空間電場對日光溫室番茄生長發育的影響

邢恩臻 ，陳曉峰 ，安 毅 ，隋好林 ，王英磊 ，劉 偉

（1.中國農業大學煙臺研究院，山東 煙臺 264670；2.煙臺市農業技術推廣中心，山東 煙臺 264001）

在我國北方地區，日光溫室冬春茬栽培往往由于氣溫較低，不能經常通風透氣，導致棚室內蔬菜作物生長面臨低溫、高濕、弱光等問題[1-2]，且日光溫室內的小氣候受外界天氣條件影響較大[3-4]?？臻g電場技術作為一種新興的高科技技術手段，在對作物生長環境的調控作用方面有著十分顯著的效果，其原理是將水蒸氣在電場離子驅動作用下聚集遷移，在陽極上附著變成液態水，使空氣中的濕度下降[5]。該技術逐漸應用于設施蔬菜栽培中，以達到除霧、降低空氣含水量的目的，進而改變棚室環境因子如光照強度、空氣溫度等[6]。目前，設施蔬菜生產應用空間電場技術研究主要集中在作物生長發育和植株生理特性提高上[7-11]，對空間電場改變日光溫室小氣候和土壤理化性質上的研究較少。

本試驗就空間電場對日光溫室番茄生長環境的影響進行了研究，以期為空間電場技術在日光溫室蔬菜生產中的應用提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試番茄品種為里昂198。

1.2 試驗方法

試驗于2016年11月至2017年1月在山東省煙臺市高陵生態產業園的番茄日光溫室中進行。試驗日光溫室均為跨度10 m、長度50 m的同規格鋼架結構。處理溫室加裝3DFC-450型溫室電除霧防病促生系統，內部形成空間電場，對照溫室未加裝空間電場。在2016年12月，選取晴天和陰天，在溫室的中心點，離地面高度1 m處，設置溫濕度和光照強度測定點。晴天條件下，8：00和16：00正常揭蓋草苫，9：00—15：00開啟通風口，陰天溫度較低，正常揭蓋草苫，不通風。采用DJL-18溫濕光記錄儀（浙江托普云農科技股份有限公司）觀測記錄日光溫室內的溫度、濕度和光照強度。

分別在定植前和采收后采集處理和對照溫室的土壤樣本，土壤樣本采取多點分布的原則，取樣深度為0～30 cm，充分混合后分為5份，每份保留1 kg左右，貼好標簽帶回實驗室備用。土壤樣品經風干、磨細、過篩后，進行土壤基本理化性質、礦質元素的測定[12-13]。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤理化性狀測定 有機質采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴散-滴定法測定；速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用1 mol/L乙酸銨浸提-火焰分光光度計法測定；pH值測定采用5∶1土水比浸提，用MettlerToledoMP120 pH計測定；細菌、真菌、放線菌采用稀釋平板法測定[14]，其中，細菌培養采用牛肉膏蛋白胨培養基，真菌培養采用馬丁氏培養基，放線菌培養采用高氏1號培養基。

1.3.2 番茄植株生物學性狀和產量測定 主要測定處理和對照棚室番茄植株在盛果期株高、莖粗，以及整個生長周期番茄單株結果數、單果質量、單株產量。每個性狀各測定20個樣本，取平均值。

1.4 數據處理

采用Excel軟件對試驗數據進行統計與分析。

2 結果與分析

2.1 空間電場對日光溫室溫濕度變化的影響

2.1.1 空間電場對日光溫室氣溫變化的影響 由圖1可知，晴天條件下，處理和對照溫室氣溫差異不大，對照溫室內氣溫升降幅度比處理溫室稍大。陰天條件下，處理和對照溫室在11：00溫度相差不大，處理溫室平均氣溫比對照溫室高0.5℃；14：00以后對照溫室內溫度下降明顯，此后對照溫室溫度一直處于快速下降階段，且溫度明顯低于處理溫室。

2.1.2 空間電場對日光溫室內空氣相對濕度變化的影響 由圖2可知，晴天條件下，處理和對照溫室空氣相對濕度在0：00—9：00呈緩慢上升趨勢，處理溫室平均空氣相對濕度為90.6%，比對照溫室（95.7%）低 5.1百分點；10：00—12：00空氣相對濕度急劇下降，12:00達到最低，處理溫室比對照溫室平均低6百分點。12：00以后空氣相對濕度又開始不斷上升，到24：00時，處理溫室空氣相對濕度為86.6%，比對照（94.7%）低8.1百分點。

陰天條件下，處理和對照溫室空氣相對濕度在0：00—14：00 呈緩慢下降趨勢，14：00 達到最低，處理溫室空氣相對濕度為85.6%，比對照（88.7%）低3.1百分點；14：00以后溫室內空氣相對濕度又開始上升，到24：00時，處理溫室空氣相對濕度為92%，比對照（97.3%）低5.3百分點。

2.1.3 不同處理溫室內氣溫與相對濕度的相關性分析 由表1可知，陰天條件下，對照溫室內氣溫與相對濕度呈顯著負相關，處理溫室內氣溫與相對濕度呈不顯著負相關（白天）；對照溫室內氣溫與相對濕度不相關，處理溫室內氣溫與相對濕度呈不顯著的正相關（夜間）。說明在冬季陰天條件下，溫室內氣溫低于10℃時，溫室內氣溫與相對濕度相關性不大。白天，對照溫室內氣溫與相對濕度成極顯著負相關，進一步表明對照溫室的相對濕度比處理高，處理溫室內的除濕效果明顯。

晴天條件下，白天處理和對照溫室內氣溫與相對濕度呈顯著負相關，夜間處理和對照溫室內氣溫與相對濕度均呈極顯著負相關，說明冬季晴天條件下，溫室內夜間氣溫10℃左右，白天溫度20℃左右時，夜間溫室內氣溫與相對濕度相關性比白天的相關性大。這是因為白天天氣晴好時進行通風、揭蓋草簾等管理措施對小氣候要素變化影響很大。白天處理溫室內氣溫與相對濕度的相關性比對照溫室大，也表明處理溫室內的除濕效果明顯。

表1 不同天氣條件下日光溫室內氣溫與相對濕度的相關性

2.2 空間電場對日光溫室光照強度變化的影響

由圖3可知，晴天條件下，處理和對照溫室在9：00—14：00 光照強度不斷增強，14：00 達到最高，處理比對照溫室光照強度高約4 000 lx；14：00后光照強度開始減弱，16：00降至最低，處理溫室比對照溫室光照強度高約1 000 lx。陰天條件下，處理和對照溫室在 9：00—12：00 光照強度不斷增強，12：00達到最高，處理溫室比對照溫室光照強度低1 500 lx左右；12：00以后光照強度開始減弱，14：00降至最低，處理溫室比對照溫室光照強度低600 lx左右。

2.3 空間電場對日光溫室土壤環境的影響

2.3.1 空間電場對土壤養分的影響 從表2可以看出，處理溫室在整個作物生長周期土壤堿解氮、速效磷含量增加，土壤速效鉀含量變化不大，土壤有機質含量明顯降低。對照溫室番茄土壤堿解氮、土壤速效鉀含量變化不大，僅略微降低，土壤速效磷和有機質含量降低明顯。從表還2可以看出，對照溫室pH值變化不大，處理棚室pH變化幅度較大，土壤pH更趨向中性。

表2 空間電場對土壤理化性質的影響

2.3.2 空間電場對土壤微生物含量的影響 從表 3可以看出，處理溫室土壤放線菌數量增加，采收結束后測得的放線菌數量約為定植前的1.77倍，而對照溫室放線菌數量呈明顯下降趨勢，采收后測得的放線菌數量約為定植前的4%；土壤細菌和真菌在處理溫室和對照溫室內變化情況一致，均呈現一定程度的減少，但真菌在處理棚室土壤中數量減少更為明顯。

表3 空間電場對土壤微生物含量的影響

2.4 空間電場對番茄植株生長發育和產量的影響

由表4可知，處理溫室番茄植株株高與對照差距不明顯；處理溫室比對照溫室番茄植株莖粗增加6.75%；處理和對照溫室單株結果數差異不明顯，處理溫室番茄單果質量明顯高于對照，比對照高出12.47%；處理溫室比對照溫室單株產量高17.39%。

表4 空間電場對番茄植株生長發育和產量的影響

3 結論與討論

目前，空間電場在日光溫室中的應用研究主要集中在對植株生長發育和果實產量的提高上[1，7-9]，對電場在改善日光溫室小氣候和土壤理化性狀上的研究較少。本研究發現，應用空間電場技術可以有效降低溫室內濕度，進而改善溫室內氣溫驟升驟降對作物不利的影響，尤其是對陰天條件下溫室氣溫的調節作用更大。而深冬晴天條件下，安裝空間電場的溫室由于濕度的降低，可以考慮少放或晚放風，以提高溫室的溫度。可見，空間電場技術在除霧和提高溫室溫度方面具有一定的作用[7]。

有研究表明，利用電場技術可以提高土壤肥力尤其是氮肥含量[1，15]。本研究發現，采用空間電場技術對日光溫室土壤肥力有一定的提高，但最主要是提高了土壤速效磷含量。土壤pH對土壤微生物多樣性具有決定性作用[16-17]，利用空間電場技術使得溫室內土壤pH更趨于中性，有利于土壤微生物的穩定，主要是增加了土壤放線菌數量。

正是由于空間電場在改善溫室小氣候和土壤理化性狀上的作用，使得采用該技術的日光溫室番茄植株的莖稈粗度增加，單果質量增加，從而提高了單株產量。

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