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第 37 卷 第 15期 农 业 工 程 学 报 Vol 37 No 15 204 2021 年 8月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug 2021 温室通风控水条件对番茄耗水特性及产量的影响 葛建坤 辛清聪 龚雪文 平盈璐 薄国魁 李彦彬 华北水利水电大学水利学院 郑州 450045 摘 要 确定温室最佳通风和灌水量可改善室内小气候 减少耗水量并提高果实产量 对进一步优化温室作物灌溉制度 至关重要 通过开启温室不同位置通风口设置 2 种通风处理 T1 开启北窗和顶窗 T2 开启北窗 顶窗和南窗 同时 参考 20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量 设置 2 种水分处理 水面蒸发系数分别为 0 9 K0 9 和 0 5 K0 5 进行完全组 合设计 分析了不同通风和水分对温室覆膜滴灌番茄生理生态 耗水特性及产量的影响 采用通径分析法探讨了影响番 茄茎流速率的主控因子 结果表明 1 T2的日均风速明显高于 T1 但温度和湿度却相反 2 全生育期内 T1K0 9和 T2K0 9 的耗水量分别为 282 4 和 278 4 mm 高于 T1K0 5 201 8 mm 和 T2K0 5处理 202 5 mm 利用通径分析确定气象因子对 茎流速率的综合影响程度由大到小依次为净辐射 温度 相对湿度和风速 其中净辐射对茎流速率的影响主要表现为直 接作用 而温度 风速及相对湿度主要表现为间接作用 3 不同通风和水分条件影响了番茄的生长发育和产量形成 T2K0 9 的平均单果质量为 0 15 kg 水分利用效率为 53 0 kg m 3 总产量达到 147 6 t hm 2 建议华北地区日光温室通风控水管理 参考 T2K0 9 开启北窗 顶窗和南窗 水面蒸发系数取 0 9 可提高番茄的产量和水分利用效率 关键词 通风 灌水 通径分析 茎流速率 生理生态 产量 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2021 15 025 中图分类号 S274 1 文献标志码 A 文章编号 1002 6819 2021 15 0204 10 葛建坤 辛清聪 龚雪文 等 温室通风控水条件对番茄耗水特性及产量的影响 J 农业工程学报 2021 37 15 204 213 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2021 15 025 http www tcsae org Ge Jiankun Xin Qingcong Gong Xuewen et al Effects of greenhouse ventilation and water control conditions on water consumption characteristics and yield of tomato J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2021 37 15 204 213 in Chinese with English abstract doi 10 11975 j issn 1002 6819 2021 15 025 http www tcsae org 0 引 言 目前中国设施农业发展迅速 其中设施蔬菜面积已 达 410 万 hm 2 温室作为设施农业中的主体 在解决中国 蔬菜供应 促进农业产业结构调整等方面发挥着重要作 用 1 2 虽然中国日光温室生产规模不断扩大 但尚未形 成一套系统高效的管理体系 尤其是关于通风灌水联合 调控对温室湿热环境及作物生理生态影响的研究尚不多 见 2 3 这阻碍了温室作物的节水增产提质和高效发展 通风是调节日光温室内部环境的重要手段 4 目前温 室通风主要有机械通风和自然通风 2 种 机械通风运营 成本高 且需要严格控制风速和时长 否则会引起作物 的 矮化 自然通风因运行成本低 维护方便 是目 前温室通风换气的主要形式 杨振超等 5 提出日光温室的 通风面积比例在 18 25 风速控制在 1 0 m s 时有利于 甜瓜的发育和增产 刘建荣 6 认为采用顶部 底部的通风 收稿日期 2021 02 19 修订日期 2021 06 10 基金项目 国家自然科学基金项目 51709110 51809094 51779093 河 南省高等学校青年骨干教师培养计划项目 2020GGJS100 河南省科技攻 关项目 192102110090 作者简介 葛建坤 博士 副教授 研究方向为节水灌溉理论与技术 Email 54012012 通信作者 龚雪文 博士 讲师 研究方向为作物水分生理与高效利用等 Email gxw068 方式再配合后墙的鼓风机可调节室内相对湿度 使室内 环境适宜作物生长 不同通风方式所形成的温室环境差 异较大 顶部和侧部风口均开启时 室内通风率高且风 速适中 有良好的降温排湿效果 有利于作物生长 优 于单开顶 侧风口 7 8 但长时间的全通风模式也会造成 室内温度过低 导致作物发育时间过长 延迟果实上市 时间 9 可见 温室通风方式与室内环境和作物生长密切 相关 而目前温室自然通风管理多以传统经验为主 相 关研究多集中于 相关性 分析方面 缺乏机理性分析 且有关不同通风和水分组合对作物生理生态 耗水量和 产量的综合影响还鲜有报导 参考 20 cm标准蒸发皿制定温室作物灌溉制度简便 准确 10 12 通过测量作物冠层上方的累积水面蒸发量可 预测作物的耗水量 为此 利用蒸发皿蒸发量制定灌溉 制度得到了广泛应用 13 14 Yuan 等 15 认为 1 1E p E p 为 蒸发皿累积蒸发量 作为单次灌水量可满足温室滴灌草 莓的需水要求 Wang 等 16 认为灌水定额为 0 8E p 可作为 东北地区日光温室滴灌黄瓜的灌溉制度 由于地域和作 物种类的差异 灌水间隔和水面蒸发系数的选择有所差 异 Liu 等 17 提出当蒸发皿累积蒸发量为 10 mm 时 采 用 0 9E p 作为单次灌水量可满足温室滴灌番茄在不覆膜条 件下的需水要求 然而 地膜覆盖可有效减少水分消耗 促进作物早期发育 18 使得覆膜条件下的灌溉制度不同 于无膜栽培 在水资源短缺情况下 如何通过覆膜调控 第 15 期 葛建坤等 温室通风控水条件对番茄耗水特性及产量的影响 205 不同灌溉水平下的根区有效水分 通过改变温室通风方 式调控室内微环境 使其更有利于作物生长 从而实现 节水增产增效 仍需进一步研究 鉴于以上问题 本文以日光温室膜下滴灌番茄为研 究对象 采用 2 种通风和 2 种水分组合模式 深入探讨 不同组合处理对番茄生理生态 耗水特性和产量的影响 旨在为华北地区温室通风控水管理制度提供技术指导 1 材料与方法 1 1 试验区概况 试验于 2020 年 3 7 月在中国农业科学院新乡综合 试验基地 35 9 N 113 5 E 海拔为 78 7 m 的日光温 室内进行 该区域多年平均降雨量为 540 mm 蒸发量为 1 910 mm 全年平均气温为 14 5 年日照时数为 2 395 h 无霜期为 200 d 试验所用日光温室东西走向 坐北朝南 占地 357 m 2 42 m 8 5 m 下沉 0 5 m 为钢架结构并 覆盖聚乙烯薄膜 顶部用 5 cm厚的保温棉被覆盖 日光 温室后墙和山墙内镶嵌有 60 cm 厚的保温材料 温室共 设置 3 处通风口 分别位于温室顶部 42 m 0 5 m 南 侧 42 m 1 0 m 和北侧 20 cm 20 cm 共 19 个通风口 间距为 2 8 m 试验所用日光温室结构图见 Gong 等 19 试验区 0 100 cm 土层的土壤质地为砂壤土 平均容重 为 1 48 g cm 3 平均田间持水量为 0 33 cm 3 cm 3 1 2 试验设计 番茄品种为 金鹏 M6 于 2020 年 1 月 5 日育苗 待植株长至 3 叶 1 心时移栽 3 月 4 日 移栽后所有处 理均铺设黑色地膜 材料为聚乙烯 厚度为 0 008 mm 试验采用不透光隔热板将温室分割成 2 个隔间 T 1 隔间 开北窗和顶窗 T 2 隔间 开北窗 顶窗和南窗 隔间尺 寸均为 18 m 8 5 m 以 20 cm标准蒸发皿 直径 20 cm 深 11 cm 的累积蒸发量 E p 为依据确定单次灌水量和 灌水频率 在每个隔间分别设置 2 种水分处理 水面蒸发 系数分别为 0 9 K 0 9 和 0 5 K 0 5 采用滴灌方式 进行灌溉 滴灌带自北向南布置 每行 1 条 滴头间距 为 30 cm 滴头流量为 1 1 L h 试验小区长 8 m 宽 2 2 m 所有处理均采用宽窄行种植方式 宽行 65 cm 窄行 45 cm 株距均为 30 cm 苗期不设试验处理 待番茄进入快速生长期且 0 60 cm 土壤含水率降到 75 田间持水率时开始进行通风 和水分处理 通风口正常开启时间为 08 00 18 00 遇到大风和下雨天气关闭通风口 蒸发皿放置在冠层上 方 20 cm 处 根据作物生长情况及时调整高度 并于每 日 07 30 08 00用精度为 0 1 mm的配套量筒测量蒸发皿 的蒸发量 测量完毕后重新添加 20 mm 蒸馏水 保证水 中无杂质 当 E p 达到 20 2 mm 时统一灌水 单次灌 水量 I r 按下式计算 I r E p K c 1 式中 K c 为水面蒸发系数 其余含义同上 为保证相同水 分处理的灌水量保持一致 实际灌水时 E p 均取固定值为 20 mm 每个小区首部安装一块精度为 0 001 m 3 的水表 便于精确控制灌水量 各小区之间埋设 60 cm 深的塑料 薄膜防止水分侧渗 每个处理重复 4 次 为加强幼苗长 势 移栽后灌溉 20 mm 保苗水 所有小区的农艺措施 如 打顶 喷药 数果等 一致 1 3 测定项目及方法 1 3 1 气象数据 在 T 2 隔间中部距地表 2 m高处安装有 1 套全自动气 象监测系统 该系统包括一套辐射计 R s LI200X Campbell Scientific Inc USA 和净辐射计 R n NRLITE2 Kipp Zomen Delft Netherlands 温度和相对湿度传感 器 T a RH CS215 Campbell Scientific Inc USA 在 T 1 T 2 隔间距地表 2 m处各安装 5 套 风速由距地表 2 m 处 的风速仪监测 u 2 Wind Sonic Gill UK 精度为 0 02 m s 所有数据每隔 5 s 收集 1 次 30 min 计算 1 次 平均值记录在 CR1000 数据采集器 Campbell USA 中 1 3 2 土壤含水率 采用 TRIME IPH 时域反射仪 Micromodultechnik GmbH Germany 测定 0 100 cm 土层含水率 测量间 隔为 20 cm 测量位置为同 1条滴灌带 2个滴头中间位置 该点可代表根系层平均水分状况 17 全生育期内每隔 7 10 d 测 1次 灌水后加测 每次测量 3次重复 为确保仪 器测定的准确性 定期采用取土烘干法对仪器进行矫正 1 3 3 株高和叶面积 各处理随机挑选 10株长势良好无病害的植株进行标 记 分别在番茄各生育阶段每隔 7 10 d 进行株高和叶面 积的测定 株高采用直尺测量地表到植株顶部的最大高 度 叶面积采用折减系数法进行计算 用直尺测量叶片 长度 L 和最大宽度 W m 然后乘以折算系数 0 685 20 叶面积指数 Leaf Area Index LAI 为单位土地面积 上的植株叶面积 采用下式计算 LAI 0 685L W m S l S r 2 式中 S l 为行距 S r 为株距 其余含义同上 1 3 4 蒸腾速率 作物蒸腾速率与植株茎秆液流量密切相关 测定茎 秆液流是获取作物蒸腾量的有效方法 21 22 本试验采用 包裹式茎流计 Flow32 1k system Dynamax Houston TX USA 于 2020 年 5 月 10 日 6 月 27 日测定番茄植 株茎秆液流速率 T s 在各小区内随机选取 6 棵形态均 匀的植株 探头安装在第 3 与第 4 枝节之间 并与地表 保持 20 cm 高度 避免受到土壤热量的干扰 在包裹的 茎秆处预先涂抹植物油 防止植株伤口增生 为确保保 温效果 在传感器外部包裹 2 3 层泡沫锡箔 并用保鲜 膜胶带封口 试验所选择的探头型号为 SGB9 每隔 5 s 收集 1 次 15 min 计算 1 次平均值并储存在 DT80 数据采 集器 Data Taker Australia 中 1 3 5 番茄产量 耗水量 水分利用效率 番茄进入采摘期 各小区选择 20 株长势良好的植株 进行标记 每次采摘时 采用电子秤 精度为 0 05 g 测 量果实质量 并统计每个处理的产量 耗水量采用水量平衡法计算 公式如下 ET I r P r U D W 0 W t 3 式中 ET 为耗水量 mm I r 为灌水量 mm P r 为降雨量 农业工程学报 http www tcsae org 2021 年 206 mm U 为地下水补给量 mm D 为深层渗漏量 mm W 0 W t 分别为时段初和时段末 0 100 cm土层内的储水 量 mm 由于试验是在温室内进行 故 P r 0 试验地的 地下水位较深 在 5 0 m以下 作物无法吸收利用 即 U 0 所有处理单次灌水定额较小 最大为 20 mm 几 乎不产生深层渗漏 即 D 0 因此式 3 可简化为 ET I r W 0 W t 4 日耗水强度计算式为 d ET d 5 式中 ET d 为日耗水强度 mm d d 为天数 d 水分利用效率 灌溉水利用效率 灌溉水补偿率计 算式为 WUE Y ET 100 6 IWY I r 100 7 I rc I r ET 100 8 式中 WUE 为水分利用效率 kg m 3 IWUE 为灌溉水利 用效率 kg m 3 I rc 为灌溉水补偿率 Y 为番茄产量 t hm 2 其余含义同上 1 3 6 通径分析法 通径分析是在相关分析和回归分析的基础上 将相关 系数分解为直接通径系数和间接通径系数 揭示各因素对 因变量的相对重要性 从而为统计决策提供可靠的依据 本文在晴天 R s 148 3 W m 2 多云 R s 94 3 W m 2 和 阴天 R s 46 8 W m 2 3种天气条件下 利用通径分析法建 立了 T s 与室内各气象因子 R n T a RH u 2 之间的关系 旨在确定不同天气条件各气象因子对 T s 的影响程度 参考 文献 23 文中用于通径分析的所有数据均为小时尺度 1 3 7 数据统计与分析 利用 SPSS 25 进行数据分析 图表采用 Excel 2016 进行绘制 2 结果与分析 2 1 不同通风条件对室内环境因子的影响 选取晴天 4 月 30 日 5 月 3 日 多云 5 月 5 日 5 月 7 日 5 月 12 日 5 月 14 日 阴天 5 月 4 日 5 月 11 日 5 月 16 日 5 月 24 日 3 种典型天气 分析不 同通风条件下室内距地表 2 m处风速 u 2 温度 T a 和相对湿度 RH 的变化规律 u 2 T a RH 均为 4 d 均 值 图 1 为典型天气下 u 2 的变化规律 可以看出 2 种通风方式下 u 2 均呈多峰曲线变化 通风口开启时间 08 00 18 00 的 u 2 明显高于关闭时段 其中 T 1 的 u 2 在不同天气下区别不大 但 T 2 的 u 2 起伏较大 通风口开 启后迅速上升 尤其在阴天 T 2 的 u 2 明显升高 u 2 最大 值达 1 59 m s 比晴 多云分别高出 66 8 和 61 3 3 种天气下 当通风处理开始后 T 2 的 u 2 均高于 T 1 说明 T 2 的空气流通性优于 T 1 注 T 1 和 T 2 分别为 T 1 隔间 开北窗和顶窗 和 T 2 隔间 开北窗 顶窗和南窗 Note T 1 and T 2 are T 1 compartment opening the north and top windows and T 2 compartment opening the north top and south windows respectively 图 1 典型天气下 T1和 T2的风速日变化 Fig 1 Diurnal variations of wind speed in T1 and T2 under typical weather conditions 从 T a 和 RH 的变化来看 图 2 晴天时 T a 在白天 08 00 18 00 呈开口向下的单峰曲线 14 00 达到峰值 后逐渐回落 T 1 的最大温度为 38 5 最大温差为 20 4 T 2 的最大温度为 36 5 最大温差为 19 0 而多云和阴天条件下 T a 呈多峰曲线变化且较为平缓 尤其在阴天 T 1 的最大温度为 27 9 最大温差为 9 1 T 2 的最大温度为 27 3 最大温差为 8 9 3 种天气条件下的 RH 在白天均呈开口向上的单峰曲线 通 风口开启前 RH 在 85 0 以上 通风口开启后 RH 开 始减少 其中晴天的 RH 下降速度最快 16 00 分别降到 50 2 T 1 和 43 1 T 2 之后开始上升 并在通风 口关闭 1 h后趋于稳定 多云或阴天 最小 RH高于 53 0 图 2 典型天气下 T1和 T2的温度和相对湿度变化 Fig 2 Changes of temperature and relative humidity of T1 and T2 in typical weather conditions 第 15 期 葛建坤等 温室通风控水条件对番茄耗水特性及产量的影响 207 2 2 不同通风和水分条件对番茄耗水量的影响 2 2 1 对根区土壤水分的影响 根区土壤水分变化可直接反应作物的耗水情况 14 为探讨不同处理对番茄耗水量的影响 在番茄需水旺期 对不同土层深度的含水率进行了比较 图 3 各处理随 深度增加 含水率逐渐升高 在同一深度 K 0 9 0 9E p 处理 的含水率明显高于 K 0 5 0 5E p 处理 此外通风 也会影响根区的水分状况 5月 26日灌水后 T 1 K 0 9 T 1 K 0 5 T 2 K 0 9 和 T 2 K 0 5 在 0 60 cm 的平均体积含水率分别为 0 25 0 21 0 24 和 0 20 cm 3 cm 3 6 月 5 日所测体积含水 率依次为 0 22 0 19 0 20 和 0 17 cm 3 cm 3 相同水分条 件下 T 2 的土壤含水率变化量要大于 T 1 由于番茄属于 浅根作物 滴灌条件下 80 的根系集中在 0 40 cm 土层 内 16 说明在作物需水旺期 相同水分处理下 T 2 的作 物耗水强度要高于 T 1 2 2 2 对耗水量的影响 表 1 给出了不同处理在 4 个生育阶段 初期 3 月 10 日 4 月 9 日 快速生长期 4 月 10 日 5 月 8 日 中期 5 月 9 日 6 月 5 日 后期 6 月 6 日 7 月 5 日 的 E p I r ET 及日耗水强度 ET d 全生育期内 T 1 和 T 2 的总 E p 分别为 281 9 和 302 7 mm 各处理灌水次数均为 15 次 其中 K 0 9 处理的总灌水量为 274 mm 总耗水量分 别为 282 4 T 1 和 278 4 mm T 2 K 0 5 处理总灌水量 为 170 mm 总耗水量分别为 201 8 T 1 和 202 5 mm T 2 从不同通风影响来看 T 2 的 E p 较 T 1 高 7 0 在耗水强度 方面 各处理在不同生育阶段的耗水强度由大到小表现为 中期 快速生长期 后期和初期 在中期 T 1 K 0 9 T 1 K 0 5 T 2 K 0 9 和 T 2 K 0 5 的日耗水强度分别为 3 4 2 3 3 9 和 2 3 mm d K 0 9 的耗水量与灌水量差异不大 而 K 0 5 处理 耗水量却高于灌水量 说明 K 0 9 处理能够满足番茄耗水 需要 但 K 0 5 处理会造成水分胁迫现象 这可能会影响 番茄的生殖生长 注 T 1 K 0 9 和 T 1 K 0 5 分别代表 T 1 隔间内水面蒸发系数为 0 9 和 0 5 的处理 T 2 K 0 9 和 T 2 K 0 5 分别代表 T 2 隔间内水面蒸发系数为 0 9 和 0 5 的处理 下同 Note T 1 K 0 9 and T 1 K 0 5 represent the treatments with water surface evaporation coefficients of 0 9 and 0 5 in compartment T 1 respectively T 2 K 0 9 and T 2 K 0 5 represent the treatments with water surface evaporation coefficients of 0 9 and 0 5 in compartment T 2 respectively The same as below 图 3 不同通风和水分处理下不同深度土壤含水率的均值 Fig 3 Average soil moisture contents at different depths under different ventilation and water treatments 表 1 不同通风和水分处理下各生育阶段灌水量 耗水量 累积水面蒸发量和日耗水强度 Table 1 Irrigation amount water consumption water surface evaporation and daily water consumption intensity at each growth stages under different ventilation and water 生育期 Growth stage 累积水面蒸发量 Water surface evaporation E p mm 灌水量 Irrigation amount I r mm 耗水量 Water consumption ET mm 日耗水强度 Daily water consumption intensity ET d mm d 1 T 1 T 2 T 1 K 0 9 T 1 K 0 5 T 2 K 0 9 T 2 K 0 5 T 1 K 0 9 T 1 K 0 5 T 2 K 0 9 T 2 K 0 5 T 1 K 0 9 T 1 K 0 5 T 2 K 0 9 T 2 K 0 5 初期 Early stage 45 8 44 2 40 40 40 40 38 9 39 5 40 5 39 7 1 3 1 3 1 3 1 3 快速生长期 Rapid growth stage 77 3 82 4 72 40 72 40 73 5 51 5 71 3 53 1 2 5 1 8 2 5 1 8 中期 Mid stage 104 4 113 9 108 60 108 60 94 6 64 7 108 64 1 3 4 2 3 3 9 2 3 后期 Late stage 54 4 62 2 54 30 54 30 75 4 46 1 58 6 45 6 2 4 1 5 1 9 1 5 全生育期 Full period 281 9 302 7 274 170 274 170 282 4 201 8 278 4 202 5 2 4 1 7 2 4 1 7 2 2 3 耗水量与水面蒸发量的关系 研究表明 E p 与 ET 密切相关 在建立作物需水模型 时 二者具有较高的吻合度 24 25 为验证利用蒸发皿蒸 发量制定温室滴灌番茄灌溉制度的可行性 以各阶段水 面蒸发量与作物耗水量为基础 建立了 E p 与 ET 之间的 关系 图 4 可以看出 4 种处理下的 E p 与 ET 均呈极 显著线性相关关系 P 0 01 其中 K 0 9 处理的斜率分别 是 0 95 T 1 和 0 91 T 2 略高于 0 9 而 K 0 5 处理的 斜率分别是 0 71 T 1 和 0 68 T 2 明显高于 0 5 说 明 K 0 9 处理下番茄耗水与灌水基本一致 而 K 0 5 处理无法 满足番茄需水要求 根系需从土壤汲取额外水分以满足 植株生长需求 此外 4 种处理的 R 2 均在 0 98 及以上 说明该地区依据 20 cm 标准蒸发皿蒸发量制定温室滴灌 灌溉制度是可行的 注 表示极显著相关 P 0 01 Note means highly significant correlation PT 1 K 0 9 T 2 K 0 5 T 1 K 0 5 其中 T 1 K 0 9 和 T 1 K 0 5 在移栽 82 和 85 d 后达到最大值 分别为 3 31 和 2 95 cm 2 cm 2 T 2 K 0 9 和 T 2 K 0 5 在移栽 80 和 90 d 后达到最大值 分别为 3 55 和 3 15 cm 2 cm 2 在株高方面 各处理基本一致 进入快速生长期后迅速升高 于移栽 86 d 达到最大值 141 145 cm 进入中后期 各处理 株高有所回落 无明显差异 可见 通风和水分对作物 冠层发育时间及发育程度均有影响 其中 T 2 K 0 9 的 LAI 明显高于其他处理 但不同处理的株高无明显差异 采 用最小二乘法模拟了番茄株高和 LAI 的变化 R 2 均 0 92 以上 说明模拟结果可以用来解释温室滴灌番茄在不同 通风和水分条件下的生长状况 图 5 不同通风和水分处理下番茄 LAI 和株高的生育期变化 Fig 5 Changes of LAI and plant height of tomato during the whole growth period under different ventilation and water treatments 2 3 2 对番茄茎流速率的影响 在番茄生育中期对灌水前 R s 156 5 W m 2 和灌水 后 R s 153 3 W m 2 不同处理的茎流速率 T s 日变化 进行了分析 图 6 2 d 内的 R s u 2 区别很小 可以看 出 各处理的 T s 日变化相似 在 07 00 之前无明显差异 之后随着 R s 增大 各处理的 T s 开始出现差异 均表现为 先增大后减小的趋势 其中 T 2 K 0 9 处理的上升幅度最大 2 d 内 T s 不同时刻的均值变化为 T 2 K 0 9 T 2 K 0 5 T 1 K 0 9 T 1 K 0 5 相同水分条件下 灌水前 T 2 的日平均 T s 较 T 1 高 出 74 2 K 0 9 和 230 1 K 0 5 灌水后高出 114 3 K 0 9 和 141 9 K 0 5 相同通风条件下 灌水前 K 0 9 的日平均 T s 较 K 0 5 高出 164 5 T 1 和 39 5 T 2 灌水后高出 80 7 T 1 和 60 1 T 2 可见 通风和 水分处理均对植株 T s 有影响 注 R s 为太阳辐射 T s 为茎流速率 Note R s is the solar radiation T s is the stem flow rate 图 6 灌水前和灌水后植株茎流日变化 Fig 6 Diurnal variations of plant stem flow before and after irrigation 2 3 3 番茄茎流速率的影响因子分析 以 T 2 K 0 9 处理为例 在番茄生长中 后期分别选取晴 天 多云和阴天 3 种典型天气下 T s 与室内气象因子的实 测数据 利用通径分析法分析了 T s 的主控因子 图 7 给 出了不同天气条件下各环境因子之间的相关系数 r R n 与 T a 之间的相关性最高 3 种天气条件下 r 分别为 0 875 0 918 和 0 938 R n T a u 2 与 RH 为负相关关系 其中 T a 与 RH 的负相关性最高 r 分别为 0 731 0 897 和 0 624 从气象因子与 T s 的相关性来看 R n 与 T s 的相 关性最高 3 种天气条件均在 0 96 以上 其次为 T a u 2 与 T s 之间的相关性在多云天 r 0 839 高于晴天 r 0 503 和阴天 r 0 304 不同天气下 RH 与 T s 之间均呈负相 关关系 整体上 各气象因子对 T s 的综合影响程度表现 为 R n T a RH u 2 表 2 为 3 种天气条件下各气象因子与 T s 的多元线性 回归方程 经 F 检验 回归方程达到极显著水平 P 0 01 为得到温室内各气象因子与 T s 的直接作用和间接作用 表 3 给出了各气象因子对 T s 的直接通径系数以及通过作 用于其他气象因子对其产生的间接通径系数 可以看出 3 种天气条件下 R n 对 T s 的直接影响程度最高 直接通 径系数分别为 0 577 0 741 和 0 631 T a 通过作用于其 他环境气象因子对 T s 产生的间接影响最高 间接通径系 数分别为 0 537 0 648 和 0 649 RH 对 T s 产生的直接 第 15 期 葛建坤等 温室通风控水条件对番茄耗水特性及产量的影响 209 抑制作用并不明显 但通过对其他气象因子的影响会显 著降低 T s 间接通径系数分别为 0 530 0 782 和 0 547 u 2 对 T s 产生的影响同样表现为间接作用 而 直接影响作用较小 注 图中数字为各变量之间的相关系数 r R n 为净辐射 T a 为温度 RH 为相对湿度 u 2 为 2 m处风速 T s 为茎流速率 下同 Note The numbers in the figure represent the correlation coefficients between the variables R n is the net radiation T a is the temperature RH is the relative humidity u 2 is the wind speed at 2 m and T s is the stem flow rate The same as below 图 7 典型天气下 Rn Ta RH u2与 Ts 的相关系数 Fig 7 Correlation coefficients of Rn Ta RH u2 and T s under typical weather conditions 表 2 3种天气条件下小时尺度净辐射 温度 相对湿度 风速与茎流速率的线性回归方程 Table 2 Linear regression equations of hour scale net radiation temperature relative humidity wind speed and sap flow rate under three weather conditions 天气类型 Weather type 线性回归方程 Linear multiple regression equations R 2 F 值 F value P 值 P value 晴天 Sunny day Ts 0 08Rn 2 12Ta 0 06RH 0 23u2 36 59 0 99 759 38 0 01 多云 Cloudy day Ts 0 11Rn 1 23Ta 0 03RH 2 11u2 22 42 0 99 399 54 0 01 阴天 Overcast Ts 0 07Rn 0 54Ta 0 09RH 81 54u2 7 86 0 97 194 47 0 01 表 3 3种天气条件下小时尺度 Rn Ta RH u2与 T s 的通径分析结果 Table 3 Path analysis results of hourly Rn Ta RH u2 and Ts under three weather conditions 天气类型 Weather type 气象因子 Meteorological factors 相关系数 Correlation coefficient 直接通径系数 Direct path coefficient 间接通径系数 Indirect path coefficient 总间接通径系数 Total indirect path coefficient R n T a RH u 2 晴天 Sunny day R n 0 967 0 577 0 391 0 374 0 016 0 001 T a 0 963 0 427 0 537 0 505 0 031 0 001 RH 0 573 0 042 0 530 0 219 0 312 0 001 u 2 0 503 0 001 0 501 0 254 0 224 0 023 多云 Cloudy day R n 0 989 0 741 0 247 0 275 0 018 0 01 T a 0 947 0 3 0 648 0 68 0 022 0 01 RH 0 758 0 025 0 782 0 522 0 269 0 009 u 2 0 839 0 012 0 851 0 609 0 26 0 018 阴天 Overcast R n 0 971 0 631 0 341 0 287 0 031 0 023 T a 0 955 0 306 0 649 0 592 0 036 0 021 RH 0 604 0 058 0 547 0 335 0 191 0 021 u 2 0 304 0 116 0 188 0 122 0 056 0 01 2 4 不同通风和水分条件对番茄产量和 WUE 的影响 本试验共进行了 9 次采摘 其中早中期间隔较长 单次采摘产量较高 后期间隔缩短 采摘量显著下降 图 8 相同水分处理下 T 1 的首次采摘量高于 T 2 采摘中期 T 2 的产量最高 进入采摘后期 2 种通风 处理的单次采摘量差异变小 相同通风条件下 由于 前期采摘间隔时间较长 作物耗水强度相对较弱 水 分对产量的影响并不显著 生育中 后期 果实快速 成熟 番茄需水强度大 K 0 5 在中后期的产量明显低 于 K 0 9 处理 图 8 不同通风和水分处理番茄单次采摘情况 Fig 8 Single fruit weights of tomato under different ventilation and water treatments 农业工程学报 http www tcsae org 2021 年 210 表 4 给出了不同通风和水分处理下的番茄产量和 WUE 等指标 产量方面 T 2 K 0 9 的产量和单果质量最 高 产量为 147 6 t hm 2 单果质量为 0 15 kg T 1 K 0 9 T 1 K 0 5 和 T 2 K 0 5 的产量分别为 139 5 124 2 和 119 4 t hm 2 单果质量均为 0 13 kg WUE 方面 2 种 通风条件下 K 0 5 处理的 WUE 比 K 0 9 分别高出 24 5 T 1 和 11 3 T 2 IWUE 比 K 0 9 分别高出 43 6 T 1 和 30 4 T 2 而 I rc 则分别低于 K 0 9