不同环境下温室黄瓜叶片蒸腾速率的研究

马万征，邢素芝，李忠芳，赵 艳

不同环境下温室黄瓜叶片蒸腾速率的研究

*马万征1，邢素芝2，李忠芳3，赵 艳1

(1.安徽科技学院城建与环境学院，安徽，凤阳 233100；2. 安徽科技学院植物科学学院，安徽，凤阳 233100；3. 安徽科技学院机电与车辆工程学院，安徽，凤阳 233100)

为了研究环境对温室黄瓜叶片蒸腾速率的影响，以P-M方程为基础模拟了温室黄瓜叶片蒸腾速率在不同温度、相对湿度、光照和土壤温度下的响应状况。拟合结果表明：不同温度、相对湿度、光照、土壤温度下蒸腾速率的模拟值与实测值一致性较好，相关系数平方R2分别为0.728、0.667、0.818和0.824。结果表明：该模型对实现设施农业的高产、优质高效和持续发展具有重要的理论意义和实用价值。

温室；黄瓜；蒸腾速率

黄瓜是温室主要作物之一。黄瓜叶片蒸腾速率受温室环境调控影响较大，因此，研究黄瓜叶片的蒸腾速率可以更好地为温室作物生长环境提供理论依据。许多研究者对温室黄瓜叶片蒸腾速率进行了深入的研究。雷水玲[1]等建立了基于气候阻力的温室黄瓜蒸腾速率的拟合方程，模型能够直接利用气象数据计算温室作物气孔阻力并进而计算蒸腾速率, 使温室作物蒸腾速率的计算更简单方便。戴剑锋[2]对长江中下游地区温室黄瓜蒸腾速率进行了模拟与预测。罗卫红[3]等对南方现代化温室黄瓜冬季蒸腾速率进行了测量与模拟，研究结果表明模拟值与实测值基本一致。汪小旵[4]等对南方现代化温室黄瓜夏季蒸腾进行了研究，分析了影响蒸腾的主要温室环境因素。胡弘劫[5]等在实验测定黄瓜蒸腾速率及温室内环境因子的基础上，分析了连栋温室内黄瓜蒸腾规律及其与环境因子之间的关系，验证了蒸腾速率与茎流相关性显著。Stanghellini[6]采用Penman- Monteith[7]方程模拟计算温室作物蒸腾速率。本研究以P-M方程为基础，研究不同温度、相对湿度、光照、土壤温度下温室黄瓜叶片蒸腾速率的变化趋势，并进行实验验证。

1 模型基础

蒸腾速率以Penman-Monteith模型[8]为基础。

式中：1，2，3为多项式系数，Tg为温室内温度。

式中：1、2、3是饱和水汽压系数。水汽压力g：

Nederhoff[9]利用回归方程把叶片导度与短波辐射和CO2浓度结合起来：

式中：g1至g4为叶片导度。

利用公式（1）-（6）得出蒸腾速率如下：

式中：L是每平方米的叶干重，g·m-2；是蒸发辐射参数，m2·g-1。

修正后的模型参数如表1所示，其中继承是使用文献[8]中的数据。

表1 模型参数

2 材料与方法

2.1 实验条件

在江苏大学Venlo型联栋玻璃温室内进行试验研究，温室南北长20 m，共包括东温室，西温室及中间观赏温室。试验在西温室内进行，温室跨度为6.4 m，温室天沟高3.8 m。环境控制设备有：2组天窗，可分别向东、西开启；侧窗一组，位于西侧墙；温室上方装有外遮阳，内遮阳；2组环流风机，每组各2台。温室南侧墙壁装有2台排风机，北侧墙壁装有湿帘。

2.2 实验方法

以津优1号黄瓜为研究对象，成行种植，营养液栽培方式，种植期为一季，共108 d。3月13日播种，4月5日移栽，种植密度苗期为3.09 株·m-2，开花后间苗，密度为2.06 株/m-2。定植后按照中国现代温室商业化生产的标准进行生产和栽培管理。

（1）环境数据的测量

温室内的温度、湿度、光照采用美国Onset电脑公司生产的Hobo温湿度光照记录仪进行测定。温室外温度、湿度、光照、风速、太阳总辐射等由温室自带气象站测定并自动记录。每隔10 min记录保存一次所需环境数据。

（2）黄瓜叶片蒸腾速率的测定

黄瓜叶片的蒸腾速率采用美国Li-corLi-6400便携式光合作用测定仪测定蒸腾速率。

3 实验结果与分析

图1至4分别为不同温度、相对湿度、光照、土壤温度下蒸腾速率的模拟值与实测值之间的对比，模拟值与实测值的相关系数平方2分别为：0.728、0.667、0.818、0.824。可见温度、湿度、光照、土壤温度对温室黄瓜叶片蒸腾速率具有极其显著的影响。

温度(℃)

相对湿度

光照(μmol·m-2·s-1)

土壤温度(℃)

4 讨论

（1）温室内温度对黄瓜叶片蒸腾速率有显著的影响，相关系数2为0.728。温度过低、过高时不利于蒸腾速率进行，夏季温室内温度过高，应当采取降温措施。冬季温室内温度过低，需要进行保温。

（2）温室内黄瓜叶片的蒸腾速率随湿度的增加呈下降趋势，相关系数2为0.667。湿度过高或过低，都会引起病虫害的产生，不利于作物的生长，因此不能单纯的追求蒸腾速率而降低温室内湿度，应当把湿度控制在适宜的范围内。

（3）光照强度对蒸腾速率具有显著的影响，相关系数2为0.818。在一定光照的范围内蒸腾速率随光照轻度的升高而逐渐增大，超过一定的光照强度后蒸腾速率呈现出下降趋势。

（4）土壤温度对蒸腾速率具有极其显著的影响，相关系数2为0.824。土壤温度在19至26℃时，蒸腾速率的变化趋势与土壤温度的变化趋势几乎一致，主要是由于土壤温度对作物的根系活力具有显著的影响，而根系是植物主要的吸收器官和合成器官，影响着植物地上部的营养状况，对植物的蒸腾具有重要的影响。

[1] 雷水玲，孙忠富. 基于气候阻力的温室黄瓜蒸腾速率模拟[J].农业工程学报,2006,22(9):176-179.

[2] 戴剑锋，罗卫红，徐国彬,等. 长江中下游地区Venlo 型温室空气温湿度以及黄瓜蒸腾速率模拟研究[J].农业工程学报,2005,21(5):107-112.

[3] 罗卫红，汪小，戴剑锋,等.南方现代化温室黄瓜冬季蒸腾测量与模拟研究[J].植物生态学报，2004，28(1): 59- 65.

[4] 汪小旵，罗卫红，史为民,等.南方现代化温室黄瓜夏季蒸腾研究[J]. 中国农业科学, 2002, 35(11): 1390 -1395.

[5] 胡弘劫，毛罕平.夏季温室内黄瓜蒸腾规律的研究 [J].农业装备技术, 2006,32（3）:36-37.

[6] Stanghellini C,Meurs W,van Meurs W.The environmen- tal control of crop transpiration[J]. Journal of Agricultu- ral Engineering Research, 1992, 51:297- 311.

[7] Nederhoff E M, Rijsdijk A A, de Graaf R.. Leaf condu- ctance and rate of crop transpiration of greenhouse grown sweet pepper (L.) as affected by carbon [J]. Scientia Horticulturae, 1992, 52(4): 283 - 301.

[8] Tap R F. van Straten G, van Willigenburg L G. A dynamic model for the optimal control of greenhouse tomato crop production[D]. Wageningen: Wageningen Agricultural University, 2000.

[9] Nederhoff E M, de GraafR. Effects of CO2on leaf condu-ctance and canopy transpiration of greenhouse grown cucumber and tomato[J]. Journal of Horticultural Science, 1993, 68:925-937.

Investigation on transpiration rate of greenhouse cucumber leaves under different environmental conditions

*MA Wan-zheng1, XING Su-zhi2, LI Zhong-fang3, ZHAO Yan1

(1. College of Urban Construction and Environment, Anhui Science and Technology University, Fengyang, Anhui 233100, China; 2. College of Botany, Anhui Science and Technology University, Fengyang, Anhui 233100, China; 3.School of Mechanical-electronic and Automobic Engineering, Anhui Science and Technology University, Fengyang, Anhui 233100, China)

To study cucumber leaf transpiration rate in the environment of the greenhouse, the greenhouse cucumber leaf transpiration rate was investigated based on Penman-Monteith method. It showed that the fitted values were in very close agreement with the measured values under different temperature, relative humidity, light intensity and soil temperature with correlation coefficient square (2) 0.728, 0.667, and 0.818 and 0.824, respectively. The results show that the model is important to theoretical significance and the practical value for achievement high yield, high quality and efficiency of facility agriculture and the sustainable development.

greenhouse；cucumber；transpiration rate；environment；simulation

S688

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2013.06.009

1674-8085(2013)06-0035-03

2013-08-08；

2013-10-21

安徽省高校省级自然科学研究项目(KJ2013Z056)；安徽省科技计划项目(1301031030)；安徽科技学院青年科学研究基金项目(ZRC2013343)；安徽科技学院农业资源利用学重点学科项目（AKXK20101-3）；安徽科技学院大学生科研基金项目(13XSZ100)

*马万征(1978-)，男，山东冠县人，助理实验师，硕士，主要从事现代设施农业与环境控制技术研究(E-mail：mwzujs@126.com);

邢素芝(1967-)，女，安徽太和人，副教授，硕士，主要从事作物栽培与养分高效利用研究(E-mail：wmz2415@sina.com);

李忠芳(1981-)，女，山东惠民人，讲师，博士，主要从事力学计算研究(E-mail：lizhongfang_ahstu@yeah.net);

赵 艳(1992-)，女，江苏高邮人，安徽科技学院机电与车辆工程学院本科生(E-mail：zhaoyan1084@sina.com).