日光温室温光环境对黄瓜茎叶生长的影响

　　作者简介：张帆洋（1987-），男，在读硕士研究生。 　　摘要：观察了冬季日光温室光照和温度条件对黄瓜茎叶生长的影响。结果表明：光辐射量、见光时段小时积温、日均积温及20 cm地温能有效反映黄瓜茎叶生长的动态变化。光辐射量是影响冬季日光温室黄瓜生长的主要因素，而见光时段小时积温对黄瓜茎叶生长有更为直观的影响。冬季连阴几天放晴后，黄瓜植株的生长有一定的滞后期，与10～20 cm的土壤温度回升慢有直接的关系。 　　关键词：光辐射量；见光时段小时积温；日均积温；地温；黄瓜；茎叶生长 　　中图分类号：S642.201 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）06-0044-05 　　黄瓜（Cucumis sativus L）是日光温室冬春栽培的主要蔬菜，在我国北方地区种植面积逐年扩大，但产量和经济效益却差异很大，其中最主要的原因就是落后的温室内温光条件的控制和管理。温光环境对黄瓜植株生长发育的影响，前人已做过不少研究，他们认为，光是影响黄瓜功能叶光合速率（Pn）最重要的环境因子。黄瓜光合作用对光和温度的反应最为敏感[1]。而温度对黄瓜光合作用影响最大的是适温持续时间长短。光照与温度，对黄瓜光合作用影响更大的是光环境[2]。本试验在实际生产的条件下，利用物联网采集并处理监测到的温室温光环境数据，研究温光条件对黄瓜生长和产量的影响，为温室黄瓜生产的环境调控提供依据，以使温室环境调控更科学。 　　1 材料与方法 　　试验在山东寿光蔬菜产业集团的蔬菜种苗生产基地进行，所选温室为山东Ⅴ型日光温室。黄瓜选用生产面积较大的品种鲁蔬869，于2011年8月29日播种，9月28日定植，2012年1月16日拉秧。按常规生产进行管理。 　　11 测量仪器及观测点的设置 　　本试验所用的仪器：数据采集器为本校机电学院制作，精度符合测试要求；太阳辐射传感器为TBQ-2C型，照度计为RY-G/N型，二者均为河北邯郸锐研智华电子有限公司生产；温度传感器为DS18B20型数字式输出型传感器，精度为±05℃，北京昆仑中科传感器封装技术有限公司。 　　观测点的设置如图1： 　　12 环境指标的测定 　　设定各环境因子测量，每10分钟记录1次，并通过互联网的远程监测控制平台进行实时监测。 　　121 光照 在距温室前沿25 m处距地2 m，距温室前沿50 m处距地面1、2、3 m，以及距温室前沿75 m处距地2 m，共设置5个观测点测量光照强度和单位面积太阳辐射量的变化。光照强度记录的是10 min内的平均值，光辐射量记录的是10 min内的积累量。 　　122 温度 气温：在距温室前沿25、50、75 m处距地面1、2、3 m的位置，共设置9个观测点，测量气温。 　　地温：在距温室前沿5 m处，设置地表、地下10、20、30、40、50 cm共6个观测点，测量地温。 　　13 生长指标测定 　　随机选择30株黄瓜作为观测样株，并挂编号标签做标记。 　　131 叶面积的测定 定期测定观测株的第1片展开叶及其下的2片叶，新展开叶开始测量的标准：宽×长≥2 cm×3 cm。利用回归方程：A=1461-50 L+094 L2+047 W+063 W2-062 L×W，计算叶面积（L：最大叶长；W：最大叶宽；A：叶面积）[3]。 　　132 茎生长量的测定 定期测定观测株黄瓜茎上部3节的长度，新茎节开始测量的标准：长度≥02 cm。 　　2 结果与分析 　　21 黄瓜茎叶生长与光照的关系 　　由于12月3～ 7日是连阴天，一直未开棚，7日的生长量已接近零。 　　8～20日光辐射量和日均光照强度变化对黄瓜茎叶生长的影响。从图中可以看出，8～10日，虽然光照强度已经达到茎叶生长的适宜强度，但是茎叶的生长量并没有大幅提高，主要是因为长时间阴雨天后，黄瓜需要一段适应期再恢复生长。与日均光强相比，光辐射量计量了黄瓜接受光照时间的长短，更能准确地反映黄瓜茎叶每天的生长量。11～13日茎叶生长量快速上升，与日均光照强度和光辐射的变化不同步，可能由于前3天光合物质的积累，为黄瓜茎叶的快速生长打下了基础。14日以后，黄瓜的茎叶生长与日均光强和光辐射量的变化趋势基本一致。通过表1的相关性分析可以得出，日均光强和光辐射量与黄瓜茎叶生长均有极显著相关性。但光辐射量的变化更能有效地解释黄瓜茎叶生长的变化，日均光强的变化虽然在一定程度上也能反映黄瓜茎叶生长的变化，但是其未计量光照时间的长短，无法有效地解释光照对黄瓜茎叶生长变化的影响。 　　22 黄瓜茎叶生长与温度的关系 　　221 黄瓜茎叶生长与气温的关系 图6～图9为12月8～ 20日，见光时段积温、见光时段平均气温、日均气温和日最低气温变化对茎叶生长量的影响。从图中可知，12月10日之前由于连阴天的影响，从8日开始黄瓜茎叶在恢复生长的适应期中，即使见光时段积温已经达到生长适宜的量，茎叶生长仍然缓慢。11日之后，由于在适应期里的光合物质积累，同时在适宜的气温条件下，茎叶生长量快速上升。13日之后，茎叶生长量则随积温的高低而变化。从图中可以看出，茎叶生长量的变化趋势与温室的见光时段小时积温变化较为一致，而与日最低气温的变化有较大的差异。通过表2 的相关性分析可以得出，见光时段的小时积温、见光时段的平均气温和日均气温与黄瓜茎叶生长均有极显著的相关性，对黄瓜的茎叶生长产生直接的影响。 　　222 黄瓜茎叶生长与地温的关系 图10、图11反映的是地表温度、10、20、30、40、50 cm地温变化对黄瓜茎叶生长的影响。从图中可以看出，12月8 ～13日，连阴天后，黄瓜茎叶的生长随着地温的回升而逐渐恢复，其中10 cm和20 cm地温的变化与黄瓜茎叶生长的变化有着密切的关系。随着土层深度的增加地温的变化幅度逐渐变小，并且，当土层深度达到30 cm或更深时，土温的变化稳定在15～16℃之间。表层地温受气温的影响较大，变化幅度也较大，而随着土层的加深，地温的变化趋于平稳。这与前人的研究结果一致[4]。 　　通过相关性分析可知，黄瓜茎叶生长与0～20 cm的地温有较为密切的关系。由于黄瓜是浅根系，其功能根主要分布在距地表20 cm左右的范围内，同时12～16℃的地温是黄瓜根系生长的亚适温环境[5]，在亚适温环境中，黄瓜根系的活力及其元素吸收能力对温度极其敏感，低温环境下，会使黄瓜根系的功能异常，对矿质元素和水分的吸收和代谢出现紊乱，严重影响其正常生长和发育[6]。因此，地表下10～20 cm的地温在很大程度上决定了黄瓜植株的根系活力和营养吸收，从而对黄瓜茎叶的生长产生较大的影响。 　　3 小结 　　黄瓜的茎叶生长与其所处的温光环境有着密切的联系，根据相关性分析，光辐射量、见光时段小时积温、日均温度以及浅层地温4种环境因素与黄瓜的茎叶生长量有极显著的相关性。由于冬季普通日光温室缺乏人工光源和人工供暖，日光温室内的光照和热量主要由太阳辐射提供，因此，光辐射量多少和光照时间长短就决定了见光时段的小时积温、日均温度和浅层地温等各项温度条件，因此光辐射量和光照时间是冬季温室里影响黄瓜茎叶生长的主要因素。温室的保温性、通风时间的选择和控制以及日光温室草苫揭盖时间在调节温室温光环境中起到极为重要的作用。 　　目前我国日光温室绝大部分还主要依赖自然光照，连阴天仍然是冬季影响日光温室生产最主要的不利因素。在长时间阴雨天之后，黄瓜植株需要一定的适应期来恢复生长，在适应期里，即使提供适宜的光照和温度也无法使黄瓜的生长立即恢复正常水平。在恢复生长的适应期里给黄瓜植株提供适宜的温光条件，有助于黄瓜植株迅速恢复生长，并能有效提高黄瓜生长量。当黄瓜生长量恢复到正常水平后，在适宜的温光范围内黄瓜的生长会随着温光条件的变化而变化，但过强的光照会抑制黄瓜茎的生长，而对叶的生长没有太大的影响。 　　地温直接作用于黄瓜的根系，地温的高低直接影响黄瓜根系的发生和对水分、养分的吸收[7]。黄瓜根系主要分布在地下10～25 cm的土层，浅层地温的变化对黄瓜根系的发生和对水分、养分的吸收有更为直接的影响。冬季连阴几天放晴后，日光温室黄瓜植株的生长有一定的滞后，是与10～20 cm的土壤温度回升慢有直接的关系。参 考 文 献： 　　[1] 张福墁，马国成日光温室不同季节的生态环境对黄瓜光合作用的影响[J] 华北农学报，1995，10（1）：70-75 　　[2] 艾希珍，张振贤，何启伟，等 日光温室主要生态因子变化规律及其对黄瓜光合作用的影响[J] 应用与环境生物学报， 2002，8（1）：41-46 　　[3] Robbins N S ， Pharr D M Leaf area prediction models for cucumber from linear measurements[J] HortScience， 1987，22：1264-1266 　　[4] 李仁杰，朱世东，袁凌云，等温室内地温变化规律及与气温的相关性[J] 中国农学通报，2010，26（24）：209-212 　　[5] 任志雨，王秀峰，魏 珉不同根区温度对黄瓜幼苗矿质元素含量及根系吸收功能的影响[J] 山东农业大学学报（自然科学版）， 2003， 34 （3）： 351-355 　　[6] 李国师，谢士估日光温室地温变化规律与调控[J] 安徽农业科学，1999，23（4）：369-370 　　[7] 冯玉龙，刘恩举，孙国斌根系温度对植物的影响（Ⅰ）[J]东北林业大学学报，1995，23（3）：63-69 山 东 农 业 科 学 2013，45（6）：48～50