青島地區夏季高溫對大棚番茄和諧品種生長發育的影響

邢曼曼+劉歡

摘要 以青島地區的有效光合輻射、溫度、濕度和風速等基本氣象數據為基礎，結合地區大棚結構特點，將和諧品種番茄作為試驗材料，以越夏栽培番茄的溫度需求特性為前提，通過不同溫室環境調控處理（通風和遮光處理）對番茄生長發育及產量和品質造成的影響進行了研究。結果表明，通過增加通風量和遮光率可以有效地降低夏季大棚環境溫度，適當使用遮陽網是應對夏季大棚高溫脅迫的有效方法。隨光合光量子通量密度的增加，番茄株高增高，隨通風口的擴大番茄的莖粗減小；通風量一致時，光照是影響番茄莖粗的主要條件。光照情況一致時，通風對于番茄果實沒有明顯的影響；通風情況一致時，光照影響了番茄中營養物質如有機物和維生素的量，同時酸性與甜性的比例也明顯下降，表明完全光照的情況下進行范圍內最大通風的方式，可以得到最優質的番茄成品。綜合評價，在試驗范圍內，遮光率50%、通風口開100%是大棚番茄越夏栽培的最佳溫光環境調控技術。

關鍵詞 夏季高溫；番茄；品質；影響；山東青島

中圖分類號 S162.5 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）24-0160-04

近年來，中國農業大棚技術得到飛速發展，由于青島獨特的地形地勢、土壤環境、氣候變化等條件的影響以及金融和科技方面擁有的優勢，可以利用溫室進行蔬菜出產時間的提前和延后以滿足淡季需求，并取得了巨大的進步[1]。大棚環境溫度、濕度、光照等是影響蔬菜產量和品質的主要環境參數[2]。

青島地區由于夏季持續時間長、平均氣溫高，在此期間，溫室內氣溫甚至可以高達40 ℃，植物根本無法適應如此高溫，導致夏季大棚閑置，造成資源浪費。因此，考慮如何控制夏季大棚溫室內的溫度環境，研究新型、多功能且低消耗的溫室設備迫在眉睫。

1 材料與方法

1.1 試驗場地及材料

試驗場地選定在青島市設施農業氣象試驗基地，選擇60.0 m×12.0 m×4.2 m春暖大棚4棟，肩高1.8 m，風口寬度2 m。其中，1棟大棚作為預試驗大棚，另外3棟大棚作為試驗處理大棚，大棚使用淄博合資企業生產的天鶴牌PO大棚膜。選擇由以色列海澤拉公司生產，青島即墨國家農業高新技術開發區管理委員會提供的和諧番茄作為試驗材料。

1.2 試驗設計

2015年5月4—12日進行預試驗，利用塑料薄膜隔出3個處理隔間（A/B/C），面積相同，之間密封。根據試驗因子設置3組試驗：5月4—6日進行通風試驗，不蓋遮陽網；5月7—9日進行遮光試驗，風口開啟50%；5月10—12日進行灌水試驗，不蓋遮陽網，風口開啟50%。通過預試驗發現，改變通風口通風量和遮陽網遮光面積可以顯著改變大棚內氣溫，而灌水對大棚內氣溫變化的影響相對不明顯（表1），又因為灌水量增大易引發植株病害，所以將灌水作為次要研究因素。試驗以通風和遮光處理作為重點研究對象，且通風和遮光簡單易行，在實際生產中實施方便，是廣大種植戶常用的處理方式[3]。

5月中旬種植番茄幼苗。3棟試驗大棚分別利用塑料薄膜隔出3個處理隔間，面積相同，之間密封。遮陽（L）和通風（W）各設計3個區域，每個區域有3個試驗塊，組成9個試驗組，分別為處理L1W1：無遮陽網，通風口全開；處理L1W2：無遮陽網，通風口75%；處理L1W3：無遮陽網，通風口50%；處理L2W1：遮陽網遮50%，通風口全開；處理L2W2：遮陽網遮50%，通風口75%；處理L2W3：遮陽網遮50%，通風口50%；處理L3W1：遮陽網遮75%，通風口全開；處理L3W2：遮陽網遮75%，通風口75%；處理L3W3：遮陽網遮75%，通風口50%。其中1號棚安排處理L1W1、L1W2、L1W3，2號棚安排處理L2W1、L2W2、L2W3，3號棚安排處理L3W1、L3W2、L3W3。在棚外、每棟大棚各處理小區內部分別設置氣象采集器，根據模型需求確定測定變量種類和采集數據間隔周期，建立動態測定數據庫。

1.3 試驗項目測定

分別在每月上、中、下旬，測定番茄植株的生長發育指標、光合生理變化，并在不同的生長發育階段進行測定，在果實采收期測定果實的產量和品質。建立外界數據、大棚氣溫和番茄發育的數學模型。

1.3.1 生長指標。生長指標包括株高和莖粗。每處理小區選取100株代表性植株掛牌，自番茄定植后每10 d測量1次。120 d生長期時，完成生長指標測定后打頂。

1.3.2 光合生理指標。于番茄開花盛期，天氣晴朗時，于9：00用LI-6400型便攜式光合儀測定從頂葉向下第4片離體功能葉片的凈光合速率（Pn）。

1.3.3 果實產量測定。依據實際成熟狀況進行人工采收，采收時只將每個小區中間4壟56株作為實際產量觀測株。產量和單果重在每次收獲時均進行測定，單果重用精度為1 g的電子秤測量，總產量采用56株番茄單果重總和按面積進行折算。

1.3.4 果實品質測定。可溶性固形物（%）用糖度計測定，重復測定3～4次，取平均值。有機酸含量（%）用滴定法測定，重復測定3～4次，取平均值。VC含量（mg/100 g）用草酸-EDTA溶液采用鉬藍比色法測定。

2 結果與分析

2.1 遮光通風處理對大棚環境的影響

在番茄全生育期內，使用位于各處理中央位置和大棚外部的PC-4便攜式移動氣象站連續監測大棚內部、外部的溫度和光合有效輻射，每15 min記錄一組數據。溫度為日平均氣溫，光合有效輻射為當天9：00—16：00之間的平均光合有效輻射。

2.1.1 遮光通風處理對大棚溫度的影響。通過分析3種遮光條件下大棚內溫度變化曲線，發現相同通風條件下，遮光率越高降溫效果越明顯。溫度最高的是L1，且明顯高于室外溫度；L2和L3溫度基本低于室外溫度，且L3的大棚溫度最低。3種遮光條件下，棚內最高溫比最低溫高13.5 ℃。因此，調整遮光面積是控制大棚內氣溫的有效手段。endprint

通過分析3種通風條件下大棚內溫度變化曲線，發現相同遮光條件下，通風量越大，降溫效果越明顯。W3溫度最高，且明顯大于棚外溫度，W1和W2則普遍比棚外溫度低，其中W3比W1高14.9 ℃。

圖1表示9種通風遮光條件下，棚內溫度變化曲線。可以看出，遮光和通風同時改變時，大棚的溫度改變最明顯。處理L1W3棚內溫度最高，且遠遠高于其他組合，處理L3W1最低，最高和最低溫差20.1 ℃。當夏季室外溫度較高時，為降低棚內溫度，可以增大通風量和遮光面積。

2.1.2 遮光處理對大棚光照的影響。由圖2可以看出，不同遮光處理間光合光量子通量密度（PPFD）表現明顯差異。通過對番茄全生育期內數據結果的統計分析，L1平均PPFD為467.13 μmol/（m2·s），L2平均PPFD為255.98 μmol/（m2·s），L3平均PPFD為123.40 μmol/（m2·s）。覆蓋遮陽網可以明顯降低大棚光照條件，棚內PPFD隨遮光率增加而降低[4]。

2.1.3 影響大棚內溫度的環境因子分析。以室內溫度Y為目標，室外溫度X1、室外光照強度X2為自變量，進行回歸分析，得回歸方程。

Y=0.805 2+0.916 9X1+0.000 5X2

式中，Y與實際觀測到的棚內溫度相關系數R=0.98，通過了顯著性檢驗。表明室外溫度和光照強度是影響大棚室內溫度的主要影響因素，通過調節大棚環境，能夠降低夏季高溫脅迫的影響。

對回歸方程進行F檢驗，表明回歸方程顯著，說明方程具有可靠代表性。

方程偏相關檢驗表明，r（y，X1）偏相關系數為0.967 7，t檢驗值18.004 0；r（y，X2）偏相關系數為0.314 9，t檢驗值1.556 3。室外溫度和光照對大棚內溫度的t檢驗均達到顯著水平，但溫度的影響遠超過光照的影響。

2.2 遮光通風處理對番茄株高和莖粗的影響

2.2.1 遮光通風處理對番茄株高的影響。由表2可知，番茄的增長程度隨著通風和擋光的改變而不同，且在整個生育期內不同生育階段的差異都表現出一致性。整體上說，處理L1W3株高最高，平均高度達127.21 cm；最低的是處理L3W1，平均高度為92.11 cm。番茄定植120 d，高度在170.6～237.2 cm之間，株高差達66.6 cm。

不同通風和遮光處理間番茄株高存在顯著性差異，表現為隨通風面積增加，株高降低；隨PPFD增加，株高增高。擋光相同只改變通風時，株高普遍比通風相同只改變遮光時差別要大，株高隨合成PPFD的增加而增加。相同遮光條件下，W3普遍高于其他2種情況；相同通風條件下，L1普遍高于其他2種情況。說明擋光和通風都是影響番茄生長高度的重要因素，適當增大光照和通風有利于植株長高。

通過分析不同時期各遮光和通風處理番茄株高增長量的變化可知，不同時期番茄株高增長量有較大變化，番茄定植后20～40 d（花期）和定植后100～120 d（果實成熟期）株高增長較快，這可能與植株所處的不同生長階段有關，也可能與植株不同的生長階段大棚內的氣溫、光照等環境條件有關[5]。

2.2.2 遮光通風處理對番茄莖粗的影響。由表3可知，不同遮光和通風處理各時期番茄莖粗有顯著差異，整個生育期內不同生育階段的差異沒有表現出一致性。總體看來，處理L2W1番茄的莖最粗，平均莖粗10.95 mm；相反處理L3W3莖最細，平均莖粗9.76 mm。定植120 d后，2個處理間番茄莖粗差達1.3 cm。相同遮光不同通風處理間番茄植株莖粗存在顯著性差異，表現為隨通風面積增加莖粗降低；相同通風條件下，通過調節遮光水平可以明顯影響番茄植株莖粗。

2.3 遮光通風處理對番茄凈光合速率的影響

由圖3可以看出，相比通風條件，遮光條件對番茄葉片的凈光合速率影響更為顯著，番茄葉片凈光合速率隨遮光率的增大而顯著下降。通過調節通風面積可以影響到番茄功能葉片的凈光合速率，這可能與大棚內溫度的變化有關[6]。

2.4 遮光通風處理對番茄單果重和產量的影響

在市場對新鮮番茄的4個等級劃分中，單果重在125～250 g范圍內為一類果[7]。

由圖4可以看出，不同通風遮光處理對番茄平均單果重有影響，表現為相同遮光條件下，隨通風面積增加單果重提高。其中處理L2W1的單果重最大，為147.1 g，處理L3W3最小，為137.7 g。各處理番茄平均單果重在137.7～147.1 g之間，皆處在市場對新鮮番茄的4個等級劃分中的一類果范圍之內。而當通風不變時，遮光面積增大會導致番茄單果重下降[8]。

與處理L3W1相比，處理L1W1顯著提高了單果重，處理L3W2、L3W3顯著降低了單果重，其他處理和處理L3W1相比沒有顯著差異。

分析9種遮光和通風條件下番茄植株總產量的變化得出，不同通風遮光處理對番茄總產量有顯著影響。相同遮光條件下，番茄總產量隨通風面積增加而提高。其中以處理L2W1最高，為175.48 t/hm2，其他處理與處理L2W1相比均偏低，其中處理L3W3的偏低幅度最大，為26.13%，處理L1W1的偏低幅度最小，為2.95%。

綜上所述，遮光條件相同時，充分通風更利于番茄果實單果重和總產量的提高；相同通風條件下，適當遮光更利于番茄總產量的提高[9]，這可能與遮光條件下番茄植株生殖生長與營養生長的比例分配關系調整和番茄坐果率的提高有一定關系[10]。

2.5 遮光通風處理對番茄果實品質的影響

番茄的可溶性固形物、有機酸、VC含量等指標集中反映了番茄果實的內在品質，即風味品質。

由表4可以看出，相同遮光條件不同通風處理的番茄果實可溶性固形物含量差異不明顯，相同通風條件不同遮光處理的可溶性固形物含量存在顯著差異，表現為隨PPFD的增加可溶性固形物含量提高。處理L1W1、L1W2的可溶性固形物含量最高，均為4.67%，處理L3W3的可溶性固形物含量最低，為3.93%。相同遮光條件不同通風處理的番茄果實可滴定酸含量差異不明顯，相同通風條件不同遮光處理的可滴定酸含量有顯著差異，表現為隨PPFD的增加可滴定酸含量降低。其中處理L3W1可滴定酸含量最高，為0.390%，處理L1W3可滴定酸含量最低，為0.342%。相同遮光條件不同通風處理的番茄果實VC含量差異不明顯，相同通風條件不同遮光處理的VC含量存在顯著差異，表現為隨PPFD的增加VC含量提高。其中處理L1W1 VC含量最高，為24.22 mg/100 g，處理L3W3 VC含量最低，為20.26 mg/100 g。相同遮光條件不同通風處理的番茄果實糖酸比差異不明顯，相同通風條件不同遮光處理的番茄果實糖酸比存在顯著差異，表現為隨PPFD的增加糖酸比提高。處理L1W1、L1W2糖酸比最高，均為13.58，處理L3W1糖酸比最低，為10.17[11]。endprint

2.6 番茄生長發育與大棚環境因子的定量關系

綜上所述，大棚內外的環境變化會對番茄的產量和質量產生重要影響。為定量分析番茄各生長指標與環境要素之間的關系，以不同處理下大棚內的光照X1、氣溫X2和濕度X3為自變量，通過回歸分析的方式，確定番茄植株生長量Y1、產量Y2、果實內固形物含量Y3與這些因子間的定量關系。回歸方程如下：

Y1=0.046 4+0.052 3X2+0.000 5X3；

Y2=250.050 5-0.037 8X1-1.248 7X3；

Y3=3.994 6+0.002 1X1-0.01X2。

通過分析可以得出，大棚番茄植株的生長主要是由溫度控制的，棚內濕度也具有促進效果；番茄產量在強光下有抑制效應，且棚內高濕度也不利于果實膨大；番茄果實品質主要受強光照的促進，而高溫會導致內含物降低。由此可見，番茄的不同生長指標所受到的主要控制因素是不一樣的，根據區域環境的變換，適當調節大棚內光照、溫度和濕度等條件，將會對提高大棚番茄的產量和品質起到重要作用。

3 結論與討論

試驗結果表明，遮光通風處理配合能有效降低大棚溫度。覆蓋遮陽網可以明顯降低大棚內光照條件，棚內PPFD隨遮光率增加而降低，相同通風條件下增加遮光率可以降低大棚溫度，相同遮光條件下增加通風面積也可以降低大棚溫度，說明通過增加通風量和遮光率可以有效地降低夏季大棚環境氣溫，但光照條件同步減弱。

通風遮光處理可以顯著影響番茄的生長發育。遮光處理一是可以減少PPFD，影響植物光合作用，進而影響植物生長；二是可以降低大棚氣溫，進而影響植物生長。

遮光通風處理可以顯著影響番茄的株高和莖粗。相同遮光條件下，番茄的株高和莖粗隨通風面積增加而降低；相同通風條件下，番茄的株高隨PPFD的增加而增高，通過調節遮光水平可以明顯影響莖粗。

遮光通風處理顯著影響番茄葉片凈光合速率。相同通風條件不同遮光處理間番茄功能葉片的凈光合速率存在顯著差異，番茄葉片凈光合速率隨遮光率的增大而顯著下降，隨PPFD的增加番茄功能葉片的凈光合速率提高。通過調節通風面積可以影響到番茄功能葉片的凈光合速率，這與大棚內氣溫的變化有關。

遮光通風處理可以顯著影響番茄的單果重和總產量。相同光照條件下，隨通風面積增加，大棚氣溫降低，番茄果實單果重和總產量增加。遮陽50%、通風口全開的番茄果實單果重最重且番茄果實總產量最高。相同通風條件下，增加光照可以提高番茄果實的單果重，但適當遮陽更利于番茄總產量的提高。

遮光處理可以顯著影響番茄的品質。相同光照條件下，通風處理對番茄品質無顯著影響。相同通風條件下，增加PPFD可提高番茄果實中可溶性固性物、VC含量，降低可滴定酸含量，增加糖酸比，無遮陽網，通風口全開的番茄果實品質最佳。

綜合評價，在試驗范圍內，遮光率50%、通風口開100%是大棚番茄越夏栽培的最佳溫光環境調控技術。

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