大棚草莓生产的农业气象条件与灾害初探

蒋文轩， 汪清梅

(嘉善县气象局，浙江 嘉善 314100)

草莓是蔷薇科草莓属多年生草本植物，具有结果快、成熟早、栽培更新周期短、易繁殖、效益高等特点[1-2]。草莓在嘉善以塑料大棚促成栽培为主，种植面积较大，对嘉善县加快农业产业结构调整和提高农民收入具有重要意义。

在大棚促成栽培下，低温来临前扣棚覆膜能抑制草莓进入矮化期，使植株从花芽分化期直接进入现蕾开花期，采收期可提前至11月，采收期长达6个月左右[3]。草莓的生长与气象条件有密切的关系。草莓是喜凉作物，在25 ℃以下，随着温度的升高，光合作用增强；25 ℃以上，随着温度升高，光合作用开始减弱。整个生长期空气湿度应控制在80%以下，土壤湿度在田间持水量的80%左右较适宜，过湿或过干气孔阻力增大，将阻碍二氧化碳的供应，影响光合作用[1]。

在草莓生长过程中常会遇到连阴雨、低温冻害、暴雨涝害、高温热害、大雪等气象灾害，在苗期和移栽生长期易出现高温灾害和涝害，开花到成熟期易受连阴雨、低温霜冻和高温等灾害天气影响，影响产量和品质[2]。草莓的产量主要由第一和第二花序果构成，其中，第一花序果产量最高、品质最好，第二花序果次之，但第二和第一花序果的开花成熟期正处于一年中最冷的的冬季，且草莓花较叶片更为脆弱，盛花期至结果期易遭受低温霜冻的影响[4]。连阴雨天气对草莓生殖生长也会带来较大影响。冬春季是大棚草莓的开花结果期，阴雨寡照天气下大棚内光照弱，气温低，空气湿度大，限制了草莓的光合作用，使草莓坐果率低，幼果生长停止，易产生畸形果，产量和品质下降[5]。草莓苗期和开花结果期还易受高温影响，高温胁迫下草莓叶片的净光合速率显著下降，同时降低了草莓叶片的保护酶活性，导致植株体内活性氧大量累积，抗氧化能力下降，加速了草莓叶片的衰老[6]。本文通过分析草莓生长气象条件，比对大棚内气象条件与草莓生长适宜气象条件，结合外部气象条件与草莓产量的关系以及田间调查结果，得到大棚内外气象条件关系和草莓主要气象灾害特点，为草莓生产者提供有针对性的管理措施做好基础，提高应对气象灾害的能力。

1 材料与方法

1.1 材料来源

气象资料来源于嘉善县气象局。塑料大棚内气象数据有逐5 min气温、湿度和光合有效辐射，地点位于西塘镇嘉善农科所内，大棚长30 m，宽8 m，高度2.6 m，一层塑料薄膜覆盖，传感器高度1.6 m。大棚外气象数据为嘉善县西塘镇区域站逐5 min气温数据、陶庄镇区域站逐5 min湿度数据和罗星街道区域站逐10 min光合有效辐射数据，日照数据来源于嘉善国家一般气象观测站。气象数据时间2015年11月至2016年4月，草莓产量数据来源于嘉善县统计局，草莓生长和主要灾害资料来源于嘉善县农业农村局及田间调查。

1.2 方法

通过多元线性回归分析，建立大棚内外气温等气象要素的回归模型。分析草莓生育期气象条件与产量的关系及田间调查，得到嘉善县草莓生长适宜气象条件和主要气象灾害。

多元线性回归分析是研究一个随机变量与多个普通变量之间的回归关系。多元线性回归公式的矩阵形式及未知参数的最小二乘估计参考文献[7]。

2 结果与分析

2.1 草莓生长气象条件

草莓生长季大棚内的平均气温为14.4 ℃，平均最高气温为29.4 ℃，平均最低气温为6.8 ℃。棚外区域站的平均气温为10.3 ℃，平均最高气温为14.2 ℃，平均最低气温为7.1 ℃。棚内平均气温较棚外偏高4.1 ℃，白天大棚内外平均最高气温相差达19.3 ℃，而大棚内外平均最低气温相差仅0.3 ℃。由此可见，大棚内外夜间最低气温相差不大，白天棚内最高气温较棚外明显偏高。

大棚内外气温日变化(图1)表明，夜间棚内外的气温几乎相同，两者相差在0.5 ℃以内，而白天棚内气温较棚外明显偏高，棚外气温日较差明显小于棚内。棚内最高气温为27.4 ℃，出现时间在12：40；上午棚内气温上升迅速，下午降温快，气温日较差达19.5 ℃。棚外最高气温为13.4 ℃，较棚内低14 ℃，出现在14：45，气温日较差仅为5.4 ℃。草莓开花结果期的适宜气温白天在20～25 ℃，夜间应在5 ℃以上[3]。而大棚内白天气温上升迅速，即使是冬天最高气温也很容易达到35 ℃以上，夜间气温低。因此，白天晴好天气要注意通风降温，夜间注意大棚保温。

图1 大棚内外气温日变化

大棚内平均相对湿度为84.7%，平均最大相对湿度为99%，平均最小相对湿度为56.2%。棚外区域站的平均相对湿度为65.2%，平均最大相对湿度为80.1%，平均最小相对湿度为47%。大棚内的相对湿度较棚外明显偏高，平均最大相对湿度较最小相对湿度相差更大。棚内的相对湿度在阴雨天容易偏高，应控制在85%以下，防止真菌孢子的萌发，控制草莓真菌病害的发生与侵染[9]。

大棚内外湿度日变化(图2)表明，棚内外相对湿度变化趋势一致，棚内昼夜的相对湿度都大于棚外，夜间相对湿度大于白天。棚内最大相对湿度为97.0%，最小为62.7%；棚外最大相对湿度为75.0%，最小为52.0%，棚内的湿度变化更快，幅度更大。

图2 大棚内外湿度日变化

大棚内的平均光合有效辐射为82.7 μmol·m-2·s-1，平均最大光合有效辐射为417 μmol·m-2·s-1。棚外区域站的平均光合有效辐射为157.7 μmol·m-2·s-1，平均最大光合有效辐射为773.8 μmol·m-2·s-1。平均光合有效辐射棚外较棚内高75 μmol·m-2·s-1，平均最大光合有效辐射棚外较棚内高356.8 μmol·m-2·s-1，棚外的光合有效辐射较棚内明显偏高。根据冯玉香[1]的研究表明，草莓的光饱和点比较低，在总辐射为418.4 W·m-2以上，光照继续增强，草莓的光合作用增加很慢。将总辐射418.4 W·m-2换算成光合有效辐射，通量密度为750 μmol·m-2·s-1左右[10-11]，这与棚外平均最大光合有效辐射值相当，棚内平均最大光合有效辐射仅为光饱和点的一半，表明大棚内草莓生产的光照强度是不足的。

大棚内外光合有效辐射日变化(图3)表明，棚内外光合有效辐射变化趋势一致，都在白天12：00左右达到最大值，但棚外的最大光合有效辐射仅为614.5 μmol·m-2·s-1，棚内为330.9 μmol·m-2·s-1，棚内仅为棚外的53.7%。

图3 大棚内外光合有效辐射日变化

通过相关性分析表明，大棚内外的气温、相对湿度和光合有效辐射的相关系数分别为0.71、0.73和0.96，均通过0.001的显著性检验，表明棚内外气象要素具有很强的相关性。因此，根据大棚内外气象要素的关系，用回归分析法建立大棚内气象要素的回归模型，可通过天气预报数据预测未来时段内的大棚内气象要素，有利于提前做好草莓种植管理措施，减轻气象灾害对草莓的影响。

大棚内气温与棚外气温和光合有效辐射的相关系数都很高，分别为0.71和0.80，通过多元线性回归方法，利用棚外气温和光合有效辐射拟合棚内气温，得到回归模型：

Tin=0.891 2Tout+0.023 2PARout+1.632。

式中，Tin、Tout和PARout分别为棚内气温、棚外气温和棚外光合有效辐射，模型的判定系数达到0.884，可知自变量能解释因变量近90%的偏差。F值为99 071，通过0.001的显著性检验，表明回归模型极显著。

大棚内相对湿度与棚外相对湿度和光合有效辐射的相关系数分别达到0.73和-0.73，利用棚外相对湿度和光合有效辐射拟合棚内相对湿度，得到回归模型：

RHin=0.47RHout-0.29PARout+58.654。

式中，RHin、RHout和PARout分别为棚内相对湿度、棚外相对湿度和棚外光合有效辐射，模型的判定系数为0.692，自变量能解释因变量近70%的偏差。F值29189，通过0.001的显著性检验，回归模型极显著。

在以上用回归模型拟合棚内气温和相对湿度过程中，利用了棚外光合有效辐射，但目前天气预报要素还没有光合有效辐射预报，可采用日照数据拟合光合有效辐射，回归模型为：

PARout=23.792S+73.525。

式中，PARout和S分别为棚外光合有效辐射和日照时数，模型判定系数0.692，F检验通过0.001，回归模型极显著。

2.2 草莓生长与气象条件的关系

图4显示，近10 a嘉善草莓产量略有起伏，其中，2008和2017年产量偏高明显，2015和2016年产量偏低明显。通过查询历年草莓各生育期气象资料，在产量偏高较明显的年份，草莓苗期雨日正常或偏少，气温日较差偏大或正常，日照偏多；移栽生长期雨量偏少或正常，最低气温偏高或正常；开花结果期雨日雨量偏少，气温略偏高，气温日较差偏大，湿度略偏低。在产量明显偏低的年份，草莓苗期雨日偏多，气温日较差偏小，湿度偏大，日照偏少；移栽生长期雨日雨量偏多，相对湿度偏大，日照偏少；开花结果期日照偏少，湿度偏大。由此可见，在草莓生育期雨量雨日偏多、日照偏少，不利于草莓光合作用和养分积累；湿度偏大增加了草莓植株遭受病害的风险，影响产量和品质。

图4 2007—2019年嘉善县草莓产量

根据草莓产量与气象条件的相关分析，5月的地温、平均最高气温、日照和苗期的雨日与产量的相关系数分别为0.61、0.68、0.66和-0.62，通过0.05的显著性检验，表明5月气温偏高、日照偏多、苗期雨日偏少有利于草莓植株的生长。育苗阶段日照偏多、阴雨天气偏少有利于增强草莓苗光合作用，使植株健壮。此外，各月的气温日较差、日照时数基本都与草莓产量呈正相关关系，这表明，在整个草莓生育阶段，充足的光照和较大的气温日较差有利于草莓养分积累，提高草莓产量。各月的雨日和相对湿度则与产量呈负相关关系，雨日和湿度偏大一方面会使草莓光合作用不足、养分积累不够，另一方面也会造成草莓病害多发，影响产量。

2.3 草莓主要气象灾害分析及预防措施

通过数据分析、田间调查和咨询农经专家，了解到草莓种植的主要气象灾害有持续阴雨寡照、低温霜冻、暴雨、高温、大风和大雪天气等。

2.3.1 连阴雨

连阴雨天气容易造成草莓病害多发，影响产量和品质。图4显示，2015年嘉善县草莓单产明显偏低，经分析，2015年11—12月嘉善县出现雨日34 d，为历史同期最多。在2018年12月至2019年2月，嘉善县再次出现历史罕见阴雨寡照天气，雨日54 d，雨量395.3 mm，分别是常年同期的1.8和2.3倍，草莓667 m2产量不到2万元，较上年减少1万元。2次连阴雨过程都出现在草莓开花结果期，对当年草莓产量和品质造成较大影响。因此，遇阴雨天气，应通风降湿，及时用药防治病害[2]。

2.3.2 低温冻害

草莓开花结果期通常在当年12月至次年4月，处于一年中最冷的季节，容易发生低温霜冻灾害。2016年嘉善县草莓单产仅为21.5 t·hm-2，为近10 a来最低。分析嘉善国家站资料，2016年1月24—26日，嘉善出现连续3 d低于-6 ℃低温，为近年来罕见的低温影响天气过程，导致草莓受冻，影响产量。2018年1月13日嘉善又出现一次突然降温，最低气温达-7 ℃，造成此期开花结果的草莓基本绝收。为防范草莓低温灾害，生产者应提前添加覆膜，保持土壤湿润，采用垅栽形式，栽植密度要适当，避免草莓花果受冻[1]。

2.3.3 暴雨

9—10月正处于草莓移栽生长期，秋季台风暴雨易使草莓田块受淹，造成草莓根部缺氧，烂根致死。2013年10月5—9日受菲特台风影响，全县降雨量达233 mm，部分草莓植株受淹严重，地势低洼地块出现绝收现象。因此，在暴雨天气来临前应做好开沟排水措施，备好水泵等，以防栽植地块受淹[2]。

2.3.4 高温

高温高湿易引发炭疽病。2020年5月29日入梅，入梅时间较往年提早13 d，5月29日至6月30日累计雨量达367.5 mm，较常年同期偏多9成；平均气温为25.1 ℃，较往年同期偏高1.2 ℃。高温高湿天气造成2020年炭疽病提前暴发，受炭疽病影响，草莓死苗现象严重。

2.3.5 大风和大雪

大风大雪天气对设施大棚也会产生较大影响。2018年1月24—28日嘉善县出现连续降雪天气，最大积雪深度达6 cm，草莓大棚部分被压坏，造成草莓花果冻伤。2016年1月23—24日、2016年4月16日和2017年3月1日，嘉善县出现7～9级大风，部分草莓大棚被吹毁。

3 小结与讨论

3.1 草莓生长气象条件分析

大棚内外的气象要素分析表明，大棚内外夜间气温几乎相同，最低气温仅相差0.3 ℃，故应做好冬季草莓开花结果期防寒保暖工作；白天棚内气温较棚外明显偏高，平均最高气温差达19.3 ℃，白天应注意通风降温。大棚内外相对湿度变化趋势一致，棚内相对湿度较棚外明显偏高，夜间相对湿度大于白天。棚外的光合有效辐射较棚内明显偏高，棚外平均最大光合有效辐射较棚内偏多80%，棚内草莓生产的光照强度不足。根据相关性分析，大棚内外的气象要素有极显著的相关关系，并通过回归分析得到了大棚内气温和湿度的拟合模型，用于预测棚内气温和湿度的变化，为生产者提供更有针对性的意见建议。

3.2 草莓生长与气象条件的关系

根据产量和气象条件的关系，在产量偏高较明显的年份，往往各生育期的雨日偏少、日照偏多、湿度偏低；各月的气温日较差、日照时数基本都与草莓产量呈正相关关系，各月的雨日和相对湿度则与产量呈负相关关系。由此表明，充足的光照、较低的湿度有利于草莓光合产物的积累，不利于病害发生，有助于产量和品质的提升。

3.3 草莓主要气象灾害及防御措施

草莓主要气象灾害有持续阴雨寡照、低温霜冻、暴雨、高温、大风和大雪天气等，其中持续阴雨寡照和低温霜冻天气对草莓影响较大。阴雨天气易使草莓病害暴发，光合作用减弱；而低温霜冻往往在草莓开花结果期对其产量和品质造成直接影响。暴雨、高温和大风大雪天气同样会对草莓生长造成较大影响，应着力做好排水施药工作，避免暴雨高温引起的淹苗和病害发生。因此，针对草莓灾害气象服务应加强监测预警，及时提醒，为生产者提供有针对性的建议，提前做好准备，减轻草莓气象灾害。