太陽能土壤加熱系統在西瓜反季節栽培中的應用

馬彥霞 ，石建業 ，張旦 ，李春花 ，葉丙鑫 ，王劍

近年來，節能日光溫室西瓜栽培在半干旱區發展很快，栽培面積逐年擴大。西瓜屬喜溫性植物，整個生育期要求較高的溫度，但在我國北方地區，冬季利用日光溫室種植西瓜，溫室內氣溫可滿足植物的生長要求，但由于地溫偏低，根系生長受阻，水分、養分吸收困難，造成作物生長狀況不佳，進而影響產量和效益。為此，本試驗在西瓜反季節栽培中應用太陽能土壤加熱系統，以期解決這一問題，為反季節栽培西瓜提供良好條件。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

砧木選用新士佐南瓜，接穗選用京欣一號西瓜，接穗比砧木晚播3 d。當砧木苗具1片真葉時采用“十”字斜插接法進行嫁接。具體操作如下：先將砧木生長點用刀片刮凈，用竹簽（事先將竹簽前面1 cm削成扁平尖狀）在2片子葉中間由一側向另一側，以30°向下斜插0.7 cm，深度達苗莖斷面的2/3，用刀片將接穗苗在子葉下方2 cm處削成楔形，拔出竹簽，把接穗插進砧木，使砧木和接穗的子葉成“十”字形，用嫁接夾固定好。嫁接好的苗子用遮陽網遮光，3~4 d后早晚除掉遮陽網見光通風1 h，持續5~6 d（逐漸加長見光時間），7~8 d后可除掉遮陽網，之后轉入正常管理。

1.2 太陽能土壤加熱系統及試驗區設計

①太陽能土壤加溫系統 主要由太陽能集熱器、保溫儲熱水箱、散熱管、循環系統4部分組成。

②試驗區設計 按起壟標準先鋪好散熱管，使來回散熱管正好處于壟下（具體鋪法如圖1所示）。鋪好后整平地起壟，壟寬80 cm，壟高25 cm，壟心間距120 cm，壟中間挖寬20 cm，深1 cm的暗溝。

試驗小區面積120 m2，試驗共設4個處理，1個對照，3次重復。處理Ⅰ（T1）：地下20 cm深處埋散熱管；處理Ⅱ（T2）：地下25 cm深處埋散熱管；處理Ⅲ（T3）：地下 30 cm 深處埋散熱管；處理Ⅳ（T4）：地下35 cm深處埋散熱管；對照（CK）：無地熱管區。太陽能地熱系統運行時間為每天18：00至第2天8：00，每 2 h 循環 20 min。

1.3 數據采集

①溫度測點布置 2010年10月至2011年5月在定西市旱農中心實驗農場日光溫室中進行定點測試。各試驗區分別設5個測溫點，用臺灣產AZ8829S溫濕度記錄儀記錄溫室氣溫，用直角地溫計測量地溫。地上1.5 m處布置1個室溫測量點，地溫測量點設在地面下15 cm處（根系周圍）。西瓜定植后每天采集一次數據。

②西瓜生長動態調查 從西瓜3葉1心開始（2011年1月20日），每10 d隨機在每個小區取樣10株，測定蔓長、主莖粗度，共測60 d。

圖1 試驗區設計

③西瓜果實品質分析 選擇開花日期相同、子房大小相近、坐瓜節位一致、長勢相似的植株作為采樣株。自授粉之日起掛牌標記。果實成熟后隨機在每個小區取3個果，稱單瓜質量，取樣（采用4分法）。用手持糖度計測定可溶性固形物含量。

2 結果與分析

2.1 溫度變化

試驗過程中，外界環境條件都是動態變化的，受天氣條件的影響，土壤溫度測試結果會有一定的差異，但總體趨勢不會有影響。選取天氣晴好的典型測定日2010年3月16~20日（5 d平均值）的測試結果為例進行討論。7：40揭簾，18：30蓋簾，晴天10：30 揭風口，16：30 蓋風口。

從圖2可以看出，加溫并沒有影響土溫隨時間變化的規律。日光溫室室內溫度的變化幅度比地溫大，出現了3個峰值，而地溫的變化較平緩。9：00~17：00各處理的地溫變化不大，基本趨于穩定。18：00~8：00各處理地溫都較對照有所升高，其中T4處理的地溫最高，比對照平均高2~3℃，T1處理最低?？梢娞柲芡寥兰訙叵到y對土壤溫度影響較大。

2.2 太陽能土壤加溫系統對西瓜蔓長和主莖粗度的影響

圖2 日光溫室室內溫度與地下15 cm處地溫變化情況

本研究采用立架栽培，單蔓整枝，坐果后摘心。從圖3可知，各處理的植株長勢優于對照，蔓長與莖粗呈正相關。其中T4處理西瓜植株長勢較好，蔓長比同期對照長35.8 cm，主莖較對照粗0.3 cm。這表明太陽能土壤加溫系統能夠促進西瓜莖蔓增粗、植株長勢增強。

2.3 太陽能土壤加溫系統對西瓜單瓜質量及可溶性固形物含量的影響

從圖4可以得知，所有處理的單瓜質量和可溶性固形物含量均高于對照，其中T4處理的單瓜質量和可溶性固形物含量最高，分別為5.1 kg和12.5%，分別比同期對照高1.9 kg和1.3%。

3 結論

圖4 西瓜單瓜質量及可溶性固形物含量的變化

綜上所述，在太陽能土壤加溫系統循環期間可提高地下 15 cm處溫度0.5~3℃，其中T4處理的效果最好，比對照地溫高2~3℃；T4處理長勢也較好，蔓長比對照長35.8 cm，主莖較對照粗0.3 cm，其單瓜質量和可溶性固形物含量也最高，分別為5.1 kg和12.5%。試驗結果表明，太陽能土壤加溫系統能夠增強西瓜植株長勢，提高西瓜產量和品質，特別是將散熱管埋設在距地面35 cm處時效果最好。