可調(diào)節(jié)根際溫度的無(wú)土栽培系統(tǒng)在冬季番 茄生產(chǎn)中的應(yīng)用分析 周金平 1 2 卜崇興 2 黃丹楓 1 牛慶良 1 1 上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院 上海 201100 2 上海孫橋溢佳農(nóng)業(yè)技術(shù)股份有限公司 上海 201210 摘 要 以櫻桃番茄品種 PFZL 為試材 開(kāi)展了利用可調(diào)節(jié)根際溫度的無(wú)土栽培系統(tǒng) ARTS 進(jìn)行番茄越冬栽培加溫保溫 效果的試驗(yàn)研究 結(jié)果表明 該系統(tǒng)可有效緩解基質(zhì)溫度受空氣溫度的影響 保持基質(zhì)溫度的穩(wěn)定性 明顯改善根際溫度 基質(zhì)溫度控制在 20 25 之間 平均溫度穩(wěn)定在 22 23 冬季采用該系統(tǒng)加溫可促進(jìn)番茄株高和莖粗的生長(zhǎng) 每 667 m 2 產(chǎn)量 1 527 05 kg 比常規(guī)栽培裝置增產(chǎn) 39 94 較傳統(tǒng)的鍋爐加溫方式平均節(jié)能 72 90 冬季加溫運(yùn)行費(fèi)用為 0 33 元 m 2 月 1 遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐加溫的 0 94 元 m 2 月 1 具有顯著的增產(chǎn) 節(jié)能效果 關(guān)鍵詞 櫻桃番茄 越冬栽培 根際溫度 產(chǎn)量 節(jié)能效果 效益分析 1979 根際溫度變化 1 就可能導(dǎo)致植物生長(zhǎng) 發(fā)生明顯變化 Walker 1969 郭傳友和于芬 2003 因此調(diào)節(jié)基質(zhì)溫度比調(diào)節(jié)空氣溫度更加有 優(yōu)勢(shì) 針對(duì)溫室無(wú)土栽培加溫問(wèn)題 上海孫橋溢佳農(nóng) 業(yè)技術(shù)股份有限公司自主研發(fā)了專利技術(shù)產(chǎn)品 一 種可調(diào)節(jié)根際基質(zhì)溫度的越夏越冬無(wú)土栽培系統(tǒng) ARTS 該系統(tǒng)包括栽培槽系統(tǒng)和基質(zhì)調(diào)溫系統(tǒng) 兩部分 可根據(jù)設(shè)定的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)栽培槽內(nèi)基質(zhì) 溫度 為植株創(chuàng)造適宜生長(zhǎng)的根際溫度環(huán)境 同時(shí) 槽體的保溫性能能有效緩解基質(zhì)溫度受空氣溫度的 影響 本試驗(yàn)采用該系統(tǒng)進(jìn)行櫻桃番茄的越冬種植 試驗(yàn) 通過(guò)啟動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)進(jìn)行基質(zhì)加溫和基質(zhì)不加 溫對(duì)比試驗(yàn)以及該系統(tǒng)與常規(guī)栽培裝置的對(duì)比試 驗(yàn) 評(píng)估該系統(tǒng)對(duì)根際基質(zhì)溫度的調(diào)節(jié)效果 對(duì)番 茄越冬栽培的植株生長(zhǎng) 產(chǎn)量的影響效果 以及加 溫耗能的效益分析 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)以櫻桃番茄品種 PFZL 上海富農(nóng)種業(yè)有 限公司 為試材 在上海孫橋溢佳農(nóng)業(yè)技術(shù)股份 有限公司 4 000 m 2 的智能玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行 試驗(yàn) 區(qū)面積為 847 21 m 2 根際加熱處理的小區(qū)面積為 周金平 女 助理農(nóng)藝師 專業(yè)方向 設(shè)施園藝 E mail 278109589 通訊作者 Corresponding author 黃丹楓 教授 博士生導(dǎo)師 專 業(yè)方向 設(shè)施園藝工程與技術(shù) 蔬菜生理生態(tài) E mail hdf sjtu 收稿日期 2019 08 03 接受日期 2020 01 23 基金項(xiàng)目 上海市科技興農(nóng)項(xiàng)目 滬農(nóng)科創(chuàng)字 2019 第 2 3 號(hào) 溫度是影響作物冬季栽培生產(chǎn)的關(guān)鍵因素 傳 統(tǒng)的熱水 熱風(fēng) 趙麗平 等 2011 和電加溫 趙 云龍 等 2013 方式 以及地源熱泵 方慧 等 2010 水源熱泵 柴立龍 等 2010 地下蓄熱加 溫 王永維 等 2005 太陽(yáng)能地?zé)峒訙?李炳海 等 2009 太陽(yáng)能輔助加溫 于威 等 2018 等新型 加溫方式 存在設(shè)施成本較高 初期投資過(guò)大 運(yùn) 行成本高 受自然資源限制 能源不可再生 環(huán)境 污染大 能源利用效率較低等各種不足 研究表明 我國(guó)緯度 35 43 地區(qū) 冬季采用傳統(tǒng)加熱方式的 溫室耗能成本占全年總生產(chǎn)成本的 30 70 萬(wàn) 學(xué)遂 2000 因此探索更節(jié)能高效的溫室加溫方 式勢(shì)在必行 加溫方式的選擇主要考慮以最節(jié)約的成本 最有效的方式給植物提供最適宜的溫度 溫室無(wú) 土栽培中基質(zhì)部分體積遠(yuǎn)小于空氣部分體積 且 植物對(duì)根際溫度比地上部溫度更加敏感 Russell 41 中 國(guó) 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 研究論文 2020 8 41 47 211 8 m 2 可調(diào)節(jié)根際基質(zhì)溫度的越夏越冬無(wú)土栽培系 統(tǒng) ARTS 包括栽培槽系統(tǒng)和基質(zhì)調(diào)溫系統(tǒng)兩個(gè) 部分 圖 1 栽培槽系統(tǒng)的槽體和蓋板均由保溫 材料制作 良好的保溫性能能減少槽內(nèi)基質(zhì)熱量散 失 有效緩解基質(zhì)溫度受空氣溫度的影響 保證了 槽內(nèi)栽培基質(zhì)的溫度穩(wěn)定 基質(zhì)調(diào)溫系統(tǒng)由調(diào)溫機(jī) 組 傳感系統(tǒng) 控制器 供回水系統(tǒng)等組成 栽培 槽基質(zhì)內(nèi) 供水池 供回水管口設(shè)置溫度傳感器 基質(zhì)內(nèi)傳感器將溫度信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?控制器根 據(jù)實(shí)際基質(zhì)溫度是否達(dá)到設(shè)定的基質(zhì)目標(biāo)溫度給調(diào) 溫機(jī)組發(fā)出工作指令 調(diào)溫機(jī)組通過(guò)調(diào)控供水池內(nèi) 溫度來(lái)調(diào)節(jié)埋設(shè)在機(jī)制內(nèi)的供水管溫度 從而調(diào)節(jié) 基質(zhì)的溫度 使栽培槽內(nèi)基質(zhì)溫度保持在相對(duì)穩(wěn)定 的目標(biāo)溫度范圍內(nèi) 儲(chǔ)液儲(chǔ)氣式栽培裝置 已規(guī)模化推廣應(yīng)用的成 圖 1 可調(diào)節(jié)根際基質(zhì)溫度的越夏越冬無(wú)土栽培系統(tǒng) 1 保溫栽培槽 2 保溫蓋板 3 溫度傳感器 4 控制器 5 隔離篦 6 供水管 7 無(wú)紡布 8 栽培基質(zhì) 9 滴箭 10 定植孔 11 植物 12 空腔 13 供水池 14 營(yíng)養(yǎng)液池 15 供液管 16 回液溝 17 回流管 熟栽培裝置 裝置是 PVC 材質(zhì)不具備保溫性 無(wú) 調(diào)溫功能 裝置內(nèi)部與 ARTS 一樣具有儲(chǔ)液層 儲(chǔ) 氣層及基質(zhì)層 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)區(qū)域選擇在溫室中間部位 以減少溫室邊 緣區(qū)域環(huán)境對(duì)試驗(yàn)的影響 共設(shè)置 12 行栽培裝置 行距為 1 6 m 每行種植 156 株苗 試驗(yàn)處理與對(duì) 照設(shè)置如下 每個(gè)處理與對(duì)照各設(shè) 3 次重復(fù) 處理 C 采用完整的 ARTS 啟動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)溫 系統(tǒng)進(jìn)行基質(zhì)加溫 處理 G CK 1 采用完整的 ARTS 不啟動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)溫系統(tǒng) 基質(zhì)不加溫 處 理 B 采用無(wú)蓋板的 ARTS 不啟動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)溫系 統(tǒng) 基質(zhì)不加溫 處理 T CK 2 采用儲(chǔ)液儲(chǔ)氣式 栽培裝置 基質(zhì)不加溫 溫室溫度管理 僅處理 C 對(duì)基質(zhì)進(jìn)行加溫 所有處理均在同一個(gè)溫室環(huán)境中 使用遮陽(yáng)保溫簾 進(jìn)行常規(guī)保溫 其中 處理 C 和 G 對(duì)比評(píng)估 ARTS 調(diào)溫系統(tǒng) 的基質(zhì)加溫效果 處理 G 與 B 對(duì)比評(píng)估 ARTS 完 整性的影響 處理 B 與 T 對(duì)比評(píng)估無(wú)蓋板基質(zhì)不 加溫情況下 ARTS 與常規(guī)裝置的栽培效果 處理 G 與 T 對(duì)比評(píng)估完整的 ARTS 基質(zhì)不加溫情況下與常 規(guī)裝置的栽培效果 處理 C 與 T 對(duì)比評(píng)估完整的 ARTS 啟動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)進(jìn)行基質(zhì)加溫與常規(guī)裝置的栽 培效果 1 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法 2017 年 8 月 18 日播種育苗 9 月 14 日定植 處理 C 于 11 月 1 日開(kāi)始進(jìn)行基質(zhì)加溫 目標(biāo)溫度 設(shè)定為 22 試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一的灌溉和植株管 理 記錄番茄的始收期和末收期 基質(zhì)溫度的測(cè)定 植株定植后 每個(gè)重復(fù)選 擇相同位置用溫度測(cè)定儀對(duì)基質(zhì)溫度進(jìn)行測(cè)量與記 錄 測(cè)定儀設(shè)置每 5 min 記錄 1 次 電量的測(cè)定 安裝獨(dú)立電表記錄 ARTS 調(diào)溫系 統(tǒng)的耗電量 處理 C 開(kāi)始加溫后每天記錄電量 整 個(gè)試驗(yàn)周期耗電量根據(jù)處理 C 占整個(gè)溫室加熱區(qū)域 面積的比例來(lái)計(jì)算 熱量的測(cè)定 熱能表安裝在調(diào)溫機(jī)組蓄水箱進(jìn) 出水管口 0 5 m 位置 對(duì)進(jìn)出蓄水箱的供水 回水 的流量 熱量 溫度等進(jìn)行測(cè)定 自動(dòng)計(jì)算調(diào)溫系 統(tǒng)對(duì)基質(zhì)加溫后消耗的熱量 株高的測(cè)定 從定植后第 5 天到第 1 穗果實(shí)開(kāi) 溫度傳感器 控制器 供水池 1343 13 18 1 11 3 8 1 12 10 10 9 9 2 6 7 5 6 17 14 15 42 中 國(guó) 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 研究論文 始轉(zhuǎn)色 每個(gè)重復(fù)隨機(jī)取 8 株長(zhǎng)勢(shì)相近的植株用卷 尺 精度為 1 mm 測(cè)量以子葉為基準(zhǔn)點(diǎn)到生長(zhǎng)點(diǎn) 的高度 每隔 7 d 測(cè)量 1 次 株高相對(duì)生長(zhǎng)速率計(jì) 算公式 趙玉萍 等 2010 為 V 1 lnL 2 lnL 1 D 2 D 1 式中 V 1 為株高相對(duì)生長(zhǎng)速率 L 1 L 2 為 2 次測(cè)量的株高 D 1 D 2 為處理天數(shù) 莖粗的測(cè)定 以第 1 片葉上 1 cm 處作為第 1 測(cè)量點(diǎn) 之后取第 1 2 3 花序下第 1 個(gè)節(jié)位中間 部位為測(cè)量點(diǎn) 從定植后第 5 天到第 1 穗果實(shí)開(kāi)始 轉(zhuǎn)色 每個(gè)重復(fù)隨機(jī)取 8 株長(zhǎng)勢(shì)相近的植株用游標(biāo) 卡尺 精度為 0 01 mm 測(cè)量 每隔 7 d 測(cè)量 1 次 莖粗相對(duì)生長(zhǎng)速率計(jì)算公式為 V 2 lnC 2 lnC 1 D 2 D 1 式中 V 2 為莖粗相對(duì)生長(zhǎng)速率 C 1 C 2 為 2 次測(cè)量的莖粗 D 1 D 2 為處理天數(shù) 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 每個(gè)處理每隔 7 d 對(duì)達(dá)到商品成熟 期的果實(shí)進(jìn)行采收 每次采收分別進(jìn)行稱重記錄 最后累計(jì)統(tǒng)計(jì)總產(chǎn)量 ARTS 節(jié)能率 以傳統(tǒng)燃煤鍋爐加溫的標(biāo)準(zhǔn)耗 煤量作為參考計(jì)算 ARTS 的節(jié)能率 先將系統(tǒng)加溫 所用耗電量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤用量 M 1 再根據(jù)系統(tǒng)加 溫所耗熱量折算成用燃煤鍋爐加溫所需標(biāo)準(zhǔn)煤用量 M 2 根據(jù)公式計(jì)算節(jié)能率 鄭子松 等 2015 節(jié)能率 M 2 M 1 M 2 100 M 1 W 3 600 Q H d p M 2 N 3 600 Q H g w 式中 W 為系統(tǒng)加溫的耗電量 Q H 為標(biāo)準(zhǔn)煤 熱值 取值 29 260 kJ kg 1 d 為火力發(fā)電廠的發(fā) 電效率 取值 0 35 p 為輸配電效率 取值 0 95 N 為系統(tǒng)加溫的耗熱量 g 為燃煤鍋爐的效率 取 值 0 70 w 為管網(wǎng)輸送效率 取值 0 95 1 4 數(shù)據(jù)處理 采用 DPS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 運(yùn) 用 Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行多重差異性比較 采用 Microsoft Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及作圖 2 結(jié)果與分析 2 1 ARTS 冬季根際基質(zhì)加溫效果 圖 2 為各處理的基質(zhì)日溫度變化 每個(gè)處理按 不同溫度區(qū)間各選擇陰雨天氣和晴朗天氣的一組代 表性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 由圖 2 可知 陰天時(shí)空氣 溫度變化較小 處理 G B T 日溫度變化趨于平緩 日溫差較小 三者之間溫度差別較小 處理 C 因進(jìn) 行加溫 基質(zhì)溫度在 20 25 之間穩(wěn)定的變化 平均溫度在 22 23 明顯高于處理 G B T 晴天時(shí)空氣溫度變化較大 處理 C 因進(jìn)行加 溫 基質(zhì)溫度保持在 20 25 之間 平均溫度在 22 23 與處理 G B T 差異較大 處理 G B T 出現(xiàn)明顯的波峰波谷 日溫差變化較大 基 質(zhì)平均溫度大于 15 時(shí) 2017 年 11 月 26 日 日 溫差變化表現(xiàn)為處理 G 3 10 處理 B 6 35 處理 T 11 58 三者差異明顯 基質(zhì)平 均溫度在 10 15 時(shí) 2018 年 1 月 14 日 處理 G 和 B 日溫差 6 7 基本一致 明顯低于處 理 T 12 95 但處理 G 波峰波谷出現(xiàn)時(shí)間略早 處理 B 與 T 波峰波谷出現(xiàn)時(shí)間相近 基質(zhì)平均溫 度低于 10 時(shí) 2018 年 2 月 1 日 處理 G B 日 溫差 9 5 11 5 與處理 T 16 75 差異更 大 其余變化規(guī)律與平均溫度在 10 15 時(shí)一致 結(jié)果說(shuō)明 ARTS 加溫可有效改善根際基質(zhì)溫度并 使其保持在均衡范圍內(nèi) 在基質(zhì)溫度高于 10 時(shí) 完整系統(tǒng)比無(wú)蓋板系統(tǒng)的保溫性能更好 能有效緩 解基質(zhì)溫度受空氣溫度的影響 減小日溫差 在 基質(zhì)溫度低于 10 時(shí) 完整系統(tǒng)和無(wú)蓋板系統(tǒng)保 溫性差異不大 緩解效果降低 2 2 ARTS 對(duì)番茄植株生長(zhǎng)的影響 從圖 3 可以看出 各處理的株高 莖粗相對(duì) 生長(zhǎng)速率變化趨勢(shì)均為先增后減再變平緩 營(yíng)養(yǎng) 生長(zhǎng)前期 9 月 18 日至 10 月 9 日 處理 C G B 的株高相對(duì)生長(zhǎng)速率存在顯著差異且均高于處 理 T 處理 C G B 的莖粗相對(duì)生長(zhǎng)速率差異不 顯著 但均高于處理 T 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)中期和后期 部 分時(shí)間點(diǎn)處理 T 的株高 莖粗相對(duì)生長(zhǎng)速率反而高 于處理 C G B 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)后期開(kāi)始生殖生長(zhǎng) 各處理的株高 莖粗生長(zhǎng)速率降低且差距逐漸減 小 從植株株高和莖粗的生長(zhǎng)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果看 定植 后至 11 月 19 日 最終株高的生長(zhǎng)量表現(xiàn)為處理 C 208 83 cm 處理 G 179 81 cm 處理 B 179 96 cm 處理 T 174 16 cm 莖粗的生長(zhǎng)量表現(xiàn)為 處理 C 10 20 mm 處理 G 9 95 mm 處理 B 9 58 mm 處理 T 8 51 mm 43 中 國(guó) 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 研究論文 2 3 ARTS 對(duì)番茄產(chǎn)量的影響 本試驗(yàn)首次采收時(shí)間為 2017 年 12 月 3 日 末 次采收時(shí)間為 2018 年 4 月 9 日 11 月至翌年 3 月 對(duì)處理 C 進(jìn)行基質(zhì)加溫 以月為單位統(tǒng)計(jì)各處理 整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)的小區(qū)產(chǎn)量 從表 1 可以看出 整 個(gè)采收期處理 C 的產(chǎn)量始終高于其他處理 處理 T 的產(chǎn)量低于其他處理 處理 B 的前期產(chǎn)量低于處理 G 中期二者基本持平 后期高于處理 G 12 月至 翌年 3 月 處理 C 的產(chǎn)量均顯著高于處理 T 12 月和翌年 1 月溫度較低時(shí) 處理 C 的產(chǎn)量顯著高于 處理 G B 2 月和 4 月處理 C G B 的產(chǎn)量差異 不顯著 3 月處理 C B 的產(chǎn)量極顯著高于處理 G 處理 C G B 的總產(chǎn)量分別為 1 527 05 1 377 02 1 334 02 kg 667 m 2 1 分別比處理 T 極顯著增加 39 94 26 20 22 26 結(jié)果表明 與常規(guī)裝置對(duì)比 完整的 ARTS 加溫基質(zhì)對(duì)冬季番 茄生產(chǎn)有極顯著增產(chǎn)效果 不加溫完整的 ARTS 和 無(wú)蓋板的 ARTS 的保溫性能也對(duì)增產(chǎn)有極顯著的促 圖 2 ARTS 冬季根際基質(zhì)的日溫度變化 2017 11 21 陰天 2017 12 15 陰天 2018 01 27 陰天 2017 11 26 晴天 2018 01 14 晴天 2018 02 01 晴天 T CK 2 BCG CK 1 25 20 15 10 5 0 Y 0 59 8 59 4 59 16 59 23 59 12 59 20 59 L 0 59 8 59 4 59 16 59 23 59 12 59 20 59 L 25 20 15 10 5 0 Y 25 20 15 10 5 0 Y 44 中 國(guó) 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 研究論文 進(jìn)作用 2 4 ARTS 冬季加溫節(jié)能效果 根據(jù)試驗(yàn)區(qū)處理 C 占整個(gè)溫室加熱區(qū)域面積 的比例進(jìn)行計(jì)算 處理 C 的總耗電量為 622 08 kW h 耗電量隨著溫度變化呈曲線狀態(tài) 圖 4 從表 2 可知 試驗(yàn)期間處理 C 加溫月均耗電 量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤用量為 49 00 kg 月 1 冬季加溫 需熱量折算成采用燃煤鍋爐加溫需要的標(biāo)準(zhǔn)煤用 量 耗煤量為 176 76 kg 月 1 冬季加溫較燃煤鍋 爐加溫平均節(jié)能 72 90 2 5 ARTS 冬季加溫經(jīng)濟(jì)效益分析 根據(jù)處理 C 中 ARTS 和燃煤鍋爐冬季加溫的 實(shí)際消耗電量 標(biāo)準(zhǔn)煤用量對(duì)比兩種加溫方式的運(yùn) 行費(fèi)用 表 3 電價(jià)取值 0 53 元 kW h 1 煤取值 1 13 元 kg 1 2017 年 11 月至 2018 年 3 月 處理 C 加溫月均耗電量為 132 42 kW h 運(yùn) 行費(fèi)用為 70 18 元 即 0 33 元 m 2 月 1 獲取同 樣熱量燃煤鍋爐月均耗煤量為 176 76 kg 運(yùn)行費(fèi) 用為 199 74 元 即 0 94 元 m 2 月 1 上述結(jié)果 表明 保證同樣的加溫效果 使用 ARTS 較燃煤 圖 3 ARTS 處理株高 莖粗相對(duì)生長(zhǎng)速率變化 測(cè)量時(shí)期 月 日 表 1 ARTS 處理不同采收時(shí)期的產(chǎn)量 處理 小區(qū)產(chǎn)量 kg 折合 667 m 2 產(chǎn)量 12 月 翌年 1 月 翌年 2 月 翌年 3 月 翌年 4 月 合計(jì) kg C 19 56 0 30 aA 50 24 1 44 aA 56 93 5 35 aA 20 61 1 09 aA 14 31 1 01 a 161 65 5 14 aA 1 527 05 48 56 aA G CK 1 18 15 0 46 bA 44 41 1 06 bAB 55 40 2 23 aA 15 49 1 16 bB 12 33 2 83 a 145 77 3 38 bB 1 377 02 31 91 bB B 12 47 0 98 cB 39 44 4 43 cBC 55 28 3 74 aA 20 23 1 52 aA 13 80 1 72 a 141 22 1 09 bB 1 334 02 10 31 bB T CK 2 10 68 0 42 dC 33 19 1 31 dC 47 84 0 21 bA 11 84 0 66 cC 11 96 2 00 a 115 51 2 02 cC 1 091 14 19 08 cC 注 表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異顯著 0 05 不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著 0 01 表 2 ARTS 加溫節(jié)能率分析 時(shí)間 ARTS 耗煤量 kg 燃煤鍋爐耗煤量 kg 節(jié)能率 11 月 23 47 98 97 76 29 12 月 61 12 220 17 72 24 翌年 1 月 77 50 263 35 70 57 翌年 2 月 54 20 193 03 71 92 翌年 3 月 28 69 108 30 73 51 平均 49 00 176 76 72 90 注 ARTS 加溫處理小區(qū)面積為 211 8 m 2 下表同 圖 4 ARTS 處理 11 月至翌年 3 月的加溫耗電量 250 200 150 100 50 0 6G eG k W h L 11 8 12 85 1 8 5 2 8 5 3 8 T CK 2 BCG CK 1 0 09 0 08 0 07 0 06 0 05 0 04 0 03 0 02 0 01 0 ZQ OK FO 0 09 0 08 0 07 0 06 0 05 0 04 0 03 0 02 0 01 0 9 2 OK FO 09 18 至 09 25 09 25 至 10 02 10 02 至 10 09 10 09 至 10 16 10 16 至 10 23 10 23 至 10 30 10 30 至 11 06 11 06 至 11 13 11 13 至 11 20 測(cè)量時(shí)期 月 日 09 18 至 09 25 09 25 至 10 02 10 02 至 10 09 10 09 至 10 16 10 16 至 10 23 10 23 至 10 30 10 30 至 11 06 11 06 至 11 13 11 13 至 11 20 45 中 國(guó) 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 研究論文 鍋爐的運(yùn)行費(fèi)用每月降低 129 56 元 即 0 61 元 m 2 月 1 3 結(jié)論與討論 3 1 可調(diào)節(jié)根際溫度的無(wú)土栽培系統(tǒng)顯著改善根 際溫度 本試驗(yàn)結(jié)果表明 ARTS 啟動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)加溫時(shí) 可有效改善根際基質(zhì)溫度并使其保持在均衡范圍 20 25 內(nèi) 在基質(zhì)溫度高于 10 時(shí) 完整 的系統(tǒng)比無(wú)蓋板系統(tǒng)的保溫性能更好 能有效緩解 基質(zhì)溫度受空氣溫度的影響 減小日溫差 在基 質(zhì)溫度低于 10 時(shí) 完整系統(tǒng)和無(wú)蓋板系統(tǒng)保溫 性差異不大 緩解效果降低 3 2 可調(diào)節(jié)根際溫度的無(wú)土栽培系統(tǒng)加溫基質(zhì)促 進(jìn)番茄植株生長(zhǎng)并增加產(chǎn)量 根際溫度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響是一個(gè)復(fù)雜的過(guò) 程 根際溫度會(huì)影響植物的一系列生理 生化代謝 任志雨和王秀峰 2003 包括影響植物干物質(zhì) 的積累和分配 張振賢和程智慧 2009 研究表 明 低溫季節(jié)夜間增加地溫促進(jìn)了番茄幼苗株高 葉面積和干質(zhì)量的增加 劉秀茹和葛曉光 1989 賴琳玲 等 2010 在 25 內(nèi)增加根際溫度可以 促進(jìn)番茄地上部生長(zhǎng) 韓亞平 等 2015 低溫季 節(jié)增加根區(qū)溫度使番茄地上部分的生長(zhǎng)勢(shì)增強(qiáng) 可 以提高番茄產(chǎn)量 任志雨 2006 在設(shè)施無(wú)土栽 培中調(diào)控根際溫度是確保作物高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的一個(gè) 重要措施 Johnson 1983 El Gizawy Gomaa 1992 蔣燕和趙會(huì)杰 2006 基質(zhì)加溫可使冬春 茬栽培番茄增產(chǎn) 43 柯行林 等 2017 本試驗(yàn)結(jié)果表明 冬季用 ARTS 加溫可促進(jìn)番 茄株高和莖粗的生長(zhǎng) 根據(jù)產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果 ARTS 基質(zhì)加溫 處理 C 和不加溫 處理 G 每 667 m 2 產(chǎn)量分別為 1 527 05 1 377 02 kg 比常規(guī)栽培裝 置 處理 T 分別增產(chǎn) 39 94 26 20 系統(tǒng)加 溫基質(zhì)和保溫性能均對(duì)冬季番茄栽培有顯著增產(chǎn) 效果 且基質(zhì)加溫和不加溫的產(chǎn)量差異具有顯著 性 綜上所述 與常規(guī)栽培裝置相比 采用 ARTS 冬季加溫基質(zhì)栽培番茄具有成本低 增產(chǎn)效果顯著 的優(yōu)勢(shì) 3 3 可調(diào)節(jié)根際溫度的無(wú)土栽培系統(tǒng)冬季加溫基 質(zhì)節(jié)能效果顯著 在極端天氣下調(diào)節(jié)根際溫度比調(diào)節(jié)空氣溫度 對(duì)生產(chǎn)更為有利且有效 溫室因其結(jié)構(gòu)和材料特 性 空間較大且與外界交流的面積大 室內(nèi)氣溫 隨氣候變化迅速 李國(guó)師和謝士估 1999 調(diào)節(jié) 溫室內(nèi)氣溫并保持均衡難度較大且成本高 而根際 因空間較小 調(diào)控需要的能耗要低很多 在較低 氣溫下調(diào)節(jié)根際溫度從 14 0 升到 21 8 時(shí) 番 茄增產(chǎn) 47 而且耗能僅為普通溫室的 20 25 Trudel 1982 本試驗(yàn)結(jié)果表明 ARTS 加溫較 傳統(tǒng)的燃煤鍋爐加溫平均節(jié)能 72 90 該系統(tǒng)冬 季加溫月運(yùn)行費(fèi)用為 0 33 元 m 2 月 1 遠(yuǎn)低于采 用燃煤鍋爐加溫的月運(yùn)行費(fèi)用 0 94 元 m 2 月 1 綜上 ARTS 具有良好的保溫性能 可有效緩 解基質(zhì)溫度受外界條件的變化 局部加溫顯著改善 根際基質(zhì)溫度 冬季種植番茄促進(jìn)生長(zhǎng)和增產(chǎn)效果 顯著 同時(shí)該系統(tǒng)較傳統(tǒng)燃煤鍋爐具有節(jié)能率高 運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn) 能有效解決現(xiàn)代溫室栽培加溫 成本偏高的問(wèn)題 是一種節(jié)能高效的栽培系統(tǒng) 參考文獻(xiàn) 柴立龍 馬承偉 張義 王明磊 馬永良 籍秀紅 2010 北京地 區(qū)溫室地源熱泵供暖能耗及經(jīng)濟(jì)性分析 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 26 3 249 254 方慧 楊其長(zhǎng) 孫驥 2010 地源熱泵在日光溫室中的應(yīng)用 西北 農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 19 4 196 200 郭傳友 于芬 2003 根溫對(duì)彩椒苗期生長(zhǎng)的影響 江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 表 3 ARTS 冬季加溫經(jīng)濟(jì)效益分析 時(shí)間 ARTS 加溫 燃煤鍋爐加溫 節(jié)省費(fèi)用 元 耗電量 kW h 運(yùn)行費(fèi)用 元 耗煤量 kg 運(yùn)行費(fèi)用 元 11 月 63 42 33 61 98 97 111 84 78 23 12 月 165 19 87 55 220 17 248 79 161 24 翌年 1 月 209 45 111 01 263 35 297 58 186 58 翌年 2 月 146 48 77 64 193 03 218 12 140 49 翌年 3 月 77 54 41 10 108 30 122 38 81 29 平均 132 42 70 18 176 76 199 74 129 56 46 中 國(guó) 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 研究論文 學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 25 1 30 32 韓亞平 李亞靈 李安平 賈學(xué)思 宋敏麗 2015 不同根際溫度 處理對(duì)番茄植株生長(zhǎng)的影響 山西農(nóng)業(yè)科學(xué) 43 6 677 678 722 蔣燕 趙會(huì)杰 2006 低溫弱光處理對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響 河南 農(nóng)業(yè)科學(xué) 1 88 92 柯行林 楊其長(zhǎng) 張義 方慧 和永康 張晨 2017 主動(dòng)蓄放熱 加熱基質(zhì)與加熱空氣溫室增溫效果對(duì)比 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 33 22 232 240 賴琳玲 程智慧 滕林 陳學(xué)進(jìn) 2010 大棚春番茄器官發(fā)育與環(huán) 境要素的關(guān)系分析 北方園藝 20 26 30 李炳海 須暉 李天來(lái) 衛(wèi)向東 王欣欣 2009 日光溫室太陽(yáng) 能地?zé)峒訙叵到y(tǒng)應(yīng)用效果研究 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 40 2 152 155 李國(guó)師 謝士估 1999 日光溫室地溫變化規(guī)律與調(diào)控 安徽農(nóng)業(yè) 科學(xué) 23 4 369 370 劉秀茹 葛曉光 1989 地溫及營(yíng)養(yǎng)面積對(duì)番茄秧苗生育及素質(zhì)的 影響 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 19 3 29 36 任志雨 王秀峰 2003 根區(qū)溫度對(duì)番茄生長(zhǎng)和生理代謝的影響綜 述 天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào) 10 2 32 36 任志雨 2006 根區(qū)溫度對(duì)番茄生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響 天津農(nóng)業(yè)科學(xué) 12 3 15 16 Russell E W 1979 土壤條件與植物生長(zhǎng) 譚世文 譯 北京 科 學(xué)出版社 萬(wàn)學(xué)遂 2000 我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 農(nóng)業(yè)機(jī)械 11 4 6 王永維 苗香雯 崔紹榮 梁喜鳳 2005 溫室地下蓄熱系統(tǒng)蓄熱 和加溫性能 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 36 1 75 78 于威 劉艷華 劉文合 趙榮飛 張玉清 2018 溫室太陽(yáng)能輔助 加溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 49 4 102 107 張振賢 程智慧 2009 高級(jí)蔬菜生理學(xué) 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出 版社 趙麗平 劉春旭 張連萍 趙忠良 2011 寒冷地區(qū)現(xiàn)代溫室加溫 系統(tǒng) 農(nóng)機(jī)化研究 33 10 245 248 趙玉萍 鄒志榮 白鵬威 任雷 李鵬飛 2010 不同溫度對(duì)溫室 番茄生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 19 2 133 137 趙云龍 于賢昌 李衍素 賀超興 閆妍 2013 碳晶電地?zé)嵯到y(tǒng) 在日光溫室番茄生產(chǎn)中的應(yīng)用 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 29 7 131 138 鄭子松 姜永平 李綱 陳亞婷 劉曉宏 孫海英 2015 南京地 區(qū)玻璃溫室中地源熱泵的加溫效果及效益分析 江蘇農(nóng)業(yè)科 學(xué) 43 2 374 377 El Gizawy A M Gomaa H M 1992 Effect of different shading levels on tomato plants 1 Growth flowering and chemical composition Acta Horticulture 323 341 347 Johnson R C 1983 Yield and development of winter wheat at elevated temperatures Agron Jour 75 3 561 565 Trudel M 1982 Influence of soil temperature in greenhouse tomato production Hortscience 17 6 928 929 Walker J M 1969 One degree increments in soil temperature affect maize seedling behaviour Pro Soc Soil Sci Amer 33 729 736 Application and Analysis of Soilless Culture System with Adjustable Rhizosphere Temperature in Winter Tomato Production ZHOU Jin ping 1 2 BU Chong xing 2 HUANG Dan feng 1 NIU Qing liang 1 1 Agriculture and Biology College Shanghai Jiaotong University Shanghai 201100 China 2 Shanghai Sunqiao Yijia Agricultural Technology Co Ltd Shanghai 201210 China Abstract Taking cherry tomato variety PFZL as test material this paper carried out experimental studies on overwinter tomato cultivation using soilless culture system with adjustable rhizosphere temperature The results showed that this system could effectively alleviate the influence of substrate temperature by air temperature maintain the stability of matrix temperature and significantly improve the rhizosphere temperature Thus the matrix temperature was controlled between 20 25 and the average temperature between 22 23 In winter adopting this system could promote the growth of tomato plant height and stem diameter Tomato yield could reach 22 9 t hm 2 increased by 39 94 than that of the conventional tomato cultivation Compared with the traditional boiler heating method the average energy saving was 72 90 The heating operation cost in winter was 0 33 yuan m 2 month 1 which was significantly lower than 0 94 yuan m 2 month 1 by the coal fired boiler Obviously this system has significant yield increasing and energy saving effects Key words Cherry tomato Solanum lycopersicum Overwinter cultivation Rhizosphere temperature Yield Energy saving effect Benefit analysis 47 中 國(guó) 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 研究論文