態(tài)指標(biāo)（株高、莖粗、葉長(zhǎng)）及生理指標(biāo)（葉綠素含量）進(jìn)行調(diào)查測(cè)定。在溫室其他管理?xiàng)l件一致的前提下，分別設(shè)置棉被不同揭蓋方式處理，分別為見光周期6.5、6.0、5.5 h處理，具體見表1。溫室無加溫設(shè)施，依實(shí)際情況采取臨時(shí)加溫措施。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目 溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的測(cè)定時(shí)間為2018年1月，采用錦州陽光氣象科技有限公司生產(chǎn)的TRM-WS型溫室環(huán)境自動(dòng)記錄儀記錄溫濕度數(shù)據(jù)，該儀器的溫度、相對(duì)濕度（RH）測(cè)量范圍分別為-40～80 ℃、0～100%，氣溫、地溫、RH等測(cè)定精度分別為±0.1 ℃、±0.2 ℃、±2%，每隔30 min記錄1次，且其日變化數(shù)據(jù)均為1月的平均值。室內(nèi)氣溫、相對(duì)濕度的測(cè)定：使用PTS-3型環(huán)境溫濕度傳感器（均作防輻射處理），在1/2長(zhǎng)度截面分別距前沿1/4、2/4、3/4跨度處布設(shè)3個(gè)點(diǎn)，在距前沿1/4、2/4、3/4跨度，東西走向分別距東西山墻2 m處布設(shè)2個(gè)點(diǎn)，即同一跨度布設(shè)3個(gè)點(diǎn)，共9個(gè)點(diǎn)，測(cè)定高度距離畦表面 1.5 m。室內(nèi)地溫的測(cè)定：在氣溫布點(diǎn)正下方，距離畦表面10 cm土層處，布設(shè)9個(gè)點(diǎn)，測(cè)定地溫。

2018年1月初進(jìn)行番茄形態(tài)指標(biāo)（株高、莖粗、葉長(zhǎng)）基礎(chǔ)值的測(cè)定，每隔10 d測(cè)定1次，同時(shí)測(cè)定葉綠素含量（以SPAD值計(jì)），共測(cè)定3次。試驗(yàn)?zāi)┢趯?duì)各處理溫室內(nèi)番茄進(jìn)行隨機(jī)破壞性取樣1次，每個(gè)處理取3株，共計(jì)9株，測(cè)定其根系活力[11]。1月中旬果實(shí)成熟時(shí)，根據(jù)果實(shí)實(shí)際成熟情況依次進(jìn)行采收并稱質(zhì)量，依據(jù)累積產(chǎn)量折合計(jì)算單位面積產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，利用SPSS 19.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)氣溫的影響

2.1.1 棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)氣溫日變化的影響 如圖1所示，在晴天典型天氣條件下，棉被不同揭蓋方式處理下溫室內(nèi)氣溫變化趨勢(shì)基本一致，均呈先降低再升高后降低的單峰曲線變化趨勢(shì)。在MB-1、MB-2、MB-3處理下溫室內(nèi)氣溫均在08：30達(dá)到最低值，分別為6.2、6.0、5.7 ℃;之后各溫室隨著棉被的揭開，室內(nèi)氣溫開始升高，并均于13：00達(dá)到最高值，分別為28.0、27.1、26.1 ℃，增溫速度分別為4.8、4.7、4.5 ℃/h。13：00至次日08：30各溫室氣溫呈下降趨勢(shì)，其中13：00—15：00氣溫下降較為迅速，降溫速率分別為5.4、5.3、5.2 ℃/h;15：00次日至08：30氣溫下降趨勢(shì)較為平緩，降溫速率均為0.6 ℃/h。說明冬季溫室棉被不同揭蓋方式對(duì)白天氣溫增溫速率和降溫速率有明顯的影響，對(duì)夜間降溫速率影響不大。

由圖1還可知，MB-1處理的溫室內(nèi)氣溫變化表現(xiàn)最優(yōu)，MB-2次之，MB-3最差。MB-1處理的溫室內(nèi)氣溫較MB-2、MB-3處理分別平均高 0.6、1.1 ℃，MB-2處理的溫室內(nèi)氣溫較MB-3處理平均高0.5 ℃。

2.1.2 棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)日平均氣溫的影響 由圖2可知，棉被不同揭蓋方式處理下溫室內(nèi)日平均氣溫表現(xiàn)為MB-1處理>MB-2處理>MB-3處理，平均值分別12.2、11.7、11.1 ℃，其中MB-1處理較MB-2、MB-3處理分別高0.5、1.1 ℃，MB-2處理較MB-3處理高0.6 ℃?？偟膩碚f，MB-1處理下溫室內(nèi)氣溫環(huán)境最好。

2.2 棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)地溫的影響

2.2.1 棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)地溫日變化的影響 如圖3所示，溫室內(nèi)地溫日變化均呈先降低再升高后降低的典型趨勢(shì)。MB-1、MB-2、MB-3處理下溫室內(nèi)地溫均在08：30達(dá)到最低值，分別為10.7、10.6、10.5 ℃;隨著棉被的揭開，陽光照射到地面，各溫室地溫開始回升，并均于15：00達(dá)到最高值，分別為14.9、14.8、14.6 ℃，增溫速率均為 0.6 ℃/h。15：00至次日09：00地溫緩慢下降，降溫速率均為0.2 ℃/h。說明晴天揭被后隨著進(jìn)入溫室的光能不斷被轉(zhuǎn)化成熱能，溫室內(nèi)地溫逐漸升高，而蓋棉被后，為維持室內(nèi)溫度，地溫逐漸下降;冬季溫室棉被不同揭蓋方式對(duì)地溫變化影響不大。

由圖3還可知，不同處理溫室地溫表現(xiàn)為 MB-1 處理>MB-2處理>MB-3處理，平均地溫分別為12.6、12.5、12.4 ℃。由此可以看出，MB-1處理較MB-2高0.1 ℃，較MB-3處理高0.2 ℃，MB-2處理較MB-3處理高0.1 ℃。

2.2.2 棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)日平均地溫變化的影響 由圖4可知，不同處理溫室日平均地溫表現(xiàn)為MB-1處理>MB-2處理>MB-3處理，三者平均值分別為12.4、12.2、12.0 ℃。由此可以看出，MB-1處理較MB-2、MB-3處理分別高02、0.4 ℃，MB-2處理較MB-3處理高0.2 ℃。相對(duì)來說，MB-1處理下溫室內(nèi)地溫偏高。

2.3 棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)相對(duì)濕度日變化的影響

如圖5所示，MB-1、MB-2、MB-3等3種棉被不同揭蓋方式處理下溫室內(nèi)相對(duì)濕度變化趨勢(shì)基本一致，均總體表現(xiàn)為先降低后升高。三者均在08：30達(dá)到最大值，分別為91.4%、91.2%、91.6%，之后隨著室內(nèi)氣溫的升高逐漸下降，并于13：00達(dá)到最低值，分別為62.4%、63.9%、66.0%。13：00至次日08：30相對(duì)濕度逐漸升高，這是因?yàn)橄挛缣栞椛錅p弱，室內(nèi)溫度降低，其中在13：00—15：30時(shí)間段內(nèi)相對(duì)濕度變化較快，15：30之后變化趨于平緩。

由圖5還可知，MB-1、MB-2、MB-3處理的溫室內(nèi)平均相對(duì)濕度分別為85.5%、85.9%、86.8%。由此可以看出，在MB-1處理下溫室內(nèi)平均相對(duì)濕度最低，較MB-2、MB-3處理低0.4、1.3百分點(diǎn)，MB-2處理較MB-3處理低0.9百分點(diǎn)。

2.4 棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)番茄生長(zhǎng)的影響

2.4.1 棉被不同揭蓋方式對(duì)番茄植株性狀的影響 如圖6所示，棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)番茄株高相對(duì)生長(zhǎng)量有顯著影響。在整個(gè)測(cè)定時(shí)期內(nèi)，MB-1、MB-2處理的番茄株高相對(duì)生長(zhǎng)量高于MB-3處理，MB-1、MB-2處理間差異不顯著。在測(cè)定前期和后期，MB-1處理與MB-3處理差異顯著，MB-2處理與MB-3處理在測(cè)定前期差異顯著，但在測(cè)定后期差異不顯著;在測(cè)定中期，MB-1處理與MB-2、MB-3處理差異均不顯著，但MB-2處理與MB-3處理差異顯著?？偟膩碚f，在冬季日光溫室生產(chǎn)中棉被早揭晚蓋有利于番茄株高生長(zhǎng)。

由圖7可看出，棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)番茄莖粗生長(zhǎng)有較大影響。在整個(gè)測(cè)定時(shí)期內(nèi)，MB-1處理番茄的莖粗相對(duì)增長(zhǎng)量高于MB-2、MB-3處理，且MB-1處理與MB-3處理之間差異顯著，MB-2處理與MB-3處理之間無顯著性差異。在測(cè)定前期和后期，棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)番茄莖粗生長(zhǎng)有顯著影響，在處理中期影響較小。說明在冬季日光溫室生產(chǎn)中棉被早揭晚蓋有利于番茄莖粗生長(zhǎng)。

如圖8所示，棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)番茄葉長(zhǎng)生長(zhǎng)影響較大。在整個(gè)測(cè)定時(shí)期內(nèi)，溫室內(nèi)番茄葉長(zhǎng)生長(zhǎng)量均表現(xiàn)為MB-1處理>MB-2處 理>MB-3處理。在測(cè)定前期，MB-1、MB-2、MB-3處理間無顯著性差異;在測(cè)定中后期，MB-1、 MB-2處理間無顯著性差異， 但MB-1、MB-3處理間具有顯著性差異。總的來說，在冬季日光溫室生產(chǎn)中棉被早揭晚蓋有利于溫室內(nèi)番茄的葉長(zhǎng)生長(zhǎng)。

由圖9可知，棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)番茄葉片葉綠素含量有顯著影響。在整個(gè)測(cè)定時(shí)期內(nèi)，溫室內(nèi)番茄葉片葉綠素含量均表現(xiàn)為MB-1處 理>MB-2處理>MB-3處理。在測(cè)定前期和中期，MB-1、MB-2處理間無顯著性差異，MB-1、MB-3處理間具有顯著性差異;在處理后期，MB-1處理與MB-2、MB-3處理間差異顯著。說明在冬季日光溫室生產(chǎn)中，棉被早揭晚蓋有利于葉片葉綠素積累。

如圖10所示，棉被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)番茄根系活力有較大影響。冬季外界氣溫較低，土壤逐漸進(jìn)入凍土期，溫室內(nèi)地溫下降，番茄根系活力較弱。在測(cè)定時(shí)期，番茄根系活力表現(xiàn)為MB-1處 理>MB-2處理>MB-3處理，且MB-1、MB-2處理間無顯著性差異，但均與MB-3處理差異顯著。說明在冬季外界氣溫較低的情況下，棉被早揭晚蓋可以提高日光溫室內(nèi)番茄根系活力。

2.4.2 棉被不同揭蓋方式對(duì)番茄產(chǎn)量的影響 如圖11所示，棉被不同揭蓋方式對(duì)裝配式日光溫室內(nèi)番茄產(chǎn)量存在顯著影響，其中MB-1處理顯著高于 MB-3處理，但與MB-2處理差異不顯著，較 MB-2、MB-3處理分別增產(chǎn)12.7%、20.5%，MB-2 處理較MB-3處理增產(chǎn)6.9%，但二者之間差異不顯著。說明在冬季日光溫室生產(chǎn)中，棉被早揭晚蓋可以有效提高日光溫室內(nèi)番茄產(chǎn)量。

3 討論

早期研究提出，太陽輻射是高效節(jié)能日光溫室的唯一光源，它是決定日光溫室內(nèi)環(huán)境條件的主導(dǎo)因素[12]。光不僅是一種能源，促使植物進(jìn)行光合作用，還是一種觸發(fā)植物生長(zhǎng)的重要信號(hào)，對(duì)植株形態(tài)建成、光合特性形成、生理代謝以及干物質(zhì)形成具有重要作用[13]。在冬季，北方光照度弱且光照時(shí)間短，寡日照是其非常鮮明的特點(diǎn)，特別是在冬至前后，光照不足會(huì)對(duì)蔬菜產(chǎn)量產(chǎn)生很大的影響，而日光溫室光照的人為調(diào)控（早晨揭被時(shí)間晚，下午蓋被時(shí)間早）勢(shì)必會(huì)加重寡日照程度。王純枝等研究表明，寡日照會(huì)導(dǎo)致作物葉片光合作用強(qiáng)度減弱，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成不足，生長(zhǎng)受到抑制[14]。另外，低溫弱光還會(huì)導(dǎo)致番茄生長(zhǎng)停滯、葉綠素含量下降[15]，莖、葉等的生長(zhǎng)速度減緩[16]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同棉被揭蓋方式對(duì)于溫室內(nèi)氣溫、地溫、相對(duì)濕度以及番茄葉綠素含量、根系活力、產(chǎn)量、莖粗、葉長(zhǎng)、株高等均具有較大影響，這和前人關(guān)于改善室內(nèi)環(huán)境條件有利于促進(jìn)作物生長(zhǎng)并提高其產(chǎn)量的結(jié)論[17-19]基本一致。

日光溫室的采光屋面角度、構(gòu)件材料和保溫覆蓋物會(huì)對(duì)進(jìn)入溫室內(nèi)的光照產(chǎn)生影響。為了保溫，早晨揭被的時(shí)間要比日出時(shí)間晚，下午蓋被的時(shí)間要比日落時(shí)間早，因此日光溫室在人為控制下的光周期實(shí)際不足7 h。在這不足7 h的光周期里，為最大限度地維持作物生長(zhǎng)所需的生育適溫以及滿足作物的光合作用需求，本試驗(yàn)依據(jù)哈爾濱實(shí)際地理狀況設(shè)計(jì)不同見光周期6.5、6.0、5.5 h處理，以期為日光溫室的科學(xué)管理提供借鑒，結(jié)果表明，在晴天條件下，見光周期為6.5 h的MB-1處理顯著優(yōu)于見光周期為5.5 h的MB-3處理，但與見光周期為6.0 h的MB-2處理差異不顯著，說明冬季晴天時(shí)溫室棉被宜早揭開并適時(shí)晚蓋上，這與于巨等的研究結(jié)果[20-21]基本一致，但棉被宜適時(shí)晚蓋的結(jié)論與蔣國振等的研究結(jié)果[22]并不一致，這可能是由于兩者研究的溫室結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致溫室的保溫、蓄熱性能不同。溫室棉被“早揭晚蓋”并不代表冬季溫室管理棉被越早揭開和越晚蓋上越好，本試驗(yàn)在結(jié)合日常溫室管理經(jīng)驗(yàn)以及哈爾濱日出日落時(shí)間的基礎(chǔ)上，在可能的范圍內(nèi)給出冬季日光溫室棉被管理的一種方式供大家參考。在本試驗(yàn)過程中還發(fā)現(xiàn)，在早晨棉被揭開一段時(shí)間后通過“回被”會(huì)對(duì)提高外保溫膜表面附著冰晶的融化速度產(chǎn)生顯著效果，這可能與“回被”后在外保溫膜和保溫被之間存在著氣溫瞬時(shí)差異有關(guān)，但具體影響還須要作進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)論

冬季日光溫室棉被揭開時(shí)間晚于日出時(shí)間，蓋上時(shí)間早于日落時(shí)間，在此基礎(chǔ)上，MB-1處理（08：30揭被、15：00蓋被）的效果總體顯著優(yōu)于 MB-3處理（09：00揭被、14：30蓋被），但與MB-2處理（08：45揭被、14：45蓋被）差異不顯著。MB-1處理的溫室內(nèi)氣溫、地溫、相對(duì)濕度均優(yōu)于MB-2、MB-3處理，且在不同處理時(shí)期內(nèi)，MB-1處理下的番茄株高相對(duì)生長(zhǎng)量、莖粗相對(duì)增長(zhǎng)量、葉長(zhǎng)相對(duì)生長(zhǎng)量、葉綠素含量、根系活力、產(chǎn)量等總體優(yōu)于MB-2、MB-3處理?？偟膩碚f，冬季日光溫室在08：30揭被、15：00蓋被的揭蓋方式下環(huán)境最優(yōu)，溫室內(nèi)番茄生長(zhǎng)最好。

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