玉米秸秆的调湿效果及对番茄幼苗的影响

2010-08-09郗琳尉孝琴李亚灵

长江蔬菜 2010年4期

郗琳，尉孝琴，李亚灵

（山西农业大学园艺学院，山西太谷，030801）

过高的空气湿度是冬春季节设施生产中普遍存在的障碍因子。尤其是冬季低温弱光条件下，高湿胁迫更为严重[1～2]。近年来，湿度调控研究主要集中在温室环境的模拟和建立模型的自动调控方面，传统的或比较简便的调控手段很少有人深入研究[3]。有研究表明，在稻草、豆秸、谷秆、玉米芯、小麦秸秆、玉米秸秆6种秸秆材料中，玉米秸秆的吸湿量最大，降湿效果最好，但要想达到一个比较理想的吸湿效果，秸秆必须满足一定的量[4]。因此，本试验在此基础上，选择玉米秸秆作为吸湿材料，采用小拱棚覆盖的方式，进行降湿调湿的试验，目的是找出用玉米秸秆调控温室内湿度所需的用量范围，以期为北方地区温室生产进行合理的管理提供科学的指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2009年3月下旬至5月上旬，在山西太谷（北纬 37°25′，东经 112°25′）山西农业大学设施农业工程中心进行。所用日光温室跨度9.75 m，长度 43 m，高 4.15 m，北墙高 3 m，后屋面投影 1.3 m，屋面为拱圆形无支柱钢结构。

试验用玉米秸秆作为吸湿材料，首先进行充分晾晒（1～2 d），然后根据小拱棚的容积计算各处理的用量，称质量，平铺于拱棚内土壤之上。试验作物为番茄。

1.2 试验设计

试验设4个处理，即4种不同的玉米秸秆用量，分别为 0.5 A，1.0 A，1.5 A，2.0 A，A 为单位秸秆用量（A=2 kg/m3，前期试验表明，玉米秸秆用量为2 kg/m3），相对于同等单位密度的麦秆、豆秸、稻草具有的最佳降湿效果，即4个处理的玉米秸秆实际用量分别为 1，2，3，4 kg/m3，分别用 Y1，Y2，Y3，Y4表示。为了能够比较准确地控制秸秆的用量和了解不同用量秸秆的降湿效果，试验采用小拱棚覆盖的方式进行。

在日光温室的中部，并排设置南北走向的小区，每小区覆盖塑料小拱棚，拱棚间距0.5 m，拱棚规格：长×宽×高为 8.4 m×1.0 m×0.5 m。棚膜在长边中部交叠，用铁夹夹紧固定；拱棚底部四周用土埋严，使拱棚内部形成密闭空间，尽量与外界环境隔绝。小拱棚与地面的接触面积（小区面积）为8.4 m2。

为了了解覆盖玉米秸秆调湿效果对作物生长发育及抗逆性的影响，在进行试验的同时，将对空气湿度反应敏感的作物——番茄，于苗龄5～6片叶时，连营养钵一起放入小拱棚内。

1.3 试验方法

试验采用欧宝自动记录仪（型号为HOBO RH/Temp/2x External H80-007-02）记录小拱棚内的气温、相对湿度和绝对湿度，记录时间间隔为10 min，处理数据时以1 h数据的平均值作为这个小时的数值。欧宝自动记录仪设置在各个小拱棚的中心位置顶部。

试验对番茄植株的生长指标进行了测定[5～7]，测定周期为5 d，株高用卷尺测量；茎粗用游标卡尺测量，每处理测5株，3次重复。植株叶片的水分含量从番茄幼苗放入小拱棚后第10天，取从上往下数第6片叶[4，9]采用马林契克法[8]测定，每 5 d测定一次，每处理取7株，3次重复。

2 结果与分析

2.1 不同处理温度的日变化

温度对湿度的影响很大。由图1可以看出，4个处理的温度日变化趋势相同，夜间温度变化幅度较小，白天变化幅度较大，在凌晨5：00温度降至最低点，正午12：00温度升至最高点。4个处理中，Y4的温差最大，为40.1℃，并且随着玉米秸秆用量的减少，温差也逐渐减小，Y3，Y2，Y1处理的温差分别为37.9℃，37.9℃，36.1℃。

经统计分析可知，全天4个处理间温度无显著性差异；但在白天，处理Y4极显著高于其他处理，尤其是 10：00～13：00；夜间，处理 Y4极显著低于其他处理。在白天，Y1，Y2，Y3三者之间最大温差值小于 3℃，而Y4的最高温比Y1高4℃；到了夜间，各处理中最大温差小于1℃。

2.2 不同处理绝对湿度的日变化

由图1，图2分析可知，绝对湿度的总体日变化趋势与温度日变化趋势基本一致，表明温度会通过影响蒸发而改变绝对湿度。在凌晨5：00，温度为最低值，之后缓慢升高，随着日出后棚内温度的升高，作物蒸腾作用逐渐加速，同时，阳光直射秸秆表面，提高了表面温度，促进秸秆中水分的蒸发，从而使绝对湿度在日出时段表现出急速上升趋势。

4个处理的绝对湿度在白天达到最高峰的时间不同，Y4最早，出现在上午 9：00，比温度高峰（12：00）提前3 h；最高峰的峰值也不同，由图2可知Y4峰值最低，Y4与峰值最高的Y2峰值相差5 g/m3；夜间也以Y4的绝对湿度最低，Y4夜间绝对湿度的最大值为 10.3 g/m3，平均值为 9.7 g/m3，比 Y1小 2.7 g/m3；Y3比Y1小1.4 g/m3。可见，无论白天还是夜间，都以Y4的降湿效果最好。同时，4个处理的绝对湿度的极差不同，Y4，Y3，Y2，Y1分别为 12.9 g/m3，15.3 g/m3，18.3 g/m3，16.5 g/m3。经统计分析可知，在设定的 4 个处理中，无论白天、夜间还是全天，Y1和Y2的绝对湿度差异不显著，但Y3和Y4与Y1和Y2呈极显著差异；Y3和Y4两者亦呈极显著差异。

图1 不同处理的温度日变化（2009.4.21～22）

图2 不同处理的绝对湿度日变化（2009.4.21～22）

图3 不同处理的相对湿度日变化（2009.4.21～22）

2.3 不同处理相对湿度的日变化

相对湿度在夜间达到最高值，当空气中的相对湿度大于100%时，空气中就会出现结雾现象，同时作物表面会出现结露，并造成作物沾湿[1]，因此，要尽可能地使温室内空气相对湿度保持在100%以下。由图3可以看出，各处理达到最高值的时间分别为：Y1凌晨 2：00，Y2凌晨 4：00， Y3凌晨 6：00，Y4早上 8：00；相对湿度达到 100%时，Y1，Y2，Y3，Y4的持续时间分别为8 h，6 h，3 h，0 h。大多数蔬菜作物要求的最高相对湿度都低于90%[1]，相对湿度在90%以上的持续时间，Y1，Y2，Y3，Y4分别是14 h，13 h，10 h，6 h，可见 Y4的降湿效果最佳，Y3次之。

2.4 不同处理对植株生长指标的影响

①对番茄叶片含水量的影响由图4可以看出，叶片组织总含水量4个处理相差不大，组织束缚水含量以降湿效果较好的Y3和Y4处理较高，分别较 Y1高 12.2%，8.3%，自由水与束缚水的比值Y3，Y4分别为 1.47，1.59，而 Y1，Y2则为 1.85，1.73，表明Y3和Y4处理的番茄植株抗逆性较强。

②对番茄生长的影响番茄苗于5～6叶期放入小拱棚。由图5，6可以看出，4个处理对株高生长的影响不明显。处理10 d后，Y3和Y4表现为茎粗增长较快，与Y1和Y2形成明显的差异，处理20 d试验结束时，Y3的茎粗较 Y1大 0.05 cm，Y4较 Y1大0.02 cm，表明植株生长健壮。结合对组织含水量的分析，可以看出在处理Y4与Y3条件下，番茄植株矮壮，抗逆性强。

3 小结

通过不等量玉米秸秆对空气湿度的调湿及降湿效果的初步研究，结果表明，湿度调控所需玉米秸秆的最适用量至少为3 kg/m3，4 kg/m3降湿效果最好。在此条件下，可以使夜间高于90%相对湿度的时间降低为6～10 h，100%相对湿度的情况不出现，或仅有3 h。湿度降低使番茄幼苗叶片组织束缚水含量增加，植株矮状，抗逆性增强，也使得叶片结露减少，对于减少病害意义重大。

玉米秸秆资源丰富、取材方便、价格低廉，利用玉米秸秆的吸湿性有望实现低成本降低温室湿度的目标，尤其是对于广大北方地区冬春季的温室生产有着重要的意义。