涂料和遮陽網覆蓋對大棚環境和辣椒光合特性的影響

任旭琴，周 強，劉浩如

（淮陰工學院，江蘇 淮安 223003）

夏季高溫強光影響設施栽培蔬菜和花卉的正常生長發育。江蘇地處我國華東地區，夏季室外溫度高達35～39℃，設施內溫度在完全不采取任何降溫措施時高達50～70℃，而日常作物生長溫度不高于30～32℃[1]。據報道，若棚內溫度高于40℃，植物就會受高溫傷害，導致光合作用受到抑制，葉片上出現壞死斑，葉綠素受破壞，葉色變褐、變黃[2]，葉片衰老加速[3]。另外，高溫傷害還體現在生物膜類脂分子的熱致相變，產生氧化脅迫、滲透脅迫、影響氮代謝、激素代謝等方面[4]。遮陽網覆蓋是普遍采用的遮陽降溫方法，它在某種程度上能夠抑制設施內的過分高溫，但陰雨天易造成早晚的極端弱光，從而抑制作物的生長發育。近年來，國內許多地區從國外引進遮陽降溫涂料進行應用，也表現出良好的遮陽和降溫效果。本文通過比較奧迪可（HORTICOLE）涂料和遮陽網在蔬菜大棚上的遮陽降溫效果，研究不同覆蓋對棚內辣椒光合特性的影響，為設施遮陽降溫措施的改進和涂料的推廣提供理論基礎和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

奧迪可（HORTICOLE）涂料（由安里約斯國際貿易（上海）有限公司提供），遮陽網（由淮安市蔬菜研究所提供）。

1.2 方法

試驗于2009年6～7月在淮安市蔬菜研究所基地進行，塑料大棚為鋼架結構，棚高2.8 m，寬6 m，長30 m，單棚面積約180 m2。大棚內種植辣椒為卞椒新生代，高畦種植，株行距40 cm×50 cm。

試驗設置6個處理，①1∶3涂料覆蓋（1份原裝涂料按體積比兌3份水）；②1∶5涂料覆蓋（1份原裝涂料按體積比兌5份水）；③ 1∶8涂料覆蓋（1份原裝涂料按體積比兌8份水）；④遮陽網覆蓋；⑤不遮陽大棚對照；⑥露地對照。選擇晴朗無風的上午，在大棚頂部均勻噴涂不同涂料處理，兩側裙膜不進行噴涂，噴涂后24 h內不能淋雨。

從南到北設置3個點觀測棚內的5 cm地溫、氣溫和光照強度，氣溫和光照強度觀測點分別距地面1.5和1.8 m。每天于8:30、11:30、14:30和17:30紀錄數據，按晴天和陰雨天整理數據。本試驗一共調查58 d，其中晴天40 d、陰雨天18 d。用照度儀測定光照強度，用曲管地溫計測定地溫，用溫度計測定氣溫。

圖1 晴天和陰雨天不同覆蓋對棚內光照強度的影響Fig.1 Effect of different coatings on light intensity in plastic greenhouse

選取1∶3涂料、遮陽網和不遮陽3個處理，對棚內種植辣椒的光合特性進行測定。選擇10個晴朗無風天氣，從6:00～18:00每隔2 h測定棚內辣椒的光合參數，每個大棚從南到北測定5株辣椒，每株辣椒選擇3個功能葉片，每個葉片讀取5個相對穩定的數值，同時保證被測辣椒在大棚中種植位置的相對一致，最后計算平均值進行數據分析。光合參數用便攜式光合作用測定儀（LCPRO+、英國）測定。

用Excel進行數據分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋對大棚內光照強度的影響

由圖1可知，不管是晴天還是陰雨天，覆蓋都能使棚內光強有不同程度減弱，晴天棚內的光強在940.79～109.06 μmol·m-2·s-1之間變化，棚外為1 327.14～360.00 μmol·m-2·s-1，陰雨天棚內光強為332.46～54.59 μmol·m-2·s-1，棚外為 503.98～205.27 μmol·m-2·s-1。在晴天，中午的光強依露地＞不遮陽＞1∶8涂料＞1∶5涂料＞遮陽網＞1∶3涂料的順序逐漸下降，早晚時遮陽網覆蓋的光強最弱；陰雨天，遮陽網覆蓋的光強遠低于其他覆蓋，1∶3涂料光強為 227.74～101.65 μmol·m-2·s-1，遮陽網僅為154.15～54.59 μmol·m-2·s-1。可見，棚內光強與涂料稀釋比例呈正相關，稀釋比例越大，光照越強，反之亦然；與遮陽網相比，1∶3涂料具有在晴天延長光照時間和陰雨天增加棚內光照的作用。

2.2 不同覆蓋的遮光率比較

遮光率，即相對輻射強度，L=（L1-L2）/L1，式中，L為遮光率，L1為露地光強，L2為棚內光強[5]。

由表1可知，不論天氣如何，各處理的遮光率間均存在顯著差異，總體上，隨著涂料稀釋比例加大，遮光率顯著降低，相比遮陽網和1∶3涂料，除了晴天中午時分二者的遮光率無顯著差異外，陰雨天及晴天早晚前者均顯著高于后者。由此可見，與遮陽網相比，1∶3涂料可以顯著降低陰雨天和早晚時分的遮光率，改善棚內光照，延長光照時間，這將有利于蔬菜作物的光合作用。

表1 不同覆蓋的遮光率比較Table1 Effect of different coatings on the shading rate in plastic greenhouse

2.3 不同覆蓋的降溫效果比較

2.3.1 氣溫

由表2可見，任一時段不同處理間的氣溫都有顯著差異。在晴天，不遮陽大棚有明顯增溫，增溫幅度最高達到4.8℃，與不遮陽相比，覆蓋能起到不同程度的降溫作用，其中涂料覆蓋的降溫效果隨稀釋比例增大而下降，1∶3涂料的最大降幅達到5.6℃，1∶8涂料的最大降幅為3.9℃，遮陽網的降幅較小，為2.8℃。在陰雨天，不遮陽大棚的氣溫較露地上升了1.9～4.5℃，涂料和遮陽網覆蓋均有不同程度的降溫作用。從平均氣溫看，降溫幅度從大到小的順序依次為1∶3涂料、遮陽網、1∶5涂料和1∶8涂料。可見，1∶3涂料的降溫效果最好，遮陽網也有一定的降溫作用，但由于覆蓋大棚內晴天中午比較悶熱，降溫效果不太理想。

2.3.2 地溫

由表3可見，一天中露地的地溫變化不大，為26.1～26.5℃，而棚內地溫在午后有明顯上升，不遮陽升溫幅度最大，晴天和陰天的最大升幅分別為2.8℃和2.1℃；與不遮陽相比，遮陽網在晴天有較好的降溫作用，棚內地溫下降0.5～2.4℃，而陰雨天降溫效果不明顯，1∶3涂料降溫作用明顯，在晴天和陰雨天棚內地溫分別下降0.6～2.6℃和0.2～2.0℃，1∶8涂料和1∶5涂料在晴天也有一定的降溫效果，但陰雨天效果不明顯。可見，1∶3涂料對降低地溫有作用。

表2 不同覆蓋對棚內氣溫的影響Table2 Effect of different coatings on the air temperature in plastic greenhouse

表3 不同覆蓋對棚內地溫的影響Table3 Effect of different coatings on the ground temperature in plastic greenhouse

2.4 不同遮陽材料對辣椒光合特性的影響

從圖2可以看出，在一天中，棚內辣椒的凈光合速率呈先升高后下降的變化趨勢，為單峰型，峰值處于10:00～12:00，其中，不遮陽辣椒的凈光合速率最高出現在10:00，1∶3涂料和遮陽網的最高值出現在12:00，可見，遮陽可使辣椒的凈光合速率峰值延后。與不遮陽大棚相比，遮陽網覆蓋使辣椒全天的凈光合速率明顯減弱，從10:00～16:00，隨著棚內光照增強，涂料覆蓋大棚內辣椒的凈光合速率明顯高于不遮陽，這可能與中午時分不遮陽大棚光照過強，部分氣孔關閉有關。從全天凈光合速率的平均值來看，1∶3涂料最高，為9.73 CO2μmol·m-2·s-1，不遮陽為9.66 CO2μmol·m-2·s-1，遮陽網覆蓋僅為 7.99 CO2μmol·m-2·s-1，說明涂料覆蓋更加有利于辣椒進行光合作用。一天中棚內辣椒的氣孔導度則呈現出逐漸下降的變化趨勢，遮陽網覆蓋辣椒的氣孔導度較其他兩個處理較低，和不遮陽相比，涂料覆蓋辣椒的氣孔導度在10:00～16:00相對較高，早晚相對較低（見圖2）。

圖2 不同覆蓋下辣椒光合特性的日變化Fig.2 Diurnal change of photosynthetic characteristics of pepper under different coating

從圖2可知，棚內辣椒的蒸騰速率呈現單峰型變化趨勢，峰值出現在12:00～14:00，和不遮陽大棚相比，遮陽網覆蓋和涂料覆蓋都可以抑制辣椒的蒸騰速率，其中10:00以前遮陽網抑制相對明顯，而中午時分涂料抑制作用明顯。可見，遮陽網和涂料覆蓋抑制了棚內辣椒的蒸騰速率，有利于辣椒進行光合作用，而涂料覆蓋在中午高溫強光時作用更明顯。棚內辣椒的胞間CO2濃度呈現先降低后升高的變化趨勢，在中午12:00達到最低，不同處理變化趨勢相同，但與不遮陽相比，遮陽網覆蓋辣椒的胞間CO2濃度明顯較高，涂料覆蓋在10:00后明顯升高。

3 結論與討論

遮陽能夠在某種程度上抑制設施內的過分高溫，但目前常用的設施遮陽降溫系統存在不足如前期投入大，溫度分布不均勻，環境濕度提高，地面沾濕及對水質和設備條件要求較高等[6-9]。而降溫涂料可以很簡單地被噴灑在大棚的外層表面，形成白色涂層，根據涂層厚度，遮光率可達23%～82%，并有效降低植物體溫5～12℃[2]。本研究發現，涂料的遮陽降溫效果與其稀釋比例有關，稀釋比例越大，遮陽降溫效果越差；除陰雨天的棚內地溫外，遮陽網具有明顯的遮光降溫作用，只是由于其保溫作用，導致晴天中午棚內出現悶熱現象，這與吳振海等的研究結果[10]不完全相符；相比遮陽網，1∶3涂料不僅能夠降低陰雨天和早晚時分的遮光率，改善棚內光照，延長光照時間，同時降溫效果更好。

目前，尚未見到設施環境與光合作用關系的報道，但遮光對植物影響的報道較多。李潔等研究認為，草莓葉片的凈光合速率與氣孔導度呈正相關，與胞間CO2濃度呈負相關，凈光合速率隨遮光程度的增加而降低[11]。隨遮光程度的提高，美國黑莓葉片的凈光合速率減小，日變化曲線由雙峰型變為單峰型[12]。鄧雄等研究顯示，遮光可提高木瓜的凈光合速率，遮光處理的葉片葉內外蒸汽壓差顯著低于對照，從而使氣孔導度不受高溫低濕環境的抑制[13]，因此遮光處理全天凈光合速率平均值高于對照。本研究顯示，遮陽網覆蓋導致辣椒的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率顯著下降，胞間CO2濃度顯著上升，不利于辣椒的光合作用，涂料覆蓋則不僅能夠改善中午光照過強時辣椒的光合作用參數，使其凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率顯著上升，還可延長辣椒早晚光合時間作用，有利于辣椒生長。

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