防雹网对网内旱地番茄微环境及产量和品质的影响

苏秀敏，韩文清，王 佼，李 鹏，王秋兰，刘永忠

（1山西农业大学谷子研究所，山西长治 046000；2长治市潞州区农业农村局，山西长治 046000）

0 引言

旱地番茄整个生育期全部依靠天然降水。为了改善作物生长的立地环境，防御自然灾害，促进作物生长等，遮阳网、无纺布等已在农业生产中广泛应用[1-5]。冰雹是山西仅次于干旱灾害的第二大气象灾害，关于冰雹的科研工作，大多是基于短时天气预报研究，揭示冰雹形成的物理机制[6-8]，有部分应用多普勒雷达资料对冰雹进行分析研究的文献[9-10]，也有一些关于地形对冰雹事件的影响研究[11-12]。

防雹网具有一定的抗冲击性和良好的透光性，可避免冰雹损伤果实和减少叶片脱落，提高果实产量和促进果园健康发展，还具有防晒、防风、防鸟等作用，在国外已开始应用[13-17]。刘俊等[18-20]经过多年的实践，使防雹网在葡萄产区迅速大面积推广。防雹网对果园立地环境的影响已有简单报道[21]，然而有关架设防雹网是否对番茄园内环境因子造成不利影响的研究尚未见报道。本试验对防雹网的架设对旱地番茄园内温、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤含水率的变化造成影响以及对番茄的生物学性状，产量及品质的影响展开研究，以验证防雹网架设的可行性。

据统计，2001—2017 年北京地区冰雹平均直径约为9.39 mm，长治地区冰雹最大直径约为35 mm[22]，参考这些数据，2018 年选取防雹网孔径5 mm×5 mm、8 mm×8 mm 和10 mm×10 mm 进行试验，比较只架设顶部防雹网、顶部及四周全部架设防雹网、不架设防雹网的处理。在2018年试验结果的基础上，2019年进行验证试验。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点、材料

试验于2018年5—10月、2019年5—10月在山西省长治市壶关县东关壁村进行。土壤中全氮0.085 g/kg，碱解氮74.62 mg/kg，有效磷15.78 mg/kg，速效钾158.95 mg/kg，有机质15.32 g/kg，pH 8.42。番茄供试品种为‘欣粉988’。

1.2 试验设计

田间试验分2 年进行。2018 年试验设7 个处理，每个处理覆盖面积为450 m2（长30 m、宽15 m）。覆盖方式见表1。全覆盖的处理为除覆盖顶部外，四周全部用防雹网覆盖，只覆盖顶的处理为只有顶部覆盖防雹网，四周不用防雹网覆盖。幼苗于2018年5月25日定植，留四穗果打顶，2018 年10 月12 日拆除防雹网。采集每个处理不同时间的温度、湿度、CO2浓度、光照强度和不同深度的土壤含水率等微环境数据，分析防雹网覆盖对微环境的影响，测量番茄的生物学性状（株高、茎粗及最大开展度）及番茄产量。

表1 2018年防雹网的孔径及覆盖方式

2019年试验设3个处理，试验处理见表2。测量番茄的经济产量和品质。2019年5月20日定植，留四穗果打顶，2019年10月10日拆除防雹网。

表2 2019年防雹网的孔径及覆盖方式

1.3 防雹网的搭建

以镀锌管为立柱，以不同孔径尼龙网覆盖。钢管高度3 m，插入地下30 cm，地上剩余2.7 m。覆盖面积为450 m2（长30 m、宽15 m）；对照处理（未搭建防雹网）的面积为450 m2。根据处理面积及防雹网搭建规格，计算架杆数量、地锚拉线及使用的防雹网的规格及数量。

1.4 数据测量

1.4.1 防雹网内微环境相关数值的测定2018 年以手持农业环境监测仪测定8月17日生长旺期8:00、12:00、18:00防雹网内地面空气的温度、湿度、CO2浓度及1.5 m高的光照强度，每个处理微环境相关数值测量3 个点。记录测定结果并计算影响光照百分数[式(1)]。

在对照区和防雹网区行间各选3 个点，8 月17 日用土钻每间隔20 cm 土层采样1 次，用烘干法测定番茄株间距植株（种植穴中部）15 cm 处0～100 cm 土层土壤含水率[式(2)]，测定的土壤深度为20、40、60、80、100 cm，每个处理测定3处。

式中，w为土壤含水率，sw为湿土质量，sd为干土质量。

1.4.2 番茄生物学性状的测定2018年8月20日，每处理随机取5 株，挂牌做标记，定株、定期观察记录供试番茄不同处理的株高、茎粗及最大开展度。株高及最大开展度采用卷尺测量，茎粗采用游标卡尺测量。

1.4.3 番茄产量的测定2018、2019 年5—10 月整个收获期，每个小区测量40 株番茄果实的数量和产量，计算总产量。

1.4.4 番茄品质的测定2019年8月15日，每个小区随机摘取3 个成熟度相同的番茄果实进行测定品质，主要测定可溶性固形物、糖、酸、维生素C 及番茄红素。番茄果实中的可溶性固形物含量利用阿贝折射仪直接测定，数值统一换算为20℃下可溶性固形物含量值；可溶性总糖含量利用蒽酮比色法进行测定[23]；有机酸含量采用标准滴定法测定；维生素C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定[24]；番茄红素含量采用高效液相色谱法测定[25]；糖酸比为可溶性糖与有机酸含量的比值。

2 结果与分析

2.1 防雹网对土壤地表温度的影响

表3 结果表明，搭建防雹网对地表温度的影响较大。外界温度低时，防雹网内的温度能提高0.1～0.9℃，在外界温度较高时，防雹网内温度可以降低2.1～4.6℃。在中午温度最高时，8 mm×8 mm孔径的防雹网、只覆盖顶的处理较对照温度降低4.6℃，有效减少了番茄在高温下的日灼；在温度低时，防雹网内温度增高，有利于番茄的生长，对提高番茄的产量和品质有很大帮助。

表3 2018年8月17日防雹网对地表温度的影响 ℃

2.2 防雹网对地表空气相对湿度的影响

架设防雹网可以在正午外界温度高时提高网内的相对空气湿度，空气的相对湿度对植物的蒸腾速率与气孔的开度等生理指标有较大的影响，进而直接影响防雹网内的小气候变化。由表4 可知，网内的相对湿度在一天内不同时段提高了2.9%～8.7%。

表4 2018年8月17日防雹网对地表空气相对湿度的影响%

2.3 防雹网对地表空气中二氧化碳浓度的影响

从图1可以看出，架设防雹网，试验中的7个处理在不同时间CO2浓度都较对照有所增加，这对提高番茄的产量有很大作用。CO2是光合作用的底物，CO2浓度增加对提高番茄的产量及防治病害有很大作用。

图1 防雹网处理对网内CO2浓度的影响

2.4 防雹网对空气中1.5 m高光照强度的影响

表5结果表明，不同孔径、覆盖方式的防雹网对光照强度的影响存在显著差异。但是所有处理的光照强度都比不搭防雹网的处理弱，且都在30000 lx 以上。各处理均未对番茄的生长造成不良影响。搭建防雹网还可以减轻日灼对番茄造成的伤害，能有效防治日灼对番茄的伤害。

表5 防雹网对光照强度的影响

2.5 防雹网对土壤剖面水分的影响

在干旱的壶关地区，土壤水分直接影响番茄的生长。防雹网对番茄地土壤剖面水分含量的影响见表6。防雹网对改善土壤水分含量状况有很大影响。0～60 cm土层深度的含水量与播前相比都有所增加，60～100 cm土层深度的含水量与播前相比都有所下降。0～20 cm土层深度，搭建防雹网的处理土壤水分含量比不搭建的低；20～100 cm土层深度，搭建防雹网的处理土壤水分含量比不搭建防雹网的处理高。可见，搭建防雹网可以保持20～100 cm土壤深度区域内的水分含量。

表6 防雹网对土壤剖面含水量的影响%

2.6 防雹网对番茄生物学性状的影响

架设防雹网对番茄的植物学性状有一定的影响。从图2～4可以看到，架设8 mm孔径的防雹网株高较不架设防雹网的处理低，但是茎粗较不架设防雹网的处理粗；架设5 mm 孔径的防雹网株高较不架设防雹网的处理高，但是茎粗较不架设防雹网的处理细；架设10 mm孔径的防雹网株高与不架设防雹网的处理差别不大。试验结果说明，架设8 mm 的防雹网可以使植株更加粗壮。

图2 防雹网处理对番茄株高的影响

图3 防雹网处理对番茄茎粗的影响

图4 防雹网处理对番茄最大开展度的影响

2.7 防雹网对番茄产量的影响

由表7 可知，除5 mm 全部覆盖的处理，其他覆盖防雹网的处理均较对照增产，其中使用8 mm 孔径防雹网、只覆盖顶的处理产量较对照增产最多，增产5.11%。5 mm全部覆盖的处理减产17.64%，可能是防雹网孔径过小影响网内通风。

在2018年防雹网覆盖的试验基础上，2019年设置检验试验。由表8 结果可知，只覆盖顶和全部覆盖防雹网的处理均比不覆盖防雹网的处理产量高。其中只覆盖顶的处理增产12.93%。

表8 2019年不同防雹网覆盖方式番茄产量性状比较

2.8 防雹网对番茄品质性状的影响

2019 年对番茄的品质进行测定。由表9 可知，架设防雹网比不架设防雹网的处理品质有所提升，其中可溶性总糖影响最大，这也使果实口感更甜。

表9 2019年不同防雹网覆盖方式番茄品质性状比较

3 讨论

微环境（表层土壤温度、空气相对湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤含水率）和番茄的生物学性状（株高、茎粗、最大开展度）共同影响番茄产量及品质。防雹网内的湿度和温度可直接反映防雹网内的小气候变化，其变化与番茄的生长和产量都有一定的关系。表层土壤温度可以影响土壤的理化性质及养分迁移，有利于光合产物的累积，提高番茄的产量和品质。本试验中，在早晚外界温度低时，防雹网可以提高网内温度。在正午外界温度高时可以降低网内温度。这与白岗栓等[26]的研究结果，防雹网对果园的地表温度影响表现为早晚提高、中午降低相一致。空气相对湿度对植物的蒸腾速率与气孔开度等生理指标有很大影响[27-28]。搭建防雹网能有效提高果园内的相对湿度，并防止相对湿度大幅度变化，能减少日灼和裂果现象发生或出现的概率，且防雹网可提高果园的空气湿度和土壤水分[29]。本试验中，防雹网内的相对湿度在一天内不同时段提高了2.9%～8.7%。这与上述研究结果表现一致。CO2是光合作用的底物，其浓度影响着番茄的生物量，研究表明CO2对光合速率、植物生长和作物产量都有非常重要的作用[30-32]。在一定范围内，增加CO2有利于番茄生长发育，提高产量和品质[33]。试验中的7 个处理在不同时间CO2浓度都较对照有所增加，这对于产量增长有促进作用。番茄是喜光性植物，在一定范围内，光照越强光合作用越旺盛。在栽培中一般保持在30000 lx以上的光照强度才能维持正常的生长发育[34]，且番茄的光饱和点为70000 lx。本试验中所有搭建防雹网的处理均在30000～70000 lx 之间，不仅对番茄生长没有不良影响，还有效地防止了日灼对番茄的危害。土壤含水量直接影响番茄的生长和产量。架设防雹网后，与未架设防雹网的对照相比，土壤0～20 cm深度的含水量较对照有所下降，但保护了20～100 cm深度土壤的水分，这与旱地番茄无灌溉条件进而使得番茄生长根系更深、更发达有关。

由架设防雹网对番茄的植物学性和产量及品质试验结果可以看到，架设8 mm的防雹网，且只架设顶部的处理，可以使植株更加粗壮，番茄的产量和品质较不架设防雹网的处理明显增高。所以，架设防雹网对番茄的微环境有所改善，进而影响生物学性状，产量和品质有所提高。

4 结论

本试验针对山西省长治市壶关县特有的干旱条件，通过防雹网的不同孔径及不同覆盖方式的筛选试验，对防雹网内的微环境（温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤含水率）、番茄的生物学性状（株高、茎粗、最大开展度）、产量性状及品质性状进行测定，结果表明适当架设防雹网可以有效影响番茄防雹网内的微环境及植物学性状，进而影响番茄产量和品质。8 mm孔径的防雹网、只覆盖顶的覆盖方式影响最大，最适合在壶关县等干旱缺水的区域架设。