塑料大棚气象条件及其对黄瓜生长影响

顾忠良，薛正平，李 军，赵胜荣，顾春军，王治雄

（1上海市松江区气象局，上海 201620；2上海市气候中心，上海 200030；3上海市松江区蔬菜技术推广服务中心，上海 201600；4上海市浦东新区农业技术推广中心，上海 201201）

塑料大棚气象条件及其对黄瓜生长影响

顾忠良1，薛正平2，李 军2，赵胜荣3，顾春军4，王治雄4

（1上海市松江区气象局，上海 201620；2上海市气候中心，上海 200030；3上海市松江区蔬菜技术推广服务中心，上海 201600；4上海市浦东新区农业技术推广中心，上海 201201）

为研究影响黄瓜瓜果生长的农业气象条件，对2015年5月26日—6月22日大棚内外小气候和黄瓜生长量的观测数据进行了数理分析，并建立了棚内、外太阳总辐射强度的统计模型。结果表明：（1）白天棚内气温高于棚外，温差在1.2—4.9℃，最大值出现在12：00；夜间（19：00—5：00）棚外温度比棚内高1℃左右，温差最大值1.2℃（出现在21：00—23：00）。（2）9：00—13：00，棚内相对湿度低于棚外相对湿度，11：00—13：00差值最小，13：00相对湿度最低；14：00开始上升，19：00差值达到最大，整个夜间棚内湿度均高于棚外相对湿度，并持续到次日8：00；夜间棚内80%以上时间的相对湿度≥95%，较棚外明显偏高。要注意夜间大棚的通风降湿，以防治病害等发生蔓延。（3）黄瓜相对生长量与棚内小时积温、前一天太阳总辐射累积量有较好正相关关系。

黄瓜；生长；太阳辐射强度；气温；相对湿度；塑料大棚

塑料大棚小气候特征、大棚作物与小气候的关系已有不少研究。李树军等［1］观测分析了蔬菜塑料大棚光照强度、温度对茄子开花坐果的影响，并提出了蔬菜大棚低温寡照的补足措施。刘娟等［2］观测了棚内小气候，分析了其变化规律，研究了棚内外气象要素间的相关关系。丁小涛等［3］对黄瓜单栋和连栋温室大棚的小气候进行了比较研究。张德林等［4］应用相关分析等方法建立了草莓大棚小气候与外界气象条件的关系、以及灾害性天气预警指标。张瑞明等［5］夏季高温期间对大棚涂白对比试验结果表明，涂白改善了大棚内的小气候条件，有利于绿叶菜的生长。

由于时间、地点、作物种类、所处生育期以及试验时的气象条件不尽相同，结果也不同。为了探讨上海本地大棚黄瓜坐果和结果期大棚内、外气象要素关系以及对黄瓜生长的影响，本研究从小气候与黄瓜生长速度的同步观测着手，应用数理统计分析方法揭示了黄瓜大棚内外气象要素的关系和变化规律，可为调控大棚内小气候条件、提高黄瓜产量和品质提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验大棚：单栋塑料大棚，大棚宽8.0 m，长40 m，高3.5 m，南北走向，单层塑料薄膜覆盖；试验品种：‘南杂2号’；试验时间：2015年5月26日—6月22日，此时黄瓜处于开花坐果期至结果期。试验地点：上海市松江区小昆山镇。

1.2 方法

农艺性状观测：确定10株生长状况均匀植株，自坐果起每株共观测2—5个瓜果，共25—35个，观测其长度和最大、最小直径。观测时间为每周二、周五，达到商品标准采摘后停止观测。

气象要素观测内容：棚内、外太阳总辐射，棚内1.5 m高气温、相对湿度，10 cm地温。数据采用U30气象数据采集，采集间隔为10 min。大气候气温、相对湿度、10 cm地温资料分别来自松江西部渔村自动观测站（试验点以西580 m）、泖港自动观测站（试验点东南11.7 km）和松江国家气象观测站（试验点以东11.4 km）。

天气类型划分：晴天，总云量＜20%；阴天，总云量＞80%；多云，20%≤总云量≤80%。数据采用数理统计分析方法［6］。

2 结果与分析

2.1 太阳辐射强度

图1是棚内、外太阳总辐射强度关系。可以看出，棚内太阳总辐射强度与棚外有很好的相关关系，相关系数R＝0.996，样本数696，置信水平0.01%；从相关式y（棚内总辐射强度）＝0.749x（棚外总辐射强度）＋0.0177，可知棚内的辐射强度约为棚外的3/4。

观测数据表明，在极端弱光条件下，大棚内、外太阳辐射强度均接近0。为此在建立大棚内、外太阳辐射强度关系时，假设线性方程的截距为0。表1为主要时间大棚内、外太阳总辐射强度的关系式。式中x为大棚外太阳总辐射强度，y为大棚内太阳总辐射强度（样本数均为29）。可以看出，随着时间的推移，回归直线的斜率有减小的趋势。

图1 黄瓜大棚内、外太阳总辐射强度关系Fig.1 Relationship of solar radiation intensities inside and outside vinyl houses

表1 1 d内不同时间大棚内、外太阳总辐射强度的统计模型Table 1 Statisticalmodels of solar radiation intensities inside and outside vinyl houses at different stages of one day

图2是5月26日到6月22日晴天、阴天情况下棚内逐时太阳总辐射强度变化。晴天太阳辐射强度峰值出现在10：00—12：00，其中12：00太阳总辐射强度最大，为674.1 W·m－2。晴天和阴天太阳总辐射差异可达1个数量级以上，且晴天日变化明显，阴天日变化较小。

图2 晴天、阴天棚内逐时太阳总辐射强度变化Fig.2 Solar radiation intensity variations inside vinyl houses with time on fine and cloudy days

2.2 温度

大棚内气温高低与太阳辐射强度密切相关。白天，太阳辐射促使棚内气温迅速上升，12：00、13：00达到最高，随后，随太阳辐射强度减小气温下降，19：00后下降趋势变缓，23：00到次日5：00气温在20.9℃到20.5℃范围内，其中3：00—5：00气温最低，为20.5℃。棚内气温峰值出现时间比太阳辐射强度晚约1 h（图3）。

白天棚内气温高于棚外，即其温差为正值，在1.2—4.9℃，最大值出现在12：00。夜间（19：00—次日5：00），温差为负，棚内温度比棚外低1℃左右，最大差值1.2℃（21：00—23：00）。

晴天，大棚内外温差达到6.7℃，最大值达到9.4℃；阴雨天，大棚内外的温差仅1.2℃。本次试验期间大棚内逐小时＞35℃的高温记录共21个，均出现在9：00—15：00，最大值38.9℃出现在6月12日13：00，此时棚外太阳总辐射强度达829 W·m－2，而同时间西部渔村测站仅出现1次＞35℃的高温。因此，要注意大棚高温对作物影响。

大棚内10 cm地温变化幅度明显小于松江气象站（大气候），在23.2—24.4℃，峰谷值的出现时间比大气候观测站晚1—2 h。谷值出现在9：00—10：00，峰值出现在18：00；夜间和上午大棚内10 cm地温高于大气候观测站，下午为则低于大气候观测站（图4）。

图3 大棚气温、温差与太阳总辐射强度关系Fig.3 Air temperature，temperature difference and solar radiation intensity of vinyl houses with time

图4 大棚内外10 cm地温的比较Fig.4 Comparison of 10-cm ground temperatures inside and outside vinyl houses

2.3 相对湿度

图5为大棚内相对湿度、大棚气温、湿度差值以及相对湿度≥95%的时间比例的结果。可以看出，大棚内相对湿度变化与气温反相。日出后，随着大棚内气温迅速升高，相对湿度迅速下降。9：00—13：00，大棚内温度明显高于大气候温度，棚内的相对湿度低于棚外相对湿度，11：00—13：00是差值最小时期，比棚外相对湿度低2%以上，13：00降到最低，为67%。14：00起棚内气温开始下降，相对湿度随之上升，与棚外相对湿度的差值由负转正，到19：00差值达到最大，达6.2%；随后与棚外相对湿度差减小，整个夜间棚内湿度都高于棚外相对湿度，并持续到次日8：00。

夜间棚内相对湿度较高，21：00到次日7：00，相对湿度在90%以上，且80%以上时间的相对湿度≥95%，其中4：00相对湿度≥95%的时间比例达到91.7%。

不同天气类型的湿度差异较大。晴天，大棚内相对湿度明显低于阴雨天，而且日变化明显，8：00—18：00平均相对湿度比阴雨天低33%，13：00、14：00相对湿度最低，分别为51%和52%，14：00差值最大达41%；阴雨天的相对湿度较大，平均相对湿度均在91%以上，而且日变化较小，最大值与最小值差仅6%（图6）。

图5 大棚内外相对湿度变化与气温关系Fig.5 Relations between relative humidity and air temperature inside and outside vinyl houses

图6 晴天与阴天大棚内相对湿度比较Fig.6 Com parison of relative hum idity inside vinyl houses between fine and cloudy days

2.4 黄瓜生长量与气象条件

对不同时间采摘的、大小不同的瓜果35个样本的最大、最小直径、长度和重量分析发现，瓜果重量与（平均直径）2和长度的乘积有非常显著的线性回归关系（图7）。统计模型为：G＝1.1571＋0.669×［（D1＋D2）/2］2×L/1000，（R2＝0.9888，n＝35），G为瓜果的重量（单位：g），D1、D2、L分别为瓜果的小直径、大直径、长度（单位：mm）。据此可以估算挂牌定时测量的瓜果的最大、最小直径和长度的瓜果的重量，便于计算相对生长量。

瓜果从幼果到采摘，其生长速度差异较大，一般为慢-快-慢，即在坐果期，其绝对生长量明显小于膨大期。为剔除其自身生长规律，凸显气象条件的作用，采用相对生长量建立与气象要素的关系。相对生长量的计算公式为：

其中：Rw为相对生长量，Wt为t时刻的瓜果重量，Wt－1为t－1时刻的瓜果重量。

据上式得到Rw值以及小时积温和小时太阳总辐射累积量见表2。

图7 瓜果长度、直径与重量的关系Fig.7 Relation of fruit weight to fruit length and diameter

表2 黄瓜相对生长量与小时积温及太阳辐射量累积量的关系Table 2 Relations of cucum ber’s relative increment to accumulated temperature by hour and accumulated radiation energy

分析黄瓜相对生长量Rw与棚内小时积温的关系，发现小时积温与Rw关系较好（图8-A），Rw＞4对应小时积温在2 100℃·h以上，而Rw＜4则小时积温均＜2 100℃·h。

Rw与同时期太阳总辐射累积量相关较差（图8-B），而与前一天太阳总辐射累积量有较好的正相关关系（图8-C）。Rw＞4，对应太阳总辐射累积量在35 MJ·m－2以上，而Rw＜4对应太阳总辐射＜35 MJ·m－2。

3 结论与讨论

3.1 结论

3.1.1 以往的大棚小气候研究主要侧重于温度和湿度，太阳辐射与黄瓜产量关系密切，本研究建立了棚内、外太阳总辐射强度的统计模型。以后可以根据棚外太阳辐射强度推算棚内辐射强度，为大棚生产管理提供气象信息支持。

3.1.2 白天棚内气温高于棚外，温差在1.2—4.9℃，最大值出现在12：00。夜间（19：00—次日5：00），棚外温度比棚内高1℃左右，最大温差1.2℃（21：00—23：00）。要关注最高气温对大棚作物生长发育的不利影响。

3.1.3 9：00—13：00，棚内相对湿度低于大棚外相对湿度，11：00—13：00为差值最小时期，13：00降到最低。14：00起相对湿度上升，19：00差值达到最大，整个夜间棚内湿度都大于大棚外相对湿度，并持续到次日8：00。夜间棚内80%以上时间相对湿度≥95%，较棚外明显偏多。因此夜间时段要注意通风降湿，防止病害等发生。

3.1.4 分析发现，黄瓜瓜果重量与其平均直径的平方与长度的乘积呈极显著的相关关系。黄瓜相对生长量与棚内小时积温、前一天太阳总辐射累积量有较好正相关关系，因此，对于黄瓜耐热品种，适当提高棚内温度有利于黄瓜生长及增加产量。

3.2 讨论

3.2.1 本次试验是在初夏时期，在大棚两侧下部揭膜、通风情况下进行的。不同季节和不同的薄膜覆盖状态对大棚小气候应有差异。因此文中得出的结果仅适用于上海市夏季栽培的单栋大棚内小气候效应分析，至于其它季节需根据单栋塑料大棚覆盖情况进行研究，得出相应的小气候要素内外差异。

3.2.1 有研究认为，黄瓜生长的适宜温度为35℃以下，超过35℃不利于生长［7］。本次试验大棚内多次出现日最高气温＞35℃，尤以6月12日气温最高，达到38.9℃，持续时间最长，从9：00到15：00。但从黄瓜相对生长量与棚内小时积温来看（图8-A），该期处于趋势线附近，表明高温对黄瓜‘南杂2号’的生长影响不大。这个结论与以前的研究相悖，可能与本次试验采用的耐热黄瓜品种有关［8］。长江下游在夏季黄瓜栽培中，为了减弱高温的影响，生产中采用的为耐热品种，关于黄瓜‘南杂2号’的耐热程度（适宜生长温度和上限温度值），将作进一步的研究分析。

3.2.3 分析中发现相对生长量与同时期太阳总辐射累积量相关较差，而与前一天太阳总辐射累积量有较好的正相关关系。究其原因，作者认为在试验期间观测日的黄瓜生物量，是前一天黄瓜干物质分配后的结果，因此相对生长量与前一天的太阳总辐射累积量有着较好的相关关系。设施作物的生长是太阳辐射和热量共同作用的结果［9］，以后将进一步建立大棚黄瓜相对生长量与太阳辐射和热量（辐热积）的统计模型，这样更为科学。

［1］李树军，崔建云，董晨峨，等.蔬菜大棚内光照及温度的特点分析［J］.山东气象，2004，24（1）：26-27.

［2］刘娟，周超，曹成，等.蔬菜大棚小气候变化特征及预警服务系统的应用研究［J］.上海农业学报，2015，31（4）：69-74.

［3］丁小涛，金海军，张红梅，等.单栋大棚和连栋塑料温室温湿度环境比较研究［J］.上海农业学报，2011，27（2）：96-101.

［4］张德林，李军，蒋其根，等.大棚草莓农业气象灾害预警指标研究［J］.上海农业学报，2015，31（5）：56-60.

［5］张瑞明，李军，孔令娟，等.涂白对塑料大棚小气候及青菜生长的影响［J］.上海农业学报，2013，29（2）：56-59.

［6］盖钧镒.试验统计方法［M］.北京：中国农业出版社，2000.

［7］史跃林，宋述尧.温度对黄瓜生理生育的影响及管理实践［J］.中国蔬菜，1989（3）：43-47.

［8］林毓娥，于远，黄河勋，等.黄瓜耐热种质筛选试验［J］.广东农业科学，2009（1）：39-41.

［9］谭文，杨再强，李军.基于温光效应的小白菜营养品质模拟模型研究［J］.中国农业气象，2016，37（1）：59-67.

（责任编辑：程智强）

欢迎订阅2017年《上海农业学报》

《上海农业学报》1985年创刊，是由上海市农业委员会主管、上海市农业科学院和上海市农学会主办的综合性农业学术期刊，被同方知网、万方、维普等数据库收录，为“2008版、2011版全国中文核心期刊”、“中国科技核心期刊”和“中国农业核心期刊”。

《上海农业学报》为双月刊，主要刊载农业各学科偏重应用或与应用联系较紧密的未曾发表过的研究论文、简报和综述，内容涉及现代温室与园艺、农业经济、农产品加工与保鲜、农业标准化、农业环境保护、作物遗传育种与栽培、土肥与植保、农业生物技术、畜牧与兽医、农业气象、科技与区（县）农业等。读者对象为相关专业的研究人员、技术人员和农业院校师生。

出版日期：单月30号，开本：大16开（A4），定价：10元，全年60元。

邮发代号：4-523，国内统一刊号：CN 31-1405/S，国际标准刊号：ISSN 1000-3924。

可通过全国各地邮局订阅，也可向编辑部直接订购，如需邮挂每期另加3元。

《上海农业学报》编辑部地址：上海市奉贤区金齐路1000号，上海市农业科学院信息所（3号楼314室），邮编：201403。

投稿网址：www.nyxb.sh.cn（不再接收邮箱投稿）

E-m ail：xx6＠saas.sh.cn

电 话：021-52235461，021-62202980；传 真：021-62206698

欢迎广大作者、读者踊跃投稿和订阅！

Them eteorological conditions of vinyl houses and their effects on cucumber growth

GU Zhong-liang1，XUE Zheng-ping2，LIJun2，ZHAO Sheng-rong3，GU Chun-jun4，WANG Zhi-xiong4
（1Songjiɑng Meteorologicɑl Bureɑu，Shɑnghɑi201620，Chinɑ；2Shɑnghɑi Climɑte Center，Shɑnghɑi200030，Chinɑ；3Songjiɑng Vegetɑble Technique Extension Service Center，Shɑnghɑi201600，Chinɑ；4Pudong New District Agro-Technology Extension Center，Shɑnghɑi201201，Chinɑ）

The cucumber growth and the observation data ofmicroclimate inside and outside vinyl houses between May 26 and June 22 of 2015 were mathematically analyzed，and statistical models of solar radiation intensities inside and outside vinyl houses were established so as to study the meteorological conditions influencing cucumber growth.The obtained main results were as follows：（1）In the daytime the air temperature inside vinyl houseswas higher than outside，the difference was1.2—4.9℃and themaximum differencewas at noon；Atnight（19：00—5：00）the air temperature inside vinyl houseswas about1℃lower than outside，and the maximum difference（occurring between 21：00—23：00）was 1.2℃.（2）Between 9：00—13：00 the relative humidity inside vinyl houseswas lower than outside，the difference was the least between 11：00—13：00，and at 13：00 the relative humidity was the lowest；Their difference rose at14：00 and reached the highest at19：00，and at night-time the humidity inside vinyl houseswas higher than outside until 8：00 on the next day；Formore than 80%of night-time the relative humidity inside vinyl houseswas 95%or higher，being obviously higher than that outside.Therefore，at night-time vinyl houses should be given a ventilation and dehumidification so as to control disease incidence.（3）There was a quite good positive correlation of the cucumber’s relative increment to both accumulated temperature by hour in vinyl houses and accumulated solar radiation energy on the previous one day.

Cucumber；Growth；Solar radiation intensity；Air temperature；Relative humidity；Vinyl house

S626

A

1000-3924（2017）01-114-06

2016-05-25

国家科技支撑计划课题“气象服务信息平台关键技术集成与示范”（2014BAD10B07）

顾忠良（1962—），男，大专，高级工程师，主要从事农业气象观测和研究。Tel：021-67739161，E-mail：lianggu＿sj＠163.com