基于工場化形式的漂浮育苗環(huán)境溫度影響因素研究

徐 暢，謝會川，徐 宸，馬 嘯，張 彬，徐鵬飛

(1.中國煙草總公司重慶市公司 煙葉分公司，重慶 400023;2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東 青島 266109)

溫度是影響烤煙漂浮育苗的一個(gè)關(guān)鍵因素，溫度的高低對烤煙的出苗時(shí)間、出苗率、整齊度和煙苗的生長速度都產(chǎn)生非常直接的影響。塑料棚膜作為有效實(shí)現(xiàn)育苗微環(huán)境增溫保濕的重要技術(shù)手段近幾年已越來越廣泛地應(yīng)用于工場化漂浮育苗的技術(shù)集成中。塑料棚膜不僅能較好地控制育苗微環(huán)境的小氣候，還能有效改善光、溫、濕條件，為煙苗營養(yǎng)需求的充分供給提供良好的基礎(chǔ)設(shè)備支持［1－2］。因此，將塑料棚膜應(yīng)用于工場化漂浮育苗的技術(shù)集成中能更好地凸顯出工場化組織形式在生產(chǎn)效率、煙苗素質(zhì)和集約化管理方面無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢［3］。重慶市地處我國西南，其特有的區(qū)位氣候條件造成煙苗在生產(chǎn)過程中呈現(xiàn)出低溫寡照、育苗期過長、煙苗質(zhì)量較低等特點(diǎn)，阻礙了烤煙工場化育苗的發(fā)展。雖然長期以來的育苗大棚標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方式能夠解決一部分氣候條件對煙苗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，但距離高莖壯苗的標(biāo)準(zhǔn)還有一定差距。因此，探索在育苗大棚的環(huán)境條件下應(yīng)用更多的微調(diào)控技術(shù)來進(jìn)一步改善育苗環(huán)境溫度、縮短育苗時(shí)間、促進(jìn)壯苗的培育就顯得尤為重要?；诖?，本研究擬通過對傳統(tǒng)育苗大棚進(jìn)行內(nèi)置小棚膜的技術(shù)改造、設(shè)置不同的育苗池水深度等方法措施來嘗試提高育苗前期苗池的微環(huán)境溫度，旨在為高莖壯苗的培育探索出更加高效、實(shí)用、便捷的科學(xué)方法。

一、材料與方法

(一)試驗(yàn)地點(diǎn)

重慶市武隆縣和順鎮(zhèn)青木池育苗工場(編號:11－512326MP00010)。

(二)試驗(yàn)材料

工場化育苗大棚，溫度自動監(jiān)控采集系統(tǒng)(由重慶煙草科學(xué)研究所提供)，塑料小棚膜(厚度:0.05 mm)，特制梯度水溫采集鐵架等。

(三)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)一:以探索不同揭/蓋膜時(shí)間組合對小棚內(nèi)空氣微環(huán)境溫度的影響為目的，結(jié)合試驗(yàn)所在地的具體氣候條件，設(shè)置不同的揭膜、蓋膜時(shí)間，篩選出保持小棚內(nèi)溫度的最佳揭/蓋膜方式。試驗(yàn)共選取6個(gè)覆有小棚膜的育苗池作為研究對象，分別設(shè)定對照育苗池2個(gè)(CK1苗池?zé)o水;CK2苗池有水)，不同揭/蓋膜時(shí)間組合處理育苗池4個(gè)，分別為揭膜11∶30+蓋膜 14∶30(T1)，揭膜11∶30+蓋膜15∶30(T2)，揭膜12∶30+蓋膜 14∶30(T3)和揭膜 12∶30+蓋膜15∶30(T4)。6個(gè)育苗池中的小棚內(nèi)都分別設(shè)置2個(gè)溫度監(jiān)測點(diǎn)(中線和側(cè)線)，通過感溫探頭監(jiān)測小棚內(nèi)溫度變化，在大棚內(nèi)的中線和側(cè)線，以及大棚外各安放1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)作為增溫效果對比監(jiān)測點(diǎn)(見表1、圖1)。

表1 試驗(yàn)處理設(shè)置信息對照表

試驗(yàn)二:以探索育苗池水深度對小棚內(nèi)空氣微環(huán)境溫度的影響為目的，結(jié)合常規(guī)操作習(xí)慣，設(shè)置不同育苗池水深度，篩選出保持小棚內(nèi)最佳溫度的池水深度。試驗(yàn)共設(shè)置7個(gè)梯度的池水深度處理，分別為15 cm、13 cm、11 cm、9 cm、7 cm、5 cm、3 cm，對應(yīng)地用D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7表示。為減少系統(tǒng)誤差，試驗(yàn)均在一個(gè)苗池內(nèi)進(jìn)行，在試驗(yàn)開始的第一天將池水深度控制于15 cm處，每間隔2天放掉2 cm池水，下調(diào)一個(gè)溫度梯度，記錄小棚內(nèi)溫度變化動態(tài)。小棚內(nèi)(距池底3 cm)、大棚內(nèi)(距地面1.5 m)和大棚外分別安置1個(gè)感溫探頭(編號依次為L3、L4和L5)作為增溫效果參照點(diǎn)。增溫效果采用不同處理?xiàng)l件下日累積溫度之差表示，日累積溫度為每天23個(gè)時(shí)間點(diǎn)溫度之和。

圖1 溫度監(jiān)測點(diǎn)平面分布

(四)數(shù)據(jù)監(jiān)測及分析

1.數(shù)據(jù)監(jiān)測

試驗(yàn)一:試驗(yàn)期選擇在2012年1月8日至1月10日，共3天，3次重復(fù)，觀測時(shí)間段為每天凌晨3點(diǎn)至晚間23點(diǎn)，每隔1小時(shí)記錄一次實(shí)時(shí)溫度，每天共記錄21個(gè)溫度點(diǎn)。累積溫度為21個(gè)時(shí)間點(diǎn)溫度值的總和。

試驗(yàn)二:試驗(yàn)期選擇在2012年1月8日至1月23日，共15天，觀測時(shí)間段為每天凌晨1點(diǎn)至晚間23點(diǎn)，每隔1小時(shí)記錄一次實(shí)時(shí)溫度，每天共記錄23個(gè)溫度點(diǎn)。累積溫度為23個(gè)時(shí)間點(diǎn)溫度值的總和。

2.數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 13.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD法對比處理間溫度差異的顯著性。

二、結(jié)果與分析

(一)內(nèi)置小棚膜技術(shù)改造對育苗環(huán)境累積溫度的影響

分析內(nèi)置小棚膜技術(shù)改造對育苗環(huán)境溫度的影響可以發(fā)現(xiàn)(表2)，內(nèi)置小棚膜對增加棚內(nèi)環(huán)境積溫有較為顯著的效果。就兩個(gè)對照處理CK1和CK2而言，設(shè)置小棚膜后均能有效增加小棚內(nèi)積溫，棚中觀測線的累積溫度分別較小棚外溫度增加29.4℃和35.7℃，而對于大棚外的自然環(huán)境溫度，增溫效果則更為明顯，棚中觀測線的累積溫度分別為自然環(huán)境溫度的2.83和2.97倍。就四個(gè)揭/蓋膜時(shí)間組合處理而言，小棚膜的改造同樣表現(xiàn)出良好的增溫效果，但根據(jù)方差分析顯示，各處理間的差異并不顯著，棚中觀測線的累積溫度僅在T3和T4處理間表現(xiàn)出略微的差距，溫度累積值僅相差5.4℃;而棚側(cè)觀測線的累積溫度卻僅在T2和T3處理間表現(xiàn)出一定的差距，溫度累積值相差 5.3℃。

表2 工廠化育苗大棚套小棚保溫效果對比

除此之外，根據(jù)棚側(cè)觀測線的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，不同揭/蓋膜時(shí)間組合處理相較于CK1和CK2兩個(gè)對照處理而言，對溫度的累積未能起到積極的作用，揭/蓋膜處理的溫度累積值均小于CK1和CK2兩個(gè)不揭膜處理。其中，溫度累積值較高的T2處理積溫效果分別為CK1和CK2的92.9%和95.2%;而溫度累積值較低的T3處理積溫效果分別為CK1和CK2的88.8%和91.3%。

總體而言，內(nèi)置小棚膜對增加棚內(nèi)環(huán)境積溫有較為顯著的效果，且揭膜蓋膜時(shí)間組合處理對小棚內(nèi)環(huán)境溫度保持無顯著影響。

(二)內(nèi)置小棚膜技術(shù)改造對育苗環(huán)境實(shí)時(shí)溫度動態(tài)變化的影響

育苗小棚內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)動態(tài)變化規(guī)律從一定程度上能反映出內(nèi)置小棚膜技術(shù)改造對育苗環(huán)境溫度的影響。從圖2可以看出，育苗小棚內(nèi)實(shí)時(shí)溫度動態(tài)變化規(guī)律在全天監(jiān)測中大致可以分為三個(gè)階段:3∶00～9∶00溫度最低，但起伏變化平緩;9∶00～17∶00溫度相對較高，且增降幅度較大;17∶00～23∶00溫度相對較低，基本呈現(xiàn)緩慢降低的狀態(tài)。就兩個(gè)對照處理CK1和CK2而言，小棚內(nèi)全天溫度變化趨勢基本一致，但CK2處理的總體變化相對CK1處理較為平緩，增溫降溫幅度較小。整個(gè)觀察期內(nèi)，CK2處理的最高溫度值9.0℃出現(xiàn)在12∶00，最低溫度值4.7℃則出現(xiàn)在8∶00，全天溫度差為4.3℃;CK1處理的最高溫度同樣出現(xiàn)在 12∶00，其值為 11.2℃，最低溫度則出現(xiàn)在 4∶00，其值為3.6℃，全天溫度差為 7.6℃，是 CK2 處理的1.77 倍。就四個(gè)揭/蓋膜時(shí)間組合處理而言，溫度變化趨勢基本一致，不同揭/蓋膜時(shí)間組合對小棚內(nèi)溫度動態(tài)變化的影響差異并不顯著。值得一提的是，T1、T2、T3和T4處理的小棚內(nèi)溫度在12∶00～14∶00的時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)陡降后，均在15∶00時(shí)出現(xiàn)一個(gè)溫度的回升點(diǎn)，該時(shí)間點(diǎn)四個(gè)處理的實(shí)時(shí)溫度值分別為 10.0℃、10.2℃、10.1℃和 10.9℃，之后再次呈現(xiàn)平緩降低的規(guī)律。相對而言，T4處理的揭/蓋膜時(shí)間組合在小棚內(nèi)微環(huán)境溫度的保持上體現(xiàn)出略微優(yōu)勢。

圖2 內(nèi)置小棚膜技術(shù)改造對小棚內(nèi)實(shí)時(shí)溫度動態(tài)變化的影響

(三)育苗池不同水深對育苗環(huán)境溫度的影響

在進(jìn)行了內(nèi)置小棚膜的技術(shù)改造后，育苗環(huán)境溫度得到一定程度的增加和保持，但僅僅憑借此項(xiàng)技術(shù)還不能充分地保證高莖壯苗生長的溫度條件。因此，我們設(shè)計(jì)進(jìn)一步研究不同育苗池水深度對小棚增溫效果的影響。

表3 育苗池不同水深條件下小棚內(nèi)增溫效果對比

從表3中可以清晰看到，不同池水深度對小棚內(nèi)增溫效果的影響各不相同，雖然隨池水深度的增加(或減少)沒有表現(xiàn)出非常明顯的規(guī)律性，但池水深度適中時(shí)，小棚內(nèi)的溫度相對較高。相對于大棚內(nèi)的溫度而言，小棚最佳增溫效果出現(xiàn)在D3處理(水深11 cm)，棚內(nèi)全天積溫比大棚內(nèi)高107.1℃。其次，增溫效果較好的池水深度為D4處理，小棚內(nèi)全天積溫比大棚內(nèi)高86.0℃，而增溫效果最差的池水深度為 D1處理(水深15 cm)，其全天增溫值為47.5℃，僅為D3處理44.4%。七個(gè)池水深度處理相對于大棚內(nèi)溫度的增溫效果從高到低依次為:D3＞D4＞D7＞D2＞D5＞D6＞D1，各處理間差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)。相對于大棚外的自然環(huán)境溫度而言，小棚最佳增溫效果出現(xiàn)在D7和D3處理，棚內(nèi)全天積溫比大棚外自然環(huán)境溫度高195.9℃和193.4℃，其次，增溫效果較好的池水深度為D4處理，小棚內(nèi)全天積溫比大棚外高163.5℃，而增溫效果最差的池水深度為D6處理(水深5 cm)，其全天增溫值為108.8℃，僅為D7處理55.5%。七個(gè)池水深度處理相對于大棚外自然溫度的增溫效果從高到低依次為:D7＞D3＞D4＞D5＞D1＞D2＞D6，且各處理間差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)。

(四)育苗池小棚內(nèi)環(huán)境溫度的垂直空間分布規(guī)律

通過研究不同池水深度對育苗小棚內(nèi)微環(huán)境溫度的影響可以看出，當(dāng)水深為11 cm時(shí)育苗小棚相對于大棚內(nèi)和大棚外自然環(huán)境溫度的增溫效果都是最佳的。為了進(jìn)一步明確該水深對育苗小棚垂直空間內(nèi)累積溫度的影響，試驗(yàn)在小棚內(nèi)的同一垂直空間上等距離(距離差d=2 cm)地安裝了溫度監(jiān)測探頭，以觀察育苗池小棚內(nèi)環(huán)境溫度的垂直空間分布規(guī)律。

圖3 育苗池小棚內(nèi)環(huán)境溫度垂直空間分布規(guī)律

由圖3可以看出，水下垂直空間的全天溫度累積值普遍高于水上垂直空間的溫度累積值。水上垂直空間各個(gè)位置的全天積溫平均值為211.6℃，而水下垂直空間的全天積溫平均值為233.9℃，為水上平均積溫的1.11倍。其中，水下－3 cm處的溫度累積值相對最高，達(dá)236.3℃，而水下積溫最低的位置出現(xiàn)在－7 cm處，但溫度累積值也達(dá)到了231.2℃，僅比水下－3 cm處的積溫少5.1℃，兩者未表現(xiàn)出顯著的差異性(P＜0.05)，水下垂直空間的積溫分布規(guī)律與育苗池水深度和育苗池內(nèi)池水的運(yùn)動都具有一定的關(guān)聯(lián)性［4］。其次，水上垂直空間的積溫相對水下而言普遍較低，水上垂直空間積溫最高的位置出現(xiàn)在1 cm處，達(dá)215.0℃，而水上積溫最低的位置則出現(xiàn)在5 cm處，全天積溫僅為208.6℃，兩者同樣未表現(xiàn)出顯著的差異性(P＜0.05)，水上垂直空間積溫的分布規(guī)律大致呈現(xiàn)出離水面越近溫度越高的特征。水上垂直空間積溫的這種分布規(guī)律與棚外大氣溫度、棚內(nèi)水上空氣流動都有非常密切的聯(lián)系，有待進(jìn)一步分析討論。

三、結(jié)論

1)內(nèi)置小棚膜技術(shù)改造措施對增加棚內(nèi)環(huán)境溫度有較為顯著的效果，且揭/蓋膜時(shí)間組合處理對小棚內(nèi)環(huán)境溫度保持無顯著影響。

2)育苗小棚內(nèi)實(shí)時(shí)溫度動態(tài)變化規(guī)律大致分為三個(gè)階段:3∶00 ～9∶00 溫度最低，起伏變化平緩;9∶00 ～17∶00溫度相對較高，且增降幅度較大;17∶00～23∶00溫度相對較低，基本呈現(xiàn)緩慢降低的狀態(tài)。各處理的溫度變化趨勢基本一致，不同揭/蓋膜時(shí)間組合對小棚內(nèi)溫度動態(tài)變化的影響差異并不顯著。相對而言，T4處理的揭/蓋膜時(shí)間組合在小棚內(nèi)微環(huán)境溫度的保持上表現(xiàn)出略微優(yōu)勢。

3)不同池水深度對小棚內(nèi)增溫效果的影響各不相同，雖然隨池水深度的增加(或減少)沒有表現(xiàn)出非常明顯的規(guī)律性，池水深度適中時(shí)(11 cm)，小棚內(nèi)的溫度相對較高。各池水深度處理相對于大棚內(nèi)環(huán)境的增溫效果從高到低依次為:D3＞D4＞D7＞D2＞D5＞D6＞D1，相對于大棚外環(huán)境的增溫效果從高到低依次為:D7＞D3＞D4＞D5＞D1＞D2＞D6，各處理間差異均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。

4)育苗池小棚內(nèi)環(huán)境溫度的垂直空間分布規(guī)律基本表現(xiàn)為水下垂直空間的積溫普遍高于水上垂直空間的積溫，且大致呈現(xiàn)出離水面越近溫度越高的特征。

［1］于盛楠，閆立奇，肖峰，等.不同天氣背景下春季大棚小氣候變化分析［J］.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2010(2):254.

［2］李鵬志，羅貞寶，胡瑋，等.調(diào)光膜對烤煙漂浮育苗煙苗生長及生理的影響［J］.中國煙草科學(xué)，2011(6):63.

［3］彭細(xì)橋，吳踐志，陸中山，等.我國煙草漂浮育苗技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、研究進(jìn)展及發(fā)展方向［J］.中國煙草學(xué)報(bào)，2010(3):90.

［4］劉可群，黎明鋒，楊文剛.大棚小氣候特征及其與大氣候的關(guān)系［J］.氣象，2008(7):101.