分光生態(tài)聚農(nóng)膜在日光溫室中的應(yīng)用

趙玉靜 王坤春 許苗苗 徐通 王翠云 王守會(huì)

作者簡(jiǎn)介：趙玉靜，女，農(nóng)藝師，農(nóng)技推廣碩士，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。

摘 要：分光生態(tài)農(nóng)用大棚聚能膜充分利用光能，通過(guò)物理的方法，把照射在棚膜上的自然光變化為紫外光、藍(lán)紫光、紅橙光滿足葉綠素吸收波長(zhǎng)的范圍。分光膜改變了光的方向，防止太陽(yáng)光直接照射到葉面引起植物灼傷。在山東省淄博市臨淄區(qū)開(kāi)展了應(yīng)用效果評(píng)價(jià)，分光生態(tài)膜在光照強(qiáng)度弱時(shí)，對(duì)比PO膜，棚內(nèi)溫度高、濕度小，在光照強(qiáng)度強(qiáng)時(shí)，對(duì)比PO膜，棚內(nèi)溫度低、濕度小，具有升溫慢、降溫慢的特點(diǎn)。應(yīng)用在番茄生產(chǎn)中，相比于普通膜，可提高產(chǎn)量，對(duì)白粉虱抑制作用明顯，可以顯著減少蟲(chóng)害及病毒病的傳播，減少了農(nóng)藥化肥的投入；設(shè)施西葫蘆追蹤試驗(yàn)顯示，分光膜處理比對(duì)照區(qū)畝增產(chǎn)效果明顯，農(nóng)藥化肥使用量減少，達(dá)到增產(chǎn)目標(biāo)，具有較好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

關(guān)鍵詞：分光生態(tài)聚能膜；溫室環(huán)境；產(chǎn)量；品質(zhì)

淄博市臨淄區(qū)蔬菜種植歷史悠久，是聞名全國(guó)的“中國(guó)西紅柿之鄉(xiāng)”，番茄、西葫蘆通過(guò)國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品稱號(hào)。截止到2022年種植面積達(dá)到16.8萬(wàn)畝，年產(chǎn)量109.7萬(wàn)噸，年產(chǎn)值達(dá)到22.7億元，蔬菜產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的25.1%。然而，長(zhǎng)久以來(lái)設(shè)施蔬菜化學(xué)肥料和農(nóng)藥過(guò)量施用嚴(yán)重，大水大肥成為生產(chǎn)中的常態(tài)，由此引起的環(huán)境污染和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題，嚴(yán)重威脅設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為有效改善設(shè)施蔬菜生產(chǎn)存在的問(wèn)題，推廣應(yīng)用了分光生態(tài)農(nóng)用大棚膜。

1 分光生態(tài)農(nóng)用大棚聚能膜的作用機(jī)理

1.1 紅橙光的作用原理

當(dāng)陽(yáng)光照射到大棚膜面時(shí)，經(jīng)過(guò)膜內(nèi)的有機(jī)官能團(tuán)的運(yùn)動(dòng)，把陽(yáng)光中的不同波段調(diào)整、梳理成與葉綠素相匹配的波長(zhǎng)，照射在植物的莖葉上面，使得植物充分吸收陽(yáng)光，促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)。分光生態(tài)聚能膜內(nèi)有三種光譜，而普通棚膜內(nèi)未見(jiàn)紅橙光光譜。

分光生態(tài)聚能膜三種光譜波長(zhǎng)與波段的作用：

第一波段的輻射光：紫外光（波長(zhǎng)280～380nm），該波段具有抑制病菌和殺滅病菌的作用，并且防止作物病態(tài)瘋長(zhǎng)，有利于蜜蜂授粉和果實(shí)著色，并且能夠促進(jìn)花青素的形成。

第二波段的輻射可見(jiàn)光：藍(lán)紫光（波長(zhǎng)400～550nm），該波段是植物光合作用的活躍區(qū)，有利于植物中核黃素的吸收。

第三波段的輻射可見(jiàn)光：紅橙光（波長(zhǎng)600～700nm），該波段促進(jìn)種子或孢子的萌發(fā)以及莖的生長(zhǎng)，并且紅橙光有利于植物的二氧化碳的分解以及葉綠素的形成。

以轉(zhuǎn)光材料Eu（銪）為例：當(dāng)Eu（銪）材料吸收紫外線后，發(fā)射的光譜為600～604nm之間，為4nm半寬寬度，也稱之為：銳鋒。葉綠素吸收的紅橙光光譜的半寬寬度為：600～680nm之間，因此銳鋒的紅橙光很難被植物所吸收。

分光生態(tài)農(nóng)用大棚聚能膜的紅橙光半寬寬度為：80nm。與葉綠素吸收紅橙光的光譜相匹配。促進(jìn)了植物的分蘗以及增加葉綠素、類胡蘿卜素、可溶性糖等物質(zhì)的積累。

1.2 透過(guò)分光膜的光照分析

影響光合作用的外界條件主要是光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度。在一定限度內(nèi)，光照越強(qiáng)，光合作用越強(qiáng)；若光照過(guò)強(qiáng)，氣孔會(huì)關(guān)閉，從而影響光合作用的進(jìn)行。分光膜改變了光的方向，同時(shí)防止太陽(yáng)光直接照射到葉面，在夏天起到調(diào)溫作用。分光膜與其它PO膜的光線透過(guò)（如圖3、圖4）。

2 分光生態(tài)農(nóng)用大棚聚能膜的特點(diǎn)

分光生態(tài)農(nóng)用大棚聚能膜的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下五點(diǎn)：一是棚內(nèi)透過(guò)充足的紫外光殺滅和抑制病菌的滋生與繁衍，減少農(nóng)藥殘留對(duì)人體的危害，實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)種植，提升蔬菜水果的品質(zhì)與價(jià)值。二是棚內(nèi)透過(guò)充足的藍(lán)紫光，紅橙光與葉綠素吸收的光譜相匹配，把光能轉(zhuǎn)化為光肥，增產(chǎn)增收，杜絕使用化學(xué)化肥使土壤松散透氣。實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)。三是投射到棚內(nèi)的光為散射光，防止果實(shí)灼傷；果實(shí)大且著色均勻、甜度高、口感好。四是提前早熟7～15天，增產(chǎn)5～25%，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。五是分光光譜期、流滴期、消霧期與棚膜的壽命同步。

3 分光生態(tài)農(nóng)用大棚聚能膜的應(yīng)用效果

3.1 對(duì)比試驗(yàn)

3.1.1 試驗(yàn)方法

在淄博市臨淄區(qū)齊都鎮(zhèn)督府村進(jìn)行試驗(yàn)。溫室內(nèi)土壤類型為壤土，0～20cm土壤養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)29.81g/kg，堿解氮205.14mg/kg，有效磷217.62mg/kg，速效鉀460mg/kg，pH值7.40。試驗(yàn)番茄品種為萊頓18號(hào)，于2021年7月20日定植，2021年11月25日拉秧。試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理，處理1為分光生態(tài)聚能膜覆蓋，處理2為普通棚膜覆蓋（對(duì)照）。

日光溫室內(nèi)溫度、濕度、光照強(qiáng)度采用山東思遠(yuǎn)農(nóng)業(yè)公司研發(fā)生產(chǎn)的齊稷通設(shè)備采集；植株不同生育期生長(zhǎng)指標(biāo)株高、莖粗、葉片數(shù)及葉面積的測(cè)定［1-6］；番茄品質(zhì)的測(cè)定［7］；收獲時(shí)測(cè)定小區(qū)產(chǎn)量，折合成每畝產(chǎn)量。

3.1.2 不同棚膜覆蓋處理下番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)

由表1、表2可知，對(duì)比PO膜，分光膜在光照強(qiáng)度弱時(shí)，棚內(nèi)溫度高、濕度?。辉诠庹諒?qiáng)度強(qiáng)時(shí)，棚內(nèi)溫度低、濕度小；具有升溫慢、降溫慢的特點(diǎn)；分光膜在結(jié)果期對(duì)植株生物學(xué)性狀影響效果明顯，可有效增加植株葉片數(shù)、促進(jìn)莖稈粗壯、促進(jìn)植物生長(zhǎng)。分光膜處理棚內(nèi)番茄葉面積為52.3cm2，比對(duì)照組高10.4cm2，提高了24.8%；分光生態(tài)膜能顯著提高番茄產(chǎn)量和品質(zhì)。

相比于PO膜，分光膜的番茄產(chǎn)量提高15.4%，可溶性糖、VC及可溶性固形物含量分別提高9.3%、6.8%和8.0%，可滴定酸含量降低5.21%；分光膜對(duì)白粉虱的抑制作用明顯，顯著減少蟲(chóng)害及病毒病的傳播，減少了農(nóng)藥化肥20%～35%的投入，每畝增加收益5020元、增效33.4%，提高了經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

3.2 追蹤實(shí)驗(yàn)

3.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在設(shè)施西葫蘆生產(chǎn)上進(jìn)行了追蹤試驗(yàn)，試驗(yàn)安排在淄博市臨淄區(qū)皇城鎮(zhèn)許家村，供試品種為“京葫36”，2021年10月6日定植，11月中下旬開(kāi)始收獲。2022年1月6日進(jìn)行了產(chǎn)量測(cè)定，隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)，取6行測(cè)算種植密度。每點(diǎn)選取10株計(jì)算單株結(jié)果數(shù)，稱取10個(gè)以上重量，計(jì)算單瓜重。

3.2.2 不同棚膜覆蓋處理對(duì)西葫蘆產(chǎn)量的影響

由表3可知，分光膜處理，每株45個(gè)果，平均單果質(zhì)量0.44 kg，折合每畝產(chǎn)量18445.7kg。普通膜處理區(qū)，每株39個(gè)果，平均單果質(zhì)量0.45kg，折合每畝產(chǎn)量16349.6kg。分光膜比對(duì)照區(qū)每畝增產(chǎn)2096.1kg，每畝增產(chǎn)12.82%，農(nóng)藥化肥每畝減少19.7%，每畝增效19.38%，達(dá)到增產(chǎn)目標(biāo)。

4 新型農(nóng)用大棚膜的發(fā)展趨勢(shì)與展望

生態(tài)農(nóng)業(yè)是一種遵循生態(tài)學(xué)原理和生態(tài)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，因地制宜的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)整和管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)工程體系。注重資源的開(kāi)發(fā)與保護(hù)之間的矛盾，使其達(dá)到高效性、可持續(xù)性、多樣性現(xiàn)代化的科技農(nóng)業(yè)。傳統(tǒng)的種植農(nóng)業(yè)只注重氮、磷、鉀肥料的使用。隨著我國(guó)園藝設(shè)施的不斷發(fā)展，作物對(duì)光環(huán)境的需求顯著提高。不同光質(zhì)或波長(zhǎng)的光具有明顯不同的生物學(xué)效應(yīng)，包括對(duì)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，光合作用和器官生長(zhǎng)發(fā)育的不同影響。分光生態(tài)農(nóng)用大棚聚能膜通過(guò)提供合理的光環(huán)境，增加紅橙光的透過(guò)率，可以增強(qiáng)光合效率，增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)，同時(shí)降低農(nóng)藥化肥的投入，充分利用光能將成為我國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)的必然發(fā)展方向。

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