不同工藝轉(zhuǎn)光膜對日光溫室環(huán)境及番茄生長發(fā)育的影響

李 巖　米慶華　史慶華　楊鳳娟　王秀峰　魏 珉*（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國家重點實驗室，農(nóng)業(yè)部黃淮地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，山東泰安 708；農(nóng)業(yè)部黃淮海設(shè)施農(nóng)業(yè)工程科學(xué)觀測實驗站，山東泰安708；山東農(nóng)業(yè)大學(xué)科技處，山東泰安 708）

不同工藝轉(zhuǎn)光膜對日光溫室環(huán)境及番茄生長發(fā)育的影響

李 巖1，2米慶華2，3史慶華1，2楊鳳娟1王秀峰1魏 珉1，2*
（1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國家重點實驗室，農(nóng)業(yè)部黃淮地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，山東泰安 271018；2農(nóng)業(yè)部黃淮海設(shè)施農(nóng)業(yè)工程科學(xué)觀測實驗站，山東泰安271018；3山東農(nóng)業(yè)大學(xué)科技處，山東泰安 271018）

∶在日光溫室栽培條件下，以番茄品種金棚榮耀為試材，研究加入同種轉(zhuǎn)光劑、采用不同加工工藝的消霧無滴轉(zhuǎn)光膜的透光性、保溫性及對番茄植株生長、果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明∶與多層共擠和內(nèi)添加型棚膜相比，涂覆型棚膜的透光性及保溫性均有所提高，明顯促進(jìn)番茄植株生長，顯著提高產(chǎn)量和果實番茄紅素、VC含量。

∶轉(zhuǎn)光膜；涂覆型；多層共擠；內(nèi)添加型；日光溫室；番茄

覆蓋材料對日光溫室、塑料大棚等設(shè)施溫、光環(huán)境產(chǎn)生重要影響，在蔬菜生產(chǎn)過程中起舉足輕重的作用（余亞 等，2000；李曄 等，2007），可以實現(xiàn)蔬菜的反季節(jié)上市，而且能夠提高其產(chǎn)量和品質(zhì)（馬光恕 等，2002；胡飛虎和丁為民，2009；李強(qiáng)等，2010）。其中，塑料棚膜是目前節(jié)能日光溫室的主要透明覆蓋材料，其原料、加工工藝不同對日光溫室光、溫環(huán)境的影響很大（宋亞英和陸生海，2005；陳修德 等，2010；姚蓉，2010；程強(qiáng) 等，2011），進(jìn)而影響設(shè)施內(nèi)作物的生長發(fā)育。設(shè)施生產(chǎn)上選用透光率高、保溫性能好、耐用、防塵、防霧效果好的塑料棚膜是獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蔬菜的前提和條件（楊春玲 等，2005）。而且，隨著優(yōu)質(zhì)、高效、配套設(shè)施栽培技術(shù)的不斷完善，新型覆蓋材料的研制與應(yīng)用迅速發(fā)展，一批具有改善透光性、提高保溫性、延長使用期、降低造價的多功能塑料薄膜不斷推向市場，極大地改善了棚室溫、光、水、氣等環(huán)境條件（亢立，2008）。

轉(zhuǎn)光膜最早由前蘇聯(lián)科學(xué)院的Golodkava和Lepeaev于1983年明確提出，并于1988年在日本東京國際設(shè)施園藝高技術(shù)研討會上被推薦為最有前途的功能性農(nóng)膜（張頌培 等，2003）。其基本原理是∶通過在棚膜中添加轉(zhuǎn)光劑，以調(diào)控日光的透射光譜（光質(zhì)）（葉孔敦 等，2001；張頌培 等，2002），從而達(dá)到調(diào)控植物生長發(fā)育的目的。目前，轉(zhuǎn)光膜的研究十分活躍，已成為農(nóng)用薄膜功能化技術(shù)的重要發(fā)展方向（Cerny et al.，1999）。本試驗在均加入同種轉(zhuǎn)光劑的條件下，以傳統(tǒng)內(nèi)添加型單層棚膜為對照，研究了涂覆型EVA棚膜和多層共擠棚膜覆蓋對日光溫室環(huán)境及番茄生長發(fā)育的影響，旨在為篩選適合設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)棚膜提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2014年8月至2015年2月在山東省萊蕪市方下鎮(zhèn)盧家莊山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)膜試驗示范基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行。溫室長62 m、高4.8 m、跨度12 m，透明覆蓋材料由4塊加入同種轉(zhuǎn)光劑（轉(zhuǎn)光劑種類∶遠(yuǎn)豐紅橙）、但加工工藝不同的消霧無滴無色棚膜等距離拼接而成，編號分別為20（內(nèi)添加型單層棚膜，CK）、52（五層共擠棚膜）、41（涂覆型棚膜）和21（三層共擠棚膜）。2014年10月15日覆膜，4種棚膜均由山東天鶴塑膠股份有限公司生產(chǎn)，厚度均為0.08 mm。

供試番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）品種為金棚榮耀，大果型紅果，商品苗由萊蕪市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。2014年8月1日定植，株距36 cm，行距65 cm，單干整枝，田間肥水管理按常規(guī)進(jìn)行。每處理設(shè)1個小區(qū)，隨機(jī)選取10株定期觀察測定。

1.2項目測定

2014年10月15日 至11月12日， 采 用UnispecTM-SC單通道便攜式光譜分析儀（美國PPsystems公司）測定不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜的透射光譜，每隔7 d測定1次，共測定5次，取平均值。

2014年10月25日，采用TPS-2便攜式光合儀（美國PPsystems公司），在距地面1 m處分別測定溫室外及溫室內(nèi)各處理棚膜前、中、后部的光照強(qiáng)度，每隔30 d測定1次，共測定5次；9∶00～16∶00每個整點采集1次數(shù)據(jù)，計算透光率（T）。

T=Ri/R0×100%

式中，Ri、R0分別為溫室內(nèi)和溫室外距地面1 m處水平面的光照強(qiáng)度（李強(qiáng) 等，2010）。

2014年10月25日至11月4日，采用L92-1溫濕度自動記錄儀（杭州路格科技有限公司）全天候記錄溫室內(nèi)溫度和濕度，探頭置于番茄植株冠層處，每30 min采集1次數(shù)據(jù)，每天記錄48次。

定植30 d后開始測定各處理選定的10株番茄植株的株高、莖粗、節(jié)間長度、葉片數(shù)，每隔30 d測定1次，直到打頂為止。株高采用卷尺測定，在植株自然生長狀態(tài)下測量地面至植株生長點的垂直距離；莖粗采用游標(biāo)卡尺測定第4片真葉處直徑；節(jié)間長度采用游標(biāo)卡尺測定第3～4節(jié)位之間的長度。

2015年2月上旬、果實采收期，各處理分別選取第2穗商品成熟果用于品質(zhì)測定。采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量（趙世杰 等，1998）；采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定VC含量（劉春生和楊守祥，1996）；采用滴定法測定有機(jī)酸含量（趙世杰 等，1998）；采用國標(biāo)GB/T 1421測定番茄紅素含量；采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定可溶性蛋白質(zhì)含量（趙世杰和李德全，1999）。

自番茄第1穗果實成熟開始，分別采收、記錄各小區(qū)單果質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù)，計算轉(zhuǎn)色率及667 m2產(chǎn)量。

1.3數(shù)據(jù)處理

采 用Microsoft Excel 2007以 及Origin 7.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，顯著性由Duncan’s新復(fù)極差法檢驗。

2　結(jié)果與分析

2.1不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對日光溫室光照條件的影響

由表1可知，與對照（內(nèi)添加型單層棚膜）相比，涂覆型棚膜顯著提高了紅橙光、遠(yuǎn)紅光和近紅外光波段的透射率，明顯降低了紫外光到綠光波段的透射率；五層共擠棚膜次之。

從圖1可以看出，4種不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜透光率的月變化趨勢基本一致，均呈現(xiàn)逐漸降低的走勢；涂覆型棚膜、三層共擠棚膜和五層共擠棚膜的透光率均顯著高于對照（內(nèi)添加型單層棚膜），其中涂覆型棚膜的透光率最高。

表1　不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜的透過光譜組成

圖1　不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜透光率的月變化趨勢

4種不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜透光率的日變化如圖2所示。中午光照最強(qiáng)時，4種棚膜的透光率均最高；大多數(shù)情況下，涂覆型棚膜的透光率高于多層共擠和內(nèi)添加型棚膜。

圖2　不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜透光率的日變化趨勢（2014年10月25日，晴天）

2.2不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對日光溫室溫度和濕度的影響

圖3　不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對日光溫室溫度的影響

從圖3可以看出，不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋的溫室內(nèi)平均氣溫的變化趨勢基本相同，涂覆型和多層共擠棚膜覆蓋的溫室溫度均高于對照（內(nèi)添加型單層棚膜）（圖3-a）。一天中，不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋的溫室溫度10∶00～14∶00差異明顯，涂覆型和五層共擠棚膜覆蓋下的溫室溫度較高，三層共擠棚膜次之；夜間4種棚膜覆蓋的溫室溫度無明顯差異（圖3-b）。

不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對溫室濕度的影響見圖4。10月25日至11月4日，三層共擠和內(nèi)添加型棚膜覆蓋的溫室內(nèi)空氣平均濕度均高于五層共擠和涂覆型棚膜；其中大多數(shù)時間五層共擠棚膜覆蓋的溫室濕度最低，說明與其他棚膜相比五層共擠棚膜具有更好的除濕作用。

2.3不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對番茄植株生長的影響

與對照（內(nèi)添加型單層棚膜）相比，涂覆型棚膜顯著促進(jìn)了番茄植株生長，株高、莖粗和節(jié)間長度均顯著增加；五層共擠棚膜的促生作用次之；葉片數(shù)各處理之間差異不顯著（表2）。

2.4不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對番茄產(chǎn)量的影響

由表3可知，與對照（內(nèi)添加型單層棚膜）相比，涂覆型、五層共擠和三層共擠棚膜均顯著提高番茄單果質(zhì)量，產(chǎn)量分別顯著增加25.75%、18.41%和10.10%；涂覆型棚膜覆蓋的單株結(jié)果數(shù)顯著增加，但果實轉(zhuǎn)色率顯著降低。

2.5不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對番茄果實品質(zhì)的影響

由表4可知，與對照（內(nèi)添加型單層棚膜）相比，涂覆型棚膜顯著提高了番茄果實中番茄紅素、可溶性糖、VC、可溶性蛋白質(zhì)含量及糖酸比，顯著降低了有機(jī)酸含量。

圖4　不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對日光溫室濕度的影響a，白天；b，夜間。

表2　不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對番茄植株生長的影響（2014年11月22日）

表3　不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對番茄產(chǎn)量的影響

表4　不同加工工藝轉(zhuǎn)光膜覆蓋對番茄果實品質(zhì)的影響

3　結(jié)論與討論

設(shè)施環(huán)境是影響設(shè)施內(nèi)作物生長發(fā)育的重要因素，尤其是反季節(jié)生產(chǎn)（陳修德 等，2009，2010）。其中，溫度是溫室環(huán)境調(diào)控的主要因子，影響作物生長發(fā)育進(jìn)程；濕度是影響溫室內(nèi)病害發(fā)生的關(guān)鍵因子；而光環(huán)境是影響作物生長及產(chǎn)量的關(guān)鍵因子（劉淑云 等，2008）。我國設(shè)施栽培大多以不加溫的日光溫室和塑料大棚為主，冬春季節(jié)常因低溫弱光影響喜溫蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)（胡文海和喻景權(quán)，2001；何勇 等，2013）。增加溫室內(nèi)光照強(qiáng)度，提高溫室溫度是冬春季節(jié)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的主要環(huán)境調(diào)控目標(biāo)（趙偉華，2005）。在不加溫的情況下，日光溫室內(nèi)溫度的主要來源為太陽輻射（李式軍和郭世榮，2011）；結(jié)構(gòu)和管理措施均相同的溫室，其溫度差異主要來自于棚膜的透光性和保溫性（戴雅東 等，2001；程強(qiáng) 等，2011）。馬光恕等（2002）研究表明，由于棚膜的原料及加工工藝不同，光生態(tài)塑料棚膜比普通塑料棚膜具有更好的透光性和增溫性。

本試驗中，與對照（內(nèi)添加型單層棚膜）相比，涂覆型棚膜增加了紅橙光、遠(yuǎn)紅光和近紅外光波段的透射率，降低了紫外光到綠光波段的透射率，說明在600～700 nm可見光區(qū)涂覆型棚膜透射光譜中較長波長光質(zhì)比率提高。此外，涂覆型棚膜的透光率高于多層共擠和內(nèi)添加型棚膜，說明在低溫弱光的冬季涂覆型消霧無滴轉(zhuǎn)光膜可以通過提高透光率來改善光照不足的問題。冬季設(shè)施蔬菜生產(chǎn)要求棚膜具有較好的保溫性能，以減少冬春季節(jié)能源消耗（張福墁，2000），但不同原料及加工工藝的棚膜保溫性能不同。本試驗中，由不同加工工藝棚膜覆蓋下的溫室內(nèi)氣溫變化可知，涂覆型棚膜的保溫性要好于其他棚膜；五層共擠棚膜的除濕效果最好，有助于控制病害的發(fā)生。

本試驗通過對4種棚膜覆蓋下的番茄生長指標(biāo)、品質(zhì)指標(biāo)及產(chǎn)量的分析表明，涂覆型棚膜覆蓋的番茄株高、莖粗和節(jié)間長度均高于多層共擠和內(nèi)添加型棚膜，這可能是因為涂覆型棚膜覆蓋下番茄植株生長較快且較早進(jìn)入生殖生長期，而多層共擠棚膜和內(nèi)添加型棚膜覆蓋下番茄植株生長較緩慢；涂覆型棚膜覆蓋還能提高番茄果實中番茄紅素、可溶性糖、VC、可溶性蛋白質(zhì)含量，降低有機(jī)酸含量，使果實糖酸比顯著提高，這主要是因為涂覆型棚膜覆蓋的光照強(qiáng)度大，有利于碳水化合物的形成，溫度高有利于番茄紅素的形成；另外，還能顯著提高番茄產(chǎn)量。綜上，涂覆型消霧無滴轉(zhuǎn)光膜在冬春季日光溫室生產(chǎn)中有良好的應(yīng)用前景。

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Abstract∶Taking tomato（Lycopersicon esculentum Mill.） cultivar‘Jinpengrongyao’as test material，this paper studies the effects of light transmittance and heat retaining property of coating-anti-fog film by different processes after adding the same light conversion agent，and on tomato growth，fruit quality and yield.The results indicated that compared with the multilayer films and the inner-added films，the light transmittance and heat retaining property of coating film were greatly improved.It had remarkbly promoted tomato growth，yield，and increased the contents of lycopene and VC in fruit.

Key words∶Light conversion film；Coating film；Multilayer；Inner-added；Solar greenhouse；Tomato

Effects of Ligh t Conversion Film by Differen t Processes on Environm en t Condition，Grow th and Development of Tomato in Solar Greenhouse

LI Yan1，2，MI Qing-hua2，3，SHI Qing-hua1，2，YANG Feng-juan1，WANG Xiu-feng1，WEI Min1，2*
〔1Co llege of Horticulture Science and Engineering，Shandong Agricultural University，State Key Laboratory of Crop Biology，Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops（Huanghuai Region），M inistry of Agriculture，Tai’an 271018，Shandong，China；2Scientific Observation and Experiment Station of Environment Controlled Agricultural Engineering in Huang-Huai-Hai Region，Ministry of Agriculture，Tai’an 271018，Shandong，China；3Technology Department，Shandong Agricultural University，Tai’an 271018，Shandong，China〕

李巖，男，博士，講師，專業(yè)方向∶設(shè)施蔬菜與無土栽培，E-mail∶edmonlee@163.com

（Corresponding author）∶魏珉，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，專業(yè)方向∶設(shè)施蔬菜與無土栽培，E-mail∶minwei@sdau.edu.cn

∶2016-06-30；接受日期∶2016-07-20

“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFB0302403），“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD11B01），山東省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目〔魯科農(nóng)字（2013）56號〕