不同管理措施對日光溫室環境因子的影響

于 巨，張 琦，3*，林莎莎，段黃金，岳海賓

日光溫室是一種封閉的農業生態系統，人們通過改變或調控植物生長發育的光照、溫度、濕度、土壤等環境條件，以達到生產目標［1－2］。前人在溫室管理方面做了許多研究工作，王蕊［3］、管安琴［4］等結合日光溫室空氣濕度的形成及特點，闡述了溫室內空氣濕度通風管理方法。溫室采取雙層膜覆蓋能夠降低整個系統的熱傳導系數，減小溫度波動［5］；采用高性能除濕機對日光溫室進行除濕，控制日光溫室相對濕度過高［5］；合理進行澆水，合理通風除濕，自然吸濕，中耕除濕，土壤栽培覆蓋地膜等降低溫室濕度［6］；增溫補光燈能預防和減輕日光溫室蔬菜冷害、凍害、病害發生［7］；辛梅等［8］報道了各種災害性天氣下日光溫室的管理措施。近幾年，南疆設施栽培面積迅速增長，但溫室管理多數依據經驗，達不到作物生長的最佳環境。因此，本研究通過采取不同管理措施，研究分析了溫室內主要環境因子的變化，以期為日光溫室科學管理提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于第三師五十三團3連的日光溫室，選擇3座日光溫室作為環境因子調查對象。日光溫室坐北朝南，東西走向，長75 m，跨度10 m，脊高4.7 m，下挖80 cm，骨架為立柱焊接鋼架結構；后墻及東西山墻采用磚混結構，后墻及東西山墻外基部堆土寬3 m，上部寬90 cm，覆蓋普通棚膜，棉被保溫。溫室內種植桃樹，株行距為0.8 m×2 m，樹齡3 a。

1.2 溫室管理方法

1.2.1 溫室不同揭被程度 2016年12月中旬扣棚膜，2017年1月上中旬開始升溫。選擇2017年1月12日（小雪）、13日（晴天）揭被，揭被程度分為保溫被放置溫室前屋面底部（JC1）、保溫被卷至前屋面的1／2處（JC2）、保溫被卷至前屋面頂部（JC3）3 種。 從揭被開始每隔1 h監測溫室內的氣溫、濕度、光照數據，監測時間為 11：00～17：00，土壤溫度每 2 h監測一次。

1.2.2 溫室不同揭被時間 在2017年2月12日（晴天），選取兩座溫室采取12：00通風，分11：00揭被（JB1）、12：00揭被（JB2）進行監測。 監測時間為11：00～17：00，每 2 h 監測一次。

1.2.3 溫室不同通風時間 2017年2月19日（晴轉多云），選取兩座溫室采取10：30揭被，分別在11：00通風（TF1）、12：00通風（TF2）進行監測。 監測時間為 10：00～17：00，每 2 h 監測一次。

1.2.4 溫室不同揭被－通風時間 2017年2月23～25日（晴天），選取同一座溫室分別在10：30揭被－打開通風口（JT1）、11：30揭被－打開通風口（JT2）、12：00揭被－打開通風口（JT3）進行監測。監測時間為 11：00～19：00，每 2 h 監測一次。

1.3 環境因子測定方法

室外監測點設置在溫室外距離前底角3.0 m處，均分6個點，監測點距地面高度為1.0 m。室內監測點置于溫室內距東、西墻12 m和中部，分別距后墻2、4、8 m處，共9個點，監測點距地面高度為1.0 m，測定光照強度、溫度、相對濕度。地溫監測點置于溫室內距東、西墻12 m和中部，距后墻5 m處，共3個點，測土層 5、10、15、20、25 cm 溫度。

溫室內外光照強度測定采用TES－1335型照度記錄儀，氣溫、相對濕度測定采用AR827型溫濕度記錄儀。土壤溫度測定采用河北省武強紅星儀表廠生產的Mc型地溫計。

2 結果與分析

2.1 不同管理措施對溫室內光照強度的影響

2.1.1 揭被程度對溫室光照強度的影響 不同揭被程度溫室內光照強度日變化存在明顯差異（圖1）。1月中旬溫室內光照強度明顯低于溫室外，室外光照強度極顯著（P＜0.05）大于全揭被（JC3）、1／2 揭被（JC2）、全覆蓋（JC1）。 晴天天氣下，11：00 揭開棉被，溫室外部、1／2揭被和全揭被光照強度呈單峰曲線變化，隨著光照強度的增強，溫室內光強增大，15：00時達到峰值，光照強度分別為46.53、29.07、29.97 klx，JC1光照強度為0.02 klx。15：00前全揭被光照強度明顯高于1／2揭被，差異顯著，15：00后兩者相近，差異不顯著。全覆蓋棉被光照強度極低，在0～0.02 klx之間變化，并極顯著低于1／2揭被和全揭被。

小雪天氣溫室13：30開始揭被，溫室光照強度逐漸升高，15：00達到高峰，以后緩慢降低，全覆蓋棉被、1／2揭被、全揭被溫室內和溫室外最大光照強度分別為 0.01、5.67、7.97、16.06 klx。 全揭被（JC3）光照強度極顯著高于全覆蓋（JC1），與1／2揭被（JC2）差異不顯著。降雪明顯降低溫室光照強度，降雪天氣JC3溫室內的最大光照強度僅為晴天JC3的26.59%，差異極顯著。

2.1.2 揭被時間對溫室光照強度的影響 不同揭被時間溫室內外光照強度呈明顯單峰變化曲線（圖2）。11：00時，JB1、JB2溫室內外光照強度分別為14.03、14.19、22.43 klx；隨后急劇上升，15：00 時達最大值，光照強度分別為47.44、46.79、59.37 klx；此后開始急劇下降。兩個溫室內光照強度相差不明顯，JB1光照時間大于JB2。

2.1.3 通風時間對溫室光照強度的影響 通風時間不同對光照強度的影響見圖3。TF1、TF2溫室內外光照強度日變化為單峰曲線。10：30時，TF1、TF2溫室內外光照強度分別為10.85、12.56、19.76 klx；午后15：00左右TF1、TF2溫室內外達到最大光照強度，分別為40.22、42.26、60.82 klx；之后光照強度開始急劇 下降。

圖1 不同揭被程度下溫室內外光照強度的日變化

圖2 不同揭被時間下溫室光照強度的日變化

圖3 不同通風時間下溫室內光照強度的日變化

2.1.4 揭被－通風時間對溫室光照強度的影響 揭被－通風時間不同對溫室內光照強度的影響見圖4。晴天條件下，溫室內光照強度表現出“早晚低、午后高”的變化特點。 11：00 時，JT1、JT2、JT3 溫室內光照強度分別為0.01、0.02、14.64 klx；隨后光照強度逐漸增強，于午后 15：00達到最大光照強度，分別為47.68、49.21、59.71 klx；之后又隨太陽高度角的減小而逐漸減弱。

2.2 不同管理措施對溫室內溫度的影響

2.2.1 揭被程度對溫室溫度的影響 揭被程度對溫室內溫度日變化有明顯的影響（圖5）。1月中旬室外溫度低于0℃。晴天，室外溫度由－9.6℃升至－0.7℃，揭被后溫室內溫度也隨之上升，呈偏單峰曲線變化，前期上升較慢，12：00后迅速升高，16：00達到峰值，全覆蓋、1／2揭被、全揭被溫室溫度分別為8.9、17.6、21.1 ℃。 JC1、JC2、JC3 溫室內日平均氣溫分別為 6.6、12.1、14.7 ℃；12：00 至 17：00，全揭被溫室溫度明顯高于1／2揭被，差異顯著，與全覆蓋差異極顯著，全覆蓋棉被溫室溫度在4.0～8.9℃，并極顯著低于1／2揭被。

圖4 揭被－通風時間溫室內光照強度日變化

小雪天氣室外溫度在－6.5～4.4℃之間，JC1、JC2、JC3溫室日平均溫度分別為 6.4、5.4、5.4℃。13：30揭棉被后不同揭被程度溫室內溫度也隨之緩慢上升，15：00 至 18：00 左右溫度較高，全覆蓋、1／2揭被、全揭被溫室內最高溫度分別為7.0、6.0、6.9℃。全覆蓋棉被溫室溫度明顯高于1／2揭被，差異極顯著，與全揭被差異極顯著，而1／2揭被與全揭被差異不顯著。

2.2.2 揭被時間對溫室溫度的影響 揭被時間對溫室內溫度的影響見圖6。溫室外溫度由2.2℃持續緩慢上升至9.7℃，溫室內溫度則呈單峰變化曲線。11：00時，JB1溫室內溫度為12.3℃，隨揭被時間延長，溫室內溫度逐漸升高，13：00時，JB1溫室內溫度為22.7℃，其升溫速率為5.2℃／h。隨后緩慢上升，15：00達到峰值，最高溫度為24.7℃。15：00后開始逐漸降低，緩慢下降，17：00降至20.2℃，降溫速率為 2.3 ℃ ／h。

JB2溫室內溫度從11：00至13：00由13.3℃升至20.8℃，升溫速率為3.8℃／h。隨后緩慢上升，JB2上升幅度小于JB1，15：00達到峰值，為22.6℃。隨后開始緩慢下降，17：00時降至19.1℃，降溫速率為1.8℃／h。當通風時間一定時，揭被時間早則溫室內溫度上升較快。

圖5 不同揭被程度下溫室內外溫度日變化

2.2.3 通風時間對溫室溫度的影響 通風時間不同對溫度的影響見圖7。10：30開始揭被，室外溫度變化呈上升趨勢，由1.7℃升至10.9℃。13：00時，TF1溫室內溫度由11.4℃上升至18.7℃，TF2由12.0℃上升至22.1℃，TF1、TF2溫室溫度分別上升了7.6、10.1℃；于15：00達到最高溫度，分別為 25.2、25.6℃；此后便緩慢下降，TF1下降幅度略大于TF2。

圖6 不同揭被時間下溫室溫度的日變化

圖7 不同通風時間下溫室內溫度的日變化

2.2.4 揭被－通風時間對溫室溫度的影響 揭被－通風時間不同對溫室內溫度的影響見圖8。根據監測數據可知，晴天條件下，溫室內所種植桃樹生育的溫度范圍是10～22℃。揭被－通風時間不同，溫度呈現與光照強度相似的變化特征。11：00時，JT1、JT2、JT3溫室內溫度分別為8.2、11.4、12.0℃，隨后逐漸上升，13：00時，分別為 20.2、18.3、16.3 ℃，JT1 溫室內溫度明顯高于JT2、JT3的，JT2的又高于JT3。15：00時到達日最高溫度，JT1、JT2、JT3的分別為22.0、22.7、21.1℃；之后又隨光照強度的減弱而緩慢下降，溫度變化差異不大。11：00至13：00，揭被－通風時間越早，溫度上升越明顯。

圖8 不同揭被－通風時間下溫室內溫度的日變化

2.3 不同管理措施對溫室內相對濕度的影響

2.3.1 揭被程度對溫室相對濕度的影響 從圖9中可知，降雪與晴天天氣，JC1、JC2、JC3溫室內相對濕度均維持在一個較高的水平（RH＞90%）且差異不顯著。降雪天溫室外相對濕度逐漸升高，晴天相對濕度逐漸降低。

2.3.2 揭被時間對溫室相對濕度的影響 2月上旬，不同揭被時間溫室內外相對濕度變化均呈下降趨勢（圖10），溫室內隨揭被時間的不同其相對濕度下降程度存在差異。11：00～15：00期間，JB1溫室內相對濕度由99.56%下降至72.80%，而JB2由99.29%下降至66.98%，JB1、JB2分別下降了26.76、32.31個百分點，JB2相對濕度下降程度高于JB1。15：00以后，溫室內相對濕度緩慢下降，JB1、JB2溫室內相對濕度相差不大。

2.3.3 通風時間對溫室相對濕度的影響 如圖11所示，溫室內外相對濕度均呈下降趨勢。通風時間不同，溫室內相對濕度下降趨勢也有差異。10：30～13：00時段，TF1室內相對濕度由 98.50%下降至68.67%，TF2由99.36%下降至 90.69%，TF1、TF2室內相對濕度分別下降了29.83、8.67個百分點。通風時間不同溫室內相對濕度下降幅度表現為TF1＞TF2，即通風時間越早溫室內相對濕度下降越快，降濕效果越明顯。

圖9 不同揭被程度下溫室內外相對濕度的日變化

圖10 不同揭被時間下溫室相對濕度變化

圖11 不同通風時間下溫室內相對濕度變化

2.3.4 揭被－通風時間對溫室相對濕度的影響 不同揭被－通風時間對溫室內相對濕度的影響見圖12。11：00時，JT1溫室內相對濕度為84.98%，JT2、JT3溫室內相對濕度均較高（RH＞96.0%）；13：00時，分別下降至59.71%、63.26%、59.14%；隨后逐漸緩慢下降，JT3溫室內相對濕度明顯低于 JT1、JT2，JT1與JT2相差不大；于19：00到達最低相對濕度。在天氣狀況較好情況下，揭被－通風時間無論早晚，溫室內濕度下降均明顯。

2.4 不同管理措施對溫室內土壤溫度的影響

2.4.1 揭被程度對溫室土壤溫度的影響 從圖13可知，揭被程度對溫室內土壤溫度變化有較大影響，表現為JC3＞JC2＞JC1，5 cm和10 cm土層深度溫度變化更為明顯。5 cm土層JC3土壤溫度達到18.4℃，顯著高于JC2（15.1℃），極顯著高于JC1（8.5℃）。10 cm土層JC3土壤溫度達到15.9℃，顯著高于JC2（13.0 ℃），極顯著高于 JC1（7.7 ℃）。 15、20、25 cm土壤溫度均達到7.0℃以上，差異不顯著，即接近土壤表面溫度變化隨揭被程度越大越明顯。

圖12 不同揭被－通風時間下溫室內相對濕度的變化

2.4.2 揭被時間對溫室土壤溫度的影響 從圖14可知，不同土壤深度的地溫變化幅度均表現為5 cm＞10 cm＞15 cm＞20 cm＞25 cm，不同揭被時間對5 cm土壤溫度變化幅度影響較大。15：00時，JB2（5 cm土溫）達到最大溫度，隨后開始降低；JB1（5 cm地溫）則持續緩慢上升，即JB2（5 cm）土壤溫度變化幅度大于 JB1（5 cm）。

2.4.3 通風時間對溫室土壤溫度的影響 通風時間不同對土壤深度的地溫變化有一定影響（圖15），隨通風時間不同，地表5 cm土壤溫度變化幅度較大，其余土層溫度變化基本呈上升趨勢。15：00以后，TF1（5 cm）土壤溫度開始下降，TF2仍然持續緩慢上升，即TF1（5 cm）土壤溫度變化幅度大于 TF2（5 cm）。揭被時間一定，通風時間越晚，5 cm土壤溫度變化幅度越小。

2.4.4 揭被－通風時間對溫室土壤溫度的影響 揭被－通風時間不同對溫室內土壤溫度的影響見圖16。采取揭被直接打開通風口的措施，5 cm土壤溫度變化幅度較大，且與溫室內氣溫變化趨勢相同，其余不同土層溫度仍持續在上升。

圖13 晴天揭被程度對溫室內土壤溫度的影響

圖14 不同揭被時間下溫室內土壤溫度的日變化

圖15 通風時間溫室內土壤溫度日變化

3 小結與討論

3.1 光照強度

光照是日光溫室獲取能量的唯一來源，它是決定日光溫室內環境條件的主導因素［9］。研究表明，溫室內光照條件的好壞取決于外界天氣狀況，這與崔建云等［10］的研究結果一致。其次，溫室覆蓋物不同揭被程度顯著影響了溫室內光照。晴天，揭被程度越大，溫室內光照條件越好；降雪條件下，外界光照條件本身就弱，加上覆膜溫室內的光照強度下降更加明顯，不利于提高溫室內光照條件。揭被、揭被－通風時間僅影響了溫室內接受光照的時間，未能對光照強度大小產生明顯影響。外界光照條件較差時，全覆蓋棉被能夠減少溫室內熱量散失，能夠起到一定的保溫作用，必要時可采取人工補光。

3.2 溫度

溫室內溫度管理是桃溫室栽培的成敗關鍵。研究表明，日光溫室扣棚升溫期，以及桃樹花期，溫室內溫度均隨溫室外界光照強度的變化而變化，且存在明顯的相關性。溫室內溫度差異由天氣狀況、不同揭被程度而造成，晴天，揭被程度大，溫室內溫度則升高明顯；降雪天則相反，這與佟國紅等［11］的研究結果不一致。揭被、通風、揭被－通風管理措施中，揭被、揭被－通風時間早，溫室內溫度上升較快；通風時間早，溫度上升較慢。天氣狀況較好，宜采取早揭被、揭被－通風管理，利于降濕。

圖16 揭被－通風時間溫室內土壤溫度的日變化

3.3 濕度

通風是降濕最有效的措施，試驗中溫室密閉階段，溫室內濕度較高，通風后，溫室內濕度明顯降低。不同揭被、通風、揭被－通風時間管理下溫室內濕度變化趨勢與外界大致相同，且與外界光照強度、溫室內溫度變化情況相反。冬天溫室管理中，晴天條件下，可采取早揭被－通風、通風，利于升溫降濕；天氣狀況較差條件下，不宜揭被，否則易造成溫室內低溫高濕，以致溫室內桃樹受到不同程度的凍害甚至死亡。

3.4 土壤溫度

研究結果表明，溫室中不同深度土壤溫度變化幅度，隨著土壤深度的增加而逐漸減小，最高溫出現的時間也逐漸推遲，這與李仁杰等［12］的研究結果一致。扣棚升溫期間，晴天條件下，揭被程度與地溫變化情況具有明顯的相關性。在花期，發現在通風時間早、揭被時間晚，以及揭被－通風措施下，溫室內5 cm地溫和氣溫的變化規律基本一致，而其余土壤溫度還未出現下降趨勢。原因是地溫變化相對于氣溫變化具有一定的滯后性，最高地溫出現時間較最高氣溫出現時間晚2～3 h。在溫室管理中，應注重適時蓋被保溫，以防溫室夜晚土壤溫度下降過快而造成低溫冷害。

日光溫室內外的氣象因子是相互影響、互相關聯的，室外光照強度的變化對于室內環境因子的變化影響甚大。科學合理管理措施尤為重要，通過對比不同管理措施，發現升溫期間，晴天全揭被，光照不足情況下，適宜全覆蓋保溫。花期，晴天適宜早揭被－通風較好，降濕效果顯著，升溫較好。

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