日光温室遮阳与喷雾降温对越夏快菜生长及品质的影响

袁 丁秦占军武占会，3梁 浩，3李炎艳，4王宝驹，3王丽萍*

（1 河北工程大学园林与生态工程学院，河北邯郸 056038；2 北京市农林科学院蔬菜研究中心，北京 100097；3 农业农村部华北都市农业重点实验室，北京 100097；4 邯郸市农业科学院，河北邯郸 056001）

日光温室能够为蔬菜作物提供良好的生长环境，具有显著的经济效益和社会效益，但是在北京夏季中午时段，天气晴朗、阳光较好时室外温度可达40 ℃，室内温度则高达50 ℃（崔建云 等，2006）。而蔬菜作物生长的适宜温度多为20～30 ℃，温度过高会导致坐果率低下、花瓣凋零等问题，因此研究日光温室夏季降温措施、延长温室生产时间、提高温室利用率已成为热点（刘建荣 等，2018）。目前，针对日光温室的降温方法主要有喷雾降温（李强，1999；苗香文 等，1990）、遮阳网降温（Hayashi & Sughara，1998）、通风降温（胡建，2008）、地源热泵降温（柴立龙 等，2008）、湿帘风机降温（刘云骥，2018）等。其中，温室上方设置遮阳网和喷雾系统具有不破坏温室结构、改造方便、成本低廉等优点，从降温效果和成本支出上综合考虑是可行性比较强的两种方式。本试验针对这两种降温方式，分别设置遮阳网遮阴（Ghosal & Tiwari，2003）、遮阳网+外侧喷雾蒸发吸热（Arbel et al.，1999）以及遮阳网+内侧喷雾蒸发吸热（Arbel et al.，2003）3 个处理，测定各处理的室内环境指标及越夏快菜的生长指标、光合参数、品质指标，旨在探索有效改善日光温室温湿度环境的调控方式，以期为夏季日光温室蔬菜生产提供理论依据和实践支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018 年6～8 月在北京市通州区于家务乡北京市农林科学院蔬菜研究中心通州基地日光温室内进行。供试快菜品种京研快菜由京研益农（北京）种业科技有限公司提供，6 月22 日播种，7 月12 日定植，采用开放式椰糠基质栽培，营养液配方采用刘增鑫（2000）的无土栽培营养液改良配 方，其他栽培管理同日常田间管理。

1.2 试验温室设置

试验用日光温室长60 m，跨度10 m，脊高4.5 m，用双层阳光板分割为4 部分，具体试验处理见表1；每处理定植40 株快菜。

喷雾系统采用山东圣大节水科技有限公司生产的温室喷雾系统，水管上每隔1 m 设置1 个喷头，喷头喷嘴方向朝下，喷头位置如图1，水压0.5～1.0 MPa；喷雾系统采用时控设计，从上午11：00 到下午15：00，每隔10 min 喷雾3 min。

表1 试验处理

遮阳网为黑色尼龙材质，宽度6 m，正好遮住上风口和前风口中间位置。

各处理温室内部均布置4 个温湿度测点，分别位于上风口、前风口、中间干球及湿球位置（图1）。

1.3 项目测定

1.3.1 日光温室环境指标 选择7 月25～29 日连续5 d 晴朗天气，测定日光温室环境指标。采用T型热电偶（温度测量范围：-40～100 ℃，测量精度：±0.2 ℃；湿度测量范围：0～100%，测量精度：±2.5%）测定温度及湿度，室内温湿度测点位于温室中心，距离地面高度0.8 m；室外测点距离地面高度1.5 m。采用2 台KippZonen 公司生产的CMP3太阳辐射传感器测量温室内、外太阳辐射。所有传感器连接美国Campbell 公司生产的CR1000 数据采集器进行自动记录，时间间隔为10 min。

1.3.2 快菜生长指标及品质指标 各处理分别选取温室中部种植的快菜6 株，从定植后开始每隔15 d测定1 次株高、叶片数、最大叶片长度和宽度等生长指标，以及最大叶的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）等光合参数。株高为植株基部到生长点的高度，用卷尺测定；采用YMJ-B 叶面积测量仪测定植株最大叶片的长度和宽度；光合参数采用LI-6400 便携式光合仪测定。

8 月14～15 日采收，测定所有植株的地上部质量，取平均值；各处理分别选取成熟度一致的快菜6 株，测定品质指标，可溶性糖含量采用蒽酮比色法（张以顺 等，2009）测定、抗坏血酸（VC）含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法（蔡庆生，2013）测定。

1.4 数据处理

采用SPSS 23.0 软件和Excel 软件进行试验数据分析和图表的统计与绘制。

2 结果与分析

2.1 不同降温处理对日光温室环境指标的影响

由图2 可知，3 种降温处理均能降低日光温室室内温度，其中T2（遮阳网+内侧喷雾）处理的降温效果最好，可将11：00～15：00 的室内平均温 度降至33.95 ℃，分别比T1（遮阳网+外侧喷雾）、T3（仅遮阳网）处理降低3.10、3.64 ℃；15：00 时T2 处理的室内温度为33.20 ℃，低于室外的33.96 ℃，此时对照（CK）的室内温度为39.85 ℃。

由图3 可知，T1、T3 处理的日光温室上风口温度均明显高于前风口温度，温差分别为6.54、3.77 ℃； T1 处理上风口的最高温度可达41.82 ℃，T3 处理可达41.26 ℃，T1 处理的前风口温度比T3 处理低2.35 ℃，表明外侧喷雾对进入日光温室的空气起到了明显的降温作用，但2 个处理上风口的温度差异不明显。

由图4 可知，T2 处理的日光温室室内相对湿度最高且在11：00～15：00 期间远高于其他处理，这段高温时段平均湿度能达到85.6%，较T1、T3处理及对照分别高24.5、23.6、37.4 个百分点；此时室外平均湿度为55.8%，较T2 处理低29.8 个百分点，但较对照高7.6 个百分点。

图2 不同降温处理对日光温室室内温度的影响

图3 遮阳网及遮阳网+外侧喷雾处理对日光温室前风口与 上风口温度的影响

由图5 可知，6：00～20：00 期间，对照（CK）日光温室室内太阳辐射平均值和峰值分别比室外降低了98 W · m-2和235 W · m-2，而T3 处理分别降低了110 W · m-2和394 W · m-2。

图4 不同降温处理对日光温室室内湿度的影响

图5 遮阳网对日光温室光照强度的影响

2.2 不同降温处理对快菜生长及品质的影响

2.2.1 不同降温处理对快菜生长指标的影响 从表2 可以看出，定植后15 d，T2 处理的快菜株高、叶片数、叶长、叶宽均明显高于其他降温处理及对照；定植后30 d，T1 和T2 处理的株高、叶片数、叶长、叶宽显著高于T3 处理及对照，T1 和T2 处理间差异不显著。说明T1、T2 处理对快菜植株生长的促进作用明显，即在夏季炎热环境中增设喷雾降温有助于快菜植株的生长。

2.2.2 不同降温处理对快菜光合特性的影响 从表3 可以看出，3 种降温处理均有利于快菜植株的光合作用，T1、T2、T3 处理的净光合速率和气孔导度分别较对照（CK）增加了60.74%、49.88%、20.74%和66.67%、75.00%、8.33%；T1 处理的胞间CO2浓度最高，且3 种降温处理的胞间CO2浓度均显著高于对照，说明适当的降温处理可以使叶片气孔导度增加，细胞间的CO2得到补充。值得注意的是：T3 处理的各项光合参数均优于对照，说明在炎热的夏季日光温室增设遮阳网并不会对作物的光合作用造成不良影响。

2.2.3 不同降温处理对快菜产量和品质的影响 从表4 可以看出，T1、T2 处理的快菜单株质量显著高于T3 处理及对照；3 种降温处理的可溶性糖含量均显著高于对照，但各处理间的抗坏血酸（VC）含量差异不显著。

表2 不同降温处理对快菜生长指标的影响

表3 不同降温处理对快菜光合特性的影响

表4 不同降温处理对快菜产量和品质的影响

3 结论与讨论

对日光温室进行遮阳网和喷雾处理可以降低室内温度，本试验中单独设置遮阳网，以及在遮阳网内、外侧设置喷雾系统均能明显降低日光温室室内温度；遮阳网+喷雾系统的降温效果比仅设置遮阳网的效果更明显，这与程绍明等（2004）的试验结果一致；将喷雾布置在遮阳网内侧比布置在遮阳网外侧降温效果更好，遮阳网+内侧喷雾处理可使温室内部温度降到与室外温度一致，同时显著提高室内湿度，与沈明卫等（2003）的研究结果相似。遮阳网+内侧喷雾处理的室内湿度明显高于其他处理，较高空气湿度有可能影响作物生长、引发病害，本试验的栽培周期较短，未出现病虫害。建议在实际生产中采用机械通风或者增加通风口面积的方法及时排除温室内湿气，减少作物病害的发生。

本试验结果表明，仅遮阳网（T3）处理的温室上风口的温度显著高于前风口，这是因为温室上方覆盖遮阳网后，阻止了太阳辐射直接进入温室空间，将热量截断在遮阳网上方，从而在温室上方形成一个巨大的热源，仅靠上风口进行通风无法迅速有效地散发这个热源的热量，所以温室上风口的温度明显高于其他3 个测温点；T1、T2 处理的日光温室室内温度均低于T3 处理，内侧喷雾处理的水被雾化后漂浮在室内，迅速吸收空气中的大量潜热，从而使温室内的温度下降；外侧喷雾明显降低了从前风口进入温室的空气温度，在热压作用下空气向上风口流动，室内温度有所降低。值得注意的是，T1 和T3 处理的上风口温度差异很小，这说明外侧喷雾对室内温度的影响有限，日光温室高跨较低，仅靠热压作用，温室通风能力不足。因此，采用喷雾降温处理在理论上存在可行性，一方面可以采用机械通风方式进一步加大换气量；另一方面，有必要借助流体力学软件，对日光温室夏季遮阳喷雾降温进一步进行分析和优化。

本试验中，3 种降温处理均能提高快菜的单株质量，遮阳网+内侧喷雾处理对快菜植株生长的促进作用最明显，单株质量可达到280.61 g，说明该处理起到的降温效果有利于快菜植株的生长并能起到增加产量的效果。该处理净光合速率较对照提高了49.88%，可能是由于对照的室内温度过高，导致叶片气孔导度下降，吸收的CO2减少，致使光合速率下降。综上，日光温室进行降温处理，对温室内栽培作物生长发育和光合作用均有提高效果，但具体的最适温度有待进一步研究。