遼沈Ⅲ型溫室青椒生長情況的時空差異性分析

李波，王鐵良，張玉龍，王喜芹

（1.沈陽農業大學水利學院，遼寧沈陽，110161；2.沈陽農業大學土地與環境學院）

日光溫室內部不同位置的光照強度及溫度不同，對作物生長發育的影響也不同。宋艷華等[1]對秋季日光溫室內的小氣候特征進行研究，得出秋季溫室內外地面溫度相差6.8℃；光照南側比北側高960 lx，中間比東、西側高 2 230，1 560 lx，上層比中、下層分別高73，720 lx。潘連公[2]對西北優化型節能日光溫室光照強度變化規律進行研究，發現蓋膜之后，日光溫室內部光照強度中部大于南部，南部大于北部。上述研究都是從日光溫室的小氣候出發，研究溫室內不同位置的溫度和光照等的變化，沒有具體、系統地研究小氣候環境對作物的影響[3～9]。為此，本試驗分析了日光溫室不同位置青椒的株高和莖粗的時空變化，旨在為日光溫室的科學生產管理和溫室結構優化提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在沈陽綜合試驗基地的日光溫室內進行。基地位于北緯 41°44′，東經 123°27′，海拔 44.7 m。屬于北溫帶受季風影響的半濕潤大陸性氣候，全年氣溫、降水分布由南向東北和由東南向西北方向遞減。四季分明、雨熱同期、降水集中、日照豐富、溫差較大、冬寒漫長。沈陽年平均氣溫7.0～8.1℃，年平均降水量574.4～684.8 mm。溫室為遼沈系列溫室中遼沈Ⅲ型節能日光溫室，稱為陰陽溫室。其結構形式和尺寸如圖1所示。試驗在該溫室的陽面溫室中展開，溫室內土壤為棕壤土，田間持水量40%。

1.2 試驗設計

參試材料為圣方舟青椒，2009年5月5日定植于日光溫室內，每壟種植16株，定植株距30 cm，行距50 cm。采用小管出流灌溉技術，灌溉方法為重力灌溉，水頭1.5 m。試驗將青椒生育期劃分為3個階段：苗期（5月17日至6月14日）；開花坐果期（6月15日至7月16日）；結果期（7月17日至9月5日）。 設 2 個水分處理（T1，T2），T1：在開花坐果期和結果期土壤水分控制下限分別為60%～70%，70%～80%；T2：在開花坐果期和結果期土壤水分控制下限分別為50%～60%，70%～80%，土壤水分上限為田間持水量；苗期不做水分處理，土壤水分控制下限全部為田間持水量的50%～60%，每個處理3次重復。將溫室從南向北分為前 （從前基腳算起的5株青椒）、中（每壟中間6株青椒）、后（靠溫室北部的5株青椒）3部分，在每個水分處理（包括重復）中選一壟長勢良好的植株進行跟蹤觀測，每7 d對植株的株高和莖粗進行測量。

圖1 遼沈Ⅲ型日光溫室結構

2 結果與分析

2.1 不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒生長的時間差異性

①不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒株高的時間差異性 日光溫室內不同位置的光照強度和溫度不同，導致了青椒生長的空間差異性，對于溫室內前、中、后3個位置的青椒的株高長勢差異明顯。從圖2可以看出，T1處理下，溫室內中部青椒株高高于前部和后部。在6月30日以前，植株生長迅速，主要是營養生長階段，前部、中部和后部的株高長勢差異顯著，中部明顯高于前部和后部，且前部與后部差異不顯著。6月30日以后，青椒進入結果期，主要是生殖生長階段，植株株高增加緩慢，前、中、后部的青椒株高差異變化不大，以后部的株高最小，前部和中部差異較小。從圖3可以看出，T2處理下，溫室內中部青椒的株高明顯高于前部和后部，并且呈現出中部＞前部＞后部的趨勢。通過對T1和T2處理的分析來看，6月30日左右為青椒生長的轉折點，青椒由營養生長進入生殖生長階段，其株高在整個生育期內的生長表現為“S”形。

圖2 T1處理下日光溫室內不同位置青椒的株高

圖3 T2處理下日光溫室內不同位置青椒的株高

圖4 T1處理下日光溫室內不同位置青椒的莖粗

圖5 T2處理下日光溫室內不同位置青椒的莖粗

②不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒莖粗的時間差異性 日光溫室內不同位置的青椒株高長勢具有差異性，相應的植株的莖粗也存在空間的差異變化。從圖4可以看出，T1處理下，溫室中部青椒的莖粗均大于前部和后部，呈現出中部＞后部＞前部的生長趨勢。從圖5可以看出，T2處理下，日光溫室內不同位置青椒的莖粗也表現為中部＞后部＞前部。

圖6 T2處理下日光溫室內不同位置青椒的株高（散點圖）

表1 非線性回歸分析

圖7 株高殘差分析（散點圖）

圖8 T2處理下日光溫室內不同位置青椒的莖粗（散點圖）

2.2 不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒生長的空間差異性

①不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒株高的空間差異性 不同灌水處理下日光溫室內不同位置青椒的長勢在時間上和空間上均具有顯著差異性。從散點圖（圖6）可以看出，T2處理下，溫室內不同位置青椒的株高大致呈二次拋物線形，經非線性回歸分析得到拋物線方程：y=-0.000 1843 1x2+0.112 943 394x+17.040 682 77，其擬合優度R2=0.762 9，從表1中可以看出，置信區間的范圍很小，說明對 A、B、C（A、B、C分別為二次拋物線方程的二次項的系數、一次項系數和常數）3個值估計的較為準確。用殘差分析對曲線的擬合程度進行檢驗，如果根據預測值和殘差值繪出的散點圖具有規律性，說明曲線擬合程度較差，若散點圖無規律性，說明曲線的擬合程度較高。從圖7預測值和殘差的散點圖可以看出，散點無規律可循，因此該曲線擬合程度較高，很好的表達了溫室內不同位置的株高情況。由拋物線方程可知，當株高達到最大值34.3 cm時，該植株所在的位置為306.4 cm，即溫室中部，因此溫室內中部作物株高值高于溫室的前部和后部。從表2可以看出，雖然個別方程的擬合優度偏小，但對殘差檢驗的散點圖分析看，均無規律性，因此擬合的拋物線方程是合理的。

②不同灌水處理下日光溫室不同位置青椒莖粗的空間差異性 圖8為T2處理下，日光溫室內不同位置青椒苗期的莖粗，其橫坐標的含義同上。長較差，最終導致其產量和品質下降。溫室內部溫度空間變化規律也表現為南部大于北部。溫室內地溫也是影響作物生長發育的一個重要因素，地溫的變化直接影響作物根系生長及植株發育狀況。地溫都呈現出中部高、兩側低，即中間高、四周低的分布規律。因此在溫室內進行作物栽培時，應注意利用地溫水平分布規律。結合前人研究成果，通過本試驗的研究，建議在溫室中部種植要求強光照的中稈和低稈作物、溫室南部種植要求較強光照的低稈作物、溫室北部種植較耐弱光的植株較高的作物，以改善光能利用狀況，保證作物的正常生長，實現增產增收。從散點圖9中同樣可以，看出溫室內不同位置的莖粗呈二次拋物線關系，用SPSS分析軟件進行非線性回歸分析，得出系數和常數項的值及其所在的置信區間，如表3所示。對拋物線的預測值和殘差值繪出散點圖，也無明顯的規律，說明該曲線的擬合程度較高。當青椒莖粗達到最大值0.774 cm時，其位置在372 cm處，位于溫室中部，同樣說明溫室中部作物莖粗值高于前部和后部。表4為T1和T2處理下，不同生育期的莖粗與溫室內不同位置關系擬合的二次拋物線方程的系數和常數，擬合優度和殘差分析結果。從表中可以看出，雖然個別方程的擬合優度偏小，但對殘差檢驗的散點圖分析看，均無規律性，因此擬合的拋物線方程是合理的。

表2 日光溫室內不同位置與株高的非線性擬合結果

表3 非線性回歸分析表

圖9 莖粗殘差分析（散點圖）

表4 日光溫室內不同位置與莖粗的非線性擬合結果

3 結論與討論

通過試驗觀測和數據分析，得知日光溫室內中部青椒的長勢（株高、莖粗）明顯高于前部和后部，總體上沿溫室跨度方向呈拋物線規律分布。說明溫室內中部的光照和溫度利于作物生長，露地栽培作物時，自然光分布均勻，而設施內栽培光照分布不均。南北水平方向上，日光溫室內部光照強度中部＞南部＞北部，其北部作物往往因光照強度較差而生

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