常熟地區春季連棟溫室土壤溫濕度日變化特征

陶啟威++錢春桃++戴新

摘要 為了更好地指導常熟地區春季設施蔬菜早熟栽培，研究了連棟溫室土壤溫濕度日變化特征。4月，采用土壤溫濕度記錄儀對有膜與無膜覆蓋的畦面、普通溝和發酵溝的土壤溫濕度日變化特征進行記錄。結果表明：地膜覆蓋具有一定的保溫效果，在0：00時效果最好，比無膜覆蓋提高0.3 ℃。發酵溝能夠產生一定的熱量，平均比普通溝高0.6 ℃。覆蓋地膜降低了畦面土壤濕度，平均比無膜覆蓋低6.8個百分點。發酵溝的土壤濕度平均低于普通溝16.8個百分點。春季采用地膜覆蓋和溝式發酵技術能夠減輕因外界溫度較低使設施早熟栽培作物受到的冷害，且能夠降低土壤濕度。

關鍵詞 春季；連棟溫室；土壤溫度；土壤濕度；日變化特征；江蘇常熟

中圖分類號 S152 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）02-0174-03

Daily Variation Characteristics of Soil Temperature and Humidity in Greenhouse During Spring in Changshu Area

TAO Qi-wei 1 QIAN Chun-tao 2 * DAI Xin 3

（1 New Rural Development Research Institute of NJAU（Changshu），Changshu Jiangsu 215500； 2 Nanjing Agricultural University；

3 Agricultural Technology Extension and Service Center of Dongbang Town in Changshu City）

Abstract The daily variation characteristics of soil temperature and humidity in greenhoues during spring in Changshu area were researched to guide early maturing facility vagetables cultivation better. In April，soil temperature and humidity recorder were used to record the daily variation characteristics of surface soil temperature and humidity with and without film mulching，in common and fermentation furrow. The results revealed that film mulching had heat preservation effect，especially in the middle night，which was 0.3 ℃ higher than no film mulching. Heat was released by fermentation furrow，and the temperature was higher than common furrow by 0.6 ℃ averagely. Surface soil humidity was reduced by film mulching，which was lower than no film mulching by 6.8 percentage points averagely. Soil humidity of fermentation furrow was lower than common furrow by 16.8 percentage points averagely. In spring，film mulching and fermentation furrow technology can reduce cold damage on early maturing facility cultivation crops by low temperature outdoor，and lower soil humidity.

Key words spring；mlti-greenhouse；soil temperature；soil humidity；daily variation characteristics；Changshu Jiangsu

設施蔬菜是一個高投入、高產出的產業，蘇南地區以其獨特的地理位置和氣候條件，能夠有較好的經濟基礎和消費市場去發展設施蔬菜[1]。近年來，連棟溫室、塑料大棚、日光溫室等栽培設施在蘇南地區如雨后春筍般建立，而連棟溫室以其較大的栽培空間、平緩的溫濕度變化以及完善的設備條件更受到企事業單位的青睞[2]。春季，蘇南地區冷空氣活動頻繁，尤其在3—4月嚴重低溫冷害多發[3]。采用連棟溫室進行黃瓜、番茄、茄子等喜溫蔬菜的早熟栽培比普通塑料大棚更具有優勢[4-5]。在春季蔬菜早熟栽培過程中，土壤溫濕度變化對蔬菜根系以及整個植株的生長都具有較大影響，采取地膜覆蓋以及溝式發酵都能夠創造適宜蔬菜生長的土壤環境[6-8]。本文通過研究有膜與無膜覆蓋的畦面、普通溝和發酵溝的土壤溫濕度日變化特征，為更好地在春季蔬菜早熟栽培過程中應用覆膜以及溝式發酵技術進行增溫保溫提供有效參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地位于常熟董浜農業現代產業園區南農大（常熟）新農村發展研究院有限公司圓拱形連棟溫室內（120°58′E，31°40′N），溫室長60 m，寬40 m，占地約為0.24 hm2，覆蓋材料為0.15 mm厚的黑色聚乙烯薄膜。在溫室內開溝做畦，畦面寬1.2 m，溝寬0.4 m，畦面覆蓋購自農資店的1.5 m寬的黑色塑料薄膜。

溝按普通溝與發酵溝相間設置，發酵溝深0.6 m，每條發酵溝內均勻撒施EM菌原液1 kg、尿素4 kg、麩皮7.5 kg、菜籽餅12.5 kg、水稻秸稈83.3 kg和菜皮500 kg，上層覆蓋5 cm厚土，并采用黑色塑料薄膜覆蓋，普通溝不作任何處理。

土壤溫濕度記錄儀購自杭州玉環智拓儀器科技有限公司，型號為i500-TWS，配置兩外置土壤溫濕度傳感器，土壤溫度傳感器探針長度30 cm，土壤濕度傳感器探針長度8 cm。

1.2 試驗方法

在4月11—17日，采用4個土壤溫濕度記錄儀分別完全插入有膜覆蓋的畦面、無膜覆蓋的畦面、普通溝和發酵溝內，其中無膜覆蓋的畦面提前1周將地膜掀開，各記錄儀同時對土壤溫濕度進行連續觀測，設置每1 h自動保存一次數據。溫室內作物為水果黃瓜，于3月3日覆膜定植，采用膜下滴灌澆水，每周只在周一澆水1次。溫室管理為每天10：00揭開頂部棚膜，傍晚16：00關閉棚膜。一周天氣狀況、室外以及室內的最高氣溫和最低氣溫見表1。

1.3 數據分析

采用Excel 2003進行統計分析與作圖。

2 結果與分析

2.1 有膜與無膜畦面土壤溫度日變化

春季在設施蔬菜栽培過程中覆蓋地膜能夠起到一定的增溫效果。從圖1可以看出，從0：00開始的24 h內，有膜與無膜覆蓋的畦面溫度都呈現出先降低后升高的趨勢，且在12：00—13：00都達到了最小值（20.1 ℃），在0：00達到最大值（21.1 ℃和20.8 ℃），這種增溫效果在午夜時最為明顯。

2.2 有膜與無膜畦面土壤濕度日變化

在春季設施栽培過程中，覆蓋地膜能夠降低土壤濕度。從圖2可以看出，有膜與無膜覆蓋的畦面土壤濕度日變化較為平穩，均值分別為23.6%和30.4%，無膜覆蓋的畦面土壤濕度比有膜覆蓋處理高6.8個百分點。

2.3 普通溝與發酵溝土壤溫度日變化

在春季設施蔬菜早熟栽培過程中，采用溝式發酵技術，能夠提供作物生長所需的熱量。從圖3可以看出，從0：00開始的24 h內，普通溝與發酵溝的土壤溫度都呈現出先下降后升高的趨勢，其土壤溫度變化規律與畦面土壤溫度變化相同。

2.4 普通溝與發酵溝土壤濕度日變化

發酵溝由于內部反應以及結構特性使其水分含量較低。從圖4可以看出，普通溝與發酵溝土壤濕度日變化較為平穩，均值分別為40.5%和23.7%，普通溝土壤濕度比發酵溝高16.8個百分點。

3 結論與討論

3.1 討論

在春季設施蔬菜栽培過程中，采用地膜覆蓋不僅能夠起到一定的保溫和增溫效果，而且還能夠降低土壤濕度，給作物營造適宜的土壤溫濕環境。夏自強等[9]試驗數據表明，地膜在低溫季節的增溫效果是非常明顯的，在20 cm以上土層，地膜覆蓋下的土壤平均溫度比無覆膜時高3～5 ℃。王秀康等[10]通過研究2010—2012年覆膜對玉米地土壤溫度分布的影響，指出覆膜處理比不覆膜處理的土壤溫度在0、5、10、20 cm土層處都高。常麗娜等[11]通過對日光溫室空氣溫度與土壤溫度的相關性進行分析，得出的晴天時土壤溫度日變化特征與本文土壤日變化特征相似。相對于空氣溫度而言，土溫的變化幅度較小且存在滯后性，白天作物光合速率較高時到達地面的太陽能不能即時穩定地輸入土壤，且由于揭開棚膜具有一定的降溫效果，造成土壤溫度降低；下午時空氣溫度逐漸升高，土壤一邊與室內空氣進行對流換熱，一邊通過導熱向深層土壤傳熱，傍晚由于關閉棚膜，這種導熱作用更加明顯，使土壤升溫比較快，午夜時土壤溫度達到最大值；隨后，由于室內空氣中蓄積的熱能逐漸減少，向土壤傳導的熱能也逐漸減少，導致土壤溫度逐漸下降。覆蓋地膜以后，能夠更好地起到保溫的效果，在夜晚作用更加明顯。

在露地栽培過程中，不覆蓋地膜的土壤由于強烈的蒸發作用使得土壤表層水分含量較低，而地膜覆蓋由于切斷了土壤水分向空氣蒸發的通道，把蒸發的水分阻隔于地膜下，使其土壤含水量高于不覆膜處理[12]。在設施內部，空氣濕度高于外界，空氣中的水分與土壤水分相互補充，達到一種較弱的可逆平衡，使得土壤表面蒸發強度小于外界，土壤中的水分通過毛管孔隙向土壤表層移動的速度較慢，水分停留在土壤中的時間較長，而覆蓋地膜既阻隔了空氣與土壤間的水分交換又減少了土壤表面的蒸發量，使得土壤中的水分得不到補充，造成了覆膜的土壤含水量低于不覆膜處理。

春季設施內采用秸稈生物發酵技術能夠釋放熱量以及其他營養元素，促進作物光合作用，產生溫度效應[13]。普通溝由于地勢較低，濕度較大，熱容量與導熱率較大，土壤溫度相比無膜和有膜覆蓋的畦面都低，而發酵溝由于微生物發酵作用，產生大量熱量，土壤溫度相比有膜和無膜覆蓋畦面土壤溫度都高，且平均比普通溝高0.6 ℃。

發酵溝的土壤濕度低于普通溝，由于發酵溝在發酵過程中需要消耗一定的水分，且發酵溝中的土壤孔隙比普通溝大，水分上升較慢，同時上面覆蓋的薄膜又阻礙了地表水分蒸發，共同造成發酵溝土壤濕度的降低；普通溝由于地勢較低，再加上地表蒸發作用，水分通過毛管孔隙不斷上升，濕度增大。本文只研究了有膜與無膜覆蓋的畦面、普通溝和發酵溝30 cm土層的土壤溫度和8 cm土層的土壤濕度日變化特征，其他土層的土壤溫濕度日變化特征還有待進一步研究。

3.2 結論

4月，常熟地區外界溫度變化仍然較大，如沒有加溫與保溫措施，外界氣溫突然下降，就會影響棚內溫度，對定植不久的作物產生冷害。覆蓋地膜能夠起到一定的保溫效果，由于土壤溫度變化具有滯后性以及其他因素（如開閉棚膜、土壤與空氣的水熱交換等）的相互作用，使得午夜保溫效果最為明顯，能夠提高0.3 ℃，加上畦間采用溝式發酵，既能夠為作物生長提供必要的營養元素，又能夠產生一定的熱量，使得設施內保溫效果更加顯著，減輕喜溫作物受到的冷害；覆蓋地膜能夠減少土壤與空氣的水分交換，阻礙土壤表面的蒸發作用，減少土壤中的水分上移，而發酵溝由于其內部較大的孔隙結構以及反應過程中需要消耗一些水分，使得兩者的土壤濕度都較低。

4 參考文獻

[1] 徐剛.蘇南地區園藝設施類型及其溫濕光性能的研究[J].金陵科技學院學報，2004，20（3）：51-53.

[2] 李國景，張德威，徐志豪，等.中國南方園藝設施現狀及現代連棟塑料溫室結構探討[J].浙江農業學報，1998，10（5）：253-258.

[3] 劉傳鳳，高波.我國南方春季低溫冷害氣候及其大氣環流特征[J].熱帶氣象學報，2001，17（2）：179-187.

[4] ABDULLAH A，IBRAHIM A，ABDULLAH I，et al.The effects of plastic greenhouse covering on cucumber（Cucumis sativus L.）growth[J].Ecolog-ical Engineering，2016，87：305-312.

[5] 丁小濤，金海軍，張紅梅，等.單棟大棚與連棟塑料溫室溫、濕度環境比較研究[J].上海農業學報，2011，27（2）：96-101.

[6] 蔡紹珍，陳建美，劉炳祿，等.覆膜蔬菜需肥特性與施肥技術[J].中國土壤與肥料，1998（4）：25-27.

[7] 曹恒勇，凌培杰，姜艷艷，等.行下內置式秸稈發酵床技術在早春大棚番茄栽培上的應用[J].農業科技通訊，2012（10）：176-177.

[8] LUO S S，ZHU L，LIU J L，et al.Sensitivity of soil organic carbon stocks and fractions to soil surface mulching in semiarid farmLand[J].European Journal of Soil Biology，2015，67：35-42.

[9] 夏自強，蔣洪庚，李瓊芳，等.地膜覆蓋對土壤溫度、水分的影響及節水效益[J].河海大學學報，1997，25（2）：39-45.

[10] 王秀康，李占斌，刑英英.覆膜和施肥對玉米產量和土壤溫度、硝態氮分布的影響[J].植物營養和肥料學報，2015，21（4）：884-897.

[11] 常麗娜，張林華.日光溫室空氣溫度與土壤溫度的相關性分析[J].山東建筑大學學報，2010，25（6）：595-598.

[12] 許樹寧，吳建明，黃杏，等.不同地膜覆蓋對土壤溫度、水分以及甘蔗生長和產量的影響[J].南方農業學報，2014，45（12）：2137-2142.

[13] 舒占濤，李清海，齊振榮，等.日光溫室應用秸稈反應堆對地溫的影響[J].內蒙古農業科技，2014（2）：37-38.