溫棚內(nèi)氣候因素對(duì)煙臺(tái)地區(qū)設(shè)施甜櫻桃果實(shí)品質(zhì)的影響

楊劍超++姜學(xué)玲++李延菊++邢建平++王冰++孫妮娜

摘要 本研究利用傳感器長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)煙臺(tái)地區(qū)設(shè)施甜櫻桃溫棚內(nèi)的光照、溫濕度數(shù)據(jù)，結(jié)合產(chǎn)量、單果重、含水量、可溶性固形物和裂果率的品質(zhì)指標(biāo)，探索溫棚內(nèi)氣候因素對(duì)煙臺(tái)地區(qū)設(shè)施甜櫻桃果實(shí)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，櫻桃產(chǎn)量、單果重和可溶性固形物與棚溫間均為拋物線式關(guān)系，甜櫻桃產(chǎn)量和單果重的最大值應(yīng)該出現(xiàn)在生產(chǎn)周期日均溫度為14.5～15.0 ℃時(shí)。可溶性固形物在11～15 ℃增加明顯，在15～17 ℃時(shí)基本保持在18%以上；裂果率與濕度呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系，將大棚平均濕度控制在75%以下，可以盡可能降低裂果率。在生產(chǎn)過(guò)程中控制日均棚溫為（15±0.5） ℃，日均濕度控制在75%以下，可以提高大櫻桃產(chǎn)量超過(guò)20%，可溶性固形物含量提高18%以上。

關(guān)鍵詞 設(shè)施甜櫻桃；光照；溫度；濕度；果實(shí)品質(zhì)

中圖分類號(hào) S662.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）09-0085-03

Abstract In this study，the illumination，temperature and humidity data was collected by long-term monitor sensors to investigate the relationship between greenhouse climatic factors and sweet cherry fruit qualities such as fruit yield，single fruit weight，water content，soluble solids content and crack rate in Yantai area.The results indicated that greenhouse daily average temperature showing a parabolic relationship with fruit yield，single fruit weight and soluble solids content.During production cycle，the max yield and single fruit weight was in 14.5～15 ℃；The soluble solids content significantly increased from 11 to 15 ℃，and maintained above 18% in 15～17 ℃；The crack rate showed a exponential relationship with humidity and the optimized humidity condition of reduced crack rate was below 75%.The daily average temperature（15±0.5）℃ and humidity below 75% condition can help increase cherry fruit yield 20% more and soluble solids content 18% more than normal conditions.

Key words greenhouse sweet cherry；illumination；temperature；humidity；fruit quality

大櫻桃是膠東地區(qū)最重要的經(jīng)濟(jì)樹種之一。近年來(lái)，為了降低凍害對(duì)大櫻桃的影響以及提前成熟獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)施溫棚大櫻桃發(fā)展成為了新的趨勢(shì)[1-2]。但是我國(guó)設(shè)施栽培大櫻桃的研究始于20世紀(jì)90年代，研究?jī)?nèi)容主要集中在整枝、施肥、病蟲害防治等栽培技術(shù)方面。由于設(shè)施溫棚大櫻桃栽培有別于露天的環(huán)境，設(shè)施溫棚產(chǎn)生的小氣候例如溫度、光照、濕度等因素，直接影響著大櫻桃的產(chǎn)量和質(zhì)量[2]。發(fā)展設(shè)施溫棚大櫻桃必須要考慮溫棚帶來(lái)的小環(huán)境因素影響，為此有部分氣象資料研究獲得了棚內(nèi)外的模型，為溫棚的氣溫控制提供了部分參考[3-5]，但是要獲得最佳的溫棚大櫻桃所需要的氣候因素閾值，實(shí)現(xiàn)利用現(xiàn)有的自動(dòng)化設(shè)備編程模糊化控制，還需要借助于新的監(jiān)控設(shè)備和生物學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行探討。

本研究以煙臺(tái)地區(qū)設(shè)施溫棚甜櫻桃為研究對(duì)象，利用設(shè)施溫棚的氣象數(shù)據(jù)，研究溫棚內(nèi)氣候因素對(duì)大櫻桃果實(shí)品質(zhì)的影響，研究結(jié)果可為設(shè)施甜櫻桃精確栽培環(huán)境管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2016年在山東省芝罘區(qū)黃務(wù)街道官莊村大櫻桃種植基地進(jìn)行。試驗(yàn)大棚頂高6 m、寬13 m、長(zhǎng)80 m，東西走向，株距3 m，棚內(nèi)主栽大櫻桃品種為美早，授粉樹品種為拉賓斯。12月20日前后開始覆蓋棚膜，花期采用人工授粉，管理施肥條件為扣棚前土壤開溝施加有機(jī)肥1次，分別于開花前、開花后、坐果期、果實(shí)膨大期及采摘后葉面噴施海藻有機(jī)肥1次。分別選取有代表性的溫棚（A）和周邊洼地溫棚（B）及高地?zé)o遮擋溫棚（C），管理方式相同。

1.2 試驗(yàn)方法

大棚大櫻桃園的光照、氣溫濕度由傳感器（搜博SM3-560B光照度采集模塊，搜博SM1910B溫濕度一體變送器）采集，安裝于大棚中心離地1.8 m處。試驗(yàn)時(shí)間為2016年1月1日至5月10日，每1 s采集信號(hào)1次，每1 min自動(dòng)記錄1次。

在大棚內(nèi)外分別選取12株生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)相近的大櫻桃樹作為固定觀測(cè)樹，每隔5 d觀察1次。統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量、單果重、裂果率、含水量、可溶性固形物指標(biāo)[6]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Powerbi軟件進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同大棚的光照、溫濕度環(huán)境因子變化規(guī)律

由于溫棚地理環(huán)境的不同導(dǎo)致日光照輻射量的不同，平均日照輻射量為高地?zé)o遮擋溫棚>代表性溫棚>低洼地溫棚（圖1），高地溫棚隨月份推移日照量變化較大。由于設(shè)施溫棚的能量主要源于日照輻射，雖然設(shè)施化溫棚管理中利用自動(dòng)化放風(fēng)機(jī)進(jìn)行22 ℃放風(fēng)操作，但由于輻射量差異較大，高照度溫棚C在扣棚起始升溫過(guò)程就領(lǐng)先于A、B棚，隨月份推移差距逐漸減少，平均溫度的變化規(guī)律與日照輻射規(guī)律一致（圖2）。濕度的變化未隨日照輻射量的增高而受影響，在1—4月的觀察結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，A、C棚的日均濕度變化規(guī)律基本一致，但低輻射量B棚的空氣濕度明顯高于其他2組（圖3），由照度低、放風(fēng)操作較少導(dǎo)致。3組設(shè)施溫棚的環(huán)境因子的變化規(guī)律明顯，適合本文研究不同溫室內(nèi)氣候因素對(duì)櫻桃品質(zhì)的影響。

2.2 不同溫棚內(nèi)氣候條件對(duì)大櫻桃果品質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

由表1可知，代表性溫棚A的產(chǎn)量和單果重最高，較B棚增產(chǎn)20.3%，高照度溫棚C的產(chǎn)量和單果重居中；A、C棚的裂果率為5‰左右，可溶性固形物均大于18%，較B棚提高18%以上。低照度B棚的產(chǎn)量較A、C棚減產(chǎn)明顯，單果重也最低，可溶性固形物含量最低，僅為15.4%，且B棚裂果率最高，為A棚的3.5倍。綜合果品質(zhì)量和產(chǎn)量，為溫棚A>溫棚C>溫棚B。

2.3 設(shè)施溫棚溫濕度對(duì)大櫻桃果品產(chǎn)量和品質(zhì)影響的相關(guān)性分析

2.3.1 溫度對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)性分析。為了進(jìn)一步確定設(shè)施溫棚中溫度對(duì)甜櫻桃產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，本研究選用2—4月（甜櫻桃開花、坐果至采摘的生產(chǎn)周期）的溫棚日平均作為自變量，分別統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量、可溶性固形物和單果重為因變量做回歸分析（圖4）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3組因變量與溫棚溫度間大都呈現(xiàn)出拋物線狀態(tài)多項(xiàng)式回歸，且R2均大于0.9，回歸線具有一定的參考價(jià)值。高低溫均不利于甜櫻桃最佳產(chǎn)量，根據(jù)公式判斷，甜櫻桃產(chǎn)量和單果重的最大值出現(xiàn)在生產(chǎn)周期日均溫度14.5～15.0 ℃時(shí)。可溶性固形物在 11～15 ℃時(shí)增加明顯，在超過(guò)15～17 ℃時(shí)基本保持在18%以上。

2.3.2 棚內(nèi)濕度對(duì)含水量與裂果率的相關(guān)性分析。美早品種裂果是一個(gè)普遍現(xiàn)象，一般認(rèn)為是膨果期空氣濕度和果內(nèi)含水量失衡造成。設(shè)施溫棚的生產(chǎn)條件有別于露天，本研究選用設(shè)施溫棚的濕度數(shù)據(jù)（2—4月），分析裂果率和含水量與濕度間的相關(guān)性。由圖5（a）可知，裂果率與濕度呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系，將大棚平均濕度控制在75%以下可以盡可能地降低裂果率；超過(guò)75%，裂果率將指數(shù)倍增，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益造成影響。由圖5（b）可知，果實(shí)的含水量在大棚濕度測(cè)試范圍內(nèi)呈現(xiàn)出線性關(guān)系。綜合考慮裂果因素和果品含水量品質(zhì)，適合的生產(chǎn)期溫棚平均濕度為75%最佳。

2.4 溫棚光照對(duì)大櫻桃產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

甜櫻桃設(shè)施溫棚的能量因素主要源于太陽(yáng)能，太陽(yáng)能決定了設(shè)施溫棚內(nèi)部的溫濕度變化規(guī)律。煙臺(tái)地區(qū)設(shè)施甜櫻桃在開花和坐果期，輻射量?jī)H對(duì)開花坐果期時(shí)間的推移影響明顯。本研究結(jié)果表明，3—4月膨果期，日平均輻射量為15 000 lx為最佳，同時(shí)溫棚也可以獲得很好的溫濕度控制。輻射量不足將導(dǎo)致溫棚濕度較大，且光合作用效率降低，不利于生產(chǎn)。相反膨果期日輻射量過(guò)大，雖然可以有效地抑制溫棚濕度過(guò)大，但是由于午間光照度過(guò)高（超過(guò)25 000 lx），導(dǎo)致產(chǎn)生光抑制現(xiàn)象，造成光合作用休眠[7]，從而造成產(chǎn)量和品質(zhì)有所下降（圖6）。

3 結(jié)論與討論

由于生產(chǎn)周期中長(zhǎng)時(shí)間溫室環(huán)境栽培，設(shè)施溫棚中的甜櫻桃對(duì)光照和溫濕度的需求都有別于露地環(huán)境，在露地環(huán)境中5月末趨近成熟時(shí)，櫻桃樹體冠層溫度超過(guò)35 ℃屬于正常生產(chǎn)條件[6]，但在設(shè)施溫棚中，如果棚溫達(dá)到35 ℃將出現(xiàn)嚴(yán)重的葉灼等生產(chǎn)事故。因此，研究設(shè)施溫棚內(nèi)氣候條件變化極為重要。

本研究利用傳感器長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合分析，初步獲得了煙臺(tái)地區(qū)設(shè)施溫棚甜櫻桃生產(chǎn)最佳的溫棚內(nèi)氣候條件：花期晝溫12～22 ℃，夜溫6～8 ℃；果實(shí)膨大期晝溫13～23 ℃，夜溫8～10 ℃；著色至采收期，晝溫16～25 ℃，夜 溫 10～12 ℃，溫棚濕度白天控制在50%，夜間不超過(guò)80%。本研究結(jié)果相對(duì)于大連地區(qū)溫棚優(yōu)產(chǎn)數(shù)據(jù)“花期晝溫18～20 ℃，夜溫7～8 ℃，空氣相對(duì)濕度50%；果實(shí)膨大期晝溫16～20 ℃，夜溫10 ℃左右，空氣相對(duì)濕度60%；著色至采收期，晝溫20～25 ℃，夜 溫 10～12 ℃，空氣相對(duì)濕度50%”基本相同，應(yīng)為地域溫度和采摘時(shí)間差異所致[8]。

考慮到目前設(shè)施溫棚的自動(dòng)化水平和投資成本，溫棚的能量來(lái)源仍然是隨時(shí)變更的太陽(yáng)能，放風(fēng)設(shè)備的操作時(shí)間和棚內(nèi)變化參數(shù)很難達(dá)到完全精確調(diào)控。因此，必須研究出氣候因子和果品生產(chǎn)間的相關(guān)關(guān)系，建立數(shù)理邏輯模型，才能適用于新型智能溫棚的開發(fā)。鑒于甜櫻桃產(chǎn)量品質(zhì)與光照和溫度在一定范圍內(nèi)成正比關(guān)系，與濕度成反比，進(jìn)行多組比較測(cè)試，總結(jié)出模型公式：D=L×T/H/（M/3）/1000。該公式用于評(píng)價(jià)煙臺(tái)地區(qū)設(shè)施溫棚的綜合性質(zhì)。其中D代表設(shè)施溫棚輻射綜合性質(zhì)參數(shù)，L為平均光照度，T為平均溫度，H為平均濕度，M為月份數(shù)字（限1—5月）。本研究表明，參數(shù)D值的優(yōu)選范圍為2～5之間。當(dāng)D值小于2時(shí)，說(shuō)明棚內(nèi)輻射量不足，應(yīng)采取選用透光度高的棚膜或提升放風(fēng)溫度，減少放風(fēng)時(shí)間等措施；當(dāng)D值大于5時(shí)，說(shuō)明溫棚輻射能過(guò)高，應(yīng)選取低透度的棚膜，或遮蔭措施進(jìn)行調(diào)控。

4 參考文獻(xiàn)

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