日光溫室不同高溫悶棚方式對(duì)大棚內(nèi)外空氣溫濕度和棚內(nèi)土壤溫濕度的影響*

吉光鵬，魏俊梅，張棟海，牛蛉磊，吳玉蓉，曹琦明

（第三師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆 圖木舒克 843900）

日光消毒，是采用地膜覆蓋土壤，利用太陽(yáng)輻射對(duì)土壤的增溫作用使土壤長(zhǎng)期處于并保持一定高溫，利用熱能殺死土壤中的有害生物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌、根結(jié)線蟲(chóng)、地下害蟲(chóng)和雜草種子等[1]。目前日光消毒技術(shù)在國(guó)外許多國(guó)家已廣泛應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也有諸多學(xué)者進(jìn)行研究，用于防治土傳病害發(fā)生，近年來(lái)已逐漸被人們所了解和應(yīng)用。

高溫悶棚是一種生態(tài)防治措施，具有高效無(wú)污染的特點(diǎn)。主要是利用夏季以陽(yáng)光蓄熱為基礎(chǔ)，結(jié)合生物產(chǎn)熱、化學(xué)放熱所產(chǎn)生的三大熱能綜合作用，提高大棚空氣溫度和地溫，利用高溫條件對(duì)土壤進(jìn)行消毒[2]。通過(guò)對(duì)種植區(qū)域的高溫悶棚處理，使耕層20 cm 以上土壤形成40 ℃以上的持續(xù)高溫，有效殺滅大部分藏匿在土壤中、大棚墻縫、植株殘?bào)w等處影響作物生長(zhǎng)的地下害蟲(chóng)及其蟲(chóng)卵和部分雜草[3]。7～8 月是太陽(yáng)光線最強(qiáng)的時(shí)節(jié)，利用日光能進(jìn)行高溫悶棚對(duì)土壤及棚室消毒，不僅能提高棚室地溫，有效殺滅土壤中的害蟲(chóng)及菌落，還能促進(jìn)有機(jī)質(zhì)腐熟，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，已是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要推廣措施之一。

本試驗(yàn)利用日光消毒對(duì)大棚進(jìn)行高溫悶棚處理，探究大棚不同覆膜方式對(duì)大棚內(nèi)外空氣溫濕度和耕層土壤溫濕度的影響，以期為日光消毒技術(shù)的推廣提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)及基礎(chǔ)應(yīng)用案例。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第三師五十一團(tuán)大棚基地10年種植年限的大棚作為試驗(yàn)對(duì)象，大棚長(zhǎng)度為140 m，寬度為4.5 m，棚膜為大棚專(zhuān)用塑料膜，地膜選用0.08 mm白地膜。試驗(yàn)對(duì)象地理位置為39°65′N(xiāo)、78°95′E，海拔1 108.8 m，年平均日照時(shí)間2 449.6 h，無(wú)霜期達(dá)到225 d，年平均氣溫12.8 ℃，年均降水量63.2 mm，年均蒸發(fā)量2 127.2 mm，年均相對(duì)濕度在55%以下，屬典型暖溫帶內(nèi)陸型極端干旱氣候。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)利用大棚種植空閑期，開(kāi)展采用白地膜覆蓋日光消毒技術(shù)試驗(yàn)，共設(shè)置2個(gè)處理，處理1：大棚溫室雙膜覆蓋（棚膜+地膜）；處理2：大棚溫室單膜覆蓋（棚膜），2個(gè)處理試驗(yàn)面積均為315 m2。

1.3 測(cè)定方法

試驗(yàn)進(jìn)行期內(nèi)，大棚溫室內(nèi)外各懸掛3 個(gè)型號(hào)為EL -USB -2 溫濕度露點(diǎn)記錄儀，測(cè)量并記錄試驗(yàn)期間大棚內(nèi)外的空氣溫濕度數(shù)據(jù)，每1 h 測(cè)量1次，記錄整個(gè)悶棚過(guò)程15 d 的空氣溫濕度變化情況；采用型號(hào)為T(mén)ZS-2X-G 多點(diǎn)溫濕度記錄儀，測(cè)定并自動(dòng)記錄每個(gè)處理0～10 cm、10～20 cm 土層土壤溫濕度，設(shè)定每1 h 測(cè)量1 次，記錄整個(gè)悶棚過(guò)程15 d 早晨08：30 至凌晨00：30 的土壤溫濕度變化情況。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)中采集空氣、土壤溫濕度日變化數(shù)據(jù)，取高溫悶棚15 d 數(shù)據(jù)平均值并用Excel 2019 制作空氣、土壤溫濕度日變化曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫室白地膜覆蓋土壤日光消毒對(duì)空氣溫度的影響

圖1 為大棚內(nèi)外空氣溫度日變化曲線顯示，大棚內(nèi)外空氣日變化曲線呈現(xiàn)不同變化趨勢(shì)，但最大值均出現(xiàn)在下午18：00，并且大棚內(nèi)空氣各時(shí)段平均日變化溫度普遍高于大棚外空氣溫度。大棚內(nèi)空氣溫度變化呈“單峰”型變化曲線，從上午09：00開(kāi)始迅速升高，到中午14：00升溫幅度變緩，直至下午18：00達(dá)到最高溫53.8 ℃，但空氣溫度在達(dá)到最高溫后迅速下降，在夜間23：00氣溫下降到30 ℃以下，之后氣溫下降幅度趨于平緩直至清晨08：00達(dá)到最低溫21.1 ℃；大棚外空氣溫度變化呈“雙峰”型變化曲線，從上午09：00開(kāi)始迅速升高，到中午13：00達(dá)到第一個(gè)峰值，之后2 h氣溫下降，到下午16：00氣溫再次回升直至下午18：00達(dá)到最高溫40.7 ℃，空氣溫度在達(dá)到最高溫后開(kāi)始迅速下降，到凌晨05：00出現(xiàn)氣溫最低溫14.4 ℃。說(shuō)明悶棚處理能夠明顯提高空氣溫度并且無(wú)氣溫波動(dòng)影響。

從圖1大棚內(nèi)外空氣溫度日變化監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)可知，高溫悶棚的15 d 內(nèi)，除早晨09：00 外，大棚內(nèi)其它各時(shí)段的空氣平均溫度均大于大棚外空氣溫度，大棚內(nèi)日平均氣溫34.0 ℃，較大棚外增溫9.9 ℃，說(shuō)明悶棚處理對(duì)于空氣溫度影響較大，能夠有效增加悶棚期間的積溫。

圖1 大棚內(nèi)外空氣溫度平均日變化情況

2.2 溫室白地膜覆蓋土壤日光消毒對(duì)空氣濕度的影響

大棚內(nèi)外空氣相對(duì)濕度日變化曲線（圖2）顯示，大棚內(nèi)外空氣相對(duì)濕度日變化呈現(xiàn)相同變化趨勢(shì)，均為“單峰”型變化曲線，最大值均出現(xiàn)在夜間02：00。大棚內(nèi)空氣相對(duì)濕度最小值出現(xiàn)在下午17：00，之后2 h 緩慢提升，到傍晚19：00 空氣相對(duì)濕度開(kāi)始迅速升高，直至夜間02：00 達(dá)到最大值82.6%，繼而開(kāi)始緩慢下降，但一直保持在高濕度范圍內(nèi)，00：00～09：00 空氣相對(duì)濕度一直保持在70%以上，到上午10：00開(kāi)始快速下降；大棚外空氣相對(duì)濕度在下午18：00為最小值，之后開(kāi)始逐漸上升，到夜間02：00 達(dá)到最大值70.3%。00：00～8：00 空氣相對(duì)濕度保持在60%以上，早晨08：00 后空氣相對(duì)濕度開(kāi)始逐步下降直至最小值。整個(gè)高溫悶棚期間，大棚內(nèi)空氣相對(duì)濕度≥70%的時(shí)數(shù)為10 h，相對(duì)濕度≥60%的時(shí)數(shù)為12 h，相對(duì)濕度≥50%的時(shí)數(shù)為14 h；大棚外空氣相對(duì)濕度≥70%的時(shí)數(shù)為1 h，相對(duì)濕度≥60%的時(shí)數(shù)為9 h，相對(duì)濕度≥50%的時(shí)數(shù)為10 h。說(shuō)明悶棚處理能夠有效的保持較高的空氣濕度。

圖2 大棚內(nèi)外空氣濕度平均日變化情況

從大棚內(nèi)外空氣溫度日變化監(jiān)測(cè)結(jié)果（圖2）數(shù)據(jù)可知，高溫悶棚的15 d，除中午14：00 外，大棚內(nèi)其它各時(shí)段的平均空氣相對(duì)濕度均高于大棚外空氣相對(duì)濕度，大棚內(nèi)日平均相對(duì)濕度55%，大棚外日平均相對(duì)濕度44.8%，大棚內(nèi)相對(duì)濕度較大棚外高10.2%，說(shuō)明日光消毒期間，悶棚處理能有效提高大棚內(nèi)空氣濕度。

2.3 溫室白地膜覆蓋土壤日光消毒對(duì)棚內(nèi)不同土層土壤溫度的影響

大棚內(nèi)不同土層土壤平均溫度日變化曲線（圖3）顯示，雙膜覆蓋和單膜覆蓋下不同土層的土壤溫度均呈現(xiàn)出“單峰”型變化曲線。雙膜覆蓋和單膜覆蓋處理下0～10 cm土層和10～20 cm土層的最高地溫均出現(xiàn)在19：30 至21：30 時(shí)間范圍內(nèi)，且10～20 cm 土層較0～10 cm 土層先達(dá)到最高地溫。雙膜覆蓋0～10 cm 土層最高地溫出現(xiàn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)為晚上21：30，10～20 cm 土層范圍內(nèi)晚上20：30 達(dá)到最高地溫；單膜覆蓋0～10 cm 土層范圍內(nèi)晚上20：30 達(dá)到最高地溫，10～20 cm土層范圍內(nèi)晚上19：30達(dá)到最高地溫。達(dá)到最高地溫后，在凌晨00：30 之前不同土層雙膜覆蓋處理較單膜覆蓋處理降溫幅度大。雙膜覆蓋處理下0～10 cm 土層范圍內(nèi)降溫12.5 ℃，為最大溫差，降幅25.99%，10～20 cm 土層范圍內(nèi)降溫8.33 ℃，降幅21.39%；單膜覆蓋處理下0～10 cm土層范圍內(nèi)降溫4.6 ℃，降幅13.86%，10～20 cm 土層范圍內(nèi)降溫3.7 ℃，為最小溫差，降幅12.54%。說(shuō)明雙膜覆蓋處理較單膜覆蓋處理延遲地溫最高溫到達(dá)時(shí)間且達(dá)到最高溫后，降溫幅度大，有利于土壤水分的積累與保持。

從大棚內(nèi)不同土層土壤平均溫度日變化數(shù)據(jù)（圖3）可以看出，高溫悶棚的15 d，雙膜覆蓋處理可以使大棚內(nèi)土層10 cm、20 cm 地溫迅速提高，且均高于單膜處理地溫。雙膜處理0～10 cm 平均地溫37.4 ℃，最高溫度為48.1 ℃，10～20 cm 平均地溫32.7 ℃，最高地溫為38.5 ℃；單膜處理0～10 cm平均地溫26.8 ℃，最高地溫為33.2 ℃，10～20 cm 平均地溫25.1 ℃，最高地溫為29.5 ℃。雙膜覆蓋0～10 cm土層范圍35 ℃以上地溫持續(xù)時(shí)間＞11 h/d，40 ℃以上地溫持續(xù)時(shí)間＞6 h/d；10～20 cm 土層范圍35 ℃以上地溫持續(xù)時(shí)間＞8 h/d；單膜覆蓋0～10 cm、10～20 cm 土層范圍未出現(xiàn)大于35 ℃地溫。說(shuō)明雙膜覆蓋處理提高大棚耕層地溫的效果明顯優(yōu)于單膜覆蓋處理且可有效增加耕層范圍內(nèi)高溫延續(xù)時(shí)間。

圖3 大棚內(nèi)土壤溫度度平均日變化情況

2.4 溫室白地膜覆蓋土壤日光消毒對(duì)不同土層土壤濕度的影響

大棚內(nèi)不同土層土壤平均濕度日變化曲線（圖4）顯示，2 個(gè)處理0～10 cm、10～20 cm 土層平均土壤濕度隨著時(shí)間的推移均無(wú)明顯變化，說(shuō)明2 個(gè)處理對(duì)于保持土壤水分均有較好的作用。

圖4 大棚內(nèi)土壤濕度平均日變化情況

從圖4大棚內(nèi)不同土層土壤平均濕度日變化數(shù)據(jù)可知，高溫悶棚的15 d，雙膜覆蓋處理下0～10 cm土層平均濕度25.7%，10～20 cm 土層平均濕度27.4%；單膜覆蓋處理下0～10 cm 土層平均濕度21.0%，10～20 cm 土層平均濕度27.1%。說(shuō)明雙膜覆蓋較單膜覆蓋可有效增加0～10 cm 土層土壤濕度，但對(duì)10～20 cm土層土壤濕度影響甚微。

3 討論

（1）日光消毒期，悶棚處理明顯提高大棚內(nèi)空氣溫度。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),日光消毒期大棚內(nèi)空氣溫度最高溫達(dá)53.8 ℃，大棚外空氣溫度最高溫達(dá)40.7 ℃，悶棚處理使大棚內(nèi)增溫13.1 ℃，增幅32.19%。袁根蘭[2]和孫金利[4]研究表明,大棚內(nèi)空氣平均溫度高于大棚外空氣平均溫度，與本研究結(jié)果相似。（2）日光消毒期，悶棚處理有效的提高并保持大棚內(nèi)較高的空氣濕度。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),高溫燜棚期間，大棚內(nèi)空氣相對(duì)濕度≥60%時(shí)數(shù)為12 h，大棚外空氣相對(duì)濕度≥60%時(shí)數(shù)為9 h，且大棚內(nèi)空氣相對(duì)濕度最高為82.6%，大棚外空氣相對(duì)濕度最高70.3%。這與袁根蘭[2]大棚內(nèi)空氣濕度高于大棚外空氣濕度的研究結(jié)果相同。（3）高溫悶棚雙膜覆蓋能夠明顯提高耕層地溫，并延長(zhǎng)高溫消毒持續(xù)時(shí)間。本試驗(yàn)研究表明，高溫悶棚雙膜覆蓋較單膜覆蓋使0～10 cm耕層平均地溫達(dá)到37.4 ℃，提高10.6 ℃；10～20 cm耕層平均地溫32.7 ℃，提高7.6 ℃，此結(jié)果與雷玉明[5]和董孔軍[6]等雙膜覆蓋比單膜覆蓋的增溫效果好研究結(jié)果相似。本試驗(yàn)研究表明雙膜覆蓋使耕層地溫達(dá)到有效滅菌溫度，并且高溫持續(xù)時(shí)間得以延長(zhǎng)，使得消毒效果得到保障。雙膜覆蓋0～10 cm土層35 ℃以上地溫持續(xù)時(shí)間＞11 h/d，10～20 cm 土層35 ℃以上地溫持續(xù)時(shí)間＞8 h/d，而單膜覆蓋耕層無(wú)高于35 ℃地溫。以色列Katan J.[7]和楊振翠[8]等的研究均發(fā)現(xiàn)溫室土壤進(jìn)行高溫消毒35 d以上可使溫室土壤中的真菌數(shù)量顯著減少。（4）日光消毒可使大棚耕層表層土壤濕度明顯提高。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，大棚10 cm土層范圍內(nèi)土壤濕度明顯提高，20 cm土層范圍內(nèi)土壤濕度無(wú)明顯提高，但均高于棚膜處理土壤濕度。地膜覆蓋后0～10 cm土層平均濕度達(dá)25.7%，比單膜覆蓋高4.7%，有利于保持0～10 cm耕層土壤水分；雙膜覆蓋10～20 cm 耕層土壤水分較單膜覆蓋相差0.3%，差異不明顯。（5）本試驗(yàn)利用日光消毒，探究悶棚處理對(duì)大棚內(nèi)空氣溫濕度和耕層土壤溫濕度的影響，缺少對(duì)土層微生物、真菌、細(xì)菌等的研究。孫金利[9]等研究發(fā)現(xiàn)：土壤微生物數(shù)量以細(xì)菌最多，其次是放線菌，再次為真菌，日光消毒對(duì)土壤中細(xì)菌數(shù)量影響最明顯；覆膜處理經(jīng)過(guò)日光消毒對(duì)雜草有明顯的防除效果。薛玉霞[3]研究發(fā)現(xiàn)，悶棚處理能夠有效殺滅大部分藏匿在土壤中、大棚墻縫、植株殘?bào)w等處的真菌、細(xì)菌及部分病毒，以及大部分地下害蟲(chóng)及其蟲(chóng)卵和部分雜草。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)利用高溫悶棚處理對(duì)大棚進(jìn)行日光消毒，探究大棚內(nèi)外空氣溫濕度和不同土層土壤溫濕度的變化，得出如下結(jié)果：（1）日光消毒期間，大棚內(nèi)空氣溫度較大棚外空氣溫度有明顯提高，大棚內(nèi)空氣溫度日變化各時(shí)段的平均溫度普遍高于大棚外空氣溫度。（2）日光消毒期間，大棚內(nèi)空氣濕度較大棚外空氣濕度有明顯提高，并且高濕度持續(xù)時(shí)間增加，大棚內(nèi)平均空氣相對(duì)濕度普遍大于大棚外空氣相對(duì)濕度。（3）日光消毒期間，雙膜處理使大棚內(nèi)0～10 cm 土層和10～20 cm 土層地溫迅速提高，且均高于單膜處理地溫；雙膜處理土層高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于單膜處理；10～20 cm 土層較0～10 cm 土層先達(dá)到最高地溫；（4）日光消毒期間，雙膜處理使大棚內(nèi)0～10 cm 土層土壤濕度明顯提高，10～20 cm 土層土壤濕度無(wú)明顯提高，但均高于單膜處理土壤濕度。

綜上所述，利用夏季大棚空閑期做高溫悶棚處理能夠有效提高大棚內(nèi)空氣溫濕度和作物耕層土壤溫濕度，至于對(duì)土壤中真菌、細(xì)菌、放線菌和草種的影響有待進(jìn)一步研究。