连阴雨寡日照对大棚草莓小气候、产量和品质的影响

李清斌，秦奔奔，李盈盈，范凯锋，杨 栋，陈 磊，刘 鹍

(1.慈溪市气象局，浙江 慈溪 315300； 2.宁波市气象局，浙江 宁波 315012； 3.中南民族大学，湖北 武汉 430074)

草莓是蔷薇科草莓属多年生常绿草本植物，因其品种繁多、适应性强等特点，在我国南北方均有种植，是世界上广泛栽培的重要经济作物。到2009年，中国草莓种植总产量占世界总产量的35.7%，成为世界草莓生产第一大国[1]。2016年中国草莓种植面积达12.97万hm2[2]。浙江省作为我国草莓主产省之一，草莓种植面积达6 005.4 hm2，产量达12.5万t[3]。近年来，随着设施大棚栽培技术的推广，大棚草莓种植以其高产值、效益好等优势，得以迅速发展，成为浙江省乡村振兴特色农业产业的亮点，亦是农村经济的新增长点。

草莓的产量和品质受多个因素综合影响，如品种、水肥条件、气象要素、栽培管理等。目前，品种栽培管理[4-6]和水肥条件[7-8]对草莓产量和品质的影响已有大量研究，但对于冬春季常见灾害性天气对草莓产量和品质的影响报道较少，特别是江南地区极易出现冬春季连阴雨寡日照天气，其对大棚草莓产量和品质的影响更少。目前，国内研究主要围绕在连阴雨寡日照天气下，玉米、油菜、小麦和冬枣[9-12]等露地大宗农作物和果树的生长情况变化，在大棚草莓灾害指标等研究方面[13]，虽提及了连阴雨寡日照天气对草莓花期的影响，但未进行深入研究，连阴雨寡日照天气对南方设施大棚草莓产量和品质影响方面的定量化分析未见报道。

近年来，江南地区冬春季连阴雨寡日照天气频发，是设施农业气象重要灾害之一。本研究选取浙江省慈溪市大棚草莓红颊作为研究对象，分析冬春季连阴雨寡日照对大棚草莓产量和品质的影响，探究其发生影响规律，为大棚草莓在该不良天气条件下进行合理的田间管理提供科学依据，促进草莓生产减灾增收。

1 材料与方法

1.1 材料

供试草莓品种为浙江省主栽品种红颊，每年9月上中旬定植，12月进入采果始期，采果期可持续到次年4月底结束。

实验在浙江省设施农业气象试验站(慈溪，121°17′30″E，30°12′15″N，海拔5.4 m)草莓试验大棚内进行，大棚为南方标准GP825单体无加温钢管大棚，冬季采用多层膜覆盖保温。

1.2 方法

在试验大棚内，随机选取生长发育一致的10株草莓为1个小区，共4个重复。小区内草莓株距18 cm，行距30 cm。在第1茬花大量开放后，各试验小区内固定观测3个主花序第1朵花，记录从开花到果实成熟采摘过程中果实生长发育情况。

1.3 指标测定

1.3.1 气温、空气湿度、太阳辐射

气温、空气湿度采用DHC2传感器测量，太阳辐射采用FS-S6A传感器测定。数据采集频率为20 s·次-1，存储每30 min的平均值。

1.3.2 果实性状和产量

草莓坐果后，小区内随机选取3株，固定观测该株草莓主花序(主轴内抽生)一级花序第1果(中间最早开花，未来会膨大成该花序中最大果)，每隔2 d用游标卡尺测量果实横径、纵径，直到成熟采摘。果实纵径为果蒂到果实顶端的最大长度；果实横径为与果蒂垂直方向上果实横径最大测量值。将单个果实横径、纵径均值称为果径均值，以此来代表果实大小。根据果实生长时长，求得坐果到采摘时段内果实生长变化速率。

单果质量利用MP1002(精度0.01 g)分析天平测量，单果质量统计指标获得为各月试验小区所采果实的单果质量平均值。

产量采取成熟即采、随采随测原则，用电子天平称量各小区采摘果总质量，记录采果日期，根据日期统计小区内各月产量，累加获得各小区全年总产量。4小区总面积6.67 m2，计算可得到试验小区单位面积产量。

1.3.3 可溶性固形物含量

每10 d用PAL-1数显糖度仪(日本Atago，测量范围0～45%)测量可溶性固形物含量，作为小区该时段可溶性固形物含量的平均水平，计算得到当月各旬可溶性固形物含量。

1.4 数据分析

使用Excel、SPSS软件(SPSS Statistics 18.0.3)处理大棚小气候各要素数据、各月产量和品质相关指标数据。

2 结果与分析

2.1 冬春季代表性连阴雨寡日照天气时段筛选与各要素对比

选出2011—2019年慈溪地区冬春季8次持续时间较长的连阴雨天气，通过对比连阴雨天气的持续天数、该时段内的草莓棚内平均气温、平均湿度，以及太阳辐射日均平均值(表1)，最终选出连阴雨寡日照(单日日照时数<3 h)灾害较为严重的3次连阴雨天气过程，时间分别为2012年2月21日—2012年3月9日、2015年1月25日—2015年2月4日和2019年2月7日—2019年3月2日。分别将未发生连阴雨灾害的相近年份同一时段作为对照组，时间分别为2011年2月21日—2011年3月9日、2016年1月25日—2016年2月4日和2018年2月7日—2018年3月2日。

白天持续较低的温度使植物代谢减缓，有机物积累缓慢，加之夜间消耗，极不利于草莓正常生长发育。由表1可看出，慈溪地区发生连阴雨寡日照灾害时段主要集中在1月下旬到3月上旬，正值大棚草莓红颊花果期。2012年、2015年和2019年在当年均出现2次较为严重的连阴雨天气，这3个年份连阴雨发生时段的棚内平均气温在6～9 ℃，均值为8.6 ℃；对照组(2011、2016和2018年)的平均气温达11.1 ℃，2018年平均气温最低，为9.9 ℃，但也高于试验组平均气温。

连阴雨寡日照灾害发生时段内，相对湿度维持在较高水平(90%以上)，均值为93.1%。由于棚内长时间处于高湿状态，空气中水汽饱和会导致叶片气孔蒸腾作用降低，从而影响植物正常代谢。叶面附着水珠，极易造成草莓生长受阻和高湿病害发生。而未遭受连阴雨影响的对照组年份，平均相对湿度为79.6%。

表1 2011—2019年连阴雨寡日照发生年份与对照年份各小气候要素对比

连阴雨寡日照时段棚内太阳辐射值极低，基本维持在28～45 W·m-2，平均为36.0 W·m-2。阴雨时段弱光照条件使草莓光合作用减弱，花果生长停滞，授粉困难；弱光照还造成植株徒长细弱，极易诱发病害，畸烂果率增加。对照组棚内太阳辐射有2 a超过了100 W·m-2，2018年棚内太阳辐射在对照组内数值最低，均值为56.7 W·m-2。对照组均值93.2 W·m-2，适宜草莓花果期生长发育。阴雨寡照时段总辐射均值较对照低61.4%。

2.2 连阴雨寡日照对草莓年产量和品质的影响

由表2可以看出，3个连阴雨寡日照年份草莓的小区产量、果实纵横径均显著(P<0.05)低于对照年份。2012年、2015年和2019年的小区产量分别比2011年、2016年和2018年减产10.3%、13.3%、11.1%%，平均减产11.6%；果横径、果纵径较对照年份平均偏小8.3%、9.4%。2015和2019年的畸烂果率均显著(P<0.05)高于对照年份，2012年的畸烂果率与对照年份差异不显著(P>0.05)。

2015年的单果质量显著(P<0.05)大于对照年份(2016年)，比对照年份高12.6%；2012年和2019年的单果质量显著(P<0.05)小于对照年份(2011年和2018年)，平均偏轻12.2%。2012和2015年的可溶性固形物含量显著低于对照年份，2019年可溶性固形物含量显著高于对照年份，可能是由于连阴雨寡日照对全年果实可溶性固形物含量总体影响有限，具体原因还需进一步研究。2015年总果数显著少于对照年份，2012年和2019年的总果数与对照年份差异不显著。说明连阴雨寡日照不是年总果数的主要影响因素。

2.3 连阴雨寡日照对草莓果实生长发育和产量、品质的影响

2018年12月1日至2019年3月6日，慈溪市累计降水量539.2 mm，是常年同期(215.4 mm)的2.5倍；降水日数63 d，比常年同期(37 d)偏多26 d；不间断降水最长18 d，出现在2月5至2月22日；累积日照时数仅130.2 h，比常年同期(372.9 h)偏少65%。2018—2019年的连阴雨寡日照灾害为试验组中最严重的，也是历史同期持续时间最长、雨量最多的年份，故对其进行深入分析，探究其对草莓生长发育和果实产量、品质的影响。

2.3.1 连阴雨寡日照对草莓产量的影响

连阴雨寡日照年份(2018—2019年)与对照年份(2017—2018年)草莓各月产量见图1。两年度均在12月底进入采果期，对照年份采果略早于连阴雨年份，12月采果量多于连阴雨寡日照年份，对照年份比连阴雨寡日照年份多59%；但由于该月采果量较少，均于月末开始采果，仅占全年产量6%～8%，可比性不明显。由于连阴雨前期影响还未凸显，连阴雨寡日照年份1月产量比对照年份高30%，两年度12月与1月的总和基本持平，差异不显著(P>0.05)，说明1月份之前连阴雨年份草莓产量还未受到明显影响。

2月连阴雨寡日照影响开始凸显，草莓产量受到明显抑制，当月产量较对照年份降低33.8%。2月正值农历新年前后，为草莓售价最高时段，约50～60元·kg-1，根据减产量估算，每667 m2受连阴雨寡日照影响损失约2 350元。受连阴雨寡日照滞后性影响，3月草莓产量较对照年份降低37.0%；此时草莓大量上市，按30元·kg-1计算，每667 m2损失约在4 541元。4月，连阴雨寡日照年份与对照年份产量相近，差异不显著(P>0.05)。综合分析，受连阴雨寡日照影响，产量降低最严重时段为2、3月份；虽然3月上旬天况已转好，但前茬草莓花果因受连阴雨寡日照影响未发育完全而减产持续，产量恢复需要一段时间。故连阴雨寡日照对草莓产量的影响还有滞后发灾特点。

表2 连阴雨寡日照年份与对照年份草莓产量、品质对比

将逐月产量累加可以看出连阴雨对全年产量影响的动态变化规律。两年度对比，对照年份的全年总产量比连阴雨寡日照年份高18.2%；其中，1月前累计总产量差异不显著(P>0.05)；从2月开始，连阴雨寡日照年份的总产量显著(P<0.05)低于对照年份，截至2月底，累计总产量较对照年份低13.7%，截至3月底，累计总产量较对照年份低25.8%。其中，3月份累计总产量差异最大，是受连阴雨寡日照影响最为凸显的月份。

柱上无相同小写字母表示与对照相比差异显著(P<0.05)。下同。Data marked without the same lowercase letters indicated significant difference compared with the control year at 0.05 level. The same as below.图1 草莓试验小区连阴雨寡日照年份(2018—2019)与对照年份(2017—2018)各月产量对比Fig.1 Monthly output in continuous rain and sunless year (2018—2019) and control year (2017—2018) in the strawberry experimental plot

2.3.2 连阴雨寡日照对草莓果实生长速率的影响

根据图2所示，对照年份(2017—2018)草莓第2茬果主花序1级花序第1果的果实坐果时间为1月3日，成熟采摘时间为3月6日，果实发育时长均值为61 d；连阴雨寡日照年份(2018—2019)大棚草莓第2茬果主花序1级花序第1果的果实坐果时间为12月28日，受连阴雨天气影响，果实生长减缓，成熟时间也推迟，3月5日采果，果实发育时长均值为66 d。连阴雨寡日照年份果实发育时长均值比对照年份延长了5 d。

对试验小区固定观测果果实横径生长对比发现，对照年份该批次观测果果实横径均值达5.2 cm，而连阴雨寡日照年份观测果实横径均值仅4.7 cm，说明受到连阴雨寡日照影响，草莓果实整体偏小。

对照年份1月份降水日数16 d，日照时数70.5 h；连阴雨寡日照年份1月降水日数17 d，日照时数66.3 h，两者较为接近；从果实前期膨大曲线来看，1月两者差异也较小，有着较好的对应关系。对照年份2月降水日数10 d，日照时数122.7 h；连阴雨年份2月降水日数多达21 d，日照时数仅为23 h，且日照时段集中于2019年2月上旬，整个2月基本为连阴雨寡日照典型灾害时段；在2月10日之前，2019年果实膨大速率在该时段快于2018年，但随着2019年2月中后期连阴雨灾害开始发生且2月中旬几乎无日照情况下，在本该迅速膨大的时段，果实生长出现延缓甚至停滞迹象，导致该时段果实生长速率减缓加剧，导致成熟时果实横径均值小于对照年份，果实横径均值比对照年份平均偏小9.6%。

2.3.3 连阴雨寡日照对果实单果质量的影响

选取表2中年平均指标差异有波动的单果质量指标进行逐月对比分析，结果如图3所示。单果质量指标逐月变化情况与各月产量变化有较好的对应关系。在12和1月份，连阴雨寡日照刚发生，其对成熟果单果质量影响有限，连阴雨寡日照年份单果质量分别比对照年份高21.4%和13.6%；随着连阴雨寡日照时间的延长，2、3、4月份连阴雨寡日照年份的月平均单果质量均小于对照年份，分别比对照年份减小3.8%、11.7%和13.9%。

图2 连阴雨寡照年份(2018—2019)与对照年份(2017—2018)同时段草莓果横径Fig.2 Fruit width of strawberry in the same period of continuous rain and sunless year (2018—2019) and control year (2017—2018)

图3 连阴雨寡日照年份(2018—2019)与对照年份(2017—2018)各月果实单果质量Fig.3 Single fruit weight in each month of the continuous rain and sunless year (2018—2019) and control year (2017—2018)

2.3.4 连阴雨寡日照对草莓可溶性固形物含量的影响

连阴雨寡日照年份共有2次较长时段的典型发生期，分别为2018年12月30日至2019年1月16日与2019年2月7日至2019年3月2日。由图4可以看出，1月上、中旬连阴雨寡日照年份可溶性固形物含量均值仅为10.7%和11.0%，对照组年份果实可溶性固形物含量分别为12.4%和12.2%。结合多年观测，果实可溶性固形物含量达到12%时，红颊草莓果实品质较佳。对照年份草莓果实较佳品质平均可维持到2月底或3月初，而连阴雨寡日照年份导致草莓可溶性固形物含量下降，出现口感不佳的情况。在2个阴雨时段的间歇期，1月下旬和2月上旬，草莓果实可溶性固形物含量又回升，分别为14.0%和13.8%，到达全年峰值，甚至超越同时段对照年份。由此可见，连阴雨寡日照对可溶性固形物含量抑制较明显，而在天况转好后，可以在较短时间内恢复反弹，在3月上旬结束连阴雨后，3月中旬又有个小的反弹峰值，是对该规律较好的验证。

3 结论与讨论

本研究根据2011—2019年试验棚内草莓品质数据和气温、相对湿度、太阳辐射等气象要素数据分析发现，冬春季连阴雨寡日照会导致大棚草莓减产，还会造成果实生长速率减缓、果实横纵径变小、单果质量降低、果实畸烂果率增加等不良影响。另外，连阴雨寡日照过程结束之后，草莓果实可溶性固形物含量短时间恢复反弹明显。

薛正平等[14]的研究表明，长时间寡日照会直接影响黄瓜单株产量，影响果实生长，造成采果时间延长，与本文中连阴雨导致草莓果实生长迟滞的结论较为一致；但其黄瓜遮光试验是在5—7月，与冬春季连阴雨寡日照发生时棚内实际小气候变化有较大差异；冬春季连阴雨寡照灾害发生时，同时会造成低温和高湿，所以其对草莓的影响是大棚内多个小气候要素综合作用的结果。张永红等[15]研究表明，大棚樱桃果实膨大期低温寡日照会导致果实裂果现象加剧，樱桃的花果期在4—5月份，裂果主要原因是湿度。本文研究表明，大棚草莓在连阴雨寡日照年份畸形果率和腐烂果率增加，这与冬春季低温、日照偏少、高湿等综合因素影响有关。

图4 连阴雨寡日照年份(2018—2019)与对照年份(2017—2018)草莓的可溶性固形物含量Fig.4 Soluble solid content in the continuous rain and sunless year (2018—2019) and control year (2017—2018)

顾蕴倩等[16]研究表明，弱光条件下小麦籽粒粗蛋白含量和面粉湿面筋含量与籽粒氮含量呈正相关。刘璐等[17]研究表明，连阴雨天气导致苹果成熟期着色率和着色度下降，果面光洁度下降，果外观品质劣变。本研究中，连阴雨寡日照会造成草莓可溶性固形物含量下降，出现口感不佳的情况，草莓畸形率增加，外观品质降低。上述其他作物关于寡日照的研究，寡日照处理多采用光照调节，未考虑其他气象因子的综合影响；在实际生产中，连阴雨寡日照灾害是由各类气象因子综合作用引起的[18]。本研究中，天气条件为自然发生，无人工干预，研究结果为阴雨寡照灾害发生年份对设施草莓生产的实际影响，该结果更有实际指导意义。

Keller等[19]的研究发现，光照强度对植株生长发育和营养物质含量有显著影响。阳圣莹等[20]研究表明，红蓝光配比为3∶1的LED光源条件下，草莓净光合速率、单果质量、可溶性糖含量较高。钱舒婷等[21]研究表明，大棚草莓补光效果最佳的光源为红蓝光配比4.9∶1的LED光源，但该试验选取北方冬春季75 d时长为研究对象，未结合是否发生连阴雨寡日照等天气因素。

在发生连阴雨寡日照灾害时段，可结合南方大棚设施条件给予相应的补光处理，深入探索连阴雨寡日照对草莓可溶性固形物含量的具体影响。此外，在草莓果实品质指标研究中，可加入草莓可溶性糖、可溶性蛋白和糖酸比等指标，进一步揭示连阴雨寡日照灾害对大棚草莓果实品质的影响特征，以期获得较为经济实用的灾害防御技术，帮助大棚草莓种植户减灾增收。另外，还可利用近年连阴雨灾害发生的气象数据，科学划分连阴雨灾害发生强度等级，构建连阴雨灾害预报模型，研发出针对连阴雨灾害设施草莓的预报预警技术方法，为冬春季设施草莓减灾增收提供理论支撑。