2种防雨棚对空气温湿度及周年蔬菜生长的影响

2017-05-30陈丽娜陈石杜彩娴庄华才吕顺高芳云李洪波

热带作物学报 2017年3期

陈丽娜陈石杜彩娴庄华才吕顺高芳云李洪波

摘要为了探明不同覆盖方式防雨棚对空气温、湿度及周年蔬菜生长的影响，分别在“防雨棚（四周空）”、“防雨棚+网（四周覆盖防虫网）”和“露地”轮作“菜心-菜心-番茄/辣椒”，并利用温湿度记录仪监测全年的气温及空气相对湿度。结果表明，全年白天“防雨棚”和“防雨棚+网”的气温稍高于“露地”，但平均最高气温的差异不超过3 ℃。全年白天“防雨棚”的空气相对湿度最高、“防雨棚+网”与“露地”接近或更低。全年保持40%～80%空气相对湿度的时长比例，“防雨棚”、“防雨棚+网”和“露地”依次为50.4%、38.6%和43.3%。在蔬菜生产中，“防雨棚”显著增加菜心产量，增产33.0%～57.5%，减少虫害发生；“防雨棚+网”菜心产量介于“防雨棚”和“露地”之间，差异不显著，但防虫效果突出且稳定，虫叶率在7%以下，虫情指数在2以下。“防雨棚”、“防雨棚+网”减少番茄死苗率64%以上，增加番茄产量近3倍，提高辣椒产量近1倍。因此，“防雨棚”和“防雨棚+网”周年空气温、湿度环境适宜华南地区蔬菜生长，“菜心-菜心-番茄/辣椒”的周年轮作模式适宜在“防雨棚”和“防雨棚+网”推广。

关键词防雨棚；气温；空气相对湿度；菜心；番茄；辣椒；产量

中图分类号 S626.4 文献标识码 A

Abstract The effects of temperature， humidity as well as vegetable growth under 2 types of rain proof cover annually were studied. Cropping twice with Chinese flowering cabbage and then tomato/pepper under three treatments rain proof cover with empty around（RPC）， insect proof net around（RPC+IPN）， the outside， at the same time monitor temperature and humidity was used. The results showed that temperature in RPC and RPC+IPN was higher than the outside in the daytime yearly， but differences less than 3 ℃. The average relative humidity of RPC was the highest， while the RPC+IPN was close or lower to outside in the daytime yearly. The length ratio of relative humidity among 40%-80% under the three treatments was 50.4%（RPC）， 38.6%（RPC+IPN）， 43.3%（outside）， respectively. RPC significantly increased Chinese flowering cabbage yield（by 33.0%-57.5%）， as well decreased insects. RPC+IPN increased Chinese flowering cabbage yield without significant difference to RPC and the outside. The insect proof of RPC+IPN was outstanding， the insect leaves rate was lower than 7% and the pest index was lower than 2. Tomato death seedling rate of RPC and RPC+IPN decreased 64%， tomato yield increased by 3 times and pepper yield nearly doubled. The temperature and relative humidity fit for vegetable growth in south China， and the vegetable rotation pattern in the experiment is suitable to promote in RPC and RPC+IPN.

Key words rain proof cover； air temperature； relative humidity； Chinese flowering cabbage； tomato； pepper； yield

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.03.017

設施农业是我国现代农业发展的重要标志，是推动农业科技与传统农业结合、带动农业转型升级的最直接表现形式[1]。防雨棚和防虫网棚设施简易，造价较温室大棚低，回报率高，群众接受程度高，是适合华南地区蔬菜栽培的特色大棚[2]。防虫网对蔬菜生长的影响[3-4]、病害[5]和虫害[6]的防控、温湿度监测[7]和模拟[8]等均已有研究报道。前期研究了夏季防雨棚对温湿度及菜心生长的影响[2，9]，但防雨棚的周年栽培尚未见相关报道。

设施内温度和湿度受外界环境影响，但与外界环境不同[10-11]，设施内温湿度影响蔬菜生长及病虫害发生，且随设施结构调整而变化[12]。广东地区“长夏无冬，秋去春来”的气候特点[13]，正适合防雨棚的推广应用。生产上人们为了减少虫害的发生，在防雨棚的四周覆盖防虫网。防雨棚四周盖网与否对棚内温湿度及蔬菜生长的差异影响未见报道。本研究比较了防雨棚、防雨棚+网和露地在四季、晴天、雨天、低温天、高温天的空气温湿度差异，并依菜心-菜心-番茄的轮作模式进行蔬菜周年生产，分析了蔬菜产量和病虫害的差异，以期为防雨棚设施优化、防雨棚蔬菜周年生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 栽培设施

供试栽培设施包括：（1）防雨棚：长45 m，宽5.4 m，肩高2.2 m，钢架结构，顶部用塑料薄膜覆盖，四周通风；（2）防雨棚+网：长45 m，宽5.4 m，肩高2.2 m，钢架结构，顶部覆盖塑料薄膜，四周覆盖60目防虫网。

1.2 方法

2013年3月～2014年2月，在东莞市香蕉蔬菜研究所蔬菜基地同一地块进行试验。试验设3处理：（1）防雨棚；（2）防雨棚+网；（3）露地。2013年3月1日，将机械式温湿度记录仪（ZDR-20）放入3个处理试验田中央，仪器放于离地约1.2 m高的支架上，连续观测气温和空气相对湿度，设置每1 h自动读数。比较3个处理在四季、晴天、雨天、低温天、高温天的平均气温和平均相对湿度的变化规律。不同天气的划分：A、春季：3月～5月；B、夏季：6月～8月；C、秋季：9月～11月；D、冬季：12月～次年2月；E、晴天：连续晴天的2013年10月2日～10月6日；F、雨天：连续雨天的2013年8月22日～8月25日；G：高温天：最高气温在35 ℃以上的2013年5月28日～6月3日；H：低温天，日最低气温在5 ℃以下的2013年12月28日～2014年1月2日。气温和相对湿度日变化值为各观测日的平均值。

试验期间3个处理分别进行蔬菜周年栽培试验：2013年4月20日～5月15日种植碧绿粗苔菜心（Brassica rapa syn. Campestris L. spp. chinensis var. utilis Tsen et Lee，广东省农业科学院蔬菜研究所供种），2013年7月5日～7月30日种植碧绿粗苔菜心，2013年8月10日～2014年2月7日同时种植红妃大番茄（Lycopersicum esculentum Mill.，济南鲁青种苗有限公司）和寒青娇美辣椒（Capsicum frutescens L.，山东科丰种业有限公司供种）。每个处理设置3个重复，菜心撒播种植（300 g/666.7 m2用种量），番茄和辣椒双行定植（32株/小区）。

菜心测定成苗数、单株重、最大叶片SPAD值、产量、虫叶数、叶片被害等级[虫叶率=虫叶数/总叶片数×100%），虫情指数=∑（被害等级×该等级的叶片数）/（调查叶片总数×5）×100[14]]。番茄、辣椒第1次采收测量果实长宽、单果重、按果实成熟分批统计产量，最后一次采收统计死苗率（死苗率=死苗株数/总株数×100%）、株高、开展度。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel软件进行数据预处理，用 SPSS10.0 for windows软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 2种防雨棚内不同天气的气温日变化

如图1所示，在春（图1-A）、夏（图1-B）、秋（图1-C）、冬（图1-D）季节，防雨棚和防雨棚+网的气温变化曲线几乎重合，平均最高气温较露地提高1.4～2.7 ℃，棚内升温较露地提早1 h，到达最高气温的时间也提早1 h。

在晴天（图1-E）、雨天（图1-F）、低温天（图1-H），防雨棚、防雨棚+网的气温变化曲线几乎重合，且二者白天（8 ： 00～16 ： 00）的气温均比露地高，平均日最高气温较露地高2～3 ℃。在雨天（图1-F），白天气温较低且波峰不明显，9 ： 00～15 ： 00之间防雨棚和防雨棚+网的平均气温平稳在31～32 ℃。在高温天（图1-G），防雨棚白天（8 ： 00～16 ： 00）平均气温（36.6 ℃）稍高于露地（36.1 ℃），但防雨棚+网（38.4 ℃）比防雨棚高近2 ℃。

2.2 2种防雨棚内不同天气的空气相对湿度日变化

如图2所示，空气相对湿度的日变化规律与气温不同，3个处理差异较大。在4个季节（图2-A、B、C、D），防雨棚白天（6 ： 00～18 ： 00）的空气相对湿度均高于防雨棚+网和露地，即使在干旱的秋冬季（图2-C、D），防雨棚的最低空气相对湿度仍在40%以上。在4个季节（图2-A、B、C、D），防雨棚+网的平均最高空气相对湿度最大，平均最低空气相对湿度小，空气相对湿度的日变化值介于42.3%～51.1%之间，均大于防雨棚和露地。但防雨棚+网下午空气相对湿度上升较露地快。防雨棚+网空气相对湿度的日变化规律可能与四周防虫网有关，白天气温上升快，棚内水气上升至棚顶，因防虫网阻隔水气与外界交换慢，导致观测点湿度相对低，下午温度下降后湿度迅速上升。

晴天（图2-E）和高温天（图2-G）的空气相对湿度变化规律相似：在白天（8 ： 00～18 ： 00），防雨棚空气相对湿度较防雨棚+网和露地高，防雨棚最低空气相对湿度均在37%以上；然而，防雨棚+网和露地空氣相对湿度低于40%的时长均超过5 h。在连续降雨天（图2-F），空气相对湿度呈近直线分布，防雨棚与露地的值介于68%～72%，防雨棚+网的值仅44%～59%。在连续低温季节（图2-H），三者的空气相对湿度日变化曲线几乎重合，差异小。

作物进行光合作用要求有适宜的空气相对湿度，多数蔬菜光合作用的适宜空气相对湿度为60%～80%，当空气相对湿度低于40%或高于90%时，光合作用都会受到抑制[15]。从表1可知，在全年监测的5 552 h里，防雨棚、防雨棚+网、露地的空气相对湿度在40%～80%的时间（及比例）依次为：2 797 h（50.4%）、2 145 h（38.6%）、2 402 h（43.3%）。在不利于蔬菜生长的空气相对湿度区域≤40% 和≥90%，防雨棚、防雨棚+网、露地占的时间比例依次为：22.1%、45.9%、41.4%。综合而言，防雨棚内的空气相对湿度较适宜蔬菜生长。

2.3 2种防雨棚对春夏菜心生长的影响

从表2可知，在5月和7月，防雨棚内菜心产量均显著高于露地（p<0.05），增产33.0%～57.5%；防雨棚+网的菜心产量介于防雨棚和露地之间，与二者均无显著差异（p>0.05）。从单株重看，5月，防雨棚+网显著高于露地（p<0.05），7月，处理间无显著差异（p>0.05）。从成苗数看，5月，处理间差异不显著（p>0.05），7月，防雨棚显著高于露地（p<0.05）。成苗数受播种时期雨水和出苗期黄曲条跳甲危害影响，防雨棚优势明显。露地的SPAD值均显著高于防雨棚和防雨棚+网（p<0.05）。

从表3可知，5月，黄曲条跳甲和小菜蛾发生严重，防雨棚和防雨棚+网的防虫效果显著，虫叶率和虫情指数均显著低于露地（p<0.05）。7月，防雨棚的虫叶率和虫情指数较露地低，但差异不显著（p>0.05），防雨棚+网的虫叶率和虫情指数显著低于露地（p<0.05）。综合而言，防雨棚+网的防虫效果突出且防效稳定。

2.4 2种防雨棚覆盖对秋冬番茄和辣椒生长的影响

从表4可知，与露地相比，防雨棚、防雨棚+网增加秋冬季番茄产量3倍以上（p<0.05）。从11月28日至次年2月7日，番茄分10次采收。防雨棚、防雨棚+网的产量在全采收期均衡分布，露地番茄产量前期高，后期低，供应不均衡。在相同浇灌情况下，防雨棚和防雨棚+网的番茄果实着色均匀，无裂果，露地番茄裂果严重，商品果极少。株高由高至低依次为：防雨棚+网>防雨棚>露地，差异均显著（p<0.05）。防雨棚、防雨棚+网可减少雨水传播的青枯病或枯萎病发生，减少死苗率64%以上（p<0.05）。在单果重、果实长和宽方面，防雨棚+网显著小于防雨棚和露地（p<0.05），防雨棚和露地差异不显著（p>0.05）。

从表5可知，防雨棚、防雨棚+网提高秋冬辣椒的产量1倍左右（p<0.05）。在株高和开展度上，防雨棚、防雨棚+网均显著大于露地（p<0.05）。三者的果实长和宽无显著差异（p>0.05）。防雨棚辣椒单果重显著高于露地（p<0.05）。从11月5日～次年2月7日，辣椒共采收8次，防雨棚、防雨棚+网的产量较均衡分布，但露地的产量主要集中在前期，后期可能因温度低，产量少且果小。

3 讨论

前期研究表明，夏季防雨棚内外日平均气温差异小[9]。本研究发现，防雨棚和防雨棚/网两种防雨棚四周通风透气，克服传统塑料大棚增温超10 ℃[7]的缺点，在夏季其平均最高气温仅高出露地3 ℃，这与此前的研究结果相符。

稳定的空气相对湿度保障了防雨棚周年蔬菜的高产稳产。任鹤麒等[16]研究表明，棚内平均相对湿度小于30%或大于80%时，对番茄果实的迅速膨大极为不利。曹晋军[17]和薛义霞[18]的研究表明，在高温胁迫下，高的空气湿度（75%±5%）能促进番茄同化产物的生产，减轻光合“午休”，有效降低高温危害，提高番茄坐果率。防雨棚内50.4%的时间里，空气相对湿度在适宜蔬菜生长的40%～80%，远高于防雨棚+网和露地。防雨棚全年的蔬菜产量（包括菜心、番茄、辣椒）均高于防雨棚+网、露地。防雨棚+网的空气相对湿度日变化波动大，这一变化规律与防虫网棚相似，产量也与防虫网棚相似，稍低于防雨棚[9]。

防雨棚+网显著降低虫害发生率。前期研究表明防雨棚、防雨棚+网在减少农药使用量的情况下可保持较低的菜心虫害率，且防雨棚+网的效果更佳[19]。菜心虫害主要为黄曲条跳甲和小菜蛾，本研究5月露地菜心的虫叶率达99.5%，与黄曲条跳甲春季高发有关[20]。高泽正等[21]研究表明，黄曲条跳甲成虫扩散与风有一定的相关性（p<0.05），但与湿度相关性不显著（p>0.05）。防雨棚显著降低菜心的虫叶率和虫情指数，这可能与防雨棚阻碍风对成虫的传播有关。防雨棚+网在5月和7月均能使蔬菜保持较低的虫害，这受益于四周防虫网的隔离。防雨棚+网防虫效果突出，是绿色蔬菜生产的有利设施，但其湿度波动大影响产量，因此，在今后的研究中仍需继续探索稳定棚内湿度的改良方法。

在夏季，防雨棚和防雨棚+网避雨且不显著增加温度，可有效缓解露地因暴雨高温无法生产叶菜的困境，适宜华南地区叶菜生长，在秋冬季也可防止了番茄因水分供应不均衡造成的着色不均和裂果。因此，防雨棚、防雨棚+网在华南地区蔬菜的周年生产中均有优势，可避免设施的季节性闲置。此外，从蔬菜产量、病虫害情况看，菜心-菜心-番茄/辣椒的周年轮作模式适合华南地区防雨棚和防雨棚+网中推广。

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