日光温室温光条件对黄瓜叶片及瓜条生长的影响

韩会会，王秀峰，2，杨凤娟,2，魏珉,3，史庆华,2，贾海晨

(1.山东农业大学园艺科学与工程学院，山东 泰安 271018；2.作物生物学国家重点实验室，山东 泰安 271018；3.农业部黄淮海设施农业工程科学观测实验站，山东 泰安 271018)

日光温室温光条件对黄瓜叶片及瓜条生长的影响

韩会会1，王秀峰1，2，杨凤娟1,2，魏珉1,3，史庆华1,2，贾海晨1

(1.山东农业大学园艺科学与工程学院，山东 泰安 271018；2.作物生物学国家重点实验室，山东 泰安 271018；3.农业部黄淮海设施农业工程科学观测实验站，山东 泰安 271018)

以津强210黄瓜为试材，利用光温环境监测装置，研究了下挖式日光温室春季温光环境的变化对黄瓜结瓜前期叶片及瓜条生长的影响。结果表明：在下挖式日光温室中，春季黄瓜结瓜前期叶面积日均增长量与日均气温和光辐射量呈极显著正相关，瓜条日均增长量与见光时段小时积温也呈极显著正相关；见光时段平均气温、日均气温和日均光照强度也都显著影响着叶面积和瓜条日均增长量，但瓜条日均增长量与夜均气温相关性不显著。

黄瓜；下挖式日光温室；气温；光辐射量；见光时段小时积温

日光温室是指以日光为主要能量来源的一种温室形式，在我国北方地区获得大面积推广。目前，国内日光温室多是经验性建造，缺乏标准的科学理论指导，以致各地建成的日光温室内温光环境差异较大。郜庆炉[1]、王倩[2]、罗伟[3]等曾对当地日光温室内的温光环境及其相关关系进行过研究，但就温室内温光条件对作物生长发育的影响研究鲜有报道。张帆洋等[4]对下挖式日光温室内冬季温光环境变化进行了研究，表明冬季日光温室内的气温、浅层土壤温度与单位面积的光辐射量呈极显著正相关，而与室外温度的变化相关性并不显著。但未涉及与作物生长发育密切相关的见光时段有效积温以及日均温等因素的研究。

黄瓜在我国北方日光温室生产中占有重要地位，但各地的产量和经济效益差异很大，其主要原因是温室环境的控制尚处于经验管理阶段，标准化管理数据参数不足。李天来[5]提出日光温室蔬菜栽培未来研究重点之一是日光温室环境因素、蔬菜生长发育等信息采集及其模拟模型的建立，以便为日光温室蔬菜栽培的智能化控制提供科学依据。李永秀等[6]通过对温度热效应(TE)与光合有效辐射(PAR)共同作用水果黄瓜叶片发生和伸展速率的研究，提出了“辐热积”的概念。王会军[7]通过不同的光照处理，研究分析了光照对黄瓜生长发育的影响及与产量形成之间的定量关系，并利用积温学说和作物生长分析法原理，建立了日光温室黄瓜生长发育与环境因子的模拟模型。

下挖式日光温室是山东创新的一种温室类型，其所形成的室内环境条件及与作物生长发育的关系研究甚少。本试验在下挖式日光温室春季的自然室内温光环境条件下，定期采集日光温室内光强、光辐射、温度以及黄瓜生长发育数据参数，着重探讨了下挖式日光温室温度和光照对黄瓜叶片及瓜条生长的影响，为下挖式日光温室春季黄瓜高产优质生产提供较科学的管理依据。

1 材料与方法

1.1材料

试验于2016年3—7月在山东农业大学园艺科学与工程学院下挖式日光温室内进行。日光温室下挖0.5 m，脊高5.5 m，内跨10 m，东西长42 m，有效种植面积为340 m2。

供试黄瓜品种为津强210，两叶一心幼苗，购自山东安信种苗股份有限公司，3月12日定植。定植前土壤底施180 m3/hm2的羊粪和1 400 kg/hm2的氮磷钾复合肥。黄瓜栽植采用宽60 cm小高畦栽2行，株间距30 cm，走道大行80 cm。生育期间，每隔20 d左右追施1次“农大牌”水溶肥300 kg/hm2，N-P-K比例为20-20-20和13-12-35，二者混合施用。其他管理按常规进行。

1.2仪器

试验采用的温度传感器型号为DS18B20数字式输出型，精度±0.5℃，北京昆仑中科传感器封装技术有限公司生产；光辐射传感器型号为TBQ-2C型，河北邯郸锐研智华电子有限公司生产；光照强度记录仪型号为UA-002-64，美国Onset HOBO仪器仪表公司生产。本试验数据采集系统为本校机电学院制作，精度符合测试要求。

数据采集系统设定温度、光照强度因子测量以每30 min内的平均值记录1次，光辐射量以每30 min内的累计值记录1次，并存储到数据采集器中备用。

1.3温光环境指标的测定

1.3.1 温度测定的设点 在距温室后墙2.75、5.50、8.25 m 处，距地面1、2、3 m的位置，共设置9个温度传感器测定气温。

见光时段小时积温：该时期见光时段每天按13 h计算，每小时记录2次温度超过10℃部分的平均温度的累加值。

见光时段平均气温：该时期见光时段每天按13 h计算，每小时记录2次温度均值的平均值。

日均气温：该时期每天按24 h计算，每小时记录2次温度均值的平均值。

夜均气温：该时期不见光时段每天按11 h计算，每小时记录2次温度均值的平均值。

1.3.2 光照测定的设点 在距温室前沿4 m，距地面分别1.5 m和2.2 m处，设置2个光照传感器，记录单位面积太阳辐射量和光照强度的变化。

太阳辐射量：该时期见光时段每天按13 h计算，每半小时记录1次太阳辐射量的总值。

光照强度：该时期见光时段每天按13 h时计算，每小时记录2次光照强度均值的平均值。

1.4生长发育指标的测定

选择生长较一致的9株黄瓜作为观测样本，并挂牌编号。

1.4.1 叶面积生长量的测定 定期测定标记株的上数第1片真叶从开始展开至叶片的长宽不再增加结束。新展开叶开始测量的标准为：长×宽≥3 cm ×2 cm。并利用回归方程：A=14.61-5L+0.94L2+0.47W+0.63W2-0.62LW，计算叶面积[8](A:叶面积；L:最大叶长；W：最大叶宽)。

1.4.2 单瓜生长量的测定 用直尺量出黄瓜长度，游标卡尺测量粗度。

1.5数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010软件进行分析和作图。

2 结果与分析

2.1黄瓜叶面积、瓜条增长量与气温的关系

如图1所示，测定期间(4月17—27日)，见光时段小时积温为156.5～234.8℃。叶面积日均增长量表现为，18日之前增幅较小，18日之后增幅逐渐变大，20—22日期间增幅达最大；23日因见光时段小时积温减少，叶面积增幅也随之下降，25日增至最大；在26日之后见光时段小时积温虽仍保持较高水平，但叶面积增幅明显减小。其中，在叶面积快速增加的阶段(18—25日)，叶面积的变化与温室见光时段小时积温变化趋势基本一致。23日因外界气温的陡降，见光时段小时积温较前一天降低了56.41℃，叶面积日均增长量也相应降低了29.92 cm2，影响明显。

由图2可知，在黄瓜瓜条初生长至商品成熟期(17—27日)，瓜条日均增长量与见光时段小时积温变化趋势基本一致。

图1 见光时段小时积温与叶面积日均增长量的关系

图2 见光时段小时积温与瓜条日均增长量的关系

如图3、图4所示，在观测期间，温室内见光时段平均气温与日均气温二者变化趋势基本一致，而夜均气温受外界夜间天气和保温覆盖的影响，24日和25日与上述二者不一致，稍有降低。

图3 见光时段平均气温、日均气温和夜均气温与叶面积日均增长量的关系

图4 见光时段平均气温、日均气温和夜均气温与瓜条日均增长量的关系

通过对黄瓜叶面积、瓜条增长量与气温条件的相关性分析(表1)可以看出，叶面积日均增长量与日均气温呈极显著正相关，与见光时段小时积温、见光时段平均气温和夜均气温呈显著正相关；瓜条日均增长量与见光时段小时积温呈极显著正相关，与见光时段平均气温和日均气温呈显著正相关，而与夜均气温的相关性不显著。

表1 黄瓜叶面积、瓜条生长与气温条件的相关系数

注：表中*、**分别表示相关性显著、极显著，下表同。

2.2黄瓜叶面积、瓜条增长量与光照的关系

由图5、图6可知，黄瓜叶面积增大初期(18—20日)，尽管光辐射量和日均光照强度较高，但叶面积日均增长量并不太大，20日的光辐射量和日均光照强度下降较多时，叶面积仍在缓慢增加。20日后叶面积日均增长量增幅变大。23日为阴雨天气，光照条件较差，光辐射量和日均光照强度值均较低，叶面积日均增长量表现出显著降低；24日晴天后，叶面积日均增长量并没有与光照的增加同步；而在25日出现较大增幅，稍有滞后。而后叶面积日均增长量迅速减小，叶面积的增速变缓。相关性分析可以看出，在叶面积快速增大的7 d(20—26日)中，叶面积日均增长量与光辐射量呈极显著正相关，与日均光照强度呈显著正相关(表2)。

图5 光辐射量与叶面积日均增长量的关系

图6 日均光照强度与叶面积日均增长量的关系

如图7、图8所示，在黄瓜幼瓜初生长至商品成熟期(17—27日)，瓜条日均增长量变化与光辐射量和日均光照强度的变化趋势基本一致，但个别特殊天气如23—25日阴雨天放晴后，瓜条日均增长量随光辐射量和光照强度的变大而明显增加。26、27日的瓜条日均增长量仍然随着光辐射量和光照强度的降低或升高而变化。相关性分析可以看出，瓜条商品成熟期的伸长变化与光辐射量和日均光照强度也呈显著正相关(表2)。

图7 光辐射量与瓜条日均增长量的关系

图8 日均光照强度与瓜条日均增长量的关系

表2黄瓜叶面积、瓜条生长与光照条件的相关系数

项目叶面积日均增长量瓜条日均增长量光辐射量0.82**0.75*日均光照强度0.76*0.69*

3 讨论与结论

黄瓜的茎叶生长与其所处的温光环境有着密切的联系[1]。本试验中，20日和23日为阴雨天气，温室内光照条件变差，见光时段小时积温、日均气温、见光时段平均气温均明显降低，对应20日的幼叶伸展初期受影响较小，23日的叶片伸展则受到明显影响而下降。瓜条日均增长量因20、23日的光照下降其增长量均较前一天明显降低；24日天晴后，随着光照增强和温度升高，叶面积与瓜条日均增长量也随之增加。张帆洋等[4]研究表明见光时段小时积温、见光时段平均气温和日均气温与黄瓜茎叶生长均呈极显著正相关，与本试验中叶面积日均增长量与见光时段小时积温、见光时段平均气温和日均气温的研究结果基本一致。从24日与25日的结果来看，24日天气放晴后，叶面积与瓜条日均增长量随着光照、温度的增大而增加，而25日的见光时段小时积温、见光时段平均气温、日均气温和光辐射量都比24日稍有增大，但是叶面积和瓜条日均增长量的增幅都较前1日有明显增加。出现这种结果的原因：一是受23日阴雨天气影响，虽然在24日天气放晴，温度回升，但黄瓜植株需要一定的适应期来恢复生长，此时即使提供适宜的光照和温度，黄瓜的生长也不可能立即恢复到正常水平[9-11]；二是蔬菜的生长发育受多方面条件的影响，在满足基本的温光条件后，水分和养分的补充也可能成为影响因素。

本试验期间(4月17—27日)，见光时段小时积温最低为156.5℃，最高为234.8℃；日均气温最低为23.34℃，最高为27.68℃；光辐射量在3 641.4～10 126.2 W/m2。在上述条件下，日均气温和光辐射量与叶面积日均增长量呈极显著正相关，见光时段小时积温与瓜条日均增长量也呈极显著正相关；见光时段平均气温、日均气温和日均光照强度与叶面积和瓜条日均增长量均表现出显著正相关，但夜均气温与瓜条日均增长量相关性不显著。本研究表明，在黄瓜生长过程中，合理地调控见光时段小时积温、见光时段平均气温、日均气温和光辐射量有助于叶和瓜条的生长发育，提高黄瓜产量。

[1] 郜庆炉,薛香,段爱旺.日光温室内温度特点及其变化规律研究[J].灌溉排水学报,2003,22(6):50-53.

[2] 王倩,张海涛,刘旭，等.下沉式日光温室内温光环境分析[J].中国农业气象,2013,34(1):37-42.

[3] 罗伟.北方不同结构节能日光温室内环境的变化规律[D].哈尔滨:东北农业大学,2015.

[4] 张帆洋,王雪,王秀峰，等.日光温室温光环境对黄瓜茎叶生长的影响[J].山东农业科学，2013,45(6):44-37.

[5] 李天来.日光温室蔬菜栽培理论与实践[M].北京:中国农业出版社,2013：13-15.

[6] 李永秀,罗卫红,倪纪恒，等.基于辐射和温度热效应的温室水果黄瓜叶面积模型[J].植物生态学报，2006,30(5):861-867.

[7] 王会军.温室黄瓜生长发育模拟模型的研究[D].北京:中国农业大学,2004.

[8] Robbins N S , Pharr D M . Leaf area prediction models for cucumber from linear measurements [J].HortScience,1987,22:1264-1266.

[9] 王丽艳.基于MATLAB的温室作物适宜环境参数优化与调控技术研究[D].沈阳：沈阳农业大学,2008.

[10] 马国成,张福墁.日光温室不同温光环境对黄瓜光合产物运输及分配的影响[J].北京农业大学学报,1995,21(1):34-38.

[11] 马国成，张福墁.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.

EffectsofTemperatureandLightonGrowthofLeavesandFruitsofCucumberinGreenhouse

Han Huihui1, Wang Xiufeng1,2, Yang Fengjuan1,2, Wei Min1,3, Shi Qinghua1,2, Jia Haichen1

(1.CollegeofHorticultureScienceandEngineering,ShandongAgriculturalUniversity,Taian271018,China;2.StateKeyLaboratoryofCropBiology,Taian271018,China; 3.ScientificObservingandExperimentalStationofEnvironmentControlledAgriculturalEngineeringintheHuang-Huai-HaiRegion,MinistryofAgriculture,Taian271018,China)

With the cucumber cultivar Jinqiang 210 as test material, the effects of temperature and light changes on growth of leaves and fruits at the early fruiting stage were studied under the spring thermo-photoperiod condition in sunken solar greenhouse using the thermo-photoperiod environment monitor devices. The results showed that the daily average growth of leaf area was very significantly positively correlated with daily average temperature and light radiation, and the daily average growth of fruit length also showed highly significantly positive correlation with the accumulative temperature in lighting time calculated by hour. The average temperature in daytime, daily average temperature and daily average light intensity also significantly affected the daily average growth of leaf area and fruit length, but there was no significant correlation between the daily average growth of fruit length and the average temperature in night.

Cucumber; Sunken solar greenhouse; Air temperature; Solar radiant energy; Accumulative temperature in lighting time calculated by hour

S642.225.5+2

A

1001-4942(2017)10-0031-05

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.007

2017-02-19

国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-25)

韩会会(1991—)，女，在读硕士研究生，从事设施环境工程与调控方面的研究。E-mail: hanfighting@163.com

王秀峰(1957—)，男，教授，博士生导师，从事设施环境工程与调控方面的工作和研究。E-mail: xfwang@sdau.edu.cn