不同冷棚类型对沙窝萝卜种植小气候与品质的影响

于 红,韩 玥,宫志宏,刘志杰,黎贞发*,高应翠

(1.天津市西青区气象局,天津 300380;2.天津市气候中心,天津300074)

0 引言

【研究意义】沙窝萝卜是国家地理标志产品,是天津市特有名产及知名农产品区域公用品牌,素有“沙窝萝卜赛鸭梨”之美誉。天津市沙窝萝卜种植面积约333 hm2,年经济效益9 990万元以上,种植茬口包括春茬及秋冬茬,秋冬茬种植占比达90%[1]。沙窝萝卜喜冷凉环境,随着种植技术的革新,沙窝萝卜冷棚种植已发展成为主要保护地种植类型,其种植的专用棚型主要是水泥柱简易冷棚[2]。天津市沙窝萝卜种植以家庭经营为主,管理较为粗放,在选择新建专用简易冷棚和对已有日光温室改建再利用上存在盲目性。因此,从小气候与品质方面综合评估不同类型改建冷棚及专用冷棚种植沙窝萝卜的差异,对沙窝萝卜种植科学管理,促进闲置或低效日光温室改建再利用,提升设施农业产值效益具有指导意义。【前人研究进展】目前,对于全国各类青萝卜及天津市沙窝萝卜的研究主要集中在种植技术、品种差异、储存管理等方面,包括青萝卜周年栽培技术,青萝卜分布情况、品种特性、栽培模式、病虫害防治方法[3-9],以及青萝卜不同品种间品质优劣性综合评价[10-11],萝卜引种技术[12-13],青萝卜冷棚、暖棚种植评价及气象条件分析[14-15]和萝卜储藏及鲜切技术研究[16-19]。【研究切入点】目前,对天津市不同类型冷棚内种植沙窝萝卜的温度、湿度、光照等小气候差异性及萝卜的表观品质、化学品质研究少见报道。【拟解决的关键问题】通过观测沙窝萝卜专用水泥柱简易冷棚及日光温室改建冷棚全生育期内小气候特征及分析萝卜综合品质,评估不同类型冷棚种植沙窝萝卜的适宜性,为设施栽培沙窝萝卜及闲置或低效日光温室改建再利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试冷棚

供试冷棚分别为水泥柱简易冷棚(简易冷棚,天津市秋冬茬沙窝萝卜专用种植棚室)、小型日光温室改建冷棚(简称小型温室改建冷棚)及中型日光温室改建冷棚(简称中型温室改建冷棚),各冷棚结构参数见表1。冷棚中土壤类型均为上沙下壤的蒙金土。

表1 供试冷棚结构参数Table 1 Structural parameter of tested cold shed types

1.2 试验材料

沙窝萝卜品种为七星,为天津科润蔬菜研究所培育的水果型杂交品种。气象监测设备HOBO-U23温湿度记录仪和HOBO-UA-002-08光照记录仪均为美国Onset公司生产。

1.3 试验过程

8月15—16日将沙窝萝卜播种于各供试冷棚中,10月10—17日安装塑料棚膜,10月18日由露天种植转为保护地种植,12月15—26日收获。供试冷棚通风口管理、保温被管理等技术均按天津市沙窝萝卜管理水平进行。8月19日开始进行全生育期冷棚内小气候监测,成熟期进行萝卜品质测定及评估。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 冷棚小气候监测 沙窝萝卜全生育期用HOBO-U23温湿度记录仪和HOBO-UA-002-08光照记录仪自动监测冷棚内中点距地1.5 m高的空气温度、湿度和光照强度,数据记录频次为1次/h。

1.4.2 萝卜品质测定 在各冷棚内的东、南、西、北墙及中间5个点位分别随机拔取10个萝卜为样本,5个用于表观品质测定,另5个用于化学品质测定。

化学品质测定:使用手持糖度计测定可溶性固形物,2,6-二氯酚靛酚滴定法测定还原性VC含量,常压干燥法(95～105℃)测定干物质含量。表观品质测定:电子秤测定单根萝卜总重和地下部分重量,直尺测定单根长度,游标卡尺测定萝卜直径,并计算可食率。采用隶属函数评价简易冷棚及小型、中型温室改建冷棚萝卜综合品质差异,隶属函数值[R(Xi)]越接近1品质越好,越接近0品质越差。

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中,Xi为指标的实际测定值,Xmin和Xmax分别为该指标实际测定值的最小值和最大值。

1.5 数据统计分析

采用SPSS进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 萝卜生育期冷棚的空气温度及日较差

由图1可知,露天阶段简易冷棚、小型温室改建冷棚和中型温室改建冷棚的日平均空气温度分别为12.2～27.9℃、12.1～27.7℃和12.0～26.5℃,小型、中型温室改建冷棚间气温相差仅0.3℃,两者与简易冷棚间相差0.3～0.6℃,差异较小;保护地阶段简易冷棚、小型和中型温室改建冷棚的日平均空气温度分别为1.6～16.4℃、2.7～16.2℃和2.5～16.1℃,小型、中型温室改建冷棚气温均高于简易冷棚,并随时间推移差异加大,平均高0.7～0.9℃,而小型较中型改建冷棚平均高0.2℃。露天阶段简易冷棚、小型和中型温室改建冷棚的平均日较差为3.8～20.2℃、3.9～20.4℃和3.9～19.1℃,保护地阶段分别为1.7～24.1℃、1.3～28.5℃和1.5～26.5℃,露天阶段平均日较差均大于保护地阶段,两阶段日较差均表现为小型温室改建冷棚>中型温室改建冷棚>简易冷棚。

图 1 供试冷棚露天和保护地阶段的平均空气温度及日较差Fig.1 Average air temperature and daily range of tested cold sheds at open air and protected area stages

2.2 萝卜生育期冷棚的空气湿度及光照强度

由图2可知,露天阶段简易冷棚、小型和中型温室改建冷棚的日平均空气湿度分别为45%～87%、51%～91%和51%～89%,保护地阶段分别为51%～98%、42%～100%和54%～98%,全生育期3类冷棚间的空气湿度差异较小,露天阶段空气湿度明显低于保护地阶段。露天阶段简易冷棚、小型和中型温室改建冷棚的平均光照强度为5 186.0～63 963.2 Lx、4 364.3～66 281.9 Lx和2 557.8～68 769.7 Lx,保护地阶段分别为0.0～63 493.2 Lx、0.0～37 429.7 Lx和20.2～49 184.3 Lx,露天及保护地阶段均为简易冷棚>小型温室改建冷棚>中型温室改建冷棚,保护地阶段小型、中型温室改建冷棚平均光照强度仅相差365.0 Lx。

2.3 萝卜生育期冷棚的小气候差异

由表2可知,3类冷棚全生育期、露天及保护地的白天、夜间空气温度差异均不显著;全生育期白天均温以小型温室改建冷棚的最高,简易冷棚的较低,夜间均温则是简易冷棚的最高,小型温室改建冷棚的最低;露天阶段白天均温以小型温室改建冷棚的最高,中型温室改建冷棚的最低,夜间均温以简易冷棚的最高,中型温室改建冷棚的最低;保护地阶段白天均温以小型温室改建冷棚的最高,简易冷棚的最低,夜间均温以中型温室改建冷棚的最高,简易冷棚的最低。3类冷棚空气湿度日均值及白天均值差异均不显著,夜间温室改建冷棚的全生育期和露天阶段空气湿度显著高于简易冷棚,保护地阶段3类冷棚间差异不显著;3类冷棚空气湿度白天均低于夜间,露天阶段低于保护地阶段。3类冷棚的光照强度日均值、白天全生育期和保护地阶段均是简易冷棚显著高于温室改建冷棚;露天阶段白天光照强度简易冷棚显著高于中型温室;夜间光照强度3类冷棚间差异均不显著,简易冷棚>小型温室改建冷棚>中型温室改建冷棚。

图 2 供试冷棚露天和保护地阶段的平均空气湿度及光照强度Fig.2 Average air humidity and light itensity of tested cold sheds at open air and protected area stages

2.4 萝卜的综合品质

由表3可知,沙窝萝卜的单根重、长度、直径和可食率均是简易冷棚最高,分别为0.84 kg、22.11 cm、7.65 cm和95.16%,高于或显著高于小型和中型温室改建冷棚;中型温室改建冷棚的单根重和长度显著高于小型温室改建冷棚,直径和可食率两者间差异不显著。沙窝萝卜的可溶性固形物、干物质和VC含量均以小型温室改建冷棚的最高,分别为7.85%、9.63%和19.07 mg/100g,极显著高于简易冷棚;简易冷棚和中型温室改建冷棚间可溶性固形物、干物质差异不显著,简易冷棚VC含量极显著偏低。综合比较,不同冷棚种植沙窝萝卜表观品质表现为简易冷棚>中型温室改建冷棚>小型温室改建冷棚,化学品质表现为小型温室改建冷棚>中型温室改建冷棚>简易冷棚。

从表4看出,3类冷棚综合品质隶属函数值为2.90～3.55,其中,温室改建冷棚同简易冷棚间相差0.47～0.65,小型、中型改建冷棚间隶属函数值相差0.18,综合品质表现为简易冷棚>小型温室改建冷棚>中型温室改建冷棚,简易冷棚优于温室改建冷棚,但3类冷棚种植综合品质差异较小。

表2 3类冷棚种植的沙窝萝卜生育期气象因子及差异显著性Table 2 Meteorological factors and significant difference of three cold shed types during growth period of Shawo radish

表3 3类冷棚种植的沙窝萝卜表观及化学品质Table 3 Apparent and chemical quality of Shawo radish planted in three types of cold sheds

表4 3类冷棚种植的沙窝萝卜综合品质的隶属函数值Table 4 Subordinative function value of comprehensive quality of Shawo radish planted in three types of cold sheds

3 讨论

3.1 3类冷棚沙窝萝卜生育期的小气候条件

小型、中型温室改建冷棚及简易冷棚保护地阶段温度在1.6～16.4℃,达耐寒叶菜温室类型水平[20-23],露天阶段温度在12.0～27.9℃,同许昌燊等[24-25]提出的沙窝萝卜生长及化学品质形成所需的温度条件一致,虽然保护地夜间时段平均温度低于现行国家标准规定适宜温度[4],但沙窝萝卜依然长势正常。我国青萝卜气象指标研究主要集中在温度要素,对空气湿度、光照强度鲜有报道。研究表明,3类冷棚空气湿度露天阶段为45%～91%,保护地阶段为42%～100%;光照强度露天阶段为2 557.8～68 769.7 Lx,保护地阶段为0.0～63 493.2 Lx,湿度、光照强度同常规日光温室接近,说明全生育期温度、湿度、光照小气候条件均满足沙窝萝卜正常生长。

3.2 3类冷棚沙窝萝卜生育期的小气候差异性

温室改建冷棚平均空气温度、日较差、空气湿度均大于简易冷棚,空气温度在白天、夜间及露天、保护地阶段差异均不显著。平均空气湿度露天白天时段、保护地阶段差异未达显著水平,露天夜间时段温室改建冷棚空气湿度显著偏大。小型、中型温室改建冷棚间空气温度、空气湿度均差异较小,未达显著水平。温室改建冷棚光照强度均小于简易冷棚,光照强度露天及保护地阶段温室改建冷棚均显著偏低,小型、中型温室改建冷棚间差异不显著。沙窝萝卜是半耐寒性蔬菜,生长期间要求冷凉的温度条件,对光照条件要求较高[26],生产中对冷棚密闭性、保温性要求不高,前期露天管理,后期保护地阶段通风时间较长,温度、湿度条件受户外自然气象条件影响较大,因此小型、中型温室改建冷棚同简易冷棚相比,其温度、湿度管理效果差异不明显,露天阶段夜间湿度偏大主要受供试点区域差异影响所致。光照条件在揭帘管理接近条件下受棚型影响较大,小型、中型改建冷棚受后屋面及山墙遮挡作用,光照利用率降低,但棚体大小差异未造成光照条件显著差异。因此,温室改建冷棚温度、湿度条件同简易冷棚相比差异不显著,光照条件同简易冷棚相比显著偏低,可加强揭帘管理降低光照差异,小型、中型温室改建冷棚间小气候条件差异均不显著。

3.3 3类冷棚沙窝萝卜的综合品质

3类冷棚种植沙窝萝卜表观品质表现为简易冷棚>中型温室改建冷棚>小型温室改建冷棚,化学品质表现为小型温室改建冷棚>中型温室改建冷棚>简易冷棚,沙窝萝卜综合品质优劣排序为简易冷棚>小型温室改建冷棚>中型温室改建冷棚,但温室改建冷棚同简易冷棚综合品质差异较小,小型、中型改建冷棚间综合品质差异较小。良好光照条件及日较差是提升产量及品质的重要因素[27]。简易冷棚光照条件最佳,尤其在光合速率最旺盛时期,光照条件优良,有利于肉质根形成,是表观品质优良的主要原因,化学品质优劣程度同日较差变化趋势一致,温室改建冷棚日较差大,夜间呼吸消耗小,有利于可溶性固形物、VC含量及干物质的积累。因此,不同冷棚种植沙窝萝卜的综合品质、表观品质以简易冷棚最优,化学品质以温室改建冷棚最优,3类冷棚综合品质差异较小。

4 结论

小型、中型日光温室改建冷棚及简易冷棚温度、湿度、光照条件均能满足沙窝萝卜正常生长,3类冷棚温度、湿度条件无显著差异,光照条件简易冷棚显著偏高,小型、中型日光温室改建冷棚间温度、湿度、光照条件无显著差异;3类冷棚中以简易冷棚种植沙窝萝卜的综合品质最优,但差异较小,表观品质以简易冷棚最优,化学品质以日光温室改建冷棚最优。日光温室改建种植沙窝萝卜是促进闲置或低效日光温室改建再利用的可行方式。