韓會會，王秀峰，2，楊鳳娟,2，魏珉,3，史慶華,2，賈海晨

(1.山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院，山東 泰安 271018；2.作物生物學國家重點實驗室，山東 泰安 271018；3.農(nóng)業(yè)部黃淮海設(shè)施農(nóng)業(yè)工程科學觀測實驗站，山東 泰安 271018)

日光溫室溫光條件對黃瓜葉片及瓜條生長的影響

韓會會1，王秀峰1，2，楊鳳娟1,2，魏珉1,3，史慶華1,2，賈海晨1

(1.山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院，山東 泰安 271018；2.作物生物學國家重點實驗室，山東 泰安 271018；3.農(nóng)業(yè)部黃淮海設(shè)施農(nóng)業(yè)工程科學觀測實驗站，山東 泰安 271018)

以津強210黃瓜為試材，利用光溫環(huán)境監(jiān)測裝置，研究了下挖式日光溫室春季溫光環(huán)境的變化對黃瓜結(jié)瓜前期葉片及瓜條生長的影響。結(jié)果表明：在下挖式日光溫室中，春季黃瓜結(jié)瓜前期葉面積日均增長量與日均氣溫和光輻射量呈極顯著正相關(guān)，瓜條日均增長量與見光時段小時積溫也呈極顯著正相關(guān)；見光時段平均氣溫、日均氣溫和日均光照強度也都顯著影響著葉面積和瓜條日均增長量，但瓜條日均增長量與夜均氣溫相關(guān)性不顯著。

黃瓜；下挖式日光溫室；氣溫；光輻射量；見光時段小時積溫

日光溫室是指以日光為主要能量來源的一種溫室形式，在我國北方地區(qū)獲得大面積推廣。目前，國內(nèi)日光溫室多是經(jīng)驗性建造，缺乏標準的科學理論指導，以致各地建成的日光溫室內(nèi)溫光環(huán)境差異較大。郜慶爐[1]、王倩[2]、羅偉[3]等曾對當?shù)厝展鉁厥覂?nèi)的溫光環(huán)境及其相關(guān)關(guān)系進行過研究，但就溫室內(nèi)溫光條件對作物生長發(fā)育的影響研究鮮有報道。張帆洋等[4]對下挖式日光溫室內(nèi)冬季溫光環(huán)境變化進行了研究，表明冬季日光溫室內(nèi)的氣溫、淺層土壤溫度與單位面積的光輻射量呈極顯著正相關(guān)，而與室外溫度的變化相關(guān)性并不顯著。但未涉及與作物生長發(fā)育密切相關(guān)的見光時段有效積溫以及日均溫等因素的研究。

黃瓜在我國北方日光溫室生產(chǎn)中占有重要地位，但各地的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益差異很大，其主要原因是溫室環(huán)境的控制尚處于經(jīng)驗管理階段，標準化管理數(shù)據(jù)參數(shù)不足。李天來[5]提出日光溫室蔬菜栽培未來研究重點之一是日光溫室環(huán)境因素、蔬菜生長發(fā)育等信息采集及其模擬模型的建立，以便為日光溫室蔬菜栽培的智能化控制提供科學依據(jù)。李永秀等[6]通過對溫度熱效應(yīng)(TE)與光合有效輻射(PAR)共同作用水果黃瓜葉片發(fā)生和伸展速率的研究，提出了“輻熱積”的概念。王會軍[7]通過不同的光照處理，研究分析了光照對黃瓜生長發(fā)育的影響及與產(chǎn)量形成之間的定量關(guān)系，并利用積溫學說和作物生長分析法原理，建立了日光溫室黃瓜生長發(fā)育與環(huán)境因子的模擬模型。

下挖式日光溫室是山東創(chuàng)新的一種溫室類型，其所形成的室內(nèi)環(huán)境條件及與作物生長發(fā)育的關(guān)系研究甚少。本試驗在下挖式日光溫室春季的自然室內(nèi)溫光環(huán)境條件下，定期采集日光溫室內(nèi)光強、光輻射、溫度以及黃瓜生長發(fā)育數(shù)據(jù)參數(shù)，著重探討了下挖式日光溫室溫度和光照對黃瓜葉片及瓜條生長的影響，為下挖式日光溫室春季黃瓜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供較科學的管理依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

試驗于2016年3—7月在山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院下挖式日光溫室內(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。

供試黃瓜品種為津強210，兩葉一心幼苗，購自山東安信種苗股份有限公司，3月12日定植。定植前土壤底施180 m3/hm2的羊糞和1 400 kg/hm2的氮磷鉀復(fù)合肥。黃瓜栽植采用寬60 cm小高畦栽2行，株間距30 cm，走道大行80 cm。生育期間，每隔20 d左右追施1次“農(nóng)大牌”水溶肥300 kg/hm2，N-P-K比例為20-20-20和13-12-35，二者混合施用。其他管理按常規(guī)進行。

1.2儀器

試驗采用的溫度傳感器型號為DS18B20數(shù)字式輸出型，精度±0.5℃，北京昆侖中科傳感器封裝技術(shù)有限公司生產(chǎn)；光輻射傳感器型號為TBQ-2C型，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，美國Onset HOBO儀器儀表公司生產(chǎn)。本試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為本校機電學院制作，精度符合測試要求。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)定溫度、光照強度因子測量以每30 min內(nèi)的平均值記錄1次，光輻射量以每30 min內(nèi)的累計值記錄1次，并存儲到數(shù)據(jù)采集器中備用。

1.3溫光環(huán)境指標的測定

1.3.1 溫度測定的設(shè)點 在距溫室后墻2.75、5.50、8.25 m 處，距地面1、2、3 m的位置，共設(shè)置9個溫度傳感器測定氣溫。

見光時段小時積溫：該時期見光時段每天按13 h計算，每小時記錄2次溫度超過10℃部分的平均溫度的累加值。

見光時段平均氣溫：該時期見光時段每天按13 h計算，每小時記錄2次溫度均值的平均值。

日均氣溫：該時期每天按24 h計算，每小時記錄2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，每小時記錄2次溫度均值的平均值。

1.3.2 光照測定的設(shè)點 在距溫室前沿4 m，距地面分別1.5 m和2.2 m處，設(shè)置2個光照傳感器，記錄單位面積太陽輻射量和光照強度的變化。

太陽輻射量：該時期見光時段每天按13 h計算，每半小時記錄1次太陽輻射量的總值。

光照強度：該時期見光時段每天按13 h時計算，每小時記錄2次光照強度均值的平均值。

1.4生長發(fā)育指標的測定

選擇生長較一致的9株黃瓜作為觀測樣本，并掛牌編號。

1.4.1 葉面積生長量的測定 定期測定標記株的上數(shù)第1片真葉從開始展開至葉片的長寬不再增加結(jié)束。新展開葉開始測量的標準為：長×寬≥3 cm ×2 cm。并利用回歸方程：A=14.61-5L+0.94L2+0.47W+0.63W2-0.62LW，計算葉面積[8](A:葉面積；L:最大葉長；W：最大葉寬)。

1.4.2 單瓜生長量的測定 用直尺量出黃瓜長度，游標卡尺測量粗度。

1.5數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010軟件進行分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1黃瓜葉面積、瓜條增長量與氣溫的關(guān)系

如圖1所示，測定期間(4月17—27日)，見光時段小時積溫為156.5～234.8℃。葉面積日均增長量表現(xiàn)為，18日之前增幅較小，18日之后增幅逐漸變大，20—22日期間增幅達最大；23日因見光時段小時積溫減少，葉面積增幅也隨之下降，25日增至最大；在26日之后見光時段小時積溫雖仍保持較高水平，但葉面積增幅明顯減小。其中，在葉面積快速增加的階段(18—25日)，葉面積的變化與溫室見光時段小時積溫變化趨勢基本一致。23日因外界氣溫的陡降，見光時段小時積溫較前一天降低了56.41℃，葉面積日均增長量也相應(yīng)降低了29.92 cm2，影響明顯。

由圖2可知，在黃瓜瓜條初生長至商品成熟期(17—27日)，瓜條日均增長量與見光時段小時積溫變化趨勢基本一致。

圖1 見光時段小時積溫與葉面積日均增長量的關(guān)系

圖2 見光時段小時積溫與瓜條日均增長量的關(guān)系

如圖3、圖4所示，在觀測期間，溫室內(nèi)見光時段平均氣溫與日均氣溫二者變化趨勢基本一致，而夜均氣溫受外界夜間天氣和保溫覆蓋的影響，24日和25日與上述二者不一致，稍有降低。

圖3 見光時段平均氣溫、日均氣溫和夜均氣溫與葉面積日均增長量的關(guān)系

圖4 見光時段平均氣溫、日均氣溫和夜均氣溫與瓜條日均增長量的關(guān)系

通過對黃瓜葉面積、瓜條增長量與氣溫條件的相關(guān)性分析(表1)可以看出，葉面積日均增長量與日均氣溫呈極顯著正相關(guān)，與見光時段小時積溫、見光時段平均氣溫和夜均氣溫呈顯著正相關(guān)；瓜條日均增長量與見光時段小時積溫呈極顯著正相關(guān)，與見光時段平均氣溫和日均氣溫呈顯著正相關(guān)，而與夜均氣溫的相關(guān)性不顯著。

表1 黃瓜葉面積、瓜條生長與氣溫條件的相關(guān)系數(shù)

注：表中*、**分別表示相關(guān)性顯著、極顯著，下表同。

2.2黃瓜葉面積、瓜條增長量與光照的關(guān)系

由圖5、圖6可知，黃瓜葉面積增大初期(18—20日)，盡管光輻射量和日均光照強度較高，但葉面積日均增長量并不太大，20日的光輻射量和日均光照強度下降較多時，葉面積仍在緩慢增加。20日后葉面積日均增長量增幅變大。23日為陰雨天氣，光照條件較差，光輻射量和日均光照強度值均較低，葉面積日均增長量表現(xiàn)出顯著降低；24日晴天后，葉面積日均增長量并沒有與光照的增加同步；而在25日出現(xiàn)較大增幅，稍有滯后。而后葉面積日均增長量迅速減小，葉面積的增速變緩。相關(guān)性分析可以看出，在葉面積快速增大的7 d(20—26日)中，葉面積日均增長量與光輻射量呈極顯著正相關(guān)，與日均光照強度呈顯著正相關(guān)(表2)。

圖5 光輻射量與葉面積日均增長量的關(guān)系

圖6 日均光照強度與葉面積日均增長量的關(guān)系

如圖7、圖8所示，在黃瓜幼瓜初生長至商品成熟期(17—27日)，瓜條日均增長量變化與光輻射量和日均光照強度的變化趨勢基本一致，但個別特殊天氣如23—25日陰雨天放晴后，瓜條日均增長量隨光輻射量和光照強度的變大而明顯增加。26、27日的瓜條日均增長量仍然隨著光輻射量和光照強度的降低或升高而變化。相關(guān)性分析可以看出，瓜條商品成熟期的伸長變化與光輻射量和日均光照強度也呈顯著正相關(guān)(表2)。

圖7 光輻射量與瓜條日均增長量的關(guān)系

圖8 日均光照強度與瓜條日均增長量的關(guān)系

表2黃瓜葉面積、瓜條生長與光照條件的相關(guān)系數(shù)

項目葉面積日均增長量瓜條日均增長量光輻射量0.82**0.75*日均光照強度0.76*0.69*

3 討論與結(jié)論

黃瓜的莖葉生長與其所處的溫光環(huán)境有著密切的聯(lián)系[1]。本試驗中，20日和23日為陰雨天氣，溫室內(nèi)光照條件變差，見光時段小時積溫、日均氣溫、見光時段平均氣溫均明顯降低，對應(yīng)20日的幼葉伸展初期受影響較小，23日的葉片伸展則受到明顯影響而下降。瓜條日均增長量因20、23日的光照下降其增長量均較前一天明顯降低；24日天晴后，隨著光照增強和溫度升高，葉面積與瓜條日均增長量也隨之增加。張帆洋等[4]研究表明見光時段小時積溫、見光時段平均氣溫和日均氣溫與黃瓜莖葉生長均呈極顯著正相關(guān)，與本試驗中葉面積日均增長量與見光時段小時積溫、見光時段平均氣溫和日均氣溫的研究結(jié)果基本一致。從24日與25日的結(jié)果來看，24日天氣放晴后，葉面積與瓜條日均增長量隨著光照、溫度的增大而增加，而25日的見光時段小時積溫、見光時段平均氣溫、日均氣溫和光輻射量都比24日稍有增大，但是葉面積和瓜條日均增長量的增幅都較前1日有明顯增加。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因：一是受23日陰雨天氣影響，雖然在24日天氣放晴，溫度回升，但黃瓜植株需要一定的適應(yīng)期來恢復(fù)生長，此時即使提供適宜的光照和溫度，黃瓜的生長也不可能立即恢復(fù)到正常水平[9-11]；二是蔬菜的生長發(fā)育受多方面條件的影響，在滿足基本的溫光條件后，水分和養(yǎng)分的補充也可能成為影響因素。

本試驗期間(4月17—27日)，見光時段小時積溫最低為156.5℃，最高為234.8℃；日均氣溫最低為23.34℃，最高為27.68℃；光輻射量在3 641.4～10 126.2 W/m2。在上述條件下，日均氣溫和光輻射量與葉面積日均增長量呈極顯著正相關(guān)，見光時段小時積溫與瓜條日均增長量也呈極顯著正相關(guān)；見光時段平均氣溫、日均氣溫和日均光照強度與葉面積和瓜條日均增長量均表現(xiàn)出顯著正相關(guān)，但夜均氣溫與瓜條日均增長量相關(guān)性不顯著。本研究表明，在黃瓜生長過程中，合理地調(diào)控見光時段小時積溫、見光時段平均氣溫、日均氣溫和光輻射量有助于葉和瓜條的生長發(fā)育，提高黃瓜產(chǎn)量。

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EffectsofTemperatureandLightonGrowthofLeavesandFruitsofCucumberinGreenhouse

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

(1.CollegeofHorticultureScienceandEngineering,ShandongAgriculturalUniversity,Taian271018,China;2.StateKeyLaboratoryofCropBiology,Taian271018,China; 3.ScientificObservingandExperimentalStationofEnvironmentControlledAgriculturalEngineeringintheHuang-Huai-HaiRegion,MinistryofAgriculture,Taian271018,China)

With the cucumber cultivar Jinqiang 210 as test material, the effects of temperature and light changes on growth of leaves and fruits at the early fruiting stage were studied under the spring thermo-photoperiod condition in sunken solar greenhouse using the thermo-photoperiod environment monitor devices. The results showed that the daily average growth of leaf area was very significantly positively correlated with daily average temperature and light radiation, and the daily average growth of fruit length also showed highly significantly positive correlation with the accumulative temperature in lighting time calculated by hour. The average temperature in daytime, daily average temperature and daily average light intensity also significantly affected the daily average growth of leaf area and fruit length, but there was no significant correlation between the daily average growth of fruit length and the average temperature in night.

Cucumber; Sunken solar greenhouse; Air temperature; Solar radiant energy; Accumulative temperature in lighting time calculated by hour

S642.225.5+2

A

1001-4942(2017)10-0031-05

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.007

2017-02-19

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

韓會會(1991—)，女，在讀碩士研究生，從事設(shè)施環(huán)境工程與調(diào)控方面的研究。E-mail: hanfighting@163.com

王秀峰(1957—)，男，教授，博士生導師，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