蘇北連棟大棚春提早栽培環境調控存在的問題及技改對策

蘇生平 朱小虎 周桂官 陳霞

導讀：針對蘇北沿海地區現行示范推廣的連棟大棚的構型特點及生產應用中的不足，提出蘇北連棟大棚西瓜春提早栽培棚內環境調節技術途徑，即改進保溫模式，實施連棟溫室內覆蓋保溫；改進溫度調節模式，在普及膜下微滴灌基礎上，通過改變大棚尺寸、規范機械通風措施，重點提升棚內通風能力；增設室內LED外光源，確保光照時間和強度；推廣應用生物有機肥管理修復設施內土壤，努力維護較佳的土壤環境；同時研究提出了優化設施構型模型、優化設施裝備管理、優化設施種植布局、優化設施技術支撐4個配套管理辦法。

園藝作物溫室栽培產量和品質除受氣候、品種等因素影響外，與溫室設施配置和綜合環境因子調控的規范化、專業化水平等有很大關系。東臺等江蘇北部沿海地區是全國有名的無公害瓜菜生產基地，也是設施栽培技術革新具有挑戰性區域之一；近年來連棟大棚有所發展，以鹽城為例，目前全市連棟大棚保有量達0.13萬hm2左右，其中瓜菜栽培在667 hm2以上；鋼架連棟大棚的示范推廣創造了較高的經濟效益，但隨著種植年限的增加，也出現了棚內環境調節不當造成的生產為害。解決鋼架連棟大棚西瓜春提早栽培環境調節技術難題已成為連棟大棚可持續發展的重要議題。

1 蘇北沿海地區氣候特點及溫濕度調節需求

1.1 氣候特點

東臺處于江蘇沿海地區，受海洋氣候和溫帶與亞熱帶過渡性氣候的綜合影響，大棚西瓜主要生產季節適逢冬末初春低溫、寡照、高濕天氣，早春回溫慢，2月下旬3月上旬比同緯度內陸地區日平均溫度低2～3℃。冬春季陰雨天多，經常下雨或下雪，一般年份冬季出現連續10～20天陰雨天氣的概率很高，最多的年份有連續40多天陰雨天氣。過去，一般大棚西瓜過早栽培常常受到嚴重影響，普通大棚內西瓜無法正常越冬，采用常規技術進行的大棚西瓜早春栽培上市遲、產量低、效益差。

1.2 溫濕度需求及調節

現行栽培多采用雙大棚多層覆蓋，在正常日照情況下，利用白天收集的余能及保溫設施夜間溫度能保持夜間12～16℃以上 （冬季內棚內與外棚外夜間溫差6～20℃），可滿足青椒、黃瓜及葉菜類等作物營養生長對氣候環境的要求，但極端天氣，如持續較長時間的連陰雨雪天氣下，沿海地區若碰到寒潮天氣（一般每年至少出現3次以上），即使采用雙大棚多層覆蓋，也無法保證夜間極端低溫在8℃以上，而在持續8℃低溫條件下，西瓜等作物根系將受凍害甚至死亡。

①濕度調節 一般要求必須保證相對濕度在30%～85%，如超過85%時，對園藝作物來說，一方面容易抑制作物的正常蒸騰作用和誘發喜高濕病蟲害（如多數真菌類病害）；另一方面容易引起溫室內膜結露，降低溫室的透光率。若相對濕度低于30%，棚內干旱，也會誘發病毒病和白粉病，并引起花瓣卷曲和花瓣邊緣失水干枯。根據不同品種對大棚的空氣濕度進行調節，白天控制在60%～85%，夜間控制在50%～70%，這樣有利于多數園藝作物的正常生長。

②溫度調控 大棚冬季保溫措施造成的光照損失不能忽視，如無紡布（保溫被）的掀和蓋、內遮陽和雙層保溫設施的開與閉的掌握，都應該以滿足光照為前提。光照是越冬及春提早瓜菜重要的能量來源，只有滿足一定的光照強度和光照時間，越冬及春提早瓜菜才能生長良好。正常情況下，越冬及春提早瓜菜只有在日間積累更多的光合產物才能提高其夜間抗低溫霜凍的能力。據研究，越冬及春提早瓜菜栽培一天中光照時數不能少于5 h，光照強度不能低于其光補償點。因此，對正處于孕蕾開花階段的越冬及春提早瓜菜來說，棚內一天的平均光照強度不能低4 000 lx。此外，在確保越冬及春提早瓜菜作物光照需求的同時，要避免低溫對越冬及春提早瓜菜造成傷害。

③氣流速度的調控原則 連棟大棚通風換氣時，室內氣流速度一般控制在0.5 m/s以下；在高濕、高光照度下不超過0.7 m/s。作物生長區域內推薦最小氣流速度為0.1 m/s。

2 現行應用連棟大棚構型特點及目前生產應用存在的不足

2.1 特點

現行蘇北沿海地區示范推廣的連棟大棚，具有結構好、溫濕環境調控能力強、室內空間大便于機械化種植等特點，其生產性能優于單體大棚，為廣大設施種植業者首選。而現行推廣連棟大棚應用模式則多為鋼構，帶有頂膜及側向機械卷膜；由于過多考慮投資成本，一般建設單位沒有增設加溫設備、補光燈具及通風機械。蘇北西瓜設施栽培由單體大棚向連棟大棚轉化，是未來發展趨勢，且國內先進發達地區已經具備條件，但當前新裝備技術研究與推廣還跟不上生產應用需要。

2.2 存在的不足

當前蘇北沿海地區應用于春提早西瓜栽培的連棟大棚生產方式主要存在以下問題。

①溫濕度調節效率差，冬春季病害發生嚴重 客觀上本地區春提早栽培多在12月至次年2月，棚內外溫濕度差距很大，加之蘇北沿海地區多連陰雨和寒潮天氣，在極端低溫的1～2月，容易出現低溫寡照為害，而早春常出現高溫多濕天氣，加之不正確的灌溉和多濕天氣，依靠平流通風降濕效率低，易出現通風降濕不良的現象，導致設施內濕度高。此外，光照的強度也間接影響室內的溫、濕度變化。應對極端低溫天氣僅憑單層棚膜不足以保證棚內溫度始終在8℃以上，即難以保證棚內作物不受凍害并正常生長；而實踐證明在沿海地區，通過設置頂部、側窗自然通風即可，但無法做到在允許的時間范圍內將棚內濕度調節到理想數值，特別是在結合補濕施肥和打藥的情況下，往往人為造成局部高濕環境，以致冬春季節病害嚴重發生。

②透光問題 蘇北地區，東西走向的大棚采光好，南北向的連棟大棚透光性差。但一般建設時考慮地形因素較多，無法做到正確取向而避免棚內光照不均勻，導致南北向出現明顯的強光帶和弱光帶。

③環境管理雜亂無序，不能實現高產出 表現為種植布局多、亂、雜；棚內灌溉施肥管理無節制，整個大棚東邊在通風、西邊在澆水；有的無專門人員負責日間和夜間的整體通風與封閉，經常出現高濕高溫小環境或低溫凍害和土壤連作障礙，種植作物反不如單體大棚好管理，加之市場銜接不好，往往效益無明顯優勢。

④抵御自然災害能力差，設施修復保障不及時、難到位 進入生產后大棚難免有破損，支架也難免有損壞，特別是通風、灌溉等機械及環境監測設備都有可能損壞，問題是建設主體多受水平所限，沒有掌握相關知識（無人培訓）或專業服務人員（無專業服務機構），設施生產廠家完成建設任務后也是一走了之，因此一旦出現問題，往往無人問津，或隨意修補，或放棄不管，這也是造成好裝備不能實現高產出的原因所在。

3 蘇北沿海地區連棟大棚西瓜春提早栽培環境調節技改途徑

3.1 濕度調節

考慮到生產實際，在沿海地區冬春栽培的溫室空氣濕度的調節中，主要是降低空氣相對濕度，這也是控制高濕型病蟲害發生的重要手段。一般采取以下措施。

①通風排濕 如棚內相對濕度超過85%，即使在寒冷的低溫季節生產，也要在晴天中午打開天窗排出濕氣；因為棚內空間大，側向空氣流壓力差小，室內氣流速度小于0.5 m/s，高濕空氣不能像普通大棚那樣在棚與棚間形成“管道效應”，通過平流壓差抽出，所以很有必要開通排風扇排出過多高濕氣體，如果因節省成本未能安排電動排風扇，則要配備揚風扇或吹風機。隨著外界溫度升高，注意早通風、大通風（上頂及兩端均開窗通風）、晚閉風，必要時要放夜風；不僅晴天要通風，陰天中午溫度高時也要短時放風。

②澆水管理 晴天上午進行，灌水后加大通風，以減少土壤水分蒸發。

③覆蓋栽培 畦面最好采用地膜或稻草覆蓋。

④改進灌溉方式 盡量避免采用大畦漫灌，采用地膜下溝灌或滴灌。

⑤加溫 低溫季節通過人工加溫的方式提高室內溫度，可明顯降低空氣相對濕度。

此外，在濕度較低的情況下，也要采取補濕的措施，可采用微滴灌溉為西瓜等作物根系補充水分。

3.2 溫度調節

為保證瓜菜植株正常生長，棚內溫度控制在8～40℃。在蘇北沿海地區冬春季栽培主要應考慮保溫增溫，比較節能降本的方法是增加內覆蓋實施內保溫，即以6～8 m寬栽培大畦為單位，建立內單棟大棚及中小棚加地膜覆蓋栽培，極端天氣增加無紡布浮面覆蓋，必要時（一般在出現寒潮或多年不遇的連陰雨雪天氣）增設加溫火爐。

天氣持續高溫，尤其在晚春，應注意適當降低棚內溫度，如棚內單大棚開窗通風，連棟大棚通過搖膜機械卷簾開窗通風降溫，如有必要增加遮陽網浮面覆蓋降溫等。

3.3 光照調節

大棚內光照調節目標是光照強度和光照時間。一般要求瓜菜生長期間光照強度在4 000 lx，平均日照時數不能少于5 h；其可調節的手段主要有增設LED光源，選用透光度高的覆蓋保溫材料，在棚內溫度較高的情況下，對浮面覆蓋物采取合理的日揭夜蓋等。

3.4 土壤環境調節

保護地土壤是棚內栽培環境的重要組成部分，由于生物活動，尤其是土壤中的有害微生物隨著栽培年限的延長，有逐年增加的趨勢，加之微生物菌群結構的變化和生長代謝活動，反過來也影響著棚內大氣環境。改善土壤環境主要措施是科學施肥，增施有機肥，提高土壤中有機質的含量，以增強土壤的代換能力和蓄水能力，減輕鹽害，防止不良肥料產生的有害氣體為害。施用化肥，要選擇含副成分少的種類，盡量少用含硫、氯的化肥，并注意有機肥同化肥配合使用，可選用尿素、磷銨、高效復合肥和顆粒狀肥料等?；士刹捎糜袡C肥全面鋪施，化肥定植時溝施或穴施在 12～15 cm以下，避免表施。切忌過量施肥，高溫季節應控制施肥量。在種植后的夏季揭膜洗鹽，結合作物清茬，把頂棚覆蓋的塑料薄膜完全揭開，對土壤深耕并起壟溝，理通排水溝，收集雨水淋洗土壤，使鹽分隨流水排出；此外在土壤下埋設塑料波紋暗管，灌溉水經上層下泄，鹽分隨水流入暗管排出，注意在排水口增加封口活塞，一是防止棚內外通風溫濕度跑漏，二是防止害蟲和小動物侵害。

4 蘇北沿海地區連棟大棚西瓜春提早栽培環境調節的配套管理

4.1 優化設施構型模式

考慮到經濟適用，建議蘇北沿海地區連棟大棚667 m2成本應掌握在3萬元左右，包括內大棚、微滴灌溉裝備、地下波紋管排水設施及工程費用。

①大棚主體 主要推廣應用熱鍍鋅骨架及陽光板材料，包含具有抗風能力的骨架，玻璃、PC板、（陽光板）或塑料薄膜等透光覆蓋材料及相應的卡槽、卡簧、鋁合金型材等緊固鑲嵌配件。

②光源設備 主要裝備LED等人工光源設備，或碘鎢燈，碘鎢燈功率大，發光效率高，構造簡單，使用可靠，體積小，裝修方便，故障少，壽命長。

③內保溫設備 主要采用單棟鋼架塑料大棚、中小塑料棚及保溫被或無紡布材料等。

④降溫設備 主要是利用不透光或透光率低的材料，既能阻止多余的太陽輻射能量進入溫室，保證作物正常生長，又降低了棚內空氣溫度。

⑤通風設備 a.自然通風。即在大棚等設施的適當位置設置窗戶靠熱壓和風壓作用進行通風。為增強通風效率，具體做兩方面改進，一是減小大棚南北方向長度，建議控制在50～60 m；二是根據種植布局，適當增加內隔擋，將一間大棚變為一類種植方式、一個溫濕度環境空間，這樣的好處是不因作物栽培管理措施不同造成環境調節管理矛盾。

b.機械通風。鑒于連棟大棚與單體大棚不同，一般條件下靠自然擴散交換氣體難度大，對于適度遮蔭大棚而言，當棚內最大太陽輻射強度在50 000 lx左右，每1 m2地面基本通風量不到 2.5 m3/min時，應考慮采取安裝風扇，或臨時增加吹風機械等，以風機產生的巨大壓力迫使空氣在棚內流動。

⑥灌溉裝備 主要采用膜下微灌溉，由水源、首部樞紐、輸配水管道和灌水器4個部分組成，灌水器目前市場上應用的主要有滴頭、微噴頭、涌水器、滴灌管和多孔管道等多種形式。

4.2 優化設施裝備管理

一是組織相關人員培訓，實施持證上崗。培訓對象包括經營者、生產者、設施維護者及安裝管護人員。對參加連棟大棚生產全體人員應至少做到一個生產季節一培訓，直到完全掌握大棚環境條件下主要生產技能。

二是落實監管責任。做到一室一環境管控負責人，一室一環境調節技術標準。

三是注意定期檢查棚室的運轉性能。尤其是棚室整體的密閉性能、通風機械的靈敏性能、室內溫濕度監測裝置的工作性能等。

四是實施管理安全追溯制度。注意及時總結大棚環境管理存在問題，研究解決辦法，舉一反三，防止一再發生錯誤造成損失。

五是配備設施維護裝備。即正常準備設施裝備的零部件，建立定期維護預案，做到高產創建與高性能運轉同步。

4.3 優化栽培布局

一要提倡一室一作物，一室一栽培模式，一室一栽培類型，便于采用同一環境調節模式實施生產管理。二要適當選擇高產高效作物種植，這樣有利攤薄設施成本，實現高投入高回報。三要選用名優良種和高效能藥肥等投入品，并注意保持無公害生產；四要根據市場需求安排生產，最好實現訂單生產，防止產銷脫節。

4.4 優化技術支撐

首先結合財政支持項目推動產學研聯合開發，結合國家及省現代農業體系項目推動各級專家及科研機構下沉，解決設施農業新成果轉化最后一公里，促成技術進場入戶；其次建立上下互動，廠（連棟大棚生產單位）場互動，產銷互動信息交流平臺，及時調研解決連棟大棚應用生產中存在問題；其三培植一批社會化專業化連棟大棚生產營銷技術服務機構，促成連棟大棚建筑安裝維護保修，連棟大棚園地改造與連作障礙治理特約服務，切實解決連棟大棚業主的后顧之憂。