酒泉熱帶果樹高效栽培的日光溫室優(yōu)化改造技術(shù)研究

摘" "要" "為提升日光溫室的土地利用效率，實現(xiàn)熱帶果樹在北方干旱區(qū)的高效栽培目標(biāo)，結(jié)合熱帶果樹種植環(huán)境特點，在西北節(jié)能型二代日光溫室基礎(chǔ)上，采用降低室內(nèi)地面、加高后墻、提升脊高、增加跨度、延伸側(cè)墻、提升仰角、增加后墻和側(cè)墻厚度等改造技術(shù)，結(jié)果表明：改造后的日光溫室在可利用面積、保溫性能、減少棚膜滴水等方面均有明顯提升。此項日光溫室優(yōu)化改造技術(shù)能提高熱帶果樹在我國北方干旱區(qū)的綜合栽培效益，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞" "酒泉;熱帶果樹;溫室;改造

溫室是保護(hù)地栽培的主要設(shè)施，能較好地體現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。國內(nèi)針對溫室框架結(jié)構(gòu)、控溫控濕設(shè)施、自動化設(shè)施、覆蓋材料等方面的研究取得了諸多成果[1-2]。

甘肅酒泉設(shè)施果樹從2015年前的零星試種迅速發(fā)展到目前的70余hm2，形成了以金塔縣、玉門市、肅州區(qū)為主的設(shè)施葡萄栽培區(qū)，以瓜州縣、敦煌市、玉門市為主的設(shè)施桃栽培區(qū)，以肅州區(qū)、玉門市為主的櫻桃和熱帶果樹試驗栽培區(qū)。近年來，木瓜、檸檬、百香果等熱帶果樹在酒泉地區(qū)試栽成功，帶動了鄉(xiāng)村旅游、休閑農(nóng)業(yè)發(fā)展，催生了“設(shè)施林果+休閑采摘”“設(shè)施林果+鄉(xiāng)村旅游”“設(shè)施林果+科普宣傳”等新業(yè)態(tài)新模式，激發(fā)了群眾南果北栽的熱情。但酒泉目前的溫室、大棚等設(shè)施多是以種植蔬菜為目的建造的，高度、跨度、溫濕度等指標(biāo)不能滿足熱帶果樹生長對環(huán)境的要求，亟待改造提升。鑒于此，我們開展了熱帶果樹專用溫室改造，并針對改造后的日光溫室與普通日光溫室進(jìn)行了對比試驗。

1" "材料與方法

1.1" "試驗地概況" "試驗地選擇在甘肅省酒泉市玉門市玉門鎮(zhèn)東渠村玉門循環(huán)農(nóng)業(yè)示范園區(qū)，屬典型的干旱半干旱荒漠氣候，光熱資源豐富，適宜多種農(nóng)作物生長。夏季高溫少雨，冬季嚴(yán)寒少雪，春季風(fēng)多且大，嚴(yán)寒、大風(fēng)是影響該地設(shè)施栽培的主要氣候因素。試驗地平均海拔1 520 m，常年降水量61.8 mm，年均溫6.9 ℃，無霜期約129 d。最冷期12月中下旬至次年1月，平均氣溫-19 ℃，極端最低氣溫-39.9 ℃。

1.2" "改造思路與方法

1.2.1" "改造思路" "原設(shè)施為磚混結(jié)構(gòu)的西北節(jié)能型二代日光溫室（表1），試驗地栽培作物為木瓜，于2015年定植，2017年掛果。因木瓜生長速度較快，當(dāng)年生長即達(dá)棚頂，梢部在棚頂彎曲生長甚至破棚而出，棚膜凝結(jié)水滴下落在果實上造成果實霉?fàn)€;當(dāng)?shù)囟練鉁剌^低，溫室內(nèi)加溫投入成本較大，棚體跨度較小，限制了栽植密度，而且容易誘發(fā)病蟲害。因此，在原設(shè)施基礎(chǔ)上，采取如下改造措施：降低室內(nèi)地面、加高后墻、提升脊高，增加室內(nèi)高度;增加跨度、延伸側(cè)墻，增加室內(nèi)可利用面積;提升仰角，增加室內(nèi)入射光，降低棚膜水滴凝落量;增加后墻和側(cè)墻厚度，提高室內(nèi)溫度。溫室改造于2018年11月完成，次年4月重新栽植木瓜。

1.2.2" "改造方法

1）設(shè)置對照溫室。將擬改造溫室相鄰南側(cè)溫室設(shè)置為對照溫室，對照溫室與改造前溫室為同批建造，建造規(guī)格、室體結(jié)構(gòu)、應(yīng)用材料和技術(shù)指標(biāo)均相同。對照溫室與改造溫室均采用單層保溫簾、自動卷簾機進(jìn)行收放簾操作，溫室日常管理措施均保持一致。

2）提升高度。將室內(nèi)地面整體下挖1 m，回填土壤及有機質(zhì)至0.4 m后灌水夯實，室內(nèi)外地面高差0.6 m;將后墻在原有后墻頂面打圈梁，并在圈梁上每隔1 m伸出鋼筋，采用加砌塊在原有2.8 m基礎(chǔ)上加高至3.6 m，后坡面由原有1.6 m加長至2 m，脊高由原有4.2 m提高至6 m。

3）增加跨度。將跨度由10 m增加到12 m，按照跨度，同比例加高、加長側(cè)墻。

4）提升仰角。通過增加后墻高度、后坡長度和脊高，將仰角提升到65°。

5）加厚墻體?，F(xiàn)地取料，將溫室周邊沙石堆砌至后墻，下底寬2.5 m，頂寬1 m;在現(xiàn)側(cè)墻基礎(chǔ)上采用磚混結(jié)構(gòu)加厚至1 m，后墻面使用雙層棉簾覆蓋。

1.3" "調(diào)查與統(tǒng)計

1）溫濕度調(diào)查。在對照溫室和改造溫室內(nèi)分別安裝“小喇叭”溫濕度自動測定儀，全天候測定室內(nèi)溫濕度，并做數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

2）有效積溫調(diào)查。統(tǒng)計對照溫室和改造溫室的有效積溫。

3）蓄熱保溫性能調(diào)查。于12月1日至次年1月30日（當(dāng)?shù)貧鉁刈畹蜁r段），利用“小喇叭”溫濕度自動測定儀，全天候測定室內(nèi)溫度，對比溫室蓄熱、保溫效果。

4）棚膜凝落水滴量調(diào)查。7—8月（當(dāng)?shù)貧鉁刈罡邥r段），分3次于同一時間、同一位置（溫室中央）調(diào)查對照溫室和改造溫室30 min內(nèi)1 m3地面棚膜凝結(jié)水滴落量，采用加權(quán)平均法計算滴落時間。

5）栽植密度調(diào)查。調(diào)查溫室改造前后的栽植密度，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

6）氣象數(shù)據(jù)采集。采用2019年1月至2020年11月氣象數(shù)據(jù)，由海芯華夏科技股份有限公司生產(chǎn)的“小喇叭”溫濕度測定儀測得，數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Origin 2021繪圖。

2" "結(jié)果與分析

2.1" "溫室改造對溫濕度變化的影響

2.1.1" "溫室改造前后溫度變化" "溫濕度是衡量北方地區(qū)溫室性能最重要的指標(biāo)，提高低溫時期溫室溫度、增加空氣濕度是保證北方干旱半干旱區(qū)作物周年生產(chǎn)、提高產(chǎn)量和品質(zhì)的重要前提[3-4]。應(yīng)用溫室改造技術(shù)深刻影響了室內(nèi)溫度（圖1、圖2）。改造后的溫室各月平均氣溫均高于對照溫室，且高于區(qū)間平均氣溫，較對照溫室高出3.3 ℃。從3月初至8月中下旬，隨太陽高度角逐步增大及氣溫逐步升高，改造溫室較對照溫室的溫差逐步增大，這與改造溫室仰角較大，入射陽光較多，有效增加了室內(nèi)溫度有關(guān)。日溫度變化顯示（圖2），改造后的溫室因墻體加厚，室溫降低速度明顯減緩，從溫室棚體和跨度角度分析溫度變化，應(yīng)用升高棚體、增加跨度的方法對于溫室散熱和升溫的影響不明顯，增幅為0.6～3.8 ℃。綜合試驗表明，降低室內(nèi)地面、增加后墻和側(cè)墻厚度對于提升室內(nèi)溫度具有明顯效果。

2.1.2" "溫室改造對濕度變化的影響" "隨著溫度的升高，室內(nèi)相對濕度降低，二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖3、圖4）。改造溫室的相對濕度隨溫度升高而有所降低，生產(chǎn)中應(yīng)采用室內(nèi)加濕的方法提高空氣濕度。

2.2" "溫室改造對有效積溫的影響" "有效積溫是衡量溫室保溫性能的重要指標(biāo)，能體現(xiàn)作物對熱量的需求，為促進(jìn)作物完成周期發(fā)育、增產(chǎn)增效提供有力保障[5]。因熱帶水果栽培所需熱量大、有效積溫高，結(jié)合玉門氣候環(huán)境，改造溫室年有效積溫明顯提升（圖5），改造溫室各月有效積溫均高于對照，加快了木瓜萌芽、開花、結(jié)果、成熟，提早了上市時間，且在櫻桃、葡萄等果樹設(shè)施栽培中也得到了很好的應(yīng)用。整體而言，改造溫室較對照年有效積溫高553 ℃，增幅17.5%。

2.3" "溫室改造對蓄熱保溫性能的影響" "從圖6可以看出，改造后的溫室12月中下旬至次年1月底（當(dāng)?shù)貧鉁刈畹蜁r段）各時段中，8：00達(dá)到最低平均氣溫8.3 ℃，14：00達(dá)到最高平均氣溫27.5 ℃，溫差19.2 ℃，最高至最低平均氣溫降幅69.8%，平均每小時降低1.6 ℃。對照溫室8：00達(dá)到最低平均氣溫4.8 ℃，14：00達(dá)到最高平均氣溫25.8 ℃，溫差21 ℃，最高至最低平均氣溫降幅81.4%，平均每小時降低1.75 ℃。這與改造溫室加厚了墻體、降低了地面，熱量損失較慢有關(guān)，應(yīng)用此項溫室改造技術(shù)，很大程度上提升了溫室的蓄熱保溫性能。

2.4" "溫室改造對棚膜凝落水滴數(shù)量的影響" "溫室內(nèi)溫濕度較高，尤其在高溫時節(jié)，棚膜凝聚的水會滴落在木瓜等果實上，因滴落點位置基本不變，會損傷果皮或造成果實霉?fàn)€，誘發(fā)病蟲害，嚴(yán)重影響果實品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。從圖7可以看出，對照溫室30 min內(nèi)1 m3范圍內(nèi)水滴數(shù)平均為9.7，約每9.6 min滴落1滴;而改造溫室30 min內(nèi)平均滴落1.3滴，約25 min滴落1滴，滴水?dāng)?shù)量明顯減少。分析其主要原因是改造溫室仰角增大、棚脊升高，棚面坡度增大，水滴更容易順棚膜流下，不易凝聚。

2.5" "溫室改造對栽植密度的影響" "溫室改造前，長64 m，跨度8 m，除去工作道可利用凈面積約576 m2。改造后，長70 m，跨度12 m，可利用凈面積增加到704 m2，增幅22%。木瓜栽植株行距為2 m×4 m，576 m2可栽植約72株。改造后，704 m2可栽植木瓜約88株，增加了16株。不考慮改造前后產(chǎn)量增加因素，僅可利用面積和栽植株數(shù)增加，即可提升36%的經(jīng)濟(jì)效益。

3" "小結(jié)與討論

1）酒泉溫室、大棚設(shè)施主要為種植蔬菜建造，不適宜高大林果栽培，設(shè)計或改造林果栽培專用大棚是解決制約設(shè)施林果發(fā)展的重要措施之一。

2）通過加高溫室墻體、棚脊，增大跨度、仰角，降低地面、加厚墻體等系統(tǒng)措施，在解決了高大林木栽培問題的同時，提高了設(shè)施的保溫性能，增加了可利用面積，改造較為成功，可以為同類地區(qū)提供有益借鑒。

3）隨著建造技術(shù)的提高、材料科學(xué)和保溫技術(shù)的發(fā)展，建造大空間、大跨度溫室技術(shù)已經(jīng)成熟。通過近2年的使用觀察，在玉門市風(fēng)力較大、降雨降雪條件下，改造溫室未出現(xiàn)破損，說明溫室結(jié)構(gòu)改造是合理的。

4）因木瓜于2019年溫室改造后種植，尚未結(jié)果，改造后溫室對作物產(chǎn)量的影響未及驗證，需要進(jìn)一步開展相關(guān)試驗。

參考文獻(xiàn)

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[3] 劉長梅，趙欣茹，汪曉宇，等.不同類型日光溫室環(huán)境性能及越冬茬黃瓜栽培效果比較研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023 ，51 （3） ：147-155.

[4] 劉翰林.基于熱平衡的現(xiàn)代化節(jié)能日光溫室保溫結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2023.

[5] 林必忠.福建省傳統(tǒng)溫室大棚技術(shù)改造升級的思考[J].福建農(nóng)機，2022 （3） ：35-37+46.