遼沈Ⅲ型溫室青椒生長情況的時空差異性分析

李波，王鐵良，張玉龍，王喜芹

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，遼寧沈陽，110161；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院）

日光溫室內(nèi)部不同位置的光照強度及溫度不同，對作物生長發(fā)育的影響也不同。宋艷華等[1]對秋季日光溫室內(nèi)的小氣候特征進行研究，得出秋季溫室內(nèi)外地面溫度相差6.8℃；光照南側(cè)比北側(cè)高960 lx，中間比東、西側(cè)高 2 230，1 560 lx，上層比中、下層分別高73，720 lx。潘連公[2]對西北優(yōu)化型節(jié)能日光溫室光照強度變化規(guī)律進行研究，發(fā)現(xiàn)蓋膜之后，日光溫室內(nèi)部光照強度中部大于南部，南部大于北部。上述研究都是從日光溫室的小氣候出發(fā)，研究溫室內(nèi)不同位置的溫度和光照等的變化，沒有具體、系統(tǒng)地研究小氣候環(huán)境對作物的影響[3～9]。為此，本試驗分析了日光溫室不同位置青椒的株高和莖粗的時空變化，旨在為日光溫室的科學(xué)生產(chǎn)管理和溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在沈陽綜合試驗基地的日光溫室內(nèi)進行?；匚挥诒本?41°44′，東經(jīng) 123°27′，海拔 44.7 m。屬于北溫帶受季風(fēng)影響的半濕潤大陸性氣候，全年氣溫、降水分布由南向東北和由東南向西北方向遞減。四季分明、雨熱同期、降水集中、日照豐富、溫差較大、冬寒漫長。沈陽年平均氣溫7.0～8.1℃，年平均降水量574.4～684.8 mm。溫室為遼沈系列溫室中遼沈Ⅲ型節(jié)能日光溫室，稱為陰陽溫室。其結(jié)構(gòu)形式和尺寸如圖1所示。試驗在該溫室的陽面溫室中展開，溫室內(nèi)土壤為棕壤土，田間持水量40%。

1.2 試驗設(shè)計

參試材料為圣方舟青椒，2009年5月5日定植于日光溫室內(nèi)，每壟種植16株，定植株距30 cm，行距50 cm。采用小管出流灌溉技術(shù)，灌溉方法為重力灌溉，水頭1.5 m。試驗將青椒生育期劃分為3個階段：苗期（5月17日至6月14日）；開花坐果期（6月15日至7月16日）；結(jié)果期（7月17日至9月5日）。 設(shè) 2 個水分處理（T1，T2），T1：在開花坐果期和結(jié)果期土壤水分控制下限分別為60%～70%，70%～80%；T2：在開花坐果期和結(jié)果期土壤水分控制下限分別為50%～60%，70%～80%，土壤水分上限為田間持水量；苗期不做水分處理，土壤水分控制下限全部為田間持水量的50%～60%，每個處理3次重復(fù)。將溫室從南向北分為前 （從前基腳算起的5株青椒）、中（每壟中間6株青椒）、后（靠溫室北部的5株青椒）3部分，在每個水分處理（包括重復(fù)）中選一壟長勢良好的植株進行跟蹤觀測，每7 d對植株的株高和莖粗進行測量。

圖1 遼沈Ⅲ型日光溫室結(jié)構(gòu)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒生長的時間差異性

①不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒株高的時間差異性 日光溫室內(nèi)不同位置的光照強度和溫度不同，導(dǎo)致了青椒生長的空間差異性，對于溫室內(nèi)前、中、后3個位置的青椒的株高長勢差異明顯。從圖2可以看出，T1處理下，溫室內(nèi)中部青椒株高高于前部和后部。在6月30日以前，植株生長迅速，主要是營養(yǎng)生長階段，前部、中部和后部的株高長勢差異顯著，中部明顯高于前部和后部，且前部與后部差異不顯著。6月30日以后，青椒進入結(jié)果期，主要是生殖生長階段，植株株高增加緩慢，前、中、后部的青椒株高差異變化不大，以后部的株高最小，前部和中部差異較小。從圖3可以看出，T2處理下，溫室內(nèi)中部青椒的株高明顯高于前部和后部，并且呈現(xiàn)出中部＞前部＞后部的趨勢。通過對T1和T2處理的分析來看，6月30日左右為青椒生長的轉(zhuǎn)折點，青椒由營養(yǎng)生長進入生殖生長階段，其株高在整個生育期內(nèi)的生長表現(xiàn)為“S”形。

圖2 T1處理下日光溫室內(nèi)不同位置青椒的株高

圖3 T2處理下日光溫室內(nèi)不同位置青椒的株高

圖4 T1處理下日光溫室內(nèi)不同位置青椒的莖粗

圖5 T2處理下日光溫室內(nèi)不同位置青椒的莖粗

②不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒莖粗的時間差異性 日光溫室內(nèi)不同位置的青椒株高長勢具有差異性，相應(yīng)的植株的莖粗也存在空間的差異變化。從圖4可以看出，T1處理下，溫室中部青椒的莖粗均大于前部和后部，呈現(xiàn)出中部＞后部＞前部的生長趨勢。從圖5可以看出，T2處理下，日光溫室內(nèi)不同位置青椒的莖粗也表現(xiàn)為中部＞后部＞前部。

圖6 T2處理下日光溫室內(nèi)不同位置青椒的株高（散點圖）

表1 非線性回歸分析

圖7 株高殘差分析（散點圖）

圖8 T2處理下日光溫室內(nèi)不同位置青椒的莖粗（散點圖）

2.2 不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒生長的空間差異性

①不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒株高的空間差異性 不同灌水處理下日光溫室內(nèi)不同位置青椒的長勢在時間上和空間上均具有顯著差異性。從散點圖（圖6）可以看出，T2處理下，溫室內(nèi)不同位置青椒的株高大致呈二次拋物線形，經(jīng)非線性回歸分析得到拋物線方程：y=-0.000 1843 1x2+0.112 943 394x+17.040 682 77，其擬合優(yōu)度R2=0.762 9，從表1中可以看出，置信區(qū)間的范圍很小，說明對 A、B、C（A、B、C分別為二次拋物線方程的二次項的系數(shù)、一次項系數(shù)和常數(shù)）3個值估計的較為準(zhǔn)確。用殘差分析對曲線的擬合程度進行檢驗，如果根據(jù)預(yù)測值和殘差值繪出的散點圖具有規(guī)律性，說明曲線擬合程度較差，若散點圖無規(guī)律性，說明曲線的擬合程度較高。從圖7預(yù)測值和殘差的散點圖可以看出，散點無規(guī)律可循，因此該曲線擬合程度較高，很好的表達了溫室內(nèi)不同位置的株高情況。由拋物線方程可知，當(dāng)株高達到最大值34.3 cm時，該植株所在的位置為306.4 cm，即溫室中部，因此溫室內(nèi)中部作物株高值高于溫室的前部和后部。從表2可以看出，雖然個別方程的擬合優(yōu)度偏小，但對殘差檢驗的散點圖分析看，均無規(guī)律性，因此擬合的拋物線方程是合理的。

②不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒莖粗的空間差異性 圖8為T2處理下，日光溫室內(nèi)不同位置青椒苗期的莖粗，其橫坐標(biāo)的含義同上。長較差，最終導(dǎo)致其產(chǎn)量和品質(zhì)下降。溫室內(nèi)部溫度空間變化規(guī)律也表現(xiàn)為南部大于北部。溫室內(nèi)地溫也是影響作物生長發(fā)育的一個重要因素，地溫的變化直接影響作物根系生長及植株發(fā)育狀況。地溫都呈現(xiàn)出中部高、兩側(cè)低，即中間高、四周低的分布規(guī)律。因此在溫室內(nèi)進行作物栽培時，應(yīng)注意利用地溫水平分布規(guī)律。結(jié)合前人研究成果，通過本試驗的研究，建議在溫室中部種植要求強光照的中稈和低稈作物、溫室南部種植要求較強光照的低稈作物、溫室北部種植較耐弱光的植株較高的作物，以改善光能利用狀況，保證作物的正常生長，實現(xiàn)增產(chǎn)增收。從散點圖9中同樣可以，看出溫室內(nèi)不同位置的莖粗呈二次拋物線關(guān)系，用SPSS分析軟件進行非線性回歸分析，得出系數(shù)和常數(shù)項的值及其所在的置信區(qū)間，如表3所示。對拋物線的預(yù)測值和殘差值繪出散點圖，也無明顯的規(guī)律，說明該曲線的擬合程度較高。當(dāng)青椒莖粗達到最大值0.774 cm時，其位置在372 cm處，位于溫室中部，同樣說明溫室中部作物莖粗值高于前部和后部。表4為T1和T2處理下，不同生育期的莖粗與溫室內(nèi)不同位置關(guān)系擬合的二次拋物線方程的系數(shù)和常數(shù)，擬合優(yōu)度和殘差分析結(jié)果。從表中可以看出，雖然個別方程的擬合優(yōu)度偏小，但對殘差檢驗的散點圖分析看，均無規(guī)律性，因此擬合的拋物線方程是合理的。

表2 日光溫室內(nèi)不同位置與株高的非線性擬合結(jié)果

表3 非線性回歸分析表

圖9 莖粗殘差分析（散點圖）

表4 日光溫室內(nèi)不同位置與莖粗的非線性擬合結(jié)果

3 結(jié)論與討論

通過試驗觀測和數(shù)據(jù)分析，得知日光溫室內(nèi)中部青椒的長勢（株高、莖粗）明顯高于前部和后部，總體上沿溫室跨度方向呈拋物線規(guī)律分布。說明溫室內(nèi)中部的光照和溫度利于作物生長，露地栽培作物時，自然光分布均勻，而設(shè)施內(nèi)栽培光照分布不均。南北水平方向上，日光溫室內(nèi)部光照強度中部＞南部＞北部，其北部作物往往因光照強度較差而生

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