覆膜对日光温室垄嵌及沟嵌基质栽培根区温度和甜椒幼苗生长的影响.pdf

山 东 农 业 科 学 收 稿 日 期 基 金 项 目 河 北 省 重 点 研 发 计 划 项 目 设 施 蔬 菜 内 嵌 式 基 质 栽 培 机 械 化 生 产 关 键 技 术 与 装 备 研 发 十 三 五 国 家 重 点 研 发 计 划 课 题 作 者 简 介 李 宝 石 男 在 读 硕 士 研 究 生 主 要 从 事 设 施 作 物 根 区 环 控 技 术 研 究 通 信 作 者 刘 文 科 男 河 北 孟 村 人 博 士 研 究 员 博 士 生 导 师 主 要 从 事 设 施 作 物 环 控 技 术 及 生 理 研 究 覆 膜 对 日 光 温 室 垄 嵌 及 沟 嵌 基 质 栽 培 根 区 温 度 和 甜 椒 幼 苗 生 长 的 影 响 李 宝 石 李 浩 王 奇 刘 文 科 邵 明 杰 周 成 波 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室 北京 河北农业大学机电工程学院 河北保定 摘 要 为了探究覆膜对日光温室中垄嵌与沟嵌基质栽培根区温度和甜椒幼苗生长的影响 以土垄栽培 为对照 设置 个垄嵌及沟嵌基质处理进行田间试验 其中处理 为起垄内嵌基质栽培 其下底 宽 高度 内嵌槽深 处理 为不覆膜起垄内嵌基质栽培 处理 为内嵌槽全嵌 入 地表面的土壤沟嵌基质栽培 高度为 处理 为不覆膜土壤沟嵌基质栽培 结果表明 与 相比 处理能够提高夜间根区温度均值 左右 不同月份的最高温与最低温差值 的平均值表现结果有所不同 但以 处理的根区稳定性较强 垄嵌与沟嵌对根区温度的影响表现为 垄嵌 基质栽培抗低温能力要优于沟嵌基质栽培 但根区温度稳定性较弱 覆膜处理能够提高根区温度 和 处理甜椒幼苗的株高 茎粗和 值显著高于 且 处理促进幼苗生长的效果最显著 和 处理的茎粗和 值有显著差异 株高无显著差异 综上所述 覆膜条件下 垄嵌与沟嵌基质栽 培能够提高根区温热效应 尤以垄嵌基质栽培更优 同时更利于促进甜椒幼苗的生长 关 键 词 日光温室 垄嵌与沟嵌基质栽培 甜椒幼苗 根区温度 株高 地膜覆盖 中 图 分 类 号 文 献 标 识 号 文 章 编 号 在北方日光温室蔬菜生产中 起垄覆膜栽培 是一种常见的栽培方式 有利于保水保墒 加厚活 土层 增强土壤蓄水 保肥和抗旱能力 起垄 具有节水增产等优势 且起垄后增加田间通风透 光和光辐射面积 有利于提高植株叶片的光合速 率 起垄栽培还能够有效提高作物根区温度 有利于作物根系抵御低温危害 这一特点对冬季 日光温室蔬菜栽培极为有利 覆盖地膜则通 过改变土壤能量平衡来改变作物小气候 研究表明 覆盖地膜有利于提高根区 温度 促进花椰菜生长和产量提高 近年来 随着无土栽培技术的发展 基质栽培 研究受到广泛关注 然而大部分无土基质由于高 有机质含量和低堆密度导致较低的表观热容量 以及高导热率等物理特性 致使根区温度环境 稳定性差 不利于抵抗冬季低温胁迫 等 研究表明 根区温度波动大对草 莓植株生长和叶面积有负面影响 针对上述问 题 本研究提出一种新型栽培方式 起垄内嵌 式基质栽培 即将基质嵌入到土垄中进行栽 培 新型栽培方法将土壤栽培与无土栽 培结合 不但可充分发挥无土栽培的高产高效优 势 还可充分利用土垄的蓄热保温性能 且不同于 传统的地上筑槽基质栽培 操作方便 节省建材成 本 前期试验表明 低温环境下 栽培能够有 效提高根区温度的稳定性 增强根区温度的缓冲 能力 并能提高甜椒产量 在此基础上 本 试验以土垄覆膜栽培为对照 研究垄嵌和沟嵌基 质栽培覆膜或不覆膜四种栽培方式对甜椒幼苗生 长的影响 比较各栽培方式实际的生产效果 为新 型栽培方式的开发提供理论依据 材 料 与 方 法 试 验 材 料 试验在北京市顺义区大孙各庄镇中国农业科 学院农业环境与可持续发展研究所试验基地的节 能型日光温室中进行 试验地块面积 距 温室南端 离西侧山墙 日光温室采用覆 盖保温被方式维持夜间温度 保温被开闭时间分 别为 和 供试作物为甜椒 品种为海 丰 号 采取穴盘育苗 两叶一心时 年 月 日 定植 试 验 设 计 采用土垄栽培 起垄内嵌基质栽培 土壤沟嵌基质栽培 共三种栽培方式 栽培甜椒 的构建 首先将特制的铁丝网槽 沿南北方向放置在平整的地面上 将打孔后的塑 料薄膜放置在网槽内 然后将草炭 蛭石 珍珠 岩 体积比 的三者均匀混合基质倒入网 槽内 之后用土壤沿着铁丝网槽起垄 最后栽培垄 覆膜 的构建与 相似 首先在地平面上挖 沟 深度 然后将铁丝网槽放置到沟内 再 放置塑料薄膜 再将草炭 蛭石 珍珠岩 体 积比 的三者均匀混合基质倒入网槽内 最后覆 膜 本试验以土垄栽培 为对照 再设置 个 处理 其中处理 为起垄内嵌基质栽培 处 山 东 农 业 科 学 第 卷 理 为不覆膜起垄内嵌基质栽培 处 理 为土壤沟嵌基质栽培 处理 为不覆膜 土壤沟嵌基质栽培 每处理重复 次 垄长均为 每垄种植甜椒 株 各处理 设施具体尺寸见表 本试验采用全营养液滴灌 施肥 苗期灌水施肥量为每天 表 覆 膜 条 件 下 垄 嵌 与 沟 嵌 基 质 栽 培 设 施 规 格 处理 上底宽 下底宽 垄高 内嵌尺寸 长 宽 高 覆膜 是 是 无 是 无 测 定 方 法 整个生长季采用美国产 数据采集器 和 型热电偶线采集根区土壤或基质的温度 室 内外气温 根区测点位于垄中心位置 深处 室内外气温测点位于试验小区上方 高处 测 点置于防辐射罩内 避免太阳直射 数据采集时 间间隔为 选取苗期 月 日 月 日 连续 的数据进行分析 取连续 平均值作为测定温度 以减小天气突变造成的 误差 根据覆盖棉被时间将 定为白 天 至次日 定为夜间 于定植 月 日 时采用游标卡尺测 定甜椒茎粗 用直尺测定株高 用 叶绿素仪 测定叶片叶绿素含量 每处理选取 株甜椒测 定 数 据 分 析 采用 和 进行 数据分析和作图 结 果 与 分 析 日 光 温 室 月 和 月 室 内 外 气 温 变 化 由图 可知 年 月室内外气温变 化趋势相同 且室内气温滞后于室外气温的变化 说明室内气温变化受外界气温的影响 月 日 个昼夜中白天室内气温平均为 夜间室内气温平均为 室内最 高气温平均为 最低气温平均 白天室外气温平均为 夜间室外气温平均 为 室外最高气温的平均值为 最 低气温的平均值 月 日 个昼夜室内气温平均值为 室外气温平均值为 个昼夜中 白天室内气温平均为 夜间室内气温平 均为 室内最高气温的平均值为 最低气温平均 白天室外气温 平均为 夜间室外气温平均为 室 外最高气温的平均值为 最低气温的平 均值 由此说明日光温室具有一定的增 温作用 图 日 光 温 室 室 内 外 气 温 变 化 日 光 温 室 五 种 栽 培 方 式 甜 椒 根 区 平 均 温 度 由表 可知 月 日连续 白天甜 椒根区平均温度以 处理最高 以 处 理最低 表明 处理白天蓄温能力较强 处理蓄温能力较弱 夜间时段 处理也 能够较好地维持根区温度 处理保温能 力也较差 相比于 尽管 处理对高温的缓冲能力较弱 但却能很好地抵御 夜间低温环境 个昼夜中 和 处理最低温度平均值分别为 和 其中覆 膜的 处理均比不覆膜的 第 期 李 宝 石 等 覆 膜 对 日 光 温 室 垄 嵌 及 沟 嵌 基 质 栽 培 根 区 温 度 和 甜 椒 幼 苗 生 长 的 影 响 处理的根区温度有所提升 处理的抗 低温能力较弱 比 处理抵抗低温的能力要 强 各处理最高温与最低温差值的平均值分别为 和 即 说明 处理的根区 温度波动较大 处理波动较小 表 不 同 处 理 月 日 甜 椒 根 区 平 均 温 度 处理 白天平 均温度 夜间平 均温度 最高温 最低温 最高温与最低 温差值 由表 可知 月 日 内五种栽培 方式甜椒根区温度有一定差异 个昼夜中 和 处理夜间根区温 度平均值分别为 和 即 说明 处理夜间保温能力较强 处理夜间保温能力较弱 起垄栽培 抵御低温的能力也较强 各处理 的最低温平 均值分别为 和 即 说明基质栽培能够较好地提高根区温度 最 高温与最低温差值的平均值分别为 和 即 说明 处理的根区温度波动 较大 处理波动较小 日 光 温 室 五 种 栽 培 方 式 对 甜 椒 形 态 及 生 理 指 标 的 影 响 由表 可知 相比 处 理均显著提高甜椒幼苗株高 分别提高 和 这三种处理之间无显著差 异 处理也促进幼苗生长 但未达到显著 水平 相比 其它各处理均显著提高甜椒茎 粗 以 处理茎粗最高 相比 处理均显著促进茎粗生长 与 与 处理之间无显著差异 处理茎粗显著高于 处理 说明垄嵌栽培要比沟嵌栽培更能促进甜椒 幼苗生长 从各处理 值可以看出 垄嵌和 沟嵌基质栽培均比土垄栽培更能提高叶片叶绿素 含量 尤以 处理数值最高 且显著高于其它 三种栽培方式 表 不 同 处 理 月 日 甜 椒 根 区 平 均 温 度 处理 白天平 均温度 夜间平 均温度 最高温 最低温 最高温与最低 温差值 表 不 同 处 理 月 日 甜 椒 的 株 高 茎 粗 及 值 处理 株高 茎粗 值 注 同列数值后不同小写字母表示处理间差异显著 由图 可知 和 处理的叶 片繁茂 较 均能够提高甜椒幼苗的叶片 数和冠层尺寸 分别为 和 栽培处理的幼苗冠层 图 五 种 栽 培 方 式 移 栽 后 的 甜 椒 幼 苗 冠 层 山 东 农 业 科 学 第 卷 讨 论 与 结 论 本试验结果表明 日光温室对室内气温具有 明显的提升作用 当室外环境不利于甜椒生长的 情况下 室内仍然能够较好地提供甜椒生长所需 的环境温度 说明日光温室在秋冬季具有较好的 增温效果 本试验结果表明 处理相比于未覆膜 的 处理均能够有效提高根区 温度 且对于最低温的提高作用大于最高温 这与 朱秋颖等 的研究结果一致 说明覆膜具有明显 的增温作用 地膜覆盖后隔绝土壤或基质与外界 环境的水分交换 抑制潜热和显热交换 削弱膜下 长波反辐射 使夜间温度下降减缓 进而提高根区 温度 与 相比 处理对于高温的抵 御能力较弱 但是抗低温的能力较强 其主要原 因为 基质的组成结构稳定性差 温度变化受 外界气温影响较大 外界气温较高时基质温度上 升较快 而良好的结构特性使土壤对气温变化具 有较好的缓冲性能 因此土壤温度变化滞后于外 界气温变化 而在夜间低温阶段 由于基质在 白天能够蓄积更多的热量 又由于覆盖地膜 使基 质内热量与外界交换减弱 进而能提高夜间的根 区温度 有研究表明 起垄能够有效提高作物根区环 境温度 本研究结果表明 无论是否覆膜 垄 嵌基质栽培的根区温度均比土壤沟嵌基质栽培有 所提升 尤其是在白天蓄热阶段 导致这一现象 的原因可能是因为白天增温阶段 起垄栽培能增 加其受热面积 对根区接受太阳辐射有利 然 而沟嵌基质栽培的根区温度稳定性较好 虽然白 天升温较为迟缓 但夜间也能够减缓热量的散失 进而维持了一个相对稳定的根区环境 刘景霞等 研究表明 基质栽培因其根区特 性及水肥特点相对于土壤栽培能够促进作物的生 长发育 本试验结果表明 相比于土垄栽培 垄嵌 与沟嵌基质栽培均显著促进甜椒幼苗生长 在水 肥条件一致的前提下导致这种差异的原因可能是 受根区温度的影响 也可能是由于垄嵌与沟嵌基 质栽培底部封闭而使养分更为集中 而土垄栽培 没法将养分截留在根区 营养液中的养分会向更 深土层淋溶 导致根区养分不足而弱化了生殖生 长 唐永金等 研究表明 垄栽会影响甘薯的生 长发育 本研究中 垄嵌基质栽培对甜椒幼苗生 长的促进作用要优于沟嵌基质栽培 尽管两者的 株高无显著差异 但茎粗和 值指标优于沟 嵌基质栽培 出现这一结果的原因可能是起垄栽 培具有改善田间小气候 进而促进作物生长的作 用 综上所述 覆膜条件下垄嵌与沟嵌基质栽培 根区温度均比不覆膜处理有所提升 且垄嵌基质 栽培的根区环境要优于沟嵌基质栽培 尽管其根 区稳定性相对较弱 但对于甜椒幼苗的生长影响 不大 就甜椒幼苗生长指标而言 以起垄内嵌基 质栽培的幼苗生长最优 故其在日光温室的生产 中具有更好的应用前景 参 考 文 献 傅国海 刘文科 日光温室 种起垄覆膜方式对甜椒幼苗 生长的影响 农业工程 孙向辉 邵运辉 任中信 等 起垄栽培对不同基因型冬小 麦生理特性及子粒蛋白质含量的影响 华北农学报 孙玉莲 边学军 黄成秀 等 全膜双垄沟播对旱区玉米田 土壤水分和温度的影响 中国农业气象 傅国海 刘文科 日光温室甜椒起垄内嵌式基质栽培根区 温度日变化特征 中国生态农业学报 傅国海 杨其长 刘文科 日光温室不同类型起垄内嵌式基 质栽培垄冬季温热变化及甜椒苗期生长比较 中国农 业大学学报 第 期 李 宝 石 等 覆 膜 对 日 光 温 室 垄 嵌 及 沟 嵌 基 质 栽 培 根 区 温 度 和 甜 椒 幼 苗 生 长 的 影 响 傅国海 杨其长 刘文科 补光和根区加温对日光温室 起垄内嵌式基质栽培甜椒生长及产量的影响 中国生 态农业学报 朱秋颖 李振东 尚玲玲 等 黄瓜地面覆盖对日光温室土 壤温度变化的影响 中国蔬菜 王树森 邓根云 地膜覆盖增温机制的研究 中国农业 科学 马英 尹淑莲 设施栽培基质理化性质研究初探 北方 园艺 任志雨 王秀峰 魏珉 等 不同根区温度对黄瓜幼苗生长 及光合参数的影响 山东农业大学学报 自然科学 版 刘景霞 刘志敏 朱亦赤 等 无土栽培基质对辣椒产量及 品质的影响 南方园艺 唐永金 侯大斌 甘薯栽培适宜垄宽 垄高和垄形的理论探 讨 西南农业学报 周苏玫 李潮海 常思敏 等 起垄栽培对夏玉米生态环境 及生长发育的影响 河南农业大学学报 马忠明 白玉龙 薛亮 等 不同覆膜栽培方式对旱地土壤 水热效应及西瓜产量的影响 中国农业科学 李儒 崔荣美 贾志宽 等 不同沟垄覆盖方式对冬小麦土 壤水分及水分利用效率的影响 中国农业科学 山 东 农 业 科 学 第 卷