大棚柑橘园内外温湿度与土壤温度变化研究

冯雅婷 朱红卫 赵迎新 向守宏 林震 李虎 余华伟

摘要 以宜昌市農业科学研究院（枝江试验站）一处柑橘大棚设施为研究对象，探究大棚柑橘园内外温湿度与土壤温度的变化情况。结果表明，与室外相比，大棚内平均气温更高、波动较大，日平均相对湿度较低，棚内温度与室外温度呈极显著正相关（P<0.01），棚内湿度与棚内温度和室外温度均呈现极显著负相关（P<0.01）、与室外湿度呈极显著正相关（P<0.01）。随着土壤深度的增加，土壤温度变化幅度逐渐减小，并表现出一定的滞后性，且10 cm深度处的土壤温度在一天中呈明显的正弦规律变化，在08：00左右到达低谷、16：00左右到达顶峰。靠大棚最外侧的果树土壤温度较其他区域更高，由于大棚北面两扇门常处于敞开状态，其附近的果树土壤温度较其他区域更低；晴天土壤温度随着土壤深度的增加而逐渐降低，阴雨天土壤温度随着土壤深度的增加而逐渐升高。

关键词 柑橘；大棚；温湿度；土壤温度

中图分类号 S-3；S 628  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）23-0203-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.046

Study on Temperature and Humidity Inside and Outside the Shed Citrus Orchard and the Changes of Soil Temperature

FENG Ya-ting1， ZHU Hong-wei2， ZHAO Ying-xin3 et al

（1.Water Conservancy and Lake Bureau of Xiaochang County， Xiaochang，Hubei 432900；2.Zhijiang Water Conservancy Project Quality and Safety Supervision Station， Yichang， Hubei 443000; 3. Yichang Dongfeng Canal Irrigation District Administration， Yichang， Hubei 443000）

Abstract A citrus greenhouse facility of Yichang Academy of Agricultural Sciences （Zhijiang Experimental Station） in Hubei Province was taken as the research object to explore the changes of temperature and humidity and soil temperature inside and outside the shed citrus orchard.The results showed that compared with the outdoor， the average temperature in the greenhouse was higher， the fluctuation was larger， and the daily average relative humidity was lower.There was a significant positive correlation between the inside temperature and the outside temperature （P<0.01）. There was a significant negative correlation between the inside humidity and the inside temperature， the outside temperature （P<0.01）. There was a significant positive correlation between the inside humidity and the outside humidity （P<0.01）.With the increase of soil depth， the variation amplitudeof soil temperature decreased gradually and showed a certain lag.Soil temperatures at a depth of 10cm showed a significant sinusoidal pattern throughout the whole day， reaching the trough around 08：00. and the peak around 16：00.The soil temperature of fruit trees outside the greenhouse was higher than that in other areas.Because the two doors in the north of the greenhouse were often open， the soil temperature of the fruit trees near them was lower than that in other areas.The soil temperature gradually decreased with the increase of soil depth in sunny days， and gradually increased with the increase of soil depth in rainy days.

Key words Citrus;Shed;Temperature and humidity;Soil temperature

作者简介 冯雅婷（1998—），女，湖北武汉人，硕士，从事柑橘节水灌溉方面研究。*通信作者，硕士，从事多光谱遥感监测方面的研究。

收稿日期 2022-10-31

设施农业是现代农业一种主推的发展方式，然而目前在柑橘种植方面的应用研究还较少［1］。柑橘设施栽培是指在温室、塑料大棚或其他设施中进行栽培［2］。该栽培方式不仅有利于抵御自然灾害、减轻损失、控制病虫害传播［3］，而且可以通过调控柑橘果树在生长发育过程中的温湿度和水肥等环境因子来提高果实品质和产量［4］。德国1619年利用玻璃温室栽培实现了甜橙的安全越冬［5］，但我国柑橘设施栽培起步相对较晚，栽培品种以温州蜜柑和中、晚熟杂柑为主［6］。研究表明，相较于露地栽培，设施栽培可以提高柑橘的果实色差指数等外观品质及固酸比、可溶性固形物含量、VC含量等风味品质，果实的品质和商品性均得到提升［7-10］，极大地提高了柑橘生产的经济效益。伴随着柑橘产业的快速发展，浙江、广西等地柑橘产区开始大面积发展柑橘大棚设施栽培，以延长柑橘果实的上市期、提高果实品质［11］。然而，我国设施柑橘栽培常常由于管理技术不到位导致果树产量和品质不稳定甚至下降，难以获得良好的经济效益［12］。为此，对设施条件下大棚内各环境因子及管理措施对果树生长发育、果实品质和产量的影响探究需要进一步深入，以探索更优质、高效的柑橘设施栽培管理模式。陈昱辛等［13-14］在遮雨棚设施条件下探究了滴灌水肥一体化对柑橘光合作用、产量及水分利用效率的影响，证实了该管理方式在节水、省肥、稳产、提高光合作用和水分利用效率上的积极作用。

宜昌是农业农村部规划的长江流域优势柑橘产业带，有2 000多年的柑橘栽培历史，目前柑橘产业已成为当地农民增收的重要产业［15-16］，通过柑橘的设施种植结合适宜的管理模式来提高当地的柑橘品质，对宜昌柑橘产业的发展将起到推动作用。笔者对宜昌市农业科学研究院（枝江试验站）的一处柑橘大棚设施内外温湿度和土壤温度变化情况进行分析，以期为当地设施柑橘管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 試验地概况

试验于2021年5—11月在宜昌市农业科学研究院（枝江试验站）进行，试验区为砂壤土，土壤容重为1.28 g/cm2，田间持水量为19.98%（质量含水率）。试验站地处东经111°48′，北纬30°36′，海拔46 m。枝江市年降水量1 041.8 mm，平均气温16.5 ℃，属于亚热带大陆性季风气候，具有夏季高温多雨、冬季温和少雨等特点。

1.2 试验设计

试验用大棚为四连栋、钢骨架结构，聚乙烯薄膜覆盖，南北走向，每栋长58 m，宽8 m，拱高8 m，遮阳网高5 m，整个大棚面积1 813 m2，棚内主要种植柑橘树，采用当地常规方式进行大棚日常管理，主要灌水方式为浇灌，大棚前后门及侧边棚膜多处于开放状态，保持大棚内空气流通，夏季开启遮阳网，降低棚内温度。将5个温湿度计分别放置在大棚内的不同位置。选取大棚内靠北边的5排长势相近的成年柑橘树，将探针长度分别为20、40、60 cm的温度计分别插入柑橘树干附近的土壤中。在大棚内均匀放置3个墒情仪，每隔1 h自动记录不同土层的温度状况。

1.3 测定指标及方法

2021年5月28日至10月20日每天09：00、15：00读取大棚内5个点位的温湿度数据并取平均值，与枝江对应时段内的平均气温和平均相对湿度进行对比，分析大棚内外温湿度的变化，并运用SPSS 25统计软件进行相关性分析；在相同时间点，读取每棵树下20、40、60 cm深的土壤温度，分析大棚内土壤温度的分布特征；使用墒情仪记录10、20、30、40、50、60 cm 6个土壤深度的温度数据，记录时间为2021年9月29日至10月15日，数据时间间隔为1 h，使用Excel软件分析大棚内柑橘树根系活动层的土壤温度变化特征。

2 结果与分析

2.1 大棚内外温湿度变化关系分析

图1为2021年5月28日至10月20日大棚内外温湿度对比图。从图1可以看出，大棚内平均气温波动较室外平均气温更大，且大棚内日平均温度普遍高于室外平均气温，尤其是在室外气温较高时，大棚内温度提升更为显著，有时甚至会突破40 ℃；在现有管理水平下，大棚内日平均相对湿度大多处于较低水平，普遍低于室外平均相对湿度，有时甚至会低于35%，这种现象在观测时段后期有所好转。在温湿度观测时段内，前期呈现温度高、湿度低的特点，后期大棚内外温度开始降低、湿度呈现上升的趋势。对大棚内外温湿度进行相关性检验，结果如表1所示。从表1可以看出，棚内温度与室外温度呈极显著正相关（P<0.01），棚内湿度与棚内温度和室外温度均呈极显著负相关（P<0.01）、与室外湿度呈极显著正相关（P<0.01）；棚内温度和室外湿度呈显著负相关（P<0.05），室外温度与室外湿度无显著相关。

2.2 大棚内土壤温度纵向变化特征分析

2021年9月29日至10月15日不同深度土壤温度如图2所示。从图2可以看出，10 cm深土壤温度在18.0～28.0 ℃内波动，波动范围最大，其次为20、30、40、50、60 cm深土壤温度，波动范围分别为20.0～27.0、21.0～26.5、22.0～26.0、22.5～26.0、22.5～25.0 ℃。当温度较高时（10月1—5日土壤温度整体高于25.0 ℃）

，不同深度土壤温度表现为10 cm>20 cm>30 cm>40 cm>50 cm>60 cm；当温度较低时（10月5日后土壤温度整体低于25.0 ℃），不同深度土壤温度表现为10 cm<20 cm<30 cm<40 cm<50 cm<60 cm，且土壤温度变化随着土壤深度的不断增加呈现一定的滞后性，即深层土壤温度的上升或下降要滞后于浅层土壤。

图3以10月8日（阴雨天）和10月2日（晴天）的土壤温度数据为例，温度较高（晴天）和较低（阴雨天）时不同土层温度之间的关系以及土壤温度变化的滞后性规律得到进一步验证。通过对比分析不同深度土层温度日变化发现，在一天24 h内，10 cm深土壤温度的变化幅度较大，呈正弦规律变化，温度低谷出现在08：00左右，在16：00左右温度攀升至顶峰；其次是20 cm深土壤温度，其变化幅度较10 cm深土壤温度更小，且变化明显滞后于10 cm深土壤温度，无明显的波峰波谷；30、40、50和60 cm深土壤温度在一天内的变化幅度较小，经过一天的降温或升温，仅有微小下降或上升，尤其是50和60 cm深土壤温度几乎无变化。

2.3 大棚内土壤温度分布特征分析

图4为整体平均情况下、晴天及阴雨天大棚内靠北边的5排长势相近的成年柑橘树在20、40、60 cm深土壤温度的分布情况。从图4可以看出，靠大棚东边最外侧的一列果树，受光照的影响，土壤温度较其他区域更高，尤其是在20 cm深土壤温度，温度差距更为明显；靠大棚西边最外侧的一列果树，土壤温度虽低于靠大棚东边最外侧的一列果树，但略高于其他区域，该规律在20 cm土壤深度处表现较为明显；靠棚北边最外侧的一行果树中，受大棚北面两扇门（常处于敞开状态）的影响，坐标（4，5）和（8，5）位置附近的果树土壤温度较低。在整体平均情况下和晴天，随着土壤深度的增加，土壤温度逐渐降低；在阴雨天，随土壤深度的增加，土壤温度逐渐升高；晴天的土壤温度较平均情况下有所提高；阴雨天的土壤温度较平均情况下明显下降。

3 讨论

柑橘是常绿果树，性喜温暖湿润，最适的气温和土壤温度分别为23～29和25～26 ℃ ，当气温低于13 ℃或高于37 ℃、土壤温度低于13 ℃或高于37 ℃时，对柑橘及其根系的生长和发育极其不利，同时适宜的空气相对湿度（75%）和土壤相对含水量（60%～80%）对柑橘的生长发育也是很有必要的［15，17-19］。

该研究通过对比分析大棚内外温湿度发现，大棚内平均气温波动较室外平均气温更大，较大的温差有利于转色增糖期果实糖分的积累［20］。同时，大棚内平均温度普遍高于室外平均气温，大棚的保温作用得到体现，但在夏季高温时大棚内也容易出现温度过高的现象，影响柑橘的生长发育，此时遮阳、通风、洒水等降温措施对于大棚柑橘生长期间的日常管理十分重要。在现有管理水平下棚内外温湿度相关性十分显著，同时棚内湿度与棚内温度、室外温度均呈现极显著负相关，存在“高温低湿、低温高湿”的特点，说明目前人为调控措施较少且调控措施对大棚内环境的影响较小，因而棚内温湿度主要受室外环境的影响。然而，在该管理水平下大棚内平均相对湿度大多处于较低水平，这会影响柑橘的生长发育，因此在大棚柑橘的日常管理中应注重增加人为调控措施，使棚内湿度提升到适宜范围内，以减少外界环境的影响，创造适宜柑橘生长的环境，获得稳定的产量、优良的品质以及较好的经济效益。例如，可通过顶部旋喷增加棚内湿度，尤其是在气温较高时，这种灌溉方式不仅可以防止棚内高温现象的发生，而且能增加棚内湿度，有利于柑橘的生长发育。笔者在分析大棚內土壤温度的分布特征时还发现，受光照的影响，靠棚边缘的果树土壤温度普遍较高，在高温天气时容易出现土壤温度过高的情况，过高的土壤温度将直接影响柑橘树根系层的生长发育，因此在大棚柑橘的种植中应尤其注意高温天气棚边缘果树的降温。

此外，低温对果树的影响也不容忽视，尤其是土壤温度，土壤是作物根系生长的温室，如果土壤温度过低，会直接影响作物根系生长。该研究结果发现，在整体平均情况下和晴天，土壤温度随着土壤深度的增加而逐渐降低；在阴雨天，土壤温度随着土壤深度的增加而逐渐升高。不管是降温还是升温，深层土壤的温度变化都呈现出一定的滞后性，随着土壤深度的不断增加，土壤温度波动范围也逐渐减小，以上结果均体现出土壤自身的保温特性，在该特性下60 cm深土壤温度大多数情况下能满足柑橘根系生长发育的需要。但是，受外界气候及大棚通风口位置的影响，大棚内土壤温度出现局部温度过低的现象，管理者可通过调整通风口位置、改变通风方式等措施来避免这一现象的发生，同时也应注意低温天气棚内的保温，例如可在底部铺设保温板，以提高地温，同时注意浇水时间，尽量选择在晴天的清晨浇水（因为清晨地温低，可避免因浇水而引起地温下降）；避免在10：00以后地温上升时浇水，否则会导致地温降低，热量散失；避免在阴天浇水，否则会导致土壤湿度大，容易发生病害［21］。

4 结论

（1）与室外相比，大棚内平均气温更高，且波动较大，日平均相对湿度较低，9月上旬以后大棚内外温度开始降低时棚内湿度才有所上升。棚内温度与室外温度呈现极显著正相关（P<0.01），棚内湿度与棚内温度和室外温度呈现极显著负相关（P<0.01）、与室外湿度呈现极显著正相关（P<0.01）。

（2）随着土壤深度的增加，土壤温度变化幅度逐渐减小，并表现出一定的滞后性，即深层土壤温度的上升或下降，要滞后于浅层土壤。在温度较高时，土温随着深度的增加而减小；在温度较低时，土温随深度的增加而增大。10 cm深土壤温度在一天中呈明显的正弦规律变化，在08：00左右到达低谷、16：00左右达到顶峰。

（3）大棚内土壤温度分布呈现以下特点：靠大棚最外侧的果树土壤温度较其他区域更高；大棚北面两扇门常处于敞开状态，其附近的果树土壤温度较其他区域更低。在整体平均情况下和晴天，随土壤深度的增加，土壤温度逐渐降低；在阴雨天，随土壤深度的增加，土壤温度逐渐升高；晴天的土壤温度较平均情况下有所提高；阴雨天的土壤温度较平均情况下明显下降。

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