日光溫室不同高溫悶棚方式對大棚內外空氣溫濕度和棚內土壤溫濕度的影響*

吉光鵬，魏俊梅，張棟海，牛蛉磊，吳玉蓉，曹琦明

（第三師農業科學研究所，新疆 圖木舒克 843900）

日光消毒，是采用地膜覆蓋土壤，利用太陽輻射對土壤的增溫作用使土壤長期處于并保持一定高溫，利用熱能殺死土壤中的有害生物，包括細菌、真菌、放線菌、根結線蟲、地下害蟲和雜草種子等[1]。目前日光消毒技術在國外許多國家已廣泛應用，在國內也有諸多學者進行研究，用于防治土傳病害發生，近年來已逐漸被人們所了解和應用。

高溫悶棚是一種生態防治措施，具有高效無污染的特點。主要是利用夏季以陽光蓄熱為基礎，結合生物產熱、化學放熱所產生的三大熱能綜合作用，提高大棚空氣溫度和地溫，利用高溫條件對土壤進行消毒[2]。通過對種植區域的高溫悶棚處理，使耕層20 cm 以上土壤形成40 ℃以上的持續高溫，有效殺滅大部分藏匿在土壤中、大棚墻縫、植株殘體等處影響作物生長的地下害蟲及其蟲卵和部分雜草[3]。7～8 月是太陽光線最強的時節，利用日光能進行高溫悶棚對土壤及棚室消毒，不僅能提高棚室地溫，有效殺滅土壤中的害蟲及菌落，還能促進有機質腐熟，增加土壤團粒結構，已是農業生產的主要推廣措施之一。

本試驗利用日光消毒對大棚進行高溫悶棚處理，探究大棚不同覆膜方式對大棚內外空氣溫濕度和耕層土壤溫濕度的影響，以期為日光消毒技術的推廣提供試驗數據及基礎應用案例。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以新疆生產建設兵團第三師五十一團大棚基地10年種植年限的大棚作為試驗對象，大棚長度為140 m，寬度為4.5 m，棚膜為大棚專用塑料膜，地膜選用0.08 mm白地膜。試驗對象地理位置為39°65′N、78°95′E，海拔1 108.8 m，年平均日照時間2 449.6 h，無霜期達到225 d，年平均氣溫12.8 ℃，年均降水量63.2 mm，年均蒸發量2 127.2 mm，年均相對濕度在55%以下，屬典型暖溫帶內陸型極端干旱氣候。

1.2 試驗設計

試驗利用大棚種植空閑期，開展采用白地膜覆蓋日光消毒技術試驗，共設置2個處理，處理1：大棚溫室雙膜覆蓋（棚膜+地膜）；處理2：大棚溫室單膜覆蓋（棚膜），2個處理試驗面積均為315 m2。

1.3 測定方法

試驗進行期內，大棚溫室內外各懸掛3 個型號為EL -USB -2 溫濕度露點記錄儀，測量并記錄試驗期間大棚內外的空氣溫濕度數據，每1 h 測量1次，記錄整個悶棚過程15 d 的空氣溫濕度變化情況；采用型號為TZS-2X-G 多點溫濕度記錄儀，測定并自動記錄每個處理0～10 cm、10～20 cm 土層土壤溫濕度，設定每1 h 測量1 次，記錄整個悶棚過程15 d 早晨08：30 至凌晨00：30 的土壤溫濕度變化情況。

1.4 數據處理

試驗中采集空氣、土壤溫濕度日變化數據，取高溫悶棚15 d 數據平均值并用Excel 2019 制作空氣、土壤溫濕度日變化曲線。

2 結果與分析

2.1 溫室白地膜覆蓋土壤日光消毒對空氣溫度的影響

圖1 為大棚內外空氣溫度日變化曲線顯示，大棚內外空氣日變化曲線呈現不同變化趨勢，但最大值均出現在下午18：00，并且大棚內空氣各時段平均日變化溫度普遍高于大棚外空氣溫度。大棚內空氣溫度變化呈“單峰”型變化曲線，從上午09：00開始迅速升高，到中午14：00升溫幅度變緩，直至下午18：00達到最高溫53.8 ℃，但空氣溫度在達到最高溫后迅速下降，在夜間23：00氣溫下降到30 ℃以下，之后氣溫下降幅度趨于平緩直至清晨08：00達到最低溫21.1 ℃；大棚外空氣溫度變化呈“雙峰”型變化曲線，從上午09：00開始迅速升高，到中午13：00達到第一個峰值，之后2 h氣溫下降，到下午16：00氣溫再次回升直至下午18：00達到最高溫40.7 ℃，空氣溫度在達到最高溫后開始迅速下降，到凌晨05：00出現氣溫最低溫14.4 ℃。說明悶棚處理能夠明顯提高空氣溫度并且無氣溫波動影響。

從圖1大棚內外空氣溫度日變化監測結果數據可知，高溫悶棚的15 d 內，除早晨09：00 外，大棚內其它各時段的空氣平均溫度均大于大棚外空氣溫度，大棚內日平均氣溫34.0 ℃，較大棚外增溫9.9 ℃，說明悶棚處理對于空氣溫度影響較大，能夠有效增加悶棚期間的積溫。

圖1 大棚內外空氣溫度平均日變化情況

2.2 溫室白地膜覆蓋土壤日光消毒對空氣濕度的影響

大棚內外空氣相對濕度日變化曲線（圖2）顯示，大棚內外空氣相對濕度日變化呈現相同變化趨勢，均為“單峰”型變化曲線，最大值均出現在夜間02：00。大棚內空氣相對濕度最小值出現在下午17：00，之后2 h 緩慢提升，到傍晚19：00 空氣相對濕度開始迅速升高，直至夜間02：00 達到最大值82.6%，繼而開始緩慢下降，但一直保持在高濕度范圍內，00：00～09：00 空氣相對濕度一直保持在70%以上，到上午10：00開始快速下降；大棚外空氣相對濕度在下午18：00為最小值，之后開始逐漸上升，到夜間02：00 達到最大值70.3%。00：00～8：00 空氣相對濕度保持在60%以上，早晨08：00 后空氣相對濕度開始逐步下降直至最小值。整個高溫悶棚期間，大棚內空氣相對濕度≥70%的時數為10 h，相對濕度≥60%的時數為12 h，相對濕度≥50%的時數為14 h；大棚外空氣相對濕度≥70%的時數為1 h，相對濕度≥60%的時數為9 h，相對濕度≥50%的時數為10 h。說明悶棚處理能夠有效的保持較高的空氣濕度。

圖2 大棚內外空氣濕度平均日變化情況

從大棚內外空氣溫度日變化監測結果（圖2）數據可知，高溫悶棚的15 d，除中午14：00 外，大棚內其它各時段的平均空氣相對濕度均高于大棚外空氣相對濕度，大棚內日平均相對濕度55%，大棚外日平均相對濕度44.8%，大棚內相對濕度較大棚外高10.2%，說明日光消毒期間，悶棚處理能有效提高大棚內空氣濕度。

2.3 溫室白地膜覆蓋土壤日光消毒對棚內不同土層土壤溫度的影響

大棚內不同土層土壤平均溫度日變化曲線（圖3）顯示，雙膜覆蓋和單膜覆蓋下不同土層的土壤溫度均呈現出“單峰”型變化曲線。雙膜覆蓋和單膜覆蓋處理下0～10 cm土層和10～20 cm土層的最高地溫均出現在19：30 至21：30 時間范圍內，且10～20 cm 土層較0～10 cm 土層先達到最高地溫。雙膜覆蓋0～10 cm 土層最高地溫出現時間節點為晚上21：30，10～20 cm 土層范圍內晚上20：30 達到最高地溫；單膜覆蓋0～10 cm 土層范圍內晚上20：30 達到最高地溫，10～20 cm土層范圍內晚上19：30達到最高地溫。達到最高地溫后，在凌晨00：30 之前不同土層雙膜覆蓋處理較單膜覆蓋處理降溫幅度大。雙膜覆蓋處理下0～10 cm 土層范圍內降溫12.5 ℃，為最大溫差，降幅25.99%，10～20 cm 土層范圍內降溫8.33 ℃，降幅21.39%；單膜覆蓋處理下0～10 cm土層范圍內降溫4.6 ℃，降幅13.86%，10～20 cm 土層范圍內降溫3.7 ℃，為最小溫差，降幅12.54%。說明雙膜覆蓋處理較單膜覆蓋處理延遲地溫最高溫到達時間且達到最高溫后，降溫幅度大，有利于土壤水分的積累與保持。

從大棚內不同土層土壤平均溫度日變化數據（圖3）可以看出，高溫悶棚的15 d，雙膜覆蓋處理可以使大棚內土層10 cm、20 cm 地溫迅速提高，且均高于單膜處理地溫。雙膜處理0～10 cm 平均地溫37.4 ℃，最高溫度為48.1 ℃，10～20 cm 平均地溫32.7 ℃，最高地溫為38.5 ℃；單膜處理0～10 cm平均地溫26.8 ℃，最高地溫為33.2 ℃，10～20 cm 平均地溫25.1 ℃，最高地溫為29.5 ℃。雙膜覆蓋0～10 cm土層范圍35 ℃以上地溫持續時間＞11 h/d，40 ℃以上地溫持續時間＞6 h/d；10～20 cm 土層范圍35 ℃以上地溫持續時間＞8 h/d；單膜覆蓋0～10 cm、10～20 cm 土層范圍未出現大于35 ℃地溫。說明雙膜覆蓋處理提高大棚耕層地溫的效果明顯優于單膜覆蓋處理且可有效增加耕層范圍內高溫延續時間。

圖3 大棚內土壤溫度度平均日變化情況

2.4 溫室白地膜覆蓋土壤日光消毒對不同土層土壤濕度的影響

大棚內不同土層土壤平均濕度日變化曲線（圖4）顯示，2 個處理0～10 cm、10～20 cm 土層平均土壤濕度隨著時間的推移均無明顯變化，說明2 個處理對于保持土壤水分均有較好的作用。

圖4 大棚內土壤濕度平均日變化情況

從圖4大棚內不同土層土壤平均濕度日變化數據可知，高溫悶棚的15 d，雙膜覆蓋處理下0～10 cm土層平均濕度25.7%，10～20 cm 土層平均濕度27.4%；單膜覆蓋處理下0～10 cm 土層平均濕度21.0%，10～20 cm 土層平均濕度27.1%。說明雙膜覆蓋較單膜覆蓋可有效增加0～10 cm 土層土壤濕度，但對10～20 cm土層土壤濕度影響甚微。

3 討論

（1）日光消毒期，悶棚處理明顯提高大棚內空氣溫度。本試驗研究發現,日光消毒期大棚內空氣溫度最高溫達53.8 ℃，大棚外空氣溫度最高溫達40.7 ℃，悶棚處理使大棚內增溫13.1 ℃，增幅32.19%。袁根蘭[2]和孫金利[4]研究表明,大棚內空氣平均溫度高于大棚外空氣平均溫度，與本研究結果相似。（2）日光消毒期，悶棚處理有效的提高并保持大棚內較高的空氣濕度。本試驗研究發現,高溫燜棚期間，大棚內空氣相對濕度≥60%時數為12 h，大棚外空氣相對濕度≥60%時數為9 h，且大棚內空氣相對濕度最高為82.6%，大棚外空氣相對濕度最高70.3%。這與袁根蘭[2]大棚內空氣濕度高于大棚外空氣濕度的研究結果相同。（3）高溫悶棚雙膜覆蓋能夠明顯提高耕層地溫，并延長高溫消毒持續時間。本試驗研究表明，高溫悶棚雙膜覆蓋較單膜覆蓋使0～10 cm耕層平均地溫達到37.4 ℃，提高10.6 ℃；10～20 cm耕層平均地溫32.7 ℃，提高7.6 ℃，此結果與雷玉明[5]和董孔軍[6]等雙膜覆蓋比單膜覆蓋的增溫效果好研究結果相似。本試驗研究表明雙膜覆蓋使耕層地溫達到有效滅菌溫度，并且高溫持續時間得以延長，使得消毒效果得到保障。雙膜覆蓋0～10 cm土層35 ℃以上地溫持續時間＞11 h/d，10～20 cm 土層35 ℃以上地溫持續時間＞8 h/d，而單膜覆蓋耕層無高于35 ℃地溫。以色列Katan J.[7]和楊振翠[8]等的研究均發現溫室土壤進行高溫消毒35 d以上可使溫室土壤中的真菌數量顯著減少。（4）日光消毒可使大棚耕層表層土壤濕度明顯提高。試驗研究結果表明，大棚10 cm土層范圍內土壤濕度明顯提高，20 cm土層范圍內土壤濕度無明顯提高，但均高于棚膜處理土壤濕度。地膜覆蓋后0～10 cm土層平均濕度達25.7%，比單膜覆蓋高4.7%，有利于保持0～10 cm耕層土壤水分；雙膜覆蓋10～20 cm 耕層土壤水分較單膜覆蓋相差0.3%，差異不明顯。（5）本試驗利用日光消毒，探究悶棚處理對大棚內空氣溫濕度和耕層土壤溫濕度的影響，缺少對土層微生物、真菌、細菌等的研究。孫金利[9]等研究發現：土壤微生物數量以細菌最多，其次是放線菌，再次為真菌，日光消毒對土壤中細菌數量影響最明顯；覆膜處理經過日光消毒對雜草有明顯的防除效果。薛玉霞[3]研究發現，悶棚處理能夠有效殺滅大部分藏匿在土壤中、大棚墻縫、植株殘體等處的真菌、細菌及部分病毒，以及大部分地下害蟲及其蟲卵和部分雜草。

4 結論

本試驗利用高溫悶棚處理對大棚進行日光消毒，探究大棚內外空氣溫濕度和不同土層土壤溫濕度的變化，得出如下結果：（1）日光消毒期間，大棚內空氣溫度較大棚外空氣溫度有明顯提高，大棚內空氣溫度日變化各時段的平均溫度普遍高于大棚外空氣溫度。（2）日光消毒期間，大棚內空氣濕度較大棚外空氣濕度有明顯提高，并且高濕度持續時間增加，大棚內平均空氣相對濕度普遍大于大棚外空氣相對濕度。（3）日光消毒期間，雙膜處理使大棚內0～10 cm 土層和10～20 cm 土層地溫迅速提高，且均高于單膜處理地溫；雙膜處理土層高溫持續時間長于單膜處理；10～20 cm 土層較0～10 cm 土層先達到最高地溫；（4）日光消毒期間，雙膜處理使大棚內0～10 cm 土層土壤濕度明顯提高，10～20 cm 土層土壤濕度無明顯提高，但均高于單膜處理土壤濕度。

綜上所述，利用夏季大棚空閑期做高溫悶棚處理能夠有效提高大棚內空氣溫濕度和作物耕層土壤溫濕度，至于對土壤中真菌、細菌、放線菌和草種的影響有待進一步研究。