苏北连栋大棚春提早栽培环境调控存在的问题及技改对策

苏生平 朱小虎 周桂官 陈霞

导读：针对苏北沿海地区现行示范推广的连栋大棚的构型特点及生产应用中的不足，提出苏北连栋大棚西瓜春提早栽培棚内环境调节技术途径，即改进保温模式，实施连栋温室内覆盖保温；改进温度调节模式，在普及膜下微滴灌基础上，通过改变大棚尺寸、规范机械通风措施，重点提升棚内通风能力；增设室内LED外光源，确保光照时间和强度；推广应用生物有机肥管理修复设施内土壤，努力维护较佳的土壤环境；同时研究提出了优化设施构型模型、优化设施装备管理、优化设施种植布局、优化设施技术支撑4个配套管理办法。

园艺作物温室栽培产量和品质除受气候、品种等因素影响外，与温室设施配置和综合环境因子调控的规范化、专业化水平等有很大关系。东台等江苏北部沿海地区是全国有名的无公害瓜菜生产基地，也是设施栽培技术革新具有挑战性区域之一；近年来连栋大棚有所发展，以盐城为例，目前全市连栋大棚保有量达0.13万hm2左右，其中瓜菜栽培在667 hm2以上；钢架连栋大棚的示范推广创造了较高的经济效益，但随着种植年限的增加，也出现了棚内环境调节不当造成的生产为害。解决钢架连栋大棚西瓜春提早栽培环境调节技术难题已成为连栋大棚可持续发展的重要议题。

1 苏北沿海地区气候特点及温湿度调节需求

1.1 气候特点

东台处于江苏沿海地区，受海洋气候和温带与亚热带过渡性气候的综合影响，大棚西瓜主要生产季节适逢冬末初春低温、寡照、高湿天气，早春回温慢，2月下旬3月上旬比同纬度内陆地区日平均温度低2～3℃。冬春季阴雨天多，经常下雨或下雪，一般年份冬季出现连续10～20天阴雨天气的概率很高，最多的年份有连续40多天阴雨天气。过去，一般大棚西瓜过早栽培常常受到严重影响，普通大棚内西瓜无法正常越冬，采用常规技术进行的大棚西瓜早春栽培上市迟、产量低、效益差。

1.2 温湿度需求及调节

现行栽培多采用双大棚多层覆盖，在正常日照情况下，利用白天收集的余能及保温设施夜间温度能保持夜间12～16℃以上 （冬季内棚内与外棚外夜间温差6～20℃），可满足青椒、黄瓜及叶菜类等作物营养生长对气候环境的要求，但极端天气，如持续较长时间的连阴雨雪天气下，沿海地区若碰到寒潮天气（一般每年至少出现3次以上），即使采用双大棚多层覆盖，也无法保证夜间极端低温在8℃以上，而在持续8℃低温条件下，西瓜等作物根系将受冻害甚至死亡。

①湿度调节 一般要求必须保证相对湿度在30%～85%，如超过85%时，对园艺作物来说，一方面容易抑制作物的正常蒸腾作用和诱发喜高湿病虫害（如多数真菌类病害）；另一方面容易引起温室内膜结露，降低温室的透光率。若相对湿度低于30%，棚内干旱，也会诱发病毒病和白粉病，并引起花瓣卷曲和花瓣边缘失水干枯。根据不同品种对大棚的空气湿度进行调节，白天控制在60%～85%，夜间控制在50%～70%，这样有利于多数园艺作物的正常生长。

②温度调控 大棚冬季保温措施造成的光照损失不能忽视，如无纺布（保温被）的掀和盖、内遮阳和双层保温设施的开与闭的掌握，都应该以满足光照为前提。光照是越冬及春提早瓜菜重要的能量来源，只有满足一定的光照强度和光照时间，越冬及春提早瓜菜才能生长良好。正常情况下，越冬及春提早瓜菜只有在日间积累更多的光合产物才能提高其夜间抗低温霜冻的能力。据研究，越冬及春提早瓜菜栽培一天中光照时数不能少于5 h，光照强度不能低于其光补偿点。因此，对正处于孕蕾开花阶段的越冬及春提早瓜菜来说，棚内一天的平均光照强度不能低4 000 lx。此外，在确保越冬及春提早瓜菜作物光照需求的同时，要避免低温对越冬及春提早瓜菜造成伤害。

③气流速度的调控原则 连栋大棚通风换气时，室内气流速度一般控制在0.5 m/s以下；在高湿、高光照度下不超过0.7 m/s。作物生长区域内推荐最小气流速度为0.1 m/s。

2 现行应用连栋大棚构型特点及目前生产应用存在的不足

2.1 特点

现行苏北沿海地区示范推广的连栋大棚，具有结构好、温湿环境调控能力强、室内空间大便于机械化种植等特点，其生产性能优于单体大棚，为广大设施种植业者首选。而现行推广连栋大棚应用模式则多为钢构，带有顶膜及侧向机械卷膜；由于过多考虑投资成本，一般建设单位没有增设加温设备、补光灯具及通风机械。苏北西瓜设施栽培由单体大棚向连栋大棚转化，是未来发展趋势，且国内先进发达地区已经具备条件，但当前新装备技术研究与推广还跟不上生产应用需要。

2.2 存在的不足

当前苏北沿海地区应用于春提早西瓜栽培的连栋大棚生产方式主要存在以下问题。

①温湿度调节效率差，冬春季病害发生严重 客观上本地区春提早栽培多在12月至次年2月，棚内外温湿度差距很大，加之苏北沿海地区多连阴雨和寒潮天气，在极端低温的1～2月，容易出现低温寡照为害，而早春常出现高温多湿天气，加之不正确的灌溉和多湿天气，依靠平流通风降湿效率低，易出现通风降湿不良的现象，导致设施内湿度高。此外，光照的强度也间接影响室内的温、湿度变化。应对极端低温天气仅凭单层棚膜不足以保证棚内温度始终在8℃以上，即难以保证棚内作物不受冻害并正常生长；而实践证明在沿海地区，通过设置顶部、侧窗自然通风即可，但无法做到在允许的时间范围内将棚内湿度调节到理想数值，特别是在结合补湿施肥和打药的情况下，往往人为造成局部高湿环境，以致冬春季节病害严重发生。

②透光问题 苏北地区，东西走向的大棚采光好，南北向的连栋大棚透光性差。但一般建设时考虑地形因素较多，无法做到正确取向而避免棚内光照不均匀，导致南北向出现明显的强光带和弱光带。

③环境管理杂乱无序，不能实现高产出 表现为种植布局多、乱、杂；棚内灌溉施肥管理无节制，整个大棚东边在通风、西边在浇水；有的无专门人员负责日间和夜间的整体通风与封闭，经常出现高湿高温小环境或低温冻害和土壤连作障碍，种植作物反不如单体大棚好管理，加之市场衔接不好，往往效益无明显优势。

④抵御自然灾害能力差，设施修复保障不及时、难到位 进入生产后大棚难免有破损，支架也难免有损坏，特别是通风、灌溉等机械及环境监测设备都有可能损坏，问题是建设主体多受水平所限，没有掌握相关知识（无人培训）或专业服务人员（无专业服务机构），设施生产厂家完成建设任务后也是一走了之，因此一旦出现问题，往往无人问津，或随意修补，或放弃不管，这也是造成好装备不能实现高产出的原因所在。

3 苏北沿海地区连栋大棚西瓜春提早栽培环境调节技改途径

3.1 湿度调节

考虑到生产实际，在沿海地区冬春栽培的温室空气湿度的调节中，主要是降低空气相对湿度，这也是控制高湿型病虫害发生的重要手段。一般采取以下措施。

①通风排湿 如棚内相对湿度超过85%，即使在寒冷的低温季节生产，也要在晴天中午打开天窗排出湿气；因为棚内空间大，侧向空气流压力差小，室内气流速度小于0.5 m/s，高湿空气不能像普通大棚那样在棚与棚间形成“管道效应”，通过平流压差抽出，所以很有必要开通排风扇排出过多高湿气体，如果因节省成本未能安排电动排风扇，则要配备扬风扇或吹风机。随着外界温度升高，注意早通风、大通风（上顶及两端均开窗通风）、晚闭风，必要时要放夜风；不仅晴天要通风，阴天中午温度高时也要短时放风。

②浇水管理 晴天上午进行，灌水后加大通风，以减少土壤水分蒸发。

③覆盖栽培 畦面最好采用地膜或稻草覆盖。

④改进灌溉方式 尽量避免采用大畦漫灌，采用地膜下沟灌或滴灌。

⑤加温 低温季节通过人工加温的方式提高室内温度，可明显降低空气相对湿度。

此外，在湿度较低的情况下，也要采取补湿的措施，可采用微滴灌溉为西瓜等作物根系补充水分。

3.2 温度调节

为保证瓜菜植株正常生长，棚内温度控制在8～40℃。在苏北沿海地区冬春季栽培主要应考虑保温增温，比较节能降本的方法是增加内覆盖实施内保温，即以6～8 m宽栽培大畦为单位，建立内单栋大棚及中小棚加地膜覆盖栽培，极端天气增加无纺布浮面覆盖，必要时（一般在出现寒潮或多年不遇的连阴雨雪天气）增设加温火炉。

天气持续高温，尤其在晚春，应注意适当降低棚内温度，如棚内单大棚开窗通风，连栋大棚通过摇膜机械卷帘开窗通风降温，如有必要增加遮阳网浮面覆盖降温等。

3.3 光照调节

大棚内光照调节目标是光照强度和光照时间。一般要求瓜菜生长期间光照强度在4 000 lx，平均日照时数不能少于5 h；其可调节的手段主要有增设LED光源，选用透光度高的覆盖保温材料，在棚内温度较高的情况下，对浮面覆盖物采取合理的日揭夜盖等。

3.4 土壤环境调节

保护地土壤是棚内栽培环境的重要组成部分，由于生物活动，尤其是土壤中的有害微生物随着栽培年限的延长，有逐年增加的趋势，加之微生物菌群结构的变化和生长代谢活动，反过来也影响着棚内大气环境。改善土壤环境主要措施是科学施肥，增施有机肥，提高土壤中有机质的含量，以增强土壤的代换能力和蓄水能力，减轻盐害，防止不良肥料产生的有害气体为害。施用化肥，要选择含副成分少的种类，尽量少用含硫、氯的化肥，并注意有机肥同化肥配合使用，可选用尿素、磷铵、高效复合肥和颗粒状肥料等。基肥可采用有机肥全面铺施，化肥定植时沟施或穴施在 12～15 cm以下，避免表施。切忌过量施肥，高温季节应控制施肥量。在种植后的夏季揭膜洗盐，结合作物清茬，把顶棚覆盖的塑料薄膜完全揭开，对土壤深耕并起垄沟，理通排水沟，收集雨水淋洗土壤，使盐分随流水排出；此外在土壤下埋设塑料波纹暗管，灌溉水经上层下泄，盐分随水流入暗管排出，注意在排水口增加封口活塞，一是防止棚内外通风温湿度跑漏，二是防止害虫和小动物侵害。

4 苏北沿海地区连栋大棚西瓜春提早栽培环境调节的配套管理

4.1 优化设施构型模式

考虑到经济适用，建议苏北沿海地区连栋大棚667 m2成本应掌握在3万元左右，包括内大棚、微滴灌溉装备、地下波纹管排水设施及工程费用。

①大棚主体 主要推广应用热镀锌骨架及阳光板材料，包含具有抗风能力的骨架，玻璃、PC板、（阳光板）或塑料薄膜等透光覆盖材料及相应的卡槽、卡簧、铝合金型材等紧固镶嵌配件。

②光源设备 主要装备LED等人工光源设备，或碘钨灯，碘钨灯功率大，发光效率高，构造简单，使用可靠，体积小，装修方便，故障少，寿命长。

③内保温设备 主要采用单栋钢架塑料大棚、中小塑料棚及保温被或无纺布材料等。

④降温设备 主要是利用不透光或透光率低的材料，既能阻止多余的太阳辐射能量进入温室，保证作物正常生长，又降低了棚内空气温度。

⑤通风设备 a.自然通风。即在大棚等设施的适当位置设置窗户靠热压和风压作用进行通风。为增强通风效率，具体做两方面改进，一是减小大棚南北方向长度，建议控制在50～60 m；二是根据种植布局，适当增加内隔挡，将一间大棚变为一类种植方式、一个温湿度环境空间，这样的好处是不因作物栽培管理措施不同造成环境调节管理矛盾。

b.机械通风。鉴于连栋大棚与单体大棚不同，一般条件下靠自然扩散交换气体难度大，对于适度遮荫大棚而言，当棚内最大太阳辐射强度在50 000 lx左右，每1 m2地面基本通风量不到 2.5 m3/min时，应考虑采取安装风扇，或临时增加吹风机械等，以风机产生的巨大压力迫使空气在棚内流动。

⑥灌溉装备 主要采用膜下微灌溉，由水源、首部枢纽、输配水管道和灌水器4个部分组成，灌水器目前市场上应用的主要有滴头、微喷头、涌水器、滴灌管和多孔管道等多种形式。

4.2 优化设施装备管理

一是组织相关人员培训，实施持证上岗。培训对象包括经营者、生产者、设施维护者及安装管护人员。对参加连栋大棚生产全体人员应至少做到一个生产季节一培训，直到完全掌握大棚环境条件下主要生产技能。

二是落实监管责任。做到一室一环境管控负责人，一室一环境调节技术标准。

三是注意定期检查棚室的运转性能。尤其是棚室整体的密闭性能、通风机械的灵敏性能、室内温湿度监测装置的工作性能等。

四是实施管理安全追溯制度。注意及时总结大棚环境管理存在问题，研究解决办法，举一反三，防止一再发生错误造成损失。

五是配备设施维护装备。即正常准备设施装备的零部件，建立定期维护预案，做到高产创建与高性能运转同步。

4.3 优化栽培布局

一要提倡一室一作物，一室一栽培模式，一室一栽培类型，便于采用同一环境调节模式实施生产管理。二要适当选择高产高效作物种植，这样有利摊薄设施成本，实现高投入高回报。三要选用名优良种和高效能药肥等投入品，并注意保持无公害生产；四要根据市场需求安排生产，最好实现订单生产，防止产销脱节。

4.4 优化技术支撑

首先结合财政支持项目推动产学研联合开发，结合国家及省现代农业体系项目推动各级专家及科研机构下沉，解决设施农业新成果转化最后一公里，促成技术进场入户；其次建立上下互动，厂（连栋大棚生产单位）场互动，产销互动信息交流平台，及时调研解决连栋大棚应用生产中存在问题；其三培植一批社会化专业化连栋大棚生产营销技术服务机构，促成连栋大棚建筑安装维护保修，连栋大棚园地改造与连作障碍治理特约服务，切实解决连栋大棚业主的后顾之忧。