環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

潘志強(qiáng) 劉明 趙宇文

摘要 ? ?在基質(zhì)栽培條件下研究了環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)（“小智”）對番茄植株長勢、產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，應(yīng)用智能環(huán)境集成調(diào)控設(shè)備進(jìn)行環(huán)境管理，產(chǎn)量較普通溫室提高11.4%;可溶性糖含量、可溶性固形物含量及糖酸比分別提升19.9%、28.1%和40.4%，可滴定酸降低13.8%。由此表明，環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)均有顯著的提升效果，具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 ? ?智能環(huán)境調(diào)控;番茄;品質(zhì);產(chǎn)量

中圖分類號 ? ?S641.2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）18-0046-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract ? ?The effects of environmental intelligent control system（Xiaozhi） on plant growth，yield and fruit quality of tomato under substrate cultivation were studied. The results showed that the yield of intelligent environmental management was 11.4% higher than that of control，the soluble sugar content，soluble solids content and sugar-acid ratio increased by 19.9%，28.1% and 40.4%，respectively，and titratable acid decreased by 13.8%. The results indicate that the intelligent environmental control system can significantly improve the yield and quality of tomato，and has good application prospects.

Key words ? ?environmental intelligent regulation;tomato;quality;yield

近年來，生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展使番茄產(chǎn)量大幅提高。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對番茄的關(guān)注點(diǎn)逐漸從均衡供應(yīng)、外觀商品性和耐貯運(yùn)能力轉(zhuǎn)移到豐富的營養(yǎng)和良好的口感上。有研究表明，環(huán)境是影響園藝產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的主要因素，通過環(huán)境調(diào)控可有效提升多種作物果實(shí)風(fēng)味和口感。在國內(nèi)設(shè)施傳統(tǒng)土壤栽培中也有通過環(huán)境調(diào)控管理的方式提高番茄品質(zhì)的實(shí)踐，但即使配備電力裝備的溫室也多是依靠種植者人力進(jìn)行環(huán)境調(diào)控，存在標(biāo)準(zhǔn)化程度低、技術(shù)可復(fù)制性較差等問題。本試驗(yàn)在基質(zhì)栽培條件下研究了環(huán)境智能控制系統(tǒng)（以下簡稱“小智”）應(yīng)用對番茄長勢、產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的影響，以期為溫室標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供參考。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在北京市昌平區(qū)小湯山鎮(zhèn)特菜大觀園東區(qū)2個(gè)完全相同的日光溫室（36號溫室、37號溫室）中進(jìn)行，溫室長40 m，跨度10 m，有效栽培面積360 m2。

1.2 ? ?溫室硬件配置情況

36號、37號溫室均配備電動風(fēng)口開膜器、卷簾機(jī)、靜電除霧器、環(huán)流風(fēng)機(jī)、補(bǔ)光燈等環(huán)境調(diào)控硬件;其中37號溫室在原配置情況下，增加“小智”環(huán)境控制系統(tǒng)，采集氣溫、濕度、光照、二氧化碳濃度、基質(zhì)溫度和濕度，進(jìn)行環(huán)境集成智能控制。

“小智”是日光溫室新一代智能化環(huán)控系統(tǒng)的中樞，支持AC 380V正反轉(zhuǎn)、AC 220V、DC 24V、無源等多種規(guī)格負(fù)載接入，與溫室內(nèi)氣溫、濕度、光照、基質(zhì)溫度和濕度無線傳感器連接，可采集溫室環(huán)境數(shù)據(jù)，不間斷上傳云端，同時(shí)接收云端大數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，精準(zhǔn)控制各種終端設(shè)備，進(jìn)行溫室環(huán)境調(diào)控管理。配備可視化的屏幕，可隨時(shí)查看溫室環(huán)境數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)控制溫室風(fēng)口開膜、卷簾機(jī)、灌溉首部等硬件設(shè)備。還可播放云端推送的農(nóng)事操作視頻，指導(dǎo)農(nóng)事操作。系統(tǒng)通過人臉識別和語音識別認(rèn)證，保障設(shè)備操作安全。系統(tǒng)可記錄農(nóng)產(chǎn)品從種植到采收的全部環(huán)節(jié)，為農(nóng)產(chǎn)品追溯提供依據(jù)[1-3]。

1.3 ? ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 ? ?栽培模式。采用PP槽（30 cm×40 cm×30 cm）椰糠基質(zhì)栽培（椰糠粗細(xì)比3∶7），供試番茄品種為京采6號（北京現(xiàn)代農(nóng)夫種苗有限公司生產(chǎn)），2018年8月7日播種，2018年9月11日定植，密度為3.3萬株/hm2，2019年6月30日拉秧。

1.3.2 ? ?小區(qū)設(shè)置。試驗(yàn)共設(shè)2個(gè)處理，分別為T1（36號溫室，常規(guī)環(huán)境管理）、T2（37號溫室，增加“小智”環(huán)境控制設(shè)備，按調(diào)策略設(shè)置參數(shù)）。每個(gè)處理3畦，即3次重復(fù)，小區(qū)面積100 m2，每個(gè)處理間設(shè)置1個(gè)保護(hù)行。

1.3.3 ? ?生產(chǎn)管理。生產(chǎn)前對生產(chǎn)溫室水樣進(jìn)行檢測，制定營養(yǎng)液配方。在植株生長過程中，營養(yǎng)液通過自動滴灌設(shè)備供給，配備A桶（硝酸銨鈣118.8 g/L、硝酸鉀146 g/L、氯化鈣16.7 g/L、13.1% EDTA-Fe 2.4 g/L）、B桶（磷酸二氫鉀20.4 g/L、硫酸鎂67.7 g/L、硝酸鉀60 g/L、硫酸鉀3.5 g/L、硫酸錳1.7 g/L、硼砂0.429 g/L、硫酸鋅0.144 g/L、硫酸銅0.025 g/L、鉬酸鈉0.012 1 g/L）、C桶（磷酸14.7 g/L）母液，營養(yǎng)液配方如表1所示。苗期EC值1.8～2.0 mS/cm，開花坐果期EC值2.5～2.8 mS/cm，成株期EC值4.0 mS/cm，pH值控制在5.8～6.5之間。每穗留果3～4個(gè)，正常管理。所有植株均采用單干整枝，成株期保留15～17片功能葉片。36號溫室人工進(jìn)行風(fēng)口、棉被、補(bǔ)光燈、靜電除霧的開閉管理，37號溫室在給定策略條件下，利用“小智”環(huán)境控制設(shè)備進(jìn)行管理（表1）。

根據(jù)植株長勢、天氣、檢測結(jié)果，對營養(yǎng)液進(jìn)行動態(tài)管理。灌溉遵循原則：起始時(shí)間為太陽升起后2 h，停止時(shí)間為太陽落山前2 h;60%的灌溉量集中在每天的11：00—15：00之間;根據(jù)植株長勢、天氣情況、溫度變化及時(shí)調(diào)整灌溉策略[4-6]（表2）。

1.4 ? ?調(diào)查指標(biāo)和測定方法

1.4.1 ? ?番茄生長指標(biāo)測定。番茄定植后，在不同處理小區(qū)各選取長勢基本一致的5株進(jìn)行標(biāo)記，3次重復(fù)，自2018年9月20日起對其生長發(fā)育狀況進(jìn)行測量，每10 d測定1次。①株高：采用米尺和鋼卷尺測量植株根基部至生長點(diǎn)的自然高度;②莖粗：用游標(biāo)卡尺測量植株最生長點(diǎn)第一花序下1 cm處莖粗;③葉片數(shù)：記錄葉片長度大于5 cm的葉片數(shù)量;④葉長：植株最大葉片基部到葉尖的長度;⑤葉寬：植株最大葉片中部的長度。

1.4.2 ? ?番茄品質(zhì)和產(chǎn)量測定。選取各處理番茄第3穗成熟果實(shí)進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)分析，果實(shí)樣品數(shù)15個(gè)，3次重復(fù)。①VC含量測定：采用2，6-二氯靛酚滴定法測定;②可溶性糖含量測定：采用《蔬菜及其制品中可溶性糖的測定 ?銅還原碘量法》（NY/T 1278—2007）測定;③有機(jī)酸含量測定：NaOH中和滴定法測定;④可溶性固形物含量測定：用手持折射儀（糖量計(jì)）測定;⑤硝酸鹽、亞硝酸鹽含量測定：參照《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》（GB 5009.33—2016）進(jìn)行測定;⑥番茄產(chǎn)量：分別按小區(qū)進(jìn)行測定，記錄定點(diǎn)測量植株每次采收時(shí)商品果重量，并換算成每平方米的單位產(chǎn)量。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?智能環(huán)境集成調(diào)控對番茄植株長勢的影響

由表3可知，應(yīng)用“小智”環(huán)境調(diào)控控制設(shè)備進(jìn)行環(huán)境管理的溫室（T2），其番茄植株株高、葉片數(shù)、葉長和葉寬均顯著高于人工管理溫室（T1）?？梢?，智能環(huán)境集成調(diào)控對番茄植株?duì)I養(yǎng)生產(chǎn)有明顯的促進(jìn)作用。

2.2 ? ?智能環(huán)境集成調(diào)控對番茄產(chǎn)量的影響

由表4可知，應(yīng)用“小智”環(huán)境調(diào)控控制設(shè)備（T2）后，番茄開花穗數(shù)、坐果數(shù)、產(chǎn)量均顯著高于普通管理溫室（T1），其中產(chǎn)量提高11.4%。這表明智能環(huán)境調(diào)控有利于產(chǎn)量形成。

2.3 ? ?智能環(huán)境集成調(diào)控對番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

由表5可知，應(yīng)用“小智”環(huán)境調(diào)控控制設(shè)備后（T2），番茄品質(zhì)顯著提升，其中可溶性糖含量、可溶性固形物含量及糖酸比分別提升19.9%、28.1%和40.4%，可滴定酸降低13.8%。這表明環(huán)境智能調(diào)控對番茄品質(zhì)提升有顯著效果。

3 ? ?結(jié)論與討論

蔬菜品質(zhì)提升是供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重點(diǎn)，也是栽培技術(shù)的難點(diǎn)，同時(shí)更是消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)。在目前蔬菜種植整體供給嚴(yán)重過剩的大背景下，為推動北京市農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，本試驗(yàn)在基質(zhì)化栽培條件下研究了智能環(huán)境集成調(diào)控對番茄植株長勢、產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，環(huán)境智能調(diào)控對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)均有顯著的提升效果。在溫室標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)過程中，應(yīng)用基于策略的智能化管理設(shè)備，可有效提高工作效率，提高溫室環(huán)境管理水平，有利于蔬菜標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和產(chǎn)量品質(zhì)提升。然而，由于受茬口限制，本試驗(yàn)結(jié)果為1年數(shù)據(jù)，故需要進(jìn)一步的驗(yàn)證試驗(yàn)。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

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