黃媛，楊英茹*，高欣娜，陳誠(chéng)，杜亞茹，李海杰，武猛，李瑜玲*

（1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院/石家莊市農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊050041；2.國(guó)家農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京100000）

番茄原產(chǎn)于南美洲，明萬(wàn)歷年間傳入我國(guó)用于觀賞，在我國(guó)種植栽培時(shí)間尚不足百年[1]，但隨著消費(fèi)者的喜愛(ài)以及種植技術(shù)的提高和普及，其種植面積迅速擴(kuò)大，現(xiàn)已成為我國(guó)栽培面積較為廣泛的作物之一[2]。番茄在我國(guó)南方地區(qū)多為露地種植，在北方地區(qū)多為保護(hù)地種植，設(shè)施農(nóng)業(yè)滿足了番茄反季生產(chǎn)的種植需求[3]。農(nóng)業(yè)設(shè)施的溫度變化與露地環(huán)境明顯不同，總體來(lái)說(shuō)，設(shè)施內(nèi)溫室效應(yīng)顯著，保溫效果好[4]。北方秋茬番茄主要在8月中下旬至9月初定植，翌年拉秧[5]，該茬番茄苗期至一穗花期間正值北方的盛夏季節(jié)，此時(shí)白天氣溫高、夜間保溫性好，因此設(shè)施內(nèi)溫度呈現(xiàn)白天氣溫高、晝夜溫差小的特點(diǎn)。

眾多學(xué)者對(duì)設(shè)施環(huán)境的熱因素變化規(guī)律進(jìn)行了研究。李小芳[6]利用VB6.0編程求解，將溫室地理參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)物性參數(shù)和氣象初始條件作為模型參數(shù)，對(duì)室內(nèi)空氣溫濕度和各內(nèi)表面的溫度進(jìn)行了預(yù)測(cè)；楊振超等[7]對(duì)冬季不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型節(jié)能日光溫室內(nèi)氣溫和濕度的差異進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)8：00拱圓型溫室內(nèi)的氣溫較琴弦式溫室平均高14.1℃；孟翠麗等[8]對(duì)湖北省火龍果種植大棚冬季最低氣溫與當(dāng)天棚外氣溫、前一天棚內(nèi)外氣溫各要素的相關(guān)性進(jìn)行分析，并構(gòu)建了低溫預(yù)報(bào)模型。但是，針對(duì)北方設(shè)施番茄苗期溫室內(nèi)氣溫變化特征的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

番茄幼苗對(duì)氣溫敏感，北方秋茬番茄定植后至一穗花現(xiàn)蕾階段常出現(xiàn)由于溫度管理不到位而造成幼苗徒長(zhǎng)，影響一穗果的生長(zhǎng)發(fā)育。因此，以北方地區(qū)秋茬番茄種植實(shí)際出發(fā)，以當(dāng)?shù)卦耘嘣O(shè)施的實(shí)際溫度為基礎(chǔ)，開(kāi)展溫室內(nèi)晝夜溫差變化規(guī)律的研究，以期指導(dǎo)當(dāng)?shù)厍锊绶迅咝a(chǎn)。

1 材料與方法

2018年和2019年在石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院趙縣農(nóng)業(yè)科技園區(qū)（東經(jīng)114°49′12″，北緯37°47′48″），連續(xù)2 a選擇種植番茄的的1號(hào)、3號(hào)和5號(hào)溫室作為研究對(duì)象。溫室東西走向80 m、跨度8 m，番茄種植面積489 m2，棚膜上下風(fēng)口可開(kāi)合，并裝有風(fēng)機(jī)可進(jìn)行通風(fēng)換氣、排濕降溫。

溫度數(shù)據(jù)為2008年和2009年秋茬設(shè)施栽培番茄定植后21 d內(nèi)的室溫。秋冬茬番茄的定植時(shí)間為當(dāng)年的8月17～24日，定植后即開(kāi)始進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集。使用國(guó)家農(nóng)業(yè)信息工程技術(shù)研究中心研制的溫室微型氣象站進(jìn)行溫度采集，氣象站空氣溫度傳感器測(cè)量范圍為-20～70℃，測(cè)量精度為±0.1℃。氣象站分別懸掛于溫室中部，每30 min自動(dòng)采集1次空氣溫度數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)和上傳，通過(guò)石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院（趙縣）農(nóng)業(yè)科技協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)（http：//123.127.160.69：10006/iot_sjz/sjz/sjzHome）“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”或“歷史數(shù)據(jù)”欄目進(jìn)行數(shù)據(jù)查看和下載。將當(dāng)日8：00至19：30的24個(gè)溫度數(shù)據(jù)取平均值，得到晝均溫度；將當(dāng)日20：00至次日7：30的24個(gè)溫度數(shù)據(jù)取平均值，得到夜均溫度。根據(jù)公式，計(jì)算晝夜溫差：

晝夜溫差=晝均溫度-夜均溫度

利用IBM SPSS Statistics 23軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的回歸分析，其中顯著性水平設(shè)置為α=0.05；利用Microsoft Excel軟件進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫室內(nèi)晝夜溫度及溫差的統(tǒng)計(jì)分析

2018年和2019年試驗(yàn)溫室的秋冬茬番茄緩苗期累計(jì)105 d。2 a調(diào)查結(jié)果（表1）顯示，溫室內(nèi)晝均溫度為25.31～37.76℃，夜均溫度為17.79～28.42℃；晝夜溫差為0.42～15.62℃，晝夜溫差≤3℃、3～6℃（含）、6～9℃（含）、＞9℃的天數(shù)分別為14、24、29和38 d，占統(tǒng)計(jì)總天數(shù)的比例依次為13%、23%、28%和36%?？梢钥闯觯O(shè)施番茄苗期溫室內(nèi)晝夜氣溫波動(dòng)較大，溫差≤6℃的天數(shù)占統(tǒng)計(jì)總天數(shù)的36%。

表1 秋冬茬番茄苗期溫室內(nèi)晝夜氣溫的變化Table 1 Changes of day and night temperature in greenhouse during tomato seedling stage in autumn and winter （益）

2.1 晝均溫度與晝夜溫差的回歸分析

利用晝夜溫差和晝均溫度數(shù)據(jù)繪制散點(diǎn)圖，以晝夜溫差（Y）為因變量、晝均溫度（X）為自變量對(duì)二者的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果（圖1）顯示，在95%置信區(qū)間晝夜溫差與晝均溫度呈線性正相關(guān)，一元回歸方程為Y=0.902X-21.687，其中晝均溫度的取值范圍為25.3～37.8℃。顯著性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，R2=0.807，較接近于1，說(shuō)明自變量—因變量形成的散點(diǎn)與回歸曲線較為接近；方差分析結(jié)果顯示，F(xiàn)=193.676，P=0.000（＜0.005），說(shuō)明回歸關(guān)系具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，可以將采集的晝溫經(jīng)過(guò)計(jì)算后代入回歸方程，提前預(yù)判當(dāng)天的晝夜溫差。

圖1 晝夜溫差—晝均溫度散點(diǎn)圖Fig.1 Scatter diagram of temperature difference between day and night and daily average temperature

前人研究結(jié)果顯示，在適宜溫度下，晝夜溫差為6℃左右時(shí)番茄苗生長(zhǎng)良好[9～12]。根據(jù)回歸方程得到晝夜溫差為6℃時(shí)的晝均溫度為30.7℃，即：晝均溫度＜30.7℃時(shí)晝夜溫差＜6℃，晝均溫度≥30.7℃時(shí)晝夜溫差≥6℃。將預(yù)估晝夜溫差與當(dāng)時(shí)番茄幼苗適宜生長(zhǎng)的晝夜溫差進(jìn)行比對(duì)，可提前進(jìn)行溫差預(yù)警，并提出溫差管理的指導(dǎo)意見(jiàn)。

3 結(jié)論與討論

許多學(xué)者對(duì)設(shè)施番茄苗期的溫室內(nèi)晝夜溫差管控進(jìn)行了研究。李莉等[9]研究顯示，在日均溫度22℃條件下，溫室內(nèi)晝夜溫差為6～8℃時(shí)番茄苗生育良好。朱凱[10]研究顯示，日平均溫度為18和25℃時(shí)，6℃晝夜溫差最有利于番茄葉片進(jìn)行光合作用。楊再?gòu)?qiáng)等[11]和張潔等[12]研究顯示，在日均溫度為25℃時(shí)，番茄的幼果坐果率、果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑、單果重量和單株產(chǎn)量均以6℃晝夜溫差處理最高?，F(xiàn)有研究結(jié)果均表明，在適宜溫度下，晝夜溫差為6℃左右時(shí)番茄苗生長(zhǎng)良好。

2018年和2019年連續(xù)2 a在石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院趙縣農(nóng)業(yè)科技園區(qū)選擇種植秋冬茬番茄的1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)溫室作為研究對(duì)象，利用溫室微型氣象站自動(dòng)采集各溫室番茄定植后21 d內(nèi)的空氣溫度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，番茄苗期溫室內(nèi)的晝均溫度為25.31～37.76℃，晝夜溫差為0.42～15.62℃，晝夜溫度波動(dòng)較大，溫差≤6℃的天數(shù)占統(tǒng)計(jì)總天數(shù)的36%；以晝夜溫差（Y）為因變量、晝均溫度（X）為自變量進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果顯示，在95%置信區(qū)間二者呈線性正相關(guān)，一元回歸方程為Y=0.902X-21.687（R2=0.807），據(jù)此得到晝夜溫差為6℃時(shí)的晝均溫度為30.7℃。在當(dāng)?shù)厍锊绶讶粘９芾碇?，可依?jù)回歸方程，利用采集的溫室內(nèi)晝溫（晝均溫度）對(duì)當(dāng)天的晝夜溫差進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警，并提出溫度調(diào)控管理的指導(dǎo)意見(jiàn)，當(dāng)晝均溫度≥30.7℃時(shí)晝夜溫差可≥6℃，當(dāng)晝均溫度＜30.7℃時(shí)應(yīng)及時(shí)開(kāi)啟通風(fēng)降溫設(shè)備。

由于多數(shù)學(xué)者對(duì)番茄苗不同溫差下的生長(zhǎng)評(píng)價(jià)試驗(yàn)均以較適宜的晝均溫度為前提，欲達(dá)到番茄苗期溫差精準(zhǔn)調(diào)控，可開(kāi)展以晝溫和溫差2個(gè)條件為影響因素的番茄苗期生長(zhǎng)試驗(yàn)，發(fā)掘不同晝溫下不同溫差對(duì)番茄苗生長(zhǎng)的影響，建立多晝溫條件下不同溫差的番茄苗生長(zhǎng)管理方案。同時(shí)，開(kāi)展不同品種的晝夜溫差生長(zhǎng)評(píng)價(jià)試驗(yàn)，發(fā)掘不同品種對(duì)不同溫差生長(zhǎng)表現(xiàn)的共性與差異性，結(jié)合設(shè)施溫差調(diào)控模型和自動(dòng)化溫控管理設(shè)備，建立番茄苗期智能化溫差管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)番茄種植的精準(zhǔn)管理[13～16]。