不同冷棚類型對沙窩蘿卜種植小氣候與品質(zhì)的影響

于 紅,韓 玥,宮志宏,劉志杰,黎貞發(fā)*,高應(yīng)翠

(1.天津市西青區(qū)氣象局,天津 300380;2.天津市氣候中心,天津300074)

0 引言

【研究意義】沙窩蘿卜是國家地理標志產(chǎn)品,是天津市特有名產(chǎn)及知名農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域公用品牌,素有“沙窩蘿卜賽鴨梨”之美譽。天津市沙窩蘿卜種植面積約333 hm2,年經(jīng)濟效益9 990萬元以上,種植茬口包括春茬及秋冬茬,秋冬茬種植占比達90%[1]。沙窩蘿卜喜冷涼環(huán)境,隨著種植技術(shù)的革新,沙窩蘿卜冷棚種植已發(fā)展成為主要保護地種植類型,其種植的專用棚型主要是水泥柱簡易冷棚[2]。天津市沙窩蘿卜種植以家庭經(jīng)營為主,管理較為粗放,在選擇新建專用簡易冷棚和對已有日光溫室改建再利用上存在盲目性。因此,從小氣候與品質(zhì)方面綜合評估不同類型改建冷棚及專用冷棚種植沙窩蘿卜的差異,對沙窩蘿卜種植科學(xué)管理,促進閑置或低效日光溫室改建再利用,提升設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)值效益具有指導(dǎo)意義?！厩叭搜芯窟M展】目前,對于全國各類青蘿卜及天津市沙窩蘿卜的研究主要集中在種植技術(shù)、品種差異、儲存管理等方面,包括青蘿卜周年栽培技術(shù),青蘿卜分布情況、品種特性、栽培模式、病蟲害防治方法[3-9],以及青蘿卜不同品種間品質(zhì)優(yōu)劣性綜合評價[10-11],蘿卜引種技術(shù)[12-13],青蘿卜冷棚、暖棚種植評價及氣象條件分析[14-15]和蘿卜儲藏及鮮切技術(shù)研究[16-19]?！狙芯壳腥朦c】目前,對天津市不同類型冷棚內(nèi)種植沙窩蘿卜的溫度、濕度、光照等小氣候差異性及蘿卜的表觀品質(zhì)、化學(xué)品質(zhì)研究少見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過觀測沙窩蘿卜專用水泥柱簡易冷棚及日光溫室改建冷棚全生育期內(nèi)小氣候特征及分析蘿卜綜合品質(zhì),評估不同類型冷棚種植沙窩蘿卜的適宜性,為設(shè)施栽培沙窩蘿卜及閑置或低效日光溫室改建再利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試冷棚

供試冷棚分別為水泥柱簡易冷棚(簡易冷棚,天津市秋冬茬沙窩蘿卜專用種植棚室)、小型日光溫室改建冷棚(簡稱小型溫室改建冷棚)及中型日光溫室改建冷棚(簡稱中型溫室改建冷棚),各冷棚結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。冷棚中土壤類型均為上沙下壤的蒙金土。

表1 供試冷棚結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 1 Structural parameter of tested cold shed types

1.2 試驗材料

沙窩蘿卜品種為七星,為天津科潤蔬菜研究所培育的水果型雜交品種。氣象監(jiān)測設(shè)備HOBO-U23溫濕度記錄儀和HOBO-UA-002-08光照記錄儀均為美國Onset公司生產(chǎn)。

1.3 試驗過程

8月15—16日將沙窩蘿卜播種于各供試冷棚中,10月10—17日安裝塑料棚膜,10月18日由露天種植轉(zhuǎn)為保護地種植,12月15—26日收獲。供試冷棚通風(fēng)口管理、保溫被管理等技術(shù)均按天津市沙窩蘿卜管理水平進行。8月19日開始進行全生育期冷棚內(nèi)小氣候監(jiān)測,成熟期進行蘿卜品質(zhì)測定及評估。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 冷棚小氣候監(jiān)測 沙窩蘿卜全生育期用HOBO-U23溫濕度記錄儀和HOBO-UA-002-08光照記錄儀自動監(jiān)測冷棚內(nèi)中點距地1.5 m高的空氣溫度、濕度和光照強度,數(shù)據(jù)記錄頻次為1次/h。

1.4.2 蘿卜品質(zhì)測定 在各冷棚內(nèi)的東、南、西、北墻及中間5個點位分別隨機拔取10個蘿卜為樣本,5個用于表觀品質(zhì)測定,另5個用于化學(xué)品質(zhì)測定。

化學(xué)品質(zhì)測定:使用手持糖度計測定可溶性固形物,2,6-二氯酚靛酚滴定法測定還原性VC含量,常壓干燥法(95～105℃)測定干物質(zhì)含量。表觀品質(zhì)測定:電子秤測定單根蘿卜總重和地下部分重量,直尺測定單根長度,游標卡尺測定蘿卜直徑,并計算可食率。采用隸屬函數(shù)評價簡易冷棚及小型、中型溫室改建冷棚蘿卜綜合品質(zhì)差異,隸屬函數(shù)值[R(Xi)]越接近1品質(zhì)越好,越接近0品質(zhì)越差。

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中,Xi為指標的實際測定值,Xmin和Xmax分別為該指標實際測定值的最小值和最大值。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘿卜生育期冷棚的空氣溫度及日較差

由圖1可知,露天階段簡易冷棚、小型溫室改建冷棚和中型溫室改建冷棚的日平均空氣溫度分別為12.2～27.9℃、12.1～27.7℃和12.0～26.5℃,小型、中型溫室改建冷棚間氣溫相差僅0.3℃,兩者與簡易冷棚間相差0.3～0.6℃,差異較小;保護地階段簡易冷棚、小型和中型溫室改建冷棚的日平均空氣溫度分別為1.6～16.4℃、2.7～16.2℃和2.5～16.1℃,小型、中型溫室改建冷棚氣溫均高于簡易冷棚,并隨時間推移差異加大,平均高0.7～0.9℃,而小型較中型改建冷棚平均高0.2℃。露天階段簡易冷棚、小型和中型溫室改建冷棚的平均日較差為3.8～20.2℃、3.9～20.4℃和3.9～19.1℃,保護地階段分別為1.7～24.1℃、1.3～28.5℃和1.5～26.5℃,露天階段平均日較差均大于保護地階段,兩階段日較差均表現(xiàn)為小型溫室改建冷棚>中型溫室改建冷棚>簡易冷棚。

圖 1 供試冷棚露天和保護地階段的平均空氣溫度及日較差Fig.1 Average air temperature and daily range of tested cold sheds at open air and protected area stages

2.2 蘿卜生育期冷棚的空氣濕度及光照強度

由圖2可知,露天階段簡易冷棚、小型和中型溫室改建冷棚的日平均空氣濕度分別為45%～87%、51%～91%和51%～89%,保護地階段分別為51%～98%、42%～100%和54%～98%,全生育期3類冷棚間的空氣濕度差異較小,露天階段空氣濕度明顯低于保護地階段。露天階段簡易冷棚、小型和中型溫室改建冷棚的平均光照強度為5 186.0～63 963.2 Lx、4 364.3～66 281.9 Lx和2 557.8～68 769.7 Lx,保護地階段分別為0.0～63 493.2 Lx、0.0～37 429.7 Lx和20.2～49 184.3 Lx,露天及保護地階段均為簡易冷棚>小型溫室改建冷棚>中型溫室改建冷棚,保護地階段小型、中型溫室改建冷棚平均光照強度僅相差365.0 Lx。

2.3 蘿卜生育期冷棚的小氣候差異

由表2可知,3類冷棚全生育期、露天及保護地的白天、夜間空氣溫度差異均不顯著;全生育期白天均溫以小型溫室改建冷棚的最高,簡易冷棚的較低,夜間均溫則是簡易冷棚的最高,小型溫室改建冷棚的最低;露天階段白天均溫以小型溫室改建冷棚的最高,中型溫室改建冷棚的最低,夜間均溫以簡易冷棚的最高,中型溫室改建冷棚的最低;保護地階段白天均溫以小型溫室改建冷棚的最高,簡易冷棚的最低,夜間均溫以中型溫室改建冷棚的最高,簡易冷棚的最低。3類冷棚空氣濕度日均值及白天均值差異均不顯著,夜間溫室改建冷棚的全生育期和露天階段空氣濕度顯著高于簡易冷棚,保護地階段3類冷棚間差異不顯著;3類冷棚空氣濕度白天均低于夜間,露天階段低于保護地階段。3類冷棚的光照強度日均值、白天全生育期和保護地階段均是簡易冷棚顯著高于溫室改建冷棚;露天階段白天光照強度簡易冷棚顯著高于中型溫室;夜間光照強度3類冷棚間差異均不顯著,簡易冷棚>小型溫室改建冷棚>中型溫室改建冷棚。

圖 2 供試冷棚露天和保護地階段的平均空氣濕度及光照強度Fig.2 Average air humidity and light itensity of tested cold sheds at open air and protected area stages

2.4 蘿卜的綜合品質(zhì)

由表3可知,沙窩蘿卜的單根重、長度、直徑和可食率均是簡易冷棚最高,分別為0.84 kg、22.11 cm、7.65 cm和95.16%,高于或顯著高于小型和中型溫室改建冷棚;中型溫室改建冷棚的單根重和長度顯著高于小型溫室改建冷棚,直徑和可食率兩者間差異不顯著。沙窩蘿卜的可溶性固形物、干物質(zhì)和VC含量均以小型溫室改建冷棚的最高,分別為7.85%、9.63%和19.07 mg/100g,極顯著高于簡易冷棚;簡易冷棚和中型溫室改建冷棚間可溶性固形物、干物質(zhì)差異不顯著,簡易冷棚VC含量極顯著偏低。綜合比較,不同冷棚種植沙窩蘿卜表觀品質(zhì)表現(xiàn)為簡易冷棚>中型溫室改建冷棚>小型溫室改建冷棚,化學(xué)品質(zhì)表現(xiàn)為小型溫室改建冷棚>中型溫室改建冷棚>簡易冷棚。

從表4看出,3類冷棚綜合品質(zhì)隸屬函數(shù)值為2.90～3.55,其中,溫室改建冷棚同簡易冷棚間相差0.47～0.65,小型、中型改建冷棚間隸屬函數(shù)值相差0.18,綜合品質(zhì)表現(xiàn)為簡易冷棚>小型溫室改建冷棚>中型溫室改建冷棚,簡易冷棚優(yōu)于溫室改建冷棚,但3類冷棚種植綜合品質(zhì)差異較小。

表2 3類冷棚種植的沙窩蘿卜生育期氣象因子及差異顯著性Table 2 Meteorological factors and significant difference of three cold shed types during growth period of Shawo radish

表3 3類冷棚種植的沙窩蘿卜表觀及化學(xué)品質(zhì)Table 3 Apparent and chemical quality of Shawo radish planted in three types of cold sheds

表4 3類冷棚種植的沙窩蘿卜綜合品質(zhì)的隸屬函數(shù)值Table 4 Subordinative function value of comprehensive quality of Shawo radish planted in three types of cold sheds

3 討論

3.1 3類冷棚沙窩蘿卜生育期的小氣候條件

小型、中型溫室改建冷棚及簡易冷棚保護地階段溫度在1.6～16.4℃,達耐寒葉菜溫室類型水平[20-23],露天階段溫度在12.0～27.9℃,同許昌燊等[24-25]提出的沙窩蘿卜生長及化學(xué)品質(zhì)形成所需的溫度條件一致,雖然保護地夜間時段平均溫度低于現(xiàn)行國家標準規(guī)定適宜溫度[4],但沙窩蘿卜依然長勢正常。我國青蘿卜氣象指標研究主要集中在溫度要素,對空氣濕度、光照強度鮮有報道。研究表明,3類冷棚空氣濕度露天階段為45%～91%,保護地階段為42%～100%;光照強度露天階段為2 557.8～68 769.7 Lx,保護地階段為0.0～63 493.2 Lx,濕度、光照強度同常規(guī)日光溫室接近,說明全生育期溫度、濕度、光照小氣候條件均滿足沙窩蘿卜正常生長。

3.2 3類冷棚沙窩蘿卜生育期的小氣候差異性

溫室改建冷棚平均空氣溫度、日較差、空氣濕度均大于簡易冷棚,空氣溫度在白天、夜間及露天、保護地階段差異均不顯著。平均空氣濕度露天白天時段、保護地階段差異未達顯著水平,露天夜間時段溫室改建冷棚空氣濕度顯著偏大。小型、中型溫室改建冷棚間空氣溫度、空氣濕度均差異較小,未達顯著水平。溫室改建冷棚光照強度均小于簡易冷棚,光照強度露天及保護地階段溫室改建冷棚均顯著偏低,小型、中型溫室改建冷棚間差異不顯著。沙窩蘿卜是半耐寒性蔬菜,生長期間要求冷涼的溫度條件,對光照條件要求較高[26],生產(chǎn)中對冷棚密閉性、保溫性要求不高,前期露天管理,后期保護地階段通風(fēng)時間較長,溫度、濕度條件受戶外自然氣象條件影響較大,因此小型、中型溫室改建冷棚同簡易冷棚相比,其溫度、濕度管理效果差異不明顯,露天階段夜間濕度偏大主要受供試點區(qū)域差異影響所致。光照條件在揭簾管理接近條件下受棚型影響較大,小型、中型改建冷棚受后屋面及山墻遮擋作用,光照利用率降低,但棚體大小差異未造成光照條件顯著差異。因此,溫室改建冷棚溫度、濕度條件同簡易冷棚相比差異不顯著,光照條件同簡易冷棚相比顯著偏低,可加強揭簾管理降低光照差異,小型、中型溫室改建冷棚間小氣候條件差異均不顯著。

3.3 3類冷棚沙窩蘿卜的綜合品質(zhì)

3類冷棚種植沙窩蘿卜表觀品質(zhì)表現(xiàn)為簡易冷棚>中型溫室改建冷棚>小型溫室改建冷棚,化學(xué)品質(zhì)表現(xiàn)為小型溫室改建冷棚>中型溫室改建冷棚>簡易冷棚,沙窩蘿卜綜合品質(zhì)優(yōu)劣排序為簡易冷棚>小型溫室改建冷棚>中型溫室改建冷棚,但溫室改建冷棚同簡易冷棚綜合品質(zhì)差異較小,小型、中型改建冷棚間綜合品質(zhì)差異較小。良好光照條件及日較差是提升產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素[27]。簡易冷棚光照條件最佳,尤其在光合速率最旺盛時期,光照條件優(yōu)良,有利于肉質(zhì)根形成,是表觀品質(zhì)優(yōu)良的主要原因,化學(xué)品質(zhì)優(yōu)劣程度同日較差變化趨勢一致,溫室改建冷棚日較差大,夜間呼吸消耗小,有利于可溶性固形物、VC含量及干物質(zhì)的積累。因此,不同冷棚種植沙窩蘿卜的綜合品質(zhì)、表觀品質(zhì)以簡易冷棚最優(yōu),化學(xué)品質(zhì)以溫室改建冷棚最優(yōu),3類冷棚綜合品質(zhì)差異較小。

4 結(jié)論

小型、中型日光溫室改建冷棚及簡易冷棚溫度、濕度、光照條件均能滿足沙窩蘿卜正常生長,3類冷棚溫度、濕度條件無顯著差異,光照條件簡易冷棚顯著偏高,小型、中型日光溫室改建冷棚間溫度、濕度、光照條件無顯著差異;3類冷棚中以簡易冷棚種植沙窩蘿卜的綜合品質(zhì)最優(yōu),但差異較小,表觀品質(zhì)以簡易冷棚最優(yōu),化學(xué)品質(zhì)以日光溫室改建冷棚最優(yōu)。日光溫室改建種植沙窩蘿卜是促進閑置或低效日光溫室改建再利用的可行方式。