蘇秀敏，韓文清，王 佼，李 鵬，王秋蘭，劉永忠

（1山西農(nóng)業(yè)大學谷子研究所，山西長治 046000；2長治市潞州區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山西長治 046000）

0 引言

旱地番茄整個生育期全部依靠天然降水。為了改善作物生長的立地環(huán)境，防御自然災害，促進作物生長等，遮陽網(wǎng)、無紡布等已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用[1-5]。冰雹是山西僅次于干旱災害的第二大氣象災害，關于冰雹的科研工作，大多是基于短時天氣預報研究，揭示冰雹形成的物理機制[6-8]，有部分應用多普勒雷達資料對冰雹進行分析研究的文獻[9-10]，也有一些關于地形對冰雹事件的影響研究[11-12]。

防雹網(wǎng)具有一定的抗沖擊性和良好的透光性，可避免冰雹損傷果實和減少葉片脫落，提高果實產(chǎn)量和促進果園健康發(fā)展，還具有防曬、防風、防鳥等作用，在國外已開始應用[13-17]。劉俊等[18-20]經(jīng)過多年的實踐，使防雹網(wǎng)在葡萄產(chǎn)區(qū)迅速大面積推廣。防雹網(wǎng)對果園立地環(huán)境的影響已有簡單報道[21]，然而有關架設防雹網(wǎng)是否對番茄園內(nèi)環(huán)境因子造成不利影響的研究尚未見報道。本試驗對防雹網(wǎng)的架設對旱地番茄園內(nèi)溫、濕度、二氧化碳濃度、光照強度、土壤含水率的變化造成影響以及對番茄的生物學性狀，產(chǎn)量及品質(zhì)的影響展開研究，以驗證防雹網(wǎng)架設的可行性。

據(jù)統(tǒng)計，2001—2017 年北京地區(qū)冰雹平均直徑約為9.39 mm，長治地區(qū)冰雹最大直徑約為35 mm[22]，參考這些數(shù)據(jù)，2018 年選取防雹網(wǎng)孔徑5 mm×5 mm、8 mm×8 mm 和10 mm×10 mm 進行試驗，比較只架設頂部防雹網(wǎng)、頂部及四周全部架設防雹網(wǎng)、不架設防雹網(wǎng)的處理。在2018年試驗結果的基礎上，2019年進行驗證試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點、材料

試驗于2018年5—10月、2019年5—10月在山西省長治市壺關縣東關壁村進行。土壤中全氮0.085 g/kg，堿解氮74.62 mg/kg，有效磷15.78 mg/kg，速效鉀158.95 mg/kg，有機質(zhì)15.32 g/kg，pH 8.42。番茄供試品種為‘欣粉988’。

1.2 試驗設計

田間試驗分2 年進行。2018 年試驗設7 個處理，每個處理覆蓋面積為450 m2（長30 m、寬15 m）。覆蓋方式見表1。全覆蓋的處理為除覆蓋頂部外，四周全部用防雹網(wǎng)覆蓋，只覆蓋頂?shù)奶幚頌橹挥许敳扛采w防雹網(wǎng)，四周不用防雹網(wǎng)覆蓋。幼苗于2018年5月25日定植，留四穗果打頂，2018 年10 月12 日拆除防雹網(wǎng)。采集每個處理不同時間的溫度、濕度、CO2濃度、光照強度和不同深度的土壤含水率等微環(huán)境數(shù)據(jù)，分析防雹網(wǎng)覆蓋對微環(huán)境的影響，測量番茄的生物學性狀（株高、莖粗及最大開展度）及番茄產(chǎn)量。

表1 2018年防雹網(wǎng)的孔徑及覆蓋方式

2019年試驗設3個處理，試驗處理見表2。測量番茄的經(jīng)濟產(chǎn)量和品質(zhì)。2019年5月20日定植，留四穗果打頂，2019年10月10日拆除防雹網(wǎng)。

表2 2019年防雹網(wǎng)的孔徑及覆蓋方式

1.3 防雹網(wǎng)的搭建

以鍍鋅管為立柱，以不同孔徑尼龍網(wǎng)覆蓋。鋼管高度3 m，插入地下30 cm，地上剩余2.7 m。覆蓋面積為450 m2（長30 m、寬15 m）；對照處理（未搭建防雹網(wǎng)）的面積為450 m2。根據(jù)處理面積及防雹網(wǎng)搭建規(guī)格，計算架桿數(shù)量、地錨拉線及使用的防雹網(wǎng)的規(guī)格及數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)測量

1.4.1 防雹網(wǎng)內(nèi)微環(huán)境相關數(shù)值的測定2018 年以手持農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測儀測定8月17日生長旺期8:00、12:00、18:00防雹網(wǎng)內(nèi)地面空氣的溫度、濕度、CO2濃度及1.5 m高的光照強度，每個處理微環(huán)境相關數(shù)值測量3 個點。記錄測定結果并計算影響光照百分數(shù)[式(1)]。

在對照區(qū)和防雹網(wǎng)區(qū)行間各選3 個點，8 月17 日用土鉆每間隔20 cm 土層采樣1 次，用烘干法測定番茄株間距植株（種植穴中部）15 cm 處0～100 cm 土層土壤含水率[式(2)]，測定的土壤深度為20、40、60、80、100 cm，每個處理測定3處。

式中，w為土壤含水率，sw為濕土質(zhì)量，sd為干土質(zhì)量。

1.4.2 番茄生物學性狀的測定2018年8月20日，每處理隨機取5 株，掛牌做標記，定株、定期觀察記錄供試番茄不同處理的株高、莖粗及最大開展度。株高及最大開展度采用卷尺測量，莖粗采用游標卡尺測量。

1.4.3 番茄產(chǎn)量的測定2018、2019 年5—10 月整個收獲期，每個小區(qū)測量40 株番茄果實的數(shù)量和產(chǎn)量，計算總產(chǎn)量。

1.4.4 番茄品質(zhì)的測定2019年8月15日，每個小區(qū)隨機摘取3 個成熟度相同的番茄果實進行測定品質(zhì)，主要測定可溶性固形物、糖、酸、維生素C 及番茄紅素。番茄果實中的可溶性固形物含量利用阿貝折射儀直接測定，數(shù)值統(tǒng)一換算為20℃下可溶性固形物含量值；可溶性總糖含量利用蒽酮比色法進行測定[23]；有機酸含量采用標準滴定法測定；維生素C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定[24]；番茄紅素含量采用高效液相色譜法測定[25]；糖酸比為可溶性糖與有機酸含量的比值。

2 結果與分析

2.1 防雹網(wǎng)對土壤地表溫度的影響

表3 結果表明，搭建防雹網(wǎng)對地表溫度的影響較大。外界溫度低時，防雹網(wǎng)內(nèi)的溫度能提高0.1～0.9℃，在外界溫度較高時，防雹網(wǎng)內(nèi)溫度可以降低2.1～4.6℃。在中午溫度最高時，8 mm×8 mm孔徑的防雹網(wǎng)、只覆蓋頂?shù)奶幚磔^對照溫度降低4.6℃，有效減少了番茄在高溫下的日灼；在溫度低時，防雹網(wǎng)內(nèi)溫度增高，有利于番茄的生長，對提高番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)有很大幫助。

表3 2018年8月17日防雹網(wǎng)對地表溫度的影響 ℃

2.2 防雹網(wǎng)對地表空氣相對濕度的影響

架設防雹網(wǎng)可以在正午外界溫度高時提高網(wǎng)內(nèi)的相對空氣濕度，空氣的相對濕度對植物的蒸騰速率與氣孔的開度等生理指標有較大的影響，進而直接影響防雹網(wǎng)內(nèi)的小氣候變化。由表4 可知，網(wǎng)內(nèi)的相對濕度在一天內(nèi)不同時段提高了2.9%～8.7%。

表4 2018年8月17日防雹網(wǎng)對地表空氣相對濕度的影響%

2.3 防雹網(wǎng)對地表空氣中二氧化碳濃度的影響

從圖1可以看出，架設防雹網(wǎng)，試驗中的7個處理在不同時間CO2濃度都較對照有所增加，這對提高番茄的產(chǎn)量有很大作用。CO2是光合作用的底物，CO2濃度增加對提高番茄的產(chǎn)量及防治病害有很大作用。

圖1 防雹網(wǎng)處理對網(wǎng)內(nèi)CO2濃度的影響

2.4 防雹網(wǎng)對空氣中1.5 m高光照強度的影響

表5結果表明，不同孔徑、覆蓋方式的防雹網(wǎng)對光照強度的影響存在顯著差異。但是所有處理的光照強度都比不搭防雹網(wǎng)的處理弱，且都在30000 lx 以上。各處理均未對番茄的生長造成不良影響。搭建防雹網(wǎng)還可以減輕日灼對番茄造成的傷害，能有效防治日灼對番茄的傷害。

表5 防雹網(wǎng)對光照強度的影響

2.5 防雹網(wǎng)對土壤剖面水分的影響

在干旱的壺關地區(qū)，土壤水分直接影響番茄的生長。防雹網(wǎng)對番茄地土壤剖面水分含量的影響見表6。防雹網(wǎng)對改善土壤水分含量狀況有很大影響。0～60 cm土層深度的含水量與播前相比都有所增加，60～100 cm土層深度的含水量與播前相比都有所下降。0～20 cm土層深度，搭建防雹網(wǎng)的處理土壤水分含量比不搭建的低；20～100 cm土層深度，搭建防雹網(wǎng)的處理土壤水分含量比不搭建防雹網(wǎng)的處理高?？梢姡罱ǚ辣⒕W(wǎng)可以保持20～100 cm土壤深度區(qū)域內(nèi)的水分含量。

表6 防雹網(wǎng)對土壤剖面含水量的影響%

2.6 防雹網(wǎng)對番茄生物學性狀的影響

架設防雹網(wǎng)對番茄的植物學性狀有一定的影響。從圖2～4可以看到，架設8 mm孔徑的防雹網(wǎng)株高較不架設防雹網(wǎng)的處理低，但是莖粗較不架設防雹網(wǎng)的處理粗；架設5 mm 孔徑的防雹網(wǎng)株高較不架設防雹網(wǎng)的處理高，但是莖粗較不架設防雹網(wǎng)的處理細；架設10 mm孔徑的防雹網(wǎng)株高與不架設防雹網(wǎng)的處理差別不大。試驗結果說明，架設8 mm 的防雹網(wǎng)可以使植株更加粗壯。

圖2 防雹網(wǎng)處理對番茄株高的影響

圖3 防雹網(wǎng)處理對番茄莖粗的影響

圖4 防雹網(wǎng)處理對番茄最大開展度的影響

2.7 防雹網(wǎng)對番茄產(chǎn)量的影響

由表7 可知，除5 mm 全部覆蓋的處理，其他覆蓋防雹網(wǎng)的處理均較對照增產(chǎn)，其中使用8 mm 孔徑防雹網(wǎng)、只覆蓋頂?shù)奶幚懋a(chǎn)量較對照增產(chǎn)最多，增產(chǎn)5.11%。5 mm全部覆蓋的處理減產(chǎn)17.64%，可能是防雹網(wǎng)孔徑過小影響網(wǎng)內(nèi)通風。

在2018年防雹網(wǎng)覆蓋的試驗基礎上，2019年設置檢驗試驗。由表8 結果可知，只覆蓋頂和全部覆蓋防雹網(wǎng)的處理均比不覆蓋防雹網(wǎng)的處理產(chǎn)量高。其中只覆蓋頂?shù)奶幚碓霎a(chǎn)12.93%。

表8 2019年不同防雹網(wǎng)覆蓋方式番茄產(chǎn)量性狀比較

2.8 防雹網(wǎng)對番茄品質(zhì)性狀的影響

2019 年對番茄的品質(zhì)進行測定。由表9 可知，架設防雹網(wǎng)比不架設防雹網(wǎng)的處理品質(zhì)有所提升，其中可溶性總糖影響最大，這也使果實口感更甜。

表9 2019年不同防雹網(wǎng)覆蓋方式番茄品質(zhì)性狀比較

3 討論

微環(huán)境（表層土壤溫度、空氣相對濕度、光照強度、二氧化碳濃度、土壤含水率）和番茄的生物學性狀（株高、莖粗、最大開展度）共同影響番茄產(chǎn)量及品質(zhì)。防雹網(wǎng)內(nèi)的濕度和溫度可直接反映防雹網(wǎng)內(nèi)的小氣候變化，其變化與番茄的生長和產(chǎn)量都有一定的關系。表層土壤溫度可以影響土壤的理化性質(zhì)及養(yǎng)分遷移，有利于光合產(chǎn)物的累積，提高番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。本試驗中，在早晚外界溫度低時，防雹網(wǎng)可以提高網(wǎng)內(nèi)溫度。在正午外界溫度高時可以降低網(wǎng)內(nèi)溫度。這與白崗栓等[26]的研究結果，防雹網(wǎng)對果園的地表溫度影響表現(xiàn)為早晚提高、中午降低相一致?？諝庀鄬穸葘χ参锏恼趄v速率與氣孔開度等生理指標有很大影響[27-28]。搭建防雹網(wǎng)能有效提高果園內(nèi)的相對濕度，并防止相對濕度大幅度變化，能減少日灼和裂果現(xiàn)象發(fā)生或出現(xiàn)的概率，且防雹網(wǎng)可提高果園的空氣濕度和土壤水分[29]。本試驗中，防雹網(wǎng)內(nèi)的相對濕度在一天內(nèi)不同時段提高了2.9%～8.7%。這與上述研究結果表現(xiàn)一致。CO2是光合作用的底物，其濃度影響著番茄的生物量，研究表明CO2對光合速率、植物生長和作物產(chǎn)量都有非常重要的作用[30-32]。在一定范圍內(nèi)，增加CO2有利于番茄生長發(fā)育，提高產(chǎn)量和品質(zhì)[33]。試驗中的7 個處理在不同時間CO2濃度都較對照有所增加，這對于產(chǎn)量增長有促進作用。番茄是喜光性植物，在一定范圍內(nèi)，光照越強光合作用越旺盛。在栽培中一般保持在30000 lx以上的光照強度才能維持正常的生長發(fā)育[34]，且番茄的光飽和點為70000 lx。本試驗中所有搭建防雹網(wǎng)的處理均在30000～70000 lx 之間，不僅對番茄生長沒有不良影響，還有效地防止了日灼對番茄的危害。土壤含水量直接影響番茄的生長和產(chǎn)量。架設防雹網(wǎng)后，與未架設防雹網(wǎng)的對照相比，土壤0～20 cm深度的含水量較對照有所下降，但保護了20～100 cm深度土壤的水分，這與旱地番茄無灌溉條件進而使得番茄生長根系更深、更發(fā)達有關。

由架設防雹網(wǎng)對番茄的植物學性和產(chǎn)量及品質(zhì)試驗結果可以看到，架設8 mm的防雹網(wǎng)，且只架設頂部的處理，可以使植株更加粗壯，番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)較不架設防雹網(wǎng)的處理明顯增高。所以，架設防雹網(wǎng)對番茄的微環(huán)境有所改善，進而影響生物學性狀，產(chǎn)量和品質(zhì)有所提高。

4 結論

本試驗針對山西省長治市壺關縣特有的干旱條件，通過防雹網(wǎng)的不同孔徑及不同覆蓋方式的篩選試驗，對防雹網(wǎng)內(nèi)的微環(huán)境（溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度、土壤含水率）、番茄的生物學性狀（株高、莖粗、最大開展度）、產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀進行測定，結果表明適當架設防雹網(wǎng)可以有效影響番茄防雹網(wǎng)內(nèi)的微環(huán)境及植物學性狀，進而影響番茄產(chǎn)量和品質(zhì)。8 mm孔徑的防雹網(wǎng)、只覆蓋頂?shù)母采w方式影響最大，最適合在壺關縣等干旱缺水的區(qū)域架設。