青島地區(qū)夏季高溫對(duì)大棚番茄和諧品種生長(zhǎng)發(fā)育的影響

邢曼曼+劉歡

摘要 以青島地區(qū)的有效光合輻射、溫度、濕度和風(fēng)速等基本氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合地區(qū)大棚結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將和諧品種番茄作為試驗(yàn)材料，以越夏栽培番茄的溫度需求特性為前提，通過(guò)不同溫室環(huán)境調(diào)控處理（通風(fēng)和遮光處理）對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)造成的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，通過(guò)增加通風(fēng)量和遮光率可以有效地降低夏季大棚環(huán)境溫度，適當(dāng)使用遮陽(yáng)網(wǎng)是應(yīng)對(duì)夏季大棚高溫脅迫的有效方法。隨光合光量子通量密度的增加，番茄株高增高，隨通風(fēng)口的擴(kuò)大番茄的莖粗減小；通風(fēng)量一致時(shí)，光照是影響番茄莖粗的主要條件。光照情況一致時(shí)，通風(fēng)對(duì)于番茄果實(shí)沒(méi)有明顯的影響；通風(fēng)情況一致時(shí)，光照影響了番茄中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如有機(jī)物和維生素的量，同時(shí)酸性與甜性的比例也明顯下降，表明完全光照的情況下進(jìn)行范圍內(nèi)最大通風(fēng)的方式，可以得到最優(yōu)質(zhì)的番茄成品。綜合評(píng)價(jià)，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，遮光率50%、通風(fēng)口開(kāi)100%是大棚番茄越夏栽培的最佳溫光環(huán)境調(diào)控技術(shù)。

關(guān)鍵詞 夏季高溫；番茄；品質(zhì)；影響；山東青島

中圖分類(lèi)號(hào) S162.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）24-0160-04

近年來(lái)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大棚技術(shù)得到飛速發(fā)展，由于青島獨(dú)特的地形地勢(shì)、土壤環(huán)境、氣候變化等條件的影響以及金融和科技方面擁有的優(yōu)勢(shì)，可以利用溫室進(jìn)行蔬菜出產(chǎn)時(shí)間的提前和延后以滿足淡季需求，并取得了巨大的進(jìn)步[1]。大棚環(huán)境溫度、濕度、光照等是影響蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的主要環(huán)境參數(shù)[2]。

青島地區(qū)由于夏季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、平均氣溫高，在此期間，溫室內(nèi)氣溫甚至可以高達(dá)40 ℃，植物根本無(wú)法適應(yīng)如此高溫，導(dǎo)致夏季大棚閑置，造成資源浪費(fèi)。因此，考慮如何控制夏季大棚溫室內(nèi)的溫度環(huán)境，研究新型、多功能且低消耗的溫室設(shè)備迫在眉睫。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地及材料

試驗(yàn)場(chǎng)地選定在青島市設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)基地，選擇60.0 m×12.0 m×4.2 m春暖大棚4棟，肩高1.8 m，風(fēng)口寬度2 m。其中，1棟大棚作為預(yù)試驗(yàn)大棚，另外3棟大棚作為試驗(yàn)處理大棚，大棚使用淄博合資企業(yè)生產(chǎn)的天鶴牌PO大棚膜。選擇由以色列海澤拉公司生產(chǎn)，青島即墨國(guó)家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)管理委員會(huì)提供的和諧番茄作為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2015年5月4—12日進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，利用塑料薄膜隔出3個(gè)處理隔間（A/B/C），面積相同，之間密封。根據(jù)試驗(yàn)因子設(shè)置3組試驗(yàn)：5月4—6日進(jìn)行通風(fēng)試驗(yàn)，不蓋遮陽(yáng)網(wǎng)；5月7—9日進(jìn)行遮光試驗(yàn)，風(fēng)口開(kāi)啟50%；5月10—12日進(jìn)行灌水試驗(yàn)，不蓋遮陽(yáng)網(wǎng)，風(fēng)口開(kāi)啟50%。通過(guò)預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改變通風(fēng)口通風(fēng)量和遮陽(yáng)網(wǎng)遮光面積可以顯著改變大棚內(nèi)氣溫，而灌水對(duì)大棚內(nèi)氣溫變化的影響相對(duì)不明顯（表1），又因?yàn)楣嗨吭龃笠滓l(fā)植株病害，所以將灌水作為次要研究因素。試驗(yàn)以通風(fēng)和遮光處理作為重點(diǎn)研究對(duì)象，且通風(fēng)和遮光簡(jiǎn)單易行，在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)施方便，是廣大種植戶(hù)常用的處理方式[3]。

5月中旬種植番茄幼苗。3棟試驗(yàn)大棚分別利用塑料薄膜隔出3個(gè)處理隔間，面積相同，之間密封。遮陽(yáng)（L）和通風(fēng)（W）各設(shè)計(jì)3個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有3個(gè)試驗(yàn)塊，組成9個(gè)試驗(yàn)組，分別為處理L1W1：無(wú)遮陽(yáng)網(wǎng)，通風(fēng)口全開(kāi)；處理L1W2：無(wú)遮陽(yáng)網(wǎng)，通風(fēng)口75%；處理L1W3：無(wú)遮陽(yáng)網(wǎng)，通風(fēng)口50%；處理L2W1：遮陽(yáng)網(wǎng)遮50%，通風(fēng)口全開(kāi)；處理L2W2：遮陽(yáng)網(wǎng)遮50%，通風(fēng)口75%；處理L2W3：遮陽(yáng)網(wǎng)遮50%，通風(fēng)口50%；處理L3W1：遮陽(yáng)網(wǎng)遮75%，通風(fēng)口全開(kāi)；處理L3W2：遮陽(yáng)網(wǎng)遮75%，通風(fēng)口75%；處理L3W3：遮陽(yáng)網(wǎng)遮75%，通風(fēng)口50%。其中1號(hào)棚安排處理L1W1、L1W2、L1W3，2號(hào)棚安排處理L2W1、L2W2、L2W3，3號(hào)棚安排處理L3W1、L3W2、L3W3。在棚外、每棟大棚各處理小區(qū)內(nèi)部分別設(shè)置氣象采集器，根據(jù)模型需求確定測(cè)定變量種類(lèi)和采集數(shù)據(jù)間隔周期，建立動(dòng)態(tài)測(cè)定數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3 試驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)定

分別在每月上、中、下旬，測(cè)定番茄植株的生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)、光合生理變化，并在不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段進(jìn)行測(cè)定，在果實(shí)采收期測(cè)定果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)。建立外界數(shù)據(jù)、大棚氣溫和番茄發(fā)育的數(shù)學(xué)模型。

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)。生長(zhǎng)指標(biāo)包括株高和莖粗。每處理小區(qū)選取100株代表性植株掛牌，自番茄定植后每10 d測(cè)量1次。120 d生長(zhǎng)期時(shí)，完成生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定后打頂。

1.3.2 光合生理指標(biāo)。于番茄開(kāi)花盛期，天氣晴朗時(shí)，于9：00用LI-6400型便攜式光合儀測(cè)定從頂葉向下第4片離體功能葉片的凈光合速率（Pn）。

1.3.3 果實(shí)產(chǎn)量測(cè)定。依據(jù)實(shí)際成熟狀況進(jìn)行人工采收，采收時(shí)只將每個(gè)小區(qū)中間4壟56株作為實(shí)際產(chǎn)量觀測(cè)株。產(chǎn)量和單果重在每次收獲時(shí)均進(jìn)行測(cè)定，單果重用精度為1 g的電子秤測(cè)量，總產(chǎn)量采用56株番茄單果重總和按面積進(jìn)行折算。

1.3.4 果實(shí)品質(zhì)測(cè)定。可溶性固形物（%）用糖度計(jì)測(cè)定，重復(fù)測(cè)定3～4次，取平均值。有機(jī)酸含量（%）用滴定法測(cè)定，重復(fù)測(cè)定3～4次，取平均值。VC含量（mg/100 g）用草酸-EDTA溶液采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮光通風(fēng)處理對(duì)大棚環(huán)境的影響

在番茄全生育期內(nèi)，使用位于各處理中央位置和大棚外部的PC-4便攜式移動(dòng)氣象站連續(xù)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)部、外部的溫度和光合有效輻射，每15 min記錄一組數(shù)據(jù)。溫度為日平均氣溫，光合有效輻射為當(dāng)天9：00—16：00之間的平均光合有效輻射。

2.1.1 遮光通風(fēng)處理對(duì)大棚溫度的影響。通過(guò)分析3種遮光條件下大棚內(nèi)溫度變化曲線，發(fā)現(xiàn)相同通風(fēng)條件下，遮光率越高降溫效果越明顯。溫度最高的是L1，且明顯高于室外溫度；L2和L3溫度基本低于室外溫度，且L3的大棚溫度最低。3種遮光條件下，棚內(nèi)最高溫比最低溫高13.5 ℃。因此，調(diào)整遮光面積是控制大棚內(nèi)氣溫的有效手段。endprint

通過(guò)分析3種通風(fēng)條件下大棚內(nèi)溫度變化曲線，發(fā)現(xiàn)相同遮光條件下，通風(fēng)量越大，降溫效果越明顯。W3溫度最高，且明顯大于棚外溫度，W1和W2則普遍比棚外溫度低，其中W3比W1高14.9 ℃。

圖1表示9種通風(fēng)遮光條件下，棚內(nèi)溫度變化曲線?？梢钥闯?，遮光和通風(fēng)同時(shí)改變時(shí)，大棚的溫度改變最明顯。處理L1W3棚內(nèi)溫度最高，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他組合，處理L3W1最低，最高和最低溫差20.1 ℃。當(dāng)夏季室外溫度較高時(shí)，為降低棚內(nèi)溫度，可以增大通風(fēng)量和遮光面積。

2.1.2 遮光處理對(duì)大棚光照的影響。由圖2可以看出，不同遮光處理間光合光量子通量密度（PPFD）表現(xiàn)明顯差異。通過(guò)對(duì)番茄全生育期內(nèi)數(shù)據(jù)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，L1平均PPFD為467.13 μmol/（m2·s），L2平均PPFD為255.98 μmol/（m2·s），L3平均PPFD為123.40 μmol/（m2·s）。覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)可以明顯降低大棚光照條件，棚內(nèi)PPFD隨遮光率增加而降低[4]。

2.1.3 影響大棚內(nèi)溫度的環(huán)境因子分析。以室內(nèi)溫度Y為目標(biāo)，室外溫度X1、室外光照強(qiáng)度X2為自變量，進(jìn)行回歸分析，得回歸方程。

Y=0.805 2+0.916 9X1+0.000 5X2

式中，Y與實(shí)際觀測(cè)到的棚內(nèi)溫度相關(guān)系數(shù)R=0.98，通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。表明室外溫度和光照強(qiáng)度是影響大棚室內(nèi)溫度的主要影響因素，通過(guò)調(diào)節(jié)大棚環(huán)境，能夠降低夏季高溫脅迫的影響。

對(duì)回歸方程進(jìn)行F檢驗(yàn)，表明回歸方程顯著，說(shuō)明方程具有可靠代表性。

方程偏相關(guān)檢驗(yàn)表明，r（y，X1）偏相關(guān)系數(shù)為0.967 7，t檢驗(yàn)值18.004 0；r（y，X2）偏相關(guān)系數(shù)為0.314 9，t檢驗(yàn)值1.556 3。室外溫度和光照對(duì)大棚內(nèi)溫度的t檢驗(yàn)均達(dá)到顯著水平，但溫度的影響遠(yuǎn)超過(guò)光照的影響。

2.2 遮光通風(fēng)處理對(duì)番茄株高和莖粗的影響

2.2.1 遮光通風(fēng)處理對(duì)番茄株高的影響。由表2可知，番茄的增長(zhǎng)程度隨著通風(fēng)和擋光的改變而不同，且在整個(gè)生育期內(nèi)不同生育階段的差異都表現(xiàn)出一致性。整體上說(shuō)，處理L1W3株高最高，平均高度達(dá)127.21 cm；最低的是處理L3W1，平均高度為92.11 cm。番茄定植120 d，高度在170.6～237.2 cm之間，株高差達(dá)66.6 cm。

不同通風(fēng)和遮光處理間番茄株高存在顯著性差異，表現(xiàn)為隨通風(fēng)面積增加，株高降低；隨PPFD增加，株高增高。擋光相同只改變通風(fēng)時(shí)，株高普遍比通風(fēng)相同只改變遮光時(shí)差別要大，株高隨合成PPFD的增加而增加。相同遮光條件下，W3普遍高于其他2種情況；相同通風(fēng)條件下，L1普遍高于其他2種情況。說(shuō)明擋光和通風(fēng)都是影響番茄生長(zhǎng)高度的重要因素，適當(dāng)增大光照和通風(fēng)有利于植株長(zhǎng)高。

通過(guò)分析不同時(shí)期各遮光和通風(fēng)處理番茄株高增長(zhǎng)量的變化可知，不同時(shí)期番茄株高增長(zhǎng)量有較大變化，番茄定植后20～40 d（花期）和定植后100～120 d（果實(shí)成熟期）株高增長(zhǎng)較快，這可能與植株所處的不同生長(zhǎng)階段有關(guān)，也可能與植株不同的生長(zhǎng)階段大棚內(nèi)的氣溫、光照等環(huán)境條件有關(guān)[5]。

2.2.2 遮光通風(fēng)處理對(duì)番茄莖粗的影響。由表3可知，不同遮光和通風(fēng)處理各時(shí)期番茄莖粗有顯著差異，整個(gè)生育期內(nèi)不同生育階段的差異沒(méi)有表現(xiàn)出一致性?？傮w看來(lái)，處理L2W1番茄的莖最粗，平均莖粗10.95 mm；相反處理L3W3莖最細(xì)，平均莖粗9.76 mm。定植120 d后，2個(gè)處理間番茄莖粗差達(dá)1.3 cm。相同遮光不同通風(fēng)處理間番茄植株莖粗存在顯著性差異，表現(xiàn)為隨通風(fēng)面積增加莖粗降低；相同通風(fēng)條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)遮光水平可以明顯影響番茄植株莖粗。

2.3 遮光通風(fēng)處理對(duì)番茄凈光合速率的影響

由圖3可以看出，相比通風(fēng)條件，遮光條件對(duì)番茄葉片的凈光合速率影響更為顯著，番茄葉片凈光合速率隨遮光率的增大而顯著下降。通過(guò)調(diào)節(jié)通風(fēng)面積可以影響到番茄功能葉片的凈光合速率，這可能與大棚內(nèi)溫度的變化有關(guān)[6]。

2.4 遮光通風(fēng)處理對(duì)番茄單果重和產(chǎn)量的影響

在市場(chǎng)對(duì)新鮮番茄的4個(gè)等級(jí)劃分中，單果重在125～250 g范圍內(nèi)為一類(lèi)果[7]。

由圖4可以看出，不同通風(fēng)遮光處理對(duì)番茄平均單果重有影響，表現(xiàn)為相同遮光條件下，隨通風(fēng)面積增加單果重提高。其中處理L2W1的單果重最大，為147.1 g，處理L3W3最小，為137.7 g。各處理番茄平均單果重在137.7～147.1 g之間，皆處在市場(chǎng)對(duì)新鮮番茄的4個(gè)等級(jí)劃分中的一類(lèi)果范圍之內(nèi)。而當(dāng)通風(fēng)不變時(shí)，遮光面積增大會(huì)導(dǎo)致番茄單果重下降[8]。

與處理L3W1相比，處理L1W1顯著提高了單果重，處理L3W2、L3W3顯著降低了單果重，其他處理和處理L3W1相比沒(méi)有顯著差異。

分析9種遮光和通風(fēng)條件下番茄植株總產(chǎn)量的變化得出，不同通風(fēng)遮光處理對(duì)番茄總產(chǎn)量有顯著影響。相同遮光條件下，番茄總產(chǎn)量隨通風(fēng)面積增加而提高。其中以處理L2W1最高，為175.48 t/hm2，其他處理與處理L2W1相比均偏低，其中處理L3W3的偏低幅度最大，為26.13%，處理L1W1的偏低幅度最小，為2.95%。

綜上所述，遮光條件相同時(shí)，充分通風(fēng)更利于番茄果實(shí)單果重和總產(chǎn)量的提高；相同通風(fēng)條件下，適當(dāng)遮光更利于番茄總產(chǎn)量的提高[9]，這可能與遮光條件下番茄植株生殖生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的比例分配關(guān)系調(diào)整和番茄坐果率的提高有一定關(guān)系[10]。

2.5 遮光通風(fēng)處理對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

番茄的可溶性固形物、有機(jī)酸、VC含量等指標(biāo)集中反映了番茄果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)，即風(fēng)味品質(zhì)。

由表4可以看出，相同遮光條件不同通風(fēng)處理的番茄果實(shí)可溶性固形物含量差異不明顯，相同通風(fēng)條件不同遮光處理的可溶性固形物含量存在顯著差異，表現(xiàn)為隨PPFD的增加可溶性固形物含量提高。處理L1W1、L1W2的可溶性固形物含量最高，均為4.67%，處理L3W3的可溶性固形物含量最低，為3.93%。相同遮光條件不同通風(fēng)處理的番茄果實(shí)可滴定酸含量差異不明顯，相同通風(fēng)條件不同遮光處理的可滴定酸含量有顯著差異，表現(xiàn)為隨PPFD的增加可滴定酸含量降低。其中處理L3W1可滴定酸含量最高，為0.390%，處理L1W3可滴定酸含量最低，為0.342%。相同遮光條件不同通風(fēng)處理的番茄果實(shí)VC含量差異不明顯，相同通風(fēng)條件不同遮光處理的VC含量存在顯著差異，表現(xiàn)為隨PPFD的增加VC含量提高。其中處理L1W1 VC含量最高，為24.22 mg/100 g，處理L3W3 VC含量最低，為20.26 mg/100 g。相同遮光條件不同通風(fēng)處理的番茄果實(shí)糖酸比差異不明顯，相同通風(fēng)條件不同遮光處理的番茄果實(shí)糖酸比存在顯著差異，表現(xiàn)為隨PPFD的增加糖酸比提高。處理L1W1、L1W2糖酸比最高，均為13.58，處理L3W1糖酸比最低，為10.17[11]。endprint

2.6 番茄生長(zhǎng)發(fā)育與大棚環(huán)境因子的定量關(guān)系

綜上所述，大棚內(nèi)外的環(huán)境變化會(huì)對(duì)番茄的產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。為定量分析番茄各生長(zhǎng)指標(biāo)與環(huán)境要素之間的關(guān)系，以不同處理下大棚內(nèi)的光照X1、氣溫X2和濕度X3為自變量，通過(guò)回歸分析的方式，確定番茄植株生長(zhǎng)量Y1、產(chǎn)量Y2、果實(shí)內(nèi)固形物含量Y3與這些因子間的定量關(guān)系?；貧w方程如下：

Y1=0.046 4+0.052 3X2+0.000 5X3；

Y2=250.050 5-0.037 8X1-1.248 7X3；

Y3=3.994 6+0.002 1X1-0.01X2。

通過(guò)分析可以得出，大棚番茄植株的生長(zhǎng)主要是由溫度控制的，棚內(nèi)濕度也具有促進(jìn)效果；番茄產(chǎn)量在強(qiáng)光下有抑制效應(yīng)，且棚內(nèi)高濕度也不利于果實(shí)膨大；番茄果實(shí)品質(zhì)主要受強(qiáng)光照的促進(jìn)，而高溫會(huì)導(dǎo)致內(nèi)含物降低。由此可見(jiàn)，番茄的不同生長(zhǎng)指標(biāo)所受到的主要控制因素是不一樣的，根據(jù)區(qū)域環(huán)境的變換，適當(dāng)調(diào)節(jié)大棚內(nèi)光照、溫度和濕度等條件，將會(huì)對(duì)提高大棚番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)起到重要作用。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，遮光通風(fēng)處理配合能有效降低大棚溫度。覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)可以明顯降低大棚內(nèi)光照條件，棚內(nèi)PPFD隨遮光率增加而降低，相同通風(fēng)條件下增加遮光率可以降低大棚溫度，相同遮光條件下增加通風(fēng)面積也可以降低大棚溫度，說(shuō)明通過(guò)增加通風(fēng)量和遮光率可以有效地降低夏季大棚環(huán)境氣溫，但光照條件同步減弱。

通風(fēng)遮光處理可以顯著影響番茄的生長(zhǎng)發(fā)育。遮光處理一是可以減少PPFD，影響植物光合作用，進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)；二是可以降低大棚氣溫，進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)。

遮光通風(fēng)處理可以顯著影響番茄的株高和莖粗。相同遮光條件下，番茄的株高和莖粗隨通風(fēng)面積增加而降低；相同通風(fēng)條件下，番茄的株高隨PPFD的增加而增高，通過(guò)調(diào)節(jié)遮光水平可以明顯影響莖粗。

遮光通風(fēng)處理顯著影響番茄葉片凈光合速率。相同通風(fēng)條件不同遮光處理間番茄功能葉片的凈光合速率存在顯著差異，番茄葉片凈光合速率隨遮光率的增大而顯著下降，隨PPFD的增加番茄功能葉片的凈光合速率提高。通過(guò)調(diào)節(jié)通風(fēng)面積可以影響到番茄功能葉片的凈光合速率，這與大棚內(nèi)氣溫的變化有關(guān)。

遮光通風(fēng)處理可以顯著影響番茄的單果重和總產(chǎn)量。相同光照條件下，隨通風(fēng)面積增加，大棚氣溫降低，番茄果實(shí)單果重和總產(chǎn)量增加。遮陽(yáng)50%、通風(fēng)口全開(kāi)的番茄果實(shí)單果重最重且番茄果實(shí)總產(chǎn)量最高。相同通風(fēng)條件下，增加光照可以提高番茄果實(shí)的單果重，但適當(dāng)遮陽(yáng)更利于番茄總產(chǎn)量的提高。

遮光處理可以顯著影響番茄的品質(zhì)。相同光照條件下，通風(fēng)處理對(duì)番茄品質(zhì)無(wú)顯著影響。相同通風(fēng)條件下，增加PPFD可提高番茄果實(shí)中可溶性固性物、VC含量，降低可滴定酸含量，增加糖酸比，無(wú)遮陽(yáng)網(wǎng)，通風(fēng)口全開(kāi)的番茄果實(shí)品質(zhì)最佳。

綜合評(píng)價(jià)，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，遮光率50%、通風(fēng)口開(kāi)100%是大棚番茄越夏栽培的最佳溫光環(huán)境調(diào)控技術(shù)。

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