CN103168909A

CN103168909A - 一种碳晶电热温床及其在设施果菜育苗中的应用

Info

Publication number: CN103168909A
Application number: CN2013101332955A
Authority: CN
Inventors: 于贤昌; 赵云龙; 李衍素; 贺超兴; 闫妍
Original assignee: Institute of Vegetables and Flowers Chinese Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Institute of Vegetables and Flowers Chinese Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明公开了一种碳晶电热温床及其在设施果菜育苗中的应用。所述温床包括碳晶电热板、地温传感器和温度控制器；所述碳晶电热板内设有导电金属片，所述导电金属片与2条导线相连接；所述2条导线的另一端均与所述温度控制器相连接，所述温度控制器还与所述地温传感器相连接。本发明提供的碳晶电热温床可通过放置于育苗架或地面的方式应用于设施果菜育苗生产中，可提高蔬菜生长环境的温度，提高设施果菜幼苗的成活率和壮苗指数；碳晶电热温床作为设施果菜生产的一种新型加温设施，具有高效、节能、简易、环保等优势，能够有效缓解寒潮等恶劣天气对设施蔬菜育苗造成的不利影响，具有重要的推广应用价值。

Description

一种碳晶电热温床及其在设施果菜育苗中的应用

技术领域

本发明涉及一种碳晶电热温床及其在设施果菜育苗中的应用。

背景技术

育苗是我国北方地区冬春季节设施蔬菜生产中的一个重要环节。我国冬春季节寒潮频发，低温严重降低了设施蔬菜尤其是喜温果菜（如番茄、黄瓜等）幼苗的生长速度、花芽分化数量和健壮程度等，从而影响到采收期蔬菜产品的产量和品质。因此采用合理的加温方法培育健壮幼苗，成为一项保证设施蔬菜周年生产、维持较高蔬菜生产效益的关键技术。日光温室是我国北方地区蔬菜育苗的主要设施，温室效应是其获得能量、提高内部温度的主要途径。目前在育苗生产中加温设施主要有燃煤锅炉—管道、热风炉、发热电缆等，以上传统加温设施应用时间较早，技术较成熟，为设施蔬菜育苗生产做出了重大贡献。但传统加温设施存在以下缺点：①安装、使用成本高，占用温室空间资源，降低温室土地利用率；②加温效率低，如燃煤锅炉—管道式以加温空气为主，而前屋面贯流放热占温室总散热量50%～60%（徐刚毅，刘明池，李武，等.电锅炉供暖日光温室土壤加温系统.中国农学通报[J]，2011，27(14):171-174）；③环境污染严重，燃煤、燃油造成空气污染；④需专业管理人员操控，自动化程度低，占用人力资源；⑤发热电缆发热不均匀且安全使用寿命短。因此寻求一种高效、经济的日光温室新型加温育苗设备是促进设施蔬菜发展的一项重要措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳晶电热温床及其在设施果菜育苗中的应用，本发明将碳晶电热板引入设施蔬菜育苗中，通过研究其对黄瓜生长环境、形态、生理特性的影响，并与传统发热电缆温床进行了比较，提供了该碳晶电热温床在冬春季节设施蔬菜育苗生产中的应用技术。

本发明所提供的一种碳晶电热温床，它包括碳晶电热板、地温传感器和温度控制器；所述碳晶电热板内设有导电金属片，所述导电金属片与2条导线相连接；所述2条导线的另一端均与所述温度控制器相连接，所述温度控制器还与所述地温传感器相连接。

上述的碳晶电热温床中，所述碳晶电热板为长方体形，其长度可为10cm～3.0m，如2.0m，宽度可为10cm～3.0m，如1.0m，厚度可为0.5mm～3.0mm，如2.0mm。

上述的碳晶电热温床中，所述碳晶电热板的单面发热密度可为50W/m²～100W/m²。

本发明还进一步提供了上述碳晶电热温床在设施果菜育苗中的应用。

上述的应用中，所述设施果菜具体可为番茄、黄瓜、辣椒、西葫芦、茄子、西瓜或甜瓜。

上述的应用中，可将所述碳晶电热温床设置于育苗架或地面上。

上述的应用中，当将所述碳晶电热板置于所述育苗架或所述地面上时，所述碳晶电热板与所述育苗架或所述地面之间可设有隔热材料。

上述的应用中，所述隔热材料可选择为自熄式聚苯乙烯泡沫板或岩棉板等。

上述的应用中，在所述碳晶电热板的上方设有拱架，所述拱架上设有覆盖材料。

上述的应用中，所述覆盖材料可为透明塑料薄膜、PC板或玻璃。

本发明提供的碳晶电热温床可通过放置于育苗架或地面的方式应用于设施果菜育苗生产中，可提高蔬菜生长环境的温度，提高设施果菜幼苗的成活率和壮苗指数；碳晶电热温床作为设施果菜生产的一种新型加温设施，具有高效、节能、简易、环保等优势，能够有效缓解寒潮等恶劣天气对设施蔬菜育苗造成的不利影响，具有重要的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明提供的碳晶电热温床的结构示意图，图中各标记如下：1温控器面板、2拱架、3育苗床、4地温传感器、5隔热材料、6碳晶电热板、7覆盖材料、8导线

图2为实施例中不同电热温床的温度变化与耗电量变化示意图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、碳晶电热温床

如图1所示，本发明提供的碳晶电热温床包括1个碳晶电热板6，该碳晶电热板为长方体形，其长度为2m，宽度为1m，厚度为2mm，其为双面散热，其单面散热密度为50W/m²，该碳晶电热板6与一温控器面板1通过导线8连接，该温控器面板1与地温传感器4相连接，其中导线与普通照明电路（220V，50Hz）；如图1所示，本实施例的碳晶电热温床设置于育苗床3上，在育苗床3与碳晶电热板6之间设有隔热材料5，其为自熄式聚苯乙烯泡沫板。在碳晶电热板6的上方设有一个拱架2，在该拱架2上设有覆盖材料7，其为透明塑料薄膜。

本发明提供的碳晶电地热系统中，可根据实际需要设置多个碳晶电热板；根据需要，碳晶电热板的长、宽度可在10cm～3.0m的范围内进行调整，厚度可在0.5mm～3.0mm的范围内进行调整。

实施例2、碳晶电热温床的在日光温室黄瓜育苗中的应用

利用本发明提供的碳晶电热温床进行试验，试验在中国农业科学院蔬菜花卉研究所日光温室进行。

1、材料与方法

1.1材料与处理

黄瓜品种为“中农106”，2013年1月1日播种育苗，采用穴盘育苗，穴盘规格50孔塑料穴盘，育苗基质为草炭：蛭石=2:1（体积比），育苗密度为300株/m²，其他为常规管理。1月28日，对黄瓜株高等各项指标取样调查。

试验设5个处理，即5种不同敷设功率的电热温床，规格均为长2m×宽1m=2m²，分别为：

处理1：P100，即加热体为碳晶电热板，敷设功率密度为100W/m²；

处理2：P80，即加热体为碳晶电热板，敷设功率密度为80W/m²；

处理3：P60，即加热体为碳晶电热板，敷设功率密度为60W/m²；

处理4：C100，即加热体为发热电缆（AZV01180300，安徽），敷设功率密度为100W/m²；

处理5：CK，即日光温室正常培养，不加温。

温度控制器（DN2008F，济南沃尔菲斯科技有限公司）的地温传感器埋于育苗基质中，设置温度22℃/18℃（昼/夜），人工控制通风散热使白天温度维持22±1℃。

1.2测定项目与方法

（1）黄瓜生长和生理指标的测定：

以直尺测量从黄瓜茎基部到茎生长点的距离，记为株高，精度0.1cm；游标卡尺测量子叶与第一片真叶中间处茎粗，精度0.01mm；用天平称量黄瓜地上部鲜重、根鲜重和全株鲜重；植株鲜重测定完后将其在105℃杀青10min后，70℃烘干至恒重，称量根干重、地上部干重和全株干重，精度0.01g；

黄瓜壮苗指数计算公式：壮苗指数=（根干重/地上部干重+茎粗/株高）×全株干重；

根冠比=根干重/地上部干重；

G值（干物质积累速率）=全株干重/育苗时间；

叶面积：使用叶面积仪（AM300，ADC Bioscientific Ltd，美国）测定黄瓜总叶面积；

以TTC法测定根系活力；丙酮法提取并测量黄瓜幼苗总叶绿素含量；分别以考马斯亮蓝G-520法、蒽酮比色法测黄瓜第一片真叶的可溶性蛋白含量和可溶性糖含量；

（2）温度的测定：黄瓜栽培期间以环境检测仪（N-BAC20，旗硕基业科技有限公司，北京）测量并记录基质温度，精确度为0.1℃，每1小时记录一次。记录每天17:00～翌日8:00的温度，并记为夜温。

（3）耗电情况及评估：用电能表（DDS1666，合肥仪表厂）记录每个处理的耗电量，方法为每隔7d记录一次电能表示数。

1.3数据处理

采用Microsoft Excel2003软件处理数据和作图，使用软件DPS7.05版对数据进行单因素方差分析，并运用Duncan检验法对其差异显著性进行检验。

2、结果与分析

2.1碳晶电热温床对栽培基质的加温效果与耗电量

碳晶电热温床是双层覆盖（温室棚膜+小拱棚），温室效应较强，白天（8:00～17:00）热量主要来自太阳光且温度均能达到22℃，其加温作用主要体现在夜晚（即17:00～翌日8:00，日光温室覆盖保温被）。将育苗时间1月1日～1月28日共28d分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个周，计算每周（7d）夜温的平均值并记为周夜均温，通过分析各处理周夜均温和耗电量的变化分析不同电加温育苗温床的加温效果及耗电情况，结果如图2所示。

由图2可知，4种电热温床均能提高苗床温度（2～12℃）；但在Ⅲ、Ⅳ周随着天气变冷（CK），仅有P100与P80能将苗床温度提高至设定的18℃；P100耗电量成指数上升状态，而其他温床耗电量成直线上升，表明P100的加温能力较强，而P80、P80、C100在中期基本以满功率工作状态运行；耗电量与功率密度成正相关，即C100>P100>P80>P60；通过敷设功率与耗电量计算P100、P80、P60和C100的耗电速率分别为1.60kW·h/(m²·d)、1.29kW·h/(m²·d)、1.16kW·h/(m²·d)和1.97kW·h/(m²·d)，设备实际工作时间分别占育苗时间（28d）的66.7%、67.3%、80.6%和82.1%。

2.2碳晶电热温床对黄瓜的生长指标的影响

不同温床处理对黄瓜幼苗叶面积壮苗指数、G值、根系体积和根冠比的影响情况如表2所示。

表1不同电热温床对黄瓜叶面积、壮苗指数、G值、根系体积和根冠比的影响

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，大写字母表示差异极显著(P<0.01)，下同

如表1，黄瓜的叶面积有极显著差异，结合不同电热温床夜温的差异，其原因应是Ⅲ、Ⅳ周的相对低温影响了黄瓜的叶面积；壮苗指数差异明显，其中P80>P100>P60，说明敷设功率过高或过低都会降低黄瓜的壮苗指数；P80的G值显著高于P100，表明碳晶电热板敷设功率为80W/m²时的干物质积累速率最高，功率过高则导致呼吸作用加强，降低干物质量积累速率；黄瓜根系体积结果显示，以不同功率的碳晶电热板为加热体的黄瓜根系体积差异不明显但均显著高于发热电缆和对照；C100根冠比最高，原因可能是黄瓜对低温的适应性反应，而CK可能已发生冷害，其根冠比最小。

不同温床处理对黄瓜幼苗根系活力、叶绿素含量、可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响情况如表2所示。

表2 不同电热温床对黄瓜幼苗根系活力、叶绿素含量、可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响

各处理根系活力大体与壮苗指数差异一致，原因是地温对根系活力的影响；除与对照外叶绿素含量差异不显著；可溶性蛋白与可溶性糖作为黄瓜调控适应低温、提高抗冷性的重要物质，其含量与温度成反相关。

3、试验结论：

1）综合壮苗指数、耗电率等各个因素，P80即碳晶电热温床（敷设功率80W/m²）的加温效果最好，其育成的黄瓜壮苗指数最高（0.22），耗电量适中（1.29kW·h/(m²·d)），比传统发热电缆育苗温床耗电量减少34.5%；

2）与发热电缆相比，碳晶地热育苗温床的热效率较高，节省能耗18.8%（敷设功率相同）；

3）不同电热温床对黄瓜幼苗生长、生理等指标的影响，主要体现在设备对苗床夜温的影响。

Claims

1.一种碳晶电热温床，其特征在于：所述温床包括碳晶电热板、地温传感器和温度控制器；所述碳晶电热板内设有导电金属片，所述导电金属片与2条导线相连接；所述2条导线的另一端均与所述温度控制器相连接，所述温度控制器还与所述地温传感器相连接。

2.根据权利要求1所述的碳晶电热温床，其特征在于：所述碳晶电热板为长方体形，其长度为10cm～3.0m，宽度为10cm～3.0m，厚度为0.5mm～3.0mm。

3.根据权利要求1或2所述的碳晶电热温床，其特征在于：所述碳晶电热板的单面发热密度为50W/m²～100W/m²。

4.权利要求1-3中任一项所述碳晶电热温床在设施果菜育苗中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述设施果菜为番茄、黄瓜、辣椒、西葫芦、茄子、西瓜或甜瓜。

6.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于：将所述碳晶电热温床设置于育苗架或地面上。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：将所述碳晶电热板置于所述育苗架或所述地面上，所述碳晶电热板与所述育苗架或所述地面之间设有隔热材料。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述隔热材料为自熄式聚苯乙烯泡沫板或岩棉板。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的应用，其特征在于：在所述碳晶电热板的上方设有拱架，所述拱架上设有覆盖材料。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述覆盖材料为透明塑料薄膜、PC板或玻璃。