連陰雨寡日照對大棚草莓小氣候、產量和品質的影響

李清斌，秦奔奔，李盈盈，范凱鋒，楊 棟，陳 磊，劉 鹍

(1.慈溪市氣象局，浙江 慈溪 315300； 2.寧波市氣象局，浙江 寧波 315012； 3.中南民族大學，湖北 武漢 430074)

草莓是薔薇科草莓屬多年生常綠草本植物，因其品種繁多、適應性強等特點，在我國南北方均有種植，是世界上廣泛栽培的重要經濟作物。到2009年，中國草莓種植總產量占世界總產量的35.7%，成為世界草莓生產第一大國[1]。2016年中國草莓種植面積達12.97萬hm2[2]。浙江省作為我國草莓主產省之一，草莓種植面積達6 005.4 hm2，產量達12.5萬t[3]。近年來，隨著設施大棚栽培技術的推廣，大棚草莓種植以其高產值、效益好等優勢，得以迅速發展，成為浙江省鄉村振興特色農業產業的亮點，亦是農村經濟的新增長點。

草莓的產量和品質受多個因素綜合影響，如品種、水肥條件、氣象要素、栽培管理等。目前，品種栽培管理[4-6]和水肥條件[7-8]對草莓產量和品質的影響已有大量研究，但對于冬春季常見災害性天氣對草莓產量和品質的影響報道較少，特別是江南地區極易出現冬春季連陰雨寡日照天氣，其對大棚草莓產量和品質的影響更少。目前，國內研究主要圍繞在連陰雨寡日照天氣下，玉米、油菜、小麥和冬棗[9-12]等露地大宗農作物和果樹的生長情況變化，在大棚草莓災害指標等研究方面[13]，雖提及了連陰雨寡日照天氣對草莓花期的影響，但未進行深入研究，連陰雨寡日照天氣對南方設施大棚草莓產量和品質影響方面的定量化分析未見報道。

近年來，江南地區冬春季連陰雨寡日照天氣頻發，是設施農業氣象重要災害之一。本研究選取浙江省慈溪市大棚草莓紅頰作為研究對象，分析冬春季連陰雨寡日照對大棚草莓產量和品質的影響，探究其發生影響規律，為大棚草莓在該不良天氣條件下進行合理的田間管理提供科學依據，促進草莓生產減災增收。

1 材料與方法

1.1 材料

供試草莓品種為浙江省主栽品種紅頰，每年9月上中旬定植，12月進入采果始期，采果期可持續到次年4月底結束。

實驗在浙江省設施農業氣象試驗站(慈溪，121°17′30″E，30°12′15″N，海拔5.4 m)草莓試驗大棚內進行，大棚為南方標準GP825單體無加溫鋼管大棚，冬季采用多層膜覆蓋保溫。

1.2 方法

在試驗大棚內，隨機選取生長發育一致的10株草莓為1個小區，共4個重復。小區內草莓株距18 cm，行距30 cm。在第1茬花大量開放后，各試驗小區內固定觀測3個主花序第1朵花，記錄從開花到果實成熟采摘過程中果實生長發育情況。

1.3 指標測定

1.3.1 氣溫、空氣濕度、太陽輻射

氣溫、空氣濕度采用DHC2傳感器測量，太陽輻射采用FS-S6A傳感器測定。數據采集頻率為20 s·次-1，存儲每30 min的平均值。

1.3.2 果實性狀和產量

草莓坐果后，小區內隨機選取3株，固定觀測該株草莓主花序(主軸內抽生)一級花序第1果(中間最早開花，未來會膨大成該花序中最大果)，每隔2 d用游標卡尺測量果實橫徑、縱徑，直到成熟采摘。果實縱徑為果蒂到果實頂端的最大長度；果實橫徑為與果蒂垂直方向上果實橫徑最大測量值。將單個果實橫徑、縱徑均值稱為果徑均值，以此來代表果實大小。根據果實生長時長，求得坐果到采摘時段內果實生長變化速率。

單果質量利用MP1002(精度0.01 g)分析天平測量，單果質量統計指標獲得為各月試驗小區所采果實的單果質量平均值。

產量采取成熟即采、隨采隨測原則，用電子天平稱量各小區采摘果總質量，記錄采果日期，根據日期統計小區內各月產量，累加獲得各小區全年總產量。4小區總面積6.67 m2，計算可得到試驗小區單位面積產量。

1.3.3 可溶性固形物含量

每10 d用PAL-1數顯糖度儀(日本Atago，測量范圍0～45%)測量可溶性固形物含量，作為小區該時段可溶性固形物含量的平均水平，計算得到當月各旬可溶性固形物含量。

1.4 數據分析

使用Excel、SPSS軟件(SPSS Statistics 18.0.3)處理大棚小氣候各要素數據、各月產量和品質相關指標數據。

2 結果與分析

2.1 冬春季代表性連陰雨寡日照天氣時段篩選與各要素對比

選出2011—2019年慈溪地區冬春季8次持續時間較長的連陰雨天氣，通過對比連陰雨天氣的持續天數、該時段內的草莓棚內平均氣溫、平均濕度，以及太陽輻射日均平均值(表1)，最終選出連陰雨寡日照(單日日照時數<3 h)災害較為嚴重的3次連陰雨天氣過程，時間分別為2012年2月21日—2012年3月9日、2015年1月25日—2015年2月4日和2019年2月7日—2019年3月2日。分別將未發生連陰雨災害的相近年份同一時段作為對照組，時間分別為2011年2月21日—2011年3月9日、2016年1月25日—2016年2月4日和2018年2月7日—2018年3月2日。

白天持續較低的溫度使植物代謝減緩，有機物積累緩慢，加之夜間消耗，極不利于草莓正常生長發育。由表1可看出，慈溪地區發生連陰雨寡日照災害時段主要集中在1月下旬到3月上旬，正值大棚草莓紅頰花果期。2012年、2015年和2019年在當年均出現2次較為嚴重的連陰雨天氣，這3個年份連陰雨發生時段的棚內平均氣溫在6～9 ℃，均值為8.6 ℃；對照組(2011、2016和2018年)的平均氣溫達11.1 ℃，2018年平均氣溫最低，為9.9 ℃，但也高于試驗組平均氣溫。

連陰雨寡日照災害發生時段內，相對濕度維持在較高水平(90%以上)，均值為93.1%。由于棚內長時間處于高濕狀態，空氣中水汽飽和會導致葉片氣孔蒸騰作用降低，從而影響植物正常代謝。葉面附著水珠，極易造成草莓生長受阻和高濕病害發生。而未遭受連陰雨影響的對照組年份，平均相對濕度為79.6%。

表1 2011—2019年連陰雨寡日照發生年份與對照年份各小氣候要素對比

連陰雨寡日照時段棚內太陽輻射值極低，基本維持在28～45 W·m-2，平均為36.0 W·m-2。陰雨時段弱光照條件使草莓光合作用減弱，花果生長停滯，授粉困難；弱光照還造成植株徒長細弱，極易誘發病害，畸爛果率增加。對照組棚內太陽輻射有2 a超過了100 W·m-2，2018年棚內太陽輻射在對照組內數值最低，均值為56.7 W·m-2。對照組均值93.2 W·m-2，適宜草莓花果期生長發育。陰雨寡照時段總輻射均值較對照低61.4%。

2.2 連陰雨寡日照對草莓年產量和品質的影響

由表2可以看出，3個連陰雨寡日照年份草莓的小區產量、果實縱橫徑均顯著(P<0.05)低于對照年份。2012年、2015年和2019年的小區產量分別比2011年、2016年和2018年減產10.3%、13.3%、11.1%%，平均減產11.6%；果橫徑、果縱徑較對照年份平均偏小8.3%、9.4%。2015和2019年的畸爛果率均顯著(P<0.05)高于對照年份，2012年的畸爛果率與對照年份差異不顯著(P>0.05)。

2015年的單果質量顯著(P<0.05)大于對照年份(2016年)，比對照年份高12.6%；2012年和2019年的單果質量顯著(P<0.05)小于對照年份(2011年和2018年)，平均偏輕12.2%。2012和2015年的可溶性固形物含量顯著低于對照年份，2019年可溶性固形物含量顯著高于對照年份，可能是由于連陰雨寡日照對全年果實可溶性固形物含量總體影響有限，具體原因還需進一步研究。2015年總果數顯著少于對照年份，2012年和2019年的總果數與對照年份差異不顯著。說明連陰雨寡日照不是年總果數的主要影響因素。

2.3 連陰雨寡日照對草莓果實生長發育和產量、品質的影響

2018年12月1日至2019年3月6日，慈溪市累計降水量539.2 mm，是常年同期(215.4 mm)的2.5倍；降水日數63 d，比常年同期(37 d)偏多26 d；不間斷降水最長18 d，出現在2月5至2月22日；累積日照時數僅130.2 h，比常年同期(372.9 h)偏少65%。2018—2019年的連陰雨寡日照災害為試驗組中最嚴重的，也是歷史同期持續時間最長、雨量最多的年份，故對其進行深入分析，探究其對草莓生長發育和果實產量、品質的影響。

2.3.1 連陰雨寡日照對草莓產量的影響

連陰雨寡日照年份(2018—2019年)與對照年份(2017—2018年)草莓各月產量見圖1。兩年度均在12月底進入采果期，對照年份采果略早于連陰雨年份，12月采果量多于連陰雨寡日照年份，對照年份比連陰雨寡日照年份多59%；但由于該月采果量較少，均于月末開始采果，僅占全年產量6%～8%，可比性不明顯。由于連陰雨前期影響還未凸顯，連陰雨寡日照年份1月產量比對照年份高30%，兩年度12月與1月的總和基本持平，差異不顯著(P>0.05)，說明1月份之前連陰雨年份草莓產量還未受到明顯影響。

2月連陰雨寡日照影響開始凸顯，草莓產量受到明顯抑制，當月產量較對照年份降低33.8%。2月正值農歷新年前后，為草莓售價最高時段，約50～60元·kg-1，根據減產量估算，每667 m2受連陰雨寡日照影響損失約2 350元。受連陰雨寡日照滯后性影響，3月草莓產量較對照年份降低37.0%；此時草莓大量上市，按30元·kg-1計算，每667 m2損失約在4 541元。4月，連陰雨寡日照年份與對照年份產量相近，差異不顯著(P>0.05)。綜合分析，受連陰雨寡日照影響，產量降低最嚴重時段為2、3月份；雖然3月上旬天況已轉好，但前茬草莓花果因受連陰雨寡日照影響未發育完全而減產持續，產量恢復需要一段時間。故連陰雨寡日照對草莓產量的影響還有滯后發災特點。

表2 連陰雨寡日照年份與對照年份草莓產量、品質對比

將逐月產量累加可以看出連陰雨對全年產量影響的動態變化規律。兩年度對比，對照年份的全年總產量比連陰雨寡日照年份高18.2%；其中，1月前累計總產量差異不顯著(P>0.05)；從2月開始，連陰雨寡日照年份的總產量顯著(P<0.05)低于對照年份，截至2月底，累計總產量較對照年份低13.7%，截至3月底，累計總產量較對照年份低25.8%。其中，3月份累計總產量差異最大，是受連陰雨寡日照影響最為凸顯的月份。

柱上無相同小寫字母表示與對照相比差異顯著(P<0.05)。下同。Data marked without the same lowercase letters indicated significant difference compared with the control year at 0.05 level. The same as below.圖1 草莓試驗小區連陰雨寡日照年份(2018—2019)與對照年份(2017—2018)各月產量對比Fig.1 Monthly output in continuous rain and sunless year (2018—2019) and control year (2017—2018) in the strawberry experimental plot

2.3.2 連陰雨寡日照對草莓果實生長速率的影響

根據圖2所示，對照年份(2017—2018)草莓第2茬果主花序1級花序第1果的果實坐果時間為1月3日，成熟采摘時間為3月6日，果實發育時長均值為61 d；連陰雨寡日照年份(2018—2019)大棚草莓第2茬果主花序1級花序第1果的果實坐果時間為12月28日，受連陰雨天氣影響，果實生長減緩，成熟時間也推遲，3月5日采果，果實發育時長均值為66 d。連陰雨寡日照年份果實發育時長均值比對照年份延長了5 d。

對試驗小區固定觀測果果實橫徑生長對比發現，對照年份該批次觀測果果實橫徑均值達5.2 cm，而連陰雨寡日照年份觀測果實橫徑均值僅4.7 cm，說明受到連陰雨寡日照影響，草莓果實整體偏小。

對照年份1月份降水日數16 d，日照時數70.5 h；連陰雨寡日照年份1月降水日數17 d，日照時數66.3 h，兩者較為接近；從果實前期膨大曲線來看，1月兩者差異也較小，有著較好的對應關系。對照年份2月降水日數10 d，日照時數122.7 h；連陰雨年份2月降水日數多達21 d，日照時數僅為23 h，且日照時段集中于2019年2月上旬，整個2月基本為連陰雨寡日照典型災害時段；在2月10日之前，2019年果實膨大速率在該時段快于2018年，但隨著2019年2月中后期連陰雨災害開始發生且2月中旬幾乎無日照情況下，在本該迅速膨大的時段，果實生長出現延緩甚至停滯跡象，導致該時段果實生長速率減緩加劇，導致成熟時果實橫徑均值小于對照年份，果實橫徑均值比對照年份平均偏小9.6%。

2.3.3 連陰雨寡日照對果實單果質量的影響

選取表2中年平均指標差異有波動的單果質量指標進行逐月對比分析，結果如圖3所示。單果質量指標逐月變化情況與各月產量變化有較好的對應關系。在12和1月份，連陰雨寡日照剛發生，其對成熟果單果質量影響有限，連陰雨寡日照年份單果質量分別比對照年份高21.4%和13.6%；隨著連陰雨寡日照時間的延長，2、3、4月份連陰雨寡日照年份的月平均單果質量均小于對照年份，分別比對照年份減小3.8%、11.7%和13.9%。

圖2 連陰雨寡照年份(2018—2019)與對照年份(2017—2018)同時段草莓果橫徑Fig.2 Fruit width of strawberry in the same period of continuous rain and sunless year (2018—2019) and control year (2017—2018)

圖3 連陰雨寡日照年份(2018—2019)與對照年份(2017—2018)各月果實單果質量Fig.3 Single fruit weight in each month of the continuous rain and sunless year (2018—2019) and control year (2017—2018)

2.3.4 連陰雨寡日照對草莓可溶性固形物含量的影響

連陰雨寡日照年份共有2次較長時段的典型發生期，分別為2018年12月30日至2019年1月16日與2019年2月7日至2019年3月2日。由圖4可以看出，1月上、中旬連陰雨寡日照年份可溶性固形物含量均值僅為10.7%和11.0%，對照組年份果實可溶性固形物含量分別為12.4%和12.2%。結合多年觀測，果實可溶性固形物含量達到12%時，紅頰草莓果實品質較佳。對照年份草莓果實較佳品質平均可維持到2月底或3月初，而連陰雨寡日照年份導致草莓可溶性固形物含量下降，出現口感不佳的情況。在2個陰雨時段的間歇期，1月下旬和2月上旬，草莓果實可溶性固形物含量又回升，分別為14.0%和13.8%，到達全年峰值，甚至超越同時段對照年份。由此可見，連陰雨寡日照對可溶性固形物含量抑制較明顯，而在天況轉好后，可以在較短時間內恢復反彈，在3月上旬結束連陰雨后，3月中旬又有個小的反彈峰值，是對該規律較好的驗證。

3 結論與討論

本研究根據2011—2019年試驗棚內草莓品質數據和氣溫、相對濕度、太陽輻射等氣象要素數據分析發現，冬春季連陰雨寡日照會導致大棚草莓減產，還會造成果實生長速率減緩、果實橫縱徑變小、單果質量降低、果實畸爛果率增加等不良影響。另外，連陰雨寡日照過程結束之后，草莓果實可溶性固形物含量短時間恢復反彈明顯。

薛正平等[14]的研究表明，長時間寡日照會直接影響黃瓜單株產量，影響果實生長，造成采果時間延長，與本文中連陰雨導致草莓果實生長遲滯的結論較為一致；但其黃瓜遮光試驗是在5—7月，與冬春季連陰雨寡日照發生時棚內實際小氣候變化有較大差異；冬春季連陰雨寡照災害發生時，同時會造成低溫和高濕，所以其對草莓的影響是大棚內多個小氣候要素綜合作用的結果。張永紅等[15]研究表明，大棚櫻桃果實膨大期低溫寡日照會導致果實裂果現象加劇，櫻桃的花果期在4—5月份，裂果主要原因是濕度。本文研究表明，大棚草莓在連陰雨寡日照年份畸形果率和腐爛果率增加，這與冬春季低溫、日照偏少、高濕等綜合因素影響有關。

圖4 連陰雨寡日照年份(2018—2019)與對照年份(2017—2018)草莓的可溶性固形物含量Fig.4 Soluble solid content in the continuous rain and sunless year (2018—2019) and control year (2017—2018)

顧蘊倩等[16]研究表明，弱光條件下小麥籽粒粗蛋白含量和面粉濕面筋含量與籽粒氮含量呈正相關。劉璐等[17]研究表明，連陰雨天氣導致蘋果成熟期著色率和著色度下降，果面光潔度下降，果外觀品質劣變。本研究中，連陰雨寡日照會造成草莓可溶性固形物含量下降，出現口感不佳的情況，草莓畸形率增加，外觀品質降低。上述其他作物關于寡日照的研究，寡日照處理多采用光照調節，未考慮其他氣象因子的綜合影響；在實際生產中，連陰雨寡日照災害是由各類氣象因子綜合作用引起的[18]。本研究中，天氣條件為自然發生，無人工干預，研究結果為陰雨寡照災害發生年份對設施草莓生產的實際影響，該結果更有實際指導意義。

Keller等[19]的研究發現，光照強度對植株生長發育和營養物質含量有顯著影響。陽圣瑩等[20]研究表明，紅藍光配比為3∶1的LED光源條件下，草莓凈光合速率、單果質量、可溶性糖含量較高。錢舒婷等[21]研究表明，大棚草莓補光效果最佳的光源為紅藍光配比4.9∶1的LED光源，但該試驗選取北方冬春季75 d時長為研究對象，未結合是否發生連陰雨寡日照等天氣因素。

在發生連陰雨寡日照災害時段，可結合南方大棚設施條件給予相應的補光處理，深入探索連陰雨寡日照對草莓可溶性固形物含量的具體影響。此外，在草莓果實品質指標研究中，可加入草莓可溶性糖、可溶性蛋白和糖酸比等指標，進一步揭示連陰雨寡日照災害對大棚草莓果實品質的影響特征，以期獲得較為經濟實用的災害防御技術，幫助大棚草莓種植戶減災增收。另外，還可利用近年連陰雨災害發生的氣象數據，科學劃分連陰雨災害發生強度等級，構建連陰雨災害預報模型，研發出針對連陰雨災害設施草莓的預報預警技術方法，為冬春季設施草莓減災增收提供理論支撐。