青岛地区夏季高温对大棚番茄和谐品种生长发育的影响

邢曼曼+刘欢

摘要 以青岛地区的有效光合辐射、温度、湿度和风速等基本气象数据为基础，结合地区大棚结构特点，将和谐品种番茄作为试验材料，以越夏栽培番茄的温度需求特性为前提，通过不同温室环境调控处理（通风和遮光处理）对番茄生长发育及产量和品质造成的影响进行了研究。结果表明，通过增加通风量和遮光率可以有效地降低夏季大棚环境温度，适当使用遮阳网是应对夏季大棚高温胁迫的有效方法。随光合光量子通量密度的增加，番茄株高增高，随通风口的扩大番茄的茎粗减小；通风量一致时，光照是影响番茄茎粗的主要条件。光照情况一致时，通风对于番茄果实没有明显的影响；通风情况一致时，光照影响了番茄中营养物质如有机物和维生素的量，同时酸性与甜性的比例也明显下降，表明完全光照的情况下进行范围内最大通风的方式，可以得到最优质的番茄成品。综合评价，在试验范围内，遮光率50%、通风口开100%是大棚番茄越夏栽培的最佳温光环境调控技术。

关键词 夏季高温；番茄；品质；影响；山东青岛

中图分类号 S162.5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）24-0160-04

近年来，中国农业大棚技术得到飞速发展，由于青岛独特的地形地势、土壤环境、气候变化等条件的影响以及金融和科技方面拥有的优势，可以利用温室进行蔬菜出产时间的提前和延后以满足淡季需求，并取得了巨大的进步[1]。大棚环境温度、湿度、光照等是影响蔬菜产量和品质的主要环境参数[2]。

青岛地区由于夏季持续时间长、平均气温高，在此期间，温室内气温甚至可以高达40 ℃，植物根本无法适应如此高温，导致夏季大棚闲置，造成资源浪费。因此，考虑如何控制夏季大棚温室内的温度环境，研究新型、多功能且低消耗的温室设备迫在眉睫。

1 材料与方法

1.1 试验场地及材料

试验场地选定在青岛市设施农业气象试验基地，选择60.0 m×12.0 m×4.2 m春暖大棚4栋，肩高1.8 m，风口宽度2 m。其中，1栋大棚作为预试验大棚，另外3栋大棚作为试验处理大棚，大棚使用淄博合资企业生产的天鹤牌PO大棚膜。选择由以色列海泽拉公司生产，青岛即墨国家农业高新技术开发区管理委员会提供的和谐番茄作为试验材料。

1.2 试验设计

2015年5月4—12日进行预试验，利用塑料薄膜隔出3个处理隔间（A/B/C），面积相同，之间密封。根据试验因子设置3组试验：5月4—6日进行通风试验，不盖遮阳网；5月7—9日进行遮光试验，风口开启50%；5月10—12日进行灌水试验，不盖遮阳网，风口开启50%。通过预试验发现，改变通风口通风量和遮阳网遮光面积可以显著改变大棚内气温，而灌水对大棚内气温变化的影响相对不明显（表1），又因为灌水量增大易引发植株病害，所以将灌水作为次要研究因素。试验以通风和遮光处理作为重点研究对象，且通风和遮光简单易行，在实际生产中实施方便，是廣大种植户常用的处理方式[3]。

5月中旬种植番茄幼苗。3栋试验大棚分别利用塑料薄膜隔出3个处理隔间，面积相同，之间密封。遮阳（L）和通风（W）各设计3个区域，每个区域有3个试验块，组成9个试验组，分别为处理L1W1：无遮阳网，通风口全开；处理L1W2：无遮阳网，通风口75%；处理L1W3：无遮阳网，通风口50%；处理L2W1：遮阳网遮50%，通风口全开；处理L2W2：遮阳网遮50%，通风口75%；处理L2W3：遮阳网遮50%，通风口50%；处理L3W1：遮阳网遮75%，通风口全开；处理L3W2：遮阳网遮75%，通风口75%；处理L3W3：遮阳网遮75%，通风口50%。其中1号棚安排处理L1W1、L1W2、L1W3，2号棚安排处理L2W1、L2W2、L2W3，3号棚安排处理L3W1、L3W2、L3W3。在棚外、每栋大棚各处理小区内部分别设置气象采集器，根据模型需求确定测定变量种类和采集数据间隔周期，建立动态测定数据库。

1.3 试验项目测定

分别在每月上、中、下旬，测定番茄植株的生长发育指标、光合生理变化，并在不同的生长发育阶段进行测定，在果实采收期测定果实的产量和品质。建立外界数据、大棚气温和番茄发育的数学模型。

1.3.1 生长指标。生长指标包括株高和茎粗。每处理小区选取100株代表性植株挂牌，自番茄定植后每10 d测量1次。120 d生长期时，完成生长指标测定后打顶。

1.3.2 光合生理指标。于番茄开花盛期，天气晴朗时，于9：00用LI-6400型便携式光合仪测定从顶叶向下第4片离体功能叶片的净光合速率（Pn）。

1.3.3 果实产量测定。依据实际成熟状况进行人工采收，采收时只将每个小区中间4垄56株作为实际产量观测株。产量和单果重在每次收获时均进行测定，单果重用精度为1 g的电子秤测量，总产量采用56株番茄单果重总和按面积进行折算。

1.3.4 果实品质测定。可溶性固形物（%）用糖度计测定，重复测定3～4次，取平均值。有机酸含量（%）用滴定法测定，重复测定3～4次，取平均值。VC含量（mg/100 g）用草酸-EDTA溶液采用钼蓝比色法测定。

2 结果与分析

2.1 遮光通风处理对大棚环境的影响

在番茄全生育期内，使用位于各处理中央位置和大棚外部的PC-4便携式移动气象站连续监测大棚内部、外部的温度和光合有效辐射，每15 min记录一组数据。温度为日平均气温，光合有效辐射为当天9：00—16：00之间的平均光合有效辐射。

2.1.1 遮光通风处理对大棚温度的影响。通过分析3种遮光条件下大棚内温度变化曲线，发现相同通风条件下，遮光率越高降温效果越明显。温度最高的是L1，且明显高于室外温度；L2和L3温度基本低于室外温度，且L3的大棚温度最低。3种遮光条件下，棚内最高温比最低温高13.5 ℃。因此，调整遮光面积是控制大棚内气温的有效手段。endprint

通过分析3种通风条件下大棚内温度变化曲线，发现相同遮光条件下，通风量越大，降温效果越明显。W3温度最高，且明显大于棚外温度，W1和W2则普遍比棚外温度低，其中W3比W1高14.9 ℃。

图1表示9种通风遮光条件下，棚内温度变化曲线。可以看出，遮光和通风同时改变时，大棚的温度改变最明显。处理L1W3棚内温度最高，且远远高于其他组合，处理L3W1最低，最高和最低温差20.1 ℃。当夏季室外温度较高时，为降低棚内温度，可以增大通风量和遮光面积。

2.1.2 遮光处理对大棚光照的影响。由图2可以看出，不同遮光处理间光合光量子通量密度（PPFD）表现明显差异。通过对番茄全生育期内数据结果的统计分析，L1平均PPFD为467.13 μmol/（m2·s），L2平均PPFD为255.98 μmol/（m2·s），L3平均PPFD为123.40 μmol/（m2·s）。覆盖遮阳网可以明显降低大棚光照条件，棚内PPFD随遮光率增加而降低[4]。

2.1.3 影响大棚内温度的环境因子分析。以室内温度Y为目标，室外温度X1、室外光照强度X2为自变量，进行回归分析，得回归方程。

Y=0.805 2+0.916 9X1+0.000 5X2

式中，Y与实际观测到的棚内温度相关系数R=0.98，通过了显著性检验。表明室外温度和光照强度是影响大棚室内温度的主要影响因素，通过调节大棚环境，能够降低夏季高温胁迫的影响。

对回归方程进行F检验，表明回归方程显著，说明方程具有可靠代表性。

方程偏相关检验表明，r（y，X1）偏相关系数为0.967 7，t检验值18.004 0；r（y，X2）偏相关系数为0.314 9，t检验值1.556 3。室外温度和光照对大棚内温度的t检验均达到显著水平，但温度的影响远超过光照的影响。

2.2 遮光通风处理对番茄株高和茎粗的影响

2.2.1 遮光通风处理对番茄株高的影响。由表2可知，番茄的增长程度随着通风和挡光的改变而不同，且在整个生育期内不同生育阶段的差异都表现出一致性。整体上说，处理L1W3株高最高，平均高度达127.21 cm；最低的是处理L3W1，平均高度为92.11 cm。番茄定植120 d，高度在170.6～237.2 cm之間，株高差达66.6 cm。

不同通风和遮光处理间番茄株高存在显著性差异，表现为随通风面积增加，株高降低；随PPFD增加，株高增高。挡光相同只改变通风时，株高普遍比通风相同只改变遮光时差别要大，株高随合成PPFD的增加而增加。相同遮光条件下，W3普遍高于其他2种情况；相同通风条件下，L1普遍高于其他2种情况。说明挡光和通风都是影响番茄生长高度的重要因素，适当增大光照和通风有利于植株长高。

通过分析不同时期各遮光和通风处理番茄株高增长量的变化可知，不同时期番茄株高增长量有较大变化，番茄定植后20～40 d（花期）和定植后100～120 d（果实成熟期）株高增长较快，这可能与植株所处的不同生长阶段有关，也可能与植株不同的生长阶段大棚内的气温、光照等环境条件有关[5]。

2.2.2 遮光通风处理对番茄茎粗的影响。由表3可知，不同遮光和通风处理各时期番茄茎粗有显著差异，整个生育期内不同生育阶段的差异没有表现出一致性。总体看来，处理L2W1番茄的茎最粗，平均茎粗10.95 mm；相反处理L3W3茎最细，平均茎粗9.76 mm。定植120 d后，2个处理间番茄茎粗差达1.3 cm。相同遮光不同通风处理间番茄植株茎粗存在显著性差异，表现为随通风面积增加茎粗降低；相同通风条件下，通过调节遮光水平可以明显影响番茄植株茎粗。

2.3 遮光通风处理对番茄净光合速率的影响

由图3可以看出，相比通风条件，遮光条件对番茄叶片的净光合速率影响更为显著，番茄叶片净光合速率随遮光率的增大而显著下降。通过调节通风面积可以影响到番茄功能叶片的净光合速率，这可能与大棚内温度的变化有关[6]。

2.4 遮光通风处理对番茄单果重和产量的影响

在市场对新鲜番茄的4个等级划分中，单果重在125～250 g范围内为一类果[7]。

由图4可以看出，不同通风遮光处理对番茄平均单果重有影响，表现为相同遮光条件下，随通风面积增加单果重提高。其中处理L2W1的单果重最大，为147.1 g，处理L3W3最小，为137.7 g。各处理番茄平均单果重在137.7～147.1 g之间，皆处在市场对新鲜番茄的4个等级划分中的一类果范围之内。而当通风不变时，遮光面积增大会导致番茄单果重下降[8]。

与处理L3W1相比，处理L1W1显著提高了单果重，处理L3W2、L3W3显著降低了单果重，其他处理和处理L3W1相比没有显著差异。

分析9种遮光和通风条件下番茄植株总产量的变化得出，不同通风遮光处理对番茄总产量有显著影响。相同遮光条件下，番茄总产量随通风面积增加而提高。其中以处理L2W1最高，为175.48 t/hm2，其他处理与处理L2W1相比均偏低，其中处理L3W3的偏低幅度最大，为26.13%，处理L1W1的偏低幅度最小，为2.95%。

综上所述，遮光条件相同时，充分通风更利于番茄果实单果重和总产量的提高；相同通风条件下，适当遮光更利于番茄总产量的提高[9]，这可能与遮光条件下番茄植株生殖生长与营养生长的比例分配关系调整和番茄坐果率的提高有一定关系[10]。

2.5 遮光通风处理对番茄果实品质的影响

番茄的可溶性固形物、有机酸、VC含量等指标集中反映了番茄果实的内在品质，即风味品质。

由表4可以看出，相同遮光条件不同通风处理的番茄果实可溶性固形物含量差异不明显，相同通风条件不同遮光处理的可溶性固形物含量存在显著差异，表现为随PPFD的增加可溶性固形物含量提高。处理L1W1、L1W2的可溶性固形物含量最高，均为4.67%，处理L3W3的可溶性固形物含量最低，为3.93%。相同遮光条件不同通风处理的番茄果实可滴定酸含量差异不明显，相同通风条件不同遮光处理的可滴定酸含量有显著差异，表现为随PPFD的增加可滴定酸含量降低。其中处理L3W1可滴定酸含量最高，为0.390%，处理L1W3可滴定酸含量最低，为0.342%。相同遮光条件不同通风处理的番茄果实VC含量差异不明显，相同通风条件不同遮光处理的VC含量存在显著差异，表现为随PPFD的增加VC含量提高。其中处理L1W1 VC含量最高，为24.22 mg/100 g，处理L3W3 VC含量最低，为20.26 mg/100 g。相同遮光条件不同通风处理的番茄果实糖酸比差异不明显，相同通风条件不同遮光处理的番茄果实糖酸比存在显著差异，表现为随PPFD的增加糖酸比提高。处理L1W1、L1W2糖酸比最高，均为13.58，处理L3W1糖酸比最低，为10.17[11]。endprint

2.6 番茄生长发育与大棚环境因子的定量关系

综上所述，大棚内外的环境变化会对番茄的产量和质量产生重要影响。为定量分析番茄各生长指标与环境要素之间的关系，以不同处理下大棚内的光照X1、气温X2和湿度X3为自变量，通过回归分析的方式，确定番茄植株生长量Y1、产量Y2、果实内固形物含量Y3与这些因子间的定量关系。回归方程如下：

Y1=0.046 4+0.052 3X2+0.000 5X3；

Y2=250.050 5-0.037 8X1-1.248 7X3；

Y3=3.994 6+0.002 1X1-0.01X2。

通过分析可以得出，大棚番茄植株的生长主要是由温度控制的，棚内湿度也具有促进效果；番茄产量在强光下有抑制效应，且棚内高湿度也不利于果实膨大；番茄果实品质主要受强光照的促进，而高温会导致内含物降低。由此可见，番茄的不同生长指标所受到的主要控制因素是不一样的，根据区域环境的变换，适当调节大棚内光照、温度和湿度等条件，将会对提高大棚番茄的产量和品质起到重要作用。

3 结论与讨论

试验结果表明，遮光通风处理配合能有效降低大棚温度。覆盖遮阳网可以明显降低大棚内光照条件，棚内PPFD随遮光率增加而降低，相同通风条件下增加遮光率可以降低大棚温度，相同遮光条件下增加通风面积也可以降低大棚温度，说明通过增加通风量和遮光率可以有效地降低夏季大棚环境气温，但光照条件同步减弱。

通风遮光处理可以显著影响番茄的生长发育。遮光处理一是可以减少PPFD，影响植物光合作用，进而影响植物生长；二是可以降低大棚气温，进而影响植物生长。

遮光通风处理可以显著影响番茄的株高和茎粗。相同遮光条件下，番茄的株高和茎粗随通风面积增加而降低；相同通风条件下，番茄的株高随PPFD的增加而增高，通过调节遮光水平可以明显影响茎粗。

遮光通风处理显著影响番茄叶片净光合速率。相同通风条件不同遮光处理间番茄功能叶片的净光合速率存在显著差异，番茄叶片净光合速率随遮光率的增大而显著下降，随PPFD的增加番茄功能叶片的净光合速率提高。通过调节通风面积可以影响到番茄功能叶片的净光合速率，这与大棚内气温的变化有关。

遮光通风处理可以显著影响番茄的单果重和总产量。相同光照条件下，随通风面积增加，大棚气温降低，番茄果实单果重和总产量增加。遮阳50%、通风口全开的番茄果实单果重最重且番茄果实总产量最高。相同通风条件下，增加光照可以提高番茄果实的单果重，但适当遮阳更利于番茄总产量的提高。

遮光处理可以显著影响番茄的品质。相同光照条件下，通风处理对番茄品质无显著影响。相同通风条件下，增加PPFD可提高番茄果实中可溶性固性物、VC含量，降低可滴定酸含量，增加糖酸比，无遮阳网，通风口全开的番茄果实品质最佳。

综合评价，在试验范围内，遮光率50%、通风口开100%是大棚番茄越夏栽培的最佳温光环境调控技术。

4 参考文献

[1] 胡建.重庆市玻璃温室夏季降温效果研究[D].重庆：西南大学，2008.

[2] 胡燕.华东型连栋塑料温室夏季遮阳网降温试验研究[D].杭州：浙江大学，2003.

[3] 范永强，景元书.温度与番茄果实生长的研究[J].安徽農业科学，2007，35（36）：11831-11832.

[4] 刘爱荣，陈双臣，王森博，等.高温胁迫对番茄幼苗光合作用和叶绿素荧光参数的影响[J].西北农业学报，2010，19（5）：145-148.

[5] 李莉，李佳，高青，等.昼夜温差对番茄生长发育、产量及果实品质的影响[J].应用生态学报，2015，26（9）：2700-2706.

[6] 李建明，李建斌，刘建辉.我国设施蔬菜产品市场分析及发展对策[J].西北农林科技大学学报（社会科学版），2002，2（3）：79-82.

[7] 张富存，张波，王琴，等.高温胁迫对设施番茄光合作用特性的影响[J].中国农学通报，2011，27（28）：211-216.

[8] 刘贤赵，康绍忠.番茄不同生育阶段遮荫对光合作用与产量的影响[J].园艺学报，2002，29（5）：427-432.

[9] 陈艳秋，赵翔，刘昭霞，等.不同昼夜温差对设施番茄果实发育及产量的影响[J].北方园艺，2014，24（327）：38-42.

[10] 曹健，宋钊，刘联琦，等.夏季蔬菜温室降温设施及其环境调控技术[J].广东农业科学，2011，38（21）：159-160.

[11] 孟令钊，杨延杰，隋海周，等.通风遮光对大棚越夏番茄温光环境及产量、品质的影响[J].北方园艺，2015，23（350）：65-69.endprint