不同環(huán)境下溫室黃瓜葉片蒸騰速率的研究

馬萬征，邢素芝，李忠芳，趙 艷

不同環(huán)境下溫室黃瓜葉片蒸騰速率的研究

*馬萬征1，邢素芝2，李忠芳3，趙 艷1

(1.安徽科技學(xué)院城建與環(huán)境學(xué)院，安徽，鳳陽 233100；2. 安徽科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，安徽，鳳陽 233100；3. 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院，安徽，鳳陽 233100)

為了研究環(huán)境對溫室黃瓜葉片蒸騰速率的影響，以P-M方程為基礎(chǔ)模擬了溫室黃瓜葉片蒸騰速率在不同溫度、相對濕度、光照和土壤溫度下的響應(yīng)狀況。擬合結(jié)果表明：不同溫度、相對濕度、光照、土壤溫度下蒸騰速率的模擬值與實(shí)測值一致性較好，相關(guān)系數(shù)平方R2分別為0.728、0.667、0.818和0.824。結(jié)果表明：該模型對實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高效和持續(xù)發(fā)展具有重要的理論意義和實(shí)用價值。

溫室；黃瓜；蒸騰速率

黃瓜是溫室主要作物之一。黃瓜葉片蒸騰速率受溫室環(huán)境調(diào)控影響較大，因此，研究黃瓜葉片的蒸騰速率可以更好地為溫室作物生長環(huán)境提供理論依據(jù)。許多研究者對溫室黃瓜葉片蒸騰速率進(jìn)行了深入的研究。雷水玲[1]等建立了基于氣候阻力的溫室黃瓜蒸騰速率的擬合方程，模型能夠直接利用氣象數(shù)據(jù)計算溫室作物氣孔阻力并進(jìn)而計算蒸騰速率, 使溫室作物蒸騰速率的計算更簡單方便。戴劍鋒[2]對長江中下游地區(qū)溫室黃瓜蒸騰速率進(jìn)行了模擬與預(yù)測。羅衛(wèi)紅[3]等對南方現(xiàn)代化溫室黃瓜冬季蒸騰速率進(jìn)行了測量與模擬，研究結(jié)果表明模擬值與實(shí)測值基本一致。汪小旵[4]等對南方現(xiàn)代化溫室黃瓜夏季蒸騰進(jìn)行了研究，分析了影響蒸騰的主要溫室環(huán)境因素。胡弘劫[5]等在實(shí)驗(yàn)測定黃瓜蒸騰速率及溫室內(nèi)環(huán)境因子的基礎(chǔ)上，分析了連棟溫室內(nèi)黃瓜蒸騰規(guī)律及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系，驗(yàn)證了蒸騰速率與莖流相關(guān)性顯著。Stanghellini[6]采用Penman- Monteith[7]方程模擬計算溫室作物蒸騰速率。本研究以P-M方程為基礎(chǔ)，研究不同溫度、相對濕度、光照、土壤溫度下溫室黃瓜葉片蒸騰速率的變化趨勢，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

1 模型基礎(chǔ)

蒸騰速率以Penman-Monteith模型[8]為基礎(chǔ)。

式中：1，2，3為多項(xiàng)式系數(shù)，Tg為溫室內(nèi)溫度。

式中：1、2、3是飽和水汽壓系數(shù)。水汽壓力g：

Nederhoff[9]利用回歸方程把葉片導(dǎo)度與短波輻射和CO2濃度結(jié)合起來：

式中：g1至g4為葉片導(dǎo)度。

利用公式（1）-（6）得出蒸騰速率如下：

式中：L是每平方米的葉干重，g·m-2；是蒸發(fā)輻射參數(shù)，m2·g-1。

修正后的模型參數(shù)如表1所示，其中繼承是使用文獻(xiàn)[8]中的數(shù)據(jù)。

表1 模型參數(shù)

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

在江蘇大學(xué)Venlo型聯(lián)棟玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)研究，溫室南北長20 m，共包括東溫室，西溫室及中間觀賞溫室。試驗(yàn)在西溫室內(nèi)進(jìn)行，溫室跨度為6.4 m，溫室天溝高3.8 m。環(huán)境控制設(shè)備有：2組天窗，可分別向東、西開啟；側(cè)窗一組，位于西側(cè)墻；溫室上方裝有外遮陽，內(nèi)遮陽；2組環(huán)流風(fēng)機(jī)，每組各2臺。溫室南側(cè)墻壁裝有2臺排風(fēng)機(jī)，北側(cè)墻壁裝有濕簾。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

以津優(yōu)1號黃瓜為研究對象，成行種植，營養(yǎng)液栽培方式，種植期為一季，共108 d。3月13日播種，4月5日移栽，種植密度苗期為3.09 株·m-2，開花后間苗，密度為2.06 株/m-2。定植后按照中國現(xiàn)代溫室商業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)和栽培管理。

（1）環(huán)境數(shù)據(jù)的測量

溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照采用美國Onset電腦公司生產(chǎn)的Hobo溫濕度光照記錄儀進(jìn)行測定。溫室外溫度、濕度、光照、風(fēng)速、太陽總輻射等由溫室自帶氣象站測定并自動記錄。每隔10 min記錄保存一次所需環(huán)境數(shù)據(jù)。

（2）黃瓜葉片蒸騰速率的測定

黃瓜葉片的蒸騰速率采用美國Li-corLi-6400便攜式光合作用測定儀測定蒸騰速率。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖1至4分別為不同溫度、相對濕度、光照、土壤溫度下蒸騰速率的模擬值與實(shí)測值之間的對比，模擬值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)平方2分別為：0.728、0.667、0.818、0.824?？梢姕囟?、濕度、光照、土壤溫度對溫室黃瓜葉片蒸騰速率具有極其顯著的影響。

溫度(℃)

相對濕度

光照(μmol·m-2·s-1)

土壤溫度(℃)

4 討論

（1）溫室內(nèi)溫度對黃瓜葉片蒸騰速率有顯著的影響，相關(guān)系數(shù)2為0.728。溫度過低、過高時不利于蒸騰速率進(jìn)行，夏季溫室內(nèi)溫度過高，應(yīng)當(dāng)采取降溫措施。冬季溫室內(nèi)溫度過低，需要進(jìn)行保溫。

（2）溫室內(nèi)黃瓜葉片的蒸騰速率隨濕度的增加呈下降趨勢，相關(guān)系數(shù)2為0.667。濕度過高或過低，都會引起病蟲害的產(chǎn)生，不利于作物的生長，因此不能單純的追求蒸騰速率而降低溫室內(nèi)濕度，應(yīng)當(dāng)把濕度控制在適宜的范圍內(nèi)。

（3）光照強(qiáng)度對蒸騰速率具有顯著的影響，相關(guān)系數(shù)2為0.818。在一定光照的范圍內(nèi)蒸騰速率隨光照輕度的升高而逐漸增大，超過一定的光照強(qiáng)度后蒸騰速率呈現(xiàn)出下降趨勢。

（4）土壤溫度對蒸騰速率具有極其顯著的影響，相關(guān)系數(shù)2為0.824。土壤溫度在19至26℃時，蒸騰速率的變化趨勢與土壤溫度的變化趨勢幾乎一致，主要是由于土壤溫度對作物的根系活力具有顯著的影響，而根系是植物主要的吸收器官和合成器官，影響著植物地上部的營養(yǎng)狀況，對植物的蒸騰具有重要的影響。

[1] 雷水玲，孫忠富. 基于氣候阻力的溫室黃瓜蒸騰速率模擬[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2006,22(9):176-179.

[2] 戴劍鋒，羅衛(wèi)紅，徐國彬,等. 長江中下游地區(qū)Venlo 型溫室空氣溫濕度以及黃瓜蒸騰速率模擬研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2005,21(5):107-112.

[3] 羅衛(wèi)紅，汪小，戴劍鋒,等.南方現(xiàn)代化溫室黃瓜冬季蒸騰測量與模擬研究[J].植物生態(tài)學(xué)報，2004，28(1): 59- 65.

[4] 汪小旵，羅衛(wèi)紅，史為民,等.南方現(xiàn)代化溫室黃瓜夏季蒸騰研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2002, 35(11): 1390 -1395.

[5] 胡弘劫，毛罕平.夏季溫室內(nèi)黃瓜蒸騰規(guī)律的研究 [J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù), 2006,32（3）:36-37.

[6] Stanghellini C,Meurs W,van Meurs W.The environmen- tal control of crop transpiration[J]. Journal of Agricultu- ral Engineering Research, 1992, 51:297- 311.

[7] Nederhoff E M, Rijsdijk A A, de Graaf R.. Leaf condu- ctance and rate of crop transpiration of greenhouse grown sweet pepper (L.) as affected by carbon [J]. Scientia Horticulturae, 1992, 52(4): 283 - 301.

[8] Tap R F. van Straten G, van Willigenburg L G. A dynamic model for the optimal control of greenhouse tomato crop production[D]. Wageningen: Wageningen Agricultural University, 2000.

[9] Nederhoff E M, de GraafR. Effects of CO2on leaf condu-ctance and canopy transpiration of greenhouse grown cucumber and tomato[J]. Journal of Horticultural Science, 1993, 68:925-937.

Investigation on transpiration rate of greenhouse cucumber leaves under different environmental conditions

*MA Wan-zheng1, XING Su-zhi2, LI Zhong-fang3, ZHAO Yan1

(1. College of Urban Construction and Environment, Anhui Science and Technology University, Fengyang, Anhui 233100, China; 2. College of Botany, Anhui Science and Technology University, Fengyang, Anhui 233100, China; 3.School of Mechanical-electronic and Automobic Engineering, Anhui Science and Technology University, Fengyang, Anhui 233100, China)

To study cucumber leaf transpiration rate in the environment of the greenhouse, the greenhouse cucumber leaf transpiration rate was investigated based on Penman-Monteith method. It showed that the fitted values were in very close agreement with the measured values under different temperature, relative humidity, light intensity and soil temperature with correlation coefficient square (2) 0.728, 0.667, and 0.818 and 0.824, respectively. The results show that the model is important to theoretical significance and the practical value for achievement high yield, high quality and efficiency of facility agriculture and the sustainable development.

greenhouse；cucumber；transpiration rate；environment；simulation

S688

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2013.06.009

1674-8085(2013)06-0035-03

2013-08-08；

2013-10-21

安徽省高校省級自然科學(xué)研究項(xiàng)目(KJ2013Z056)；安徽省科技計劃項(xiàng)目(1301031030)；安徽科技學(xué)院青年科學(xué)研究基金項(xiàng)目(ZRC2013343)；安徽科技學(xué)院農(nóng)業(yè)資源利用學(xué)重點(diǎn)學(xué)科項(xiàng)目（AKXK20101-3）；安徽科技學(xué)院大學(xué)生科研基金項(xiàng)目(13XSZ100)

*馬萬征(1978-)，男，山東冠縣人，助理實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)與環(huán)境控制技術(shù)研究(E-mail：mwzujs@126.com);

邢素芝(1967-)，女，安徽太和人，副教授，碩士，主要從事作物栽培與養(yǎng)分高效利用研究(E-mail：wmz2415@sina.com);

李忠芳(1981-)，女，山東惠民人，講師，博士，主要從事力學(xué)計算研究(E-mail：lizhongfang_ahstu@yeah.net);

趙 艷(1992-)，女，江蘇高郵人，安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院本科生(E-mail：zhaoyan1084@sina.com).