空間電場(chǎng)對(duì)日光溫室番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響

邢恩臻 ，陳曉峰 ，安 毅 ，隋好林 ，王英磊 ，劉 偉

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院，山東 煙臺(tái) 264670；2.煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東 煙臺(tái) 264001）

在我國(guó)北方地區(qū)，日光溫室冬春茬栽培往往由于氣溫較低，不能經(jīng)常通風(fēng)透氣，導(dǎo)致棚室內(nèi)蔬菜作物生長(zhǎng)面臨低溫、高濕、弱光等問(wèn)題[1-2]，且日光溫室內(nèi)的小氣候受外界天氣條件影響較大[3-4]?？臻g電場(chǎng)技術(shù)作為一種新興的高科技技術(shù)手段，在對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境的調(diào)控作用方面有著十分顯著的效果，其原理是將水蒸氣在電場(chǎng)離子驅(qū)動(dòng)作用下聚集遷移，在陽(yáng)極上附著變成液態(tài)水，使空氣中的濕度下降[5]。該技術(shù)逐漸應(yīng)用于設(shè)施蔬菜栽培中，以達(dá)到除霧、降低空氣含水量的目的，進(jìn)而改變棚室環(huán)境因子如光照強(qiáng)度、空氣溫度等[6]。目前，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)應(yīng)用空間電場(chǎng)技術(shù)研究主要集中在作物生長(zhǎng)發(fā)育和植株生理特性提高上[7-11]，對(duì)空間電場(chǎng)改變?nèi)展鉁厥倚夂蚝屯寥览砘再|(zhì)上的研究較少。

本試驗(yàn)就空間電場(chǎng)對(duì)日光溫室番茄生長(zhǎng)環(huán)境的影響進(jìn)行了研究，以期為空間電場(chǎng)技術(shù)在日光溫室蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試番茄品種為里昂198。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年11月至2017年1月在山東省煙臺(tái)市高陵生態(tài)產(chǎn)業(yè)園的番茄日光溫室中進(jìn)行。試驗(yàn)日光溫室均為跨度10 m、長(zhǎng)度50 m的同規(guī)格鋼架結(jié)構(gòu)。處理溫室加裝3DFC-450型溫室電除霧防病促生系統(tǒng)，內(nèi)部形成空間電場(chǎng)，對(duì)照溫室未加裝空間電場(chǎng)。在2016年12月，選取晴天和陰天，在溫室的中心點(diǎn)，離地面高度1 m處，設(shè)置溫濕度和光照強(qiáng)度測(cè)定點(diǎn)。晴天條件下，8：00和16：00正常揭蓋草苫，9：00—15：00開(kāi)啟通風(fēng)口，陰天溫度較低，正常揭蓋草苫，不通風(fēng)。采用DJL-18溫濕光記錄儀（浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司）觀測(cè)記錄日光溫室內(nèi)的溫度、濕度和光照強(qiáng)度。

分別在定植前和采收后采集處理和對(duì)照溫室的土壤樣本，土壤樣本采取多點(diǎn)分布的原則，取樣深度為0～30 cm，充分混合后分為5份，每份保留1 kg左右，貼好標(biāo)簽帶回實(shí)驗(yàn)室備用。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)篩后，進(jìn)行土壤基本理化性質(zhì)、礦質(zhì)元素的測(cè)定[12-13]。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤理化性狀測(cè)定 有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散-滴定法測(cè)定；速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用1 mol/L乙酸銨浸提-火焰分光光度計(jì)法測(cè)定；pH值測(cè)定采用5∶1土水比浸提，用MettlerToledoMP120 pH計(jì)測(cè)定；細(xì)菌、真菌、放線菌采用稀釋平板法測(cè)定[14]，其中，細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌培養(yǎng)采用馬丁氏培養(yǎng)基，放線菌培養(yǎng)采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基。

1.3.2 番茄植株生物學(xué)性狀和產(chǎn)量測(cè)定 主要測(cè)定處理和對(duì)照棚室番茄植株在盛果期株高、莖粗，以及整個(gè)生長(zhǎng)周期番茄單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量。每個(gè)性狀各測(cè)定20個(gè)樣本，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間電場(chǎng)對(duì)日光溫室溫濕度變化的影響

2.1.1 空間電場(chǎng)對(duì)日光溫室氣溫變化的影響 由圖1可知，晴天條件下，處理和對(duì)照溫室氣溫差異不大，對(duì)照溫室內(nèi)氣溫升降幅度比處理溫室稍大。陰天條件下，處理和對(duì)照溫室在11：00溫度相差不大，處理溫室平均氣溫比對(duì)照溫室高0.5℃；14：00以后對(duì)照溫室內(nèi)溫度下降明顯，此后對(duì)照溫室溫度一直處于快速下降階段，且溫度明顯低于處理溫室。

2.1.2 空間電場(chǎng)對(duì)日光溫室內(nèi)空氣相對(duì)濕度變化的影響 由圖2可知，晴天條件下，處理和對(duì)照溫室空氣相對(duì)濕度在0：00—9：00呈緩慢上升趨勢(shì)，處理溫室平均空氣相對(duì)濕度為90.6%，比對(duì)照溫室（95.7%）低 5.1百分點(diǎn)；10：00—12：00空氣相對(duì)濕度急劇下降，12:00達(dá)到最低，處理溫室比對(duì)照溫室平均低6百分點(diǎn)。12：00以后空氣相對(duì)濕度又開(kāi)始不斷上升，到24：00時(shí)，處理溫室空氣相對(duì)濕度為86.6%，比對(duì)照（94.7%）低8.1百分點(diǎn)。

陰天條件下，處理和對(duì)照溫室空氣相對(duì)濕度在0：00—14：00 呈緩慢下降趨勢(shì)，14：00 達(dá)到最低，處理溫室空氣相對(duì)濕度為85.6%，比對(duì)照（88.7%）低3.1百分點(diǎn)；14：00以后溫室內(nèi)空氣相對(duì)濕度又開(kāi)始上升，到24：00時(shí)，處理溫室空氣相對(duì)濕度為92%，比對(duì)照（97.3%）低5.3百分點(diǎn)。

2.1.3 不同處理溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度的相關(guān)性分析 由表1可知，陰天條件下，對(duì)照溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度呈顯著負(fù)相關(guān)，處理溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度呈不顯著負(fù)相關(guān)（白天）；對(duì)照溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度不相關(guān)，處理溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度呈不顯著的正相關(guān)（夜間）。說(shuō)明在冬季陰天條件下，溫室內(nèi)氣溫低于10℃時(shí)，溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度相關(guān)性不大。白天，對(duì)照溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度成極顯著負(fù)相關(guān)，進(jìn)一步表明對(duì)照溫室的相對(duì)濕度比處理高，處理溫室內(nèi)的除濕效果明顯。

晴天條件下，白天處理和對(duì)照溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度呈顯著負(fù)相關(guān)，夜間處理和對(duì)照溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度均呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明冬季晴天條件下，溫室內(nèi)夜間氣溫10℃左右，白天溫度20℃左右時(shí)，夜間溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度相關(guān)性比白天的相關(guān)性大。這是因?yàn)榘滋焯鞖馇绾脮r(shí)進(jìn)行通風(fēng)、揭蓋草簾等管理措施對(duì)小氣候要素變化影響很大。白天處理溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度的相關(guān)性比對(duì)照溫室大，也表明處理溫室內(nèi)的除濕效果明顯。

表1 不同天氣條件下日光溫室內(nèi)氣溫與相對(duì)濕度的相關(guān)性

2.2 空間電場(chǎng)對(duì)日光溫室光照強(qiáng)度變化的影響

由圖3可知，晴天條件下，處理和對(duì)照溫室在9：00—14：00 光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，14：00 達(dá)到最高，處理比對(duì)照溫室光照強(qiáng)度高約4 000 lx；14：00后光照強(qiáng)度開(kāi)始減弱，16：00降至最低，處理溫室比對(duì)照溫室光照強(qiáng)度高約1 000 lx。陰天條件下，處理和對(duì)照溫室在 9：00—12：00 光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，12：00達(dá)到最高，處理溫室比對(duì)照溫室光照強(qiáng)度低1 500 lx左右；12：00以后光照強(qiáng)度開(kāi)始減弱，14：00降至最低，處理溫室比對(duì)照溫室光照強(qiáng)度低600 lx左右。

2.3 空間電場(chǎng)對(duì)日光溫室土壤環(huán)境的影響

2.3.1 空間電場(chǎng)對(duì)土壤養(yǎng)分的影響 從表2可以看出，處理溫室在整個(gè)作物生長(zhǎng)周期土壤堿解氮、速效磷含量增加，土壤速效鉀含量變化不大，土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯降低。對(duì)照溫室番茄土壤堿解氮、土壤速效鉀含量變化不大，僅略微降低，土壤速效磷和有機(jī)質(zhì)含量降低明顯。從表還2可以看出，對(duì)照溫室pH值變化不大，處理棚室pH變化幅度較大，土壤pH更趨向中性。

表2 空間電場(chǎng)對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.3.2 空間電場(chǎng)對(duì)土壤微生物含量的影響 從表 3可以看出，處理溫室土壤放線菌數(shù)量增加，采收結(jié)束后測(cè)得的放線菌數(shù)量約為定植前的1.77倍，而對(duì)照溫室放線菌數(shù)量呈明顯下降趨勢(shì)，采收后測(cè)得的放線菌數(shù)量約為定植前的4%；土壤細(xì)菌和真菌在處理溫室和對(duì)照溫室內(nèi)變化情況一致，均呈現(xiàn)一定程度的減少，但真菌在處理棚室土壤中數(shù)量減少更為明顯。

表3 空間電場(chǎng)對(duì)土壤微生物含量的影響

2.4 空間電場(chǎng)對(duì)番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

由表4可知，處理溫室番茄植株株高與對(duì)照差距不明顯；處理溫室比對(duì)照溫室番茄植株莖粗增加6.75%；處理和對(duì)照溫室單株結(jié)果數(shù)差異不明顯，處理溫室番茄單果質(zhì)量明顯高于對(duì)照，比對(duì)照高出12.47%；處理溫室比對(duì)照溫室單株產(chǎn)量高17.39%。

表4 空間電場(chǎng)對(duì)番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

目前，空間電場(chǎng)在日光溫室中的應(yīng)用研究主要集中在對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)產(chǎn)量的提高上[1，7-9]，對(duì)電場(chǎng)在改善日光溫室小氣候和土壤理化性狀上的研究較少。本研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用空間電場(chǎng)技術(shù)可以有效降低溫室內(nèi)濕度，進(jìn)而改善溫室內(nèi)氣溫驟升驟降對(duì)作物不利的影響，尤其是對(duì)陰天條件下溫室氣溫的調(diào)節(jié)作用更大。而深冬晴天條件下，安裝空間電場(chǎng)的溫室由于濕度的降低，可以考慮少放或晚放風(fēng)，以提高溫室的溫度?？梢?jiàn)，空間電場(chǎng)技術(shù)在除霧和提高溫室溫度方面具有一定的作用[7]。

有研究表明，利用電場(chǎng)技術(shù)可以提高土壤肥力尤其是氮肥含量[1，15]。本研究發(fā)現(xiàn)，采用空間電場(chǎng)技術(shù)對(duì)日光溫室土壤肥力有一定的提高，但最主要是提高了土壤速效磷含量。土壤pH對(duì)土壤微生物多樣性具有決定性作用[16-17]，利用空間電場(chǎng)技術(shù)使得溫室內(nèi)土壤pH更趨于中性，有利于土壤微生物的穩(wěn)定，主要是增加了土壤放線菌數(shù)量。

正是由于空間電場(chǎng)在改善溫室小氣候和土壤理化性狀上的作用，使得采用該技術(shù)的日光溫室番茄植株的莖稈粗度增加，單果質(zhì)量增加，從而提高了單株產(chǎn)量。

［1］賈生.溫室電除霧防病促生系統(tǒng)對(duì)4種蔬菜使用效果對(duì)比[J].農(nóng)業(yè)工程，2013，11（3）：60-62.

［2］艾希珍，張振賢.日光溫室主要生態(tài)因子變化規(guī)律及其對(duì)黃瓜光合作用的影響[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2002，8（1）：41-46.

［3］金志鳳，周勝軍，朱育強(qiáng).不同天氣條件下日光溫室內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的變化特征[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，19（3）：188-191.

［4］郜慶爐，薛香，段愛(ài)旺.日光溫室內(nèi)溫度特點(diǎn)及其變化規(guī)律研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2003，22（6）：50-53.

［5］謝莉，孫岐.高壓電場(chǎng)在溫室和畜禽舍中除濕、除臭、消毒應(yīng)用機(jī)理的分析與研究[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2003，29（1）：23-25.

［6］易忠經(jīng)，周為華，劉濱疆.溫室電除霧防病促生機(jī)的除霧降濕效果[J].農(nóng)業(yè)工程，2015，5（6）：37-39.

［7］張佳，李海平，李靈芝，等.空間電場(chǎng)對(duì)番茄初果期生長(zhǎng)及生理特性的影響 [J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，37（11）：785-788.

［8］賈生.溫室電除霧防病促生系統(tǒng)對(duì)4種蔬菜使用效果對(duì)比[J].2013，3（Z2）：59-62.

［9］安紅艷，張京開(kāi)，劉旺，等.空間電場(chǎng)和聲波助長(zhǎng)技術(shù)對(duì)日光溫室油菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].蔬菜，2017（2）：74-77.

［10］曹永軍，習(xí)崗，宋清，等.不同強(qiáng)度靜電場(chǎng)長(zhǎng)期處理對(duì)3種作物幾種光合生理指標(biāo)的影響 [J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，28（1）：86-90.

［11］曹永軍，程萍，王燕鵬.不同靜電場(chǎng)處理種子對(duì)作物葉片幾種生理指標(biāo)的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（10）：156-159.

［12］中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981：62-142.

［13］鮑士旦.土壤農(nóng)化分析 [M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：30-109.

［14］中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所.微生物室土壤微生物研究法[M].北京：科學(xué)出版社，1985：43-57.

［15］楊文霞，侯敏莉，劉濱疆.電除霧滅菌促生系統(tǒng)在溫室蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化，2003（4）：34.

［16］SEOH N，JEONBY，TRANH T，et al.Influence of pulsed electric field on growths of soil bacteria and pepper plant[J].Korean Journal of Chemical Engineering，2010，27（2）：560-566.

［17］朱良，李良，韓國(guó)君，等.日光溫室種植年限對(duì)土壤養(yǎng)分與土壤微生物數(shù)量的影響[J].甘肅農(nóng)大學(xué)報(bào)，2017，52（3）：33-36.