日光温室甜椒起垄内嵌式基质栽培根区温度日变化特征

针对我国北方地区日光温室冬春季低温胁迫、土壤连作障碍、单产低和水肥资源利用率低等问题,本文设计了一种新型的栽培方法——起垄内嵌式基质栽培方法(soil ridge substrate-embedded cultivation,SRSC),并在早春季节,研究了两种模式的SRSC[嵌槽式垄(SRSC-P)和嵌膜(铁丝网槽支撑)式垄(SRSC-W)]及土垄(SR)和单一基质槽垄(NPG)栽培下的甜椒幼苗根区温度的日变化特征。结果表明,日光温室内栽培垄根区温度与温室内、外的气温变化呈显著正相关,室内和栽培垄根区的平均温度分别比室外提高8.07℃和10.93℃,夜间分别提升9.90℃和14.81℃。在夜间低温阶段,SRSC-W维持根区较高温度的能力相对优于SR和SRSC-P,其根区平均温度分别比SR和SRSC-P高1.34℃和0.52℃;在白天高温阶段,SR、SRSC-P、NPG、SRSC-W最高温度平均值分别为28.06℃、27.21℃、29.93℃、26.05℃,SRSC-W抗高温效果最佳,NPG抗高温效果最差。阴天条件下,栽培垄的蓄热保温性能比晴天条件下差。SR白天和夜间的中心根区平均温度皆高于外侧,但SRSC-P和SRSC-W白天外侧温度高,夜间中心根区温度高。栽培垄北部根区温度高于南部根区温度,具有空间差异性,其中SRSC-W栽培模式的南部中心根区温度和北部中心根区温度差异相对于其他处理最小。此外,SRSC-W中心根区温度变化滞后时间最长,温度缓冲能力强。总之,SRSC-W栽培方法维持早春季节夜间甜椒根区温度能力和对低温及高温胁迫的缓冲性最强,且成本低,在日光温室抗低温生产中具有较好的应用前景。     

LED补光和根区加温对日光温室起垄内嵌式基质栽培甜椒生长及产量的影响

田间条件下采用起垄内嵌式基质栽培(soil ridged substrate-embedded cultivation,SRSC)方法,研究了日光温室LED冠层补光和电热线根区加温对甜椒生长和产量的影响。该试验设不加温不补光对照(CK)、根区加温15℃处理(T15)、根区加温18℃处理(T18)、单一补光处理(L)、根区加温15℃+补光处理(T15+L)、根区加温18℃+补光处理(T18+L),共6个处理。结果表明,与对照相比,根区加温均能提高SRSC甜椒根区的温度,但根区温度仍呈现出随环境温度变化而变化的趋势,T18的根区全天保持较高温度。根区热通量的变化与根区温度变化相对应,T15和T18处理的根区热通量昼夜变化较CK剧烈,其根区侧面白天向内传热滞后,晚间侧面向外传热提前,传递量增加;根区垂直方向白天向内传热滞后,传递量减少,晚间垂直向外传热提前,但传递量增加。T15和T18均显著提高了甜椒的株高、冠层厚度和冠层直径,且T18比T15效果更明显。T15对甜椒的地上及地下干鲜重没有显著的提升作用,而T18的提升效果显著。根区加温补光处理的甜椒生物量普遍高于单一根区加温或补光处理,其中T18+L处理提升效果显著优于T15+L处理。T15、T18和L相对CK均提高了甜椒单产,单产分别提高30.74%、53.0%和14.81%。而根区加温和LED补光协同作用比单一的根区加温或冠层补光都能表现更好的增产效果,T15+L和T18+L分别比T15和T18的产量分别提升32.86%和15.50%,分别比L产量提升51.29%和53.87%。总之,根区加温与LED补光是日光温室甜椒增产有效的调控措施,两者在增加单株产量上存在显著的协同效应,二者共同作用比单一作用效果更加明显,且根区加温对甜椒生长和产量的促进效果比冠层补光更加显著,在实际生产中具有重要的指导意义。     

土垄内嵌基质栽培方式对日光温室春甜椒的降温增产效应

本文提出土垄内嵌基质的栽培方式以缓解日光温室春甜椒生长季遭受的高温影响。通过设置土垄栽培（S处理）、土垄嵌PE槽基质栽培（P处理）、土垄嵌铁丝网槽基质栽培（W处理）3种处理,以单纯PE槽基质栽培（CK）为对照,在春甜椒果实成熟采摘期（5-6月）每日气温较高时段（12：00-16：00）观测各处理根区环境温度,在甜椒不同生育时期观测各处理植株的生长指标及产量并进行比较。结果表明：S、P和W处理的根区温度分别比CK低1.50、2.17和1.47℃,说明P和W处理能够有效缓冲高温时甜椒根区环境温度的升高,且P处理的温度缓冲效果略优于W处理。S、P和W处理甜椒的株高、茎粗、叶绿素含量和地上干鲜重均显著高于CK,能显著促进甜椒生长发育,其中W处理对甜椒生长的促进作用最明显。基质栽培根系鲜重较大,但CK根区高温减少了甜椒地上部和根系干物质积累。此外,第一次采摘时土垄栽培的结实数显著低于其它3个处理,说明基质栽培相对土壤栽培能促进甜椒开花坐果,缩短生育期。W处理结实数、单果重、单株产量、果实大小及单产均显著高于其它处理,其产量为3.78kg·m^-2,分别比S、P和CK处理提高80.9%、31.3%和51.8%。总之,土垄嵌铁丝网槽基质栽培能够在有效增强根区温度缓冲能力的前提下,明显提高甜椒产量,在日光温室高温环境生产中具有重要的应用价值。     

甜椒根区基质与土垄交界处热通量变化特征

在日光温室中采用新型土垄内嵌式基质栽培(SSC)方法栽培甜椒。运用土壤热通量板探究土垄(SR)、标准垄(NR)、窄标准垄(NRn)、矮标准垄(NRs)和种植密度加倍标准垄(NRd)5种不同规格栽培垄东西侧水平方向以及根区垂直方向上热通量昼夜变化特征,探究适合冬季日光温室蔬菜生产的栽培垄。结果表明:各处理热通量均呈相同的昼夜单峰曲线变化特征,但不同处理吸放热的时间有所差异。栽培垄东侧水平方向上,晴天时SR、NR、NRn、NRd4个处理根区吸热的时间为9:00-14:00,阴天时吸热时间延后2h;晴天NRs在23:00-14:00吸热,阴天一直处于吸热状态。栽培垄西侧水平方向上,NRs处理一直为吸热状态,其余4个处理在9:00-17:00吸热。根区垂直方向上热通量变化表明,SR、NR、NRn、NRd4个处理吸热时间晴天为11:00-18:00,阴天为12:00-17:00;NRs放热的时间比其它处理晚2~3h。5个处理在东侧、西侧水平方向上和根区垂直方向上吸放热差值因位置不同有较大差异,在东侧水平方向和根区垂直方向上各处理以放热为主,而在西侧水平方向上吸热较多。东西侧水平方向和根区基质垂直方向上NRs处理基质吸热多放热少,NRd处理基质吸热少放热多,故NRd处理在冬季能更好地维持根区温度,在日光温室冬季和早春季蔬菜生产中具有更好的应用前景。     

不同保水剂对戈壁日光温室基质栽培番茄生长和产量及品质的影响

为了给戈壁日光温室番茄基质生产中保水剂的合理添加提供技术依据,以酒番6号为试材,设置正常灌溉水平下不添加保水剂、添加90 kg/hm2凹凸棒、添加90 kg/hm2高分子树脂3个处理;定植后7 d减量灌水15%水平下不添加保水剂、添加90 kg/hm2凹凸棒、添加90 kg/hm2高分子树脂3个处理,研究了添加不同保水剂对戈壁日光温室基质栽培番茄生长、品质和产量的影响。结果表明,在正常灌溉水平下,与对照不添加保水剂相比较,添加90 kg/hm2凹凸棒和90 kg/hm2高分子树脂处理的番茄产量提高5.67%~5.85%,可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、可溶性固形物含量及水分利用效率分别提高10.83%~12.50%、11.88%~38.61%、1.98%~2.20%、7.74%~13.47%、5.70%~5.89%。减量灌水15%水平下,添加90 kg/hm2凹凸棒和90 kg/hm2高分子树脂处理的番茄产量提高8.65%~15.48%,可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量及水分利用效率分别提高30.50%~37.24%、70.14%~84.86%、15.83%~18.38%、8.64%~15.50%,可溶性固形物含量降低3.36%~17.75%。表明添加保水剂可显著提高番茄植株生长,提高产量,改善果实品质。主成分分析表明,正常灌溉水平(4 500 m3/hm2)下,以添加90 kg/hm2高分子树脂效果最佳。     

覆膜类型对日光温室SRSC栽培番茄幼苗根区温热效应的影响

试验以土垄内嵌基质栽培方法(soil ridged substrate-embedded cultivation,SRSC)为基础,通过优化地膜覆盖类型,以期进一步缓解日光温室基质栽培过程中的高温胁迫,并促进番茄幼苗抗高温生长。以传统的土壤栽培垄+透明地膜为对照(CK),设置SRSC+透明地膜(TM),SRSC+黑色地膜(HM),SRSC+普通反光地膜(PF)和SRSC+强反光地膜(QF)共4个处理,在夏季日光温室中研究不同覆膜类型的SRSC栽培垄的根区温热效应及番茄幼苗生长情况。结果表明,在定植前覆盖不同类型地膜的SRSC垄其膜下和根区平均最高温度和昼间平均温度均低于CK,其中QF处理的膜下和根区温度最低,膜下和根区平均最高温度分别比CK低12.78和9.73℃,昼间平均温度分别比CK低7.88和6.16℃,隔热降温效果最优。定植后,环境温度升高,但各处理膜下和根区温度的变化规律与定植前基本一致,此阶段,QF处理依然表现出最优的隔热降温效果,其膜下和根区平均最高温度分别比CK低8.96和8.97℃,而膜下和根区的昼间平均温度分别比CK低6.02和5.47℃,降温效果明显,但比前期环境温度较低时有所下降。就根区降温效果看,降温能力表现为QFPFHMTMCK。夜间,各处理的膜下和根区温度均降至较为一致的适宜水平。根区温度与土壤吸放热多少无直接关系,HM、PF和QF三种不同覆膜类型处理中,QF处理根区的热量传递最为缓慢,根区温度最低。PF和QF处理的番茄幼苗株高和茎粗显著高于CK,且QF对增加株高和茎粗效果最显著。随着HM、PF和QF处理隔热降温效果的增强,番茄幼苗生物量逐渐增加,其中以QF的地上地下干鲜重最优,番茄幼苗生长最好。综上所述,通过SRSC方法,结合不同类型地膜覆盖,以覆盖强反光地膜的SRSC垄在夏季日光温室生产中能够改善栽培垄根区温热效应,同时有利于番茄苗期的生长。     

基质含水率对春茬日光温室韭菜产量及生长的影响

对日光温室春茬基质培韭菜的基质含水率进行了研究,结果表明基质相对含水率高于60%可获得韭菜的高产和稳产,同时有利于增加韭菜茎粗和叶宽。基质含水率对韭菜N、P、K三要素的吸收和肥料的利用率有影响,基质含水率高有利于P和K的吸收,对N的促进在基质含水率低于50%以下时明显。随基质含水率增加,NPK肥料的利用率增加,PK肥相对于N肥比例增加。经韭菜产量与灌水量回归分析,还得出日光温室春茬基质培韭菜各时期的适宜灌水范围。     

基质含水率对春茬日光温室韭菜产量及生长的影响

对日光温室春茬基质培韭菜的基质含水率进行了研究，结果表明基质相对含水率高于60%可获得韭菜的高产和稳产，同时有利于增加韭菜茎粗和叶宽。基质含水率对韭菜N、P、K三要素的吸收和肥料的利用率有影响，基质含水率高有利于P和K的吸收，对N的促进在基质含水率低于50%以下时明显。随基质含水率增加，NPK肥料的利用率增加，PK肥相对于N肥比例增加。经韭菜产量与灌水量回归分析，还得出日光温室春茬基质培韭菜各时期的适宜灌水范围。     

氮磷钾均衡管理对戈壁滩日光温室基质栽培秋冬茬番茄产量与养分吸收的影响

采用日光温室小区试验,研究了氮磷钾均衡管理对戈壁滩日光温室基质栽培秋冬茬番茄产量与养分吸收的影响,以期为戈壁滩日光温室基质栽培蔬菜提供科学施肥依据。结果表明,(1)日光温室秋冬茬番茄栽培基质营养主要限制因子是氮和钾,施磷也有一定增产效果,施氮、施钾和施磷平均分别增产31.2%、17.0%和4.1%。(2)氮磷钾均衡管理处理较习惯施肥能显著增加产量和经济效益,平均增产16.3%,增收17.5%;氮磷钾均衡管理处理产量和经济效益均略高于高氮和高钾处理,产量平均分别增加4.8%和3.0%,经济效益平均分别增加4.9%和3.2%。(3)氮磷钾均衡管理能维持番茄对氮磷钾的吸收量,提高化肥氮磷钾利用率,氮磷钾均衡管理处理的化肥氮、磷和钾利用率分别为25.8%、17.6%和35.7%,而习惯施肥处理的化肥氮、磷和钾的利用率分别为15.9%、6.5%和19.7%。(4)本试验条件下日光温室基质栽培秋冬茬番茄适宜N、P2O5和K2O用量分别为392、136和455 g/m3基质,生产1 000 kg番茄产品对N、P2O5和K2O的推荐量分别为3.1、1.1和3.6 kg。     

种衣剂和起垄栽培对玉米生长和产量的影响

针对北方地区春季玉米播种期干旱、出苗困难、苗情差等问题,筛选低聚糖、甲壳素、腐植酸盐等含量适宜的抗旱物质及多种助剂,制成玉米专用抗旱种衣剂,进行种子包衣,同时结合起垄栽培技术,进行大田实验,以探究其对玉米出苗率、生长状况和产量的影响。实验设4个处理：起垄+抗旱种衣剂（RD）、起垄（R）、抗旱种衣剂（D）,以平地种植为对照（CK）。结果表明,施用抗旱种衣剂对玉米种子进行包衣处理,出苗期提早1～2d,生育期缩短1周左右。RD、R、D处理的玉米出苗率与CK相比,分别提高18.3%、7.2%、12.1%,产量与CK相比,分别增加17%、6%、3%,其中RD处理与CK间的差异显著（P＜0.05）,说明抗旱种衣剂结合起垄栽培技术,对提高玉米出苗率、促进生长、提高产量有积极作用。     

根区温度对黄瓜生长、产量及氮肥利用率的影响

采用土壤盆栽试验,从设施土壤环境角度分析了冬季温室栽培中根区温度和氮肥用量对黄瓜生长、产量及氮素吸收的影响,综合评价了不同根区温度下的氮肥利用率。试验设置根区加温(20℃)和不加温(12℃)两个温度水平,氮肥处理设N0、N1、N2和N3共4个水平(用量分别为每1kg土含纯氮0、96、128、160 mg)。结果表明:在相同氮水平下,加温处理的黄瓜单株产量、氮肥表观利用率和氮肥农学利用率显著高于不加温处理,在N0~N3水平下,加温处理比不加温处理分别增产78.99%、120.48%、126.77%和105.56%。不加温时,增加氮肥用量,黄瓜单株产量无显著差异。加温时,黄瓜单株总氮吸收随氮肥用量的增加呈显著上升趋势。根区温度和氮肥用量对黄瓜生长、单株产量和单株总氮吸收均有显著影响,且提高根区温度比增加氮肥投入更能促进黄瓜生长,提高氮肥利用率。冬季设施栽培中,提高根区温度能够促进作物对养分的高效利用。采用增温减氮的措施既可保证蔬菜产量稳定,又可避免化肥过量施用对设施土壤的危害。     

燃池在日光温室加热的应用试验

燃池是一种利用生物质能的新型的加温方法。燃池是一种阴燃过程，在燃烧过程中，不需任何助燃措施即可自行燃烧，放出热量，提高地温、气温，并可降低湿度，而且热量均匀、持续稳定。研究结果表明，可显著提高地温、气温，并可降低温室内湿度。     

日光温室主动蓄放热系统应用效果研究

针对日光温室冬季夜晚温度低、作物易发生冷害等问题,设计了以水为蓄热介质的主动蓄放热系统.系统由集/放热装置、储热装置和控制装置等组成.白天进行太阳辐射热的吸收与储存,夜晚释放热量用于温室增温.试验结果表明,晴天条件下,主动蓄放热系统的集热功率为0.3kW/m2,蓄热量为6.9MJ/m2;夜间放热功率为0.2kW/m2,放热量为5.7MJ/m2,热利用效率为0.83,试验温室与对照温室的平均气温相差6.3℃;阴天及多云天气条件下,试验温室与对照温室的夜间平均气温相差4.6℃,表明主动蓄放热系统能有效改善日光温室夜间低温状况,进而保障蔬菜安全越冬生产.     

日光温室低温寡照灾害监测预警系统设计

根据多年日光温室气象生态观测资料,总结了温室黄瓜和番茄低温寡照灾害指标,结合远程环境监控技术,建立了日光温室低温寡照灾害的监测预警系统,并在河北日光温室蔬菜生产中进行了测试和初步应用。结果表明,该系统可对低温寡照所发生的范围及强度等进行动态监测预警,并可通过自动生成word文档形式提供信息服务,在灾害诊断预警中具有较好的应用前景。     

Effect of Root Zone Temperature on Accumulation of Molybdenum and Nitrogen Metabolism in Potato Plants

Abstract

Changes in root temperature caused by the application of plastic covers were studied in relation to the uptake and content of molybdenum (Mo) in the different organs of potato (Solanum tuberosum L. var. Spunta) plants (roots, tubers, stems, and leaves) and in relation to nitrogen (N) metabolism. For the semi‐forcing technique of mulching, four different covers were used: T ₁ (transparent polyethylene), T ₂ (white polyethylene), T ₃ (coextruded black and white polyethylene), and T ₄ (black polythylene). The control treatment had no mulch. The results revealed a positive and significant effect of plastic covers on root temperatures: T ₀ = 16°C, T ₁ = 20°C, T ₂ = 24°C, T ₃ = 27°C, T ₄ = 30°C. These thermal differences significantly influenced the Mo concentration, particularly in the T ₂ and T ₃ treatments in the leaves, roots, and tubers. The same temperatures significantly altered N metabolism in both the aerial and underground parts of the plants, and a strong interrelationship was found between Mo and nitrate reductase (NR) activity. The mulching of this crop proved to be a promising technique in phytoremediation.     

日光温室热压风压耦合自然通风流量的模拟

通风是温室环境调节的重要手段,通风流量计算涉及流量系数与风压体型系数,因此有必要定量分析不同通风模式下的通风流量及对应的系数,为通风调节提供理论依据。本文分析了热压风压耦合作用对通风流量的影响机理,构建了通风流量与热压风压作用关系的数理模型;采用CO₂气体示踪法测试日光温室模型(按1:5的比例缩小)在不同通风口宽度条件下的通风流量,将试验测得的通风流量、空气温度、风速和通风口宽度等参数代入模型,对模拟值与实测值进行多元线性拟合,得出拟合度最高的流量系数与风压体型系数。结果表明：当温室模型通风口宽度为3、5和7cm（相当于实际温室通风口宽度为15、25、35cm）时,热压风压耦合作用的通风流量可按G=0.81S•（H•?T/T)^0.5 +0.078S•u、G=0.63S•（H•?T/T)^0.5 +0.067S•u 和G=0.46S•（H•?T/T)^0.5 +0.058S•u分别计算,式中S、H、?T、T、u分别为通风口面积、宽度、室内外温差、室外温度和风速;相应的流量系数分别为0.78、0.60和0.44,风压体型系数分别为0.04、0.05和0.07;在总通风流量中,当室外风速高于1.5m·s^-1时,风压通风流量所占总通风流量的比例均高于50%,风压通风占主导作用;当室外风速大于2.5m·s^-1时,风压形成的通风流量所占比例均大于70%,说明此条件下可忽略温度即热压的影响。