辣椒增产11.3%，只需要改造大棚的这3个地方

辣椒增产11.3%，只需要改造大棚的这3个地方中国是一个农业大国，随着社会的发展和现代化水平的提高，国家开始提倡优先发展“智慧农业”，而设施
蔬菜栽培是“智慧农业”中必不可少的一部分。设施蔬菜栽培，又称保护地蔬菜栽培，是一种采用现代化农业工程和机械技术在不适宜蔬菜生长发育
的寒冷或炎热季节，利用保温、防寒或降温、遮阳、通风等设施和设备，人为调节光照、湿度、温度、水、气、土、肥等环境条件，从而在一定程度
上摆脱对自然环境的依赖而进行有效生产与管理的农业生产方式。?与露地生产相比，蔬菜设施栽培不仅为作物创造了优越的生长环境条件，还可以
充分发挥蔬菜的增产潜力，改善蔬菜品质，解决应季蔬菜供不应求的状况，并能使蔬菜反季节生长，实现蔬菜周年生产，既满足了人们的需求，也增
加了经济收入。据统计，2017年，我国设施蔬菜种植面积仅占蔬菜种植面积的32.3%，同面积设施蔬菜收益为露地栽培的3~5倍，其中，
塑料大棚全国平均产投比为2.63，南方地区最高为3.63，北方中部和东部地区相对较小。因此，发展设施蔬菜栽培对于保障农产品有效供给
，促进农业发展、农民增收，增强农业综合生产能力，助力乡村振兴，具有十分重要的意义。?湖南省位于长江中游，为大陆性亚热带季风湿润气候
，热量充足，光资源丰富，有利于发展蔬菜栽培产业，但是气温的年变化大、春季天气变化剧烈、夏季高温且持续时间长等气候特点则不利于蔬菜的
常规栽培。据统计，湖南地区春秋两季的平均气温大多在16~19℃，秋季气温略高于春季气温，夏季平均气温大多在26~29℃。因此，发展
设施栽培，使用农业大棚，为农作物的正常生长提供相对可控制或最适宜的温度，已经成为一种在本地区高温气候条件下保证农作物可持续生产有效
且可行的选择。?近年来，湖南省设施蔬菜发展迅速，已成为我国设施蔬菜发展的重要区域，主栽蔬菜有瓜类、茄果类、叶菜类、花菜类等，其中，
秋延后辣椒栽培模式发展迅速。据统计，2018年大棚秋延后辣椒播种面积1.47万 h㎡，占设施大棚蔬菜播种面积的15%。??湖南地区
的设施结构基本来源于北方，塑料大棚在本地区推广应用越久、越广泛，其暴露出来的问题也越多，而降温与避雨、除湿的协调统一是本地区设施结
构的技术难点之一。?南方夏季气温高，室温一般在30℃以上，且持续时间较长，这也导致农业大棚的内部温度超过40℃。高温对保护设施内的
多数农作物来说，会在很大程度上影响其正常生长发育，甚至会发生高温障碍，严重影响生产效益，从而制约南方设施农业的发展，因此，如何使南
方农业设施在夏季降温以达到适合作物生长的条件成为一个亟待解决的问题。?大棚降温技术是夏季高温期克服外部高温问题最有效的措施。降温技
术的选择，不仅与当地的气候和环境条件有关，还与农作物的品种、设备的维护、方案的可操作性和经济可行性密切相关。目前，塑料大棚常用的降
温措施有以下几种：遮阳网覆盖降温、通风降温、喷淋降温和涂料降温等。其中，采用自然通风是一种有效而低廉的降温措施，尤其是在单栋小型设
施内，降温效果比较明显。自然通风降温最好的降温效果为室内外温差3～5℃，这与当地的室外温度，顶窗和侧窗的位置、大小及数量有关。孙信
成等研究发现“两侧通风+肩上两侧通风”组合降温效果较显著。此外，张正梁研究发现开放式棚比封闭式棚的降温效果更明显。孙信成等对大棚进
行改良优化设计，设计了大跨度凸拱形塑料大棚，适宜在南方地区使用，利于通风降温。?本试验在前人研究基础上，研究塑料大棚的结构，优化设
计了一个不同的顶高、肩高和通风口宽度的大棚以达到改善自然通风的效果，记录了传统大棚和优化大棚室内温度的变化以及秋延后辣椒的产量，并
比较了两种大棚内秋延后辣椒的种植效益及其结构的优缺点，以期为南方地区设施环境的有效调控及降温设备的合理配置提供一定的依据。1? ?
材料与方法1.1? ?试验基本情况?本试验在湖南省湘潭市农业科学研究所蔬菜种苗中心试验基地进行，随机选取处于同一外界环境以及土壤条
件的6栋传统塑料大棚，并随机挑选其中3栋进行大棚结构优化——提高塑料大棚的顶高至3.5 m，肩高至2.1 m，以及两侧通风口宽度至
1.7 m。1.2? ?供试大棚与作物?供试的优化塑料大棚剖面如图1，结构参数为：大棚南北走向，跨度8.0 m，长40.0 m，顶
高3.5 m，肩高2.1 m，两侧通风口宽1.7 m。拱架和拉杆材料均为32.0 mm×1.5 mm热浸镀锌钢管，棚内沿长度方向间
隔4 m布置1条水平横梁，梁上方设“V”字形斜撑，梁下方设活动立柱（仅冬季支撑），水平梁、“V”字形斜撑、活动立柱材料均为32.0
mm×1.5 mm热浸镀锌钢管。?以湖南地区常见的传统大棚为对照（CK），结构参数为：大棚南北走向，跨度8.0 m，长40.0
m，顶高3.2 m，肩高1.5 m，两侧通风口宽0.9 m。拱架和拉杆材料均为32.0 mm×1.5 mm热浸镀锌钢管，棚内无水平
梁、“V”字形斜撑和活动立柱。?供试作物为辣椒丰抗21品种，种子购于湘潭市雨湖区农资店。1.3? ?试验时间?试验时间：2020年
8~12月。8月1日对辣椒进行漂浮育苗，并于8月5日前完成3栋优化大棚的大棚改造。8月10日整地、施肥，垄面长为40.0 m，垄面
宽1.1 m。当辣椒苗长至10叶1心时，选取生长健壮、长势一致的种苗进行统一定植移栽，株距45 cm，行距50 cm，每个大棚共定
植4垄，每垄定植160株。试验以每个大棚为1个重复设置试验小区（即1个重复为1个小区），每个试验小区面积为176 ㎡，共种植辣椒6
40株。1.4? ?试验设计?试验以传统大棚为对照（CK），优化大棚为处理，3次重复，随机排列。?①温度监测?分别在优化大棚、传统
大棚以及室外设点安置温度记录仪（Onset Hobo，UX100-011A）测量温度，记录间隔10 min，测量精度为±0.1℃，
分辨率为0.1℃。温度测点高度均为1.5 m，室外温度的测点位置位于大棚正南方25.0 m处，设3个测温点；室内测点则设置在每个大
棚的中部，每个大棚安置1个温度测量仪。室内外温度测试时间是2020年8月20日至11月30日，记载每个整点的温度，并按白天和夜晚分
别统计，7：00~18：59记作白天，19：00至翌日6：59记作夜间。?②测试指标及方法??辣椒植株茎粗的测定采用数显游标卡尺测
量，最小测量单位为0.01 mm，株高、株幅的测定采用卷尺测量，最小测量单位为1 mm。单果质量用电子精密天平测量，精确到0.1
g。植株的生长指标测定标准均依照《辣椒种质资源描述规范和数据标准》进行。a.植株高度。在 50%门椒成熟时，测量植株基部与地面接触
处至植株的最高处自然高度，以cm表示。每小区随机选 3株正常生长的植株，计算平均值。b.植株茎粗。第1次采收辣椒后，立即用游标卡尺
测量根部到第1分枝的中部粗度，精确到0.1 cm。每小区随机选3株正常植株，计算平均值。c.植株株幅。第1次采收辣椒后，测量植株顶
部展开的最宽部位和最窄部位，以cm表示。每小区随机选 3株正常生长的植株，计算平均值。d.单果质量。四门斗果实绿熟期，每小区随机选
3株正常生长的植株，每株随机取四门斗果实中的1个正常果。用电子天平称，精确到 0.1 g。e.单株果数。每小区随机选3株正常生长的
植株，记录整株植株的挂果数，计算平均值。f.果实产量的测定。统计各小区整个生育期的产量，计算平均单株产量和667 ㎡产量。?③秋延
后辣椒产量分析?从2020年10月10日开始采收，至11月30日采收结束，分别统计6个大棚即每个试验小区的辣椒产量，并按2 200
株折算为667?㎡产量。产量的测定采用统计法，每次辣椒采收时均测定质量，计入小区产量。试验期间，6个大棚的肥水管理同当地常规方法。
1.5? ?数据处理?应用Excel 2007进行数据整理，用SPSS进行数据显著性分析，用GraphPad作图。2? ?结果与分
析2.1? ?2种类型大棚秋延后辣椒种植期温度对比分析?图2为两种类型大棚在秋延后辣椒种植期内（2020年8月20日至11月30日
）白天和夜晚平均气温、8月20日至9月19日的日最高气温以及11月1~30日的日最低气温。结合图2和统计数据可知，优化大棚室内白天
平均气温在8月20日至9月26日明显低于传统大棚，平均低3.5℃；在9月27日至11月30日则高于传统大棚，平均高2.1℃；室内夜
间平均气温在8月20日至11月8日明显低于传统大棚，平均低1.1℃；在11月9~30日则高于传统大棚，平均高1.0℃。此外，在8月
20日至9月19日，日最高气温平均值表现为：室外（33.7℃）＜优化大棚（39.5℃）＜传统大棚（45.7℃），优化大棚内日最高气
温较传统大棚平均低6.2℃；在11月1~30日，日最低气温平均值表现为：室外（9.8℃）＜传统大棚（10.9℃）＜优化大棚（12.
1℃），优化大棚内夜间最低气温较传统大棚平均高1.2℃。说明，在8月20日至9月26日，优化大棚内降温效果优于传统大棚，而在9月2
7日至11月30日，优化大棚的保温效果优于传统大棚。2.2? ?2种类型大棚内辣椒生长、产量对比分析?由表1可知，优化大棚内秋延后
辣椒的株高和株幅显著低于传统大棚，单果质量、单株产量和667㎡产量显著高于传统大棚，而大棚类型对茎粗、单株果数无显著影响。统计数据
显示，与传统大棚相比，优化大棚内秋延后辣椒每667?㎡产量可显著提高11.3%。3? ?讨论与结论近年来，设施蔬菜在全国各地得到了
大范围的推广使用，主要是用于蔬菜栽培过程中低温时期的防寒保温。南方地区夏天温度太高，且高温天气持续时间较长，从而导致在塑料大棚内进
行夏秋季蔬菜生产时，棚室内温度过高、通风降温效果较差，阻碍了作物正常生长，严重时甚至会形成高温胁迫，降低生产效益，不利于实现设施蔬
菜周年生产。因此，夏季采取何种措施使棚室内的温度降低到适合作物生长的范围一直以来都是困扰广大设施农业工作者的问题之一。部分学者对南
方大棚的夏季降温措施进行了研究，以期得到最简单有效的夏季降温技术，来保证夏季大棚内作物的正常生长。研究表明，通风换气是温室大棚环境
调控与营造植物适宜生长微气候的重要手段，不仅影响温室内的热平衡，而且还影响温室内空气相对湿度、CO2浓度等。合理的通风方案是在能耗
较少的基础上，用最简单有效的方式为大棚内植物提供适宜的生长环境。?本试验对湖南地区的传统塑料大棚进行了结构优化，并研究了结构优化后
的大棚（顶高3.5 m、肩高2.1 m、两侧通风口宽度1.7 m）和传统大棚（顶高3.2 m、肩高1.5 m、两侧通风口宽度0.9
m）对棚室内温度和秋延后辣椒生长情况的影响，结果表明，在秋延后辣椒种植期（2020年8月20日至11月30日）内，室外、优化大棚
与传统大棚三者间的白天平均气温和白天最高气温均存在差异。8月20日至9月26日，与传统大棚相比，优化大棚室内白天平均气温明显低于传
统大棚，其降温效果优于传统大棚，而在9月27日至11月30日，优化大棚室内白天平均气温则明显高于传统大棚，其保温效果优于传统大棚。
优化大棚的室内夜晚平均气温在8月20日至11月8日明显低于传统大棚，在11月9~30日则高于传统大棚。说明，顶高、肩高以及两侧通风
口宽度等大棚结构的改变，能有效提高或降低棚室内的温度。?在高温时期（8月20日至9月26日），优化大棚内白天平均气温、最高气温以及
夜晚平均气温均明显低于传统大棚，此时辣椒以营养生长为主，棚内温度越低，越适宜辣椒植株的生长，辣椒植株越健壮。而天气渐凉后（9月27
日至11月30日），优化大棚内白天平均气温和最高气温则明显高于传统大棚，此时辣椒开始逐步进入以生殖生长为主的时期。在9月27日至1
1月8日，优化大棚内夜晚平均气温明显低于传统大棚，在11月9~30日则高于传统大棚。此外，优化大棚内，秋延后辣椒的株高和株幅显著低
于传统大棚，而单果质量、单株产量和667?㎡产量却显著高于传统大棚。由此推断，塑料大棚的顶高、肩高以及两侧通风口宽度等结构的变化影
响了棚室内白天和夜晚的温度，从而影响辣椒的光合作用和呼吸作用，进而影响了植物有机物的积累，使辣椒植株株高、株幅和产量等方面产生显著
差异，即传统塑料大棚的顶高、肩高和两侧通风口宽度进行结构优化后，大棚的通风降温性能和防寒保温性能均得到改善，能为秋延后辣椒的正常生
长提供适宜的温度环境。?因此，南方地区，在结合地方气候条件、环境资源状况、农业基础设施条件、生产成本等诸多因素的综合考量下，可以考
虑通过改变塑料大棚的顶高、肩高以及两侧通风口宽度等结构，达到更好调控棚室温度的效果。与普通大棚相比，虽然结构优化后的大棚有室内温度调控效果较好、种植效益高等诸多优点，但存在结构相对复杂、造价成本偏高等缺点。?降温技术及棚室构造对于夏季塑料大棚内的正常生产有着积极的促进作用，是使作物在炎热夏季能够正常生长的重要手段。研究表明，目前我国南方地区农业大棚夏季栽培降温技术的运用情况并不理想，研究有效的降温技术仍是南方地区农业设施建设中迫切需要解决的问题。在实际应用中，应综合考虑影响降温效果的各因素，根据设施用途和作物的生长特性因地制宜制定合理的降温策略，选取经济有效的降温技术，才能使设施在炎热的夏季达到良好的通风降温的效果，从而实现生产效益的最大化。