遮陽降溫劑對日光溫室環(huán)境的影響

石 玉，姚 棋，張 毅，苗妍秀，侯雷平

（山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山西省設施蔬菜提質(zhì)增效協(xié)同創(chuàng)新中心，山西太谷030801）

隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化調(diào)整，設施園藝產(chǎn)業(yè)的重要性愈發(fā)突出[1]。日光溫室是我國北方地區(qū)的主要園藝設施類型[2]，其在保障園藝產(chǎn)品供應、促進農(nóng)民增收和農(nóng)村經(jīng)濟繁榮等方面發(fā)揮著極其重要的作用。利用日光溫室可以有效應對冬季低溫對作物生長的不利影響，但在夏季卻容易遭受高溫障礙等問題[3]，嚴重制約作物的正常生長發(fā)育。為了滿足高溫季節(jié)日光溫室作物生長發(fā)育對環(huán)境的要求，必須采取輔助降溫措施。傳統(tǒng)的覆蓋遮陽網(wǎng)降溫法，可降低室內(nèi)光照強度，但同時也易造成室內(nèi)悶熱[4]；若用泥巴或石灰涂抹在溫室棚膜外側(cè)，則存在易被雨水沖刷等問題[5]。

近年來，各種高科技產(chǎn)品不斷應用于設施園藝領域。遮陽降溫材料可有效避免溫室內(nèi)強光和高溫，形成有利于作物光合作用的溫光環(huán)境[6]，促進作物生長。楊玉萍等[7]研究表明，適度遮陽（25%～30%）能使青椒變色率達68.09%，提高經(jīng)濟效益27.13%。利涼遮陽降溫劑是荷蘭研發(fā)的一種高科技遮陽降溫產(chǎn)品，可有效解決溫室高溫障礙問題，為作物創(chuàng)造適宜的生長環(huán)境[8]，提高產(chǎn)量和效益。趙天義等[9]研究表明，運用遮陽降溫劑能夠大大降低瓜豆類蔬菜發(fā)病率，使茄果類蔬菜提早定植30～40 d，保證了產(chǎn)品真空期供應。

本試驗通過研究2 種不同稀釋比例的遮陽降溫劑對日光溫室內(nèi)光照強度、空氣溫度、空氣相對濕度、地溫等環(huán)境指標的影響，以期為遮陽降溫劑在日光溫室作物高溫季節(jié)栽培中的推廣應用提供適當參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為利涼遮陽降溫劑，購自北京瑞雪環(huán)球科技有限公司。

1.2 試驗方法

本試驗在山西農(nóng)業(yè)大學園藝站內(nèi)三棟日光溫室（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）進行，室內(nèi)面積均為405 m2（不含操作間）。試驗共設置4 個處理：即1∶5 遮陽降溫劑（5 kg 遮陽降溫劑對25 kg 水）噴涂覆蓋日光溫室Ⅰ；1∶10 遮陽降溫劑（2.5 kg 遮陽降溫劑對25 kg水）噴涂覆蓋日光溫室Ⅱ；未噴涂覆蓋遮陽降溫劑日光溫室Ⅲ；露地對照。選擇晴朗無風且未來48 h內(nèi)非陰雨天的上午，將遮陽降溫劑用自來水稀釋攪拌均勻后，在棚膜外側(cè)均勻噴涂。

每棟日光溫室從東到西均勻設置3 個觀測點（圖1），在每個觀測點高約1.5 m 處各垂直懸掛一個歐寶自動記錄儀（HOBO U12-013），每隔30 min自動測定一次溫室內(nèi)空氣溫度和濕度；在溫室正中央設置觀測點，記錄土層5，10，15，20 cm 的地溫，地溫由4 通道模擬記錄儀（HOBO UX120-006M）每隔30 min 自動測定一次；在溫室正中央偏東3 m 處（避開保溫被的固定陰影帶）設置觀測點，在該觀測點距離地面1.5 m 處，在9：00—16：00 每隔1 h 使用TES-1332A 照度計記錄一次溫室內(nèi)光照強度，遮光率根據(jù)公式L＝（L1－L2）/L1進行計算（式中，L為遮光率，L1為露地測定的光照強度，L2為溫室內(nèi)測定的光照強度[10]）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 軟件進行數(shù)據(jù)整理、分析作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同稀釋比例遮陽降溫劑對溫室內(nèi)光照強度的影響

由圖2 可知，使用遮陽降溫劑可在不同程度上降低溫室內(nèi)的光照強度。晴天時，4 個處理的光照強度均呈先增加后降低的變化趨勢，且均在13：00左右達到最大值，最大光照強度依次為露地＞未噴涂溫室＞1∶5 噴涂覆蓋溫室＞1∶10 噴涂覆蓋溫室；陰天時，4 個處理的光照強度同樣呈現(xiàn)出先增加再降低的趨勢，在13：00 左右達到最大值，且最大光照強度依次為露地＞未噴涂溫室＞1∶10 噴涂覆蓋溫室＞1∶5 噴涂覆蓋溫室。

2.2 不同稀釋比例遮陽降溫劑對溫室遮光率的 影響

表1 不同稀釋比例遮陽降溫劑對溫室遮光率的影響 %

從表1 可以看出，9：00—16：00，溫室遮光率先減少后增加。其中，1∶5 噴涂覆蓋溫室和1∶10 噴涂覆蓋溫室在14：00 左右遮光率最低，分別為53.62%和52.71%；未噴涂溫室在13：00 左右遮光率最低，為26.32%，且1∶5 噴涂覆蓋溫室和1∶10噴涂覆蓋溫室的遮光率與未噴涂溫室遮光率在正午時刻的差異明顯大于早晚時刻的差異，在13：00時差異最大。1∶5 噴涂覆蓋溫室遮光率在11：00—14：00 高于1∶10 噴涂覆蓋溫室0.17～1.61 百分點，在9：00，10：00，15：00，16：00 遮光率低于1∶10 噴涂覆蓋溫室0.03～2.98 百分點。

2.3 不同稀釋比例遮陽降溫劑對空氣溫度的影響

從圖3 可以看出，遮陽降溫劑對于溫室內(nèi)白天溫度的影響較大，但對于夜間溫度的影響比較小。在一天內(nèi)4 個處理的溫度均呈現(xiàn)出先降低后增加再降低的變化趨勢，在6：00 左右達到最低值后開始上升，在14：00 左右達到最高溫度，未噴涂溫室最高溫度為42.90 ℃，1∶5 噴涂覆蓋溫室最高溫度為40.03 ℃，1∶10 噴涂覆蓋溫室最高溫度為41.45 ℃，而露地溫度在15：00 左右出現(xiàn)最高值36.43 ℃。溫度達到最大值后開始明顯下降，與未噴涂溫室作比較，一天中1∶5 噴涂覆蓋溫室最多可降低溫度3.09 ℃，1∶10 噴涂覆蓋溫室最多可降溫1.46 ℃。1∶5 噴涂覆蓋溫室較1∶10 噴涂覆蓋溫室的降溫效果更顯著。

2.4 不同稀釋比例遮陽降溫劑對地溫的影響

2.4.1 5 cm 地溫比較 由圖4 可知，一天內(nèi)3 個日光溫室5 cm 地溫變化趨勢基本一致，而露地5 cm地溫變化要早于室內(nèi)5 cm 地溫變化，露地5 cm 地溫在7：00 左右出現(xiàn)最低溫度20.78 ℃，1∶5 噴涂覆蓋溫室和1∶10 噴涂覆蓋溫室在8：30 左右出現(xiàn)最低溫度，分別為23.94，26.32 ℃，未噴涂溫室在9：00 左右出現(xiàn)最低溫度，為28.23 ℃。溫度達到最低值后開始緩慢上升，露地5 cm 地溫在12：30 最先達到地溫最高值24.38 ℃；1∶5 噴涂覆蓋溫室和1∶10 噴涂覆蓋溫室均在17：30 出現(xiàn)最高溫，分別是28.07，29.55 ℃；未噴涂溫室在18：00 達到最高溫度31.74 ℃。與未噴涂溫室相比，1∶5 噴涂覆蓋溫室地溫降幅為3.48～4.54 ℃，1∶10 噴涂覆蓋溫室地溫降幅為1.60～2.49 ℃。

2.4.2 10 cm 地溫比較 從圖5 可以看出，一天內(nèi)4 個處理在10 cm 地溫的變化趨勢基本一致，露地地溫和溫室內(nèi)地溫均在8：30 左右出現(xiàn)最低溫度，在17：30 左右出現(xiàn)最高溫度；10 cm 地溫溫差變化大小順序為未噴涂溫室＞1∶5 噴涂覆蓋溫室＞1∶10 噴涂覆蓋溫室＞露地，其中，未噴涂溫室地溫溫差為4.30 ℃，1∶5 噴涂覆蓋溫室地溫溫差為3.03 ℃，1∶10 噴涂覆蓋溫室地溫溫差為2.82 ℃，露地地溫溫差為2.01 ℃。與未噴涂溫室相比，1∶5噴涂覆蓋溫室和1∶10 噴涂覆蓋溫室地溫降幅分別為5.57～6.98 ℃和1.35～3.32 ℃。

2.4.3 15 cm 地溫比較 由圖6 可知，15 cm 地溫變化趨勢較為平緩，最低溫度大約在10：30 左右出現(xiàn)，最高溫度大約出現(xiàn)在19：00 左右；一天內(nèi)15 cm地溫溫差大小順序依次為未噴涂溫室（2.32 ℃）＞1∶5 噴涂覆蓋溫室（1.99 ℃）＞露地（1.50 ℃）＞1∶10 噴涂覆蓋溫室（1.21 ℃）。與未噴涂溫室相比，1∶5 噴涂覆蓋溫室可降低地溫3.97～4.55 ℃，1∶10 噴涂覆蓋溫室可降低地溫1.75～3.16 ℃。

2.4.4 20 cm 地溫比較 從圖7 可以看出，隨著土層深度的增加，20 cm 地溫溫度變化極為平緩，溫度日變化幅度很小；1∶10 噴涂覆蓋溫室變化幅度最大，溫差為1.77 ℃，未噴涂溫室溫差為1.45 ℃，1∶5 噴涂覆蓋溫室溫差為1.36 ℃，露地溫差為0.85 ℃；一天中，20 cm 地溫最低值出現(xiàn)在11：30 左右，最高值出現(xiàn)在20：30 左右。與未噴涂溫室相比，1∶5 噴涂覆蓋溫室和1∶10 噴涂覆蓋溫室分別可降低地溫4.08～4.61 ℃和1.73～2.34 ℃。

2.5 不同稀釋比例遮陽降溫劑對空氣相對濕度的影響

從圖8 可以看出，4 個處理的空氣相對濕度變化趨勢基本一致。一天內(nèi)露地和室內(nèi)的空氣相對濕度總體呈現(xiàn)出先上升再下降最后又上升的趨勢。在6：00 左右出現(xiàn)最高值，其中，1∶5 噴涂覆蓋溫室濕度最高值80.07%＞1∶10 噴涂覆蓋溫室濕度最高值77.54%＞未噴涂溫室濕度最高值74.88%＞露地濕度最高值72.33%；隨后均開始下降，直至15：00左右達到最低，露地濕度最低值為21.05%，1∶5 噴涂覆蓋溫室濕度最低值為20.02%，1∶10 噴涂覆蓋溫室濕度最低值為17.53%，未噴涂溫室濕度最低值為17.41%。但總體來說，日平均相對濕度由大到小依次為1∶5 噴涂覆蓋溫室（52.70%）＞1∶10 噴涂覆蓋溫室（50.05%）＞露地（48.69%）＞未噴涂溫室（48.18%）。

3 結(jié)論與討論

近年來，設施蔬菜生理障礙愈來愈嚴重，溫室內(nèi)溫度過高會導致果實生長緩慢、日燒等現(xiàn)象發(fā)生，使果實品質(zhì)和產(chǎn)量都受到一定的影響[11]。為了解決溫室高溫障礙的問題，通常采用自然通風、覆蓋遮陽網(wǎng)、強制通風等手段來進行降溫，但僅靠自然通風系統(tǒng)室內(nèi)溫度難以達到作物生長的適宜溫度，而遮陽網(wǎng)的使用則往往需要專門的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，增加了操作的難度[12]，強制通風耗能較高且易造成室內(nèi)熱量不均勻[13]。利涼遮陽降溫劑作為一種高科技遮陽降溫產(chǎn)品，對夏季日光溫室有著良好的降溫作用，與覆蓋遮陽網(wǎng)相比，降溫劑能遮擋部分太陽光線（如紅外線）實現(xiàn)降溫，創(chuàng)造有利于蔬菜生長的光照環(huán)境[14]。

本試驗研究表明，使用一定稀釋比例的遮陽降溫劑對于夏季溫室內(nèi)的強光和高溫有一定的緩解作用，3 個日光溫室室內(nèi)的光照強度全部比對照室外露地的光照強度要小。1∶5 噴涂覆蓋溫室和1∶10 噴涂覆蓋溫室均有良好的遮陽效果，且1∶5 噴涂覆蓋溫室的光照強度比1∶10 噴涂覆蓋溫室的更均勻。所以，1∶5 噴涂覆蓋溫室的光照環(huán)境相對適于植物越夏栽培。趙天義等[9]研究表明，葉菜類蔬菜栽培遮光率應當?shù)陀?0%，否則植株容易徒長，抗病性降低。因此，應當根據(jù)所栽培作物種類，確定最適生長遮光率[15]，為其提供良好的生長環(huán)境。

溫室內(nèi)氣溫和地溫是保證植物正常生長的重要條件[16]。吳久赟等[17]研究表明，溫室內(nèi)外溫度變化基本一致，但氣溫變化幅度相比地溫變化幅度較大。本試驗結(jié)果表明，利涼遮陽降溫劑對于室內(nèi)空氣溫度和地溫的降低也有很明顯的調(diào)控作用；該遮陽降溫劑可降低空氣溫度1.46～2.87 ℃，降低5 cm地溫2.15～4.18 ℃，且稀釋比例1∶5 的遮陽降溫效果更明顯。這與任旭琴等[18]和陳晴[19]的研究結(jié)果相似。陳晴[19]研究表明，遮陽降溫劑可遮陽23%～82%、降低溫度5～12 ℃。任旭琴等[18]試驗證明，遮陽降溫劑可以提高遮陽率11.8%～36.5%、降低空氣溫度0.8～5.6 ℃、降低5 cm 地溫0.5～2.8 ℃，且涂料稀釋比例越大，遮陽降溫效果越差。導致該差異主要原因可能由于是試驗中使用涂料的種類和稀釋比例不同?？諝庀鄬穸仁侨展鉁厥倚夂颦h(huán)境中的另一個重要因素，對蔬菜作物的生長發(fā)育有著重要的影響[20]。本試驗中，1∶5 噴涂覆蓋溫室相比未噴涂溫室雖然能夠有效降低空氣溫度和地溫，但會增加相對空氣濕度4.52%，因此，可以通過適當?shù)耐L對溫室內(nèi)外空氣進行交換，來降低棚內(nèi)空氣相對濕度。

由于條件有限，本試驗設置了2 種涂料稀釋比例（1∶5 和1∶10），試驗所得較優(yōu)稀釋比例是否是最佳稀釋比例仍需要進一步進行試驗驗證。增加CO2濃度變化分析，全面研究遮陽降溫劑對溫室環(huán)境的影響仍需進一步研究。

本研究結(jié)果表明，與未噴涂遮陽降溫劑溫室相比，1∶5 噴涂覆蓋溫室的遮光率提高19.33%～27.92%，室內(nèi)氣溫降低0.70～3.09 ℃，地溫降低3.48～6.98 ℃，空氣相對濕度提高2.18%～6.33%；而1∶10 噴涂覆蓋溫室的降溫效果較差。建議高溫季節(jié)日光溫室生產(chǎn)中使用稀釋比例為1∶5 的遮陽降溫劑。