新型棚膜對(duì)溫室內(nèi)光溫環(huán)境及番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響

摘 要:以番茄品種“太寶1號(hào)”為試材，以傳統(tǒng)內(nèi)添加型EVA和PVC棚膜為對(duì)照，研究涂覆型EVA無(wú)滴消霧棚膜的透光性、保溫性、紫外線透過(guò)率及對(duì)番茄生長(zhǎng)、品質(zhì)、產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明:與內(nèi)添加型EVA和PVC棚膜相比，涂覆型EVA棚膜的透光性、保溫性及紫外線透過(guò)率均有所提高，明顯促進(jìn)番茄生長(zhǎng)，顯著提高了果實(shí)糖酸比、可溶性糖、番茄紅素及VC含量，同時(shí)提高了番茄產(chǎn)量，比使用內(nèi)添加型EVA和PVC棚膜分別增產(chǎn)12.2%和34.8%。

關(guān)鍵詞:新型棚膜;涂覆型棚膜;內(nèi)添加型棚膜;光溫環(huán)境;番茄;生長(zhǎng)發(fā)育

中圖分類號(hào):S626;S641.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A 文章編號(hào):1001-4942(2010)03-0041-05

影響日光溫室、塑料大棚等設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的因素很多，除了適合當(dāng)?shù)厥褂玫拇笈铩厥医Y(jié)構(gòu)和配套栽培技術(shù)外，覆蓋材料在棚、室蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中也起著舉足輕重的作用[1]。 在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)上選用透光率高、保溫性能好、耐用、防塵、防霧效果好的透明覆蓋物，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能、高效生產(chǎn)的重要途徑[2]。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(duì)日光溫室光、溫環(huán)境的影響很大[3]，從而影響著設(shè)施內(nèi)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。目前國(guó)內(nèi)外研制出的塑料棚膜種類很多，性能和作用各不相同，單從樹脂原料上來(lái)看主要有PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)和EVA(乙烯- 醋酸乙烯)3種棚膜[4，5]。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(zhǎng)使用期、降低造價(jià)的多功能塑料薄膜等新型覆蓋材料不斷推向市場(chǎng)，極大地改善了溫室、大棚內(nèi)溫、光、水、氣等栽培條件[1]。

涂覆型EVA無(wú)滴消霧棚膜是一種新型功能棚膜，其突出特點(diǎn)是持久流滴性和消霧性。本試驗(yàn)以傳統(tǒng)的內(nèi)添加型PVC及EVA無(wú)滴消霧棚膜為對(duì)照，研究了涂覆型EVA無(wú)滴消霧棚膜對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境因子及番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響，旨在明確涂覆型EVA無(wú)滴消霧棚膜的性能，為使涂覆型EVA無(wú)滴消霧棚膜進(jìn)一步提高質(zhì)量、更好地服務(wù)設(shè)施園藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試材與處理

試驗(yàn)于2008年10月～2009年5月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站進(jìn)行，設(shè)施類型為全鋼架無(wú)支柱日光溫室，長(zhǎng)50 m，跨度10 m，高4 m。試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理:Ⅰ.內(nèi)添加型PVC無(wú)滴消霧棚膜(以下簡(jiǎn)稱“內(nèi)添加PVC棚膜”);Ⅱ.內(nèi)添加型EVA無(wú)滴消霧棚膜(以下簡(jiǎn)稱“內(nèi)添加EVA棚膜”);Ⅲ.涂覆型EVA無(wú)滴消霧棚膜(以下簡(jiǎn)稱“涂覆EVA棚膜”)，2008年10月10日扣膜。其中涂覆和內(nèi)添加EVA棚膜均為山東天鶴塑膠有限公司生產(chǎn)，內(nèi)添加PVC棚膜為白山市喜豐塑料股份有限公司生產(chǎn)，3種棚膜厚度均為0.08 mm。 供試番茄品種為“太寶1號(hào)”，2008年8月28日播種，10月18日每個(gè)處理選取15株長(zhǎng)勢(shì)一致的番茄幼苗定植，采用盆栽方式，每盆一株，株行距為35 cm×60 cm，單干整枝，留5穗果打頂，其它按常規(guī)管理。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 光強(qiáng) 采用PPsystem公司的TPS-2便攜式光合儀測(cè)定光強(qiáng)，在距地面1 m處分別測(cè)定溫室外及溫室內(nèi)北、中、南部光強(qiáng)，每10 d測(cè)定1次，從9∶00~16∶00，每個(gè)整點(diǎn)采集1次數(shù)據(jù)。

透光率計(jì)算公式:T= Ri/R0×100%，式中 Ri、R0分別是在溫室內(nèi)和溫室外距地面1 m處水平面所測(cè)的光照強(qiáng)度，單位為μmol/(m2#8226;s)，以每個(gè)月所測(cè)定的3次透光率的平均值作為月平均透光率。

1.2.2 溫度 采用TR-52S溫度記錄儀記錄溫室內(nèi)外全天的空氣及土壤溫度。記錄氣溫的探頭距地面1 m，記錄地溫的探頭在地下10 cm。每10 min采集1次數(shù)據(jù)，取每個(gè)月每天平均氣溫、地溫總和的平均值作為月平均氣溫、地溫。

1.2.3 紫外線強(qiáng)度 采用UV-340紫外線強(qiáng)度計(jì)測(cè)定溫室內(nèi)外距地面1 m處的紫外線強(qiáng)度( μW/cm2)，測(cè)定時(shí)間為2009年5月8日9∶00～16∶00，每個(gè)整點(diǎn)采集1次數(shù)據(jù)。

紫外線透過(guò)率計(jì)算公式:T = Ri/R0×100%，式中 Ri、R0分別是在溫室內(nèi)和溫室外距地面1 m處水平面所測(cè)的紫外線強(qiáng)度。

1.2.4 番茄生長(zhǎng)指標(biāo) 定植后24 d起開始測(cè)定各處理15株番茄株高、莖粗、葉片數(shù)。以后每隔10 d左右測(cè)量1次，直到打頂為止。

1.2.5 番茄果實(shí)品質(zhì) 果實(shí)采收期選取第2～3穗商品成熟果實(shí)用于品質(zhì)測(cè)定。蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[6];2，6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定維生素C含量[7];滴定法測(cè)有機(jī)酸含量[6];國(guó)標(biāo)法測(cè)番茄紅素含量[8]。

1.2.6 番茄產(chǎn)量 自番茄第1穗果實(shí)成熟采收時(shí)記錄產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同棚膜對(duì)溫室內(nèi)光照的影響

2.1.1 月平均透光率 從圖1可以看出，涂覆EVA棚膜的透光率高于內(nèi)添加EVA和PVC棚膜，其中內(nèi)添加 PVC棚膜的透光率始終最小。涂覆EVA棚膜的透光率分別比內(nèi)添加EVA和PVC棚膜的透光率高0.33～4.6和2.2～6.8個(gè)百分點(diǎn)。由圖1還可以看出，三種棚膜透光率變化趨勢(shì)基本一致，即先降低后升高再降低。透光率在1月份最低，可能是因?yàn)楫?dāng)時(shí)正值深冬季節(jié)，外界光強(qiáng)最弱，太陽(yáng)高度較低，光線與棚面所成角度小，導(dǎo)致透光率偏低。從2月份到3月份隨著外界光強(qiáng)的升高，三種棚膜的透光率明顯升高，但從5月份開始，可能由于棚膜上灰塵較多，再加上外界溫度升高，光照變強(qiáng)，致使棚膜老化比較嚴(yán)重，從而使透光率明顯降低，內(nèi)添加PVC棚膜更明顯。

2.1.2 晴天與陰天透光率 各棚膜在晴天和陰天的透光率變化如圖2所示。結(jié)果表明，晴天三種棚膜的透光率明顯高于陰天。晴天(圖2A)三種棚膜透光率與室外光強(qiáng)變化趨勢(shì)基本一致，12時(shí)三種棚膜的透光率及室外光強(qiáng)達(dá)到最大值。涂覆EVA棚膜透光率最高，其次為內(nèi)添加EVA棚膜，內(nèi)添加PVC棚膜的透光率最小，但差異不明顯，平均透光率大小依次為:62.7%、61.0%、60.2%。陰天(圖2B)三種棚膜透光率的變化趨勢(shì)比較平緩，且與室外光強(qiáng)變化趨勢(shì)不一致，不同棚膜之間透光率差異顯著。依然是涂覆EVA棚膜的透光率最大，分別比內(nèi)添加EVA和PVC棚膜的日平均透光率高4.6和11.6個(gè)百分點(diǎn)。

2.1.3 紫外線透過(guò)率 從圖3可以看出，一天中，紫外線的透過(guò)率涂覆EVA棚膜最高，內(nèi)添加PVC棚膜最低，三種棚膜的日平均紫外線透過(guò)率依次為:48.3%、44.1%和38.1%。從圖3還可以看出，在11時(shí)以前外界紫外線強(qiáng)度較高，三種棚膜紫外線透過(guò)率與外界紫外線強(qiáng)度變化趨勢(shì)不同，12時(shí)以后，棚膜的紫外線透過(guò)率與室外紫外線強(qiáng)度變化基本一致。

2.2 不同棚膜對(duì)溫室內(nèi)溫度的影響

2.2.1 月平均氣溫、地溫 如圖4所示，覆蓋不同棚膜的溫室內(nèi)月平均氣溫和地溫的變化趨勢(shì)基本相同，明顯受外界溫度的影響。覆蓋內(nèi)添加PVC棚膜的溫室內(nèi)氣溫在1～3月份明顯低于另外兩種棚膜，但地溫差異較小。由此可以看出，涂覆型或內(nèi)添加EVA無(wú)滴消霧棚膜在寒冷季節(jié)提高室內(nèi)的溫度效果明顯。

2.2.2 氣溫、地溫日變化 由圖5可以看出，溫室內(nèi)的氣溫、地溫日變化與外界氣溫、地溫變化趨勢(shì)一致，但覆蓋材料不同，溫室內(nèi)的晝夜平均氣溫、地溫稍有差異。覆蓋涂覆EVA棚膜比內(nèi)添加EVA和PVC棚膜的溫室內(nèi)晝夜平均氣溫分別高出0.52℃和1.00℃，地溫分別高0.65℃和0.35℃。

如圖5A所示，12～16時(shí)覆蓋不同棚膜的溫室內(nèi)氣溫差異明顯，其中以涂覆型EVA棚膜溫室內(nèi)的氣溫最高，PVC棚膜溫室內(nèi)氣溫最低;夜間不同棚膜溫室內(nèi)的氣溫差異不明顯。由圖5B可以看出，地溫日變化規(guī)律與氣溫基本一致，白天最高地溫高低順序?yàn)?涂覆EVA、內(nèi)添加EVA、內(nèi)添加PVC棚膜，分別為27.3℃、26.0℃、22.7℃;晚上最低地溫高低順序?yàn)?涂覆EVA、內(nèi)添加PVC、內(nèi)添加EVA棚膜，分別為14.7℃、14.3℃、13.6℃。

由此可見，內(nèi)添加PVC棚膜在晚上保溫性優(yōu)于內(nèi)添加EVA但比涂覆EVA棚膜差。從圖5中還可以看出，氣溫的變化幅度較大，地溫日變化較平緩;地溫和氣溫的最低溫度都出現(xiàn)在早晨8時(shí)，最高溫度出現(xiàn)在14時(shí)左右。

2.3 不同棚膜對(duì)番茄生長(zhǎng)和品質(zhì)、產(chǎn)量的影響

2.3.1 對(duì)番茄長(zhǎng)勢(shì)的影響 從圖6A可以看出，在番茄生育進(jìn)程中，覆蓋涂覆型EVA棚膜的番茄株高一直處于較高水平。到2009年1月4日時(shí)處理Ⅲ的番茄植株分別比處理Ⅰ和Ⅱ植株高出19.35 cm和27.59 cm。

由圖6B可知，前期各處理間的番茄莖粗差異不明顯，2008年11月28日以后，處理Ⅰ的番茄莖粗增加較快，處理Ⅱ和Ⅲ差異不明顯，截止到2009年1月4日，處理Ⅰ的番茄莖粗最大，處理Ⅲ的番茄莖粗最小。

如圖6C所示，覆蓋涂覆型EVA棚膜(處理Ⅲ)的番茄葉片數(shù)顯著高于其它兩個(gè)處理，這是由于涂覆EVA棚膜溫室內(nèi)光照較強(qiáng)，溫度較高，促進(jìn)番茄生長(zhǎng)，在株高、葉片數(shù)方面均表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)。

2.3.2 對(duì)番茄品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

由表1可以看出，不同棚膜對(duì)番茄品質(zhì)影響不同。與內(nèi)添加EVA和PVC棚膜相比，涂覆型EVA棚膜溫室內(nèi)番茄果實(shí)可溶性糖含量分別提高0.39和1.14個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)降低了有機(jī)酸含量，提高了果實(shí)的糖酸比。使用涂覆型EVA棚膜還能顯著提高番茄紅素及VC含量。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，覆蓋涂覆EVA棚膜溫室內(nèi)的番茄產(chǎn)量明顯比覆蓋內(nèi)添加EVA和PVC棚膜溫室內(nèi)番茄產(chǎn)量高，分別增產(chǎn)12.2%和34.8%。

3 討論與小結(jié)

設(shè)施環(huán)境是影響設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的重要條件，尤其是蔬菜反季節(jié)生產(chǎn)，設(shè)施環(huán)境顯得更為重要。種植越冬蔬菜時(shí)，設(shè)施內(nèi)的低溫弱光是限制設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的主要因子之一，因此提高冬季設(shè)施內(nèi)的光照、溫度顯得尤為重要。由本試驗(yàn)結(jié)果可知，無(wú)論是隨著棚膜使用時(shí)間的延長(zhǎng)還是在晴天和陰天，涂覆型EVA無(wú)滴消霧棚膜的透光率均高于內(nèi)添加型EVA和PVC無(wú)滴消霧棚膜。特別是在陰天散射光成分居多的情況下，涂覆型EVA無(wú)滴消霧棚膜的透光率顯著高于另外兩個(gè)處理，說(shuō)明即使在低溫弱光的冬季，涂覆型EVA棚膜可以透過(guò)更多的光。

有研究表明，設(shè)施覆蓋材料對(duì)紫外線透過(guò)率很低，10月份玻璃溫室紫外線透過(guò)率僅為15.9%～21.1%[10]。紫外輻射影響植物生長(zhǎng)和生理活動(dòng)， 是重要的生態(tài)因子[11]，而且能促進(jìn)次生代謝產(chǎn)物如類胡蘿卜素的積累等作用[13]。但塑料薄膜可濾掉大部分紫外線，從而導(dǎo)致設(shè)施蔬菜品質(zhì)較差[14]。因此，選擇一種紫外線透過(guò)率高的覆蓋材料，對(duì)于提高日光溫室內(nèi)紫外線強(qiáng)度、提高蔬菜品質(zhì)具有重要意義。本試驗(yàn)研究表明，涂覆型EVA棚膜的紫外線透過(guò)率顯著高于內(nèi)添加EVA和PVC棚膜，從而對(duì)促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高品質(zhì)等方面具有重要作用。

設(shè)施園藝生產(chǎn)要求棚膜具有較高的保溫性能，以減少冬春能源消耗。園藝設(shè)施透明覆蓋物的增溫作用，被稱作“溫室效應(yīng)”。溫室效應(yīng)的原因有兩個(gè):一個(gè)是薄膜等透明覆蓋物使短波輻射投射進(jìn)設(shè)施內(nèi)，又能阻止設(shè)施內(nèi)長(zhǎng)波輻射透射出去;另一個(gè)是保護(hù)設(shè)施內(nèi)為半封閉空間，內(nèi)外空氣交換弱，從而使蓄積熱量不易散失[9]。不同材料及加工工藝的棚膜保溫性能不同，比如在本試驗(yàn)中，涂覆型EVA無(wú)滴消霧棚膜的保溫性尤其是在夜間的保溫性要明顯好于其它兩種棚膜。通過(guò)比較不同棚膜溫室內(nèi)氣溫、地溫日變化可知，涂覆型EVA棚膜溫室內(nèi)的溫度始終是最高的，但是內(nèi)添加型EVA和PVC棚膜溫室內(nèi)的溫度高低在白天和夜晚呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，即內(nèi)添加EVA棚膜溫室內(nèi)白天的氣溫、地溫高于內(nèi)添加型PVC棚膜溫室，但晚上卻低于后者，這主要是因?yàn)閮?nèi)添加PVC棚膜熱輻射透過(guò)率低于內(nèi)添加EVA棚膜，所以保溫性能較好。

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)三種棚膜覆蓋下的番茄生長(zhǎng)指標(biāo)及品質(zhì)、產(chǎn)量的分析表明，涂覆EVA棚膜溫室內(nèi)的番茄株高、葉片數(shù)均高于內(nèi)添加EVA和PVC棚膜溫室內(nèi)番茄的株高、葉片數(shù)，但莖粗最小，內(nèi)添加PVC棚膜溫室內(nèi)的番茄莖粗最大，這可能是因?yàn)橥扛睧VA棚膜溫室內(nèi)的番茄生長(zhǎng)較快且較早進(jìn)入生殖生長(zhǎng)期，而內(nèi)添加PVC棚膜溫室內(nèi)的番茄生長(zhǎng)較緩慢。結(jié)果還表明，使用涂覆EVA棚膜還能提高番茄果實(shí)內(nèi)的可溶性糖、番茄紅素及VC含量，這主要是因?yàn)橥扛睧VA棚膜溫室內(nèi)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，紫外線強(qiáng)度大有利于提高VC的含量，同時(shí)能顯著提高產(chǎn)量，分別比內(nèi)添加EVA和PVC棚膜溫室內(nèi)番茄增產(chǎn)12.2%和34.8%。

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