遮阳降温剂对日光温室环境的影响.pdf

遮阳降温剂对日光温室环境的影响石 玉，姚 棋，张 毅，苗妍秀，侯雷平（山西农业大学园艺学院，山西省设施蔬菜提质增效协同创新中心，山西太谷030801）摘 要：高温障碍是制约日光温室作物周年生产的不利因素之一。遮阳降温剂可有效避免使用遮阳网降温时遮光过多、作物光照不足的问题。试验研究了2种稀释比例（15和110）遮阳降温剂对日光温室内光照强度、空气温度、空气相对湿度、地温等环境指标的影响。结果表明，与未喷涂遮阳降温剂温室相比，15喷涂覆盖下温室遮光率提高19.33%27.92%，室内气温降低0.703.09，地温降低3.486.98，空气相对湿度提高2.18%6.33%；而110喷涂下温室的降温效果较差。建议高温季节日光温室生产中使用稀释比例为15的遮阳降温剂。关键词：遮阳降温剂；日光温室；环境指标中图分类号：S625.5 文献标识码：A 文章编号：1002-2481（2019）09-1598-05Effects of Shade-cooling Agent on the Environment of Solar GreenhouseSHIYu，YAOQi，ZHANGYi，MIAOYanxiu，HOULeiping（CollegeofHorticulture，CollaborativeInnovationCenterofQualityandProfitImprovementfortheProtectedVegetablesofShanxiProvince，ShanxiAgriculturalUniversity，Taigu030801，China）Abstract：High temperatureobstacleisoneoftheadversefactorson thecrop year-round production in solar greenhouse. Usingshade-coolingagentcaneffectivelyavoidexcessiveshadingandlow-lightenvironmentforcrops,whichwereoftencausedbyusingthetraditionalsun-shadingnet.Inthisexperiment,theeffectsoftwodifferentdilutionratioofshade-coolingagent（15and110）onthechanges of light intensity, air temperature, relative air humidity and ground temperature in solar greenhouse were studied. The resultsshowed that compared with the no-shading solar greenhouse, the shade-cooling agent with 15 dilution rate increased thegreenhouse-shadingrateby19.33%-27.92%,reducedtheinneraverageairandgroundtemperatureby0.70-3.09and3.48-6.98,respectively,meanwhile,increasedtherelativeairhumidityby2.18%-6.33%.Moreover,the110dilutionrateshowedrelativelypoorcoolingeffect.Itisadvisedthattheshade-coolingagentwith15dilutionratecanbeusedtocooldownthesolargreenhouseinthehightemperatureseasons.Key words：shade-coolingagent;solargreenhouse;environmentindex收稿日期：2019-03-09基金项目：山西省高等学校教学改革创新项目（J2016029）；山西省重点研发计划重点项目子课题（201703D211001-04-03）作者简介：石 玉（1983-），女，山东青州人，副教授，主要从事设施园艺研究工作。侯雷平为通信作者。doi:10.3969/j.issn.1002-2481.2019.09.26随着我国农业产业结构的持续优化调整，设施园艺产业的重要性愈发突出1。日光温室是我国北方地区的主要园艺设施类型2，其在保障园艺产品供应、促进农民增收和农村经济繁荣等方面发挥着极其重要的作用。利用日光温室可以有效应对冬季低温对作物生长的不利影响，但在夏季却容易遭受高温障碍等问题3，严重制约作物的正常生长发育。为了满足高温季节日光温室作物生长发育对环境的要求，必须采取辅助降温措施。传统的覆盖遮阳网降温法，可降低室内光照强度，但同时也易造成室内闷热4；若用泥巴或石灰涂抹在温室棚膜外侧，则存在易被雨水冲刷等问题5。近年来，各种高科技产品不断应用于设施园艺领域。遮阳降温材料可有效避免温室内强光和高温，形成有利于作物光合作用的温光环境6，促进作物生长。杨玉萍等7研究表明，适度遮阳（25%30%）能使青椒变色率达68.09%，提高经济效益27.13%。利凉遮阳降温剂是荷兰研发的一种高科技遮阳降温产品，可有效解决温室高温障碍问题，为作物创造适宜的生长环境8，提高产量和效益。赵天义等9研究表明，运用遮阳降温剂能够大大降低瓜豆类蔬菜发病率，使茄果类蔬菜提早定植3040d，保证了产品真空期供应。本试验通过研究2种不同稀释比例的遮阳降温剂对日光温室内光照强度、空气温度、空气相对湿度、地温等环境指标的影响，以期为遮阳降温剂山西农业科学2019，47（9）：1598-1602 Journal of Shanxi Agricultural Sciences1598· ·在日光温室作物高温季节栽培中的推广应用提供适当参考。1 材料和方法1.1 试验材料供试材料为利凉遮阳降温剂，购自北京瑞雪环球科技有限公司。1.2 试验方法本试验在山西农业大学园艺站内三栋日光温室（、）进行，室内面积均为405m2（不含操作间）。试验共设置4个处理：即15遮阳降温剂（5kg遮阳降温剂对25kg水）喷涂覆盖日光温室；110遮阳降温剂（2.5kg遮阳降温剂对25kg水）喷涂覆盖日光温室；未喷涂覆盖遮阳降温剂日光温室；露地对照。选择晴朗无风且未来48h内非阴雨天的上午，将遮阳降温剂用自来水稀释搅拌均匀后，在棚膜外侧均匀喷涂。每栋日光温室从东到西均匀设置3个观测点（图1），在每个观测点高约1.5m处各垂直悬挂一个欧宝自动记录仪（HOBOU12-013），每隔30min自动测定一次温室内空气温度和湿度；在温室正中央设置观测点，记录土层5，10，15，20cm的地温，地温由4通道模拟记录仪（HOBOUX120-006M）每隔30min自动测定一次；在温室正中央偏东3m处（避开保温被的固定阴影带）设置观测点，在该观测点距离地面1.5m处，在9：0016：00每隔1h使用TES-1332A照度计记录一次温室内光照强度，遮光率根据公式L（L1L2）/L1进行计算（式中，L为遮光率，L1为露地测定的光照强度，L2为温室内测定的光照强度10）。1.3 数据处理使用Excel软件进行数据整理、分析作图。2 结果与分析2.1 不同稀释比例遮阳降温剂对温室内光照强度的影响由图2可知，使用遮阳降温剂可在不同程度上降低温室内的光照强度。晴天时，4个处理的光照强度均呈先增加后降低的变化趋势，且均在13：00左右达到最大值，最大光照强度依次为露地未喷涂温室15喷涂覆盖温室110喷涂覆盖温室；阴天时，4个处理的光照强度同样呈现出先增加再降低的趋势，在13：00左右达到最大值，且最大光照强度依次为露地未喷涂温室110喷涂覆盖温室15喷涂覆盖温室。2.2 不同稀释比例遮阳降温剂对温室遮光率的 影响表 1 不同稀释比例遮阳降温剂对温室遮光率的影响 %14：0053.62a52.71a28.10b15：0056.44a57.28a35.97b16：0059.09a59.12a37.91b12：0055.47a53.86a29.70b13：0054.24a53.14a26.32b11：0056.39a56.22a32.70b处理15喷涂覆盖110喷涂覆盖未喷涂9：0062.35a65.33a43.02b10：0057.62a59.30a35.70b时刻注：同列不同小写字母表示显著水平0.05。从表1可以看出，9：0016：00，温室遮光率先减少后增加。其中，15喷涂覆盖温室和110喷涂覆盖温室在14：00左右遮光率最低，分别为53.62%和52.71%；未喷涂温室在13：00左右遮光石 玉等：遮阳降温剂对日光温室环境的影响1599· ·率最低，为26.32%，且15喷涂覆盖温室和110喷涂覆盖温室的遮光率与未喷涂温室遮光率在正午时刻的差异明显大于早晚时刻的差异，在13：00时差异最大。15喷涂覆盖温室遮光率在11：0014：00高于110喷涂覆盖温室0.171.61百分点，在9：00，10：00，15：00，16：00遮光率低于110喷涂覆盖温室0.032.98百分点。2.3 不同稀释比例遮阳降温剂对空气温度的影响从图3可以看出，遮阳降温剂对于温室内白天温度的影响较大，但对于夜间温度的影响比较小。在一天内4个处理的温度均呈现出先降低后增加再降低的变化趋势，在6：00左右达到最低值后开始上升，在14：00左右达到最高温度，未喷涂温室最高温度为42.90，15喷涂覆盖温室最高温度为40.03，110喷涂覆盖温室最高温度为41.45，而露地温度在15：00左右出现最高值36.43。温度达到最大值后开始明显下降，与未喷涂温室作比较，一天中15喷涂覆盖温室最多可降低温度3.09，110喷涂覆盖温室最多可降温1.46。15喷涂覆盖温室较110喷涂覆盖温室的降温效果更显著。2.4 不同稀释比例遮阳降温剂对地温的影响2.4.1 5cm地温比较 由图4可知，一天内3个日光温室5cm地温变化趋势基本一致，而露地5cm地温变化要早于室内5cm地温变化，露地5cm地温在7：00左右出现最低温度20.78，15喷涂覆盖温室和110喷涂覆盖温室在8：30左右出现最低温度，分别为23.94，26.32，未喷涂温室在9：00左右出现最低温度，为28.23。温度达到最低值后开始缓慢上升，露地5cm地温在12：30最先达到地温最高值24.38；15喷涂覆盖温室和110喷涂覆盖温室均在17：30出现最高温，分别是28.07，29.55；未喷涂温室在18：00达到最高温度31.74。与未喷涂温室相比，15喷涂覆盖温室地温降幅为3.484.54，110喷涂覆盖温室地温降幅为1.602.49。2.4.2 10cm地温比较 从图5可以看出，一天内4个处理在10cm地温的变化趋势基本一致，露地地温和温室内地温均在8：30左右出现最低温度，在17：30左右出现最高温度；10cm地温温差变化大小顺序为未喷涂温室15喷涂覆盖温室110喷涂覆盖温室露地，其中，未喷涂温室地温温差为4.30，15喷涂覆盖温室地温温差为3.03，110喷涂覆盖温室地温温差为2.82，露地地温温差为2.01。与未喷涂温室相比，15喷涂覆盖温室和110喷涂覆盖温室地温降幅分别为5.576.98和1.353.32。2.4.3 15cm地温比较 由图6可知，15cm地温变化趋势较为平缓，最低温度大约在10：30左右出现，最高温度大约出现在19：00左右；一天内15cm地温温差大小顺序依次为未喷涂温室（2.32）15喷涂覆盖温室（1.99）露地（1.50）110喷涂覆盖温室（1.21）。与未喷涂温室相比，15喷涂覆盖温室可降低地温3.974.55，110喷涂覆盖温室可降低地温1.753.16。2.4.4 20cm地温比较 从图7可以看出，随着土层深度的增加，20cm地温温度变化极为平缓，温度日变化幅度很小；110喷涂覆盖温室变化幅度山西农业科学2019年第47卷第9期1600· ·最大，温差为1.77，未喷涂温室温差为1.45，15喷涂覆盖温室温差为1.36，露地温差为0.85；一天中，20cm地温最低值出现在11：30左右，最高值出现在20：30左右。与未喷涂温室相比，15喷涂覆盖温室和110喷涂覆盖温室分别可降低地温4.084.61和1.732.34。2.5 不同稀释比例遮阳降温剂对空气相对湿度的影响从图8可以看出，4个处理的空气相对湿度变化趋势基本一致。一天内露地和室内的空气相对湿度总体呈现出先上升再下降最后又上升的趋势。在6：00左右出现最高值，其中，15喷涂覆盖温室湿度最高值80.07%110喷涂覆盖温室湿度最高值77.54%未喷涂温室湿度最高值74.88%露地湿度最高值72.33%；随后均开始下降，直至15：00左右达到最低，露地湿度最低值为21.05%，15喷涂覆盖温室湿度最低值为20.02%，110喷涂覆盖温室湿度最低值为17.53%，未喷涂温室湿度最低值为17.41%。但总体来说，日平均相对湿度由大到小依次为15喷涂覆盖温室（52.70%）110喷涂覆盖温室（50.05%）露地（48.69%）未喷涂温室（48.18%）。3 结论与讨论近年来，设施蔬菜生理障碍愈来愈严重，温室内温度过高会导致果实生长缓慢、日烧等现象发生，使果实品质和产量都受到一定的影响11。为了解决温室高温障碍的问题，通常采用自然通风、覆盖遮阳网、强制通风等手段来进行降温，但仅靠自然通风系统室内温度难以达到作物生长的适宜温度，而遮阳网的使用则往往需要专门的驱动和控制系统，增加了操作的难度12，强制通风耗能较高且易造成室内热量不均匀13。利凉遮阳降温剂作为一种高科技遮阳降温产品，对夏季日光温室有着良好的降温作用，与覆盖遮阳网相比，降温剂能遮挡部分太阳光线（如红外线）实现降温，创造有利于蔬菜生长的光照环境14。本试验研究表明，使用一定稀释比例的遮阳降温剂对于夏季温室内的强光和高温有一定的缓解作用，3个日光温室室内的光照强度全部比对照室外露地的光照强度要小。15喷涂覆盖温室和110喷涂覆盖温室均有良好的遮阳效果，且15喷涂覆盖温室的光照强度比110喷涂覆盖温室的更均匀。所以，15喷涂覆盖温室的光照环境相对适于植物越夏栽培。赵天义等9研究表明，叶菜类蔬菜栽培遮光率应当低于50%，否则植株容易徒长，抗病性降低。因此，应当根据所栽培作物种类，确定最适生长遮光率15，为其提供良好的生长环境。温室内气温和地温是保证植物正常生长的重要条件16。吴久赟等17研究表明，温室内外温度变化基本一致，但气温变化幅度相比地温变化幅度较大。本试验结果表明，利凉遮阳降温剂对于室内空气温度和地温的降低也有很明显的调控作用；该遮阳降温剂可降低空气温度1.462.87，降低5cm地温2.154.18，且稀释比例15的遮阳降温效果更明显。这与任旭琴等18和陈晴19的研究结果相似。陈晴19研究表明，遮阳降温剂可遮阳23%82%、降低温度512。任旭琴等18试验证明，遮石 玉等：遮阳降温剂对日光温室环境的影响1601· ·阳降温剂可以提高遮阳率11.8%36.5%、降低空气温度0.85.6、降低5cm地温0.52.8，且涂料稀释比例越大，遮阳降温效果越差。导致该差异主要原因可能由于是试验中使用涂料的种类和稀释比例不同。空气相对湿度是日光温室小气候环境中的另一个重要因素，对蔬菜作物的生长发育有着重要的影响20。本试验中，15喷涂覆盖温室相比未喷涂温室虽然能够有效降低空气温度和地温，但会增加相对空气湿度4.52%，因此，可以通过适当的通风对温室内外空气进行交换，来降低棚内空气相对湿度。由于条件有限，本试验设置了2种涂料稀释比例（15和110），试验所得较优稀释比例是否是最佳稀释比例仍需要进一步进行试验验证。增加CO2浓度变化分析，全面研究遮阳降温剂对温室环境的影响仍需进一步研究。本研究结果表明，与未喷涂遮阳降温剂温室相比，15喷涂覆盖温室的遮光率提高19.33%27.92%，室内气温降低0.703.09，地温降低3.486.98，空气相对湿度提高2.18%6.33%；而110喷涂覆盖温室的降温效果较差。建议高温季节日光温室生产中使用稀释比例为15的遮阳降温剂。参考文献：1郭世荣，孙锦，束胜，等.我国设施园艺概况及发展趋势J.中国蔬菜，2012（18）：1-14.2蒋卫杰，邓杰，余宏军.设施园艺发展概况、存在问题与产业发展建议J.中国农业科学，2015，48（17）：3515-3525.3吴久赟，郭峰，刘翔宇，等.高温期不同处理对日光温室温度变化及葡萄生长的影响J.北方园艺，2014（15）：54-57.4张沛.中国南方地区农业大棚降温方法探究 J.南方农业，2016，10（9）：60，62.5李跃，邵洪珠.夏季如何有效遮阳 J.农民文摘，2011（7）：28-29.6任艳芳，何俊瑜，李亚灵，等.温室内遮阳材料降温效果研究J.北方园艺，2009（12）：143-145.7杨玉萍，崔旭东，余瑛，等.日光温室不同遮阳处理对青椒颜色和产量的影响J.山东农业科学，2013，45（8）：64-66.8李永春.设施番茄越夏、秋延迟栽培应用降温剂“利凉”技术C/山东园艺学会第七次会员大会暨学术研讨会论文集.济南：中国园艺学会蔬菜西甜瓜专业委员会，2011.9钱妙芬，潘永.塑料遮阳网大棚小气候观测与分析J.成都信息工程学院学报，2001，16（2）：105-109.10李薇.茄果类蔬菜高温障碍及解决措施 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