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      冬季不同天氣條件下塑料大棚內(nèi)小氣候變化分析

      2019-07-22 12:23:00朱進(jìn)彭玉全李文靜范方華
      關(guān)鍵詞:陰天觀測(cè)點(diǎn)晴天

      朱進(jìn),彭玉全,李文靜,范方華

      (長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖北 荊州 434025,濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心(長(zhǎng)江大學(xué)),湖北 荊州 434025)

      近20年來(lái),園藝作物生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展,以蔬菜產(chǎn)業(yè)為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位,設(shè)施蔬菜對(duì)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)和示范作用也日益凸現(xiàn)[1,2]。在深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的背景下,設(shè)施蔬菜的發(fā)展前景仍被看好[3]。設(shè)施蔬菜是利用工程技術(shù)手段,通過(guò)控制蔬菜栽培環(huán)境,生產(chǎn)高品質(zhì)、高產(chǎn)量反季節(jié)蔬菜的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植方式,也是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要舉措[4,5]。南方地區(qū)主要利用塑料大棚(簡(jiǎn)稱(chēng)大棚)進(jìn)行冬季蔬菜栽培,豐富元旦、春節(jié)期間的蔬菜市場(chǎng),從而取得較好的經(jīng)濟(jì)效益[6,7]。利用大棚種植蔬菜的關(guān)鍵技術(shù)是光照強(qiáng)度、溫度和濕度等環(huán)境條件的調(diào)節(jié)控制。但大棚內(nèi)光照強(qiáng)度、溫度和濕度在不同月份、不同地區(qū)和不同天氣條件下變化較大,了解其變化規(guī)律對(duì)冬季蔬菜高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。為此,筆者以大棚外環(huán)境為棚外對(duì)照,研究了冬季不同天氣條件下大棚內(nèi)北、中、南3個(gè)位置的光照強(qiáng)度、溫度和濕度的變化情況,旨在為冬季大棚蔬菜栽培環(huán)境調(diào)控提供參考。

      1 材料與方法

      1.1 試驗(yàn)材料

      試驗(yàn)地點(diǎn)位于湖北省荊州市荊州區(qū)李埠鎮(zhèn)白荷村。大棚長(zhǎng)50m、寬8m、高2.5m,呈南北走向。種植作物為冬季萵筍。

      1.2 試驗(yàn)方法

      試驗(yàn)時(shí)間分別為2017年12月19日(晴天)、12月27日(陰天)及12月28日(雨天)。采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì),棚內(nèi)外共設(shè)置4個(gè)觀測(cè)點(diǎn),在大棚內(nèi)從北到南取北、中、南3個(gè)中間的點(diǎn)(南點(diǎn)、北點(diǎn)分別距棚內(nèi)南、北棚門(mén)各5m處、中點(diǎn)為棚中央處),以距大棚北部5m棚外對(duì)照處的觀測(cè)點(diǎn)為棚外對(duì)照,4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位于同一條直線上。采用MODEL ZDS-10光照度計(jì)、DT-8892溫濕度儀測(cè)定4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)一天中的8:00、10:00、12:00、14:00、16:00、18:00的光照強(qiáng)度、溫度和濕度,各重復(fù)3次。測(cè)定時(shí)儀器離地面高度為1m。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SAS 9.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,差異顯著比較采用鄧肯式新復(fù)極差法。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同天氣條件下大棚內(nèi)不同位置光照強(qiáng)度的變化

      由表1可知,從早到晚除雨天8:00大棚內(nèi)北、中、南3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的光照強(qiáng)度與棚外對(duì)照無(wú)顯著差異外,不同天氣條件下大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的光照強(qiáng)度均顯著低于棚外對(duì)照。除晴天8:00和雨天12:00、14:00外,不同天氣條件下從早到晚大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的光照強(qiáng)度差異均不顯著。不同天氣條件下大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的光照強(qiáng)度從8:00到18:00變化趨勢(shì)均為先升高后降低,在12:00達(dá)到最大值,與棚外對(duì)照的光照強(qiáng)度變化趨勢(shì)一致。從早到晚,晴天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的光照強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陰天和雨天。

      表1 不同天氣條件下大棚內(nèi)不同位置光照強(qiáng)度的變化

      注:表中不同小寫(xiě)字母表示觀測(cè)點(diǎn)間在P<0.05水平上差異顯著;CK表示棚外對(duì)照,下同。

      2.2 不同天氣條件下大棚內(nèi)不同位置溫度變化

      由表2可知,除晴天12:00和雨天18:00外,不同天氣條件下從早到晚大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫度均顯著高于棚外對(duì)照。除晴天8:00、陰天16:00和雨天12:00外,不同天氣條件下從早到晚大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫度差異均不顯著。此外,不同天氣條件下大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫度從8:00到18:00的變化趨勢(shì)均是先升高后降低,與棚外對(duì)照的溫度變化趨勢(shì)一致。但晴天和雨天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫度在14:00達(dá)到最大值,與棚外對(duì)照一致,而陰天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫度在12:00達(dá)到最大值,也與棚外對(duì)照一致。晴天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫度在8:00和18:00比陰天和雨天低1~5℃,但晴天從10:00到16:00大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫度比陰天和雨天高2~8℃。

      2.3 不同天氣條件下大棚內(nèi)不同位置濕度變化

      由表3可知,晴天16:00大棚內(nèi)北點(diǎn)以及18:00大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度均顯著高于棚外對(duì)照,其他時(shí)間點(diǎn)大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度與棚外對(duì)照無(wú)顯著差異。陰天除8:00和14:00大棚內(nèi)北點(diǎn)的濕度與棚外對(duì)照無(wú)顯著差異外,其他時(shí)間點(diǎn)大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度均顯著高于棚外對(duì)照。雨天大棚內(nèi)相應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)在以下時(shí)間點(diǎn)的濕度與棚外對(duì)照無(wú)顯著差異:8:00大棚內(nèi)北點(diǎn)和中點(diǎn);10:00大棚內(nèi)中點(diǎn)和南點(diǎn);12:00大棚內(nèi)北點(diǎn),其他時(shí)間點(diǎn)大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度均顯著高于棚外對(duì)照。不同天氣條件下大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度從8:00到18:00的變化趨勢(shì)均是先降低后升高,與棚外對(duì)照的濕度變化趨勢(shì)一致。晴天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度均在14:00達(dá)到最小值,與棚外對(duì)照一致。陰天大棚內(nèi)南點(diǎn)的濕度在12:00達(dá)到最小值,與棚外對(duì)照一致,而大棚內(nèi)北點(diǎn)和中點(diǎn)的濕度在14:00達(dá)到最小值,比棚外對(duì)照遲2h。雨天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度在10:00達(dá)到最小值,比棚外對(duì)照早4h。從早到晚,晴天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陰天和雨天。

      表2 不同天氣條件下大棚內(nèi)不同位置溫度的變化

      表3 不同天氣條件下大棚內(nèi)不同位置濕度的變化

      3 討論與結(jié)論

      從早到晚除雨天8:00外,不同天氣條件下大棚內(nèi)光照強(qiáng)度均顯著低于棚外對(duì)照,這是因?yàn)樽匀还馔高^(guò)塑料薄膜才能進(jìn)入大棚內(nèi),由于塑料薄膜吸收和反射而降低了透光率[8]。除晴天8:00和雨天12:00、14:00外,不同天氣條件下大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的光照強(qiáng)度從早到晚在各個(gè)觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)無(wú)顯著差異,表明大棚內(nèi)從北到南光照分布較均勻。這是因?yàn)榇笈锍誓媳背颍?yáng)從升起到日落整個(gè)過(guò)程都能保證大棚光照均勻[9,10]。不同天氣條件下大棚內(nèi)光照強(qiáng)度均為先升高后降低,且均在12:00達(dá)到最大值,與棚外對(duì)照一致。這與前人對(duì)大棚內(nèi)光照強(qiáng)度變化研究的結(jié)果類(lèi)似[11,12]。晴天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的光照強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陰天和雨天,這是因?yàn)榍缣旃庹諒?qiáng),而陰天和雨天光照較弱,導(dǎo)致晴天進(jìn)入大棚內(nèi)的光照比陰天和雨天多。

      從早到晚除晴天12:00和雨天18:00外,不同天氣條件下大棚內(nèi)溫度均顯著高于棚外對(duì)照,這是因?yàn)樗芰媳∧た梢宰尪滩ㄝ椛渫干溥M(jìn)大棚內(nèi),又能阻止大棚內(nèi)長(zhǎng)波輻射透射出去,且大棚為半封閉空間,內(nèi)外空氣交換弱,從而使蓄積熱量不易損失[8]。從早到晚除晴天8:00、陰天16:00和雨天12:00外,不同天氣條件下大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫度均無(wú)顯著差異,表明大棚內(nèi)從北到南溫度較均勻。這是因?yàn)榘滋齑笈飪?nèi)熱量的來(lái)源主要是太陽(yáng)輻射,而大棚內(nèi)從北到南光照均勻,導(dǎo)致了大棚內(nèi)從北到南的溫度也較均勻[13]。不同天氣條件下大棚內(nèi)溫度從早到晚先升高后降低,與棚外對(duì)照一致。陰天棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫度均在12:00達(dá)到最大值,與棚外對(duì)照一致。而晴天和雨天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)與棚外對(duì)照的溫度均在14:00達(dá)到最大值,比陰天推遲2h。這與前人對(duì)大棚內(nèi)溫度日變化研究的結(jié)果類(lèi)似[14]。晴天大棚內(nèi)的溫度在早晨和傍晚比雨天和陰天低,這是因?yàn)榍缣煸绯亢桶砼锿鈱?duì)照的溫度比陰天和雨天低,而不同天氣條件下夜晚均未關(guān)閉棚門(mén),導(dǎo)致早晨和傍晚大棚內(nèi)溫度與棚外對(duì)照僅相差0~2℃。晴天大棚內(nèi)的溫度在10:00到16:00比陰天和雨天高,是因?yàn)榍缣旃庹蛰^強(qiáng),大棚內(nèi)溫度迅速升高,而陰天和雨天光照較弱,大棚內(nèi)溫度升高較慢。

      晴天除16:00大棚內(nèi)北點(diǎn)的濕度顯著高于棚外對(duì)照和18:00大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度均顯著高于棚外對(duì)照外,其他時(shí)間點(diǎn)大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度與棚外對(duì)照無(wú)顯著差異,是因?yàn)榍缣煺缜昂蟠笈飪?nèi)溫度較高,導(dǎo)致濕度較低,因而與棚外對(duì)照差異不顯著。陰天和雨天大棚內(nèi)濕度均顯著高于棚外對(duì)照,是因?yàn)殛幪旌陀晏炫锿鈱?duì)照的濕度很高,大棚內(nèi)溫度較低且為半封閉空間,不易排濕。不同天氣條件下在8:00和18:00大棚內(nèi)濕度偏高,是因?yàn)樵绯亢桶泶笈飪?nèi)氣溫較低所致。從早到晚,不同天氣條件下大棚內(nèi)濕度先降低后升高,與棚外對(duì)照一致。這與前人對(duì)大棚內(nèi)相對(duì)濕度日變化研究的結(jié)果類(lèi)似[15,16]。由于晴天大棚內(nèi)溫度較高,而陰天和雨天大棚內(nèi)溫度較低,導(dǎo)致晴天大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度比陰天和雨天低。

      總之,除個(gè)別時(shí)間點(diǎn)外,不同天氣條件下從早到晚大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的光照強(qiáng)度均顯著低于棚外對(duì)照,溫度均顯著高于棚外對(duì)照。晴天除16:00和18:00外,大棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度與棚外對(duì)照均無(wú)顯著差異,而陰天和雨天從早到晚除個(gè)別時(shí)間點(diǎn)外,棚內(nèi)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的濕度均顯著高于棚外對(duì)照。不同天氣條件下大棚內(nèi)從北到南光照強(qiáng)度、溫度和濕度都比較均勻,光照強(qiáng)度和溫度的變化趨勢(shì)均為先升高后降低,而濕度的變化趨勢(shì)正好相反。此外,晴天大棚內(nèi)光照強(qiáng)度比陰天和雨天高,而濕度比陰天和雨天低。

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