新旧膜棚内小气候差异及其对樱桃番茄果实产量和品质的影响

李清斌，孙军波，符国槐，魏莎莎，刘　鹍

(1.慈溪市气象局，浙江 慈溪 315300；2.中南民族大学 数学与统计学学院，湖北 武汉 430074)



新旧膜棚内小气候差异及其对樱桃番茄果实产量和品质的影响

李清斌1，孙军波1，符国槐1，魏莎莎1，刘鹍2

(1.慈溪市气象局，浙江 慈溪 315300；2.中南民族大学 数学与统计学学院，湖北 武汉 430074)

为研究新旧膜棚内小气候差异及其对樱桃番茄果实产量和品质的影响，以千禧樱桃番茄为研究材料，对新旧膜棚内冬春季大棚密闭保温时段和春夏季全天通风时段的温度、湿度、太阳辐射差异性进行分析，对比观察樱桃番茄生育期并记录测定两种棚膜栽培条件下果实产量和品质。结果表明：全生育期新旧膜棚内均可比外界提高日均温近3℃，且两者差异不明显；冬春季晴好天气下，大棚密闭的白天时段，新膜比旧膜增温效果好；其余时段无论晴雨或大棚开闭与否，两者增温、保温效果均无显著性差异；无论季节或通风与否，旧膜的棚内湿度均显著低于新膜，平均偏低3.6%，旧膜在降湿防病方面有一定作用；新旧膜棚内光照差异明显，新膜棚内太阳辐射平均值比旧膜棚高20.6%；在新膜条件下，可以不同程度地将樱桃番茄花期和果实成熟期提前3～5 d；果实大小和病果数受新旧膜影响差异显著；单果质量、果实含糖量以及果实产量等其他指标影响不显著。

棚膜；小气候因子；樱桃番茄；产量；果实品质

近年来，随着设施大棚栽培面积不断增加，对聚乙烯塑料无滴膜的用量也是日益增长。作为塑料制品的大棚膜在使用过后难以分解，对环境造成极大污染。旧膜若可以重复利用，则可有效减少薄膜的使用量，达到节能增效、减少污染的双重作用。目前，在旧棚膜应用方面的研究较为广泛，黄金宝[1]研究了大棚秋番茄新旧膜对光照和地温的影响；孔云等[2]采用加盖旧膜的方法，研究了旧膜透光率降低条件下对光合碳同化分配的影响；潘自舒等[3]对大棚杏新旧膜栽培进行了产量方面的对比性研究；闫雅非等[4]研究了旧地膜的再利用对向日葵产量和水分利用效率的影响；闫志利等[5]利用旧膜对旱地胡麻生理指标和产量进行了研究。本试验主要进行的新旧膜条件下小气候各因子和樱桃番茄产量和品质等相关指标对比研究，以期为大棚番茄栽培和棚膜再利用提供一些参考依据。

1　材料与方法

1.1材料

供试樱桃番茄品种为‘千禧’(Lycopersicon esculentum cv.Qianxi)。试验于2012年1月至2012年7月在浙江省农业气象试验站暨宁波市农业气象中心的蔬菜大棚内进行。

选取环境条件相对一致的2个钢结构型号为GP-825单栋塑料钢架标准大棚，分别用全新聚乙烯膜(0.7 mm)和同型号已使用1年的旧膜覆盖标准大棚。

1.2试验设置

在覆盖有新旧膜的番茄大棚内的环境数据由美国数据采集器(datalogger，Campbell Scientific CR10T)自动采集。采集项目为作物冠层上方的太阳辐射。温湿度采用HMP45传感器，太阳辐射采用 LI-200 传感器。测量数据采集频率为20 s·次-1，存储每2 min 的平均值。分别选取作物层(0.5～1.5 m)处布设温湿度探头1个，2棚共计2个，在作物顶端布设太阳辐射采集感应探头，两棚共计2个。收集樱桃番茄生长期到成熟期温湿度及辐射数据，对比分析新旧棚膜内温度、湿度及太阳辐射等指标的差异性。

在2个试验棚内分别随机选取20株生长健壮一致的植株，作为试验小区。在果实成熟期分批采集成熟果实，测量各小区每批次采收产量，并从每批果实中随机选取10个代表果，测量单果质量；测量果实横径、纵径，用果径指数，即(横径+纵径)/2，来表示果实大小；测定果实可溶性糖含量等产量因子与果实品质相关试验指标，在采收期结束后，统计小区内总产量，并估算全棚产量及单位产量，用SPSS软件对各组对比数据进行单因素方差分析，并将产量品质相关因子指标与小气候三要素之间进行相关分析。

2　结果与分析

2.1新旧膜对樱桃番茄全生育期棚内主要气象要素的影响

对新、旧棚膜及棚外的日平均气温、空气湿度和太阳辐射三要素数据进行分析，发现日平均气温新膜>旧膜>棚外，新旧膜无显著性差异，但与棚外存在显著性差异，两者均可提高日均温近3℃，新旧棚膜都具有良好的保温性，为旧膜的重复使用提供可能。日平均空气湿度新膜>棚外>旧膜，全生育期内旧膜湿度平均比新膜低3.6%，两者存在显著差异；旧膜和棚外无显著性差异。新旧膜在保湿功能上各有利弊，新膜保湿功能好，特别适宜苗期的缓苗成活；而旧膜对控制高湿病害有利，在进入生殖生长开花结果期病害的控制方面有优势。日平均太阳辐射棚外>新膜>旧膜，三者存在显著差异(表1)，番茄的整个生育季新膜平均透光率为86%，而使用一年的旧膜平均透光率为72%，两者透光率相差14%。新膜棚内太阳辐射平均值比旧膜棚高20.6%。在光同化有机物积累方面，冬春季低温连阴雨时采光不佳的时段，新膜优势明显；但进入春夏季阳光太过强烈时，强光导致大棚内棚温升高会抑制樱桃番茄光合作用，在采果中后期果实产量品质保持方面，旧膜则会有相应的优势。

表1新旧膜对樱桃番茄棚内各气象要素的影响

Table 1Effect of new greenhouse film or old one on microclimatic factors in greenhouse

膜类型日平均气温/℃日平均空气湿度/%日平均太阳辐射/(W·m-2)新膜16.3±5.4a87.2±6.4a200.8±140.3a旧膜16.0±5.6a83.6±7.7b166.5±117.2b棚外13.4±8.0b84.8±13.3b232.8±159.8c

注：同一列不同行数据后没有相同字母表示差异显著(P≤0.05)。

2.2不同季节晴天与阴雨天条件新旧膜大棚小气候要素对比

2.2.1作物冠层气温对比

在1—2月份冬春季晴好天气条件下，夜间新旧膜都具有极好的保温效果，两者差异不明显，白天新膜较旧膜有明显的增温效果(图1-A)。以1月7日全天逐时气温变化曲线为例，从上午的9:00到下午16:00，新膜棚较旧膜棚平均提高气温2.4℃，增温效果可提高8%。

在2月份冬春季连阴雨天气条件下，以2月15日阴雨天逐时气温变化曲线为例，棚外温度全天保持在4～6℃时，棚内气温也不高，全天维持在6～13℃，且新旧膜差异不明显，说明在阴雨天气条件下两者的保温增温效果较一致(图1-B)。

在4～5月份气温稳定在15℃后，大棚采取全天通风方式，保温已非主要操作目的，白天应加强通风控温控湿，使其保持在番茄适宜生长的范围，以5月6日全天逐时气温变化曲线为例，外界气温较高，全天气温15～35℃；大棚两侧全开，新旧膜与棚外差异不明显，3条温度曲线几乎重合(图1-C)。大棚全天通风阴雨天气时，以5月9日阴雨天逐时气温变化曲线为例，全天维持在17～23℃，温差较小且新旧膜差异不明显(图1-D)。

图1　冬春季与春夏季大棚不同操作模式下晴天与阴雨天作物冠层气温对比Fig.1　Comparison of temperature of crop canopy under different shed treatments in the sunny or rainy days in different seasons

上述分析说明冬春季大棚以密闭保温操作为主时，晴天新旧膜保温差异最明显；大棚密闭保温的阴雨天以及春夏季无论晴天还是阴雨天，不同棚膜保温效果差异不明显。

2.2.2作物冠层空气相对湿度对比

在冬春季夜间大棚密闭保温时，无论晴好天气还是阴雨天气，旧膜棚内空气湿度的逐时变化值均低于新膜棚，特别是在低温连阴雨天气条件时，旧膜棚内控湿效果明显优于新膜，故在控制冬春季棚内高湿病虫害方面，旧膜棚有其独到的优势；晴好天气正午前后，旧膜湿度显著低于新膜，最低可比新膜棚低12%，可起到更佳的控湿防病的效果；阴雨天气大棚开棚通风后，两者湿度下降速度较一致，旧膜仍比新膜平均湿度低2%～3%(图2-A，B)。

在春夏季大棚全天通风条件下，无论新旧膜，白天棚内湿度高于棚外，夜间低于棚外，旧膜棚内空气湿度的逐时变化值均低于新膜棚。晴好天气正午前后两者湿度相差最多时可达22%；而阴雨天气时两棚内相对湿度均比外界低，旧膜比新膜平均相对湿度低2%左右(图2-C，D)。

2.2.3作物冠层太阳辐射对比

番茄属于日中性植物，对光周期不敏感，因此只要满足其生长发育的基本光照要求，就可以正常开花结实，根据丁兆堂等[6]研究结果，番茄的光补偿点为48～54 μmol·m-2·s-1，折算成太阳辐射通量密度约为11～12 W·m-2，品种间无显著差异；番茄叶片的光饱和点1 396～1 485 μmol·m-2·s-1，折算成太阳辐射通量密度约为300～350 W·m-2，过强光照对番茄光合作用并无促进作用，反而因为辐射过强，导致棚内温度过高而抑制光合作用(图3)。

试验发现，太阳辐射差异受季节和大棚操作影响较小，主要跟天气相关。晴好天气外界太阳辐射最高为350～850 W·m-2时，新膜比旧膜棚每小时平均多透射太阳辐射40～50 W·m-2；阴雨天气外界太阳辐射最高为70～170 W·m-2时，新膜比旧膜棚每小时平均可多透射太阳辐射5～10 W·m-2(图3)。

图2　冬春季与春夏季大棚不同操作模式下晴阴天气作物冠层空气相对湿度对比Fig.2　Comparison of relative humidity of crop canopy under different shed treatments in the sunny or rainy days in different seasons

图3　冬春季晴天与阴雨天作物冠层太阳辐射对比Fig.3　Comparison of solar radiation of crop canopy under different shed treatments in the sunny or rainy days in different seasons

2.3新旧膜对樱桃番茄生育期及产量和品质的影响

2.3.1新旧膜对樱桃番茄生育期影响

根据新旧棚膜条件下生育期对比发现，使用新膜在发育前期特别是花期和第一批果实成熟方面具有明显的促进作用，新膜花期比旧膜花期提前5 d，果实转色期和果实可采成熟期均提前3 d(表2)。

2.3.2新旧膜对樱桃番茄产量和品质的影响

对新旧膜条件下樱桃番茄产量品质相关指标进行方差分析(表3)，发现果径指数和病果数受新旧膜影响差异显著，新膜棚内平均单果质量高于旧膜，但是新膜棚内的单果质量变幅较旧膜棚内的单果质量大，导致两者差异不显著；其他产量因子和品质指标并无显著性差异，说明新旧膜差异，对果实大小和病果数有一定的影响关系，但对单果质量、果实含糖量以及果实产量等其他指标影响不显著，其分析结果对旧膜可重复利用具有科学的参考价值。

表2新旧膜对生育期(年-月-日)的影响

Table 2Effect of new greenhouse film or old one on growth periods of tomato

膜类型缓苗成活期花期果实转色期果实可采成熟期新膜2013-11-232014-01-042014-02-162014-03-12旧膜2013-11-242014-01-092014-02-192014-03-15

表3新旧膜对樱桃番茄相关产量品质的影响

Table 3Effect of new greenhouse film or old one on quality indexes of tomato

膜类型果径指数/cm单果质量/g果实含糖量/%果实分批产量/kg病果数/个新膜3.0±0.5a10.2±6.3a8.2±0.5a1.5±1.1a57.5±70.3a旧膜2.8±0.4b9.4±4.6a8.6±0.6a1.6±1.3a33.6±33.1b

3　结论与讨论

在研究光温条件与番茄产量指标关系方面，前人已经做了很多研究。陈学进等[7]在温度光照联合因子对番茄坐果数相关性做了深入研究。闫明明等[8]研究了PO膜和EVA膜对温室内光温环境及番茄生长发育的影响。赵玉萍等[9]分析了不同温度光照对大棚番茄光合作用及果实品质的影响，发现当气温超过30℃时，番茄叶片光合作用分别随气温和太阳辐射升高而降低，这与新膜果实产量和品质在5月中下旬在白天棚温长时间超过30℃条件下受到抑制而劣于旧膜的研究结果较为一致。本试验在新旧膜条件下对比分析了光、温、湿设施小气候三要素对果实产量和品质的影响，具有一定的创新性。

目前，慈溪设施栽培大宗作物种类有草莓、茄果类、西甜瓜类、巨峰系葡萄等。各主栽品种在冬春季对大棚温湿度要求都较高，特别是茄果类和西甜瓜类，冬春季促成栽培时需要维持较高的温度和60%～80%的适宜湿度。在控制空气湿度方面，旧膜由于孔隙度比新膜大，通透性比新膜强，因而空气湿度始终比新膜低，这为在连阴雨等高湿天气条件下控湿防病提供了一定思路。本研究建议，可以对光照要求不高的双层薄膜大棚的内膜和小拱棚保温采用旧膜覆盖的方式，白天棚温升高之后及时揭除旧膜，既可以节约成本，减少塑料薄膜使用造成的污染，又起到保温和控湿的双重效果。

本试验发现，2月下旬至3月上旬有1次罕见的持续低温高湿连阴雨天气导致棚内第2茬花序落花严重，对新旧膜棚内的樱桃番茄结实均有明显抑制作用，致使采果间歇期长达1个月。在今后的研究中，我们可以考虑如何在关键期更为合理地调节棚内小气候环境，缩短采果间歇期，增加产量和经济效益。

[1]黄金宝.大棚秋番茄不同覆盖膜对光照和地温的影响[J].北京农业科学，1994，12(4):24-27.

[2]孔云，王绍辉，马承伟，等.轻度遮光对温室油桃结果枝光合碳同化物积累和分配的影响[J].农业工程学报，2007，23(3):169-173.

[3]潘自舒，张兆合，高平均.大棚杏新旧棚膜栽培比较研究[J].河南农业科学，2009 (2) :93-94.

[4]闫雅非，刘景辉，史建国，等.不同旧膜再利用方式对向日葵产量及水分利用效率的影响[J].华北农学报，2012，27 (6) :219-223.

[5]闫志利，吴兵，党占海，等.农田旧膜再利用方式对胡麻生理指标及产量的影响[J].中国生态农业学报，2012，20(2)：197-202.

[6]丁兆堂，卢育华，徐坤.环境因子对番茄光合特性的影响[J].山东农业大学学报，2003，3(3) :356-360.

[7]陈学进，程智慧，滕林，等.塑料大棚温光条件与番茄坐果数相关关系的模拟[J].西北农业学报，2009，18(6) :197-200，236.

[8]闫明明，王秀峰，米庆华，等.PO薄膜和EVA薄膜对温室内光温环境及番茄生长发育的影响[J].山东农业科学，2009(11):37-41.

[9]赵玉萍，邹志荣，杨振超，等.不同温度和光照对温室番茄光合作用及果实品质的影响[J].西北农林科技大学学报，2010，38(5) :125-130.

(责任编辑张韵)

Effects of different microclimatic factors in greenhouse with new greenhouse film or old one on yield and quality of cherry tomato

LI Qing-bin1，SUN Jun-bo1，FU Guo-huai1，WEI Sha-sha1，LIU Kun2

(1.Cixi Meteorological Bureau，Zhejiang Province，Cixi 315300，China;2.School of Mathematics and Statistics，South-Central University for Nationalities，Wuhan 430074，China)

In this study，we investigated the impact of different microclimatic factors in greenhouse with new or old films on yield and quality of cherry tomato cultivar Qianxi.The differences in temperature，humidity and solar radiation in the condition of thermal insulation of greenhouse in winter and spring and whole-day ventilation in spring and summer，with new greenhouse film or old one，were observed and analyzed.The growth periods of cherry tomato were recorded and yield and quality were measured.In the whole growth period，the daily average temperature in greenhouse with new greenhouse film or old one was about 3℃ higher than the outside with no significant difference.The condition of thermal insulation of greenhouse with new greenhouse film was better than the old one during the daytime of sunny days in the airtight condition in winter and spring.There was no significant difference in the condition of thermal insulation of greenhouse with new greenhouse film or old one in the other periods，no matter it was sunny or rainy，the shed was open or closed.The average humidity of greenhouse with old greenhouse film was 3.6% less than that with new one regardless of season or greenhouse ventilation，which played a role in preventing disease and high humidity.The average illumination in the greenhouse with new greenhouse film was 20.6% higher than that with old one.The flowering and fruit mature period of cherry tomato was 3-5 days earlier than usual in the greenhouse with new greenhouse film.The fruit size and the quantity of diseased fruits in greenhouse with new greenhouse film or old one differed significantly.However，the single fruit weight，sugar content and yield showed no significant difference.

greenhouse film;microclimatic factors;cherry tomato;yield;fruit quality

浙江农业学报Acta Agriculturae Zhejiangensis，2016，28(3):435-440http://www.zjnyxb.cn

李清斌，孙军波，符国槐，等.新旧膜棚内小气候差异及其对樱桃番茄果实产量和品质的影响[J].浙江农业学报，2016，28(3)： 435-440.

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.03.12

2015-06-20

宁波市气象局项目(NBQX2011005B)

李清斌(1983—)，男，陕西华县人，工程师，硕士，从事设施作物小气候研究。E-mail:546552352@qq.com

S641.2

A

1004-1524(2016)03-0435-06