北 方 園 藝 研究 論 文 第一 作 者簡介 袁丁 男 碩士 研 究生 研究方向為 設(shè)施園藝與無土栽培 責任作 者 梁浩 男 博士 助 理 研究員 現(xiàn)主要從 事農(nóng)業(yè)生物環(huán)境調(diào)控等研究工作 基 金項 目 國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京綜合試驗站資 助項目 北京市農(nóng)林科學院科技創(chuàng)新能 力專 項 資助項目 北京市科技計劃資助 項目 收 稿日 期 限根栽培條件下空氣果穗部加溫對 深冬設(shè)施番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 袁 丁 武 占 會 季 延 海 劉 明 池 王 麗 萍 梁 浩 北京市農(nóng)林科學院 蔬菜研究中心 北 京 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北都市農(nóng)業(yè)重點實驗室 北京 河北工程大學 園林與生態(tài)工程學院 河北 邯鄲 摘 要 以 豐收 雜交品 種番茄為試材 設(shè)置在不同吊秧方式下 果穗部局 部空氣加熱的試驗 通過設(shè)定 人字搭架 熱風機 垂直吊秧 熱風機 種加溫處理 研究 不同熱風加熱和配合農(nóng)藝措施條件下對果菜冠層溫度環(huán)境的影響 以及對越冬番茄植株生 長 番茄果實產(chǎn)量和品質(zhì)指標的影響 結(jié)果表明 在冬季低溫條件下 種處理方式均能提 高日光溫室室內(nèi)溫度 其中 人字搭架 熱風機 處理更有利于冠層局部溫度的提高 該處理 下番茄植株單株產(chǎn)量也最高 達到 而單株 能耗為 在達到 同樣溫度條 件下 比 垂直吊秧 熱風機 的處理節(jié)能 關(guān)鍵詞 日 光溫室 栽培模式 風機加溫 越冬生產(chǎn) 番茄 中圖分類號 文獻標 識碼 文章編號 我國北 緯 以 北地 區(qū)主要以日光溫室生產(chǎn) 為主 溫度環(huán)境是保證溫室作物生產(chǎn) 提高設(shè)施蔬 菜產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因子 而我國 北方每年發(fā) 生寒潮 次 寒冷的氣候造成日光溫室內(nèi)部氣 溫偏低 當冬季室外溫度達到 時 室內(nèi)溫 度 最低可降至 夜間長期處于 以 下 的亞 低溫狀態(tài) 過低的溫度會使植株葉片 中葉 綠體結(jié)構(gòu)變形 降低葉片氣孔導度 影響光合產(chǎn)物 的輸出 減少地上部同化產(chǎn)物積累 最終降低植株 光合作用 進而對 植株的生長發(fā)育速度 產(chǎn)量 品質(zhì)等指標產(chǎn)生影響 溫度與 濕度在一定范圍 內(nèi)呈負相關(guān)關(guān)系 冬季溫室內(nèi)部偏低的氣溫會增 加空氣的相對濕度 造成低溫高濕的環(huán)境 有研 究表 明 當溫室內(nèi)氣溫低于 時 空 氣相 對濕 度高達 以 上 容易造成番茄灰霉病 黃 瓜霜 霉病等 需要進 行合理的溫度調(diào)控來避免低 溫誘發(fā)的各種非生理病害并保障作物品質(zhì)和 產(chǎn)量 日光溫室冬季增溫措施多樣 如熱泵加溫 太陽 能 集 熱 電 熱 加 溫 熱 風 爐 加 溫 等 但以上加熱方式均存在不足 孫維 拓等 提出 了余 熱熱泵加溫 將溫室空氣最高溫度提高到 但余熱 熱泵設(shè)備和施工成本高 技術(shù)工 藝復雜 推廣難度大 佟雪姣等 利用溫 室太陽 能水循環(huán)集熱裝置 提高了日光溫室的蓄熱能力 于威等 設(shè)計了 太陽能輔助加溫試驗 然而受客 觀天氣影響較大 趙云龍等 運用碳 晶電地熱系 統(tǒng)進行加溫 有效提高了基質(zhì)溫度和作物產(chǎn)量 但 是電加熱往往通過電伴線或加熱元件進行加溫 加熱元件亦存在壽命問題 因此多適用于育苗等 需要精 確控溫的生產(chǎn)環(huán)節(jié) 馬丹等 選用熱 風爐 加溫 使植株冠層溫度達到 以 上 諸多 加熱 方式雖然為溫室提供了可靠的溫度保障 但這些 加熱方式均以整個溫室溫度為控制目標 進行整 體加熱 從農(nóng)藝角度出發(fā) 采取不同搭架處理方 式 對植物的形態(tài)發(fā)育 與環(huán)境的交互作用產(chǎn)生影 響 加熱送風方式的改變勢必對植株的熱量利用 效率產(chǎn)生差異 目前尚缺乏系統(tǒng)的研究 該試驗采用電熱風機和送風管路 將熱量直 接輸送到番茄果穗部 進行局部加溫 通過設(shè)置不 同的吊秧方式 對加溫效果 能量消耗以及番茄的 生長和品質(zhì)指標進行測試研究 以期為日光溫室 冬季節(jié)能加溫的設(shè)計應用和溫室內(nèi)越冬果蔬的生 產(chǎn)提供參考依據(jù) 材料 與 方法 試 驗材 料 供試番茄品種為荷蘭瑞克斯旺種子有限公司 生產(chǎn)的 豐收 雜交品 種 試 驗方 法 試驗于 年 月至 年 月在北 京 市農(nóng)林科學院海淀區(qū)四季青實驗基地日光溫室中 進行 溫室坐北朝南 長度 跨 度 脊高 后墻高 用雙層陽光板分割為 個部 分 分別進行不同處理的試驗 具體試驗處理見 表 番茄種子于 年 月 日播種 月 日 定植 采 用限根栽培方式 采用栽培用珍珠 巖條 長 寬 高 每個 珍珠 巖條定植 株番茄 營養(yǎng)液配方采用北京市農(nóng) 林科學院蔬菜研究中心無土栽培營養(yǎng)液改良配 方 每 天 供 液 次 間 隔 每次供 應 采用開 放式栽培管理 方式進行管理 栽培管理均采用雙桿整枝方式 除主干外 再留第一花序下的一條側(cè)枝 而把其它 表 試驗 處 理 處理 風機 栽培模 式 無 吊 秧 式 有 搭架式 有 吊 秧 式 側(cè)枝全 部去掉 使選苗的側(cè)枝與主干同樣生長 形 成雙桿 從第 穗開始統(tǒng)計調(diào)查數(shù)據(jù) 試驗用風機型號為 最大電 壓 輸出功 率為 風量 風壓 頻率為 轉(zhuǎn)速 絕 緣等級 級 風 機配置直徑 的送風 主管 和 的送風 軟管 送風軟管高度為 送風孔位于送風軟管 上 直徑為 每 個送 風 軟管上設(shè)置 個送風孔 試驗風機運行流程見 圖 種栽培模式處理中各布置上下 個溫度測 點 個測點水平位置均為栽培袋中間 垂直位置 分別為距地面 和 處 見圖 圖 風機加溫運行流程 項 目測 定 日光溫室環(huán)境指標 的測定 選取冬季晴朗天氣進行溫室環(huán)境指標的測 定 試驗采用清華同方股份有限公司生產(chǎn)的 系列自 記儀 溫度測量范圍 測量精 度 用于溫 室內(nèi)空氣干球溫度 和濕球溫度的測定 所有溫度自記儀用通訊電纜 連接計算機串口 用 軟件讀 取測量 結(jié)果 室外測點距離地面高度 連接美 國 公司生 產(chǎn)的 數(shù)據(jù)采 集器進行自 動記錄 所有數(shù)據(jù)記錄時間間隔為 采用 電 腦智 能溫控器控制風機的啟 動與關(guān)閉 將控溫傳感器探頭布置在番茄果穗部 溫度范圍設(shè)置為 即 當探頭所處位置氣 北 方 園 藝 月 上 圖 種栽培模式立面圖與測點位置 溫低于 時 溫控識別對應溫度控制風機啟動 而探頭所處位置氣溫高于 時 風 機 自 動 關(guān)閉 不同處理下植株生長指標的測定 每個 處理選取長勢一致的 個番茄植株對其 株高 莖粗 葉片數(shù)進行測定 每隔 測 次 株 高是 植株基部到生長點的長度 用卷尺測量 莖粗是第一片真葉到子葉之間的橫徑 使用日本 電子數(shù) 顯游標卡尺測量 葉片數(shù)的計 算以葉片展開 為 標準 不同處理下光合色素指標和產(chǎn)量的測定 番茄 植株在 穗果時進行破壞性試驗 每 重復選擇長勢一致的 株植株分別記錄采收時 間和番茄植株的單果質(zhì)量 單株產(chǎn)量等指標 取植 株根系測定其干鮮質(zhì)量 用乙醇浸提法測定植株 光合色素含量 不同處理下番茄植株果實品質(zhì)的測定 品質(zhì) 上在采收期每個處理取成熟度一致的 番茄果實對其進行的品質(zhì)指標測定 果實可溶 性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍法 可溶 性糖 含量測定采用恩酮比色法 抗壞血 酸含 量測定采用 二氯酚 靛酚滴定法 可滴定 酸 含量測定采用 滴定法 可溶性 固形 物含 量 測 定 采 用 手 持 折 射 儀 日 本 測定 不同加溫處理的能 耗測定 采用 型單相 電子式電度表記錄每 個處理的能耗情況 額定電壓為 額定頻 率 為 額定電 流為 于每天 手 動 記錄電表數(shù)值并計算當日能耗 數(shù) 據(jù)分 析 采用 軟件和 軟件進 行試驗 數(shù)據(jù)分析和圖表的統(tǒng)計與繪制 結(jié)果與 分析 不同處理對溫室內(nèi)空 氣溫度的影響 由圖 可知 至 次日 時 間段 采 用 搭架栽培模式配合風機可以顯著阻止溫室內(nèi)空 氣溫度降低 處理在該時間段的平均溫度為 分別比 和室外平均溫度高了 溫室內(nèi) 空氣溫度受室外溫度 影響 二者總體趨勢呈正相關(guān) 在 室 外溫 度 為 是一天 中的最低溫度 此時室內(nèi)空 氣溫度 下降至 圖 夜間時間段不同處理對溫室內(nèi)溫度的影響 由圖 可知 在 至 次日 時 間段 處理溫室上部溫度顯著低于 處理 溫差為 結(jié)合圖 中 處理下部測點溫度顯著 高于 處理的情況 說明 處理的搭架方式有 效的把風機釋放的熱量儲存在番茄植株生長的溫 室中下部 避免熱量的無效損耗 第 期 北 方 園 藝 圖 夜間時間段不同處理對溫室上部空氣溫度的影響 不 同處理對番茄植株生長指標的影響 在日光溫 室中進行空氣加溫對植株生長有顯 著影響 由 表 可知 定植 后 處理 的各 項生長指標顯著高于 處理 株高以 處理為最高 分別比 處 理高 了 莖粗以 處理為最高 分別比 處 理 高了 葉片數(shù) 以 處理為最高 分別比 處 理高 了 不同處 理對番茄植株光合色素指標和產(chǎn)量 的影響 由表 可知 葉綠素 葉綠素 和葉綠素 含量均以 處理為最高 分別比 處理提高 了 和 分別比 處理提 高了 類胡蘿 卜素和葉綠 素 以 處理為最高 表 不同處理對番茄植株生長指標的影響 處 理 后 天數(shù) 處 理 株 高 莖 粗 葉 片數(shù) 注 表中不同小寫字母表示差異在 的水平 上顯著 下同 表 不同處理對番茄植株光合色素含量的影響 處理 葉綠素 葉綠素 類胡蘿 卜素 葉綠素 葉綠素 由表 可知 單 果質(zhì)量和單株產(chǎn)量均以 處理為最高 單果質(zhì)量達到 單株產(chǎn) 量達 到 處理的 單株產(chǎn)量分別比 提高了 說明對日光溫室進行熱 風加溫可以顯著提高植株產(chǎn)量 不同處理對番茄果實品質(zhì)的影響 由表 可知 可溶性糖含量以 處理為最 高 分別比 處 理高 可溶性 北 方 園 藝 月 上 固形物 含量以 處理為最高 其次為 處理 可 滴定酸含量以 處理為最高 抗壞血酸含量以 處理為最高 分別比 處 理高 了 可溶性 蛋白質(zhì)含量以 處理為最高 不 同處 理的能耗分析 由表 可知 處理的能耗產(chǎn)出比 單株產(chǎn) 量 單株 能 耗 為 顯 著 高 于 處 理 的 單株能 耗上 處理為 顯著 低于 處理的 取 至次日 時 間段 風機總啟動次數(shù) 計算出該時間段 每小時平均啟動次數(shù) 處理為 次 顯 著低 于 處理的 次 表 不同處理對番茄植株產(chǎn)量的影響 處 理 單 果質(zhì) 量 單 株產(chǎn) 量 較 表 不同處理對番茄果實品質(zhì)的影響 處 理 可 溶性 糖 可 溶性 固形物 可 滴定 酸 抗壞血 酸 可 溶 性 蛋白質(zhì) 表 不同處理的能耗分析 處 理 每小時平均啟動次數(shù) 單 株能 耗 能耗產(chǎn) 出比 討論 與 結(jié)論 在冬季寒冷地 區(qū)日光溫室中采用熱風機局 部加溫方式 可以顯 著提高溫室果穗部空氣 溫度 并提高 溫室中作物產(chǎn)量和品質(zhì) 該試 驗 種栽培模式中 溫室內(nèi)溫度和對照比 分別提 高了 從垂直溫度分布上看 搭架 式處 理中溫室中下部測點比吊秧式處理高了 而上部 測點溫度比吊秧式處理低了 說明 搭架方式的優(yōu) 勢可以使風機運行產(chǎn)生的熱量集中 分布在搭架區(qū)域內(nèi) 限制了熱量的無效上升 對日光溫室中進行加溫處理 使溫室內(nèi)無土 栽培番茄植株的株高 莖粗 葉片數(shù)等生長指標和 果實的維生素 蛋白質(zhì) 可溶性糖 可滴定酸 可 溶性固形物等品質(zhì)指標均有提高作用 與前人研 究結(jié)果相似 該試驗中搭架式處理的單株 產(chǎn)量 最高 達到 較 和 處理分 別提高 了 和 從能耗 角度看 處理的單 株能耗比 處理低了 結(jié)合產(chǎn) 量對比 說 明該處理的能耗產(chǎn)出比更高 人字形搭架結(jié)合雙桿整枝管理模式下 果穗 和葉片成環(huán)抱型集中 將熱風出風口設(shè)置在這個 區(qū)域的中心 可使果穗和葉片更有效利用加熱熱 量 形成局部高溫溫度場 提高熱量利用效率 降 低作物冠層受到低溫脅迫的風險 而開放式的垂 直吊秧管理模式 加熱熱量直接向溫室上部耗散 植物冠層沒有有效的利用加熱熱量 導致溫度垂 直分布不均勻 進一步研究有必要借助流體力學 第 期 北 方 園 藝 軟件 分析不同加熱方 式下的溫度場和流場分布 對日光溫室深冬風機加溫的溫度環(huán)境優(yōu)化具有重 要的研究意義 參考文獻 齊飛 周新 群 張躍峰 等 世界現(xiàn)代化溫室裝備技術(shù)發(fā)展及 對中國的啟示 農(nóng)業(yè)工程學報 牛貞福 溫 凱 馬海艷 等 適宜北方冬季日光溫室長期夜間 亞低溫番茄品種的篩選研究 吉林農(nóng)業(yè)科學 趙 瑞秋 亞 低溫環(huán)境對 個番茄品種幼苗生理生化特性的 影響 銀川 寧夏大學 雋加香 低溫脅迫下番茄植株光合 及呼吸代謝特性的研究 哈爾濱 東北農(nóng)業(yè)大學 許 大全 張 玉忠 張榮銑 植物光合作用的光抑制 植物 生理學通訊 江力 日光溫室冬季土壤 加熱和空氣加熱效果研究 銀 川 寧夏大學 賈寶玲 日光溫室黃瓜病害發(fā)生規(guī)律 及防治方法 蔬菜 李 萍 殷學 云 孟紅霞 非耕地日光溫室病蟲害發(fā)生規(guī)律及 防治策略 蔬菜 孫 維拓 郭 文忠 徐凡 等 日光溫室空氣余熱熱泵加溫系統(tǒng) 應用效果 農(nóng)業(yè)工程學報 佟雪姣 孫 周平 李天來 等 溫室太陽能水循環(huán)集熱裝置的 蓄熱性能研究 沈陽農(nóng)業(yè)大學學報 于 威 劉艷 華 劉文合 等 溫室太陽能輔助加溫系統(tǒng)的設(shè)計 與試驗 沈陽農(nóng)業(yè)大學學報 趙云龍 于 賢昌 李衍素 等 碳晶電地熱系統(tǒng)在日光溫室番 茄生產(chǎn)中的應用 農(nóng)業(yè)工程學報 馬丹 須暉 韓 亞東 等 日光溫室專用燃煤熱風爐加溫效果 分析 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 溫室園藝 劉 增鑫 特 種蔬菜無土栽培 北京 中國農(nóng)業(yè)出版社 李合生 植 物生理生化實驗原理和技術(shù) 北京 高等教 育出版社 趙世杰 史 國安 董新純 植物生理學實驗指導 北京 中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社 蔡 慶生 植物生理學實驗 北 京 中國農(nóng)業(yè)大學出版社 柯 行林 楊 其長 張義 等 主動蓄放熱加熱基質(zhì)與加熱空氣 溫室增溫效果對比 農(nóng)業(yè)工程學報 北 方 園 藝 月 上