棚室蔬菜栽培中的光、温、土壤环境调控技术综述.docx

棚室蔬菜栽培中的光、温、土壤环境调控技术综述 管安琴等摘要：近年来，我国设施蔬菜栽培面积逐年扩大，但由于设施条件、栽培技术、管理水平等方面的问题对棚室蔬菜的生产造成了诸多不利影响综述了棚室内光照、温度、土壤的环境特点及与作物生长的关系，并提出了相应的棚室蔬菜栽培中的环境调控措施关键词：棚室蔬菜；光照；温度；土壤；调控技术：S625.5文献标志码： A：1002-1302（2015）09-0191-03目前我国大型园艺设施219.3万hm2，占亚欧美三大洲的92.3%，其中塑料棚室218万hm2，占94.1%[1]2010年，全国设施蔬菜面积344.3万hm2，占亚欧美三大洲的94.8%[2]蔬菜作物的生长发育及产品器官的形成，一方面取决于本身的遗传特性，另一方面取决于外界环境条件由于棚室内的土壤、光照、温度等诸多环境因子都发生了重大变化，使棚室蔬菜栽培技术远不同于露地，本研究结合生产实践经验就相关环境调控技术做一综述1土壤环境1.1棚室内土壤环境特点设施土壤长期覆盖栽培缺少降雨淋溶，改变了土壤自然条件下的水热平衡，其温、光、水、肥、气等管理与露地不同随着设施蔬菜的专业化和规模化生产的发展，设施土壤地表高度集约化经营，设施内的连作障碍问题也就日趋严重，土传病虫害、次生盐渍化和自毒作用是引起连作障碍的主要原因。

设施内大型机械设备进出不便，设施土壤缺乏深耕翻，土壤耕层变浅，通气透水性变差过量的不合理的施肥造成土壤营养元素失衡、土壤酸化、土壤中有机物的矿化与分解速率减缓、土壤中养分的有效性降低1.2棚室内土壤环境与作物生长土壤是指陆地上能够生长植物的疏松表层，土壤之所以能生长植物，是因为土壤具有肥力，指土壤供给和协调植物生长发育所需要的水分、养分、空气、热量、扎根条件和无毒害物质的能力土壤组成物质是土壤肥力的基础，任何一种土壤都是由固液气3相物质组成固体部分包括矿质土粒、有机质、土壤微生物土壤是植物扎根立足的场所，它的组成、性质、颗粒大小和配合比率也是土壤性质的产生和变化的基础，直接影响土壤肥力我国不同地区、不同种植年限的设施土壤都有不同程度的盐渍化发生土壤中盐离子浓度过高，会降低植物根际土壤溶液渗透势，导致其根细胞失水枯萎以致死亡盐害症状从影响种子发芽到根系发育不良，气温高时植株表现萎蔫；再到地上部植株一直表现矮小，叶色浓绿，心叶卷缩黄化，即使能开花结果也出现早衰、畸形果等症状；甚至植株直接萎蔫枯死[3-4]有研究表明，长期连作，黄瓜、西瓜、番茄、芦笋等作物的根系分泌物和残茬易引起自毒作用[5-8]。

自毒物质会影响植株根系活力，从而影响植株生长和产品产量、品质等作物残体在其分解过程中也会产生某些植物毒素影响下茬作物的生长连作条件往往又使土壤有益微生物种群和数量降低，有害微生物增加连作中作物根系分泌物和植株残体也为病原菌提供了营养及赖以生存的寄主和繁殖场所，加之棚室又具有相对适宜的繁殖条件，土壤缺乏雨水淋洗；设施生产中化肥、农药的过量施用，土壤环境质量劣化，导致土壤中病原菌抗药性不断提高如黄瓜枯萎病、茄子黄萎病，发生危害逐年加重，都与温室栽培连作有关；喜湿病害如黄瓜霜霉病、番茄灰霉病在一些粗放管理的高温高湿的温室环境中发生尤为严重；白粉虱、美洲斑潜蝇等因棚室栽培，不仅能发生危害，而且为大田提供了大量病原菌，形成周年循环危害[9]过量不合理的施肥，使得养分供求比例严重失衡；再加上单一作物连作对某些养分选择性吸收，使得土壤中某些矿质营养元素特别是微量元素相对缺乏，从而导致植株体内营养失调出现生理性病害，如番茄脐腐病、青椒小果、黄瓜苦味、莴苣叶烧病等[10]设施栽培条件下土壤酸化明显，并且设施种植年限越长，土壤的pH值下降越明显土壤酸化影响作物根系正常生长发育，从而影响根系对土壤中水分和养分的吸收，特别是影响磷、钙、镁等的吸收，因此易于发生某些生理性病害，如白菜根肿病、芹菜裂茎、萝卜糠心等的发病率显著增加[11]。

土壤酸化也影响作物产量及地上部一些器官的生长发育1.3棚室内土壤环境的调控由于棚室自身环境特点、长期连作、不合理的施肥以及管理方式不当等原因，使得棚室蔬菜生产中出现了严重的土壤生态问题现根据存在问题结合实践和文献资料，提出相应技术措施1.3.1土壤处理技术（1）秸秆还田与地膜覆盖施用稻草等作物秸秆不仅能提高土壤有机质含量，也能显著改善土壤理化性质，用地膜覆盖或地面撒施木屑，可减少土表水分蒸发，有良好的抑盐效果沙国栋等研究指出，施用 75 000 kg/hm2 腐熟的稻草深翻35 cm以上可以增加土壤有机质，保持土壤疏松，形成较深的耕作层，改良作物根系环境[12]张春兰等研究指出，土壤中施用稻草可以降低土壤电导率，提高土壤养分的有效性，而且稻草在分解过程中形成的中间产物——有机酸及酚类化合物还有抑制土壤传染性病害的作用[13]2）高温闷棚与深耕翻、喷滴灌土壤深耕30 cm以上，形成较深的耕作层，增加土壤通气透水性，利于作物根系生长发育，增强作物抗逆性深耕翻要与有机肥的施用相结合，充分耕翻确保肥料均匀高温闷棚15 d以上，利用持续的高温杀灭棚室内土表的病菌，棚室内蓄积热量栽培畦温度升高，加速土壤熟化。

地膜覆盖的栽培畦在持续高温强光条件下产生的气体对地下害虫及根际线虫有很好的杀灭作用采用膜下滴灌措施，减少水分蒸发，防止土壤盐分向上层积聚，能有效防止土壤盐渍化，对盐分高的土壤在栽培前浸泡1次透水洗盐；夏季利用换茬空隙，用喷灌或撤膜淋雨溶盐，使土壤表层盐分随雨水流失或淋溶到土壤深层3）增加有益微生物微生物肥料可以扩大和加强作物根际有益微生物的活动，增加作物养分和改善营养条件，是有机栽培的一种辅助性肥料，使用时应选择国家允许使用的优质产品如EM原露（一种有效微生物活菌制剂）在改良土壤、提高肥力、抑制土壤有害微生物的生存与繁殖、增强植物代谢功能等方面可收到较好效果，能在一定程度上缓解连作障害、土壤酸化、盐渍化等问题[14] 1.3.2合理平衡施肥根据土壤养分状况和不同蔬菜作物的需肥特性制定施肥方案增施有机肥，化肥减量配施，并推广应用水肥一体化技术汤宏等发现在适宜的范围内施用有机肥，能提高蔬菜产品的维生素C含量，蔬菜可溶性糖含量随着有机肥用量的增加而增加，同时能降低蔬菜中硝酸盐的积累[15]但是不同种类的有机肥对主要蔬菜种类重要品质参数的影响也有所差别，因此有必要进一步找出和摸清有机肥种类及用量-产量-品质三者之间促进、制约、消长与平衡的规律，以便为制定和推荐蔬菜有机肥的合理施用技术提供理论依据。

王冰清等研究报道化肥减量及配施不同比例的有机肥对黄瓜、苦瓜、甘蓝的产量没有显著影响，但能显著提高这3种蔬菜的可溶性糖、维生素C、蛋白质含量，降低蔬菜中的硝酸盐含量[16]施肥分成有机和无机两部分，有机肥作为基肥，而无机肥可以根据作物各阶段的需要配成营养液，随滴灌一起施入土壤中营养液滴灌既可做到定时定量，又能减少养分的损失和防止养分过多的积累1.3.3连作障碍防治将生态适应性差异较大的不同科作物实行轮作，可以从源头切断病虫害的繁殖和蔓延，还可以改变连作对土壤养分吸收的片面性在专业化程度高的地区，对一些不耐连作的作物可采用嫁接技术目前，生产上西瓜、甜瓜、黄瓜、番茄、茄子都不同面积地采用了嫁接技术在土传病害和次生盐渍化严重的地区，采用基质栽培技术是彻底解决这些土壤生态问题，实现作物高产稳产优质高效的有效途径另外，根际自生细菌的应用已成为一个新的研究方向，目前正处于采用转基因技术改造根际自生细菌，以改变土壤微生物结构，消除连作造成的微生物结构的破坏，有效防治土传病虫害发生的阶段[17]2光照环境2.1棚室内光照环境特点设施用的玻璃或塑料薄膜具有大量透过短波辐射，很少透过长波辐射的特性，温室或塑料大棚内白天大量透过太阳辐射，被地面和物体吸收，棚室内向外发出的长波辐射大部分被截留，这样使太阳能转化为热能，蓄积在棚室内，使温度升高。

2.2棚室内光照环境与作物生长光照是植物进行光合作用最重要的能量源，它可直接影响光合碳循环中光调节酶的活性，也可通过影响植物生长环境，如温度、湿度等来间接影响植物的生理生化过程它也是花芽分化、开花结果等形态建成和控制生长过程的能量源因此，光照是园艺设施中及其重要的环境因素光照对植物生长发育的影响主要表现在光照强度、光周期、光质3个方面由于受棚室方位、骨架结构、覆盖材料特性及其洁净程度以及深秋、冬季和早春季节性不良气候条件的影响，常会造成光照强度与光照时间不足，使喜强光的果菜作物长期生长在弱光逆境中，导致植株生长细弱、落花落果、果实发育迟缓、含糖量降低、产量下降、品质变劣沙国栋等研究指出，黄瓜在寡照条件下，首先表现为植株软弱，子房发育迟，果实膨大慢；随着寡照持续时间增加，中上部叶的叶缘向外测或内侧微卷，生长点附近的新叶黄化，经测定在持续寡照条件下，大量元素吸收相对过剩，钙、镁等中量元素吸收相对不足，营养失调导致生育障碍[12]据曹阳报道，近年来国内外研究了从光质、照度、光照时间方面对冬季温室进行补光均对果菜类蔬菜的生长发育、产品品质、生理生化的不同方面产生了不同程度的积极影响[18]如红光处理的番茄幼苗营养生长旺盛、干物质积累多、叶面积扩展快、叶绿素含量升高、气孔导度及蒸腾速率增加、光合速率显著高于其他处理。

4 000～10 000 lx范围内，随着补光强度的增大，植株增高、茎粗增加、叶面积变大，叶绿素含量升高、果实可溶性糖与可溶性蛋白含量上升，明显促进黄瓜幼苗生长季节的辐射变化强烈影响番茄的早期产量，给番茄相同的辐射日总量，短光照时间比长光照时间更能促进开花此外，适当提高照度、优化光质、延长光照时间都能显著降低蔬菜中的硝酸盐含量，在LED光照栽培下仅通过优化光质便有可能使蔬菜的硝酸盐含量降低20%以上[19]2.3棚室内光照环境的调控2.3.1棚室建造合理根据当地的地理位置和气候条件选择适宜的园艺设施，并按照适当的方位建造北方重点是发展节能日光温室；长江流域是发展以防寒、保温、遮阳、避雨栽培为主的大棚；华南地区是以扩大昼夜温差为主要目的，发展冬季塑料大棚[1]确定好适合的园艺设施还要确定合理的前后邻栋棚室的间距，如在日光温室小区的建设规划中，为了保证10～14 h前栋温室对后栋温室不遮光和充分合理地利用土地，南北相邻两栋温室之间的距离应不小于前栋温室脊高（含草苫卷起后的高度） 的2.8倍与前栋温室后坡水平投影长度和后墙厚度之和的差[20]同时日光温室还要设计优化前坡面采光角度2.3.2选用优质的塑料薄膜选用透光性好、防尘抗老化、无滴透明膜。

最好采用新膜，新膜使用一段时间后也要经常冲洗棚面的灰尘、水滴等以保持棚面清洁，增加棚膜的透光率，下雪天要及时清除棚面积雪，以免影响光照2.3.3应用适宜的增光补光技术日光温室可在后墙上挂上反光膜，地膜铺设也能增加光照连续阴雨天可用LED灯、生物效能灯等进行人工补光李萍萍等发现，镝灯补光效果最好，光谱能量分布接近日光[21]对温室番茄人工补充紫外线B可提高番茄红素含量10%、维生素含量16%[22]2.3.4采用合理栽培管理技术选择南北行向，宽窄行栽植，栽植密度合理，及时进行整枝、打杈、摘心、摘除老叶等田间管理冬季早春栽培时要适时揭盖保温材料，延长见光时间，也要及时清除棚膜灰尘，以保证透光性能3温度环境3.1棚室内温度环境特点棚室内温度的变化具有升温快、温差大、晴天气温变化剧烈、阴雨天变化平缓和分布不均等特点棚室内光照条件不仅影响蔬菜的生长，而且还直接影响温度、湿度等其他条件温室大棚的薄膜反射了一部分光照，加上薄膜的老化、尘埃水滴的附着等影响透光，设施内光照度仅为设施外的50%～80% 3.2棚室内温度环境与作物生长温度对植物生长的影响很大程度上可归因于它对酶系统活性的影响。