基于分期播种法的冬季塑料大棚5种叶菜生育特性及产量效益分析

2023-06-08黄嘉俊张亚红周娟葛静

江苏农业学报 2023年1期

黄嘉俊　张亚红　周娟　葛静

摘要：为探究宁夏地区桥式塑料大棚叶菜安全越冬的合适播期，以5种半耐寒叶菜为供试材料，分析比较其生育期内环境因子以及叶菜生育特性、品质、产量和经济效益，应用隶属函数进行综合评价，筛选出各种叶菜的最适宜播期。结果表明：冬季棚内最低气温为-4.4 ℃（大于5种叶菜生长所需最低温度），宁夏地区桥式大棚内叶菜可越冬，5种叶菜均在第5播期（1月10日）的生育期最短，第1播期（12月1日）部分品质略优于其他播期，但产量和经济效益在第2播期（12月11日）整体较高。综合评价结果显示，宁夏地区冬季桥式塑料大棚内芫荽、菠菜、油菜、苔菜和苦菊安全越冬的最适播期分别是12月11日、12月11日、12月21日、12月21日和12月11日。

关键词：分期播种；桥式塑料大棚；越冬；叶菜；产量；效益

中图分类号： S636.9 文献标识码： A 文章编号： 1000-4440（2023）01-0160-09

Analysis of growth characteristics， yield and economic benefits of five kinds of leaf vegetables in winter plastic greenhouse based on staged sowing

HUANG Jia-jun¹， ZHANG Ya-hong^1，2， ZHOU Juan¹， GE Jing¹

（1.College of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan 750021，China；2.College of Food and Wine， Ningxia University，Yinchuan 750021，China）

Abstract： To explore the appropriate sowing time for safe overwintering of leaf vegetables in bridge-like plastic greenhouse in Ningxia area， five kinds of semi-cold-tolerant leaf vegetables were used as test materials. Environmental factors during the growth period of leaf vegetables and their growth characteristics， quality， yield and economic benefits were analyzed and compared. Comprehensive evaluation was carried out by membership function to screen out the most suitable sowing date for different leaf vegetables. The results showed that the minimum temperature in winter greenhouse was -4.4 ℃（higher than the minimum temperature required for the growth of five leaf vegetables）， and leaf vegetables in bridge-like greenhouses in Ningxia area could live through the winter. Five kinds of leaf vegetables all showed the shortest growth period at the fifth sowing date （January 10^th）. Part of the qualities of leaf vegetables during the first sowing date （December 1^st） was slightly better than other sowing dates. However， the overall yield and economic benefits of the second sowing date （December 11^th） were high. According to the comprehensive evaluation results， the optimum sowing times for safe overwintering of coriander， spinach， rape， Chinese mustard cabbage and endive chrysanthemum in bridge-like plastic greenhouse of Ningxia area were December 11^th， December 11^th， December 21^st， December 21^stand December 11^threspectively.

Key words： sowing by stages;bridge-like plastic greenhouse;overwintering;leaf vegetables;yield;benefit

寧夏回族自治区位于中国西北地区，冬季日照时间短、温度低，严重限制了蔬菜的生长发育。近年来，塑料大棚凭借其便于模块化建造、方便耐用等优点^[1]，成为中国设施园艺常用的一类温室，但塑料大棚保温性能差，仍可能使叶菜遭受低温冻害从而造成减产或绝收。因此本课题组对普通塑料大棚进行改良优化，设计建造了一种以南北两侧为墙体、棚膜上覆盖1层保温被、东西两侧有1.2 m矮墙体的大跨度有矮墙塑料大棚（桥式塑料大棚），提高了塑料大棚的保温性^[2]，在北方低温的背景下，对于冬季叶菜的合理种植及产量和经济效益的提高具有重要影响。

分期播种法^[3]是根据一个地方气候条件的差异，研究作物生长与环境因素之间关系的一种方法。适宜的播期有利于蔬菜与合适的气象条件进行匹配，是提高对蔬菜生育特性认识的重要手段，更是提升产量和效益的最经济的方式之一^[4^-5]，因此对叶菜种类和播期的筛选尤为重要。关于分期播种法与作物生育特性的关系前人已做了大量的研究^[6]。Neupane等^[7]在内华达州对亚麻荠的播期和播种方法进行了研究，认为当地的农民应当早播。Angelo等^[8]通过分析播期和施氮量发现，氮回收率和农艺效率的估算指标主要取决于不同播期的生长条件。也有研究结果表明，合适的播期更有利于提高蔬菜的产量效益^[9]。潘跃平等^[10]的研究结果显示，结球甘蓝在江苏省镇江市产量最高的播期是8月15日。阿迪力·阿卜来提等^[11]的研究结果表明，露地越冬菠菜在新疆维吾尔自治区北疆地区平均气温降至15～20 ℃时播种较为合适，一般在8月25日之后播种的产量较优。前人的研究主要集中在分析单一措施（如播期调控或品种选择）对叶菜生育特性和产量的影响，对于宁夏地区冬季塑料大棚内叶菜种类的选择与播期的确定鲜有研究，尚未明确适合宁夏地区冬季塑料大棚内种植的最优叶菜种类和最佳播期。

本课题组对普通塑料大棚进行改良优化并设计建造桥式塑料大棚，前期已经对桥式塑料大棚环境性能进行了研究^[2]。本研究在此基础上，基于分期播种法，选用5种耐寒叶菜（芫荽^[12]、菠菜^[13]、油菜^[14]、苔菜^[15]和苦菊^[16]），对比宁夏地区冬季塑料大棚内外环境因子，探究不同播期对叶菜生育特性及产量的影响，筛选出适合宁夏冬季塑料大棚生产的越冬叶菜种类及适合的播期，为越冬叶菜成功种植和宁夏地区实现一年三茬周年生产高效栽培模式提供保障，同时也为减轻冻害对农民收入的影响、提高设施蔬菜产量等提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计与方法

试验于2020年12月上旬至2021年3月中旬在宁夏回族自治区银川市贺兰园艺产业园塑料大棚中进行。供试作物有芫荽、菠菜、油菜、苔菜和苦菊5种叶菜。种植方式为撒播，在2020年12月1日-2021年1月10日，每10 d播种1茬，以播种日期为处理，共5个处理，每个处理的小区面积为18.2 m²。所有处理统一管理，进行杂草病虫害防控管理。具体试验方案如表1所示。

1.2 塑料拱棚结构

图1是大跨度东西走向塑料拱棚（新型桥式塑料大棚）结构，相较于普通塑料大棚在结构上进行了优化改良。大棚南北长80 m，东西跨度16 m，脊高5.07 m，南、北墙体结构为厚0.50 m的中空墙体（内、外层均为厚0.10 m的聚苯板）。东西两侧为高1.2 m、厚0.5 m的墙体（外层为厚0.1 m的聚苯板，内层为厚0.1 m的水泥发泡板），地下1.0 m处也有墙体。在棚膜上覆盖1层保温被，棚内顶部建造二道幕，两者可根据温度变化结合使用，以有效减少热量的损失。

1.3 测定项目

1.3.1 环境数据利用北京紫藤（Zigvine）无线传感器（每5 min记录1次数据）对环境要素（包括光照度、CO₂浓度、空气温度和湿度、土壤温度和湿度）进行观测。

1.3.2 生育期按常规方法记载每个处理的播种期、出苗期（子叶完全展开，2张基生叶显露时为发芽期结束）、采收期（芫荽株高15 cm，菠菜株高20 cm，油菜和苔菜株高25 cm，苦菊株高15 cm）。

1.3.3 品质指标分别取5个种类叶菜的5个播期样品，每个处理下的每种叶菜取3个重复。可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定，V_C含量采用钼蓝比色法测定，硝酸盐含量采用水杨酸比色法测定，可溶性固形物含量采用数显糖度计测定，有机酸含量采用NaOH滴定法测定。以上测定参考叶尚红等^[17]的方法进行测定。

1.3.4 产量采收期取0.5 m²植株的地上部分进行称量，折合成产量。

1.4 应用隶属函数进行综合评价

采用模糊数学隶属函数法对同一种叶菜5个播期处理的生育期、品质、产量和效益进行综合评价^[18]，首先计算每种叶菜5个播期处理的生育期、品质、产量和效益的隶属函数值，然后计算每种叶菜5个播期的平均隶属函数值，其数值越大，说明该播期叶菜的综合评价结果越好。用于每种叶菜5个播期综合评价的隶属函数值计算公式为：

X（μ1）=（X_i-X_min）/（X_max-X_min），i=1，2，3，…，n（1）

X（μ2）=1-（X_i-X_min）/（X_max-X_min），i=1，2，3，…，n（2）

式中，X_i为某种叶菜第i播期的测定值，X_min为最小测定值，X_max为最大测定值。如某一指标与播期呈正相关，用X（μ1）表示；如某一指标与播期呈负相关，用X（μ2）表示。

1.5 数據处理与分析

使用Microsoft Excel 2010软件对数据进行处理，并用SPSS 26.0软件进行单因素方差和多元回归分析，用Origin 2019b进行作图，最终采用隶属函数进行综合评价。

2 结果与分析

2.1 桥式塑料大棚内外环境因子的对比

由表2可知，高度为1.5 m的塑料大棚棚内空气温度和土壤温度均高于棚外，整体温度（气温+土温）自12月至1月上旬呈下降趋势，1月中下旬至3月中旬呈上升趋势，棚内空气平均温度较棚外提高了11.9 ℃。4 ℃积温代表大部分叶菜种子萌发所需的最低温度，本试验以该指标作为衡量5种叶菜能否在桥式塑料大棚安全越冬的重要环境因子。棚内≥4 ℃积温平均值较棚外提高了73.5 ℃。棚外≥4 ℃积温最大值出现在3月中旬，为65.7 ℃，最小值自12月上旬至1月下旬，为0 ℃；棚内≥4 ℃积温最大值出现在3月中旬为136.5 ℃，最小值在12月中旬，为23.4 ℃。塑料大棚内外深度0.1 m的土壤温度旬变化规律整体表现为12月至次年1月上旬呈下降趋势，1月中下旬至3月中旬呈上升趋势，棚内土温平均值较棚外提高了9.7 ℃。

从整体来看，大棚内最低气温为-4.4 ℃，而棚外的最低气温为-25.4 ℃，棚内最低气温满足5种叶菜对于最低气温的需求（芫荽-5 ℃、菠菜-15 ℃、油菜-8 ℃、苔菜-10 ℃、苦菊-10 ℃），因此不同播期均能满足各种叶菜生长发育的要求，大棚内环境能使叶菜安全越冬。

2.2 不同播期对叶菜生育特性的影响

由图2可知，不同播期内环境条件的差异是影响5种叶菜生育期变化的主要原因，并且同种叶菜生育期明显受到播期的调节作用。由图2和图3可知，同种叶菜的生育期变化趋势与平均温度变化趋势相反，生育期整体呈现先增加后下降的趋势，其中第 2播期叶菜生育期最长，芫荽、菠菜、油菜、苔菜和苦菊分别为89 d、79 d、79 d、80 d和90 d，这是由于第2播期较其他播期温度最低（4 ℃），不利于种子的萌发。从第3播期开始，棚内温度逐渐上升，进而使得叶菜生育期缩短，其中第5播期最短，分别为67 d、59 d、56 d、58 d和67 d。由此可见，播期对叶菜生育期具有明显的调节作用，从各种叶菜的生育期来看，各种叶菜在第2播期的全生育期最长，之后全生育期逐渐缩短，推迟播期后，大棚内温度升高是影响生育期变化的主要原因。随着播期的推迟，生育期前期棚内气温逐渐升高，导致叶菜的生长发育加快，进而缩短了生育期。

2.3 不同播期对叶菜品质的影响

5种不同叶菜的特性决定了其品质的差异。但是对于同种叶菜而言，不同播期间的品质差异明显。由表3可知，芫荽第1播期的可溶性固形物、可溶性糖含量优于其他播期；菠菜第1播期的可溶性糖含量较高；油菜和苦菊第1播期的V_C含量较高，硝酸盐含量较低；苔菜第1播期的可溶性糖含量较高，硝酸盐含量较低。

2.4 不同播期对叶菜产量与效益的影响

由于各播期内环境条件的差异，同种叶菜不同播期的单株鲜质量、产量和经济效益存在差异。整体而言，第2播期的产量和经济效益较高。芫荽A2播期产量最高，为26 401.32 kg/hm²，经济效益为1 hm²95 044.75元；菠菜B2播期产量最高，为37 201.86 kg/hm²，经济效益为1 hm²126 486.32元；油菜C3播期产量最高，为38 401.92 kg/hm²，经济效益为1 hm²122 886.14元；苔菜D3播期产量最高，为46 402.32 kg/hm²，经济效益为1 hm²139 206.96元；苦菊E2播期产量最高，为28 001.40 kg/hm²，经济效益为1 hm²100 805.04元（表4）。

2.5 不同种类叶菜适宜播期及其综合评价

利用隶属函数对5种叶菜的生育期、品质、产量和效益进行综合评价（表5），筛选出5种叶菜最适合播期（表6）。由表6可知，在宁夏地区冬季桥式塑料大棚内芫荽、菠菜、油菜、苔菜和苦菊越冬茬口最适宜的播期分别为12月11日、12月11日、12月21日、12月21日和12月11日，采收时间分别为3月5日、2月23日、2月26日、2月29日和3月7日。5种叶菜中苔菜的经济收益最高，为1 hm²139 206.96元，其次是菠菜，为1 hm²126 486.32元，最低的是芫荽，为1 hm²95 044.75 元。

3 讨论

宁夏回族自治区位于中国西北地区，冬季寒冷，气温的日较差较大^[19]，塑料大棚内冬季蔬菜不能正常越冬。前人通过对塑料大棚结构的优化，通过添加保温被等措施，建造了桥式塑料大棚，显著提高了棚内温度^[2]，为本试验的顺利进行打下了基础。温度为衡量叶菜能否安全越冬的重要指标，在本研究中观测到大棚内最低气温为-4.4 ℃，温度较低但持续的时间短^[20]，但芫荽（生长最低温度-5 ℃）和油菜（生长最低温度-8 ℃）对于最低温度要求较高，为防止冻害，可减少种植。

播期是影响叶菜发育进程的关键因素之一。一般认为，播期的确定应与适宜气象条件相匹配^[21]。同一地区不同播期、生育期间的光温条件存在差异，对其生育期、干物质积累及产量都会有不同程度的影响^[22^-23]。本研究发现，全生育期天数随播期的延迟逐渐缩短，播期早晚对各项指标及植株形态有较大影响。随着播期的推迟，各种类叶菜生育期均先增加，后逐渐缩短，与该时段平均温度呈相反趋势，说明棚内温度影响着不同叶菜的生育期，低温可延长蔬菜的生育期。若播期提前，叶菜提前出苗，但此时棚内环境温度较低，叶片抗寒特性随气温降低而降低，细胞膜透性變差，长时间低温环境对叶菜细胞造成损伤，进而产生冻害。若播期延后，因受到市场行情影响，可能会导致叶菜价格波动。播期适宜的叶菜可充分利用越冬前有效积温积累营养物质，以提高其抗冻能力，有利于叶菜的安全越冬以及出苗后的稳健生长。

品质是衡量叶菜经济价值的重要指标之一^［24^-25^］，不同播期对叶菜各项指标影响显著^[26]。本研究中，各种类叶菜整体在第1播期品质较优且生育期较长，原因可能是较长生育期更利于叶菜内部物质积累，而晚播处理的棚内温度升高，导致各叶菜生育期较短，不利于叶菜内部物质的积累，这与吴迪^[27]的研究结果一致。本研究发现，在播期作用下各种类叶菜产量变幅大，整体而言，第2播期的产量较高，可能与其生育期较长有关。播期通过改变叶菜各生育期的持续时间，改变叶菜群体光合生产，导致叶菜植株各器官之间干物质积累及分配产生变化，进而影响叶菜产量。该结论与王世彬等^[28]的结论相同。

本试验通过对桥式塑料大棚内外环境因子的观测分析，确定了宁夏地区冬季不同种类叶菜的最适播期，后期可与开展春提前瓜菜类栽培模式及秋延后番茄大行距高密度栽培模式进行组合搭配，形成优质、高产、高效益的一年三茬栽培模式。前人研究结果表明，塑料大棚内种植密度与叶菜产量有着紧密关系，但本试验对于种植密度未进行研究，因此在实际生产中要提高经济效益，需要考虑不同种植密度等因素。另一方面，关于塑料大棚内种植叶菜种类的选择和播期的确定需要随着当年温度的变化作出合适的调整。

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