涼山州安寧河谷區(qū)域設(shè)施蔬菜大棚架式創(chuàng)新研究及在生產(chǎn)上應(yīng)用初探

張 颯，楊 挻，何智華，田 麗， 馬阿基莫

(1.四川省西昌市農(nóng)牧局，四川 西昌 615000；2.四川省涼山州農(nóng)牧局，四川 西昌 615000)

涼山州位于四川西南部，其安寧河谷光、熱、水、土資源充足。年均氣溫14～18℃,年日照時(shí)數(shù)2000～2400h,年降雨量800～1100mm，無(wú)霜期230～306d，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，是四川省早市錯(cuò)季蔬菜輸出基地。涼山設(shè)施蔬菜起步較晚，2008年才開(kāi)始在安寧河谷的西昌、德昌和冕寧等縣市嘗試發(fā)展，由于配套技術(shù)、模式缺乏，發(fā)展之初完全照搬相鄰的攀枝花市米易縣全鋼架單膜大棚和水泥柱鋼拱頂單膜大棚架式，忽略了兩地年均溫差高達(dá)3℃以上(西昌年均氣溫17℃,米易年均氣溫20℃)的實(shí)際，當(dāng)冬季低溫寒潮來(lái)襲時(shí)，米易大棚內(nèi)蔬菜能安全渡過(guò)，但西昌大棚內(nèi)極端低溫時(shí)僅-2℃，凍害或冷害嚴(yán)重發(fā)生，要么全軍覆沒(méi)，顆粒無(wú)收，要么全成僵果，毫無(wú)商品價(jià)值；當(dāng)春夏高溫來(lái)臨時(shí)，米易已換茬種植水稻，而西昌正值豐產(chǎn)期，正午棚內(nèi)極端高溫可達(dá)51℃,果實(shí)、植株嚴(yán)重灼傷，病害爆發(fā)，商品產(chǎn)量下降。低溫凍(冷)害和高溫傷害致設(shè)施生產(chǎn)效益低下，極大地挫傷群眾發(fā)展生產(chǎn)的積極性。針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)，近年來(lái)州縣科技人員和部分種植戶(hù)在總結(jié)發(fā)達(dá)產(chǎn)區(qū)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了增設(shè)內(nèi)膜、遮陽(yáng)網(wǎng)防霜、噴水增溫防凍試驗(yàn)和增開(kāi)天窗、增加連棟數(shù)量的排濕降溫試驗(yàn)探索，摸索出適宜當(dāng)?shù)貧夂驐l件的雙膜、開(kāi)天窗、高排濕多連棟大棚建造技術(shù)，有效解決了設(shè)施蔬菜越冬和越夏生產(chǎn)中的低溫凍(冷)害和高溫?zé)醾Φ葐?wèn)題，增產(chǎn)增收效果突顯。目前此項(xiàng)技術(shù)已在涼山州安寧河谷區(qū)域迅速推廣，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)設(shè)施蔬菜井噴式發(fā)展，年新增設(shè)施蔬菜大棚面積330hm2以上。

1 不同大棚架式保溫性對(duì)比試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

探索有效解決低溫對(duì)設(shè)施蔬菜凍(冷)害發(fā)生的大棚架構(gòu)。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)園設(shè)在德昌縣蔬菜藏業(yè)公司C-2、C-3號(hào)冷庫(kù)(規(guī)格：13m×10m×5m)。在兩凍庫(kù)內(nèi)選用Φ15、1.5mm厚的熱鍍鋅管搭建規(guī)格為6m×8m×3.5m兩連棟大棚，兩棚間用膜分隔成獨(dú)立空間。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每棟大棚作4處理：?jiǎn)文の娞幚?棚內(nèi)吊噴淋設(shè)施噴水增溫)、內(nèi)遮陽(yáng)網(wǎng)(棚內(nèi)橫梁上覆遮陽(yáng)網(wǎng)防霜)、雙層膜(棚內(nèi)上部四周再覆1層膜)、對(duì)照(單層棚膜)，受凍庫(kù)空間限制，只作1次重復(fù)。棚內(nèi)放置泡沫箱栽培辣椒、番茄、茄子、黃瓜等蔬菜植株，每棚共放置9盆。2014年3月29日利用加濕器加濕，凍庫(kù)制冷,模擬霜凍環(huán)境，先將庫(kù)溫設(shè)定為-5℃，并保持24h，在庫(kù)內(nèi)溫度持續(xù)下降過(guò)程中每2h記載1次各處理溫度情況。然后再將庫(kù)溫設(shè)定為-10℃,保持16h，同樣每2h記載1次各處理溫度情況。根據(jù)觀(guān)察記錄供試棚內(nèi)室溫變化差異及各個(gè)蔬菜種類(lèi)對(duì)低溫環(huán)境的反應(yīng)狀況，作為判斷各類(lèi)型塑料大棚的保溫防寒效果的依據(jù)。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

表1數(shù)據(jù)分析，庫(kù)溫下降至設(shè)定的-5℃時(shí)，對(duì)照單膜棚處理最初6h平均下降1.5℃/h，此后降幅變慢，以1℃/h幅度下降，持續(xù)6h，再減少到每小時(shí)0.5℃幅度下降，持續(xù)6h，此后溫度恒定在3℃；噴灌處理一直以每小時(shí)下降1℃，持續(xù)達(dá)14h，此后減少至每小時(shí)0.5℃幅度下降，持續(xù)6h，此后溫度恒定在3℃；內(nèi)遮陽(yáng)網(wǎng)處理一直以每小時(shí)下降1℃，持續(xù)達(dá)16h，此后減少至每小時(shí)0.5℃幅度下降，持續(xù)4h，此后溫度恒定在3℃；雙層膜處理最初6h下降0.5℃/h，此后降幅變快，以1℃/h幅度下降，持續(xù)8h，再減少到每小時(shí)0.5℃幅度下降，持續(xù)6h，此后溫度恒定在5℃。然后庫(kù)溫設(shè)定為-10℃后，各處理棚內(nèi)溫度也隨之下降，12h后，單膜棚內(nèi)、遮陽(yáng)網(wǎng)棚均恒定在-2℃，噴灌棚恒定在-1℃，雙膜棚恒定在0℃。本次試驗(yàn)無(wú)論庫(kù)溫如何變化，所有處理與棚外溫差均在8～10℃左右，說(shuō)明棚膜具有一定的保溫作用；而雙層膜處理與其它三處理相比降溫幅度小、降溫慢，且溫差均在1～2℃，可見(jiàn)雙膜的保溫性?xún)?yōu)于其它處理。從棚內(nèi)菜苗表現(xiàn)也證明這一點(diǎn)，單層膜、噴灌和內(nèi)遮陽(yáng)處理棚內(nèi)的菜苗均不同程度出現(xiàn)凍害現(xiàn)象，唯雙層膜處理菜苗未見(jiàn)受害。

表1 不同大棚架式棚內(nèi)室溫變化對(duì)比 (℃)

2 開(kāi)天窗與未開(kāi)天窗棚降溫性對(duì)比試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

探索增開(kāi)天窗對(duì)降低大棚蔬菜高溫傷害的效果。

2.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)園設(shè)在西昌市西鄉(xiāng)鄉(xiāng)單層連棟大棚內(nèi)，其中有兩類(lèi)型供試棚：開(kāi)天窗棚為八連棟大棚,構(gòu)建有四個(gè)天窗(從棚肩部向棚頂開(kāi)60cm寬，棚長(zhǎng)的窗孔)；未開(kāi)天窗棚為十連棟大棚，無(wú)天窗構(gòu)建。

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用上海發(fā)泰精密儀器自動(dòng)溫濕度記錄儀，型號(hào)L95-6，分別在兩供試棚內(nèi)設(shè)4個(gè)測(cè)定點(diǎn)位，即：植株上部、植株中部、植株下部和棚外，1次重復(fù)。從2015年5月17時(shí)至6月4日，每30min自動(dòng)記錄1次各處理溫度情況。開(kāi)天窗大棚在晴天上午9時(shí)打開(kāi)天窗,下午5時(shí)關(guān)閉天窗。根據(jù)供試棚各點(diǎn)位記錄的最高溫度變化差異及作物對(duì)高溫環(huán)境的反應(yīng)，作為判斷各類(lèi)型大棚的通風(fēng)降溫效果的依據(jù)。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

表2數(shù)據(jù)分析，開(kāi)天窗棚連續(xù)19d上部、中部、下部3點(diǎn)位平均最高溫度達(dá)38.78℃、36.07℃和28.22℃，比未開(kāi)天窗棚低3.56℃、6.48℃和2.54℃。未開(kāi)天窗棚上部、中部、下部3點(diǎn)位平均最高溫度比對(duì)照高12.99℃、13.19℃和1.40℃；而開(kāi)天窗棚上部、中部處理平均最高溫度比對(duì)照高9.43℃、6.72℃,下部點(diǎn)位卻低1.14℃。棚內(nèi)最高溫度在35℃以上時(shí)，兩供試棚上、中部位點(diǎn)位的最高溫度相差最大，可達(dá)11.6℃；而棚內(nèi)最高溫度在35℃以下時(shí)，兩供試棚上、中部位處理的最高溫度相差最小。未開(kāi)天窗棚內(nèi)植株的上、中部葉片發(fā)生嚴(yán)重日灼，出現(xiàn)萎蔫；而開(kāi)天窗棚內(nèi)植株上、中部葉片僅發(fā)生零星輕微日灼；兩供試棚內(nèi)植株下部葉片都生長(zhǎng)正常。可見(jiàn)開(kāi)天窗棚比未開(kāi)天窗棚具有明顯的降溫效果。另由于本試驗(yàn)大棚設(shè)置的天窗位置在肩部向上60cm處，根據(jù)熱空氣向上流動(dòng)原理，位置較低會(huì)影響熱氣外溢速度和效率，是否將天窗設(shè)置在棚頂降溫效果更好，需進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 四連棟棚與多聯(lián)棟棚控溫、調(diào)濕效果對(duì)比試驗(yàn)研究

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

區(qū)域內(nèi)一直存在連棟數(shù)越多降溫排濕效果越差的爭(zhēng)議，但連棟數(shù)越多，土地利用率越高，更有利于機(jī)械化操作。通過(guò)試驗(yàn)，探索連棟數(shù)多少與棚內(nèi)溫度、濕度變化的相關(guān)性，為科學(xué)大面積生產(chǎn)提供依據(jù)。

表2 未開(kāi)天窗棚與開(kāi)天窗棚每天最高棚內(nèi)溫度對(duì)比 (℃)

3.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)園設(shè)在位于西昌市佑君鎮(zhèn)的西昌三才農(nóng)業(yè)公司蔬菜基地，基地占地面積10.67hm2，大棚面積9.6hm2，根據(jù)地形分別搭建兩類(lèi)型大棚，即四連棟雙膜大棚和十八連棟以上雙膜大棚。本試驗(yàn)選取其中四連棟雙膜大棚和二十連棟雙膜大棚進(jìn)行觀(guān)測(cè)。

3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用上海發(fā)泰精密儀器自動(dòng)溫濕度記錄儀，型號(hào)L95-8，分別在兩供試棚中的西南部、中部布設(shè)2個(gè)溫、濕度觀(guān)測(cè)點(diǎn)位；棚外溫、濕度測(cè)定值為對(duì)照。在最冷月1月和最熱月5月，每天每隔30min自動(dòng)記錄1次各觀(guān)測(cè)點(diǎn)位溫、濕度情況。供試棚都在晴天上午9時(shí)打開(kāi)天窗,下午5時(shí)關(guān)閉天窗。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

選取最冷月每天最低溫度時(shí)的各點(diǎn)位溫、濕度值，記錄限表3, 選取最熱月每天最高溫度時(shí)的各點(diǎn)位溫、濕度值，記錄限表。從表3看出，最冷月多連棟棚中部最低平均氣溫比四連棟棚高1.15℃，比棚外高2.97℃，西南部平均氣溫比四連棟高0.46℃，比棚外高2.64℃。兩棚平均濕度相差較小，多邊棟99.11%，四連棟100%，但都與棚外相差較大，相差10%左右。由于多連棟棚土地面積寬，土壤散發(fā)出的熱量較四連棟多，而單位土地面積上與外界直接交換熱量的棚膜面積，多連棟要比四連棟小，因此棚內(nèi)熱量散失要比四連棟高。可見(jiàn)最冷月多連棟棚比四連棟棚的保溫性更好。

表4數(shù)據(jù)分析：最熱月多連棟大棚中部最高平均氣溫比四連棟棚低0.96℃，比棚外僅高1.55℃，西南部比四連棟低2.87℃。多連棟棚中部平均濕度比四連棟棚低2.47%，比棚外對(duì)照高19.4%,多連棟西南部平均濕度比四連棟棚西南部低2.71%,比棚外對(duì)照高18.07%。同時(shí),還可看出多連棟棚和四連棟棚西南部位的溫度、濕度都比中部低。由于安寧河谷最熱月空氣濕度小，春夏季一般吹南風(fēng)，在裙邊和天窗都開(kāi)啟的情況下，大棚內(nèi)溫度、濕度與連棟數(shù)呈反相關(guān)，即連棟數(shù)越多，棚內(nèi)空氣越對(duì)流，溫度、濕度反而越小。可見(jiàn)多連棟大棚的通風(fēng)降溫性比四連棟好。

表3 最冷月每天最低溫時(shí)各點(diǎn)位溫、濕度記錄表 (℃)

4 結(jié)論

(1)單層大棚通過(guò)增設(shè)，內(nèi)膜后形成雙層保護(hù)，在大棚內(nèi)、外膜間增加了一層熱交換層，使棚內(nèi)熱量不是直接與外界交換，而是通過(guò)這個(gè)熱交換層交換后，再與外界交換，從而減緩了棚內(nèi)熱量散失速度。試驗(yàn)證明：在外界溫度大幅降低時(shí)，雙膜棚內(nèi)溫度下降的速度明顯小于其它棚，與棚外溫差較大，熱量較高，保證棚內(nèi)作物正常生長(zhǎng)。因而雙膜大棚是四川安寧河谷有效解決冬春季極端寒潮對(duì)設(shè)施內(nèi)蔬菜的凍(冷)害發(fā)生的關(guān)鍵措施。

表4 最熱月每天最高溫度時(shí)各點(diǎn)位溫、濕度記錄 (℃)

(2)在大棚上部增開(kāi)天窗，能有效地將棚內(nèi)高溫氣流散發(fā)出去，起到明顯的排濕和降溫效果，是解決春夏季高溫氣流從棚頂向下回流而對(duì)棚內(nèi)蔬菜作物造成熱傷害的簡(jiǎn)易方法。

(3)多連棟棚在秋冬季節(jié)的最冷月時(shí)保溫性更好，是因?yàn)槎噙B棟棚土地面積寬，土壤散發(fā)出的熱量較四邊棟多，同時(shí)單位土地面積上與外界直接交換熱量的棚膜面積反而小所致。而在空氣濕度小的區(qū)域，多連棟的通風(fēng)排濕、降溫性更好，即連棟數(shù)與溫濕度變化呈反相關(guān)。因而在四川安寧河流域設(shè)施生產(chǎn)宜選用多連棟大棚構(gòu)建基地，以提高土地利用率，但多連棟最適宜的連棟數(shù)量還需進(jìn)一步驗(yàn)證。