大棚櫻桃品質(zhì)與小氣候因子的相關(guān)分析

王冰 楊建超 高瑞華

摘要：為研究山東省煙臺(tái)市大棚內(nèi)小氣候因子的變化規(guī)律及其對果實(shí)品質(zhì)的影響，于2016年1—5月在煙臺(tái)市芝罘區(qū)開展了大棚甜櫻桃（Prunus avium L.）觀測試驗(yàn)，對3個(gè)試驗(yàn)棚和1個(gè)對照棚內(nèi)氣候及相應(yīng)外界氣象條件進(jìn)行了觀測記錄和對比分析。結(jié)果表明，煙臺(tái)市大棚甜櫻桃生產(chǎn)的最佳棚內(nèi)氣候是花期白天溫度為12～22 ℃，夜晚溫度為6～8 ℃;果實(shí)膨大期白天溫度為13～23 ℃，夜晚溫度為8～10 ℃;著色至采收期，白天溫度為16～25 ℃，夜晚溫度為10～12 ℃;大棚濕度白天控制在50%，夜晚低于80%，光照度為15 000 lx。

關(guān)鍵詞：大棚甜櫻桃（Prunus avium L.）;小氣候;氣溫;濕度;日照

中圖分類號：S662.5? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）07-0052-05

Abstract： In order to study the variation of microclimatic factors in greenhouses and the effects on cherry （Prunus avium L.）fruit quality in Yantai city， Shandong province， the observation experiment of cherry in greenhouse was carried out in Zhifu district， Yantai city from January to May in 2016. Through the observational records and comparative analysis of three experimental greenhouses and one control greenhouse and their external meteorological conditions， the optimum greenhouse climate for cherry production in Yantai area was concluded that 12～22 ℃ in daytime and 6～8 ℃ in night at flowering stage，13～23 ℃ in daytime and 8～10 ℃ in night at fruit expansion stage， 16～25 ℃ in daytime and 10～12 ℃ in night from coloring to harvesting stage， humidity of 50% during daytime， less than 80% at night， and luminance of 15 000 lx.

Key words： cherry （Prunus avium L.）in greenhouse; microclimate; temperature; humidity; sunshine

山東省煙臺(tái)市地理位置優(yōu)越，瀕臨渤海、黃海，四季分明，果樹主要種植地帶晝夜溫差顯著，利于果實(shí)養(yǎng)分等積累，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)秀，是中國大櫻桃最早栽培地區(qū)，也是最適宜栽培區(qū)之一。目前煙臺(tái)市大棚櫻桃種植面積已達(dá)2 000 hm2，是煙臺(tái)市櫻桃產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。但目前大棚櫻桃種植項(xiàng)目仍存在人工成本較高、監(jiān)控水平和管控力度偏低、農(nóng)業(yè)災(zāi)害防御能力不足等影響提質(zhì)增效等問題。要解決這些問題，首先需要對大棚櫻桃生育期最適宜氣候條件進(jìn)行研究分析和確定。目前關(guān)于大棚櫻桃小氣候條件的研究前人已有涉及，如：王其侖等[1]和唐洪臣等[2]分別總結(jié)了櫻桃簡易塑料大棚保護(hù)栽培技術(shù)研究，對大棚櫻桃生產(chǎn)起到了積極引導(dǎo)作用;周曉麗等[3]和羅鳳玲等[4]針對陜西省大棚櫻桃應(yīng)用開展了研討;部分學(xué)者針對山東省大棚櫻桃與棚內(nèi)小氣候的相關(guān)性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，如袁靜等[5，6]研究了大棚小氣候特征及其對大櫻桃生長的影響，發(fā)現(xiàn)大棚內(nèi)平均氣溫和相對濕度變化規(guī)律。本試驗(yàn)以作為大棚櫻桃重要產(chǎn)區(qū)的煙臺(tái)市為研究區(qū)，在前人研究的基礎(chǔ)上，通過實(shí)地觀測和數(shù)據(jù)分析，找出煙臺(tái)市大棚櫻桃品質(zhì)與小氣候因子的相關(guān)性，以期為大棚櫻桃產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、提升市場競爭力提供服務(wù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料與試驗(yàn)地概況

該試驗(yàn)于2016年1月1日至5月10日在山東省煙臺(tái)市芝罘區(qū)黃務(wù)街道官莊村內(nèi)某櫻桃大棚基地開展。試驗(yàn)選取4個(gè)大棚，其中試驗(yàn)大棚3個(gè)，對照大棚1個(gè)，大棚長80 m，跨度13 m，高6 m。供試品種為甜櫻桃（Prunus avium L.）美早，樹齡為8年生，盛年;授粉樹為拉賓斯，樹齡6年生，盛年;植株走向均為東西向。

1.2? 環(huán)境管理措施

試驗(yàn)棚可實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、自動(dòng)調(diào)控溫濕度等[7]。對照棚中為傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，人工操作。施肥用量、修剪方式和授粉方式等管理措施均相同，分為高地大棚、優(yōu)勢大棚、低地大棚。12月20日統(tǒng)一蓋棚，以備越冬;采用人工花期授粉，在扣棚前、開花期、開花后、坐果期、膨果期、采摘后分別加施有機(jī)肥1次[8-10]。

1.3? 數(shù)據(jù)采集方法

考慮項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)和推廣價(jià)值，選用上海搜博實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的[SM3560B]RS485光照度傳感器和[SM1910B]RS485防護(hù)型溫濕度模塊及探頭進(jìn)行全天候試驗(yàn)棚和對照棚的數(shù)據(jù)采集。試驗(yàn)期為2016年1月1日至5月10日，采集頻率為1次/s，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為1次/min。采集高度為1.8 m，采集對象為4個(gè)棚內(nèi)各選取12株生長發(fā)育良好、狀況相似的櫻桃樹為固定觀測對象，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量、單果重、裂果率、含水量、可溶性固形物含量等指標(biāo)，觀測頻率為1次/5 d。

1.4? 數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)和觀測數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel軟件和DPS 7.05軟件[11]進(jìn)行處理和分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 棚內(nèi)外小氣候特征

2.1.1? 平均氣溫特征? 對大棚內(nèi)外氣溫變化特征進(jìn)行分析（圖1），發(fā)現(xiàn)大棚覆蓋后，氣溫升高顯著。試驗(yàn)期間棚內(nèi)平均氣溫達(dá)13.8 ℃，較棚外高7.6 ℃。1—3月，外界氣溫較低，大棚增溫效果相對顯著，二者平均氣溫相差可超過10 ℃。4月后，隨著天氣回暖，外界氣溫升高，特別是晴天午后，棚內(nèi)氣溫極易超過32 ℃，影響果實(shí)生長發(fā)育，因此必須開棚通風(fēng)降溫。4月下旬以后，溫差逐漸縮小，棚內(nèi)外溫差平均不足1 ℃。

根據(jù)實(shí)地觀測，依據(jù)晴天、多云、陰天不同的天氣類型分別統(tǒng)計(jì)大棚內(nèi)平均氣溫，分析其日變化規(guī)律（圖2）。分析實(shí)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，晴天和多云天氣時(shí)，大棚內(nèi)最高氣溫基本出現(xiàn)在14：00前后，而陰天時(shí)最高氣溫出現(xiàn)在13：00前后。大棚內(nèi)外晴天時(shí)氣溫日較差最大，陰天時(shí)氣溫日較差最小;而同一時(shí)刻的氣溫值，晴天>多云>陰天。在各種天氣類型下，平均氣溫最低值均出現(xiàn)在早晨6：00前后，平均氣溫最高值均出現(xiàn)在午后時(shí)段;這一結(jié)論與劉春等[11]研究比較吻合。

2.1.2? 相對濕度特征? 試驗(yàn)期內(nèi)發(fā)現(xiàn)，蓋棚后大棚內(nèi)的相對濕度明顯增加，平均相對濕度可達(dá)82%，較棚外高27個(gè)百分點(diǎn);大棚內(nèi)日間相對濕度變化幅度較棚外小。隨著外界氣溫逐漸變暖，棚內(nèi)氣溫也逐漸升高，從而開棚通風(fēng)次數(shù)增多，導(dǎo)致棚內(nèi)相對濕度也隨之下降，同時(shí)棚內(nèi)外相對濕度差隨之減?。▓D3）。

晴天和多云時(shí)，最小相對濕度出現(xiàn)在14：00前后，最大相對濕度出現(xiàn)在6：00前后;陰天時(shí)最小相對濕度出現(xiàn)在13：00前后，最大相對濕度出現(xiàn)在23：00前后;白天大棚內(nèi)的相對濕度變化幅度大于夜間變化幅度;晴天時(shí)相對濕度日較差最大，陰天時(shí)相對濕度日較差最小;同一時(shí)間的相對濕度值，陰天>多云>晴天（圖4）。在各種天氣情況下，午后時(shí)段相對濕度最小;氣溫和相對濕度變化情況進(jìn)一步表明大棚內(nèi)氣溫可以保持穩(wěn)定且是可調(diào)控的。

2.2? 棚內(nèi)小氣候?qū)μ饳烟野l(fā)育期的影響

由表1可知，大棚甜櫻桃初花期較露天提前2個(gè)月，成熟期提前46 d。高、中、低地大棚差別不顯著。

2.3? 不同大棚的光照、溫濕度環(huán)境因子變化規(guī)律

根據(jù)實(shí)地觀測和輻射量計(jì)算方法，發(fā)現(xiàn)大棚所處地理環(huán)境影響光照度的高低，高地大棚>優(yōu)勢大棚>低地大棚（圖5），而且高地大棚隨氣溫回升，光照度變化最大。由于大棚的能源來自日照輻射，即使通過通風(fēng)放風(fēng)等操作，高地大棚從蓋棚開始，其升溫過程幅度便明顯高于優(yōu)勢大棚和低地大棚，而后隨著氣溫回升，3個(gè)大棚的氣溫變化差逐漸減少，整體觀察呈現(xiàn)平均溫度的變化規(guī)律與光照度變化規(guī)律一致（圖6）。

對1—4月的觀測記錄進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)相對濕度變化規(guī)律與平均氣溫變化規(guī)律不完全一致，可能是未受到日照輻射量增多的影響;低地大棚和高地大棚的相對濕度變化趨勢基本一致，但低地大棚的相對濕度明顯偏高（圖7）。

2.4? 不同小氣候條件對果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

根據(jù)表2統(tǒng)計(jì)，優(yōu)勢大棚的單產(chǎn)和單果重表現(xiàn)最佳，單產(chǎn)較低地大棚增加20.3%，高地大棚的單產(chǎn)和單果重居中。高地大棚和優(yōu)勢大棚的裂果率較低，平均裂果率分別為7‰、8‰;可溶性固形物均大于18，均較低地大棚高18%左右。

2.5? 溫度對果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)影響的相關(guān)性分析

以大棚甜櫻桃開花、坐果至采摘期間的大棚日平均氣溫作為自變量，分別統(tǒng)計(jì)單產(chǎn)、可溶性固形物和單果重，并進(jìn)行回歸分析，以確定大棚中溫度對甜櫻桃產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果（圖8-圖10）表明，單產(chǎn)、可溶性固形物和單果重與大棚溫度間大都呈現(xiàn)出相關(guān)性，且R2均大于0.9，回歸方程具有一定的參考價(jià)值。根據(jù)公式判斷，過高或過低氣溫對大棚櫻桃最佳產(chǎn)量和質(zhì)量不利，發(fā)現(xiàn)最佳單產(chǎn)和單果重的生育期內(nèi)，日平均氣溫應(yīng)為15 ℃左右，而可溶性固形物在氣溫為11～15 ℃顯著提升，在超過17 ℃后大體維持在18%以上。

2.6? 濕度對果品含水量和裂果率的相關(guān)性分析

分析生育期內(nèi)棚內(nèi)相對濕度與裂果率和含水量的相關(guān)性，結(jié)果（圖11）發(fā)現(xiàn)，裂果率與相對濕度呈顯著相關(guān)，大棚內(nèi)平均相對濕度在75%內(nèi)時(shí)裂果率較低;在75%以上時(shí)，裂果率明顯增加;果實(shí)含水量在大棚相對濕度范圍內(nèi)呈現(xiàn)出線性關(guān)系（圖12）。綜合考慮裂果和果實(shí)含水量，認(rèn)為大棚櫻桃生育期棚內(nèi)相對濕度為75%時(shí)可達(dá)到最佳。

3? 小結(jié)與討論

在露天環(huán)境下，5月底接近成熟時(shí)，櫻桃樹體冠層溫度超過35 ℃屬于仍可正常生產(chǎn)氣象環(huán)境條件，但在大棚中，如果大棚平均氣溫達(dá)到35 ℃將出現(xiàn)葉灼等現(xiàn)象，進(jìn)而影響果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量[12]，因此研究大棚內(nèi)氣候條件變化尤其是溫度和相對濕度極為重要。

本試驗(yàn)觀測發(fā)現(xiàn)，煙臺(tái)市大棚櫻桃膨果期內(nèi)，日平均光照度為15 000 lx時(shí)，與溫度和濕度達(dá)到最優(yōu)平衡。光照度不足往往代表著天氣情況不佳，一般不采取通風(fēng)措施，進(jìn)而導(dǎo)致大棚相對濕度較大，光合作用效率降低，不利于生產(chǎn)[13]。相反膨果期光照度過大，雖然可以有效抑制大棚濕度過高，但達(dá)到25 000 lx時(shí)，過高的光照度會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生光抑制現(xiàn)象，影響光合作用，進(jìn)而造成產(chǎn)量和品質(zhì)的下降[14，15]。

本研究通過實(shí)地觀測和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為煙臺(tái)大棚櫻桃生產(chǎn)的最佳小氣候環(huán)境為花期白天溫度12～22 ℃，夜晚溫度6～8 ℃;膨果期白天溫度13～23 ℃，夜晚溫度8～10 ℃;著色至采收期，白天溫度16～25 ℃，夜晚溫度10～12 ℃，大棚相對濕度白天控制在50%，夜晚不高于80%。

受大棚自動(dòng)化水平和投資成本所限，太陽能仍必須作為其主要能源，因此，通風(fēng)增濕調(diào)控設(shè)備的操作時(shí)間和調(diào)控精度有待提升。相應(yīng)地，氣候因子和果品生產(chǎn)間的相關(guān)關(guān)系必須建立數(shù)理邏輯模型，提升精度，滿足需求，才能適用于新型智能大棚及相關(guān)調(diào)控設(shè)備的研發(fā)。

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