张国海,张玉华,刘德义,韩爱平 ,李 冰
(1.天津市东丽区农业技术推广中心,天津 300300;2.天津市东丽区气象局,天津 300300;3.天津市农业技术推广站,天津 300061)
温室作为设施农业中一种普遍使用形式,在农业生产中发挥巨大作用。但是,温室在冬季生产中存在弱光、保温性能差及土壤连作障碍等方面的问题。通过近10 a对温室种植蔬菜进行的跟踪调查发现,温室作为冬季保护地蔬菜生产存在诸多不利环境条件,成为限制温室生产优势发挥的瓶颈。
太阳光为农作物生长发育提供能量。光照不足,使农作物生长发育缓慢,降低产量。光照反映在光照强度和光照时数两个方面,在一年中随着地球公转而变化,四季表现不同。在冬季里光照强度最弱,日照时数最短。据2005-2011年气象资料记载,夏季日照时数为5.8-7.5 h;冬季日照时数4.3-6.8 h,平均日照时数冬季比夏季少0.86 h。2010-2011年冬季测定,温室外光照强度为60 000 lx,温室内实际光照强度为35 000 lx。2004年邱彤等人在紫外光和日光对噬藻体PP活性的影响的研究中测定,在夏季,光照强度从8∶00 到 11∶00 时快速增加,至 13∶00 达到峰值,随后稳步下降.其中光照强度在70 000 lx以上的时间段为11∶00到13∶00。冬季,光照强度的最高峰出现在11∶30,70 000 lx以上的光照强度出现在11∶30 到 12∶30 之间。70 000 lx 以上光照强度冬季比夏季持续时间缩短1 h,减弱了光照强度。
在温室栽培管理中,保温被掀盖时间影响到光照时间长短。温室塑料膜污染物影响透光率,通过在华明复垦农业园区对新老膜透光率的测定,温室覆盖膜对透光影响较大。据2010年2月4日测定温室膜冲洗后光照强度为38 000~40 000 lx,未冲洗的光照强度 30 000~33 000 lx,比冲洗棚膜减少50%。若遇上多云或阴天,光照强度会大大减弱;2012年1月12日10∶30测定,温室内光照强度新膜为20 000 lx,老膜为12 200 lx,温室外为25 000 lx,新膜较老膜透光性好,老膜光照强度比新膜减少39%,比自然光照强度减少51.2%。
表1 温室常种植几种蔬菜品种的需光情况单位:lx
从列举温室常规栽培蔬菜品种的光补偿点和光饱和点来看,冬季温室光照条件,不能满足蔬菜生长发育的光照条件要求,光照强度刚刚达到光补偿点,达不到光饱和点,不能发挥蔬菜增产潜力。若能有充足光照,可使蔬菜产量提高20%~30%。
据气象资料记载,天津地区夏季日平均气温达到26.3℃,地表温度29.8℃,冬季日平均气温-1.4℃,较夏季下降 27.7℃,地表温度-3.0℃,较夏季下降32.8℃。夏季太阳日平均辐射量为19.9 MJ/m2,冬季太阳日平均辐射量为9.0 MJ/m2,比夏季减少10.9 MJ/m2,说明冬季太阳传递到地球的热量少。温室蔬菜冬季生产又是反季节种植,而冬季又是一年中温度最低季节。第二代节能温室本身具有一定的保温性能,但温室内气温和地温较低,达不到农作物生长发育所需的温度要求。据2009-2011年测定,在使用普通保温材料条件下,温室最低温度为-1~5℃。如果不加盖保温材料是难以保证蔬菜正常生长发育的,特别是果菜类蔬菜对温度要求较高,需要较好的保温材料覆盖才能达到生长发育温度。
在农作物生长发育中,二氧化碳是光合作用不可缺少的重要原料之一,若其浓度不足,严重影响农作物产量提高,特别在光照充足条件下,二氧化碳浓度不能满足蔬菜光合作用需求。温室种植各种蔬菜都要求二氧化碳最低浓度,一般为(300~500)×10-6, 而在光照充足的中午温室内二氧化碳浓度下降到200×10-6以下,直接降低光合产物产生。以天津市东丽区无瑕农业生态园的温室西瓜为例,在上午10时后是光合作用最旺盛时期,测定二氧化碳浓度最低只有180×10-6,而西瓜要求二氧化碳最佳浓度是1 000×10-6,温室中二氧化碳浓度低于这个标准。
因温室农作物栽培面积有限,往往一种作物或几种作物连续种植多年。连作会积累大量病原菌,引发土传病害的发生。
针对温室冬季生产中存在的问题,可采用人工方法增加温室内光照强度和光照时间;或者采用其它技术措施增加光照强度和时间来提高温室内温度。
2.1.1 张挂反光膜
在温室后墙悬挂反光膜,其规格为10 000 cm×100 cm,可悬挂两幅宽,据2010年 2月8日测定,使用反光膜可增加光照强度2 700 lx。
2.1.2 安装使用补光灯
一般400~500 m温室要安装35 W补光灯20~30盏,单灯光照强度为103 lx,每间温室安装22盏,温室内总光强度为2 266 lx,如果遇上阴天全天开灯6-8 h。经试用,在早晨开灯或下午4时后开灯,可延长光照时间3-6 h,使叶菜类蔬菜增产20%~40%,茄果类蔬菜增产20%~30%。
2.2.1 温室外加盖保温材料 内设加温设备等
在温室棚膜上和墙体外加盖保温被,温室内设暖气、电暖气或煤炭炉等增温设备。还可根据温室中种植蔬菜种类选用保温材料配合使用。在2009年冬,对天津市东丽区华明滨海宅基地复垦农业园区各种保温材料及配合使用的保温效果进行了试验研究。选择5种保温材料使用方式进行试验,①无滴膜+毯子+棉被+暖气+后墙被+外墙覆膜;②无滴膜+毯子+棉被+暖气+后墙被;③无滴膜+毯子+棉被+电暖气(3台)+二膜;④普通膜+棉被+二膜;⑤普通膜+棉被。试验测定结果表明:随着保温材料增加,温室保温效果提高,但各种保温材料使用方式之间存在差异,第一种保温形式保温效果优于其它4种保温形式,前3种保温形式最低温度达到黄瓜等果菜类生长发育所要求的温度;后2种保温形式保温效果最差,最低温度在6~6.4℃,达不到黄瓜和番茄等果菜类生长最低温度要求(13℃)。不同保温材料的温差不同,说明每天温室内达到最高温度后,保温性能好的,降温速度慢,降幅小;反之,则降温速度快,温差较大,降幅大。
2.2.2 使用地热线增温
该种增温技术措施,主要用于蔬菜育苗。可以使苗床温度提高10~30℃,还使温室夜间最低温度提高 6~10℃。
2.2.3 实施秸秆生物反应堆技术
该项技术是通过秸秆生物反应产生生物能,放出热量,提高温室的地温和气温。据试验,天津地区温室内气温提高1~2℃,20 cm地温提高2~3℃。
2.2.4 选用耐寒蔬菜品种
在种植蔬菜品种中,叶菜类蔬菜抗寒性较强,茄果类品种抗寒性较弱。2009年冬季观察测定,芹菜能耐低温-3~-5℃;油麦菜耐低温8~-1℃;油菜耐低温-3~-5℃;菠菜耐低温-6~-8℃;而黄瓜在-2℃时就会发生冻害。在温室蔬菜冬季生产实际中,根据保温条件,选择种植蔬菜品种。温室冬季不加温条件下,应选择耐寒性强、生长周期短的叶菜类蔬菜品种,如芹菜、油麦菜及油菜等,充分利用设施和气候资源,达到节能增效,实现低碳农业。
目前,增加温室二氧化碳浓度有以下几种方法:直接燃烧液化气,产生二氧化碳;直接使用干冰释放二氧化碳,使用量为6 000 g/667 m2;用硫酸与碳酸氢铵反应,产生二氧化碳;
应用秸秆生物反应堆技术。此项技术是利用秸秆在发酵过程中产生生物能,放出二氧化碳。可将温室中二氧化碳浓度提高到693.4×10-6,较对照二氧化碳含量245.8×10-6高1.82倍;直接燃烧丙烷气可产生二氧化碳。在600 m2面积的大棚内,燃烧1.2~1.5 kg就可使大棚内二氧化碳浓度提高到1 300×10-6,可根据棚的面积确定燃烧丙烷气的数量。
2.4.1 嫁接技术
温室黄瓜嫁接选用黑籽南瓜做砧木,黄瓜做接穗,克服连作引起土传病害,可有效防止黄瓜枯萎病的发生,防治效果达90%以上。
2.4.2 高温闷棚
在盛夏季节将温室用棚膜完全封闭,温室内气温升至70℃,土壤地温达到60℃,闷棚15-30d,地温杀菌率可达80%以上。利用高温杀死虫卵和病菌,减少病虫害的发生率,高温处理后,通过温室白粉虱诱测结果显示:处理温室诱虫总量为108头,对照温室诱虫总量为555头,经过高温处理的温室内白粉虱数量减80.53%;高温处理温室土传病害发生率只有14.69%,对照温室发病率达30.4%,处理比对照降低51.67%。结合施用石灰氮与秸秆发酵处理后,可使根结线虫病防治效果达89%以上,还明显减轻枯萎病、根腐病、黄萎病、疫霉病、灰霉病、茎基腐病以及细菌、病毒性等十余种病害的发生。
2.4.3 土壤消毒
2.4.3.1 太阳热消毒法
利用7-8月份高温季节,清除前茬蔬菜植株残体及杂物,施入少量熟石灰与粉碎稻草、秸秆,再加入牛粪深翻50~60 cm后,灌大水,然后覆盖废旧塑料薄膜,在太阳下密闭暴晒15-25 d,使10 cm地温达50~60℃,有效预防枯萎病、青枯病及软腐病等土传病害。
2.4.3.2 化学药剂消毒
土壤翻松后用浓度40%甲醛稀释成100倍液均匀喷洒,然后重新深翻将药土均匀混合,密闭温室45 d,到时间打开通风口通风,15 d后即可进行播种或栽植。据辽宁省葫芦岛市连山区农业技术推广中心2009-2011年在温室蔬菜生产上试验,用98%棉隆微粒剂(MG)和1%申嗪霉素悬浮剂(SC)熏蒸消毒处理土壤,可防治黄瓜的枯萎病和根结线虫病、番茄的青枯病和疫病、茄子的黄萎病及辣椒的根腐病,效果达80%~90%,有效控制土传危害。
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