日光溫室溫光環(huán)境與秋茬番茄莖葉及果實生長量的關(guān)系

賈海晨，王秀峰,2，史宇亮,4，韓會會，楊鳳娟,2，魏珉,3，史慶華,2

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018；2.作物生物學(xué)國家重點實驗室，山東 泰安 271018；3.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；4.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山東 青島 266109)

日光溫室溫光環(huán)境與秋茬番茄莖葉及果實生長量的關(guān)系

賈海晨1，王秀峰1,2，史宇亮1,4，韓會會1，楊鳳娟1,2，魏珉1,3，史慶華1,2

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018；2.作物生物學(xué)國家重點實驗室，山東 泰安 271018；3.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；4.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山東 青島 266109)

以‘圣尼斯313’番茄為試材，利用自動溫光監(jiān)測傳感系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，研究了下挖式日光溫室溫光條件對番茄莖葉及果實生長的影響。結(jié)果表明，日光溫室秋茬番茄結(jié)果中期節(jié)間長日增長量與日積溫和見光時段小時均溫呈極顯著正相關(guān)，與光輻射和日均氣溫呈顯著正相關(guān)；節(jié)間莖粗日增長量與見光時段小時均溫呈極顯著正相關(guān)，與日積溫和日均氣溫呈顯著正相關(guān)。日光溫室秋茬番茄結(jié)果中期葉面積日增長量與日積溫、日均氣溫和見光時段小時均溫呈極顯著正相關(guān)，與光輻射呈顯著正相關(guān)。日光溫室秋茬番茄第二穗果實橫徑日增長量與見光時段小時均溫呈極顯著正相關(guān)，與日積溫和日均氣溫呈顯著正相關(guān)，與光輻射的相關(guān)性不顯著。日光溫室秋茬番茄的莖葉及果實生長與夜均氣溫的相關(guān)性均未達顯著水平。

番茄；下挖式日光溫室；日積溫；見光時段小時均溫；生長量；光輻射

AbstractWith the tomato cultivar ‘St. Semines 313’ as material, the effects of temperature and light on the growth of stems, leaves and fruits were studied using the thermo-photoperiod environment monitor devices under sunken solar greenhouse condition. The results showed that during the middle fruiting stage of autumn tomato, there were highly significantly positive correlations between the daily growth of internode length and daily accumulated temperature and mean hourly temperature of the lighting period, and significantly positive correlations and optical radiation and mean daily temperature. The daily increment of internode diameter had an highly significantly positive correlation with mean hourly temperature of the lighting period, and significantly positive correlation with daily accumulated temperature and mean daily temperature. During the middle fruiting stage of autumn tomato, there were highly significantly positive correlations between the daily growth of leaf area and daily accumulated temperature, mean daily temperature and mean hourly temperature of the lighting period, and significantly positive correlation with optical radiation. The daily growth of diameter of the second fruit in autumn season had an highly significantly positive correlation with mean hourly temperature of the lighting period, and significantly positive correlations with daily accumulated temperature and mean daily temperature, but there was no significant difference with light radiation. There was no significant difference between the growth of stems, leaves and fruits of tomato in autumn season and mean temperature during night period.

KeywordsTomato; Sunken solar greenhouse; Daily accumulated temperature; Mean hourly temperature of the lighting period; Growth; Optical radiation

番茄是我國設(shè)施栽培的重要蔬菜之一，深受廣大生產(chǎn)和消費者歡迎。目前，我國日光溫室的番茄生產(chǎn)以秋冬茬或冬春茬居多，冬季的低溫寡照對于不加溫的日光溫室內(nèi)番茄的生長發(fā)育會產(chǎn)生不利影響。Uzun[1]研究發(fā)現(xiàn)，番茄在營養(yǎng)生長期如果環(huán)境溫度降低，其營養(yǎng)生長期呈線性縮短，且營養(yǎng)生長期間的葉片總數(shù)量呈現(xiàn)減少趨勢。任鶴麒等[2]觀測表明，光照強度的大小、日平均溫度高低對番茄果實成熟、著色有一定影響，且與番茄果實成熟關(guān)系密切。齊維強等[3]研究表明，番茄第一穗果實開始坐果需要有效積溫達到547.9 ℃/d，第一穗果實開始成熟時有效積溫需達到1 326.5 ℃/d。弓志青[4]研究認為，溫室溫度是影響番茄產(chǎn)量的最直接因素，兩者呈極顯著正相關(guān)。Heuvelink[5]研究了晝夜均溫保持在24℃時晝夜溫度的關(guān)系對番茄生長的影響。上述研究均為番茄日光溫室生產(chǎn)管理提供了參考。

山東采用的日光溫室多為下挖式類型，在其他省份也有推廣。該類型溫室所形成的室內(nèi)環(huán)境條件與不下挖的日光溫室有所區(qū)別，其對作物生長發(fā)育也會產(chǎn)生不同的影響[6]。本試驗在下挖式日光溫室室內(nèi)自然溫光環(huán)境條件下(秋冬季)，定期采集日光溫室內(nèi)光照、溫度數(shù)據(jù)參數(shù)，同時觀察測定番茄莖葉和果實的生長，以便探討下挖式日光溫室內(nèi)的溫光條件與番茄莖葉及果實生長的關(guān)系，從而為下挖式日光溫室的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、番茄高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培管理提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

試驗于2015年9月至2016年1月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)南校園藝試驗基地土墻日光溫室內(nèi)進行。日光溫室下挖0.5 m，脊高5.5 m，內(nèi)跨10 m，東西長42 m，有效種植面積為340 m2。

番茄試材為‘圣尼斯313’品種，為購自山東安信種苗股份有限公司的5片真葉幼苗，于9月7日定植。定植前溫室內(nèi)土壤基施雞糞和復(fù)合肥，分別為180 m3/hm2和1 400 kg/hm2，于定植前兩天翻地混勻。番茄于60 cm寬小高畦栽2行，株距50 cm，大行距走道為80 cm。從第一穗果坐住后每隔20 d左右追施農(nóng)大水溶肥一次，每次用量10 kg/hm2。水溶肥分兩種，分別為N-P-K比例為20%-20%-20%的常規(guī)水溶肥以及N-P-K比例為13%-12%-35%的高鉀水溶肥，二者交替施用。番茄于5穗果打頂，其他按常規(guī)管理[8]。

本試驗采用的光輻射傳感器為TBQ-2C型，由河北邯鄲銳研智華電子有限公司生產(chǎn)；光照強度記錄儀型號為UA-002-64，由美國Onset HOBO儀器儀表公司生產(chǎn)；溫度傳感器為數(shù)字式輸出型傳感器，型號為DS18B20，精度為±0.5℃，北京昆侖中科傳感器封裝技術(shù)有限公司生產(chǎn)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為本校機電學(xué)院制作，精度符合測試要求。

1.2試驗方法

1.2.1 環(huán)境指標(biāo)的測定 環(huán)境測量設(shè)定儀器以每30 min測量1次的頻率記錄環(huán)境數(shù)據(jù)，顯示并存儲到數(shù)據(jù)采集器中。每記錄1次溫度，光照強度是30 min內(nèi)的平均值，光輻射量是30 min內(nèi)的累積值。

(1) 溫度的測定。在跨度10 m的溫室內(nèi)距后墻2.75、5.5、8.25 m處分別設(shè)距地面高1、2、3 m的氣溫觀測點，共9個。并埋設(shè)5、10 cm不同深度的地溫測量儀測地溫。

日積溫：該時期每天按24 h計算，每30 min記錄1次超過10℃以上溫度的平均值，每天累加后為日積溫值，單位：℃/d。

見光時段小時均溫：該時期見光時段每天按13 h計算，每30 min記錄1次溫度均值的平均值。

日均氣溫：該時期每天按24 h計算，每30 min記錄1次溫度均值的平均值。

夜均氣溫：該時期不見光時段每天按11 h計算，每30 min記錄1次溫度均值的平均值。

(2) 光照的測定。在距溫室前沿4 m處設(shè)置距地面1.5 m和2.2 m的兩個觀測點，記錄光輻射。

光輻射：該時期見光時段每天按13 h計算，每30 min記錄1次太陽輻射量并取兩個觀測點的平均值。

1.2.2 生長發(fā)育指標(biāo)的測定

(1) 節(jié)間長度、莖粗的測定。隨機選取生長一致的9株番茄掛牌標(biāo)記，用游標(biāo)卡尺測量第三穗果之上節(jié)間莖粗、用直尺測量節(jié)間長度。

(2)葉面積生長量的測定。葉面積測定選擇標(biāo)記的番茄植株，從第二穗果之上第二片展開葉縱橫徑分別大于3、2 cm時開始測量(縱徑×橫徑≥3 cm×2 cm)， 利用下列公式計算葉面積[9]：

S=R·(Lc×Lmaxk)。

式中，S為葉面積，Lc為葉片長，Lmaxk為最大葉寬。R為葉面積系數(shù)，R=0.3782(020 cm)[10]。

(3)果實橫徑的測定。測定使用游標(biāo)卡尺，并于測定果實橫徑大于5mm時進行記錄標(biāo)記，每天測量直至果實橫徑基本不變。

2 結(jié)果與分析

2.1番茄結(jié)果中期節(jié)間長日增長量與溫度和光輻射的關(guān)系

如圖1所示，從11月1日開始，番茄節(jié)間的伸長已逐漸進入快速增長階段，并且明顯受到日積溫的影響，直至11月9日日積溫雖然很高，但節(jié)間長日增長量開始變緩，與日積溫的關(guān)系變得不明顯?？梢钥闯?，日積溫對于節(jié)間伸長的影響主要是在節(jié)間快速伸長階段，大約10 d左右。由圖2可以看出，光輻射與番茄節(jié)間的伸長也有一定的關(guān)系，但并不如日積溫影響的那么直接。

圖1 節(jié)間長日增長量和日積溫的關(guān)系

圖3顯示了節(jié)間長日增長量與見光時段小時均溫、日均氣溫和夜均氣溫的關(guān)系。番茄節(jié)間在快速伸長階段的日增長量與見光時段小時均溫變化極顯著相關(guān)，與日均氣溫變化也有較密切的關(guān)系，但與夜均氣溫的變化關(guān)系不顯著(表1)。

圖2 節(jié)間長日增長量和光輻射的關(guān)系

圖3 節(jié)間長日增長量與見光時段小時均溫、日均氣溫和夜均氣溫的關(guān)系

2.2番茄結(jié)果中期節(jié)間莖粗與溫度和光輻射的關(guān)系

如圖4、圖5所示，在測量的前6 d，節(jié)間莖粗日增長量的變化受日積溫和光輻射的影響都比較明顯，此后節(jié)間莖粗日增長量逐漸變緩，直至停止，日積溫與光輻射的變化未使其受到明顯的影響。

由圖6可知，節(jié)間莖粗日增長量受氣溫的影響也是在測量的初期，節(jié)間莖粗日增長量與見光時段小時均溫、日均氣溫都有顯著的正相關(guān)關(guān)系(表1)，與夜均氣溫的變化關(guān)系不大。而莖粗日增長量開始變緩后，受見光時段小時均溫和日均氣溫的影響也變得不再顯著。

圖4 節(jié)間莖粗日增長量和日積溫的關(guān)系

圖5 節(jié)間莖粗日增長量和光輻射的關(guān)系

圖6 節(jié)間莖粗日增長量與見光時段小時均溫、

2.3番茄葉面積與溫度和光輻射的關(guān)系

由圖7、圖8可以看出，在番茄葉片伸展初期，生長速度較慢，日積溫和光輻射對葉面積日增長量的影響較小(測定的前7 d)；此后，隨著日積溫和光輻射的變化，葉面積日增長量顯著增加，與日積溫和光輻射表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)(表1)；日積溫和光輻射的下降也使葉面積日增長量明顯減少。20日以后，日積溫和光輻射有升高或降低的變化，而葉面積日增長量卻呈現(xiàn)出一直減少的趨勢，直至葉面積不再增加。

圖9顯示了葉面積日增長量與見光時段小時均溫、日均氣溫和夜均氣溫的關(guān)系?？梢钥闯?，葉面積在快速伸展階段(8日至20日)，日增長量與見光時段小時均溫和日均氣溫有著明顯的正相關(guān)，葉面積伸展初期和緩慢增長的后階段與其關(guān)系不明顯；在葉面積生長的整個時期，其日增長量與夜均氣溫未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)(表1)。

圖7 葉面積日增長量與日積溫的關(guān)系

圖8 葉面積日增長量與光輻射的關(guān)系

圖9 葉面積與見光時段小時均溫、

2.4番茄果實生長與溫度和光輻射的關(guān)系

由圖10、圖11可以看出，番茄果實的膨大，初期增大緩慢，逐漸進入快速增大期，后期又逐漸緩慢下來，是比較典型的“S”曲線。在果實進入快速膨大期(10月10日)后，日積溫、見光時段小時均溫和日均氣溫均處于上升或較高的階段，果實的膨大速度也較快；此后，日積溫、見光時段小時均溫和日均氣溫均是逐漸降低的趨勢，但對此時的果實膨大速度沒有太大的影響；11月5日以后，果實膨大速度進入緩慢時期，直至停止膨大，此期間的日積溫、見光時段小時均溫和日均氣溫雖然也有增減的變化，但因果實膨大已將結(jié)束，也就未表現(xiàn)出溫度對其的影響(圖12)。

圖10 果實橫徑與日積溫的關(guān)系

圖11 果實橫徑與光輻射的關(guān)系

圖12 果實橫徑和見光時段小時均溫、平均氣溫和夜均氣溫的關(guān)系

表1 番茄結(jié)果中期節(jié)間、葉面積(快速增長期)與日積溫、光輻射等相關(guān)系數(shù)

注：*表示顯著相關(guān)(α=0.05)，**表示極顯著相關(guān)(α=0.01)。

3 討論與結(jié)論

研究顯示，在日光溫室番茄的秋冬生產(chǎn)中，番茄莖葉生長和果實的膨大與設(shè)施的溫光條件有著密切的關(guān)系[2,4]。本試驗中，番茄莖節(jié)間長度在快速伸長的時期明顯受到日積溫和見光時段小時均溫的影響，二者均呈極顯著正相關(guān)，一定程度上也受到光輻射和日均氣溫的影響，夜均氣溫的影響不明顯。番茄節(jié)間莖粗的增加，與見光時段小時均溫的關(guān)系比較密切，也受到日積溫和日均氣溫的影響，與光輻射量和夜均氣溫的關(guān)系不大。番茄葉面積的增加受日積溫、日均氣溫和見光時段小時均溫的影響極大，均達極顯著正相關(guān)，受光輻射量的影響也達到顯著水平。番茄果實的膨大明顯受到溫度的影響，與見光時段小時均溫呈極顯著正相關(guān)，與日積溫和日均氣溫呈顯著正相關(guān)，受光輻射量和夜均氣溫的影響較小。可以看出，光輻射量對番茄莖葉生長和果實膨大的直接影響較小，其影響是通過對設(shè)施內(nèi)溫度的升高或降低而實現(xiàn)的[7,9]。

因此，建議在番茄秋冬茬管理過程中，應(yīng)盡可能改善設(shè)施內(nèi)的光照條件，保證充足的熱源；應(yīng)高度重視溫光的調(diào)控，可極顯著促進番茄莖的伸長和加粗，快速擴大葉面積，有利于果實的膨大；另外也要重視與見光時段小時均溫有直接關(guān)系的日積溫和日均氣溫的調(diào)控，使其更有助于番茄莖葉和果實的生長發(fā)育；適當(dāng)控制夜均氣溫，減少植株的呼吸消耗，有助于提高番茄果實產(chǎn)量。

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TheRelationshipbetweentheGrowthofStems,LeavesandFruitsofTomatoinAutumnandTemperatureandLightEnvironmentinSolarGreenhouse

Jia Haichen1, Wang Xiufeng1,2, Shi Yuliang1,4, Han Huihui1, Yang Fengjuan1,2, Wei Min1,3, Shi Qinghua1,2

(1.CollegeofHorticultureScienceandEngineering,ShandongAgriculturalUniversity,Taian271018,China; 2.StateKeyLaboratoryofCropBiology,Taian271018,China; 3.ScientificObservingandExperimentalStationofEnvironmentControlledAgriculturalEngineeringinHuang-Huai-HaiRegion,MinistryofAgriculture,Taian271018,China; 4.CollegeofHorticulture,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.011

2017-03-10

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CAR-25)

賈海晨(1990—)，男，碩士研究生，從事設(shè)施環(huán)境工程與調(diào)控方面的研究。E-mail: xiaojiaxiaoqinghua@163.com

王秀峰(1957—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事設(shè)施環(huán)境工程與調(diào)控方面的工作和研究。E-mail: xfwang@sdau.edu.cn

S641.225.5

A

1001-4942(2017)09-0056-05