保温覆盖物对日光温室温度及黄瓜生长的影响

陈之群 彭杏敏 冯宝军 吕 建 高丽红

保温覆盖物对日光温室温度及黄瓜生长的影响

陈之群 彭杏敏 冯宝军 吕 建 高丽红

以黄瓜为材料，研究了3种不同保温覆盖物对日光温室内气温、地温以及越冬茬黄瓜的生长发育和产量的影响。结果表明，温室夜间最低温度以及夜间温度的降低幅度，都表现为加厚保温被的保温效果最好，其次是普通保温被+牛皮纸被，普通保温被的保温效果最差;加厚保温被覆盖的温室内，黄瓜株高、茎粗、根系等生长指标及产量都明显优于其他两个处理。综合分析经济效益和性价比两个指标，加厚保温被处理表现最优。

日光温室;保温被;温度;黄瓜

日光温室是具有中国特色的温室结构形式，具有造价低、保温性好、效益高等优点，因此在我国得到迅速发展 (周长吉和杨振声，2002)。研究和发展日光温室产业，是有效提高我国国民生活水平、保持农业可持续发展的必然途径。日光温室之所以能够于严冬季节安全越冬生产，与温室前屋面的夜间覆盖保温是分不开的 (乔正卫等，2008)。外覆盖材料是构成日光温室的主要部件，影响温室的温度环境变化规律 (陈青云，2008)。目前生产上使用的温室外覆盖材料主要有草苫、蒲席、保温被、纸被等。草苫保温能力一般为5～6℃ (周新群 等，1998)，但草苫具有质量不均、卷放费工费力、防水性差、污染薄膜而降低室内采光性能等缺点，新型替代保温材料的研发和推广成为生产中急需解决的问题 (董仁杰，1997;任艳芳 等，2005)。近年来，我国各地区陆续开发应用了一些日光温室新型保温材料，如复合型保温被、针刺毡保温被、泡沫保温被等。其中，保温棉毯+防水布造价低，保温效果好(周新群 等，1998)，在生产中广泛应用。前人对外覆盖材料进行的保温试验研究，多停留在实验室对材料保温性能的静态测试分析上 (邱仲华等，1995;陈端生和王刚，1997;董仁杰，1997;任艳芳 等，2005)，对不同覆盖材料在实际生产中的保温效果及其对蔬菜生长发育的影响少有报道。2009～2010年冬季，我国北京地区出现了罕见的低温和持续降雪天气，日光温室蔬菜受灾严重。评价极端气候条件下保温被外覆盖材料的保温效果及其对蔬菜生长发育的影响，保证高纬度地区蔬菜生产的安全性，对稳定北方冬季蔬菜市场供应具有重要意义。

1 材料与方法

试验于2009年10月 ～2010年5月在北京市密云县农业推广示范基地进行。选取结构完全相同、地理位置及土壤性状一致的3个温室 (22号、39号和40号)进行试验。温室脊高3.6 m，后墙高2.8 m，后墙厚0.6 m，跨度7.5 m，后坡投影1.6 m，温室长65 m。后墙为50 cm砖墙外加5 cm的聚苯板和5 cm的石灰板。

温室外覆盖材料选用普通针刺棉保温被、8层牛皮纸被和加厚针刺棉保温被。普通保温被材质组成从内到外依次是棉布、针刺棉和防水布，厚度6 cm;加厚保温被内外表层与普通保温被相同，中间增加填充材料针刺棉，厚度8 cm;单片宽4 m，人工缝合。试验设置及覆盖材料参数见表1。

表1 试验处理及材料参数

3个温室的中心位置各安放1台8通道温度采集仪 (型号:AV－10T，厂家:美国 AVALON公司)。在每个温室的中间部位和距离东西山墙各22 m处分别设置3组温度感应器，气温感应器高于地面1.5 m，地温感应器置于种植行栽培垄地表以下15 cm处。仪器每10 min记录1次数据，数据采集从2009年12月1日～2010年3月1日，气温和地温分别取3个测试点的平均值。气温感应器探头均用防辐射罩遮挡。

黄瓜 (Cucumis sativus L.)品种选用中荷8号，以黑籽南瓜作砧木，2009年11月7日进行靠接，11月24日定植，采用大小行栽植，大行距80 cm，小行距50 cm，株距33 cm。12月10日进行地膜覆盖，定量灌水带膜下暗灌。黄瓜小区面积25.35 m2，每个处理3次重复，各温室农事管理一致。试验站耕层土壤为沙壤土，其基本理化性状:有机质1.63%，全氮1.35 g·kg－1，碱解氮154 mg·kg－1，有效磷126.45 mg·kg－1，速效钾22.5 mg·kg－1，容重1.26 g·cm－3，田间持水量30.6%。土壤养分含量的测定参考鲍士旦(1999)的方法。

植株生长指标的测定从12月14日开始，每隔7d测量1次，每处理随机选取12株，测定株高、茎粗，取其平均值。试验原始数据采用MS Excel2007整理，数据处理采用SPSS13.0统计软件，方差分析采用LSD方法。

2 结果与分析

2.1 不同保温被外覆盖对日光温室保温性能的影响

2.1.1 不同保温被外覆盖对日光温室夜间最低气温和地温的影响 图1所示为2009年12月2日～2010年2月28日各处理夜间最低温度分布情况。从图中可以看出，不同处理间差异明显。T1处理夜间最低气温都在5℃以上，高于8℃的天数为79 d;T2处理有1 d最低气温低于5℃，高于8℃的天数为77 d;CK有6 d最低气温低于5℃，高于8℃的天数仅有66 d，5～8℃之间有18 d。

黄瓜对地温的要求严格，反应敏感。图2所示为测定期内各处理夜间最低地温分布情况。从图中可以看出，T1最低地温都高于13℃，15℃以上天数为74 d;T2有4 d最低地温在12～13℃之间，15℃以上天数为64 d;CK有3 d最低地温低于13℃，13～15℃间的天数达28 d，15℃以上天数有61 d。

图1 不同保温被对温室夜间最低气温的影响

图2 不同保温被对温室夜间最低地温的影响

2.1.2 不同保温被外覆盖对温室内夜间气温和地温降低幅度的影响 日光温室热量损失的70%～80%是通过覆盖材料散失的 (张福墁，2001)。在温室的其他围护结构参数一致的情况下，不同处理间保温效果的差异主要受前屋面外覆盖材料的影响。温室外覆盖材料保温性能的优劣，可以通过夜间温度下降幅度的大小进行比较，相同外界条件下，温度降幅越小，说明外覆盖材料的保温性越好。

表2是截取了2010年1月1～10日3个温室内夜间气温和地温的数据进行分析的，从表中可以看出，阴晴天气对温室内气温的影响很大:晴天 (即5、6、7、9日)气温的降幅在7.2～10.5℃之间，阴雪天气温的降幅在1.1～7.2℃之间;1月3日下大雪，全天未揭保温被，气温降低幅度最小;1月7日光照强度最大，夜间气温降低值也最大，达到10.5℃。各处理间气温降低值表现为CK＞T2＞T1。温室内夜间地温的变化明显小于气温的变化，地温降低幅度在0.2～1.2℃之间，各处理间降低值的变化趋势与气温相同，也表现为CK＞T2＞T1。说明从保温效果看，T1优于 T2，T2又优于CK。

表2 不同保温被外覆盖条件下温室内夜间气温和地温降低幅度 ℃

2.2 不同保温被外覆盖对黄瓜生长发育的影响

2.2.1 不同保温被外覆盖对黄瓜株高、茎粗的影响 图3所示为不同保温被覆盖条件下各温室黄瓜株高的变化情况，不同处理间黄瓜株高增长速度有明显差异，整个测定时期T1处理的株高显著高于其他两个处理，与CK相比，差异达极显著水平;T2处理的黄瓜株高前期略低于T1处理，后期随着外界气温的逐渐降低，黄瓜株高增长缓慢，而T1处理仍保持着较快的生长速度;最后一次测定时，T2处理的株高极显著低于 T1处理。植株茎粗是反映其生长发育状况的一个重要指标。由图4可以看出，不同保温被覆盖下黄瓜植株在前期茎粗差异较小，后期差异逐渐变大，整个测定期内T1的茎粗都要高于其他两个处理，T2处理又高于 CK。

2.2.2 不同保温被外覆盖对黄瓜根系的影响 研究整个根系常用的参数有根长、根质量、根表面积、根体积等 (栗岩峰 等，2006)。根长越长、表面积越大，根系吸收水分和养分的能力就越强，植株生长旺盛，有利于生物产量的形成。表3比较了不同处理间整根特征参数，可以看出，加厚保温被处理的4个指标都明显高于其他两个处理，T1总根表面积比CK和T2分别高117.70%、54.85%，根体积分别增加71.24%和6.57%，说明加厚保温被处理的温室黄瓜根系生长状况优于其他两个处理。

图3 不同保温被外覆盖对黄瓜株高的影响

图4 不同保温被外覆盖对黄瓜茎粗的影响

表3 不同保温被外覆盖对黄瓜根系的影响

2.2.3 不同保温被外覆盖对黄瓜产量的影响 表4所示为各处理对黄瓜不同时期及全生育期产量的影响。由表中数据可以看出，不同处理间产量差异明显:从总产量看，T1处理明显高于其他两个处理，较CK增产10.9%，较T2增产9.1%，T2与CK间差异不明显;T1处理的前期产量最高，占总产量的28.0%，T2和CK处理的前期产量分别占整个生育期产量的24.7%、15.7%，而后期产量表现为CK最高，T2次之，T1最低。

2.3 经济效益分析

由于3个处理的设施建设费用以及种子、农药、肥料等农业生产资料投入相同，所以表5仅从经济收入和保温被覆盖材料支出两个指标进行效益分析。从表中可以看出，T1处理的经济收入和净收入比CK分别增加20.99%、18.33%，折合每667 m2增收1226.9元;T2处理由于保温被支出费用最高，虽然经济收入比CK高8.23%，但净收入仅增加1.04%。从性价比看，加厚保温被处理表现最优。

表4 不同保温被外覆盖对黄瓜产量的影响

表5 不同保温被外覆盖处理的经济效益分析

3 结论与讨论

日光温室前屋面覆盖可以有效阻止温室热量散失，达到保温目的 (乔正卫 等，2008)。温室保温性能的好坏，主要取决于设施的围护结构材料，而前屋面是主要的散热面，良好的外覆盖材料对于阻止温室热量散失、维持设施内适宜的温度条件至关重要。从试验结果看，加厚保温被的保温效果明显优于普通保温被和普通保温被+纸被，表现为黄瓜生长发育良好，植株根系发达，产量明显增加，且前期产量高。说明良好的保温效果有利于黄瓜正常生长和提高早期产量;普通保温被覆盖的温室冬季最低气温3.5℃，从株高、茎粗、根系总量等生长指标看，在冬季低温季节，植株生长缓慢，前期产量低，随着外界气温的回升，后期产量明显增高。

理论上讲，传热系数越高，保温效果越差。从3种覆盖材料的传热系数看，普通保温被最高，普通保温被+牛皮纸被次之，加厚保温被最低，这与试验结果相一致。虽然加厚保温被室内测定的保温系数比普通保温被+牛皮纸被低4.6%，但从保温效果分析来看，加厚保温被的保温效果明显好于普通保温被+牛皮纸被，这可能是因为普通保温被与纸被之间的间隙中充满空气，在实验室内测定时，环境温度、湿度非常稳定，空气流动小，保温被与纸被之间相当于固定了一层“静止”的空气，由于空气导热系数小，所以保温能力得到充分发挥 (乔正卫 等，2008);但在实际生产中，室外夜间风大，两层保温被之间的空气容易流动，空气的对流传热作用增强，顶端纸被固定时往往不够紧密，底部容易因冬季水浸而变形，降低保温效果，其实际的保温性有所下降。

试验结果显示，使用加厚保温被能有效提高温室最低气温，减小夜间温度降低幅度，有利于改善冬季植株生长状况，提高前期产量。在暖冬气候条件下，采用本试验中的普通保温被作为外覆盖材料，基本能保证喜温性蔬菜越冬栽培，但在京郊地区极端气候条件下，往往会造成低温伤害，降低蔬菜产量和品质，甚至造成绝产。因此笔者认为，使用加厚保温被作为温室外覆盖材料在京郊地区进行喜温性蔬菜的越冬生产，即使遇到极端低温或连阴雪天气，也能满足蔬菜正常生长所需的温度条件，性价比明显高于其他两个处理，可以作为京郊地区进行安全越冬生产的外覆盖保温材料。

鲍士旦.1999.土壤农化分析.北京:中国农业出版社:352－359.

陈端生，王刚.1997.几种日光温室外保温覆盖材料的保温性能.农业工程学报，12(A00):108－115.

陈青云.2008.日光温室的实践与理论.上海交通大学学报(农业科学版)，(5):343－350.

董仁杰.1997.生态温室系统环境研究〔博士论文〕.北京:中国农业大学.

栗岩峰，李久生，饶敏杰.2006.滴灌施肥时水肥顺序对番茄根系分布和产量的影响.农业工程学报，(7):205－207.

乔正卫，邹志荣，张立明，杨双晓.2008.4种日光温室保温被室内的试验性能测试.西北农林科技大学学报 (自然科学版)，213(6):153－158.

邱仲华，宋明军，康永动，王捷.1995.一种复合保温覆盖材料研制和应用试验初报.农业工程学报，(4):117－120.

任艳芳，何俊瑜，温祥珍.2005.温室保温覆盖材料研究现状及进展.山西农业大学学报 (自然科学版)，(2):183－185.

张福墁.2001.设施园艺学.北京:中国农业大学出版社.

周长吉，杨振声.2002.准确统一“日光温室”定义的商榷.农业工程学报，(6):200－202.

周新群，董仁杰，张淑敏，崔引安.1998.日光温室外保温蜂窝结构覆盖材料的研究.农业工程学报，(4):165－169.

Effect of Heat Preservation Quilt on Temperature and Cucumber Growth in Solar Greenhouse

CHEN Zhi-qun1，PENG Xing-min2，FENG Bao-jun3，LV Jian3，GAO Li-hong2(1College of Life Sciences，Linyi Normal University， Linyi276000;2CollegeofAgronomy and Biotechnology， China AgriculturalUniversity， Beijing100193;3Miyun Extension Station for Agricultural Technology，Beijing101500，China)

Taking cucumber as experiment material，this paper studies the effects of3 different heat preservation quilts on air and soil temperatures and over winter cucumber growth in solar greenhouse.The results showed that the thickened heat preservation quilt had the best heat preservation effect under the lowest temperature and temperature dropping range at night in solar greenhouse.Followed by common heat preservation quilt plus kraft quilt，and the common heat preservation quilt had the worst effect.In the greenhouse with the thickened heat preservation quilt，cucumber plant height，stem diameter，root distribution and yields were remarkably higher than the other two treatments.Judging by the economic benefit and cost performance，treatment with the thickened heat preservation quilt had the best performance.

Solar greenhouse;Heat preservation quilt;Temperature;Cucumber

陈之群，副教授，临沂师范学院生命科学学院，山东临沂276000，电话:0539－8766314，E-mail:zhiqunchen703@163.com

彭杏敏，高丽红 (通讯作者，教授，电话:010－62732825，E-mail:gaolh@cau.edu.cn)，中国农业大学农学与生物技术学院，北京100193

冯宝军，吕建，北京市密云县农业技术推广站

2010-08-24;接受日期: 2010-09-20

果类蔬菜产业技术体系北京市创新团队项目