日光温室不同高温闷棚方式对大棚内外空气温湿度和棚内土壤温湿度的影响*

吉光鹏，魏俊梅，张栋海，牛蛉磊，吴玉蓉，曹琦明

（第三师农业科学研究所，新疆 图木舒克 843900）

日光消毒，是采用地膜覆盖土壤，利用太阳辐射对土壤的增温作用使土壤长期处于并保持一定高温，利用热能杀死土壤中的有害生物，包括细菌、真菌、放线菌、根结线虫、地下害虫和杂草种子等[1]。目前日光消毒技术在国外许多国家已广泛应用，在国内也有诸多学者进行研究，用于防治土传病害发生，近年来已逐渐被人们所了解和应用。

高温闷棚是一种生态防治措施，具有高效无污染的特点。主要是利用夏季以阳光蓄热为基础，结合生物产热、化学放热所产生的三大热能综合作用，提高大棚空气温度和地温，利用高温条件对土壤进行消毒[2]。通过对种植区域的高温闷棚处理，使耕层20 cm 以上土壤形成40 ℃以上的持续高温，有效杀灭大部分藏匿在土壤中、大棚墙缝、植株残体等处影响作物生长的地下害虫及其虫卵和部分杂草[3]。7～8 月是太阳光线最强的时节，利用日光能进行高温闷棚对土壤及棚室消毒，不仅能提高棚室地温，有效杀灭土壤中的害虫及菌落，还能促进有机质腐熟，增加土壤团粒结构，已是农业生产的主要推广措施之一。

本试验利用日光消毒对大棚进行高温闷棚处理，探究大棚不同覆膜方式对大棚内外空气温湿度和耕层土壤温湿度的影响，以期为日光消毒技术的推广提供试验数据及基础应用案例。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以新疆生产建设兵团第三师五十一团大棚基地10年种植年限的大棚作为试验对象，大棚长度为140 m，宽度为4.5 m，棚膜为大棚专用塑料膜，地膜选用0.08 mm白地膜。试验对象地理位置为39°65′N、78°95′E，海拔1 108.8 m，年平均日照时间2 449.6 h，无霜期达到225 d，年平均气温12.8 ℃，年均降水量63.2 mm，年均蒸发量2 127.2 mm，年均相对湿度在55%以下，属典型暖温带内陆型极端干旱气候。

1.2 试验设计

试验利用大棚种植空闲期，开展采用白地膜覆盖日光消毒技术试验，共设置2个处理，处理1：大棚温室双膜覆盖（棚膜+地膜）；处理2：大棚温室单膜覆盖（棚膜），2个处理试验面积均为315 m2。

1.3 测定方法

试验进行期内，大棚温室内外各悬挂3 个型号为EL -USB -2 温湿度露点记录仪，测量并记录试验期间大棚内外的空气温湿度数据，每1 h 测量1次，记录整个闷棚过程15 d 的空气温湿度变化情况；采用型号为TZS-2X-G 多点温湿度记录仪，测定并自动记录每个处理0～10 cm、10～20 cm 土层土壤温湿度，设定每1 h 测量1 次，记录整个闷棚过程15 d 早晨08：30 至凌晨00：30 的土壤温湿度变化情况。

1.4 数据处理

试验中采集空气、土壤温湿度日变化数据，取高温闷棚15 d 数据平均值并用Excel 2019 制作空气、土壤温湿度日变化曲线。

2 结果与分析

2.1 温室白地膜覆盖土壤日光消毒对空气温度的影响

图1 为大棚内外空气温度日变化曲线显示，大棚内外空气日变化曲线呈现不同变化趋势，但最大值均出现在下午18：00，并且大棚内空气各时段平均日变化温度普遍高于大棚外空气温度。大棚内空气温度变化呈“单峰”型变化曲线，从上午09：00开始迅速升高，到中午14：00升温幅度变缓，直至下午18：00达到最高温53.8 ℃，但空气温度在达到最高温后迅速下降，在夜间23：00气温下降到30 ℃以下，之后气温下降幅度趋于平缓直至清晨08：00达到最低温21.1 ℃；大棚外空气温度变化呈“双峰”型变化曲线，从上午09：00开始迅速升高，到中午13：00达到第一个峰值，之后2 h气温下降，到下午16：00气温再次回升直至下午18：00达到最高温40.7 ℃，空气温度在达到最高温后开始迅速下降，到凌晨05：00出现气温最低温14.4 ℃。说明闷棚处理能够明显提高空气温度并且无气温波动影响。

从图1大棚内外空气温度日变化监测结果数据可知，高温闷棚的15 d 内，除早晨09：00 外，大棚内其它各时段的空气平均温度均大于大棚外空气温度，大棚内日平均气温34.0 ℃，较大棚外增温9.9 ℃，说明闷棚处理对于空气温度影响较大，能够有效增加闷棚期间的积温。

图1 大棚内外空气温度平均日变化情况

2.2 温室白地膜覆盖土壤日光消毒对空气湿度的影响

大棚内外空气相对湿度日变化曲线（图2）显示，大棚内外空气相对湿度日变化呈现相同变化趋势，均为“单峰”型变化曲线，最大值均出现在夜间02：00。大棚内空气相对湿度最小值出现在下午17：00，之后2 h 缓慢提升，到傍晚19：00 空气相对湿度开始迅速升高，直至夜间02：00 达到最大值82.6%，继而开始缓慢下降，但一直保持在高湿度范围内，00：00～09：00 空气相对湿度一直保持在70%以上，到上午10：00开始快速下降；大棚外空气相对湿度在下午18：00为最小值，之后开始逐渐上升，到夜间02：00 达到最大值70.3%。00：00～8：00 空气相对湿度保持在60%以上，早晨08：00 后空气相对湿度开始逐步下降直至最小值。整个高温闷棚期间，大棚内空气相对湿度≥70%的时数为10 h，相对湿度≥60%的时数为12 h，相对湿度≥50%的时数为14 h；大棚外空气相对湿度≥70%的时数为1 h，相对湿度≥60%的时数为9 h，相对湿度≥50%的时数为10 h。说明闷棚处理能够有效的保持较高的空气湿度。

图2 大棚内外空气湿度平均日变化情况

从大棚内外空气温度日变化监测结果（图2）数据可知，高温闷棚的15 d，除中午14：00 外，大棚内其它各时段的平均空气相对湿度均高于大棚外空气相对湿度，大棚内日平均相对湿度55%，大棚外日平均相对湿度44.8%，大棚内相对湿度较大棚外高10.2%，说明日光消毒期间，闷棚处理能有效提高大棚内空气湿度。

2.3 温室白地膜覆盖土壤日光消毒对棚内不同土层土壤温度的影响

大棚内不同土层土壤平均温度日变化曲线（图3）显示，双膜覆盖和单膜覆盖下不同土层的土壤温度均呈现出“单峰”型变化曲线。双膜覆盖和单膜覆盖处理下0～10 cm土层和10～20 cm土层的最高地温均出现在19：30 至21：30 时间范围内，且10～20 cm 土层较0～10 cm 土层先达到最高地温。双膜覆盖0～10 cm 土层最高地温出现时间节点为晚上21：30，10～20 cm 土层范围内晚上20：30 达到最高地温；单膜覆盖0～10 cm 土层范围内晚上20：30 达到最高地温，10～20 cm土层范围内晚上19：30达到最高地温。达到最高地温后，在凌晨00：30 之前不同土层双膜覆盖处理较单膜覆盖处理降温幅度大。双膜覆盖处理下0～10 cm 土层范围内降温12.5 ℃，为最大温差，降幅25.99%，10～20 cm 土层范围内降温8.33 ℃，降幅21.39%；单膜覆盖处理下0～10 cm土层范围内降温4.6 ℃，降幅13.86%，10～20 cm 土层范围内降温3.7 ℃，为最小温差，降幅12.54%。说明双膜覆盖处理较单膜覆盖处理延迟地温最高温到达时间且达到最高温后，降温幅度大，有利于土壤水分的积累与保持。

从大棚内不同土层土壤平均温度日变化数据（图3）可以看出，高温闷棚的15 d，双膜覆盖处理可以使大棚内土层10 cm、20 cm 地温迅速提高，且均高于单膜处理地温。双膜处理0～10 cm 平均地温37.4 ℃，最高温度为48.1 ℃，10～20 cm 平均地温32.7 ℃，最高地温为38.5 ℃；单膜处理0～10 cm平均地温26.8 ℃，最高地温为33.2 ℃，10～20 cm 平均地温25.1 ℃，最高地温为29.5 ℃。双膜覆盖0～10 cm土层范围35 ℃以上地温持续时间＞11 h/d，40 ℃以上地温持续时间＞6 h/d；10～20 cm 土层范围35 ℃以上地温持续时间＞8 h/d；单膜覆盖0～10 cm、10～20 cm 土层范围未出现大于35 ℃地温。说明双膜覆盖处理提高大棚耕层地温的效果明显优于单膜覆盖处理且可有效增加耕层范围内高温延续时间。

图3 大棚内土壤温度度平均日变化情况

2.4 温室白地膜覆盖土壤日光消毒对不同土层土壤湿度的影响

大棚内不同土层土壤平均湿度日变化曲线（图4）显示，2 个处理0～10 cm、10～20 cm 土层平均土壤湿度随着时间的推移均无明显变化，说明2 个处理对于保持土壤水分均有较好的作用。

图4 大棚内土壤湿度平均日变化情况

从图4大棚内不同土层土壤平均湿度日变化数据可知，高温闷棚的15 d，双膜覆盖处理下0～10 cm土层平均湿度25.7%，10～20 cm 土层平均湿度27.4%；单膜覆盖处理下0～10 cm 土层平均湿度21.0%，10～20 cm 土层平均湿度27.1%。说明双膜覆盖较单膜覆盖可有效增加0～10 cm 土层土壤湿度，但对10～20 cm土层土壤湿度影响甚微。

3 讨论

（1）日光消毒期，闷棚处理明显提高大棚内空气温度。本试验研究发现,日光消毒期大棚内空气温度最高温达53.8 ℃，大棚外空气温度最高温达40.7 ℃，闷棚处理使大棚内增温13.1 ℃，增幅32.19%。袁根兰[2]和孙金利[4]研究表明,大棚内空气平均温度高于大棚外空气平均温度，与本研究结果相似。（2）日光消毒期，闷棚处理有效的提高并保持大棚内较高的空气湿度。本试验研究发现,高温焖棚期间，大棚内空气相对湿度≥60%时数为12 h，大棚外空气相对湿度≥60%时数为9 h，且大棚内空气相对湿度最高为82.6%，大棚外空气相对湿度最高70.3%。这与袁根兰[2]大棚内空气湿度高于大棚外空气湿度的研究结果相同。（3）高温闷棚双膜覆盖能够明显提高耕层地温，并延长高温消毒持续时间。本试验研究表明，高温闷棚双膜覆盖较单膜覆盖使0～10 cm耕层平均地温达到37.4 ℃，提高10.6 ℃；10～20 cm耕层平均地温32.7 ℃，提高7.6 ℃，此结果与雷玉明[5]和董孔军[6]等双膜覆盖比单膜覆盖的增温效果好研究结果相似。本试验研究表明双膜覆盖使耕层地温达到有效灭菌温度，并且高温持续时间得以延长，使得消毒效果得到保障。双膜覆盖0～10 cm土层35 ℃以上地温持续时间＞11 h/d，10～20 cm 土层35 ℃以上地温持续时间＞8 h/d，而单膜覆盖耕层无高于35 ℃地温。以色列Katan J.[7]和杨振翠[8]等的研究均发现温室土壤进行高温消毒35 d以上可使温室土壤中的真菌数量显著减少。（4）日光消毒可使大棚耕层表层土壤湿度明显提高。试验研究结果表明，大棚10 cm土层范围内土壤湿度明显提高，20 cm土层范围内土壤湿度无明显提高，但均高于棚膜处理土壤湿度。地膜覆盖后0～10 cm土层平均湿度达25.7%，比单膜覆盖高4.7%，有利于保持0～10 cm耕层土壤水分；双膜覆盖10～20 cm 耕层土壤水分较单膜覆盖相差0.3%，差异不明显。（5）本试验利用日光消毒，探究闷棚处理对大棚内空气温湿度和耕层土壤温湿度的影响，缺少对土层微生物、真菌、细菌等的研究。孙金利[9]等研究发现：土壤微生物数量以细菌最多，其次是放线菌，再次为真菌，日光消毒对土壤中细菌数量影响最明显；覆膜处理经过日光消毒对杂草有明显的防除效果。薛玉霞[3]研究发现，闷棚处理能够有效杀灭大部分藏匿在土壤中、大棚墙缝、植株残体等处的真菌、细菌及部分病毒，以及大部分地下害虫及其虫卵和部分杂草。

4 结论

本试验利用高温闷棚处理对大棚进行日光消毒，探究大棚内外空气温湿度和不同土层土壤温湿度的变化，得出如下结果：（1）日光消毒期间，大棚内空气温度较大棚外空气温度有明显提高，大棚内空气温度日变化各时段的平均温度普遍高于大棚外空气温度。（2）日光消毒期间，大棚内空气湿度较大棚外空气湿度有明显提高，并且高湿度持续时间增加，大棚内平均空气相对湿度普遍大于大棚外空气相对湿度。（3）日光消毒期间，双膜处理使大棚内0～10 cm 土层和10～20 cm 土层地温迅速提高，且均高于单膜处理地温；双膜处理土层高温持续时间长于单膜处理；10～20 cm 土层较0～10 cm 土层先达到最高地温；（4）日光消毒期间，双膜处理使大棚内0～10 cm 土层土壤湿度明显提高，10～20 cm 土层土壤湿度无明显提高，但均高于单膜处理土壤湿度。

综上所述，利用夏季大棚空闲期做高温闷棚处理能够有效提高大棚内空气温湿度和作物耕层土壤温湿度，至于对土壤中真菌、细菌、放线菌和草种的影响有待进一步研究。