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光照调节空间下的蔬菜栽培论文

光照调节空间下的蔬菜栽培论文

1优化设施结构,提高采光数量

目前的设施种类主要是温室、大棚和连栋棚三种。其中,温室的采光量主要由方位、采光面和屋面角决定,合理配制能最大限度增加采光量。

1.1方位北纬32°~43°地区,是我国温室建造的适宜区域。在适宜区内应选择背风向阳,周围150m内无树木、高大建筑物和污染性工厂的地方。正确选择方位,不但可以充分利用自然光源,而且又能防止被动遮阴、尘污造成的光源危机。

1.2采光面指温室向光的面积。温室内的光线是通过前屋面进入室内的,室内采光量多少,与温室的采光面大小呈正比。因此,适当增加跨度、高度和长度,就可增加采光面,提高室内的采光量。如驻马店市驿城区相林乡邓瓦房村80座改良式日光温室,跨度10m,长度60m,脊高3.5m(半地式),采光面积600m2,较标准温室采光面积扩大44%。升级后的温室,光照充足,升温迅速,保温性好。

1.3屋面角度据孙志强研究,屋面角a=90°-h(太阳高度角),当太阳直射光与温室前屋面呈90°角时,阳光入射率最大,即“○”值效应。但由于受直射光“日变”和“季变”的制约,人为无法改变,因此,a就成为调节采光量的唯一途径。根据这一原理,郑州地区a正常值为18°(50°~30°51′)时就可较好的完成采光。但是,光线日变幅大,为了有效地采集到上午10时至下午15时的阳光,必须将a的正常值调高6°~8°(25°),才能保证一天中阳光的最大入射量。

1.4构件构件是建造棚室不可缺少的材料。入射光利用率的高低,受拱杆、拉簧和立柱等构件的影响。以复合材质拱杆为例,遮光面积占总面积的25%~30%,对透射光的浪费很大。解决途径有两种,一是将构件的粗度变细、数量减少;二是通过创新设计改变结构。如2002年,驻马店市驿城区五里河村的新型大棚,采用钢丝悬索无支柱钢架装置设计,跨度12m,长度80~120m,净面积960~1400m2,钢管代替了复合拱杆,悬丝取代了立柱承重,遮光面仅占10%,既节约了材料、降低了成本,又提高了入射光的利用率。

2正确选用农膜,改善光照质量

农膜是阳光的第一受体,膜的质量直接影响室内的光强和光质。所以,必须选用高质量的农膜,目前,市场上热销的有PE、PVC和EVA三类20多个品种的农膜。其中:大九牌EVA高透光率高保温长寿无滴膜的透光率较PVC膜高20%以上,可首选;红、黄、蓝、绿、白、紫等彩色膜具有对不同光波选择吸收的功能,能满足分品种对不同光质的需求。舒英杰的研究表明,600~700mm波段的红波光部分和400~500mm的蓝光波段对黄瓜光合作用效果最好,应选红色或蓝色膜;番茄吸收400~500mm的蓝光波段光合效率最佳,选用蓝色膜;PMMA板能透过紫外线且能阻挡波长3000mm以上的远红外线,在增强光照的同时,增温保温性最佳,优于PC板材,适合连栋棚和冬春季温室选用。

3安装补光设备,优化光照光质

设施蔬菜栽培中,由于季节性原因,冬春季节光照弱、强度低、时间短、光质差,且易遭遇阴雨、雪霾、大雾等灾害性天气而造成光源短缺现象,尤其在非正常年份更为突出。在设施内安装灯光设备,在光照不足时开启光源,既能满足植物对光照的需求,又能改善光照质量。据蒲高斌的研究,红、黄、蓝、绿、白光灯具的不同光质波段分别是:600~700mm、500~700mm、380~700mm、380~510mm和360~800mm。目前,适合设施蔬菜栽培常用的灯具主要有纳灯、卤光化金属灯、荧光灯和白炽灯。其中上海复旦大学光电物理所开发的红、黄、蓝、绿、白色钠灯,经济实用。人工光源较自然光源更具有可调控性、灵活性和实效性。

4调控光照,防止“午休”

自然条件下植物有光合“午休“现象。宋世威认为,蔬菜单个叶片光合速率的日变化,受外界环境条件的影响,正常情况下呈双峰曲线,有明显的“午休”现象。李家文认为,“午休”现象主要原因是光照强、温度高所致,“午休”常发生在夏季的12~15时,此时植物的光合作用停滞,光反应迟钝,这种被动拒光现象对光照资源造成浪费。生产实践中通过光、温调控可防止“午休”现象,一是运用65%银色遮阳网覆盖,可使透射光减少50%左右,温度降低4℃以上;二是春季4月上旬在棚室外拱杆旁种植丝瓜或苦瓜等蔓生蔬菜,夏季在坡面上形成遮阳层,其遮阳率可达40%,温度降低3℃~4℃。

5选用耐弱光品种,提高光能利用率

秋冬和冬春温室栽培蔬菜,应选用耐低温、弱光品种。天津科润公司黄瓜所选育的津优30,在冬春季栽培中,室内温度6℃可正常生长发育,短时3℃不会造成植株死亡,在连续阴雨10d,平均光强不足8000lx时仍能正常收获果实,在春节前后也能获得较高产量。我国的气候特点是:四季分明,秋冬季弱光,低温时间长,光强在40000lx,低温耐力在12℃以上的品种不能适应设施栽培。因此,应根据种植作物种类,正确选用对路品种,充分利用弱光资源。

6调整姿态布局,扩大受光面积

6.1布局植物是光照的第二受体,在室内布局上,根据不同作物的光照习性、株高、株形等,把喜光的蔬菜安排在强光区,耐阴的安排在弱光区;温室畦向以南北向为好,大棚东西向最佳;矮秆蔬菜安排在棚室的边角部位,高秆的种在中、后部;在采用立体或间套种栽培方式时,将叶片上冲、疏叶、高秆、喜光蔬菜作主栽品种,适当密植,而叶片平展、分枝、矮秆、耐阴品种为辅助品种,宜稀植。通过合理分布,提高光能利用率。

6.2姿态

6.2.1去除下部老叶不同部位、叶龄的叶片Pn存在差异,中部叶>下部叶>上部叶。下部叶片叶龄较长,生理功能逐渐衰退,Pn降低,生化过程中产生的抑制物质较多,对花芽分化不利;宋世威认为,单叶高光合寿命期约为4周,35日龄后迅速下降,故瓜类蔬菜应去除下部35日龄的叶片为好。

6.2.2调整近果节位叶片的角度根据就近运输原理,着生果实部位的叶片,85%的光合产物运送果实,是其他叶片的4~6倍。原因是,叶腋有无果实,是影响植株光合的内在因素,叶腋有果实时,叶片的Pn远大于无果实叶片,果实的存在刺激了叶片的光合作用,这种生化现象符合植物“库、源、流”相互作用的机理。因此,生产中要保护近果节叶片不受损伤、损害;在果实坐稳后将该叶片人工置于阳光下呈水平状态,使其充分受光,并除去附近的老叶和病残叶。

6.2.3改垂直吊蔓为倾斜吊蔓植物的光合强度与植株的受光面积成正比,在栽培中发现,平植<垂蔓<斜蔓,倾斜吊蔓受光面积和光强最大。但在生产中吊蔓栽培较普遍,应改垂吊为斜吊。方法是:蔓生蔬菜在定植30~50d,主茎6~10片叶,蔓长50cm以上时,将植株茎蔓以45°角倾斜固定在吊绳上,倾斜度与棚室坡面平行,透射光与植株(叶)的倾斜度呈垂直分布,符合“○”效应。

7维护农膜,强化透光

7.1清洁膜面因受自身理化性质的作用,除易沾染尘土、油渍外,风尘、沙尘暴、雾霾、尘雾性工厂和工程施工等,均可在膜面形成污物反射层,将太阳直射光反射回空间,使室内光照不足。清洁方法:对风尘、雾霾等污染,在受害后及时清擦和冲洗;对因施工或工业尘埃污染,要定期清洗,一般每隔7~10d清洗一次;对油渍污物可用毛刷蘸汽油或松香水清除。

7.2无滴剂处理农膜的无滴性受生产工艺、技术标准的限制,有效期仅6个月,农膜的寿命长达24个月。延长无滴期的方法是在膜内层喷无滴剂,可选用大九牌防水滴剂,每0.5kg对水80kg,喷洒200~500m2,可使农膜无滴而寿命延长6个月。普通膜用此法处理,也可达到无滴效果,节省成本,提高透光率。

8选用新型材料,改善光照环境

植物在强光、弱光和散射光环境条件下,光合作用均可进行,但Pn存在差异。通过运用保温被、遮阳网、反光幕和泡沫板等新型材料,创造反射光源,改善局部的弱光或暗光环境。

8.1保温被选银底色远红外保温被覆盖温室,可调控室内光照环境。一是当遭遇长期强降温天气,银色底面可反射室内补光设备的光线,使环境光线增强,分布更均匀;二是采取早揭晚盖的方法,实现一日内光照时间的最长化。具体标准是:早晨揭被后室温不变,1h后室温回升1℃以上;傍晚盖被后室温速升3℃~5℃,1h后室温处于相对稳定状态。

8.2反光幕、泡沫板、银色地膜在温室的后、左、右“三墙”上悬挂反光幕或安装5~10cm厚的白色泡沫板,定植前后覆盖银色地膜,均可反射太阳直射光线,为室内中、后部和作物的中下部位,提供投射光源。改善弱光或暗光状况。

9讨论

通过对设施蔬菜栽培中光照调节技术方法的研究,提出并制定了八项技术标准,科学、实用、有效。但在生产实际中,多种因素不可能同时发生,可拆装并用,灵活掌握;研究数据采集来源于黄淮地区,因此,适用于华北平原南部至淮北平原地区;植物的光合作用研究,作为前沿学科在其机理研究上空白很多,但在众多制约因素中,初步查明与光强、光质、光照时间、CO2浓度、水分、矿质营养等影响较大。但对后3种因素探讨较少,为今后留下了研究空间和方向。

作者:王芳赵卫琴王子君刘贺梅郭兰胡婷婷髙彦单位:河南省驻马店市种子管理站