揭蓋保溫被時間對日光溫室室內環境和番茄葉片氣孔導度的影響

任佳楠 張亞紅 付玉芳

（1.寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021；2.寧夏賀蘭縣金貴鎮農業服務中心，寧夏賀蘭 750200）

0 前 言

日光溫室由于能充分采光、防寒保溫，又節省能源，在北方冬季的反季節生產中有較好的經濟收益[1]。日光溫室在北方生產中，由于外界氣溫低，連續陰天雨雪時間長，給蔬菜生產帶來巨大的經濟損失[2]。日光溫室的保溫性能主要取決于人為調控措施（如揭蓋保溫被時間）和溫室外氣溫的高低等[3]，適宜的揭、蓋保溫被時間對日光溫室內果蔬生長及溫室的保溫效果影響很大。作物白天以光合作用為主，夜間以呼吸作用為主，這2 個生理過程都要通過氣孔來完成，溫室環境的控制目的就是要通過控制溫度、濕度、或光照等環境要素調節氣孔導度，使得白天產生的光合產物最多，而在夜間消耗的光合產物最少。因此，研究揭、蓋保溫被時間對日光溫室環境以及對作物的生理特性影響具有十分重要的意義。

國內學者在日光溫室小氣候變化特征、日光溫室溫度調控方面研究較多[4-10]，但在揭、蓋保溫被時間與溫度的關系方面研究較少。曹建國等[11]研究表明，晴天和少云天氣，塑料日光溫室一般揭保溫被時間為 08：00-08：30，蓋被時間為 16：30-17：30（保證室溫低于15℃前蓋被），在溫室外日平均氣溫不低于-5 ℃情況下，陰天也要適當揭蓋。王英師等[12]分析了揭蓋保溫被時間與日光溫室內氣溫變化的關系。孫智輝等[13]利用安塞冬季日光溫室各旬平均揭保溫被時間的數學模型和天氣預報，建立了揭保溫被農用天氣預報指數。廖妍妮等[14]利用日角正弦值絕對值變化與溫室保溫被揭蓋至日出時間差變化規律相似的特點，建立溫室大棚保溫被揭蓋時間的預報模型。劉瓔瑛等[15]利用保溫被揭蓋前后溫室能量平衡的變化及多元回歸方法確定揭蓋保溫被時間的數學模型，得出晴天和陰天2 種典型天氣的揭、蓋被時間。由于日光溫室結構、環境溫度、光照時間、光照強度和保溫材質等因子的不同，揭蓋保溫被時間對環境變化的影響也不盡相同。目前，未見關于銀川揭蓋保溫被時間對溫室內環境及番茄葉片氣孔導度影響的研究報道。

番茄為喜溫喜光植物[16]，是寧夏日光溫室種植面積最大的蔬菜，由于西北地區冬季溫室氣溫較低，光照時間較少，對番茄生長不利。本試驗根據典型天氣的不同設定揭蓋保溫被時間，以番茄生長作為輔助手段進行驗證，以期找出溫室內環境因子的變化與揭蓋保溫被時間之間的規律，發現延長光照時間對日光溫室室內環境及番茄葉片氣孔導度的影響，以期為日光溫室番茄生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于寧夏銀川市興慶區掌政鎮茂盛村（N38°24'55.42"，E106°21'45.31"），屬于中溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為8.5 ℃左右，年平均降水量為200 mm 左右，年日照時數2 800 h 以上。供試驗用溫室為節能型鋼架結構，東西長為80 m，南北跨度8 m，后墻高4.40 m，溫室脊高4.8 m，溫室覆蓋棚膜為PO 膜，薄膜外覆蓋保溫被，內無供暖設施和照明設備。溫室有上下風口，上風口寬1.1 m，下風口寬1 m。

1.2 試驗設計

試驗于2018 年9 月25 日在寧夏新起點現代農業裝備科技有限公司進行。在2 個條件一致日光溫室內（T 溫室、CK 溫室），根據不同天氣狀況進行揭蓋保溫被時間處理。典型天氣采用日照百分率劃分，即日照百分率＞60%為晴天，20%~60%為多云天，＜20%為陰天。具體處理見表1。

表1 幾種典型天氣不同揭蓋保溫被時間

1.3 測定項目

用國家農業信息化工程技術研究中心生產的溫室娃娃測定溫度、光照強度、相對濕度。室外監測點布設在溫室外距離前底角3 m 處，監測點高度1.5 m。室內2 個監測點位于溫室內距離東、西墻20 m 處，距離后墻4 m 處，共設置2 個點，監測點距離地面高度1.5 m。地溫監測點同上，共2 個監測點，用溫度記錄儀測土層 10，20，30，40 cm 溫度。番茄葉片的葉溫、氣孔導度采用SC-1 穩態氣孔計測定，選取典型天氣對番茄葉進行測定。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2007 及Origin7.5 軟件處理，用SPASS21 進行差異顯著性分析及相關分析。

2 結果與分析

2.1 不同揭蓋保溫被時間對日光溫室光照時間及光照強度的影響

由表2 可知，在不同天氣條件下，T 溫室的日平均光照時間均較CK 溫室的日平均光照時間長且試驗期內每月陰天光照時間增加率＞晴天光照時間增加率＞多云天光照時間增加率，陰天最高可以提高38.5%，說明T 處理可以在冬季增加日光溫室內的光照時間，使番茄植株能夠較多的照射到陽光。

表2 不同揭蓋保溫被時間日光溫室內日平均光照時間變化

由圖1 可知，不同揭蓋保溫被時間下，日光溫室內外光照強度呈明顯單峰曲線變化，不同揭蓋保溫被時間對溫室內光照強度無明顯影響。秋季，室內平均光照強度為30 klx，室外平均光照強度為38 klx，透光率為78.9%；冬季，室內平均光照強度為10 klx，室外光照強度為16 klx，透光率為62.5%；冬季透光率低于秋季這主要是因為冬季外界環境氣溫較低，早晨揭開保溫被后，溫室外層保溫薄膜表面會附著一層冰晶，這直接阻礙了太陽光的進入，拉低了溫室日平均透光率。

圖1 不同揭蓋保溫被時間下溫室內外光照強度季節變化

2.2 不同揭蓋保溫被時間對日光溫室平均氣溫和最低氣溫的影響

日光溫室的主要熱源是靠太陽提供的，日光溫室內的氣溫與室外氣溫一樣隨著季節的變化而變化。從表3 可以看出，由于揭蓋時間上的差異，在旬平均氣溫和最低氣溫上，兩個溫室有一定差異。在相對暖和的10 月、11 月上旬，T 溫室的旬平均氣溫和最低氣溫均高于CK 溫室，其中旬平均氣溫相差0.2~1.1 ℃，旬最低氣溫相差0.1~1.8 ℃，說明在相對暖和的季節，適當早揭保溫被是有益的。在11 月下旬至次年2 月，旬平均氣溫和最低氣溫這兩項指標，兩個日光溫室互有高低；當室外旬平均氣溫小于-5 ℃，CK 溫室大于T 溫室，其中旬平均氣溫相差0~2 ℃，旬最低氣溫相差0~0.7 ℃。說明早揭晚蓋保溫被，提前增加的光照使溫室升溫能部分抵消由于去掉保溫被覆蓋的降溫。

表3 不同揭蓋保溫被時間日觀溫室內外氣溫旬變化

2.3 不同揭蓋保溫被時間對日光溫室平均土壤溫度的影響

從圖2 可知，不同月份平均土壤溫度變化呈現出先降低后升高再降低趨勢。CK 溫室平均土壤溫度與T 溫室平均土壤溫度在10 月、12 月、次年1月、2 月存在差異，而在11 月無差異。在整個試驗期，兩溫室平均土壤溫度最高均出現在10 月份，CK溫室為 18.6 ℃，T 溫室為 17.3 ℃，較 CK 溫室低 1.3 ℃；CK 溫室平均土壤溫度最低出現在12 月為9.7 ℃，T溫室土壤溫度最低出現在次年2 月為10.4 ℃，較CK 溫室高 0.7 ℃。

圖2 不同揭蓋保溫被時間平均土壤溫度月變化

2.4 不同揭蓋保溫被時間對日光溫室內番茄生長的影響

從表4 中可以看出，不同揭蓋保溫被時間下，日光溫室內番茄株高、葉長、葉寬指標均表現出T 處理大于CK 處理，但差異不顯著，說明冬季早揭晚蓋保溫被不會影響番茄的生長發育。

表4 不同揭蓋保溫被時間日光溫室內番茄生長發育變化

2.5 不同揭蓋保溫被時間對日光溫室葉片溫度及氣孔導度的影響

從圖3 中可以看出，典型天氣下不同揭蓋保溫被時間對兩個日光溫室內番茄葉片溫度無顯著影響。晴天葉片溫度呈“單峰曲線”變化。在10：00-12：00，空氣溫度小于番茄葉片溫度，而12：00 后，空氣溫度大于番茄葉片溫度。T 溫室番茄葉片溫度最高出現時刻較CK 溫室番茄葉片溫度最高提前1 h。這說明，提早揭蓋保溫被有利于葉片溫度提高，加快番茄植株蒸騰作用。多云天，兩個溫室番茄葉片溫度變化趨于一致，且無顯著差異，空氣溫度一直比葉片溫度低。陰天，日光溫室內空氣溫度較葉片溫度低，且兩個溫室的葉片溫度變化呈現出“雙峰”曲線，CK 溫室番茄葉片溫度第一個峰出現在12：00，葉溫為24.3 ℃，第二個峰出現在16：00。葉溫為29 ℃，兩峰之間相差4.7 ℃；T 溫室番茄葉片溫度第一個峰出現在13：00，葉溫為25.8 ℃，第二個峰出現在16：00。葉溫為25.7 ℃，兩峰之間相差0.1 ℃。說明陰天不同時刻揭蓋保溫被對CK 溫室番茄葉片溫度影響較大，對T溫室番茄葉片溫度影響較小。

氣孔是植物葉片與外界環境進行氣體交換、水分交換的重要通道，在調節植物水分狀況中起關鍵作用。從圖4 中可以看出，多云天氣孔導度＞陰天＞晴天，晴天、多云天葉片氣孔導度呈“雙峰型”曲線變化，陰天葉片氣孔導度呈“波浪形”變化，且CK 溫室與T 溫室陰天葉片氣孔導度有顯著差異。晴天CK 溫室番茄葉片氣孔導度在 12：00 時達到最大為 143.4 mmol·m-2s-1，在14：00 時進入低谷；T 溫室番茄葉片氣孔導度在11：00時最大為 142.7 mmol·m-2s-1，13：00 時最小，兩個溫室番茄葉片氣孔導度最大值與最小值出現時刻不一致，且T 溫室較CK 溫室峰值前移1 h。造成這種現象的原因是T 溫室較CK 溫室提前揭蓋保溫被，溫室溫度上升較快，導致葉片氣孔導度變化較快，從而影響植物的蒸騰作用，說明冬季適當提早揭蓋保溫被有利于番茄進行蒸騰作用。

圖3 典型天氣葉片溫度與空氣溫度日變化

圖4 典型天氣葉片氣孔導度日變化

2.6 不同揭蓋保溫被時間下番茄葉片氣孔導度與主要環境因子的相關性分析

氣孔導度是環境條件和作物生理過程綜合作用的結果。由表5 可以看出，從環境因子對番茄葉片氣孔導度的影響來看，番茄葉片氣孔導度與氣溫（Ta）、相對濕度（RH）、地溫（Ts）、葉溫（Tl）有顯著相關關系，且與氣溫、地溫、葉溫呈負相關，與相對濕度呈正相關，與光照強度（Lx）無顯著相關關系。

表5 不同揭蓋保溫被時間下番茄葉片氣孔導度與環境因子的相關分析

3 討論與結論

3.1 討論

本試驗根據不同天氣狀況設計不同揭蓋保溫被時間處理，結果顯示，試驗處理有利于增加溫室內日平均光照時間，但對光照強度影響不大。這與劉瓔瑛[17]的研究結果相同，即在保證第二天室內最低溫度的前提下，盡量晚蓋保溫被，有利于增加光照時數，同時還可以通過控制蓋保溫被時的室內溫度來調節第二天室內的最低溫度。

設施環境是影響設施內作物生長發育的重要因素，尤其是反季節生產[18]。其中溫度是溫室環境調控的主要因子，影響作物的生長發育進程；而光環境是影響作物生長及產量的關鍵因子[19]。我國西北地區，冬春季節常因低溫弱光影響喜溫蔬菜的產量和品質[20]。增加溫室內光照時間，提高溫室溫度是冬春季節設施蔬菜生產的主要環境調控目標[21]。本試驗結果表明，在相對暖和的秋季，適當早揭保溫被是有益的。在寒冷的冬季，適當遲揭是有益的。這與大多數研究結果一致。

植物氣孔是調節“土壤-植被-大氣”連續體之間物質和能量交換的關鍵環節[22]，氣孔對環境因子的響應過程及其對主要驅動因子響應的敏感性隨物種而不同。由于不同植物的遺傳特性、測定時的環境、時間尺度的不同，各個環境因子之間的關系也不盡一致。不同時間揭蓋保溫被時，影響葉片氣孔導度主要的環境因子為大氣溫度，這與張中典等[23]研究黃瓜氣孔導度、水力導度的環境響應及其調控蒸騰效應結果一致。

3.2 結論

1）T 處理可顯著增加溫室內光照時間，陰天最高可以提高38.5%，晴天最高可以提高18.8%，多云天最高可以提高20.5%。

2）對于平均氣溫，T 處理較CK 處理最高可提高1.1 ℃，最低氣溫最高可提高1.8 ℃。

3）不同時間揭保溫被時，T 溫室番茄葉片溫度、氣孔導度最高出現時刻較CK 溫室番茄葉片溫度、氣孔導度最高提前1 h。這說明，提早揭保溫被有利于加快番茄植株蒸騰作用。

4）不同揭蓋保溫被時間下，T 處理和CK 處理對番茄生長發育無顯著影響。

5）不同揭蓋保溫被時間下，CK 溫室番茄葉片氣孔導度與氣溫、葉溫呈極顯著負相關，與相對濕度呈極顯著正相關，相關系數分別為0.905、0.93，0.926；T 溫室番茄葉片氣孔導度與氣溫呈極顯著負相關，相關系數為0.863。

此研究僅針對寧夏銀川秋冬茬番茄進行試驗統計，其結果存在一定的局限性，應連續觀測幾季，定性確定不同揭蓋保溫被時間對日光溫室環境及番茄葉片氣孔導的影響，為日光溫室科學生產提供依據。