揭盖保温被时间对日光温室室内环境和番茄叶片气孔导度的影响

任佳楠 张亚红 付玉芳

（1.宁夏大学农学院，宁夏银川 750021；2.宁夏贺兰县金贵镇农业服务中心，宁夏贺兰 750200）

0 前 言

日光温室由于能充分采光、防寒保温，又节省能源，在北方冬季的反季节生产中有较好的经济收益[1]。日光温室在北方生产中，由于外界气温低，连续阴天雨雪时间长，给蔬菜生产带来巨大的经济损失[2]。日光温室的保温性能主要取决于人为调控措施（如揭盖保温被时间）和温室外气温的高低等[3]，适宜的揭、盖保温被时间对日光温室内果蔬生长及温室的保温效果影响很大。作物白天以光合作用为主，夜间以呼吸作用为主，这2 个生理过程都要通过气孔来完成，温室环境的控制目的就是要通过控制温度、湿度、或光照等环境要素调节气孔导度，使得白天产生的光合产物最多，而在夜间消耗的光合产物最少。因此，研究揭、盖保温被时间对日光温室环境以及对作物的生理特性影响具有十分重要的意义。

国内学者在日光温室小气候变化特征、日光温室温度调控方面研究较多[4-10]，但在揭、盖保温被时间与温度的关系方面研究较少。曹建国等[11]研究表明，晴天和少云天气，塑料日光温室一般揭保温被时间为 08：00-08：30，盖被时间为 16：30-17：30（保证室温低于15℃前盖被），在温室外日平均气温不低于-5 ℃情况下，阴天也要适当揭盖。王英师等[12]分析了揭盖保温被时间与日光温室内气温变化的关系。孙智辉等[13]利用安塞冬季日光温室各旬平均揭保温被时间的数学模型和天气预报，建立了揭保温被农用天气预报指数。廖妍妮等[14]利用日角正弦值绝对值变化与温室保温被揭盖至日出时间差变化规律相似的特点，建立温室大棚保温被揭盖时间的预报模型。刘璎瑛等[15]利用保温被揭盖前后温室能量平衡的变化及多元回归方法确定揭盖保温被时间的数学模型，得出晴天和阴天2 种典型天气的揭、盖被时间。由于日光温室结构、环境温度、光照时间、光照强度和保温材质等因子的不同，揭盖保温被时间对环境变化的影响也不尽相同。目前，未见关于银川揭盖保温被时间对温室内环境及番茄叶片气孔导度影响的研究报道。

番茄为喜温喜光植物[16]，是宁夏日光温室种植面积最大的蔬菜，由于西北地区冬季温室气温较低，光照时间较少，对番茄生长不利。本试验根据典型天气的不同设定揭盖保温被时间，以番茄生长作为辅助手段进行验证，以期找出温室内环境因子的变化与揭盖保温被时间之间的规律，发现延长光照时间对日光温室室内环境及番茄叶片气孔导度的影响，以期为日光温室番茄生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏银川市兴庆区掌政镇茂盛村（N38°24'55.42"，E106°21'45.31"），属于中温带大陆性气候，年平均气温为8.5 ℃左右，年平均降水量为200 mm 左右，年日照时数2 800 h 以上。供试验用温室为节能型钢架结构，东西长为80 m，南北跨度8 m，后墙高4.40 m，温室脊高4.8 m，温室覆盖棚膜为PO 膜，薄膜外覆盖保温被，内无供暖设施和照明设备。温室有上下风口，上风口宽1.1 m，下风口宽1 m。

1.2 试验设计

试验于2018 年9 月25 日在宁夏新起点现代农业装备科技有限公司进行。在2 个条件一致日光温室内（T 温室、CK 温室），根据不同天气状况进行揭盖保温被时间处理。典型天气采用日照百分率划分，即日照百分率＞60%为晴天，20%~60%为多云天，＜20%为阴天。具体处理见表1。

表1 几种典型天气不同揭盖保温被时间

1.3 测定项目

用国家农业信息化工程技术研究中心生产的温室娃娃测定温度、光照强度、相对湿度。室外监测点布设在温室外距离前底角3 m 处，监测点高度1.5 m。室内2 个监测点位于温室内距离东、西墙20 m 处，距离后墙4 m 处，共设置2 个点，监测点距离地面高度1.5 m。地温监测点同上，共2 个监测点，用温度记录仪测土层 10，20，30，40 cm 温度。番茄叶片的叶温、气孔导度采用SC-1 稳态气孔计测定，选取典型天气对番茄叶进行测定。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2007 及Origin7.5 软件处理，用SPASS21 进行差异显著性分析及相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同揭盖保温被时间对日光温室光照时间及光照强度的影响

由表2 可知，在不同天气条件下，T 温室的日平均光照时间均较CK 温室的日平均光照时间长且试验期内每月阴天光照时间增加率＞晴天光照时间增加率＞多云天光照时间增加率，阴天最高可以提高38.5%，说明T 处理可以在冬季增加日光温室内的光照时间，使番茄植株能够较多的照射到阳光。

表2 不同揭盖保温被时间日光温室内日平均光照时间变化

由图1 可知，不同揭盖保温被时间下，日光温室内外光照强度呈明显单峰曲线变化，不同揭盖保温被时间对温室内光照强度无明显影响。秋季，室内平均光照强度为30 klx，室外平均光照强度为38 klx，透光率为78.9%；冬季，室内平均光照强度为10 klx，室外光照强度为16 klx，透光率为62.5%；冬季透光率低于秋季这主要是因为冬季外界环境气温较低，早晨揭开保温被后，温室外层保温薄膜表面会附着一层冰晶，这直接阻碍了太阳光的进入，拉低了温室日平均透光率。

图1 不同揭盖保温被时间下温室内外光照强度季节变化

2.2 不同揭盖保温被时间对日光温室平均气温和最低气温的影响

日光温室的主要热源是靠太阳提供的，日光温室内的气温与室外气温一样随着季节的变化而变化。从表3 可以看出，由于揭盖时间上的差异，在旬平均气温和最低气温上，两个温室有一定差异。在相对暖和的10 月、11 月上旬，T 温室的旬平均气温和最低气温均高于CK 温室，其中旬平均气温相差0.2~1.1 ℃，旬最低气温相差0.1~1.8 ℃，说明在相对暖和的季节，适当早揭保温被是有益的。在11 月下旬至次年2 月，旬平均气温和最低气温这两项指标，两个日光温室互有高低；当室外旬平均气温小于-5 ℃，CK 温室大于T 温室，其中旬平均气温相差0~2 ℃，旬最低气温相差0~0.7 ℃。说明早揭晚盖保温被，提前增加的光照使温室升温能部分抵消由于去掉保温被覆盖的降温。

表3 不同揭盖保温被时间日观温室内外气温旬变化

2.3 不同揭盖保温被时间对日光温室平均土壤温度的影响

从图2 可知，不同月份平均土壤温度变化呈现出先降低后升高再降低趋势。CK 温室平均土壤温度与T 温室平均土壤温度在10 月、12 月、次年1月、2 月存在差异，而在11 月无差异。在整个试验期，两温室平均土壤温度最高均出现在10 月份，CK温室为 18.6 ℃，T 温室为 17.3 ℃，较 CK 温室低 1.3 ℃；CK 温室平均土壤温度最低出现在12 月为9.7 ℃，T温室土壤温度最低出现在次年2 月为10.4 ℃，较CK 温室高 0.7 ℃。

图2 不同揭盖保温被时间平均土壤温度月变化

2.4 不同揭盖保温被时间对日光温室内番茄生长的影响

从表4 中可以看出，不同揭盖保温被时间下，日光温室内番茄株高、叶长、叶宽指标均表现出T 处理大于CK 处理，但差异不显著，说明冬季早揭晚盖保温被不会影响番茄的生长发育。

表4 不同揭盖保温被时间日光温室内番茄生长发育变化

2.5 不同揭盖保温被时间对日光温室叶片温度及气孔导度的影响

从图3 中可以看出，典型天气下不同揭盖保温被时间对两个日光温室内番茄叶片温度无显著影响。晴天叶片温度呈“单峰曲线”变化。在10：00-12：00，空气温度小于番茄叶片温度，而12：00 后，空气温度大于番茄叶片温度。T 温室番茄叶片温度最高出现时刻较CK 温室番茄叶片温度最高提前1 h。这说明，提早揭盖保温被有利于叶片温度提高，加快番茄植株蒸腾作用。多云天，两个温室番茄叶片温度变化趋于一致，且无显著差异，空气温度一直比叶片温度低。阴天，日光温室内空气温度较叶片温度低，且两个温室的叶片温度变化呈现出“双峰”曲线，CK 温室番茄叶片温度第一个峰出现在12：00，叶温为24.3 ℃，第二个峰出现在16：00。叶温为29 ℃，两峰之间相差4.7 ℃；T 温室番茄叶片温度第一个峰出现在13：00，叶温为25.8 ℃，第二个峰出现在16：00。叶温为25.7 ℃，两峰之间相差0.1 ℃。说明阴天不同时刻揭盖保温被对CK 温室番茄叶片温度影响较大，对T温室番茄叶片温度影响较小。

气孔是植物叶片与外界环境进行气体交换、水分交换的重要通道，在调节植物水分状况中起关键作用。从图4 中可以看出，多云天气孔导度＞阴天＞晴天，晴天、多云天叶片气孔导度呈“双峰型”曲线变化，阴天叶片气孔导度呈“波浪形”变化，且CK 温室与T 温室阴天叶片气孔导度有显著差异。晴天CK 温室番茄叶片气孔导度在 12：00 时达到最大为 143.4 mmol·m-2s-1，在14：00 时进入低谷；T 温室番茄叶片气孔导度在11：00时最大为 142.7 mmol·m-2s-1，13：00 时最小，两个温室番茄叶片气孔导度最大值与最小值出现时刻不一致，且T 温室较CK 温室峰值前移1 h。造成这种现象的原因是T 温室较CK 温室提前揭盖保温被，温室温度上升较快，导致叶片气孔导度变化较快，从而影响植物的蒸腾作用，说明冬季适当提早揭盖保温被有利于番茄进行蒸腾作用。

图3 典型天气叶片温度与空气温度日变化

图4 典型天气叶片气孔导度日变化

2.6 不同揭盖保温被时间下番茄叶片气孔导度与主要环境因子的相关性分析

气孔导度是环境条件和作物生理过程综合作用的结果。由表5 可以看出，从环境因子对番茄叶片气孔导度的影响来看，番茄叶片气孔导度与气温（Ta）、相对湿度（RH）、地温（Ts）、叶温（Tl）有显著相关关系，且与气温、地温、叶温呈负相关，与相对湿度呈正相关，与光照强度（Lx）无显著相关关系。

表5 不同揭盖保温被时间下番茄叶片气孔导度与环境因子的相关分析

3 讨论与结论

3.1 讨论

本试验根据不同天气状况设计不同揭盖保温被时间处理，结果显示，试验处理有利于增加温室内日平均光照时间，但对光照强度影响不大。这与刘璎瑛[17]的研究结果相同，即在保证第二天室内最低温度的前提下，尽量晚盖保温被，有利于增加光照时数，同时还可以通过控制盖保温被时的室内温度来调节第二天室内的最低温度。

设施环境是影响设施内作物生长发育的重要因素，尤其是反季节生产[18]。其中温度是温室环境调控的主要因子，影响作物的生长发育进程；而光环境是影响作物生长及产量的关键因子[19]。我国西北地区，冬春季节常因低温弱光影响喜温蔬菜的产量和品质[20]。增加温室内光照时间，提高温室温度是冬春季节设施蔬菜生产的主要环境调控目标[21]。本试验结果表明，在相对暖和的秋季，适当早揭保温被是有益的。在寒冷的冬季，适当迟揭是有益的。这与大多数研究结果一致。

植物气孔是调节“土壤-植被-大气”连续体之间物质和能量交换的关键环节[22]，气孔对环境因子的响应过程及其对主要驱动因子响应的敏感性随物种而不同。由于不同植物的遗传特性、测定时的环境、时间尺度的不同，各个环境因子之间的关系也不尽一致。不同时间揭盖保温被时，影响叶片气孔导度主要的环境因子为大气温度，这与张中典等[23]研究黄瓜气孔导度、水力导度的环境响应及其调控蒸腾效应结果一致。

3.2 结论

1）T 处理可显著增加温室内光照时间，阴天最高可以提高38.5%，晴天最高可以提高18.8%，多云天最高可以提高20.5%。

2）对于平均气温，T 处理较CK 处理最高可提高1.1 ℃，最低气温最高可提高1.8 ℃。

3）不同时间揭保温被时，T 温室番茄叶片温度、气孔导度最高出现时刻较CK 温室番茄叶片温度、气孔导度最高提前1 h。这说明，提早揭保温被有利于加快番茄植株蒸腾作用。

4）不同揭盖保温被时间下，T 处理和CK 处理对番茄生长发育无显著影响。

5）不同揭盖保温被时间下，CK 温室番茄叶片气孔导度与气温、叶温呈极显著负相关，与相对湿度呈极显著正相关，相关系数分别为0.905、0.93，0.926；T 温室番茄叶片气孔导度与气温呈极显著负相关，相关系数为0.863。

此研究仅针对宁夏银川秋冬茬番茄进行试验统计，其结果存在一定的局限性，应连续观测几季，定性确定不同揭盖保温被时间对日光温室环境及番茄叶片气孔导的影响，为日光温室科学生产提供依据。