涂料和遮陽網(wǎng)覆蓋對(duì)大棚環(huán)境和辣椒光合特性的影響

任旭琴，周 強(qiáng)，劉浩如

（淮陰工學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

夏季高溫強(qiáng)光影響設(shè)施栽培蔬菜和花卉的正常生長(zhǎng)發(fā)育。江蘇地處我國(guó)華東地區(qū)，夏季室外溫度高達(dá)35～39℃，設(shè)施內(nèi)溫度在完全不采取任何降溫措施時(shí)高達(dá)50～70℃，而日常作物生長(zhǎng)溫度不高于30～32℃[1]。據(jù)報(bào)道，若棚內(nèi)溫度高于40℃，植物就會(huì)受高溫傷害，導(dǎo)致光合作用受到抑制，葉片上出現(xiàn)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(xiàn)在生物膜類脂分子的熱致相變，產(chǎn)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(wǎng)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(shè)施內(nèi)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(zhǎng)發(fā)育。近年來，國(guó)內(nèi)許多地區(qū)從國(guó)外引進(jìn)遮陽降溫涂料進(jìn)行應(yīng)用，也表現(xiàn)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(wǎng)在蔬菜大棚上的遮陽降溫效果，研究不同覆蓋對(duì)棚內(nèi)辣椒光合特性的影響，為設(shè)施遮陽降溫措施的改進(jìn)和涂料的推廣提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

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

1.2 方法

試驗(yàn)于2009年6～7月在淮安市蔬菜研究所基地進(jìn)行，塑料大棚為鋼架結(jié)構(gòu)，棚高2.8 m，寬6 m，長(zhǎng)30 m，單棚面積約180 m2。大棚內(nèi)種植辣椒為卞椒新生代，高畦種植，株行距40 cm×50 cm。

試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)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(wǎng)覆蓋；⑤不遮陽大棚對(duì)照；⑥露地對(duì)照。選擇晴朗無風(fēng)的上午，在大棚頂部均勻噴涂不同涂料處理，兩側(cè)裙膜不進(jìn)行噴涂，噴涂后24 h內(nèi)不能淋雨。

從南到北設(shè)置3個(gè)點(diǎn)觀測(cè)棚內(nèi)的5 cm地溫、氣溫和光照強(qiáng)度，氣溫和光照強(qiáng)度觀測(cè)點(diǎn)分別距地面1.5和1.8 m。每天于8:30、11:30、14:30和17:30紀(jì)錄數(shù)據(jù)，按晴天和陰雨天整理數(shù)據(jù)。本試驗(yàn)一共調(diào)查58 d，其中晴天40 d、陰雨天18 d。用照度儀測(cè)定光照強(qiáng)度，用曲管地溫計(jì)測(cè)定地溫，用溫度計(jì)測(cè)定氣溫。

圖1 晴天和陰雨天不同覆蓋對(duì)棚內(nèi)光照強(qiáng)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(wǎng)和不遮陽3個(gè)處理，對(duì)棚內(nèi)種植辣椒的光合特性進(jìn)行測(cè)定。選擇10個(gè)晴朗無風(fēng)天氣，從6:00～18:00每隔2 h測(cè)定棚內(nèi)辣椒的光合參數(shù)，每個(gè)大棚從南到北測(cè)定5株辣椒，每株辣椒選擇3個(gè)功能葉片，每個(gè)葉片讀取5個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值，同時(shí)保證被測(cè)辣椒在大棚中種植位置的相對(duì)一致，最后計(jì)算平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。光合參數(shù)用便攜式光合作用測(cè)定儀（LCPRO+、英國(guó)）測(cè)定。

用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋對(duì)大棚內(nèi)光照強(qiáng)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(nèi)光強(qiáng)有不同程度減弱，晴天棚內(nèi)的光強(qiáng)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(nèi)光強(qiáng)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(qiáng)依露地＞不遮陽＞1∶8涂料＞1∶5涂料＞遮陽網(wǎng)＞1∶3涂料的順序逐漸下降，早晚時(shí)遮陽網(wǎng)覆蓋的光強(qiáng)最弱；陰雨天，遮陽網(wǎng)覆蓋的光強(qiáng)遠(yuǎn)低于其他覆蓋，1∶3涂料光強(qiáng)為 227.74～101.65 μmol·m-2·s-1，遮陽網(wǎng)僅為154.15～54.59 μmol·m-2·s-1?？梢姡飪?nèi)光強(qiáng)與涂料稀釋比例呈正相關(guān)，稀釋比例越大，光照越強(qiáng)，反之亦然；與遮陽網(wǎng)相比，1∶3涂料具有在晴天延長(zhǎng)光照時(shí)間和陰雨天增加棚內(nèi)光照的作用。

2.2 不同覆蓋的遮光率比較

遮光率，即相對(duì)輻射強(qiáng)度，L=（L1-L2）/L1，式中，L為遮光率，L1為露地光強(qiáng)，L2為棚內(nèi)光強(qiáng)[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(wǎng)和1∶3涂料，除了晴天中午時(shí)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(wǎng)相比，1∶3涂料可以顯著降低陰雨天和早晚時(shí)分的遮光率，改善棚內(nèi)光照，延長(zhǎng)光照時(shí)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(shí)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(dá)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(dá)到5.6℃，1∶8涂料的最大降幅為3.9℃，遮陽網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)、1∶5涂料和1∶8涂料?？梢?，1∶3涂料的降溫效果最好，遮陽網(wǎng)也有一定的降溫作用，但由于覆蓋大棚內(nèi)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(nèi)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(wǎng)在晴天有較好的降溫作用，棚內(nèi)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(nèi)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?？梢?，1∶3涂料對(duì)降低地溫有作用。

表2 不同覆蓋對(duì)棚內(nèi)氣溫的影響Table2 Effect of different coatings on the air temperature in plastic greenhouse

表3 不同覆蓋對(duì)棚內(nèi)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(duì)辣椒光合特性的影響

從圖2可以看出，在一天中，棚內(nèi)辣椒的凈光合速率呈先升高后下降的變化趨勢(shì)，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(xiàn)在10:00，1∶3涂料和遮陽網(wǎng)的最高值出現(xiàn)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(wǎng)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(nèi)光照增強(qiáng)，涂料覆蓋大棚內(nèi)辣椒的凈光合速率明顯高于不遮陽，這可能與中午時(shí)分不遮陽大棚光照過強(qiáng)，部分氣孔關(guān)閉有關(guān)。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(wǎng)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(jìn)行光合作用。一天中棚內(nèi)辣椒的氣孔導(dǎo)度則呈現(xiàn)出逐漸下降的變化趨勢(shì)，遮陽網(wǎng)覆蓋辣椒的氣孔導(dǎo)度較其他兩個(gè)處理較低，和不遮陽相比，涂料覆蓋辣椒的氣孔導(dǎo)度在10:00～16:00相對(duì)較高，早晚相對(duì)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(nèi)辣椒的蒸騰速率呈現(xiàn)單峰型變化趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在12:00～14:00，和不遮陽大棚相比，遮陽網(wǎng)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(wǎng)抑制相對(duì)明顯，而中午時(shí)分涂料抑制作用明顯?？梢姡陉柧W(wǎng)和涂料覆蓋抑制了棚內(nèi)辣椒的蒸騰速率，有利于辣椒進(jìn)行光合作用，而涂料覆蓋在中午高溫強(qiáng)光時(shí)作用更明顯。棚內(nèi)辣椒的胞間CO2濃度呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢(shì)，在中午12:00達(dá)到最低，不同處理變化趨勢(shì)相同，但與不遮陽相比，遮陽網(wǎng)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(jié)論與討論

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

目前，尚未見到設(shè)施環(huán)境與光合作用關(guān)系的報(bào)道，但遮光對(duì)植物影響的報(bào)道較多。李潔等研究認(rèn)為，草莓葉片的凈光合速率與氣孔導(dǎo)度呈正相關(guān)，與胞間CO2濃度呈負(fù)相關(guān)，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(guó)黑莓葉片的凈光合速率減小，日變化曲線由雙峰型變?yōu)閱畏逍蚚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(nèi)外蒸汽壓差顯著低于對(duì)照，從而使氣孔導(dǎo)度不受高溫低濕環(huán)境的抑制[13]，因此遮光處理全天凈光合速率平均值高于對(duì)照。本研究顯示，遮陽網(wǎng)覆蓋導(dǎo)致辣椒的凈光合速率、氣孔導(dǎo)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(qiáng)時(shí)辣椒的光合作用參數(shù)，使其凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率顯著上升，還可延長(zhǎng)辣椒早晚光合時(shí)間作用，有利于辣椒生長(zhǎng)。

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