涂料和遮阳网覆盖对大棚环境和辣椒光合特性的影响

任旭琴，周 强，刘浩如

（淮阴工学院，江苏 淮安 223003）

夏季高温强光影响设施栽培蔬菜和花卉的正常生长发育。江苏地处我国华东地区，夏季室外温度高达35～39℃，设施内温度在完全不采取任何降温措施时高达50～70℃，而日常作物生长温度不高于30～32℃[1]。据报道，若棚内温度高于40℃，植物就会受高温伤害，导致光合作用受到抑制，叶片上出现坏死斑，叶绿素受破坏，叶色变褐、变黄[2]，叶片衰老加速[3]。另外，高温伤害还体现在生物膜类脂分子的热致相变，产生氧化胁迫、渗透胁迫、影响氮代谢、激素代谢等方面[4]。遮阳网覆盖是普遍采用的遮阳降温方法，它在某种程度上能够抑制设施内的过分高温，但阴雨天易造成早晚的极端弱光，从而抑制作物的生长发育。近年来，国内许多地区从国外引进遮阳降温涂料进行应用，也表现出良好的遮阳和降温效果。本文通过比较奥迪可（HORTICOLE）涂料和遮阳网在蔬菜大棚上的遮阳降温效果，研究不同覆盖对棚内辣椒光合特性的影响，为设施遮阳降温措施的改进和涂料的推广提供理论基础和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

奥迪可（HORTICOLE）涂料（由安里约斯国际贸易（上海）有限公司提供），遮阳网（由淮安市蔬菜研究所提供）。

1.2 方法

试验于2009年6～7月在淮安市蔬菜研究所基地进行，塑料大棚为钢架结构，棚高2.8 m，宽6 m，长30 m，单棚面积约180 m2。大棚内种植辣椒为卞椒新生代，高畦种植，株行距40 cm×50 cm。

试验设置6个处理，①1∶3涂料覆盖（1份原装涂料按体积比兑3份水）；②1∶5涂料覆盖（1份原装涂料按体积比兑5份水）；③ 1∶8涂料覆盖（1份原装涂料按体积比兑8份水）；④遮阳网覆盖；⑤不遮阳大棚对照；⑥露地对照。选择晴朗无风的上午，在大棚顶部均匀喷涂不同涂料处理，两侧裙膜不进行喷涂，喷涂后24 h内不能淋雨。

从南到北设置3个点观测棚内的5 cm地温、气温和光照强度，气温和光照强度观测点分别距地面1.5和1.8 m。每天于8:30、11:30、14:30和17:30纪录数据，按晴天和阴雨天整理数据。本试验一共调查58 d，其中晴天40 d、阴雨天18 d。用照度仪测定光照强度，用曲管地温计测定地温，用温度计测定气温。

图1 晴天和阴雨天不同覆盖对棚内光照强度的影响Fig.1 Effect of different coatings on light intensity in plastic greenhouse

选取1∶3涂料、遮阳网和不遮阳3个处理，对棚内种植辣椒的光合特性进行测定。选择10个晴朗无风天气，从6:00～18:00每隔2 h测定棚内辣椒的光合参数，每个大棚从南到北测定5株辣椒，每株辣椒选择3个功能叶片，每个叶片读取5个相对稳定的数值，同时保证被测辣椒在大棚中种植位置的相对一致，最后计算平均值进行数据分析。光合参数用便携式光合作用测定仪（LCPRO+、英国）测定。

用Excel进行数据分析和作图。

2 结果与分析

2.1 不同覆盖对大棚内光照强度的影响

由图1可知，不管是晴天还是阴雨天，覆盖都能使棚内光强有不同程度减弱，晴天棚内的光强在940.79～109.06 μmol·m-2·s-1之间变化，棚外为1 327.14～360.00 μmol·m-2·s-1，阴雨天棚内光强为332.46～54.59 μmol·m-2·s-1，棚外为 503.98～205.27 μmol·m-2·s-1。在晴天，中午的光强依露地＞不遮阳＞1∶8涂料＞1∶5涂料＞遮阳网＞1∶3涂料的顺序逐渐下降，早晚时遮阳网覆盖的光强最弱；阴雨天，遮阳网覆盖的光强远低于其他覆盖，1∶3涂料光强为 227.74～101.65 μmol·m-2·s-1，遮阳网仅为154.15～54.59 μmol·m-2·s-1。可见，棚内光强与涂料稀释比例呈正相关，稀释比例越大，光照越强，反之亦然；与遮阳网相比，1∶3涂料具有在晴天延长光照时间和阴雨天增加棚内光照的作用。

2.2 不同覆盖的遮光率比较

遮光率，即相对辐射强度，L=（L1-L2）/L1，式中，L为遮光率，L1为露地光强，L2为棚内光强[5]。

由表1可知，不论天气如何，各处理的遮光率间均存在显著差异，总体上，随着涂料稀释比例加大，遮光率显著降低，相比遮阳网和1∶3涂料，除了晴天中午时分二者的遮光率无显著差异外，阴雨天及晴天早晚前者均显著高于后者。由此可见，与遮阳网相比，1∶3涂料可以显著降低阴雨天和早晚时分的遮光率，改善棚内光照，延长光照时间，这将有利于蔬菜作物的光合作用。

表1 不同覆盖的遮光率比较Table1 Effect of different coatings on the shading rate in plastic greenhouse

2.3 不同覆盖的降温效果比较

2.3.1 气温

由表2可见，任一时段不同处理间的气温都有显著差异。在晴天，不遮阳大棚有明显增温，增温幅度最高达到4.8℃，与不遮阳相比，覆盖能起到不同程度的降温作用，其中涂料覆盖的降温效果随稀释比例增大而下降，1∶3涂料的最大降幅达到5.6℃，1∶8涂料的最大降幅为3.9℃，遮阳网的降幅较小，为2.8℃。在阴雨天，不遮阳大棚的气温较露地上升了1.9～4.5℃，涂料和遮阳网覆盖均有不同程度的降温作用。从平均气温看，降温幅度从大到小的顺序依次为1∶3涂料、遮阳网、1∶5涂料和1∶8涂料。可见，1∶3涂料的降温效果最好，遮阳网也有一定的降温作用，但由于覆盖大棚内晴天中午比较闷热，降温效果不太理想。

2.3.2 地温

由表3可见，一天中露地的地温变化不大，为26.1～26.5℃，而棚内地温在午后有明显上升，不遮阳升温幅度最大，晴天和阴天的最大升幅分别为2.8℃和2.1℃；与不遮阳相比，遮阳网在晴天有较好的降温作用，棚内地温下降0.5～2.4℃，而阴雨天降温效果不明显，1∶3涂料降温作用明显，在晴天和阴雨天棚内地温分别下降0.6～2.6℃和0.2～2.0℃，1∶8涂料和1∶5涂料在晴天也有一定的降温效果，但阴雨天效果不明显。可见，1∶3涂料对降低地温有作用。

表2 不同覆盖对棚内气温的影响Table2 Effect of different coatings on the air temperature in plastic greenhouse

表3 不同覆盖对棚内地温的影响Table3 Effect of different coatings on the ground temperature in plastic greenhouse

2.4 不同遮阳材料对辣椒光合特性的影响

从图2可以看出，在一天中，棚内辣椒的净光合速率呈先升高后下降的变化趋势，为单峰型，峰值处于10:00～12:00，其中，不遮阳辣椒的净光合速率最高出现在10:00，1∶3涂料和遮阳网的最高值出现在12:00，可见，遮阳可使辣椒的净光合速率峰值延后。与不遮阳大棚相比，遮阳网覆盖使辣椒全天的净光合速率明显减弱，从10:00～16:00，随着棚内光照增强，涂料覆盖大棚内辣椒的净光合速率明显高于不遮阳，这可能与中午时分不遮阳大棚光照过强，部分气孔关闭有关。从全天净光合速率的平均值来看，1∶3涂料最高，为9.73 CO2μmol·m-2·s-1，不遮阳为9.66 CO2μmol·m-2·s-1，遮阳网覆盖仅为 7.99 CO2μmol·m-2·s-1，说明涂料覆盖更加有利于辣椒进行光合作用。一天中棚内辣椒的气孔导度则呈现出逐渐下降的变化趋势，遮阳网覆盖辣椒的气孔导度较其他两个处理较低，和不遮阳相比，涂料覆盖辣椒的气孔导度在10:00～16:00相对较高，早晚相对较低（见图2）。

图2 不同覆盖下辣椒光合特性的日变化Fig.2 Diurnal change of photosynthetic characteristics of pepper under different coating

从图2可知，棚内辣椒的蒸腾速率呈现单峰型变化趋势，峰值出现在12:00～14:00，和不遮阳大棚相比，遮阳网覆盖和涂料覆盖都可以抑制辣椒的蒸腾速率，其中10:00以前遮阳网抑制相对明显，而中午时分涂料抑制作用明显。可见，遮阳网和涂料覆盖抑制了棚内辣椒的蒸腾速率，有利于辣椒进行光合作用，而涂料覆盖在中午高温强光时作用更明显。棚内辣椒的胞间CO2浓度呈现先降低后升高的变化趋势，在中午12:00达到最低，不同处理变化趋势相同，但与不遮阳相比，遮阳网覆盖辣椒的胞间CO2浓度明显较高，涂料覆盖在10:00后明显升高。

3 结论与讨论

遮阳能够在某种程度上抑制设施内的过分高温，但目前常用的设施遮阳降温系统存在不足如前期投入大，温度分布不均匀，环境湿度提高，地面沾湿及对水质和设备条件要求较高等[6-9]。而降温涂料可以很简单地被喷洒在大棚的外层表面，形成白色涂层，根据涂层厚度，遮光率可达23%～82%，并有效降低植物体温5～12℃[2]。本研究发现，涂料的遮阳降温效果与其稀释比例有关，稀释比例越大，遮阳降温效果越差；除阴雨天的棚内地温外，遮阳网具有明显的遮光降温作用，只是由于其保温作用，导致晴天中午棚内出现闷热现象，这与吴振海等的研究结果[10]不完全相符；相比遮阳网，1∶3涂料不仅能够降低阴雨天和早晚时分的遮光率，改善棚内光照，延长光照时间，同时降温效果更好。

目前，尚未见到设施环境与光合作用关系的报道，但遮光对植物影响的报道较多。李洁等研究认为，草莓叶片的净光合速率与气孔导度呈正相关，与胞间CO2浓度呈负相关，净光合速率随遮光程度的增加而降低[11]。随遮光程度的提高，美国黑莓叶片的净光合速率减小，日变化曲线由双峰型变为单峰型[12]。邓雄等研究显示，遮光可提高木瓜的净光合速率，遮光处理的叶片叶内外蒸汽压差显著低于对照，从而使气孔导度不受高温低湿环境的抑制[13]，因此遮光处理全天净光合速率平均值高于对照。本研究显示，遮阳网覆盖导致辣椒的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著下降，胞间CO2浓度显著上升，不利于辣椒的光合作用，涂料覆盖则不仅能够改善中午光照过强时辣椒的光合作用参数，使其净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著上升，还可延长辣椒早晚光合时间作用，有利于辣椒生长。

[1]胡燕,苗香雯.华东型连栋塑料温室夏季降温研究[J].农机化研究,2003(2):46-47.

[2]陈晴.遮阳涂料帮你有效避免强光和高温[J].农业工程技术:温室园艺版,2009(6):17.

[3]Zhao X,Nishimura Y,Fukumoto,et al.Effect of high temperature on active oxygen species,senescence and photosynthetic in cucumber leaves[J].Environmental and Experimental Botany,2011,70:211-216.

[4]张富存,张波,王琴,等.高温胁迫对设施番茄光合作用特性的影响[J].中国农学通报,2011,27(28):211-216.

[5]钱妙芬,潘永.塑料遮阳网大棚小气候观测与分析[J].成都信息工程学院学报,2001(1):32-33.

[6]Li Y X,Li B M,Shi Y P,et al.Effects of shading and roof sprinkling in venlo type greenhouse in summer[J].Transactions of the CSAE,2002,18(5):127-130.

[7]赵德菱,高崇义,梁建.温室内高压喷雾系统降温效果初探[J].农业工程学报,2000,16(1):87-89.

[8]余亚军,滕光辉,马承伟.上排风方式在华北型连栋温室夏季降温中的试验研究[J].中国农业大学学报,2003,8(6):29-32.

[9]王吉庆,张百良.几种降温措施在温室夏季降温中的应用研究[J].农业工程学报,2006(9)：102-103.

[10]吴振海,陈家金,徐宗焕.遮阳网的小气候效应及其对蔬菜生长的影响[J].福建农业大学学报,2001,30(3):43-44.

[11]李洁,高静,胡阳,等.光强处理对不同生长阶段草莓叶片光合的影响[J].南开大学学报:自然科学版,2012,45(1):69-76.

[12]杨俊霞,郭宝林,鲁韧强,等.遮荫对美国黑莓生长及光合特性的影响[J].园艺学报,2005,32(2):292-294.

[13]邓雄,叶万辉,曹洪麟,等.网室遮荫栽培对木瓜的光合作用“午休”的影响[J].北京林业大学学报,2004,26(6):57-61.