不同灌溉方式对日光温室小气候的影响
2022-06-09
摘 要：目前的温室种植中，滴灌是温室蔬菜灌溉的首选方式。本试验中，选择沟灌、滴灌两种灌溉条件的日光温室，监测温室番茄生长季的0.1，0.2 m两层土壤温度、1.5 m高度处的空气湿度和空气温度，分析两种灌溉条件的土壤温度的时间和空间变化特征。结果表明，在定植后灌溉当天，滴灌温室的空气最高温度、空气最低湿度、0.1 m土温、0.2 m土温分别是33.2 ℃、38%、18.8 ℃、19.6 ℃，沟灌温室分别是24.3 ℃、71%、15.3 ℃、16.3 ℃。开花期灌溉当天，滴灌温室的空气最高温度、空气最低湿度、0.1 m土温、0.2 m土温分别是24.6 ℃、39%、15.4 ℃、15.1 ℃，沟灌温室分别是16.2 ℃、69%、12.7 ℃、13.3 ℃。两次灌溉过程中，沟灌条件下温室内的空气温度和土壤温度都明显低于滴灌条件的温室，空气湿度明显高于滴灌条件的温室，滴灌条件下更有利于番茄的生长发育。 论文发表
关键词：灌溉；温室；小气候
近年来，随着生产水平的提高，日光温室蔬菜生产在改进原有地面灌水技术的基础上，相继引进了滴灌、渗灌、微喷灌等先进灌水技术，而且这些技术得到了较快的推广和普及，并收到了较好的效果。同时，保护地灌溉技术及其相关理论的研究也取得了一定的进展[1-5]。滴灌是一种局部灌溉的方法， 在温室条件下既节水又降湿， 可减少病虫害的发生， 是温室蔬菜灌溉的首选方式[5-8]。试验研究不同灌溉方式对日光温室小气候的影响。
1 材料和方法
1.1 试验材料
供试作物为番茄，品种为荷兰越冬品种凯萨。
1.2 试验方法
试验在天津市宁河县苗庄镇百利示范园区内进行，园区经度116°49′E，纬度39°26′N，选取建筑参数完全相同的两个温室进行试验。温室坐北朝南，建筑材料为钢管骨架，东西长度为60 m，南北跨度10 m，脊高3.9～4.0 m，试验分别采用膜下滴灌和沟灌两种灌溉方式，采用温室内育苗箱育苗。于2014年9月25日育苗，10月24定值于温室内，60 000株·hm-2，定植后灌溉1次，开花期灌溉1次，果实膨大期根据土壤的墒情灌溉。在两个温室内分别安装天津赛乐新创通信技术有限公司的农田小型气象站及实景监测设备，10 min采集1次数据，自动上传到天津市气象局服务器。监测番茄生长期内0.1，0.2 m两层土壤温度、1.5 m高度处空气湿度和空气温度；分析灌溉前、中、后的土壤温度时间和空间变化特征，将两种处理的温室条件进行对比分析。滴灌使用内镶式滴灌管，滴灌管铺放在地表，滴灌带直16 mm ，壁厚0.02 mm，滴头间距30 cm，与番茄植株相对应。
通过小气候监测仪器监测两个温室内番茄生长期内0.1，0.2 m两层土壤温度和1.5 m高度处空气湿度和空气温度。
记录两个温室番茄的幼苗期、开花期、结果期的时间。
2 结果与分析
2.1 幼苗期灌溉时温湿变化
（1）温度。番茄在10月24日定植后及时灌溉1次，滴灌方式用水量300～375 m3·hm-2，沟灌方式用水量900～1 200 m3·hm-2。灌溉当天的小时积温情况为滴灌的温室比沟灌温室大90.8 ℃，白天的滴灌温室内最高温是33.2 ℃，最低温是13.5 ℃，沟灌温室内的最高温是24.3 ℃，最低温是11.6 ℃。番茄在幼苗期两种灌溉条件下空气温度的变化如图1所示。从图1中可以看出，沟灌条件下24 h范围内空气温度明显低于滴灌条件的温室，气温相差8.9 ℃，第2天的温度较为接近，相差0.6 ℃，第3天沟灌的温室白天温度还要更高一些，相差5.5 ℃。
（2）湿度。灌溉当天滴灌温室的最低相对湿度是38%，而沟灌温室的最低相对湿度是71%。番茄在幼苗期两种灌溉条件下空气湿度的变化如图2所示。从图2中可以看出，沟灌条件下连续两天白天的空气湿度明显高于滴灌条件的温室，第1 天的最低相对湿度相差38%，第2天的最低相对湿度相差27%，第3天的相对湿度较为接近，相差3%。
（3）地温。灌溉当天，滴灌温室0.1 m最低土温是18.8 ℃，0.2 m最低土温是19.6 ℃，沟灌温室0.1 m最低土温是15.3 ℃，0.2 m最低土温是16.3 ℃。图3、图4为两种灌溉条件下0.1 m、0.2 m的土壤温度。沟灌条件下的土壤温度都明显低于滴灌条件下的土壤温度，第2、3 天土温的差距逐渐缩小。滴灌的温室明显更有利于番茄幼苗的发育。
2.2 开花期灌溉后温湿变化
（1）温度。11月26日在番茄的开花期灌溉1次，滴灌方式用水量90～150 m3·hm-2，沟灌方式用水量900～1 200 m3·hm-2。灌溉当天滴灌温室的最高温度是24.6 ℃，24 h积温是312.4 ℃，第2天的最高温是24.7 ℃，第3 天的最高温是24.1 ℃；灌溉当天沟灌温室的最高温度是16.2 ℃，24 h积温是255.5 ℃，第2 天的最高温是20.7 ℃，第3 天的最高温是30.5 ℃。灌溉第1 天的积温相差56.9 ℃，如图5所示，灌溉当天滴灌温室的气温明显高于沟灌温室，第2 天气温接近，但仍高于沟灌温室，第3 天沟灌温室气温高于滴灌温室。
（2）湿度。滴灌温室灌溉后3 d的最低相对湿度分别为39%，42%，40%，沟灌温室灌溉后3 d的最低湿度分别为69%，60%，43%。如图6所示，灌溉当天最低相对湿度相差较大，第2天逐渐缩小，第3 天两个温室的相对湿度较为接近。
（3）地温。滴灌温室灌溉后3 d，0.1 m土温分别为15.4，15.1，15.1 ℃，沟灌温室灌溉后3 d，0.1 m土温分别为12.7，13.6，14.6 ℃，滴灌温室灌溉后3 d，0.2 m土温分别为15.1，14.8，14.7 ℃，沟灌温室灌溉后3 d，0.2 m土温分别为13.3，13.4，13.9 ℃。如图7、图8所示，0.1 m土温滴灌温室灌溉后3 d变化较小，沟灌温室的土温随着时间逐渐增加，接近滴灌温室的土温，0.2 m的土温滴灌温室变化值较小，灌溉后3 d的最高温相差0.4 ℃，沟灌温室的最高温是一个缓慢上升的过程。
2.3 番茄发育期观测
滴灌温室的番茄于10月24日定植，11月21日开始开花，12月19日开始进入结果期，1月14日进入转色期，在幼苗期和开花期各喷洒农药1次。沟灌温室的番茄于10月24日定植，11月25日开始开花，12月26日开始进入结果期，1月26日进入转色期，在幼苗期喷洒农药2次，开花期喷洒农药2次。
3 结 论
3.1 减少空气温度和土壤温度的下降
定植后灌溉时，滴灌温室的最高气温比沟灌温室高8.9 ℃，小时积温相差90.8 ℃，0.1，0.2 m的最高温度分别相差3.5，3.3 ℃。开花期灌溉时，滴灌温室的最高气温比沟灌温室高8.4 ℃，小时积温相差56.9 ℃，0.1，0.2 m的最高温度分别相差2.7，1.8 ℃。使用滴灌进行灌溉可最大限度地减少空气温度和土壤温度的下降，保证番茄幼苗期、开花期的正常发育，同时土壤微生物的活性加快促进作物养分的吸收。
3.2 降低空气湿度减少病虫害的发生 发表文章
在定植后、开花期两次灌溉的当天，滴灌温室的最低相对湿度分别比沟灌温室低33%，40%。幼苗期和开花期滴灌温室较沟灌温室少喷洒农药3次。由于滴灌管置于地膜下进行灌溉，因此，在作物垄间无覆盖的地方土壤保持干燥，无地面蒸发，大棚内空气湿度较沟灌条件下的温室明显降低，使作物免于发生空气湿度高引发的病害，产量大幅度提高。
3.3 提早供应市场延长市场供应期
两个温室都是在10月24日定植，滴灌温室和沟灌温室的开花期分别是11月21日、11月25日，结果期分别是12月19日、12月26日，转色期分别是1月14日、1月26日。由于滴灌改善了作物的生长环境，使番茄生长更快，可提早供应市场，一般可提前15～20 d。同时，可使作物更长时间地保持生长旺盛，延长生命期，从而可延长市场的供应期，获得最佳收入。
3.4 节水节能
定植后滴灌方式用水量300～375 m3·hm-2，沟灌方式用水量900～1 200 m3·hm-2。开花期滴灌方式用水量90～150 m3·hm-2，沟灌方式用水量900～1 200 m3·hm-2。温室滴灌浸润土壤仅仅浸润作物根部的部分土壤，避免了输水损失和深层渗漏损失，将作物棵间蒸发损失降到最低限度，与沟灌相比可节水60 %左右。
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