張國海,張玉華,劉德義,韓愛平 ,李 冰
(1.天津市東麗區農業技術推廣中心,天津 300300;2.天津市東麗區氣象局,天津 300300;3.天津市農業技術推廣站,天津 300061)
溫室作為設施農業中一種普遍使用形式,在農業生產中發揮巨大作用。但是,溫室在冬季生產中存在弱光、保溫性能差及土壤連作障礙等方面的問題。通過近10 a對溫室種植蔬菜進行的跟蹤調查發現,溫室作為冬季保護地蔬菜生產存在諸多不利環境條件,成為限制溫室生產優勢發揮的瓶頸。
太陽光為農作物生長發育提供能量。光照不足,使農作物生長發育緩慢,降低產量。光照反映在光照強度和光照時數兩個方面,在一年中隨著地球公轉而變化,四季表現不同。在冬季里光照強度最弱,日照時數最短。據2005-2011年氣象資料記載,夏季日照時數為5.8-7.5 h;冬季日照時數4.3-6.8 h,平均日照時數冬季比夏季少0.86 h。2010-2011年冬季測定,溫室外光照強度為60 000 lx,溫室內實際光照強度為35 000 lx。2004年邱彤等人在紫外光和日光對噬藻體PP活性的影響的研究中測定,在夏季,光照強度從8∶00 到 11∶00 時快速增加,至 13∶00 達到峰值,隨后穩步下降.其中光照強度在70 000 lx以上的時間段為11∶00到13∶00。冬季,光照強度的最高峰出現在11∶30,70 000 lx以上的光照強度出現在11∶30 到 12∶30 之間。70 000 lx 以上光照強度冬季比夏季持續時間縮短1 h,減弱了光照強度。
在溫室栽培管理中,保溫被掀蓋時間影響到光照時間長短。溫室塑料膜污染物影響透光率,通過在華明復墾農業園區對新老膜透光率的測定,溫室覆蓋膜對透光影響較大。據2010年2月4日測定溫室膜沖洗后光照強度為38 000~40 000 lx,未沖洗的光照強度 30 000~33 000 lx,比沖洗棚膜減少50%。若遇上多云或陰天,光照強度會大大減弱;2012年1月12日10∶30測定,溫室內光照強度新膜為20 000 lx,老膜為12 200 lx,溫室外為25 000 lx,新膜較老膜透光性好,老膜光照強度比新膜減少39%,比自然光照強度減少51.2%。

表1 溫室常種植幾種蔬菜品種的需光情況單位:lx
從列舉溫室常規栽培蔬菜品種的光補償點和光飽和點來看,冬季溫室光照條件,不能滿足蔬菜生長發育的光照條件要求,光照強度剛剛達到光補償點,達不到光飽和點,不能發揮蔬菜增產潛力。若能有充足光照,可使蔬菜產量提高20%~30%。
據氣象資料記載,天津地區夏季日平均氣溫達到26.3℃,地表溫度29.8℃,冬季日平均氣溫-1.4℃,較夏季下降 27.7℃,地表溫度-3.0℃,較夏季下降32.8℃。夏季太陽日平均輻射量為19.9 MJ/m2,冬季太陽日平均輻射量為9.0 MJ/m2,比夏季減少10.9 MJ/m2,說明冬季太陽傳遞到地球的熱量少。溫室蔬菜冬季生產又是反季節種植,而冬季又是一年中溫度最低季節。第二代節能溫室本身具有一定的保溫性能,但溫室內氣溫和地溫較低,達不到農作物生長發育所需的溫度要求。據2009-2011年測定,在使用普通保溫材料條件下,溫室最低溫度為-1~5℃。如果不加蓋保溫材料是難以保證蔬菜正常生長發育的,特別是果菜類蔬菜對溫度要求較高,需要較好的保溫材料覆蓋才能達到生長發育溫度。
在農作物生長發育中,二氧化碳是光合作用不可缺少的重要原料之一,若其濃度不足,嚴重影響農作物產量提高,特別在光照充足條件下,二氧化碳濃度不能滿足蔬菜光合作用需求。溫室種植各種蔬菜都要求二氧化碳最低濃度,一般為(300~500)×10-6, 而在光照充足的中午溫室內二氧化碳濃度下降到200×10-6以下,直接降低光合產物產生。以天津市東麗區無瑕農業生態園的溫室西瓜為例,在上午10時后是光合作用最旺盛時期,測定二氧化碳濃度最低只有180×10-6,而西瓜要求二氧化碳最佳濃度是1 000×10-6,溫室中二氧化碳濃度低于這個標準。
因溫室農作物栽培面積有限,往往一種作物或幾種作物連續種植多年。連作會積累大量病原菌,引發土傳病害的發生。
針對溫室冬季生產中存在的問題,可采用人工方法增加溫室內光照強度和光照時間;或者采用其它技術措施增加光照強度和時間來提高溫室內溫度。
2.1.1 張掛反光膜
在溫室后墻懸掛反光膜,其規格為10 000 cm×100 cm,可懸掛兩幅寬,據2010年 2月8日測定,使用反光膜可增加光照強度2 700 lx。
2.1.2 安裝使用補光燈
一般400~500 m溫室要安裝35 W補光燈20~30盞,單燈光照強度為103 lx,每間溫室安裝22盞,溫室內總光強度為2 266 lx,如果遇上陰天全天開燈6-8 h。經試用,在早晨開燈或下午4時后開燈,可延長光照時間3-6 h,使葉菜類蔬菜增產20%~40%,茄果類蔬菜增產20%~30%。
2.2.1 溫室外加蓋保溫材料 內設加溫設備等
在溫室棚膜上和墻體外加蓋保溫被,溫室內設暖氣、電暖氣或煤炭爐等增溫設備。還可根據溫室中種植蔬菜種類選用保溫材料配合使用。在2009年冬,對天津市東麗區華明濱海宅基地復墾農業園區各種保溫材料及配合使用的保溫效果進行了試驗研究。選擇5種保溫材料使用方式進行試驗,①無滴膜+毯子+棉被+暖氣+后墻被+外墻覆膜;②無滴膜+毯子+棉被+暖氣+后墻被;③無滴膜+毯子+棉被+電暖氣(3臺)+二膜;④普通膜+棉被+二膜;⑤普通膜+棉被。試驗測定結果表明:隨著保溫材料增加,溫室保溫效果提高,但各種保溫材料使用方式之間存在差異,第一種保溫形式保溫效果優于其它4種保溫形式,前3種保溫形式最低溫度達到黃瓜等果菜類生長發育所要求的溫度;后2種保溫形式保溫效果最差,最低溫度在6~6.4℃,達不到黃瓜和番茄等果菜類生長最低溫度要求(13℃)。不同保溫材料的溫差不同,說明每天溫室內達到最高溫度后,保溫性能好的,降溫速度慢,降幅小;反之,則降溫速度快,溫差較大,降幅大。
2.2.2 使用地熱線增溫
該種增溫技術措施,主要用于蔬菜育苗。可以使苗床溫度提高10~30℃,還使溫室夜間最低溫度提高 6~10℃。
2.2.3 實施秸稈生物反應堆技術
該項技術是通過秸稈生物反應產生生物能,放出熱量,提高溫室的地溫和氣溫。據試驗,天津地區溫室內氣溫提高1~2℃,20 cm地溫提高2~3℃。
2.2.4 選用耐寒蔬菜品種
在種植蔬菜品種中,葉菜類蔬菜抗寒性較強,茄果類品種抗寒性較弱。2009年冬季觀察測定,芹菜能耐低溫-3~-5℃;油麥菜耐低溫8~-1℃;油菜耐低溫-3~-5℃;菠菜耐低溫-6~-8℃;而黃瓜在-2℃時就會發生凍害。在溫室蔬菜冬季生產實際中,根據保溫條件,選擇種植蔬菜品種。溫室冬季不加溫條件下,應選擇耐寒性強、生長周期短的葉菜類蔬菜品種,如芹菜、油麥菜及油菜等,充分利用設施和氣候資源,達到節能增效,實現低碳農業。
目前,增加溫室二氧化碳濃度有以下幾種方法:直接燃燒液化氣,產生二氧化碳;直接使用干冰釋放二氧化碳,使用量為6 000 g/667 m2;用硫酸與碳酸氫銨反應,產生二氧化碳;
應用秸稈生物反應堆技術。此項技術是利用秸稈在發酵過程中產生生物能,放出二氧化碳。可將溫室中二氧化碳濃度提高到693.4×10-6,較對照二氧化碳含量245.8×10-6高1.82倍;直接燃燒丙烷氣可產生二氧化碳。在600 m2面積的大棚內,燃燒1.2~1.5 kg就可使大棚內二氧化碳濃度提高到1 300×10-6,可根據棚的面積確定燃燒丙烷氣的數量。
2.4.1 嫁接技術
溫室黃瓜嫁接選用黑籽南瓜做砧木,黃瓜做接穗,克服連作引起土傳病害,可有效防止黃瓜枯萎病的發生,防治效果達90%以上。
2.4.2 高溫悶棚
在盛夏季節將溫室用棚膜完全封閉,溫室內氣溫升至70℃,土壤地溫達到60℃,悶棚15-30d,地溫殺菌率可達80%以上。利用高溫殺死蟲卵和病菌,減少病蟲害的發生率,高溫處理后,通過溫室白粉虱誘測結果顯示:處理溫室誘蟲總量為108頭,對照溫室誘蟲總量為555頭,經過高溫處理的溫室內白粉虱數量減80.53%;高溫處理溫室土傳病害發生率只有14.69%,對照溫室發病率達30.4%,處理比對照降低51.67%。結合施用石灰氮與秸稈發酵處理后,可使根結線蟲病防治效果達89%以上,還明顯減輕枯萎病、根腐病、黃萎病、疫霉病、灰霉病、莖基腐病以及細菌、病毒性等十余種病害的發生。
2.4.3 土壤消毒
2.4.3.1 太陽熱消毒法
利用7-8月份高溫季節,清除前茬蔬菜植株殘體及雜物,施入少量熟石灰與粉碎稻草、秸稈,再加入牛糞深翻50~60 cm后,灌大水,然后覆蓋廢舊塑料薄膜,在太陽下密閉暴曬15-25 d,使10 cm地溫達50~60℃,有效預防枯萎病、青枯病及軟腐病等土傳病害。
2.4.3.2 化學藥劑消毒
土壤翻松后用濃度40%甲醛稀釋成100倍液均勻噴灑,然后重新深翻將藥土均勻混合,密閉溫室45 d,到時間打開通風口通風,15 d后即可進行播種或栽植。據遼寧省葫蘆島市連山區農業技術推廣中心2009-2011年在溫室蔬菜生產上試驗,用98%棉隆微粒劑(MG)和1%申嗪霉素懸浮劑(SC)熏蒸消毒處理土壤,可防治黃瓜的枯萎病和根結線蟲病、番茄的青枯病和疫病、茄子的黃萎病及辣椒的根腐病,效果達80%~90%,有效控制土傳危害。
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