太阳能土壤加热系统在西瓜反季节栽培中的应用

马彦霞 ，石建业 ，张旦 ，李春花 ，叶丙鑫 ，王剑

近年来，节能日光温室西瓜栽培在半干旱区发展很快，栽培面积逐年扩大。西瓜属喜温性植物，整个生育期要求较高的温度，但在我国北方地区，冬季利用日光温室种植西瓜，温室内气温可满足植物的生长要求，但由于地温偏低，根系生长受阻，水分、养分吸收困难，造成作物生长状况不佳，进而影响产量和效益。为此，本试验在西瓜反季节栽培中应用太阳能土壤加热系统，以期解决这一问题，为反季节栽培西瓜提供良好条件。

1 材料与方法

1.1 试验材料

砧木选用新士佐南瓜，接穗选用京欣一号西瓜，接穗比砧木晚播3 d。当砧木苗具1片真叶时采用“十”字斜插接法进行嫁接。具体操作如下：先将砧木生长点用刀片刮净，用竹签（事先将竹签前面1 cm削成扁平尖状）在2片子叶中间由一侧向另一侧，以30°向下斜插0.7 cm，深度达苗茎断面的2/3，用刀片将接穗苗在子叶下方2 cm处削成楔形，拔出竹签，把接穗插进砧木，使砧木和接穗的子叶成“十”字形，用嫁接夹固定好。嫁接好的苗子用遮阳网遮光，3~4 d后早晚除掉遮阳网见光通风1 h，持续5~6 d（逐渐加长见光时间），7~8 d后可除掉遮阳网，之后转入正常管理。

1.2 太阳能土壤加热系统及试验区设计

①太阳能土壤加温系统 主要由太阳能集热器、保温储热水箱、散热管、循环系统4部分组成。

②试验区设计 按起垄标准先铺好散热管，使来回散热管正好处于垄下（具体铺法如图1所示）。铺好后整平地起垄，垄宽80 cm，垄高25 cm，垄心间距120 cm，垄中间挖宽20 cm，深1 cm的暗沟。

试验小区面积120 m2，试验共设4个处理，1个对照，3次重复。处理Ⅰ（T1）：地下20 cm深处埋散热管；处理Ⅱ（T2）：地下25 cm深处埋散热管；处理Ⅲ（T3）：地下 30 cm 深处埋散热管；处理Ⅳ（T4）：地下35 cm深处埋散热管；对照（CK）：无地热管区。太阳能地热系统运行时间为每天18：00至第2天8：00，每 2 h 循环 20 min。

1.3 数据采集

①温度测点布置 2010年10月至2011年5月在定西市旱农中心实验农场日光温室中进行定点测试。各试验区分别设5个测温点，用台湾产AZ8829S温湿度记录仪记录温室气温，用直角地温计测量地温。地上1.5 m处布置1个室温测量点，地温测量点设在地面下15 cm处（根系周围）。西瓜定植后每天采集一次数据。

②西瓜生长动态调查 从西瓜3叶1心开始（2011年1月20日），每10 d随机在每个小区取样10株，测定蔓长、主茎粗度，共测60 d。

图1 试验区设计

③西瓜果实品质分析 选择开花日期相同、子房大小相近、坐瓜节位一致、长势相似的植株作为采样株。自授粉之日起挂牌标记。果实成熟后随机在每个小区取3个果，称单瓜质量，取样（采用4分法）。用手持糖度计测定可溶性固形物含量。

2 结果与分析

2.1 温度变化

试验过程中，外界环境条件都是动态变化的，受天气条件的影响，土壤温度测试结果会有一定的差异，但总体趋势不会有影响。选取天气晴好的典型测定日2010年3月16~20日（5 d平均值）的测试结果为例进行讨论。7：40揭帘，18：30盖帘，晴天10：30 揭风口，16：30 盖风口。

从图2可以看出，加温并没有影响土温随时间变化的规律。日光温室室内温度的变化幅度比地温大，出现了3个峰值，而地温的变化较平缓。9：00~17：00各处理的地温变化不大，基本趋于稳定。18：00~8：00各处理地温都较对照有所升高，其中T4处理的地温最高，比对照平均高2~3℃，T1处理最低。可见太阳能土壤加温系统对土壤温度影响较大。

2.2 太阳能土壤加温系统对西瓜蔓长和主茎粗度的影响

图2 日光温室室内温度与地下15 cm处地温变化情况

本研究采用立架栽培，单蔓整枝，坐果后摘心。从图3可知，各处理的植株长势优于对照，蔓长与茎粗呈正相关。其中T4处理西瓜植株长势较好，蔓长比同期对照长35.8 cm，主茎较对照粗0.3 cm。这表明太阳能土壤加温系统能够促进西瓜茎蔓增粗、植株长势增强。

2.3 太阳能土壤加温系统对西瓜单瓜质量及可溶性固形物含量的影响

从图4可以得知，所有处理的单瓜质量和可溶性固形物含量均高于对照，其中T4处理的单瓜质量和可溶性固形物含量最高，分别为5.1 kg和12.5%，分别比同期对照高1.9 kg和1.3%。

3 结论

图4 西瓜单瓜质量及可溶性固形物含量的变化

综上所述，在太阳能土壤加温系统循环期间可提高地下 15 cm处温度0.5~3℃，其中T4处理的效果最好，比对照地温高2~3℃；T4处理长势也较好，蔓长比对照长35.8 cm，主茎较对照粗0.3 cm，其单瓜质量和可溶性固形物含量也最高，分别为5.1 kg和12.5%。试验结果表明，太阳能土壤加温系统能够增强西瓜植株长势，提高西瓜产量和品质，特别是将散热管埋设在距地面35 cm处时效果最好。