大棚樱桃品质与小气候因子的相关分析

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　　摘要：为研究山东省烟台市大棚内小气候因子的变化规律及其对果实品质的影响，于2016年1—5月在烟台市芝罘区开展了大棚甜樱桃（Prunus avium L.）观测试验，对3个试验棚和1个对照棚内气候及相应外界气象条件进行了观测记录和对比分析。结果表明，烟台市大棚甜樱桃生产的最佳棚内气候是花期白天温度为12～22 ℃，夜晚温度为6～8 ℃;果实膨大期白天温度为13～23 ℃，夜晚温度为8～10 ℃;着色至采收期，白天温度为16～25 ℃，夜晚温度为10～12 ℃;大棚湿度白天控制在50%，夜晚低于80%，光照度为15 000 lx。
　　关键词：大棚甜樱桃（Prunus avium L.）;小气候;气温;湿度;日照
　　中图分类号：S662.5         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2019）07-0052-05
　　Abstract： In order to study the variation of microclimatic factors in greenhouses and the effects on cherry （Prunus avium L.）fruit quality in Yantai city， Shandong province， the observation experiment of cherry in greenhouse was carried out in Zhifu district， Yantai city from January to May in 2016. Through the observational records and comparative analysis of three experimental greenhouses and one control greenhouse and their external meteorological conditions， the optimum greenhouse climate for cherry production in Yantai area was concluded that 12～22 ℃ in daytime and 6～8 ℃ in night at flowering stage，13～23 ℃ in daytime and 8～10 ℃ in night at fruit expansion stage， 16～25 ℃ in daytime and 10～12 ℃ in night from coloring to harvesting stage， humidity of 50% during daytime， less than 80% at night， and luminance of 15 000 lx.
　　Key words： cherry （Prunus avium L.）in greenhouse; microclimate; temperature; humidity; sunshine
　　山东省烟台市地理位置优越，濒临渤海、黄海，四季分明，果树主要种植地带昼夜温差显著，利于果实养分等积累，果实品质优秀，是中国大樱桃最早栽培地区，也是最适宜栽培区之一。目前烟台市大棚樱桃种植面积已达2 000 hm2，是烟台市樱桃产业的重要组成部分。但目前大棚樱桃种植项目仍存在人工成本较高、监控水平和管控力度偏低、农业灾害防御能力不足等影响提质增效等问题。要解决这些问题，首先需要对大棚樱桃生育期最适宜气候条件进行研究分析和确定。目前关于大棚樱桃小气候条件的研究前人已有涉及，如：王其仑等[1]和唐洪臣等[2]分别总结了樱桃简易塑料大棚保护栽培技术研究，对大棚樱桃生产起到了积极引导作用;周晓丽等[3]和罗凤玲等[4]针对陕西省大棚樱桃应用开展了研讨;部分学者针对山东省大棚樱桃与棚内小气候的相关性进行了试验研究，如袁静等[5，6]研究了大棚小气候特征及其对大樱桃生长的影响，发现大棚内平均气温和相对湿度变化规律。本试验以作为大棚樱桃重要产区的烟台市为研究区，在前人研究的基础上，通过实地观测和数据分析，找出烟台市大棚樱桃品质与小气候因子的相关性，以期为大棚樱桃产业提质增效、提升市场竞争力提供服务。
　　1  材料与方法
　　1.1  材料与试验地概况
　　该试验于2016年1月1日至5月10日在山东省烟台市芝罘区黄务街道官庄村内某樱桃大棚基地開展。试验选取4个大棚，其中试验大棚3个，对照大棚1个，大棚长80 m，跨度13 m，高6 m。供试品种为甜樱桃（Prunus avium L.）美早，树龄为8年生，盛年;授粉树为拉宾斯，树龄6年生，盛年;植株走向均为东西向。
　　1.2  环境管理措施
　　试验棚可实现通风、自动调控温湿度等[7]。对照棚中为传统生产模式，人工操作。施肥用量、修剪方式和授粉方式等管理措施均相同，分为高地大棚、优势大棚、低地大棚。12月20日统一盖棚，以备越冬;采用人工花期授粉，在扣棚前、开花期、开花后、坐果期、膨果期、采摘后分别加施有机肥1次[8-10]。
　　1.3  数据采集方法
　　考虑项目经费和推广价值，选用上海搜博实业有限公司生产的[SM3560B]RS485光照度传感器和[SM1910B]RS485防护型温湿度模块及探头进行全天候试验棚和对照棚的数据采集。试验期为2016年1月1日至5月10日，采集频率为1次/s，数据存储为1次/min。采集高度为1.8 m，采集对象为4个棚内各选取12株生长发育良好、状况相似的樱桃树为固定观测对象，统计产量、单果重、裂果率、含水量、可溶性固形物含量等指标，观测频率为1次/5 d。 　　1.4  数据处理方法
　　试验和观测数据采用Microsoft Excel软件和DPS 7.05软件[11]进行处理和分析。
　　2  结果与分析
　　2.1  棚内外小气候特征
　　2.1.1  平均气温特征  对大棚内外气温变化特征进行分析（图1），发现大棚覆盖后，气温升高显著。试验期间棚内平均气温达13.8 ℃，较棚外高7.6 ℃。1—3月，外界气温较低，大棚增温效果相对显著，二者平均气温相差可超过10 ℃。4月后，随着天气回暖，外界气温升高，特别是晴天午后，棚内气温极易超过32 ℃，影响果实生长发育，因此必须开棚通风降温。4月下旬以后，温差逐渐缩小，棚内外温差平均不足1 ℃。
　　根据实地观测，依据晴天、多云、阴天不同的天气类型分别统计大棚内平均气温，分析其日变化规律（图2）。分析实测数据发现，晴天和多云天气时，大棚内最高气温基本出现在14：00前后，而阴天时最高气温出现在13：00前后。大棚内外晴天时气温日较差最大，阴天时气温日较差最小;而同一时刻的气温值，晴天>多云>阴天。在各种天气类型下，平均气温最低值均出现在早晨6：00前后，平均气温最高值均出现在午后时段;这一结论与刘春等[11]研究比较吻合。
　　2.1.2  相对湿度特征  试验期内发现，盖棚后大棚内的相对湿度明显增加，平均相对湿度可达82%，较棚外高27个百分点;大棚内日间相对湿度变化幅度较棚外小。随着外界气温逐渐变暖，棚内气温也逐渐升高，从而开棚通风次数增多，导致棚内相对湿度也随之下降，同时棚内外相对湿度差随之减小（图3）。
　　晴天和多云时，最小相对湿度出现在14：00前后，最大相对湿度出现在6：00前后;阴天时最小相对湿度出现在13：00前后，最大相对湿度出现在23：00前后;白天大棚内的相对湿度变化幅度大于夜间变化幅度;晴天时相对湿度日较差最大，阴天时相对湿度日较差最小;同一时间的相对湿度值，阴天>多云>晴天（图4）。在各种天气情况下，午后时段相对湿度最小;气温和相对湿度变化情况进一步表明大棚内气温可以保持稳定且是可调控的。
　　2.2  棚内小气候对甜樱桃发育期的影响
　　由表1可知，大棚甜樱桃初花期较露天提前2个月，成熟期提前46 d。高、中、低地大棚差别不显著。
　　2.3  不同大棚的光照、温湿度环境因子变化规律
　　根据实地观测和辐射量计算方法，发现大棚所处地理环境影响光照度的高低，高地大棚>优势大棚>低地大棚（图5），而且高地大棚随气温回升，光照度变化最大。由于大棚的能源来自日照辐射，即使通过通风放风等操作，高地大棚从盖棚开始，其升温过程幅度便明显高于优势大棚和低地大棚，而后随着气温回升，3个大棚的气温变化差逐渐减少，整体观察呈现平均温度的变化规律与光照度变化规律一致（图6）。
　　对1—4月的观测记录进行分析，发现相对湿度变化规律与平均气温变化规律不完全一致，可能是未受到日照辐射量增多的影响;低地大棚和高地大棚的相对湿度变化趋势基本一致，但低地大棚的相对湿度明显偏高（图7）。
　　2.4  不同小气候条件对果实品质和产量的影响
　　根据表2统计，优势大棚的单产和单果重表现最佳，单产较低地大棚增加20.3%，高地大棚的单产和单果重居中。高地大棚和优势大棚的裂果率较低，平均裂果率分别为7‰、8‰;可溶性固形物均大于18，均较低地大棚高18%左右。
　　2.5  温度对果实产量和品质影响的相关性分析
　　以大棚甜樱桃开花、坐果至采摘期间的大棚日平均气温作为自变量，分别统计单产、可溶性固形物和单果重，并进行回归分析，以确定大棚中温度对甜樱桃产量和品质的影响。结果（图8-图10）表明，单产、可溶性固形物和单果重与大棚温度间大都呈现出相关性，且R2均大于0.9，回归方程具有一定的参考价值。根据公式判断，过高或过低气温对大棚樱桃最佳产量和质量不利，发现最佳单产和单果重的生育期内，日平均气温应为15 ℃左右，而可溶性固形物在气温为11～15 ℃显著提升，在超过17 ℃后大体维持在18%以上。
　　2.6  湿度对果品含水量和裂果率的相关性分析
　　分析生育期内棚内相对湿度与裂果率和含水量的相关性，结果（图11）发现，裂果率与相对湿度呈显著相关，大棚内平均相对湿度在75%内时裂果率较低;在75%以上时，裂果率明显增加;果实含水量在大棚相对湿度范围内呈現出线性关系（图12）。综合考虑裂果和果实含水量，认为大棚樱桃生育期棚内相对湿度为75%时可达到最佳。
　　3  小结与讨论
　　在露天环境下，5月底接近成熟时，樱桃树体冠层温度超过35 ℃属于仍可正常生产气象环境条件，但在大棚中，如果大棚平均气温达到35 ℃将出现叶灼等现象，进而影响果实品质和产量[12]，因此研究大棚内气候条件变化尤其是温度和相对湿度极为重要。
　　本试验观测发现，烟台市大棚樱桃膨果期内，日平均光照度为15 000 lx时，与温度和湿度达到最优平衡。光照度不足往往代表着天气情况不佳，一般不采取通风措施，进而导致大棚相对湿度较大，光合作用效率降低，不利于生产[13]。相反膨果期光照度过大，虽然可以有效抑制大棚湿度过高，但达到25 000 lx时，过高的光照度会导致产生光抑制现象，影响光合作用，进而造成产量和品质的下降[14，15]。
　　本研究通过实地观测和试验数据分析，认为烟台大棚樱桃生产的最佳小气候环境为花期白天温度12～22 ℃，夜晚温度6～8 ℃;膨果期白天温度13～23 ℃，夜晚温度8～10 ℃;着色至采收期，白天温度16～25 ℃，夜晚温度10～12 ℃，大棚相对湿度白天控制在50%，夜晚不高于80%。 　　受大棚自动化水平和投资成本所限，太阳能仍必须作为其主要能源，因此，通风增湿调控设备的操作时间和调控精度有待提升。相应地，气候因子和果品生产间的相关关系必须建立数理逻辑模型，提升精度，满足需求，才能适用于新型智能大棚及相关调控设备的研发。
　　参考文献：
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