基于日光溫室的工業(yè)番茄育苗氣象條件分析

王媛媛，姚 巍，巴音才次克，周麗娜，黃玖君，董朝陽

（1.新疆巴音郭楞蒙古自治州氣象局，新疆 庫爾勒 841000；2.新疆焉耆縣氣象局，新疆 焉耆 841100；3.天津市氣候中心，天津 300074）

中國是世界第三大番茄醬產(chǎn)區(qū)，新疆番茄種植面積約占中國的80%。2017年新疆統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示巴州（不包括第二師）焉耆盆地工業(yè)番茄種植面積達(dá)1.4萬hm2，是新疆工業(yè)番茄最大、最重要的產(chǎn)區(qū)。焉耆盆地晝夜溫差大、日照時(shí)間長(zhǎng)、干旱少雨，是工業(yè)番茄栽培的適宜地區(qū)［1］。目前95%以上工業(yè)番茄種植采用溫室大棚育苗后移栽方式，新疆光、熱、土資源豐富，地理環(huán)境和氣候條件非常適合設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展。設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與氣象條件密切相關(guān)，特別是災(zāi)害性天氣對(duì)溫室大棚蔬菜的產(chǎn)量、品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益影響較大，甚至起到?jīng)Q定性作用［2］。巴州焉耆盆地春季多大風(fēng)、霜凍等災(zāi)害性天氣，棚內(nèi)番茄幼苗經(jīng)常因溫度的突變或持續(xù)低溫而受損。

李效珍等［3］對(duì)晉北春茬溫室番茄定植氣象條件進(jìn)行了分析；王克安等［4］對(duì)不同結(jié)構(gòu)日光溫室溫濕度變化規(guī)律及其對(duì)番茄的產(chǎn)量和病害的影響進(jìn)行了研究；顧忠良等［5］從小氣候與黃瓜生長(zhǎng)速度同步著手，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法揭示了大棚內(nèi)外氣象要素關(guān)系及對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的影響；謝新華等［6］研究了溫室番茄環(huán)境因子的變化規(guī)律，但是目前對(duì)新疆工業(yè)番茄溫室育苗的研究鮮有報(bào)道。新疆設(shè)施農(nóng)業(yè)起步較晚，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化程度低、抵御大風(fēng)和霜凍等氣象災(zāi)害能力差，加之對(duì)工業(yè)番茄溫室育苗所需的氣象條件缺乏了解，工業(yè)番茄溫室育苗成本高、風(fēng)險(xiǎn)大。因此，有必要了解番茄育苗期氣象條件及對(duì)光、溫、水的需求，有針對(duì)性地采取保護(hù)措施減輕氣象災(zāi)害。本研究通過在日光溫室內(nèi)搭建小氣候觀測(cè)站，定時(shí)觀測(cè)番茄幼苗生長(zhǎng)進(jìn)度，分析溫度、濕度、太陽輻射等氣象要素與番茄秧苗生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性，以期實(shí)現(xiàn)溫室小氣候資源高效利用和茬口合理搭配，助力農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效，開展相關(guān)的技術(shù)研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

在新疆巴州焉耆盆地和靜、焉耆、博湖3個(gè)縣各選取1座工業(yè)番茄育苗棚室，在選建育苗棚室內(nèi)安裝U23-001溫室小氣候觀測(cè)設(shè)備，觀測(cè)要素為離地1.5 m高的溫度和濕度，逐小時(shí)整點(diǎn)觀測(cè)。番茄苗期主要以植株和葉片發(fā)育為主［7］，從工業(yè)番茄育苗的播種期、出苗期、三葉期和移栽期4個(gè)發(fā)育時(shí)間點(diǎn)開展番茄幼苗期發(fā)育葉齡觀測(cè)，隨機(jī)選擇各棚室中部10株番茄幼苗，用吊牌進(jìn)行標(biāo)記，每天定株觀測(cè)每株葉片長(zhǎng)度，并記錄天氣狀況及棚室管理措施。

1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

溫度、濕度數(shù)據(jù)選取棚室內(nèi)2019年2月27日至4月27日的逐小時(shí)整點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)。由于選定3個(gè)棚室相距不超過40 km，太陽輻射數(shù)據(jù)及日照數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用2019年2月27日至4月27日焉耆國家基準(zhǔn)氣候站的總輻射曝輻量觀測(cè)數(shù)據(jù)及日照時(shí)數(shù)人工觀測(cè)數(shù)據(jù)代替3個(gè)所選棚室所在地資料，為了資料的統(tǒng)一性，將總輻射曝輻量數(shù)據(jù)（世界時(shí)）轉(zhuǎn)換為北京時(shí)。

番茄發(fā)育進(jìn)程數(shù)據(jù)采用2月27日至4月27日各棚室內(nèi)10株幼苗的真葉長(zhǎng)度觀測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)將播種、出苗及出棚前幼苗生長(zhǎng)期的管理措施、天氣狀況信息等作為輔助觀測(cè)信息。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期分析

工業(yè)番茄3月初播種育苗，4月下旬出棚移栽，整個(gè)苗齡期45～52 d。由于各地播種時(shí)間不一致，真葉長(zhǎng)出時(shí)間也不一致，各觀測(cè)地番茄幼苗生育期見表1。育苗期間從播種至出苗一般需8～10 d，隨后10～15 d長(zhǎng)出第一片真葉，又2 d左右后長(zhǎng)出第二片真葉，再過8～13 d長(zhǎng)出第三片真葉，隨后4～7 d長(zhǎng)出第四片真葉，之后8～14 d長(zhǎng)出第五片真葉。第五片真葉長(zhǎng)出時(shí)，苗株高12～15 cm，達(dá)到番茄幼苗出棚標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 番茄育苗氣象條件分析

2.2.1 溫度 通過棚室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)分析，番茄播種至第一片真葉期間最高溫度不超過38.8℃，最低溫度不低于3.8℃，平均溫度在14.7℃。番茄幼苗生長(zhǎng)期（第一片真葉至第五片真葉期間）溫度過高易徒長(zhǎng)，溫度過低后期易形成畸形果［8］，最高溫度不宜超過36.6℃，最低溫度不宜低于5.8℃，適宜的平均溫度為11.8～22.9℃（圖1），番茄第一片真葉至第四片真葉期間，室內(nèi)平均氣溫緩慢上升，在第四片真葉長(zhǎng)出后，平均氣溫逐漸達(dá)到最高值，此后采取揭掉棚膜方式練苗，氣溫逐步下降，以更好適應(yīng)棚室外環(huán)境，增加成活率。

圖1 番茄幼苗生長(zhǎng)期棚室內(nèi)平均溫度

番茄幼苗生長(zhǎng)需要一定的晝夜溫差，幼苗從長(zhǎng)出第一片真葉至第四片真葉期間，晝夜溫差在16.6～24.6℃，達(dá)到第五片真葉時(shí)，已逐漸讓苗完全處于自然環(huán)境溫度中，以增強(qiáng)秧苗對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力，晝夜溫差降低至13.3～19.1℃。

番茄屬于喜溫作物，溫度對(duì)作物的影響包括溫度強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間2個(gè)方面，積溫是衡量這2個(gè)方面綜合效應(yīng)的一種農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)［9］。由表2可知，番茄從播種至第五片真葉期間總共需要活動(dòng)積溫805.8～955.9℃。每長(zhǎng)出一片真葉，需要的積溫多少不一致，播種至第一片真葉期間需要活動(dòng)積溫293.4～391.6℃；第一片真葉至第二片真葉期間所需的積溫最少，為19.3～39.3℃；第二片真葉至第三片真葉期間所需的積溫較多，為149.3～226.3℃；第三片真葉至第四片真葉期間所需的積溫較少，為82.8～120.7℃；第四片真葉至第五片真葉期間所需的積溫較多，為156.8～296.8℃?？筛鶕?jù)各葉齡積溫范圍適當(dāng)調(diào)節(jié)棚室內(nèi)溫度，控制幼苗的生長(zhǎng)速度，以便在合適的時(shí)機(jī)選擇出棚時(shí)間，避開移栽時(shí)大風(fēng)、低溫等不利條件，提高移栽成活率。

表2 番茄幼苗各葉齡所需活動(dòng)積溫

2.2.2 濕度 溫室內(nèi)相對(duì)濕度具有明顯的日變化趨勢(shì)，含量受天氣狀況及農(nóng)事管理影響［10］。番茄從播種至出苗期間，要求濕度較大，平均每天需用水增加棚內(nèi)濕度，不采取降濕措施，棚內(nèi)平均濕度達(dá)到89%，最大濕度100%。

在第一片真葉長(zhǎng)出后，番茄苗需水量仍然較大，需選擇晴天上午澆水，大棚內(nèi)的相對(duì)濕度在夜晚至清晨封棚時(shí)（23：00至次日11：00）最大，一般維持在90%～100%，11：00開始相對(duì)濕度迅速下降，14：00～18：00相對(duì)濕度維持在最低水平，為25%左右。結(jié)合管理措施來看，濕度的變化是由于日光溫室內(nèi)生態(tài)環(huán)境特殊，高溫、高濕和封閉的環(huán)境利于番茄苗期疫病等病害的發(fā)生和蔓延，需要在每日上午采取通風(fēng)降濕措施以防止病蟲害發(fā)生發(fā)展。

在番茄整個(gè)生育期棚室內(nèi)平均相對(duì)濕度呈下降趨勢(shì)（圖2），每長(zhǎng)出一片真葉，平均相對(duì)濕度下降8～10個(gè)百分點(diǎn)，在第四片真葉長(zhǎng)出后下降至最低，在第四片真葉長(zhǎng)大至第五片真葉長(zhǎng)出時(shí)，棚內(nèi)相對(duì)濕度轉(zhuǎn)為增大趨勢(shì)，此時(shí)已達(dá)到練苗標(biāo)準(zhǔn)，仍要經(jīng)常澆水，以免基質(zhì)過于干旱而灼傷秧苗的根系。

圖2 番茄幼苗生長(zhǎng)期日平均相對(duì)濕度

2.2.3 太陽總輻射與日照 番茄作為一種喜光作物，光照度降低，光合速率會(huì)明顯地減小［11］。日光溫室生產(chǎn)的關(guān)鍵是高效利用太陽能，而影響日光溫室采光的主要因素就是太陽輻射。通過分析太陽總輻射曝輻量發(fā)現(xiàn)，每天6：00～21：00為出現(xiàn)太陽輻射時(shí)段，6：00～13：00為總輻射曝輻量上升時(shí)段，13：00～15：00達(dá)到峰值，15：00～21：00開始下降。番茄育苗期間共需要太陽總輻射曝輻量919.2 MJ/m2；各葉齡需要的太陽總輻射曝輻量見表3。通過對(duì)日照時(shí)數(shù)的分析，番茄育苗期間每日日照時(shí)數(shù)為0.5～12.3 h，平均為9.4 h，整個(gè)育苗期日照時(shí)數(shù)為478.1 h，各葉齡期的日照時(shí)數(shù)見表3。

表3 不同葉齡所需太陽總輻射曝輻量及日照時(shí)數(shù)

3 小結(jié)與討論

本研究結(jié)果顯示，工業(yè)番茄長(zhǎng)出5片真葉、苗齡期45～52 d、株高12～15 cm時(shí)達(dá)到番茄幼苗出棚標(biāo)準(zhǔn)。育苗期間從播種到出苗一般持續(xù)8～10 d，每長(zhǎng)出1片新的真葉所需的間隔時(shí)間為2～15 d。番茄播種至出苗期間棚室的適宜溫度在3.8～38.8℃，平均溫度為14.7℃；在第一片真葉至第五片真葉長(zhǎng)出期間適宜的溫度為5.8～36.6℃，平均溫度為11.8～22.9℃。整個(gè)育苗期共需要活動(dòng)積溫805.8～955.9℃。從播種至出苗期間，對(duì)水分需求量最大，棚內(nèi)日平均濕度達(dá)89%；在第一片真葉至第四片真葉期間棚室內(nèi)平均相對(duì)濕度呈下降趨勢(shì)，每長(zhǎng)出1片真葉下降8～10個(gè)百分點(diǎn)，第五片真葉長(zhǎng)出時(shí)，相對(duì)濕度又呈上升趨勢(shì)。番茄育苗期間共需要太陽總輻射曝輻量919.2 MJ/m2、日照時(shí)間478.1 h。

本研究分析了新疆巴州和靜、焉耆、博湖縣工業(yè)番茄育苗期生長(zhǎng)發(fā)育情況及各生育期氣象條件，能對(duì)焉耆盆地工業(yè)番茄育苗期間對(duì)光溫水的需求有初步了解，從而做到通過人為調(diào)控溫度、濕度等氣象條件合理安排幼苗出棚時(shí)間。今后還需分析溫室小氣候觀測(cè)與室外氣象自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立日光溫室的小氣候預(yù)測(cè)模型，綜合溫室內(nèi)天氣預(yù)報(bào)及番茄生長(zhǎng)所需的氣象條件，建立番茄生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型。