蘇北連棟大棚春提早栽培環(huán)境調(diào)控存在的問題及技改對(duì)策

蘇生平 朱小虎 周桂官 陳霞

導(dǎo)讀：針對(duì)蘇北沿海地區(qū)現(xiàn)行示范推廣的連棟大棚的構(gòu)型特點(diǎn)及生產(chǎn)應(yīng)用中的不足，提出蘇北連棟大棚西瓜春提早栽培棚內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)技術(shù)途徑，即改進(jìn)保溫模式，實(shí)施連棟溫室內(nèi)覆蓋保溫；改進(jìn)溫度調(diào)節(jié)模式，在普及膜下微滴灌基礎(chǔ)上，通過改變大棚尺寸、規(guī)范機(jī)械通風(fēng)措施，重點(diǎn)提升棚內(nèi)通風(fēng)能力；增設(shè)室內(nèi)LED外光源，確保光照時(shí)間和強(qiáng)度；推廣應(yīng)用生物有機(jī)肥管理修復(fù)設(shè)施內(nèi)土壤，努力維護(hù)較佳的土壤環(huán)境；同時(shí)研究提出了優(yōu)化設(shè)施構(gòu)型模型、優(yōu)化設(shè)施裝備管理、優(yōu)化設(shè)施種植布局、優(yōu)化設(shè)施技術(shù)支撐4個(gè)配套管理辦法。

園藝作物溫室栽培產(chǎn)量和品質(zhì)除受氣候、品種等因素影響外，與溫室設(shè)施配置和綜合環(huán)境因子調(diào)控的規(guī)范化、專業(yè)化水平等有很大關(guān)系。東臺(tái)等江蘇北部沿海地區(qū)是全國有名的無公害瓜菜生產(chǎn)基地，也是設(shè)施栽培技術(shù)革新具有挑戰(zhàn)性區(qū)域之一；近年來連棟大棚有所發(fā)展，以鹽城為例，目前全市連棟大棚保有量達(dá)0.13萬hm2左右，其中瓜菜栽培在667 hm2以上；鋼架連棟大棚的示范推廣創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益，但隨著種植年限的增加，也出現(xiàn)了棚內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)不當(dāng)造成的生產(chǎn)為害。解決鋼架連棟大棚西瓜春提早栽培環(huán)境調(diào)節(jié)技術(shù)難題已成為連棟大棚可持續(xù)發(fā)展的重要議題。

1 蘇北沿海地區(qū)氣候特點(diǎn)及溫濕度調(diào)節(jié)需求

1.1 氣候特點(diǎn)

東臺(tái)處于江蘇沿海地區(qū)，受海洋氣候和溫帶與亞熱帶過渡性氣候的綜合影響，大棚西瓜主要生產(chǎn)季節(jié)適逢冬末初春低溫、寡照、高濕天氣，早春回溫慢，2月下旬3月上旬比同緯度內(nèi)陸地區(qū)日平均溫度低2～3℃。冬春季陰雨天多，經(jīng)常下雨或下雪，一般年份冬季出現(xiàn)連續(xù)10～20天陰雨天氣的概率很高，最多的年份有連續(xù)40多天陰雨天氣。過去，一般大棚西瓜過早栽培常常受到嚴(yán)重影響，普通大棚內(nèi)西瓜無法正常越冬，采用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行的大棚西瓜早春栽培上市遲、產(chǎn)量低、效益差。

1.2 溫濕度需求及調(diào)節(jié)

現(xiàn)行栽培多采用雙大棚多層覆蓋，在正常日照情況下，利用白天收集的余能及保溫設(shè)施夜間溫度能保持夜間12～16℃以上 （冬季內(nèi)棚內(nèi)與外棚外夜間溫差6～20℃），可滿足青椒、黃瓜及葉菜類等作物營養(yǎng)生長對(duì)氣候環(huán)境的要求，但極端天氣，如持續(xù)較長時(shí)間的連陰雨雪天氣下，沿海地區(qū)若碰到寒潮天氣（一般每年至少出現(xiàn)3次以上），即使采用雙大棚多層覆蓋，也無法保證夜間極端低溫在8℃以上，而在持續(xù)8℃低溫條件下，西瓜等作物根系將受凍害甚至死亡。

①濕度調(diào)節(jié) 一般要求必須保證相對(duì)濕度在30%～85%，如超過85%時(shí)，對(duì)園藝作物來說，一方面容易抑制作物的正常蒸騰作用和誘發(fā)喜高濕病蟲害（如多數(shù)真菌類病害）；另一方面容易引起溫室內(nèi)膜結(jié)露，降低溫室的透光率。若相對(duì)濕度低于30%，棚內(nèi)干旱，也會(huì)誘發(fā)病毒病和白粉病，并引起花瓣卷曲和花瓣邊緣失水干枯。根據(jù)不同品種對(duì)大棚的空氣濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，白天控制在60%～85%，夜間控制在50%～70%，這樣有利于多數(shù)園藝作物的正常生長。

②溫度調(diào)控 大棚冬季保溫措施造成的光照損失不能忽視，如無紡布（保溫被）的掀和蓋、內(nèi)遮陽和雙層保溫設(shè)施的開與閉的掌握，都應(yīng)該以滿足光照為前提。光照是越冬及春提早瓜菜重要的能量來源，只有滿足一定的光照強(qiáng)度和光照時(shí)間，越冬及春提早瓜菜才能生長良好。正常情況下，越冬及春提早瓜菜只有在日間積累更多的光合產(chǎn)物才能提高其夜間抗低溫霜凍的能力。據(jù)研究，越冬及春提早瓜菜栽培一天中光照時(shí)數(shù)不能少于5 h，光照強(qiáng)度不能低于其光補(bǔ)償點(diǎn)。因此，對(duì)正處于孕蕾開花階段的越冬及春提早瓜菜來說，棚內(nèi)一天的平均光照強(qiáng)度不能低4 000 lx。此外，在確保越冬及春提早瓜菜作物光照需求的同時(shí)，要避免低溫對(duì)越冬及春提早瓜菜造成傷害。

③氣流速度的調(diào)控原則 連棟大棚通風(fēng)換氣時(shí)，室內(nèi)氣流速度一般控制在0.5 m/s以下；在高濕、高光照度下不超過0.7 m/s。作物生長區(qū)域內(nèi)推薦最小氣流速度為0.1 m/s。

2 現(xiàn)行應(yīng)用連棟大棚構(gòu)型特點(diǎn)及目前生產(chǎn)應(yīng)用存在的不足

2.1 特點(diǎn)

現(xiàn)行蘇北沿海地區(qū)示范推廣的連棟大棚，具有結(jié)構(gòu)好、溫濕環(huán)境調(diào)控能力強(qiáng)、室內(nèi)空間大便于機(jī)械化種植等特點(diǎn)，其生產(chǎn)性能優(yōu)于單體大棚，為廣大設(shè)施種植業(yè)者首選。而現(xiàn)行推廣連棟大棚應(yīng)用模式則多為鋼構(gòu)，帶有頂膜及側(cè)向機(jī)械卷膜；由于過多考慮投資成本，一般建設(shè)單位沒有增設(shè)加溫設(shè)備、補(bǔ)光燈具及通風(fēng)機(jī)械。蘇北西瓜設(shè)施栽培由單體大棚向連棟大棚轉(zhuǎn)化，是未來發(fā)展趨勢(shì)，且國內(nèi)先進(jìn)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)具備條件，但當(dāng)前新裝備技術(shù)研究與推廣還跟不上生產(chǎn)應(yīng)用需要。

2.2 存在的不足

當(dāng)前蘇北沿海地區(qū)應(yīng)用于春提早西瓜栽培的連棟大棚生產(chǎn)方式主要存在以下問題。

①溫濕度調(diào)節(jié)效率差，冬春季病害發(fā)生嚴(yán)重 客觀上本地區(qū)春提早栽培多在12月至次年2月，棚內(nèi)外溫濕度差距很大，加之蘇北沿海地區(qū)多連陰雨和寒潮天氣，在極端低溫的1～2月，容易出現(xiàn)低溫寡照為害，而早春常出現(xiàn)高溫多濕天氣，加之不正確的灌溉和多濕天氣，依靠平流通風(fēng)降濕效率低，易出現(xiàn)通風(fēng)降濕不良的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)施內(nèi)濕度高。此外，光照的強(qiáng)度也間接影響室內(nèi)的溫、濕度變化。應(yīng)對(duì)極端低溫天氣僅憑單層棚膜不足以保證棚內(nèi)溫度始終在8℃以上，即難以保證棚內(nèi)作物不受凍害并正常生長；而實(shí)踐證明在沿海地區(qū)，通過設(shè)置頂部、側(cè)窗自然通風(fēng)即可，但無法做到在允許的時(shí)間范圍內(nèi)將棚內(nèi)濕度調(diào)節(jié)到理想數(shù)值，特別是在結(jié)合補(bǔ)濕施肥和打藥的情況下，往往人為造成局部高濕環(huán)境，以致冬春季節(jié)病害嚴(yán)重發(fā)生。

②透光問題 蘇北地區(qū)，東西走向的大棚采光好，南北向的連棟大棚透光性差。但一般建設(shè)時(shí)考慮地形因素較多，無法做到正確取向而避免棚內(nèi)光照不均勻，導(dǎo)致南北向出現(xiàn)明顯的強(qiáng)光帶和弱光帶。

③環(huán)境管理雜亂無序，不能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)出 表現(xiàn)為種植布局多、亂、雜；棚內(nèi)灌溉施肥管理無節(jié)制，整個(gè)大棚東邊在通風(fēng)、西邊在澆水；有的無專門人員負(fù)責(zé)日間和夜間的整體通風(fēng)與封閉，經(jīng)常出現(xiàn)高濕高溫小環(huán)境或低溫凍害和土壤連作障礙，種植作物反不如單體大棚好管理，加之市場銜接不好，往往效益無明顯優(yōu)勢(shì)。

④抵御自然災(zāi)害能力差，設(shè)施修復(fù)保障不及時(shí)、難到位 進(jìn)入生產(chǎn)后大棚難免有破損，支架也難免有損壞，特別是通風(fēng)、灌溉等機(jī)械及環(huán)境監(jiān)測設(shè)備都有可能損壞，問題是建設(shè)主體多受水平所限，沒有掌握相關(guān)知識(shí)（無人培訓(xùn)）或?qū)I(yè)服務(wù)人員（無專業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)），設(shè)施生產(chǎn)廠家完成建設(shè)任務(wù)后也是一走了之，因此一旦出現(xiàn)問題，往往無人問津，或隨意修補(bǔ)，或放棄不管，這也是造成好裝備不能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)出的原因所在。

3 蘇北沿海地區(qū)連棟大棚西瓜春提早栽培環(huán)境調(diào)節(jié)技改途徑

3.1 濕度調(diào)節(jié)

考慮到生產(chǎn)實(shí)際，在沿海地區(qū)冬春栽培的溫室空氣濕度的調(diào)節(jié)中，主要是降低空氣相對(duì)濕度，這也是控制高濕型病蟲害發(fā)生的重要手段。一般采取以下措施。

①通風(fēng)排濕 如棚內(nèi)相對(duì)濕度超過85%，即使在寒冷的低溫季節(jié)生產(chǎn)，也要在晴天中午打開天窗排出濕氣；因?yàn)榕飪?nèi)空間大，側(cè)向空氣流壓力差小，室內(nèi)氣流速度小于0.5 m/s，高濕空氣不能像普通大棚那樣在棚與棚間形成“管道效應(yīng)”，通過平流壓差抽出，所以很有必要開通排風(fēng)扇排出過多高濕氣體，如果因節(jié)省成本未能安排電動(dòng)排風(fēng)扇，則要配備揚(yáng)風(fēng)扇或吹風(fēng)機(jī)。隨著外界溫度升高，注意早通風(fēng)、大通風(fēng)（上頂及兩端均開窗通風(fēng)）、晚閉風(fēng)，必要時(shí)要放夜風(fēng)；不僅晴天要通風(fēng)，陰天中午溫度高時(shí)也要短時(shí)放風(fēng)。

②澆水管理 晴天上午進(jìn)行，灌水后加大通風(fēng)，以減少土壤水分蒸發(fā)。

③覆蓋栽培 畦面最好采用地膜或稻草覆蓋。

④改進(jìn)灌溉方式 盡量避免采用大畦漫灌，采用地膜下溝灌或滴灌。

⑤加溫 低溫季節(jié)通過人工加溫的方式提高室內(nèi)溫度，可明顯降低空氣相對(duì)濕度。

此外，在濕度較低的情況下，也要采取補(bǔ)濕的措施，可采用微滴灌溉為西瓜等作物根系補(bǔ)充水分。

3.2 溫度調(diào)節(jié)

為保證瓜菜植株正常生長，棚內(nèi)溫度控制在8～40℃。在蘇北沿海地區(qū)冬春季栽培主要應(yīng)考慮保溫增溫，比較節(jié)能降本的方法是增加內(nèi)覆蓋實(shí)施內(nèi)保溫，即以6～8 m寬栽培大畦為單位，建立內(nèi)單棟大棚及中小棚加地膜覆蓋栽培，極端天氣增加無紡布浮面覆蓋，必要時(shí)（一般在出現(xiàn)寒潮或多年不遇的連陰雨雪天氣）增設(shè)加溫火爐。

天氣持續(xù)高溫，尤其在晚春，應(yīng)注意適當(dāng)降低棚內(nèi)溫度，如棚內(nèi)單大棚開窗通風(fēng)，連棟大棚通過搖膜機(jī)械卷簾開窗通風(fēng)降溫，如有必要增加遮陽網(wǎng)浮面覆蓋降溫等。

3.3 光照調(diào)節(jié)

大棚內(nèi)光照調(diào)節(jié)目標(biāo)是光照強(qiáng)度和光照時(shí)間。一般要求瓜菜生長期間光照強(qiáng)度在4 000 lx，平均日照時(shí)數(shù)不能少于5 h；其可調(diào)節(jié)的手段主要有增設(shè)LED光源，選用透光度高的覆蓋保溫材料，在棚內(nèi)溫度較高的情況下，對(duì)浮面覆蓋物采取合理的日揭夜蓋等。

3.4 土壤環(huán)境調(diào)節(jié)

保護(hù)地土壤是棚內(nèi)栽培環(huán)境的重要組成部分，由于生物活動(dòng)，尤其是土壤中的有害微生物隨著栽培年限的延長，有逐年增加的趨勢(shì)，加之微生物菌群結(jié)構(gòu)的變化和生長代謝活動(dòng)，反過來也影響著棚內(nèi)大氣環(huán)境。改善土壤環(huán)境主要措施是科學(xué)施肥，增施有機(jī)肥，提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，以增強(qiáng)土壤的代換能力和蓄水能力，減輕鹽害，防止不良肥料產(chǎn)生的有害氣體為害。施用化肥，要選擇含副成分少的種類，盡量少用含硫、氯的化肥，并注意有機(jī)肥同化肥配合使用，可選用尿素、磷銨、高效復(fù)合肥和顆粒狀肥料等?；士刹捎糜袡C(jī)肥全面鋪施，化肥定植時(shí)溝施或穴施在 12～15 cm以下，避免表施。切忌過量施肥，高溫季節(jié)應(yīng)控制施肥量。在種植后的夏季揭膜洗鹽，結(jié)合作物清茬，把頂棚覆蓋的塑料薄膜完全揭開，對(duì)土壤深耕并起壟溝，理通排水溝，收集雨水淋洗土壤，使鹽分隨流水排出；此外在土壤下埋設(shè)塑料波紋暗管，灌溉水經(jīng)上層下泄，鹽分隨水流入暗管排出，注意在排水口增加封口活塞，一是防止棚內(nèi)外通風(fēng)溫濕度跑漏，二是防止害蟲和小動(dòng)物侵害。

4 蘇北沿海地區(qū)連棟大棚西瓜春提早栽培環(huán)境調(diào)節(jié)的配套管理

4.1 優(yōu)化設(shè)施構(gòu)型模式

考慮到經(jīng)濟(jì)適用，建議蘇北沿海地區(qū)連棟大棚667 m2成本應(yīng)掌握在3萬元左右，包括內(nèi)大棚、微滴灌溉裝備、地下波紋管排水設(shè)施及工程費(fèi)用。

①大棚主體 主要推廣應(yīng)用熱鍍鋅骨架及陽光板材料，包含具有抗風(fēng)能力的骨架，玻璃、PC板、（陽光板）或塑料薄膜等透光覆蓋材料及相應(yīng)的卡槽、卡簧、鋁合金型材等緊固鑲嵌配件。

②光源設(shè)備 主要裝備LED等人工光源設(shè)備，或碘鎢燈，碘鎢燈功率大，發(fā)光效率高，構(gòu)造簡單，使用可靠，體積小，裝修方便，故障少，壽命長。

③內(nèi)保溫設(shè)備 主要采用單棟鋼架塑料大棚、中小塑料棚及保溫被或無紡布材料等。

④降溫設(shè)備 主要是利用不透光或透光率低的材料，既能阻止多余的太陽輻射能量進(jìn)入溫室，保證作物正常生長，又降低了棚內(nèi)空氣溫度。

⑤通風(fēng)設(shè)備 a.自然通風(fēng)。即在大棚等設(shè)施的適當(dāng)位置設(shè)置窗戶靠熱壓和風(fēng)壓作用進(jìn)行通風(fēng)。為增強(qiáng)通風(fēng)效率，具體做兩方面改進(jìn)，一是減小大棚南北方向長度，建議控制在50～60 m；二是根據(jù)種植布局，適當(dāng)增加內(nèi)隔擋，將一間大棚變?yōu)橐活惙N植方式、一個(gè)溫濕度環(huán)境空間，這樣的好處是不因作物栽培管理措施不同造成環(huán)境調(diào)節(jié)管理矛盾。

b.機(jī)械通風(fēng)。鑒于連棟大棚與單體大棚不同，一般條件下靠自然擴(kuò)散交換氣體難度大，對(duì)于適度遮蔭大棚而言，當(dāng)棚內(nèi)最大太陽輻射強(qiáng)度在50 000 lx左右，每1 m2地面基本通風(fēng)量不到 2.5 m3/min時(shí)，應(yīng)考慮采取安裝風(fēng)扇，或臨時(shí)增加吹風(fēng)機(jī)械等，以風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的巨大壓力迫使空氣在棚內(nèi)流動(dòng)。

⑥灌溉裝備 主要采用膜下微灌溉，由水源、首部樞紐、輸配水管道和灌水器4個(gè)部分組成，灌水器目前市場上應(yīng)用的主要有滴頭、微噴頭、涌水器、滴灌管和多孔管道等多種形式。

4.2 優(yōu)化設(shè)施裝備管理

一是組織相關(guān)人員培訓(xùn)，實(shí)施持證上崗。培訓(xùn)對(duì)象包括經(jīng)營者、生產(chǎn)者、設(shè)施維護(hù)者及安裝管護(hù)人員。對(duì)參加連棟大棚生產(chǎn)全體人員應(yīng)至少做到一個(gè)生產(chǎn)季節(jié)一培訓(xùn)，直到完全掌握大棚環(huán)境條件下主要生產(chǎn)技能。

二是落實(shí)監(jiān)管責(zé)任。做到一室一環(huán)境管控負(fù)責(zé)人，一室一環(huán)境調(diào)節(jié)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

三是注意定期檢查棚室的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。尤其是棚室整體的密閉性能、通風(fēng)機(jī)械的靈敏性能、室內(nèi)溫濕度監(jiān)測裝置的工作性能等。

四是實(shí)施管理安全追溯制度。注意及時(shí)總結(jié)大棚環(huán)境管理存在問題，研究解決辦法，舉一反三，防止一再發(fā)生錯(cuò)誤造成損失。

五是配備設(shè)施維護(hù)裝備。即正常準(zhǔn)備設(shè)施裝備的零部件，建立定期維護(hù)預(yù)案，做到高產(chǎn)創(chuàng)建與高性能運(yùn)轉(zhuǎn)同步。

4.3 優(yōu)化栽培布局

一要提倡一室一作物，一室一栽培模式，一室一栽培類型，便于采用同一環(huán)境調(diào)節(jié)模式實(shí)施生產(chǎn)管理。二要適當(dāng)選擇高產(chǎn)高效作物種植，這樣有利攤薄設(shè)施成本，實(shí)現(xiàn)高投入高回報(bào)。三要選用名優(yōu)良種和高效能藥肥等投入品，并注意保持無公害生產(chǎn)；四要根據(jù)市場需求安排生產(chǎn)，最好實(shí)現(xiàn)訂單生產(chǎn)，防止產(chǎn)銷脫節(jié)。

4.4 優(yōu)化技術(shù)支撐

首先結(jié)合財(cái)政支持項(xiàng)目推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開發(fā)，結(jié)合國家及省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體系項(xiàng)目推動(dòng)各級(jí)專家及科研機(jī)構(gòu)下沉，解決設(shè)施農(nóng)業(yè)新成果轉(zhuǎn)化最后一公里，促成技術(shù)進(jìn)場入戶；其次建立上下互動(dòng)，廠（連棟大棚生產(chǎn)單位）場互動(dòng)，產(chǎn)銷互動(dòng)信息交流平臺(tái)，及時(shí)調(diào)研解決連棟大棚應(yīng)用生產(chǎn)中存在問題；其三培植一批社會(huì)化專業(yè)化連棟大棚生產(chǎn)營銷技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)，促成連棟大棚建筑安裝維護(hù)保修，連棟大棚園地改造與連作障礙治理特約服務(wù)，切實(shí)解決連棟大棚業(yè)主的后顧之憂。