新舊膜棚內小氣候差異及其對櫻桃番茄果實產量和品質的影響

李清斌，孫軍波，符國槐，魏莎莎，劉　鹍

(1.慈溪市氣象局，浙江 慈溪 315300；2.中南民族大學 數學與統計學學院，湖北 武漢 430074)

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新舊膜棚內小氣候差異及其對櫻桃番茄果實產量和品質的影響

李清斌1，孫軍波1，符國槐1，魏莎莎1，劉鹍2

(1.慈溪市氣象局，浙江 慈溪 315300；2.中南民族大學 數學與統計學學院，湖北 武漢 430074)

為研究新舊膜棚內小氣候差異及其對櫻桃番茄果實產量和品質的影響，以千禧櫻桃番茄為研究材料，對新舊膜棚內冬春季大棚密閉保溫時段和春夏季全天通風時段的溫度、濕度、太陽輻射差異性進行分析，對比觀察櫻桃番茄生育期并記錄測定兩種棚膜栽培條件下果實產量和品質。結果表明：全生育期新舊膜棚內均可比外界提高日均溫近3℃，且兩者差異不明顯；冬春季晴好天氣下，大棚密閉的白天時段，新膜比舊膜增溫效果好；其余時段無論晴雨或大棚開閉與否，兩者增溫、保溫效果均無顯著性差異；無論季節(jié)或通風與否，舊膜的棚內濕度均顯著低于新膜，平均偏低3.6%，舊膜在降濕防病方面有一定作用；新舊膜棚內光照差異明顯，新膜棚內太陽輻射平均值比舊膜棚高20.6%；在新膜條件下，可以不同程度地將櫻桃番茄花期和果實成熟期提前3～5 d；果實大小和病果數受新舊膜影響差異顯著；單果質量、果實含糖量以及果實產量等其他指標影響不顯著。

棚膜；小氣候因子；櫻桃番茄；產量；果實品質

近年來，隨著設施大棚栽培面積不斷增加，對聚乙烯塑料無滴膜的用量也是日益增長。作為塑料制品的大棚膜在使用過后難以分解，對環(huán)境造成極大污染。舊膜若可以重復利用，則可有效減少薄膜的使用量，達到節(jié)能增效、減少污染的雙重作用。目前，在舊棚膜應用方面的研究較為廣泛，黃金寶[1]研究了大棚秋番茄新舊膜對光照和地溫的影響；孔云等[2]采用加蓋舊膜的方法，研究了舊膜透光率降低條件下對光合碳同化分配的影響；潘自舒等[3]對大棚杏新舊膜栽培進行了產量方面的對比性研究；閆雅非等[4]研究了舊地膜的再利用對向日葵產量和水分利用效率的影響；閆志利等[5]利用舊膜對旱地胡麻生理指標和產量進行了研究。本試驗主要進行的新舊膜條件下小氣候各因子和櫻桃番茄產量和品質等相關指標對比研究，以期為大棚番茄栽培和棚膜再利用提供一些參考依據。

1　材料與方法

1.1材料

供試櫻桃番茄品種為‘千禧’(Lycopersicon esculentum cv.Qianxi)。試驗于2012年1月至2012年7月在浙江省農業(yè)氣象試驗站暨寧波市農業(yè)氣象中心的蔬菜大棚內進行。

選取環(huán)境條件相對一致的2個鋼結構型號為GP-825單棟塑料鋼架標準大棚，分別用全新聚乙烯膜(0.7 mm)和同型號已使用1年的舊膜覆蓋標準大棚。

1.2試驗設置

在覆蓋有新舊膜的番茄大棚內的環(huán)境數據由美國數據采集器(datalogger，Campbell Scientific CR10T)自動采集。采集項目為作物冠層上方的太陽輻射。溫濕度采用HMP45傳感器，太陽輻射采用 LI-200 傳感器。測量數據采集頻率為20 s·次-1，存儲每2 min 的平均值。分別選取作物層(0.5～1.5 m)處布設溫濕度探頭1個，2棚共計2個，在作物頂端布設太陽輻射采集感應探頭，兩棚共計2個。收集櫻桃番茄生長期到成熟期溫濕度及輻射數據，對比分析新舊棚膜內溫度、濕度及太陽輻射等指標的差異性。

在2個試驗棚內分別隨機選取20株生長健壯一致的植株，作為試驗小區(qū)。在果實成熟期分批采集成熟果實，測量各小區(qū)每批次采收產量，并從每批果實中隨機選取10個代表果，測量單果質量；測量果實橫徑、縱徑，用果徑指數，即(橫徑+縱徑)/2，來表示果實大小；測定果實可溶性糖含量等產量因子與果實品質相關試驗指標，在采收期結束后，統計小區(qū)內總產量，并估算全棚產量及單位產量，用SPSS軟件對各組對比數據進行單因素方差分析，并將產量品質相關因子指標與小氣候三要素之間進行相關分析。

2　結果與分析

2.1新舊膜對櫻桃番茄全生育期棚內主要氣象要素的影響

對新、舊棚膜及棚外的日平均氣溫、空氣濕度和太陽輻射三要素數據進行分析，發(fā)現日平均氣溫新膜>舊膜>棚外，新舊膜無顯著性差異，但與棚外存在顯著性差異，兩者均可提高日均溫近3℃，新舊棚膜都具有良好的保溫性，為舊膜的重復使用提供可能。日平均空氣濕度新膜>棚外>舊膜，全生育期內舊膜濕度平均比新膜低3.6%，兩者存在顯著差異；舊膜和棚外無顯著性差異。新舊膜在保濕功能上各有利弊，新膜保濕功能好，特別適宜苗期的緩苗成活；而舊膜對控制高濕病害有利，在進入生殖生長開花結果期病害的控制方面有優(yōu)勢。日平均太陽輻射棚外>新膜>舊膜，三者存在顯著差異(表1)，番茄的整個生育季新膜平均透光率為86%，而使用一年的舊膜平均透光率為72%，兩者透光率相差14%。新膜棚內太陽輻射平均值比舊膜棚高20.6%。在光同化有機物積累方面，冬春季低溫連陰雨時采光不佳的時段，新膜優(yōu)勢明顯；但進入春夏季陽光太過強烈時，強光導致大棚內棚溫升高會抑制櫻桃番茄光合作用，在采果中后期果實產量品質保持方面，舊膜則會有相應的優(yōu)勢。

表1新舊膜對櫻桃番茄棚內各氣象要素的影響

Table 1Effect of new greenhouse film or old one on microclimatic factors in greenhouse

膜類型日平均氣溫/℃日平均空氣濕度/%日平均太陽輻射/(W·m-2)新膜16.3±5.4a87.2±6.4a200.8±140.3a舊膜16.0±5.6a83.6±7.7b166.5±117.2b棚外13.4±8.0b84.8±13.3b232.8±159.8c

注：同一列不同行數據后沒有相同字母表示差異顯著(P≤0.05)。

2.2不同季節(jié)晴天與陰雨天條件新舊膜大棚小氣候要素對比

2.2.1作物冠層氣溫對比

在1—2月份冬春季晴好天氣條件下，夜間新舊膜都具有極好的保溫效果，兩者差異不明顯，白天新膜較舊膜有明顯的增溫效果(圖1-A)。以1月7日全天逐時氣溫變化曲線為例，從上午的9:00到下午16:00，新膜棚較舊膜棚平均提高氣溫2.4℃，增溫效果可提高8%。

在2月份冬春季連陰雨天氣條件下，以2月15日陰雨天逐時氣溫變化曲線為例，棚外溫度全天保持在4～6℃時，棚內氣溫也不高，全天維持在6～13℃，且新舊膜差異不明顯，說明在陰雨天氣條件下兩者的保溫增溫效果較一致(圖1-B)。

在4～5月份氣溫穩(wěn)定在15℃后，大棚采取全天通風方式，保溫已非主要操作目的，白天應加強通風控溫控濕，使其保持在番茄適宜生長的范圍，以5月6日全天逐時氣溫變化曲線為例，外界氣溫較高，全天氣溫15～35℃；大棚兩側全開，新舊膜與棚外差異不明顯，3條溫度曲線幾乎重合(圖1-C)。大棚全天通風陰雨天氣時，以5月9日陰雨天逐時氣溫變化曲線為例，全天維持在17～23℃，溫差較小且新舊膜差異不明顯(圖1-D)。

圖1　冬春季與春夏季大棚不同操作模式下晴天與陰雨天作物冠層氣溫對比Fig.1　Comparison of temperature of crop canopy under different shed treatments in the sunny or rainy days in different seasons

上述分析說明冬春季大棚以密閉保溫操作為主時，晴天新舊膜保溫差異最明顯；大棚密閉保溫的陰雨天以及春夏季無論晴天還是陰雨天，不同棚膜保溫效果差異不明顯。

2.2.2作物冠層空氣相對濕度對比

在冬春季夜間大棚密閉保溫時，無論晴好天氣還是陰雨天氣，舊膜棚內空氣濕度的逐時變化值均低于新膜棚，特別是在低溫連陰雨天氣條件時，舊膜棚內控濕效果明顯優(yōu)于新膜，故在控制冬春季棚內高濕病蟲害方面，舊膜棚有其獨到的優(yōu)勢；晴好天氣正午前后，舊膜濕度顯著低于新膜，最低可比新膜棚低12%，可起到更佳的控濕防病的效果；陰雨天氣大棚開棚通風后，兩者濕度下降速度較一致，舊膜仍比新膜平均濕度低2%～3%(圖2-A，B)。

在春夏季大棚全天通風條件下，無論新舊膜，白天棚內濕度高于棚外，夜間低于棚外，舊膜棚內空氣濕度的逐時變化值均低于新膜棚。晴好天氣正午前后兩者濕度相差最多時可達22%；而陰雨天氣時兩棚內相對濕度均比外界低，舊膜比新膜平均相對濕度低2%左右(圖2-C，D)。

2.2.3作物冠層太陽輻射對比

番茄屬于日中性植物，對光周期不敏感，因此只要滿足其生長發(fā)育的基本光照要求，就可以正常開花結實，根據丁兆堂等[6]研究結果，番茄的光補償點為48～54 μmol·m-2·s-1，折算成太陽輻射通量密度約為11～12 W·m-2，品種間無顯著差異；番茄葉片的光飽和點1 396～1 485 μmol·m-2·s-1，折算成太陽輻射通量密度約為300～350 W·m-2，過強光照對番茄光合作用并無促進作用，反而因為輻射過強，導致棚內溫度過高而抑制光合作用(圖3)。

試驗發(fā)現，太陽輻射差異受季節(jié)和大棚操作影響較小，主要跟天氣相關。晴好天氣外界太陽輻射最高為350～850 W·m-2時，新膜比舊膜棚每小時平均多透射太陽輻射40～50 W·m-2；陰雨天氣外界太陽輻射最高為70～170 W·m-2時，新膜比舊膜棚每小時平均可多透射太陽輻射5～10 W·m-2(圖3)。

圖2　冬春季與春夏季大棚不同操作模式下晴陰天氣作物冠層空氣相對濕度對比Fig.2　Comparison of relative humidity of crop canopy under different shed treatments in the sunny or rainy days in different seasons

圖3　冬春季晴天與陰雨天作物冠層太陽輻射對比Fig.3　Comparison of solar radiation of crop canopy under different shed treatments in the sunny or rainy days in different seasons

2.3新舊膜對櫻桃番茄生育期及產量和品質的影響

2.3.1新舊膜對櫻桃番茄生育期影響

根據新舊棚膜條件下生育期對比發(fā)現，使用新膜在發(fā)育前期特別是花期和第一批果實成熟方面具有明顯的促進作用，新膜花期比舊膜花期提前5 d，果實轉色期和果實可采成熟期均提前3 d(表2)。

2.3.2新舊膜對櫻桃番茄產量和品質的影響

對新舊膜條件下櫻桃番茄產量品質相關指標進行方差分析(表3)，發(fā)現果徑指數和病果數受新舊膜影響差異顯著，新膜棚內平均單果質量高于舊膜，但是新膜棚內的單果質量變幅較舊膜棚內的單果質量大，導致兩者差異不顯著；其他產量因子和品質指標并無顯著性差異，說明新舊膜差異，對果實大小和病果數有一定的影響關系，但對單果質量、果實含糖量以及果實產量等其他指標影響不顯著，其分析結果對舊膜可重復利用具有科學的參考價值。

表2新舊膜對生育期(年-月-日)的影響

Table 2Effect of new greenhouse film or old one on growth periods of tomato

膜類型緩苗成活期花期果實轉色期果實可采成熟期新膜2013-11-232014-01-042014-02-162014-03-12舊膜2013-11-242014-01-092014-02-192014-03-15

表3新舊膜對櫻桃番茄相關產量品質的影響

Table 3Effect of new greenhouse film or old one on quality indexes of tomato

膜類型果徑指數/cm單果質量/g果實含糖量/%果實分批產量/kg病果數/個新膜3.0±0.5a10.2±6.3a8.2±0.5a1.5±1.1a57.5±70.3a舊膜2.8±0.4b9.4±4.6a8.6±0.6a1.6±1.3a33.6±33.1b

3　結論與討論

在研究光溫條件與番茄產量指標關系方面，前人已經做了很多研究。陳學進等[7]在溫度光照聯合因子對番茄坐果數相關性做了深入研究。閆明明等[8]研究了PO膜和EVA膜對溫室內光溫環(huán)境及番茄生長發(fā)育的影響。趙玉萍等[9]分析了不同溫度光照對大棚番茄光合作用及果實品質的影響，發(fā)現當氣溫超過30℃時，番茄葉片光合作用分別隨氣溫和太陽輻射升高而降低，這與新膜果實產量和品質在5月中下旬在白天棚溫長時間超過30℃條件下受到抑制而劣于舊膜的研究結果較為一致。本試驗在新舊膜條件下對比分析了光、溫、濕設施小氣候三要素對果實產量和品質的影響，具有一定的創(chuàng)新性。

目前，慈溪設施栽培大宗作物種類有草莓、茄果類、西甜瓜類、巨峰系葡萄等。各主栽品種在冬春季對大棚溫濕度要求都較高，特別是茄果類和西甜瓜類，冬春季促成栽培時需要維持較高的溫度和60%～80%的適宜濕度。在控制空氣濕度方面，舊膜由于孔隙度比新膜大，通透性比新膜強，因而空氣濕度始終比新膜低，這為在連陰雨等高濕天氣條件下控濕防病提供了一定思路。本研究建議，可以對光照要求不高的雙層薄膜大棚的內膜和小拱棚保溫采用舊膜覆蓋的方式，白天棚溫升高之后及時揭除舊膜，既可以節(jié)約成本，減少塑料薄膜使用造成的污染，又起到保溫和控濕的雙重效果。

本試驗發(fā)現，2月下旬至3月上旬有1次罕見的持續(xù)低溫高濕連陰雨天氣導致棚內第2茬花序落花嚴重，對新舊膜棚內的櫻桃番茄結實均有明顯抑制作用，致使采果間歇期長達1個月。在今后的研究中，我們可以考慮如何在關鍵期更為合理地調節(jié)棚內小氣候環(huán)境，縮短采果間歇期，增加產量和經濟效益。

[1]黃金寶.大棚秋番茄不同覆蓋膜對光照和地溫的影響[J].北京農業(yè)科學，1994，12(4):24-27.

[2]孔云，王紹輝，馬承偉，等.輕度遮光對溫室油桃結果枝光合碳同化物積累和分配的影響[J].農業(yè)工程學報，2007，23(3):169-173.

[3]潘自舒，張兆合，高平均.大棚杏新舊棚膜栽培比較研究[J].河南農業(yè)科學，2009 (2) :93-94.

[4]閆雅非，劉景輝，史建國，等.不同舊膜再利用方式對向日葵產量及水分利用效率的影響[J].華北農學報，2012，27 (6) :219-223.

[5]閆志利，吳兵，黨占海，等.農田舊膜再利用方式對胡麻生理指標及產量的影響[J].中國生態(tài)農業(yè)學報，2012，20(2)：197-202.

[6]丁兆堂，盧育華，徐坤.環(huán)境因子對番茄光合特性的影響[J].山東農業(yè)大學學報，2003，3(3) :356-360.

[7]陳學進，程智慧，滕林，等.塑料大棚溫光條件與番茄坐果數相關關系的模擬[J].西北農業(yè)學報，2009，18(6) :197-200，236.

[8]閆明明，王秀峰，米慶華，等.PO薄膜和EVA薄膜對溫室內光溫環(huán)境及番茄生長發(fā)育的影響[J].山東農業(yè)科學，2009(11):37-41.

[9]趙玉萍，鄒志榮，楊振超，等.不同溫度和光照對溫室番茄光合作用及果實品質的影響[J].西北農林科技大學學報，2010，38(5) :125-130.

(責任編輯張韻)

Effects of different microclimatic factors in greenhouse with new greenhouse film or old one on yield and quality of cherry tomato

LI Qing-bin1，SUN Jun-bo1，FU Guo-huai1，WEI Sha-sha1，LIU Kun2

(1.Cixi Meteorological Bureau，Zhejiang Province，Cixi 315300，China;2.School of Mathematics and Statistics，South-Central University for Nationalities，Wuhan 430074，China)

In this study，we investigated the impact of different microclimatic factors in greenhouse with new or old films on yield and quality of cherry tomato cultivar Qianxi.The differences in temperature，humidity and solar radiation in the condition of thermal insulation of greenhouse in winter and spring and whole-day ventilation in spring and summer，with new greenhouse film or old one，were observed and analyzed.The growth periods of cherry tomato were recorded and yield and quality were measured.In the whole growth period，the daily average temperature in greenhouse with new greenhouse film or old one was about 3℃ higher than the outside with no significant difference.The condition of thermal insulation of greenhouse with new greenhouse film was better than the old one during the daytime of sunny days in the airtight condition in winter and spring.There was no significant difference in the condition of thermal insulation of greenhouse with new greenhouse film or old one in the other periods，no matter it was sunny or rainy，the shed was open or closed.The average humidity of greenhouse with old greenhouse film was 3.6% less than that with new one regardless of season or greenhouse ventilation，which played a role in preventing disease and high humidity.The average illumination in the greenhouse with new greenhouse film was 20.6% higher than that with old one.The flowering and fruit mature period of cherry tomato was 3-5 days earlier than usual in the greenhouse with new greenhouse film.The fruit size and the quantity of diseased fruits in greenhouse with new greenhouse film or old one differed significantly.However，the single fruit weight，sugar content and yield showed no significant difference.

greenhouse film;microclimatic factors;cherry tomato;yield;fruit quality

浙江農業(yè)學報Acta Agriculturae Zhejiangensis，2016，28(3):435-440http://www.zjnyxb.cn

李清斌，孫軍波，符國槐，等.新舊膜棚內小氣候差異及其對櫻桃番茄果實產量和品質的影響[J].浙江農業(yè)學報，2016，28(3)： 435-440.

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.03.12

2015-06-20

寧波市氣象局項目(NBQX2011005B)

李清斌(1983—)，男，陜西華縣人，工程師，碩士，從事設施作物小氣候研究。E-mail:546552352@qq.com

S641.2

A

1004-1524(2016)03-0435-06