連棟玻璃溫室內(nèi)溫光環(huán)境與番茄開花坐果關(guān)系研究

韓會(huì)會(huì)，郭玲娟，張?zhí)祆`，張?zhí)熘?

（1.北京中農(nóng)富通園藝有限公司，北京100083；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，北京100083）

番茄是世界上普遍栽培的蔬菜品種之一，深受廣大生產(chǎn)者和消費(fèi)者歡迎，是我國設(shè)施栽培的重要蔬菜之一。目前，國內(nèi)番茄的設(shè)施栽培主要是利用傳統(tǒng)日光溫室和冷棚等進(jìn)行生產(chǎn)，對于日光溫室內(nèi)的溫光環(huán)境及其相關(guān)關(guān)系的研究，國內(nèi)有不少研究，如郜慶爐[1]等對日光溫室內(nèi)溫度變化特點(diǎn)的研究，陳青云[2]等對日光溫室內(nèi)熱環(huán)境的動(dòng)態(tài)模擬等。盡管國內(nèi)有些學(xué)者也開始對玻璃溫室內(nèi)溫光環(huán)境進(jìn)行研究，但由于沒有大規(guī)模的連棟玻璃溫室，只能在小的試驗(yàn)溫室中進(jìn)行模擬試驗(yàn)，從而對大型連棟玻璃溫室內(nèi)環(huán)境研究較少，對玻璃溫室內(nèi)工廠化栽培番茄的研究則更較少。日前連棟玻璃溫室在我國的發(fā)展建設(shè)速度如雨后春筍，北京、山東、河北、陜西等地都興建了連棟玻璃溫室群，用于番茄等作物的栽培。因此，了解掌握國內(nèi)玻璃溫室內(nèi)溫光環(huán)境變化特點(diǎn)，對提高番茄的品質(zhì)產(chǎn)量等有重要意義。

我國溫室以太陽能為主要能源，日光輻射對溫室環(huán)境的影響十分突出,主要以“大溫差”模式管理。在溫室溫度控制方面，荷蘭等地實(shí)行分階段變溫管理，由于有充足的天然氣作為燃料供應(yīng)，溫室能源問題在很大程度上得到解決，“適溫（20～25℃）”控制大幅度提高了冬春季生產(chǎn)性能，提高了單位面積產(chǎn)量。由于溫度的控制相對較易且效應(yīng)十分明顯，相關(guān)的研究材料也相對較多。在光照和營養(yǎng)一致的條件下，在正常溫度范圍（10～30℃）內(nèi)，溫度的高低主要影響番茄的生長速率，包括光合—呼吸速率、凈生長速率和相對生長速率等，從而影響到番茄的形態(tài)建成[3]。齊維強(qiáng)[4]等（2004）研究表明：當(dāng)番茄生長發(fā)育有效積溫達(dá)到547.9℃/d時(shí)，第一穗果實(shí)開始坐果，當(dāng)番茄生長發(fā)育有效積溫達(dá)到1 326.5℃/d時(shí)，第一穗果實(shí)才開始成熟。任鶴麒[5]等研究發(fā)現(xiàn)，光照強(qiáng)度的大小對番茄果實(shí)成熟、著色有一定影響。研究還發(fā)現(xiàn)，番茄營養(yǎng)生長期的葉片數(shù)量隨著日均光照的增加而減少，隨著溫度的降低呈線性下降。

本試驗(yàn)擬通過連棟玻璃溫室栽培研究冬春季節(jié)溫光變化對番茄發(fā)育的影響，為連棟玻璃溫室番茄無土栽培的環(huán)境管控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2019年2月在河北省南和縣賈宋鎮(zhèn)富碩產(chǎn)業(yè)集群連棟玻璃溫室（114°43＇E、37°37＇N）內(nèi)進(jìn)行。玻璃溫室東西長187 m，南北寬52 m，脊高6.5 m，有效種植面積約8 976 m2。該玻璃溫室配備加溫系統(tǒng)，包括行間加溫、軌道加溫和四周光管加溫，同時(shí)配備了濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)，可用于炎熱季節(jié)降溫。

供試番茄材料為“佳西娜”無限生長型番茄，種苗為富碩產(chǎn)業(yè)集群自己購買種子培育，于2018年10月20日開始育苗，2018年11月30日定植。溫室內(nèi)番茄栽培采用巖棉—椰糠復(fù)合型基質(zhì)，栽培槽共112行，每行可放置長1.3 m椰糠條39條，每條定植6株番茄，行間距1.6 m。

定植后采用單干整枝，吊蔓生長，待垂直高度在2.3 m左右時(shí)開始落蔓。整個(gè)生育期采用滴灌營養(yǎng)液方式進(jìn)行給水給肥，每天不間斷供給。每次供給時(shí)間和每天供給次數(shù)根據(jù)當(dāng)日光照、基質(zhì)含水量和回液比設(shè)定，整個(gè)溫室內(nèi)灌溉策略和環(huán)境控制完全一致。

1.2 儀器設(shè)備

溫度、光照和濕度的測定根據(jù)豪根道（hoogendoorn）數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)采集于控制電腦端。數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為5 min，之后計(jì)算各因子的平均值、累計(jì)值等。

1.3 溫光環(huán)境指標(biāo)的測定

在溫室第八跨位置，距南側(cè)墻24 m處設(shè)置溫濕度傳感器，該傳感器隨植株高度調(diào)整，始終在生長點(diǎn)高度附近。

溫室內(nèi)平均氣溫：每天24h，溫室內(nèi)氣溫的平均值。

溫室外平均氣溫：每天24h，溫室外氣溫的平均值。

溫室內(nèi)日均氣溫：每天白天時(shí)段，溫室內(nèi)氣溫的平均值。

溫室內(nèi)夜均氣溫：每天夜間時(shí)段，溫室內(nèi)氣溫的平均值。

溫室內(nèi)平均相對濕度：每天24 h，溫室內(nèi)空氣相對濕度的平均值。

有效積溫：番茄從開花到采摘期間，溫室內(nèi)平均氣溫高于10℃的溫度累計(jì)值。

輻射積累量：番茄從開花到采摘期間，每日輻射的累積值，單位J/cm2。

坐果天數(shù)：番茄從開花至采摘所用的天數(shù)，按天計(jì)算，單位d。

1.4 植株生長測定方法

隨機(jī)抽取溫室中部的5株番茄苗進(jìn)行試驗(yàn)。觀察記載各生育階段：每隔7～10天觀測記錄各生育階段的植株形態(tài)指標(biāo)和發(fā)育指標(biāo)。

番茄單穗留果標(biāo)準(zhǔn)，6～8個(gè)/穗，以整穗完全轉(zhuǎn)色達(dá)到商品價(jià)值后采摘。

2 結(jié)果與分析

2.1 玻璃溫室內(nèi)外溫光環(huán)境變化情況

如圖1所示，在2019年前22周（2019年1月1日—5月31日）時(shí)間內(nèi)，溫室內(nèi)番茄一直處于栽培管理期。由圖1可知，即使是在第一至八周，室外平均氣溫低于0℃的情況下，受溫室加溫影響，溫室內(nèi)平均氣溫仍保持在15℃以上。溫室內(nèi)停止加溫時(shí)間在12周（3月18日）時(shí)，此時(shí)室外平均氣溫高于10℃。由于室外氣溫主要受輻射影響，故平均輻射積累量變化趨勢與溫室外平均氣溫變化趨勢極顯著相關(guān)。但玻璃溫室內(nèi)部受環(huán)控調(diào)節(jié)方式的干預(yù)，如白天高溫時(shí)打開天窗，夜晚溫度降低前展開能量幕簾等，因此在圖1中，前12周溫室內(nèi)氣溫與周平均輻射總量并未表現(xiàn)出相關(guān)變化趨勢，但在12周之后，溫室內(nèi)氣溫在一定范圍內(nèi)隨輻射量變化而呈正相關(guān)。

2.2 玻璃溫室內(nèi)氣溫變化與空氣相對濕度的影響

如圖2所示，溫室內(nèi)空氣相對濕度從1周至17周整體呈上升趨勢，最高90%，最低在65%。溫室內(nèi)濕度變化也與番茄秧長勢有很大關(guān)系，植株葉面積增大，蒸發(fā)量變大，在8—9周后溫室內(nèi)濕度始終保持較高水平。番茄適宜生長的相對濕度在50%～70%，這樣溫室內(nèi)相對濕度則顯得偏高。而溫度白天適溫23～28℃，夜間13～18℃。玻璃溫室內(nèi)晝夜溫度控制較好。

2.3 玻璃溫室內(nèi)番茄開花坐果情況

從定植到拉秧，本生長季番茄一共坐果20穗，本試驗(yàn)記錄了前1—14穗番茄從開花至采摘所用時(shí)間以及單穗采摘果數(shù)，如表1所示。佳西娜番茄標(biāo)準(zhǔn)番茄單穗留果數(shù)為6～8顆，但受環(huán)境和授粉等關(guān)系影響，在生育期間并不是所有14穗果都滿足標(biāo)準(zhǔn)果數(shù)成熟采收標(biāo)準(zhǔn)。而坐果天數(shù)也受到單穗果數(shù)的影響。如第一穗果受前期低溫和熊蜂放置時(shí)間較晚關(guān)系影響，普遍坐果率低，單穗平均留果3個(gè)。第九穗、第十穗也由于熊蜂活力問題，在一定程度上影響了單穗留果數(shù)。而對于成串采收番茄而言，單穗果3顆采收與6顆采收，前后相差時(shí)間為3～5 d，甚至更長。

2.4 有效積溫與番茄開花坐果的關(guān)系

如圖3所示，前7穗番茄從開花至采收所用天數(shù)與有效積溫量變化趨勢高度一致。而從第八穗開始，雖然整體大趨勢似乎仍舊保持一致，但在有效積溫維持在較高水平（1 200℃以上），上下擺幅較小，而番茄從開花至采收所需的天數(shù)越來越短。

2.5 輻射積累量與番茄開花坐果的關(guān)系

如圖4所示，隨著天氣逐漸變暖，輻射積累量也相應(yīng)提高，單穗果從開花至采收所需的天數(shù)縮短。在一定輻射積累量范圍內(nèi)，輻射積累量影響其開花至采收天數(shù)，正相關(guān)不明顯。

表1 番茄各穗坐果情況

表1 （續(xù)）

對圖3、圖4所示的參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，可知有效積溫與前14穗番茄的總坐果天數(shù)成顯著正相關(guān)，而輻射積累量與前7穗番茄的坐果天數(shù)呈顯著正相關(guān)，但對8穗之后的番茄則呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)，即有效積溫與番茄從開花到采摘整體用時(shí)處于一致關(guān)系，變化趨勢一致（見表2）。而隨著輻射積累量的增加，坐果天數(shù)與輻射積累量正相關(guān)不顯著，即在一定范圍的輻射積累量內(nèi)，輻射量越高，轉(zhuǎn)色所用天數(shù)越短。

表2 溫光環(huán)境與番茄坐果穗數(shù)的相關(guān)關(guān)系

3 討論與結(jié)論

番茄的生育（其從開花至采收）與其所處的溫光環(huán)境有密切關(guān)系[6]。本試驗(yàn)從番茄第一穗果開始記錄，到第十四穗果采收結(jié)束，用時(shí)約22周。就目前溫光環(huán)境與生育數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：有效積溫與番茄從開花至采摘所用天數(shù)呈顯著正相關(guān)，即從900～1 200℃的有效積溫范圍內(nèi)，所用時(shí)間與其變化趨勢一致。就該品種而言，由于是成熟后整串采收，故轉(zhuǎn)色時(shí)間也受坐果數(shù)影響。

隨著輻射積累量的增加，轉(zhuǎn)色天數(shù)與輻射積累量正相關(guān)不顯著，有負(fù)相關(guān)趨勢（第八穗之后），即在一定范圍的輻射積累量內(nèi)，輻射量越高，轉(zhuǎn)色所用天數(shù)越短。

番茄的生長發(fā)育受多方面因素的影響，水、肥、氣、熱等都是影響其開花坐果的因子。但以當(dāng)前研究條件，在可控的玻璃溫室環(huán)境內(nèi)，對番茄佳西娜進(jìn)行相同的水肥和溫光管理，對溫室內(nèi)外溫光環(huán)境與生長發(fā)育情況進(jìn)行綜合分析。初步分析表明：在玻璃溫室生產(chǎn)的環(huán)境條件下，即使在溫度較低的季節(jié)（室外平均溫度在0℃以下）條件下，由于有加溫補(bǔ)光燈措施，滿足番茄最適宜的生長環(huán)境條件，溫室內(nèi)番茄處于良好的生長狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)番茄的周年采摘。