限根栽培条件下空气果穗部加温对深冬设施番茄产量和品质的影响.pdf

北 方 园 艺 研究 论 文 第一 作 者简介 袁丁 男 硕士 研 究生 研究方向为 设施园艺与无土栽培 责任作 者 梁浩 男 博士 助 理 研究员 现主要从 事农业生物环境调控等研究工作 基 金项 目 国家大宗蔬菜产业技术体系北京综合试验站资 助项目 北京市农林科学院科技创新能 力专 项 资助项目 北京市科技计划资助 项目 收 稿日 期 限根栽培条件下空气果穗部加温对 深冬设施番茄产量和品质的影响 袁 丁 武 占 会 季 延 海 刘 明 池 王 丽 萍 梁 浩 北京市农林科学院 蔬菜研究中心 北 京 农业农村部华北都市农业重点实验室 北京 河北工程大学 园林与生态工程学院 河北 邯郸 摘 要 以 丰收 杂交品 种番茄为试材 设置在不同吊秧方式下 果穗部局 部空气加热的试验 通过设定 人字搭架 热风机 垂直吊秧 热风机 种加温处理 研究 不同热风加热和配合农艺措施条件下对果菜冠层温度环境的影响 以及对越冬番茄植株生 长 番茄果实产量和品质指标的影响 结果表明 在冬季低温条件下 种处理方式均能提 高日光温室室内温度 其中 人字搭架 热风机 处理更有利于冠层局部温度的提高 该处理 下番茄植株单株产量也最高 达到 而单株 能耗为 在达到 同样温度条 件下 比 垂直吊秧 热风机 的处理节能 关键词 日 光温室 栽培模式 风机加温 越冬生产 番茄 中图分类号 文献标 识码 文章编号 我国北 纬 以 北地 区主要以日光温室生产 为主 温度环境是保证温室作物生产 提高设施蔬 菜产量和品质的重要因子 而我国 北方每年发 生寒潮 次 寒冷的气候造成日光温室内部气 温偏低 当冬季室外温度达到 时 室内温 度 最低可降至 夜间长期处于 以 下 的亚 低温状态 过低的温度会使植株叶片 中叶 绿体结构变形 降低叶片气孔导度 影响光合产物 的输出 减少地上部同化产物积累 最终降低植株 光合作用 进而对 植株的生长发育速度 产量 品质等指标产生影响 温度与 湿度在一定范围 内呈负相关关系 冬季温室内部偏低的气温会增 加空气的相对湿度 造成低温高湿的环境 有研 究表 明 当温室内气温低于 时 空 气相 对湿 度高达 以 上 容易造成番茄灰霉病 黄 瓜霜 霉病等 需要进 行合理的温度调控来避免低 温诱发的各种非生理病害并保障作物品质和 产量 日光温室冬季增温措施多样 如热泵加温 太阳 能 集 热 电 热 加 温 热 风 炉 加 温 等 但以上加热方式均存在不足 孙维 拓等 提出 了余 热热泵加温 将温室空气最高温度提高到 但余热 热泵设备和施工成本高 技术工 艺复杂 推广难度大 佟雪姣等 利用温 室太阳 能水循环集热装置 提高了日光温室的蓄热能力 于威等 设计了 太阳能辅助加温试验 然而受客 观天气影响较大 赵云龙等 运用碳 晶电地热系 统进行加温 有效提高了基质温度和作物产量 但 是电加热往往通过电伴线或加热元件进行加温 加热元件亦存在寿命问题 因此多适用于育苗等 需要精 确控温的生产环节 马丹等 选用热 风炉 加温 使植株冠层温度达到 以 上 诸多 加热 方式虽然为温室提供了可靠的温度保障 但这些 加热方式均以整个温室温度为控制目标 进行整 体加热 从农艺角度出发 采取不同搭架处理方 式 对植物的形态发育 与环境的交互作用产生影 响 加热送风方式的改变势必对植株的热量利用 效率产生差异 目前尚缺乏系统的研究 该试验采用电热风机和送风管路 将热量直 接输送到番茄果穗部 进行局部加温 通过设置不 同的吊秧方式 对加温效果 能量消耗以及番茄的 生长和品质指标进行测试研究 以期为日光温室 冬季节能加温的设计应用和温室内越冬果蔬的生 产提供参考依据 材料 与 方法 试 验材 料 供试番茄品种为荷兰瑞克斯旺种子有限公司 生产的 丰收 杂交品 种 试 验方 法 试验于 年 月至 年 月在北 京 市农林科学院海淀区四季青实验基地日光温室中 进行 温室坐北朝南 长度 跨 度 脊高 后墙高 用双层阳光板分割为 个部 分 分别进行不同处理的试验 具体试验处理见 表 番茄种子于 年 月 日播种 月 日 定植 采 用限根栽培方式 采用栽培用珍珠 岩条 长 宽 高 每个 珍珠 岩条定植 株番茄 营养液配方采用北京市农 林科学院蔬菜研究中心无土栽培营养液改良配 方 每 天 供 液 次 间 隔 每次供 应 采用开 放式栽培管理 方式进行管理 栽培管理均采用双杆整枝方式 除主干外 再留第一花序下的一条侧枝 而把其它 表 试验 处 理 处理 风机 栽培模 式 无 吊 秧 式 有 搭架式 有 吊 秧 式 侧枝全 部去掉 使选苗的侧枝与主干同样生长 形 成双杆 从第 穗开始统计调查数据 试验用风机型号为 最大电 压 输出功 率为 风量 风压 频率为 转速 绝 缘等级 级 风 机配置直径 的送风 主管 和 的送风 软管 送风软管高度为 送风孔位于送风软管 上 直径为 每 个送 风 软管上设置 个送风孔 试验风机运行流程见 图 种栽培模式处理中各布置上下 个温度测 点 个测点水平位置均为栽培袋中间 垂直位置 分别为距地面 和 处 见图 图 风机加温运行流程 项 目测 定 日光温室环境指标 的测定 选取冬季晴朗天气进行温室环境指标的测 定 试验采用清华同方股份有限公司生产的 系列自 记仪 温度测量范围 测量精 度 用于温 室内空气干球温度 和湿球温度的测定 所有温度自记仪用通讯电缆 连接计算机串口 用 软件读 取测量 结果 室外测点距离地面高度 连接美 国 公司生 产的 数据采 集器进行自 动记录 所有数据记录时间间隔为 采用 电 脑智 能温控器控制风机的启 动与关闭 将控温传感器探头布置在番茄果穗部 温度范围设置为 即 当探头所处位置气 北 方 园 艺 月 上 图 种栽培模式立面图与测点位置 温低于 时 温控识别对应温度控制风机启动 而探头所处位置气温高于 时 风 机 自 动 关闭 不同处理下植株生长指标的测定 每个 处理选取长势一致的 个番茄植株对其 株高 茎粗 叶片数进行测定 每隔 测 次 株 高是 植株基部到生长点的长度 用卷尺测量 茎粗是第一片真叶到子叶之间的横径 使用日本 电子数 显游标卡尺测量 叶片数的计 算以叶片展开 为 标准 不同处理下光合色素指标和产量的测定 番茄 植株在 穗果时进行破坏性试验 每 重复选择长势一致的 株植株分别记录采收时 间和番茄植株的单果质量 单株产量等指标 取植 株根系测定其干鲜质量 用乙醇浸提法测定植株 光合色素含量 不同处理下番茄植株果实品质的测定 品质 上在采收期每个处理取成熟度一致的 番茄果实对其进行的品质指标测定 果实可溶 性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝法 可溶 性糖 含量测定采用恩酮比色法 抗坏血 酸含 量测定采用 二氯酚 靛酚滴定法 可滴定 酸 含量测定采用 滴定法 可溶性 固形 物含 量 测 定 采 用 手 持 折 射 仪 日 本 测定 不同加温处理的能 耗测定 采用 型单相 电子式电度表记录每 个处理的能耗情况 额定电压为 额定频 率 为 额定电 流为 于每天 手 动 记录电表数值并计算当日能耗 数 据分 析 采用 软件和 软件进 行试验 数据分析和图表的统计与绘制 结果与 分析 不同处理对温室内空 气温度的影响 由图 可知 至 次日 时 间段 采 用 搭架栽培模式配合风机可以显著阻止温室内空 气温度降低 处理在该时间段的平均温度为 分别比 和室外平均温度高了 温室内 空气温度受室外温度 影响 二者总体趋势呈正相关 在 室 外温 度 为 是一天 中的最低温度 此时室内空 气温度 下降至 图 夜间时间段不同处理对温室内温度的影响 由图 可知 在 至 次日 时 间段 处理温室上部温度显著低于 处理 温差为 结合图 中 处理下部测点温度显著 高于 处理的情况 说明 处理的搭架方式有 效的把风机释放的热量储存在番茄植株生长的温 室中下部 避免热量的无效损耗 第 期 北 方 园 艺 图 夜间时间段不同处理对温室上部空气温度的影响 不 同处理对番茄植株生长指标的影响 在日光温 室中进行空气加温对植株生长有显 著影响 由 表 可知 定植 后 处理 的各 项生长指标显著高于 处理 株高以 处理为最高 分别比 处 理高 了 茎粗以 处理为最高 分别比 处 理 高了 叶片数 以 处理为最高 分别比 处 理高 了 不同处 理对番茄植株光合色素指标和产量 的影响 由表 可知 叶绿素 叶绿素 和叶绿素 含量均以 处理为最高 分别比 处理提高 了 和 分别比 处理提 高了 类胡萝 卜素和叶绿 素 以 处理为最高 表 不同处理对番茄植株生长指标的影响 处 理 后 天数 处 理 株 高 茎 粗 叶 片数 注 表中不同小写字母表示差异在 的水平 上显著 下同 表 不同处理对番茄植株光合色素含量的影响 处理 叶绿素 叶绿素 类胡萝 卜素 叶绿素 叶绿素 由表 可知 单 果质量和单株产量均以 处理为最高 单果质量达到 单株产 量达 到 处理的 单株产量分别比 提高了 说明对日光温室进行热 风加温可以显著提高植株产量 不同处理对番茄果实品质的影响 由表 可知 可溶性糖含量以 处理为最 高 分别比 处 理高 可溶性 北 方 园 艺 月 上 固形物 含量以 处理为最高 其次为 处理 可 滴定酸含量以 处理为最高 抗坏血酸含量以 处理为最高 分别比 处 理高 了 可溶性 蛋白质含量以 处理为最高 不 同处 理的能耗分析 由表 可知 处理的能耗产出比 单株产 量 单株 能 耗 为 显 著 高 于 处 理 的 单株能 耗上 处理为 显著 低于 处理的 取 至次日 时 间段 风机总启动次数 计算出该时间段 每小时平均启动次数 处理为 次 显 著低 于 处理的 次 表 不同处理对番茄植株产量的影响 处 理 单 果质 量 单 株产 量 较 表 不同处理对番茄果实品质的影响 处 理 可 溶性 糖 可 溶性 固形物 可 滴定 酸 抗坏血 酸 可 溶 性 蛋白质 表 不同处理的能耗分析 处 理 每小时平均启动次数 单 株能 耗 能耗产 出比 讨论 与 结论 在冬季寒冷地 区日光温室中采用热风机局 部加温方式 可以显 著提高温室果穗部空气 温度 并提高 温室中作物产量和品质 该试 验 种栽培模式中 温室内温度和对照比 分别提 高了 从垂直温度分布上看 搭架 式处 理中温室中下部测点比吊秧式处理高了 而上部 测点温度比吊秧式处理低了 说明 搭架方式的优 势可以使风机运行产生的热量集中 分布在搭架区域内 限制了热量的无效上升 对日光温室中进行加温处理 使温室内无土 栽培番茄植株的株高 茎粗 叶片数等生长指标和 果实的维生素 蛋白质 可溶性糖 可滴定酸 可 溶性固形物等品质指标均有提高作用 与前人研 究结果相似 该试验中搭架式处理的单株 产量 最高 达到 较 和 处理分 别提高 了 和 从能耗 角度看 处理的单 株能耗比 处理低了 结合产 量对比 说 明该处理的能耗产出比更高 人字形搭架结合双杆整枝管理模式下 果穗 和叶片成环抱型集中 将热风出风口设置在这个 区域的中心 可使果穗和叶片更有效利用加热热 量 形成局部高温温度场 提高热量利用效率 降 低作物冠层受到低温胁迫的风险 而开放式的垂 直吊秧管理模式 加热热量直接向温室上部耗散 植物冠层没有有效的利用加热热量 导致温度垂 直分布不均匀 进一步研究有必要借助流体力学 第 期 北 方 园 艺 软件 分析不同加热方 式下的温度场和流场分布 对日光温室深冬风机加温的温度环境优化具有重 要的研究意义 参考文献 齐飞 周新 群 张跃峰 等 世界现代化温室装备技术发展及 对中国的启示 农业工程学报 牛贞福 温 凯 马海艳 等 适宜北方冬季日光温室长期夜间 亚低温番茄品种的筛选研究 吉林农业科学 赵 瑞秋 亚 低温环境对 个番茄品种幼苗生理生化特性的 影响 银川 宁夏大学 隽加香 低温胁迫下番茄植株光合 及呼吸代谢特性的研究 哈尔滨 东北农业大学 许 大全 张 玉忠 张荣铣 植物光合作用的光抑制 植物 生理学通讯 江力 日光温室冬季土壤 加热和空气加热效果研究 银 川 宁夏大学 贾宝玲 日光温室黄瓜病害发生规律 及防治方法 蔬菜 李 萍 殷学 云 孟红霞 非耕地日光温室病虫害发生规律及 防治策略 蔬菜 孙 维拓 郭 文忠 徐凡 等 日光温室空气余热热泵加温系统 应用效果 农业工程学报 佟雪姣 孙 周平 李天来 等 温室太阳能水循环集热装置的 蓄热性能研究 沈阳农业大学学报 于 威 刘艳 华 刘文合 等 温室太阳能辅助加温系统的设计 与试验 沈阳农业大学学报 赵云龙 于 贤昌 李衍素 等 碳晶电地热系统在日光温室番 茄生产中的应用 农业工程学报 马丹 须晖 韩 亚东 等 日光温室专用燃煤热风炉加温效果 分析 农业工程技术 温室园艺 刘 增鑫 特 种蔬菜无土栽培 北京 中国农业出版社 李合生 植 物生理生化实验原理和技术 北京 高等教 育出版社 赵世杰 史 国安 董新纯 植物生理学实验指导 北京 中国农业科学技术出版社 蔡 庆生 植物生理学实验 北 京 中国农业大学出版社 柯 行林 杨 其长 张义 等 主动蓄放热加热基质与加热空气 温室增温效果对比 农业工程学报 北 方 园 艺 月 上