沙漠多晶硅光伏連棟溫室適宜栽培的瓜類作物篩選研究

吳艷紅+馬文舒+胡永生+魏軍旗+王榮+張雪艷

摘要：本試驗(yàn)多晶硅光伏連棟溫室，開間南部為不透光的多晶硅光伏板，北部為PC陽光板，田間生成陰陽帶。溫室內(nèi)種植早春蜜、鑫紅寶2個(gè)甜瓜品種和日本麗都、金哥、綠葫3個(gè)西瓜品種，系統(tǒng)研究光伏板北、中、南部下作物生長、品質(zhì)和產(chǎn)量的變化。結(jié)果表明，北、中、南部早春蜜的莖粗和株高差異顯著，北部葉綠素和葉片數(shù)均最高，北中南部可溶性糖含量和單果重?zé)o顯著差異，可溶性固形物和VC含量均為中部最高；鑫紅寶南部莖粗最低，北部株高葉片數(shù)最低，葉綠素最高，北、中、南部可溶性固形物、可溶性糖含量無明顯差異，單果重中部高于北部高于南部；北、中、南部日本麗都葉片數(shù)無顯著差異，可溶性糖、單果重均是北部最高；北、中、南部金哥葉片數(shù)、VC含量均無明顯差異，綜合產(chǎn)量和品質(zhì)單一種植一種作物時(shí)早春蜜最適宜種植，綠葫次之，或北部日本麗都，中南部早春蜜或綠葫。

關(guān)鍵詞：光伏溫室； 瓜類作物；光照分布

中圖分類號(hào)：S642.04+7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2017）03-0073-05

AbstractIn polysilicon photovoltaic multispan greenhouse， the south of the bay is opacity polysilicon photovoltaic panel， and the north is PC sunlight panel， which form the zone of sunlight and shadow in the field. Two muskmelon varieties Zaochunmi and Xinhongbao， and three watermelon varieties Ribenlidu， Jinge as well as Lühu were planted in this greenhouse to research the changes of crop growth， fruit quality and yield in different light conditions. The results showed that the stem diameter and plant height of Zaochunmi had significant differences in the north， central part and south under photovoltaic panel； the chlorophyll content and leaf number were the highest in the north； the fruit soluble sugar content and single fruit weight had no significant differences in different light conditions； the soluble solids and VC content were the biggest in the central. For Xinhongbao， the stem diameter was the smallest in the south； the plant height and leaf number were the lowest in the north， while the chlorphyll content was the highest； the soluble solids and soluble sugar content had no significant differences in different light conditions； the single fruit weight in the central part was higher than that in the south. There was no significant differences in leaf number of Ribenlidu in different light conditions； the soluble sugar content and single fruit weight were both the highest in the north. For Jinge， the leaf number and VC content had no significant differences in different light conditions. In summary， when planting one single crop， Zaochunmi was the most suitable variety， followed by Lühu； when planting several crops together， Ribenlidu was suitable to be planted in the north， and Zaochunmi or Lühu in the central and north parts.

KeywordsPhotovoltaic greenhouse； Melon crops； Light distribution

隨著能源短缺和公眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，太陽能光伏發(fā)電這一新產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)受到高度重視，得到飛速發(fā)展[1]，再加上農(nóng)業(yè)科技的不斷進(jìn)步，溫室大棚的應(yīng)用也越來越廣泛，尤其是多晶硅光伏溫室。多晶硅光伏溫室是采用光伏電池組件作為屋面覆蓋材料在日光溫室上安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)，將新能源發(fā)電和設(shè)施農(nóng)業(yè)結(jié)合起來，部分替代傳統(tǒng)的玻璃和PC板，在保證光照和整個(gè)溫室采光要求的前提下，實(shí)現(xiàn)溫室頂部進(jìn)行太陽能發(fā)電、溫室內(nèi)部進(jìn)行作物生產(chǎn)[2]，不僅節(jié)約土地資源、防止大氣污染，還可實(shí)現(xiàn)多重收益。

眾學(xué)者針對(duì)光伏溫室做了相關(guān)研究，趙雪[3]研究表明溫室內(nèi)光環(huán)境的好壞受天氣狀況、溫室結(jié)構(gòu)方位、屋面角度等諸多因素影響，且隨室外太陽輻射的變化相應(yīng)變化；光伏日光溫室的溫度環(huán)境明顯優(yōu)于塑料薄膜溫室，更有利于冬季果菜的栽培。吳治國等[4]的研究表明，適宜日光溫室遮陰區(qū)栽培的幾種作物包括番茄、辣椒、茄子、韭菜、馬鈴薯。但在溫室內(nèi)依據(jù)光伏板下不同透光部位或透光率種植不同瓜類作物，系統(tǒng)分析其植株生長和果實(shí)品質(zhì)的研究鮮有報(bào)道。

本試驗(yàn)針對(duì)溫室田間土壤出現(xiàn)的不同透射光線的陰陽帶，種植不同的瓜類作物，系統(tǒng)分析光伏板北、中、南部下的不同瓜類植株生長、果實(shí)品質(zhì)和果實(shí)單果重，以期篩選出在光伏板遮陰條件下仍能保持較好植株長勢(shì)和果實(shí)產(chǎn)量的瓜類品種，為多晶硅光伏連棟溫室內(nèi)瓜類的高效種植提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在寧夏中衛(wèi)市銀陽新能源有限公司2號(hào)多晶硅連棟光伏溫室內(nèi)進(jìn)行，多晶硅溫室長126.3 m，寬70.3 m，脊高4.05 m，跨度5 m，肩高2.8 m，骨架間距3 m，瓜類包括甜瓜品種的早春蜜、鑫紅寶，西瓜品種日本麗都、金哥以及綠葫，4月23號(hào)定植，7月底拉秧，采用雙行定植，行距70 cm，株距40 cm，統(tǒng)一水肥管理。

1.2測(cè)定指標(biāo)與方法

1.2.1植株植物學(xué)性狀調(diào)查定植2周后，每個(gè)品種按照光伏板位置北、中、南分別選取代表植株5株，測(cè)定株高、莖粗、葉片數(shù)及葉綠素含量，取平均值。每2周測(cè)定1次，連續(xù)測(cè)定5次。

株高為生長點(diǎn)到根基部的垂直距離，采用卷尺測(cè)量；莖粗為子葉下1 cm處的直徑，采用游標(biāo)卡尺測(cè)量；葉片數(shù)為直徑大于2 cm的葉片數(shù)目，目測(cè)計(jì)數(shù)；葉綠素為第5個(gè)功能葉片的葉綠素含量，采用SPDA502葉綠素含量測(cè)定儀測(cè)定。

1.2.2果實(shí)品質(zhì)與產(chǎn)量的測(cè)定盛果期每個(gè)瓜類品種分別從北、中、南部隨機(jī)采摘5個(gè)大小均勻、著色一致的果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)和單果重的測(cè)定。

VC含量采用鉬藍(lán)比色法[5]測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法[5]測(cè)定；可溶性固形物含量采用折光儀測(cè)定[5]；硝酸鹽含量采用水楊酸法[5]測(cè)定；單果重采用稱重法測(cè)定。

1.3數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行處理，采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1光伏板北、中、南部不同瓜類作物植株生長的變化

由表1可見，5月10日，甜瓜品種早春蜜和鑫紅寶北、中、南部的莖粗生長已出現(xiàn)顯著差異，均表現(xiàn)為北部顯著高于中部和南部；西瓜品種日本麗都北、中、南部的莖粗無顯著差異，金哥北部和中部的莖粗顯著高于南部。5月24日，早春蜜莖粗為北部顯著高于中部和南部，日本麗都、鑫紅寶莖粗均為北部和中部顯著高于南部，金哥北部莖粗最高，顯著高于南部，與中部差異不顯著。6月7日，早春蜜北部和中部的莖粗顯著高于南部，鑫紅寶中部莖粗顯著高于北部和南部，日本麗都莖粗為北部顯著高于中部和南部，金哥北部莖粗與中部差異不顯著，但顯著高于南部。6月22日，早春蜜莖粗北部和中部高于南部，日本麗都和鑫紅寶北中南部莖粗無顯著差異，金哥北部莖粗顯著高于中部和南部。由于綠葫為蔓生草本葉密集互生，

由表2可見，5月10日，甜瓜品種株高表現(xiàn)為早春蜜北部最高，與中部差異不顯著，顯著高于南部，鑫紅寶南部和中部顯著高于北部；西瓜品種株高表現(xiàn)為日本麗都北、中部顯著高于南部，金哥中部顯著高于北部和南部，綠葫中部和南部較高，但北、中、南部差異不顯著。5月24日，早春蜜為中部最高，其次為北部，北、中、南部差異顯著，鑫紅寶為中、南部顯著高于北部，日本麗都和綠葫均為北、中部顯著高于南部，金哥中部最高，顯著高于北部和南部。6月7日，早春蜜南部最高，其次為北部，北、中、南部差異顯著，鑫紅寶南部最高，北、中、南部差異不顯著；日本麗都北、中部顯著高于南部，金哥中部最高，與南部差異不顯著，顯著高于北部，綠葫中部最高，與北部差異不顯著，顯著高于南部。6月22日，早春蜜為南部最高，其次為北部，北、中、南部差異不顯著，鑫紅寶南部最高，與中部差異不顯著，顯著高于北部；日本麗都和金哥均為中部最高，顯著高于北部和南部，綠葫北部顯著高于中部和南部。

由表3可知，5月10日，早春蜜葉綠素含量為北部和南部高于中部，鑫紅寶和日本麗都均為北部顯著高于中部和南部，金哥和綠葫北、中、南部葉綠素含量無顯著差異。5月24日，早春蜜、鑫紅寶、金哥和綠葫均為北部最高，且顯著高于南部和中部；日本麗都為中部最高，與北部差異不顯著，但顯著高于南部。6月7日，早春蜜、鑫紅寶、日本麗都和綠葫均為北部最高，除日本麗都北部與中部差異不顯著外，其它品種北、中、南部差異均顯著；金哥為中部最高，顯著高于北部和南部。6月22日，早春蜜、鑫紅寶、日本麗都、金哥均為北部最高，顯著高于中部和南部，綠葫北、中、南部葉綠素含量無顯著差異。

由表4可見，5月10日，早春蜜、鑫紅寶、日本麗都、綠葫北、中、南部的葉片數(shù)差異均不顯著；金哥中部最高，北、中、南部差異顯著。5月24日，早春蜜中部顯著高于北部和南部，鑫紅寶、日本麗都、綠葫北、中、南部的葉片數(shù)差異均不顯著，金哥南部顯著低于北部和中部。6月7日，早春蜜北部顯著高于中部和南部，鑫紅寶南部顯著高于中部和北部，日本麗都和金哥北、中、南部葉片數(shù)差異顯著，綠葫中部和南部顯著高于北部。6月22日，早春蜜北、南部顯著高于中部，鑫紅寶中、南部顯著高于北部，日本麗都、金哥、綠葫北、中、南部葉片數(shù)差異不顯著。

2.2光伏板北、中、南部不同瓜類品種果實(shí)品質(zhì)與產(chǎn)量的差異

由圖1A可見，早春蜜、日本麗都、金哥、鑫紅寶的可溶性固形物含量均為中、南部高于北部，綠葫為北部稍高于中部和南部。由圖1B可見，早春蜜和鑫紅寶的可溶性糖含量均為北、中、南部差異不明顯，日本麗都北部和中部明顯高于南部，金哥北部和南部明顯高于中部，綠葫為南部高于中部和北部。由圖1C可見，早春蜜果實(shí)VC含量為中部明顯高于北部和南部，鑫紅寶果實(shí)VC含量北部和南部高于中部，北、中、南部差異不明顯，金哥和日本麗都均為中部最高，北、中、南部差異不明顯，綠葫為南部明顯高于北、中部。由圖1D可見，早春蜜的硝酸鹽含量中部明顯高于南、北部，鑫紅寶為北部高于中、南部，金哥為南部高于中、北部，日本麗都為北部明顯高于中、南部，綠葫為北、中、南差異不明顯。圖1E可見，早春蜜的果實(shí)單果重北、中、南部差異不明顯，鑫紅寶和金哥均為中部高于北部和南部，日本麗都為北部明顯高于中、南部，綠葫為北部高于中、南部。

3討論

在綠色植物的生長發(fā)育過程中，光照是一個(gè)必不可少的環(huán)境因子，眾學(xué)者研究表明，隨光照強(qiáng)度的減弱，植株的株高、莖粗、葉片數(shù)及葉綠素含量等指標(biāo)降低[6]。果實(shí)重量與光照強(qiáng)度呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系[7]。梁勇等[8]研究表明，補(bǔ)光條件下黃瓜幼苗株高明顯高于正常條件下，莖粗和葉片并無顯著差異，延長光照可以促進(jìn)黃瓜幼苗生長。康恩祥等[9]研究表明，弱光對(duì)西葫蘆幼苗生長有明顯的抑制作用，隨著光強(qiáng)的減弱，西葫蘆幼苗的株高莖粗明顯下降。臧春石等[10]研究表明，提高光照強(qiáng)度可以促進(jìn)植物生長，提高產(chǎn)量，并且能明顯提高果實(shí)品質(zhì)；弱光一方面減少了營養(yǎng)物供應(yīng)而影響果實(shí)生長，另一方面導(dǎo)致葉片光合效率降低嚴(yán)重影響果實(shí)生長與發(fā)育[11]，限制可溶性固形物、VC的積累，導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)變劣[12]。

本試驗(yàn)中多晶硅光伏連棟溫室開間南部為不透光的多晶硅光伏板，北部為PC陽光板，田間生成陰陽帶，研究表明，光伏板的北、中、南部不同光照分布下，植株生長后期，早春蜜北部和中部莖粗較大，株高北、中、南部無顯著差異；葉綠素含量為北部最高；南部最低；葉片數(shù)表現(xiàn)為北部和南部較高，中部最低；可溶性糖含量和單果重北、中、南部差異不明顯，可溶性固形物含量北部最低，VC含量中部最高。鑫紅寶莖粗北部和中部較高，南部最低，株高南部最高，北部最低；葉綠素含量為北部最高，中、南部差異不顯著；葉片數(shù)北部最低，其次為中部，南部最高；北、中、南部可溶性固形物、可溶性糖含量均無明顯差異；VC含量北、南部高于中部；單果重中部最高，其次為北部，南部最低。日本麗都北、中、南部莖粗差異不顯著，株高為中部顯著高于北部和南部，葉綠素含量為北部最高，葉片數(shù)無顯著差異；可溶性固形物含量為南部高于中部高于北部，可溶性糖含量、單果重均為北部最高。VC含量中部最高，北、中、南部差異不明顯。金哥北部莖粗和葉綠素含量顯著高于中部和南部，中部株高顯著高于北部和南部，北、中、南部葉片數(shù)和VC含量均無明顯差異，中、南部可溶性固形物含量高于北部；中部單果重最高，其次為北部，南部最低。綠葫北、中、南部的葉片數(shù)、葉綠素含量、可溶性固形物含量均無明顯差異，北部株高、葉綠素均為最高，中部和南部差異不顯著，南部可溶性糖和VC含量均為最高，北部單果重最高，中部和南部差異不明顯。

4結(jié)論

（1）不同光照分布對(duì)日本麗都植株生長影響較小，但對(duì)果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量影響較大；不同光線分布對(duì)鑫紅寶、金哥品質(zhì)影響較小，早春蜜和綠葫次之，且不同光線分布對(duì)早春蜜產(chǎn)量基本無影響，綠葫次之。

（2）從產(chǎn)量考慮，日本麗都不適宜多晶硅光伏溫室種植，早春蜜、鑫紅寶、金哥和綠葫均較適宜多晶硅光伏溫室種植。

（3）綜合分析產(chǎn)量與品質(zhì)，最適宜種植的品種為早春蜜，綠葫次之，如需種植日本麗都，建議北部種植，中南部種植早春蜜或綠葫。

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