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摘要 本研究利用传感器长期监测烟台地区设施甜樱桃温棚内的光照、温湿度数据，结合产量、单果重、含水量、可溶性固形物和裂果率的品质指标，探索温棚内气候因素对烟台地区设施甜樱桃果实品质的影响。结果表明，樱桃产量、单果重和可溶性固形物与棚温间均为抛物线式关系，甜樱桃产量和单果重的最大值应该出现在生产周期日均温度为14.5～15.0 ℃时。可溶性固形物在11～15 ℃增加明显，在15～17 ℃时基本保持在18%以上；裂果率与湿度呈现指数关系，将大棚平均湿度控制在75%以下，可以尽可能降低裂果率。在生产过程中控制日均棚温为（15±0.5） ℃，日均湿度控制在75%以下，可以提高大樱桃产量超过20%，可溶性固形物含量提高18%以上。
关键词 设施甜樱桃；光照；温度；湿度；果实品质
中图分类号 S662.5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）09-0085-03
Abstract In this study，the illumination，temperature and humidity data was collected by long-term monitor sensors to investigate the relationship between greenhouse climatic factors and sweet cherry fruit qualities such as fruit yield，single fruit weight，water content，soluble solids content and crack rate in Yantai area.The results indicated that greenhouse daily average temperature showing a parabolic relationship with fruit yield，single fruit weight and soluble solids content.During production cycle，the max yield and single fruit weight was in 14.5～15 ℃；The soluble solids content significantly increased from 11 to 15 ℃，and maintained above 18% in 15～17 ℃；The crack rate showed a exponential relationship with humidity and the optimized humidity condition of reduced crack rate was below 75%.The daily average temperature（15±0.5）℃ and humidity below 75% condition can help increase cherry fruit yield 20% more and soluble solids content 18% more than normal conditions.
Key words greenhouse sweet cherry；illumination；temperature；humidity；fruit quality
大櫻桃是胶东地区最重要的经济树种之一。近年来，为了降低冻害对大樱桃的影响以及提前成熟获取更好的经济效益，设施温棚大樱桃发展成为了新的趋势[1-2]。但是我国设施栽培大樱桃的研究始于20世纪90年代，研究内容主要集中在整枝、施肥、病虫害防治等栽培技术方面。由于設施温棚大樱桃栽培有别于露天的环境，设施温棚产生的小气候例如温度、光照、湿度等因素，直接影响着大樱桃的产量和质量[2]。发展设施温棚大樱桃必须要考虑温棚带来的小环境因素影响，为此有部分气象资料研究获得了棚内外的模型，为温棚的气温控制提供了部分参考[3-5]，但是要获得最佳的温棚大樱桃所需要的气候因素阈值，实现利用现有的自动化设备编程模糊化控制，还需要借助于新的监控设备和生物学试验进行探讨。
本研究以烟台地区设施温棚甜樱桃为研究对象，利用设施温棚的气象数据，研究温棚内气候因素对大樱桃果实品质的影响，研究结果可为设施甜樱桃精确栽培环境管理提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验概况
试验于2016年在山东省芝罘区黄务街道官庄村大樱桃种植基地进行。试验大棚顶高6 m、宽13 m、长80 m，东西走向，株距3 m，棚内主栽大樱桃品种为美早，授粉树品种为拉宾斯。12月20日前后开始覆盖棚膜，花期采用人工授粉，管理施肥条件为扣棚前土壤开沟施加有机肥1次，分别于开花前、开花后、坐果期、果实膨大期及采摘后叶面喷施海藻有机肥1次。分别选取有代表性的温棚（A）和周边洼地温棚（B）及高地无遮挡温棚（C），管理方式相同。
1.2 试验方法
大棚大樱桃园的光照、气温湿度由传感器（搜博SM3-560B光照度采集模块，搜博SM1910B温湿度一体变送器）采集，安装于大棚中心离地1.8 m处。试验时间为2016年1月1日至5月10日，每1 s采集信号1次，每1 min自动记录1次。
在大棚内外分别选取12株生长健壮、长势相近的大樱桃树作为固定观测树，每隔5 d观察1次。统计产量、单果重、裂果率、含水量、可溶性固形物指标[6]。
1.3 数据统计与分析
试验数据采用Microsoft Powerbi软件进行处理分析。
2 结果与分析
2.1 不同大棚的光照、温湿度环境因子变化规律 由于温棚地理环境的不同导致日光照辐射量的不同，平均日照辐射量为高地无遮挡温棚>代表性温棚>低洼地温棚（图1），高地温棚随月份推移日照量变化较大。由于设施温棚的能量主要源于日照辐射，虽然设施化温棚管理中利用自动化放风机进行22 ℃放风操作，但由于辐射量差异较大，高照度温棚C在扣棚起始升温过程就领先于A、B棚，随月份推移差距逐渐减少，平均温度的变化规律与日照辐射规律一致（图2）。湿度的变化未随日照辐射量的增高而受影响，在1—4月的观察结果中发现，A、C棚的日均湿度变化规律基本一致，但低辐射量B棚的空气湿度明显高于其他2组（图3），由照度低、放风操作较少导致。3组设施温棚的环境因子的变化规律明显，适合本文研究不同温室内气候因素对樱桃品质的影响。
2.2 不同温棚内气候条件对大樱桃果品质量和产量的影响
由表1可知，代表性温棚A的产量和单果重最高，较B棚增产20.3%，高照度温棚C的产量和单果重居中；A、C棚的裂果率为5‰左右，可溶性固形物均大于18%，较B棚提高18%以上。低照度B棚的产量较A、C棚减产明显，单果重也最低，可溶性固形物含量最低，仅为15.4%，且B棚裂果率最高，为A棚的3.5倍。综合果品质量和产量，为温棚A>温棚C>温棚B。
2.3 设施温棚温湿度对大樱桃果品产量和品质影响的相关性分析
2.3.1 温度对产量和品质的相关性分析。为了进一步确定设施温棚中温度对甜樱桃产量和品质的影响，本研究选用2—4月（甜樱桃开花、坐果至采摘的生产周期）的温棚日平均作为自变量，分别统计产量、可溶性固形物和单果重为因变量做回归分析（图4）。结果发现，3组因变量与温棚温度间大都呈现出抛物线状态多项式回归，且R2均大于0.9，回归线具有一定的参考价值。高低温均不利于甜樱桃最佳产量，根据公式判断，甜樱桃产量和单果重的最大值出现在生产周期日均温度14.5～15.0 ℃時。可溶性固形物在 11～15 ℃时增加明显，在超过15～17 ℃时基本保持在18%以上。
2.3.2 棚内湿度对含水量与裂果率的相关性分析。美早品种裂果是一个普遍现象，一般认为是膨果期空气湿度和果内含水量失衡造成。设施温棚的生产条件有别于露天，本研究选用设施温棚的湿度数据（2—4月），分析裂果率和含水量与湿度间的相关性。由图5（a）可知，裂果率与湿度呈现指数关系，将大棚平均湿度控制在75%以下可以尽可能地降低裂果率；超过75%，裂果率将指数倍增，对经济效益造成影响。由图5（b）可知，果实的含水量在大棚湿度测试范围内呈现出线性关系。综合考虑裂果因素和果品含水量品质，适合的生产期温棚平均湿度为75%最佳。
2.4 温棚光照对大樱桃产量和品质的影响
甜樱桃设施温棚的能量因素主要源于太阳能，太阳能决定了设施温棚内部的温湿度变化规律。烟台地区设施甜樱桃在开花和坐果期，辐射量仅对开花坐果期时间的推移影响明显。本研究结果表明，3—4月膨果期，日平均辐射量为15 000 lx为最佳，同时温棚也可以获得很好的温湿度控制。辐射量不足将导致温棚湿度较大，且光合作用效率降低，不利于生产。相反膨果期日辐射量过大，虽然可以有效地抑制温棚湿度过大，但是由于午间光照度过高（超过25 000 lx），导致产生光抑制现象，造成光合作用休眠[7]，从而造成产量和品质有所下降（图6）。
3 结论与讨论
由于生产周期中长时间温室环境栽培，设施温棚中的甜樱桃对光照和温湿度的需求都有别于露地环境，在露地环境中5月末趋近成熟时，樱桃树体冠层温度超过35 ℃属于正常生产条件[6]，但在设施温棚中，如果棚温达到35 ℃将出现严重的叶灼等生产事故。因此，研究设施温棚内气候条件变化极为重要。
本研究利用传感器长期监测和试验数据结合分析，初步获得了烟台地区设施温棚甜樱桃生产最佳的温棚内气候条件：花期昼温12～22 ℃，夜温6～8 ℃；果实膨大期昼温13～23 ℃，夜温8～10 ℃；着色至采收期，昼温16～25 ℃，夜 温 10～12 ℃，温棚湿度白天控制在50%，夜间不超过80%。本研究结果相对于大连地区温棚优产数据“花期昼温18～20 ℃，夜温7～8 ℃，空气相对湿度50%；果实膨大期昼温16～20 ℃，夜温10 ℃左右，空气相对湿度60%；着色至采收期，昼温20～25 ℃，夜 温 10～12 ℃，空气相对湿度50%”基本相同，应为地域温度和采摘时间差异所致[8]。
考虑到目前设施温棚的自动化水平和投资成本，温棚的能量来源仍然是随时变更的太阳能，放风设备的操作时间和棚内变化参数很难达到完全精确调控。因此，必须研究出气候因子和果品生产间的相关关系，建立数理逻辑模型，才能适用于新型智能温棚的开发。鉴于甜樱桃产量品质与光照和温度在一定范围内成正比关系，与湿度成反比，进行多组比较测试，总结出模型公式：D=L×T/H/（M/3）/1000。该公式用于评价烟台地区设施温棚的综合性质。其中D代表设施温棚辐射综合性质参数，L为平均光照度，T为平均温度，H为平均湿度，M为月份数字（限1—5月）。本研究表明，参数D值的优选范围为2～5之间。当D值小于2时，说明棚内辐射量不足，应采取选用透光度高的棚膜或提升放风温度，减少放风时间等措施；当D值大于5时，说明温棚辐射能过高，应选取低透度的棚膜，或遮荫措施进行调控。
4 参考文献
[1] 万学鹏.温棚樱桃的栽培技术[J].现代园艺，2013（9）：24-25.
[2] 黄贞光，刘聪利，李明，等.近20年国内外甜樱桃产业发展动态及对未來的预测[J].果树学报，2014（增刊1）：1-6.
[3] 高永.北方日光温室栽培关键因素对大樱桃生长生理特性的影响及其耐盐性[D].天津：天津农学院，2012.
[4] 袁静，王令军，秦增良，等.大棚小气候特征及其对大樱桃生长的影响[J].山东农业科学，2015（9）：112-114.
[5] 袁静，王令军，徐剑平，等.大樱桃大棚小气候特征分析及预报[J].中国农学通报，2015（19）：173-179.
[6] 李延菊，孙庆田，张序，等.避雨栽培对大樱桃园生态因子及生理特性的影响[J].果树学报，2014（增刊1）：90-97.
[7] 杨江山，常永义，种培芳.3个樱桃品种光合特性比较研究[J].园艺学报，2005（5）：8-12.
[8] 孙洪强，平树友，曹瑞，等.大樱桃美早日光温室栽培技术[J].山西果树，2013（6）：14-15.
关键词 设施甜樱桃；光照；温度；湿度；果实品质
中图分类号 S662.5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）09-0085-03
Abstract In this study，the illumination，temperature and humidity data was collected by long-term monitor sensors to investigate the relationship between greenhouse climatic factors and sweet cherry fruit qualities such as fruit yield，single fruit weight，water content，soluble solids content and crack rate in Yantai area.The results indicated that greenhouse daily average temperature showing a parabolic relationship with fruit yield，single fruit weight and soluble solids content.During production cycle，the max yield and single fruit weight was in 14.5～15 ℃；The soluble solids content significantly increased from 11 to 15 ℃，and maintained above 18% in 15～17 ℃；The crack rate showed a exponential relationship with humidity and the optimized humidity condition of reduced crack rate was below 75%.The daily average temperature（15±0.5）℃ and humidity below 75% condition can help increase cherry fruit yield 20% more and soluble solids content 18% more than normal conditions.
Key words greenhouse sweet cherry；illumination；temperature；humidity；fruit quality
大櫻桃是胶东地区最重要的经济树种之一。近年来，为了降低冻害对大樱桃的影响以及提前成熟获取更好的经济效益，设施温棚大樱桃发展成为了新的趋势[1-2]。但是我国设施栽培大樱桃的研究始于20世纪90年代，研究内容主要集中在整枝、施肥、病虫害防治等栽培技术方面。由于設施温棚大樱桃栽培有别于露天的环境，设施温棚产生的小气候例如温度、光照、湿度等因素，直接影响着大樱桃的产量和质量[2]。发展设施温棚大樱桃必须要考虑温棚带来的小环境因素影响，为此有部分气象资料研究获得了棚内外的模型，为温棚的气温控制提供了部分参考[3-5]，但是要获得最佳的温棚大樱桃所需要的气候因素阈值，实现利用现有的自动化设备编程模糊化控制，还需要借助于新的监控设备和生物学试验进行探讨。
本研究以烟台地区设施温棚甜樱桃为研究对象，利用设施温棚的气象数据，研究温棚内气候因素对大樱桃果实品质的影响，研究结果可为设施甜樱桃精确栽培环境管理提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验概况
试验于2016年在山东省芝罘区黄务街道官庄村大樱桃种植基地进行。试验大棚顶高6 m、宽13 m、长80 m，东西走向，株距3 m，棚内主栽大樱桃品种为美早，授粉树品种为拉宾斯。12月20日前后开始覆盖棚膜，花期采用人工授粉，管理施肥条件为扣棚前土壤开沟施加有机肥1次，分别于开花前、开花后、坐果期、果实膨大期及采摘后叶面喷施海藻有机肥1次。分别选取有代表性的温棚（A）和周边洼地温棚（B）及高地无遮挡温棚（C），管理方式相同。
1.2 试验方法
大棚大樱桃园的光照、气温湿度由传感器（搜博SM3-560B光照度采集模块，搜博SM1910B温湿度一体变送器）采集，安装于大棚中心离地1.8 m处。试验时间为2016年1月1日至5月10日，每1 s采集信号1次，每1 min自动记录1次。
在大棚内外分别选取12株生长健壮、长势相近的大樱桃树作为固定观测树，每隔5 d观察1次。统计产量、单果重、裂果率、含水量、可溶性固形物指标[6]。
1.3 数据统计与分析
试验数据采用Microsoft Powerbi软件进行处理分析。
2 结果与分析
2.1 不同大棚的光照、温湿度环境因子变化规律 由于温棚地理环境的不同导致日光照辐射量的不同，平均日照辐射量为高地无遮挡温棚>代表性温棚>低洼地温棚（图1），高地温棚随月份推移日照量变化较大。由于设施温棚的能量主要源于日照辐射，虽然设施化温棚管理中利用自动化放风机进行22 ℃放风操作，但由于辐射量差异较大，高照度温棚C在扣棚起始升温过程就领先于A、B棚，随月份推移差距逐渐减少，平均温度的变化规律与日照辐射规律一致（图2）。湿度的变化未随日照辐射量的增高而受影响，在1—4月的观察结果中发现，A、C棚的日均湿度变化规律基本一致，但低辐射量B棚的空气湿度明显高于其他2组（图3），由照度低、放风操作较少导致。3组设施温棚的环境因子的变化规律明显，适合本文研究不同温室内气候因素对樱桃品质的影响。
2.2 不同温棚内气候条件对大樱桃果品质量和产量的影响
由表1可知，代表性温棚A的产量和单果重最高，较B棚增产20.3%，高照度温棚C的产量和单果重居中；A、C棚的裂果率为5‰左右，可溶性固形物均大于18%，较B棚提高18%以上。低照度B棚的产量较A、C棚减产明显，单果重也最低，可溶性固形物含量最低，仅为15.4%，且B棚裂果率最高，为A棚的3.5倍。综合果品质量和产量，为温棚A>温棚C>温棚B。
2.3 设施温棚温湿度对大樱桃果品产量和品质影响的相关性分析
2.3.1 温度对产量和品质的相关性分析。为了进一步确定设施温棚中温度对甜樱桃产量和品质的影响，本研究选用2—4月（甜樱桃开花、坐果至采摘的生产周期）的温棚日平均作为自变量，分别统计产量、可溶性固形物和单果重为因变量做回归分析（图4）。结果发现，3组因变量与温棚温度间大都呈现出抛物线状态多项式回归，且R2均大于0.9，回归线具有一定的参考价值。高低温均不利于甜樱桃最佳产量，根据公式判断，甜樱桃产量和单果重的最大值出现在生产周期日均温度14.5～15.0 ℃時。可溶性固形物在 11～15 ℃时增加明显，在超过15～17 ℃时基本保持在18%以上。
2.3.2 棚内湿度对含水量与裂果率的相关性分析。美早品种裂果是一个普遍现象，一般认为是膨果期空气湿度和果内含水量失衡造成。设施温棚的生产条件有别于露天，本研究选用设施温棚的湿度数据（2—4月），分析裂果率和含水量与湿度间的相关性。由图5（a）可知，裂果率与湿度呈现指数关系，将大棚平均湿度控制在75%以下可以尽可能地降低裂果率；超过75%，裂果率将指数倍增，对经济效益造成影响。由图5（b）可知，果实的含水量在大棚湿度测试范围内呈现出线性关系。综合考虑裂果因素和果品含水量品质，适合的生产期温棚平均湿度为75%最佳。
2.4 温棚光照对大樱桃产量和品质的影响
甜樱桃设施温棚的能量因素主要源于太阳能，太阳能决定了设施温棚内部的温湿度变化规律。烟台地区设施甜樱桃在开花和坐果期，辐射量仅对开花坐果期时间的推移影响明显。本研究结果表明，3—4月膨果期，日平均辐射量为15 000 lx为最佳，同时温棚也可以获得很好的温湿度控制。辐射量不足将导致温棚湿度较大，且光合作用效率降低，不利于生产。相反膨果期日辐射量过大，虽然可以有效地抑制温棚湿度过大，但是由于午间光照度过高（超过25 000 lx），导致产生光抑制现象，造成光合作用休眠[7]，从而造成产量和品质有所下降（图6）。
3 结论与讨论
由于生产周期中长时间温室环境栽培，设施温棚中的甜樱桃对光照和温湿度的需求都有别于露地环境，在露地环境中5月末趋近成熟时，樱桃树体冠层温度超过35 ℃属于正常生产条件[6]，但在设施温棚中，如果棚温达到35 ℃将出现严重的叶灼等生产事故。因此，研究设施温棚内气候条件变化极为重要。
本研究利用传感器长期监测和试验数据结合分析，初步获得了烟台地区设施温棚甜樱桃生产最佳的温棚内气候条件：花期昼温12～22 ℃，夜温6～8 ℃；果实膨大期昼温13～23 ℃，夜温8～10 ℃；着色至采收期，昼温16～25 ℃，夜 温 10～12 ℃，温棚湿度白天控制在50%，夜间不超过80%。本研究结果相对于大连地区温棚优产数据“花期昼温18～20 ℃，夜温7～8 ℃，空气相对湿度50%；果实膨大期昼温16～20 ℃，夜温10 ℃左右，空气相对湿度60%；着色至采收期，昼温20～25 ℃，夜 温 10～12 ℃，空气相对湿度50%”基本相同，应为地域温度和采摘时间差异所致[8]。
考虑到目前设施温棚的自动化水平和投资成本，温棚的能量来源仍然是随时变更的太阳能，放风设备的操作时间和棚内变化参数很难达到完全精确调控。因此，必须研究出气候因子和果品生产间的相关关系，建立数理逻辑模型，才能适用于新型智能温棚的开发。鉴于甜樱桃产量品质与光照和温度在一定范围内成正比关系，与湿度成反比，进行多组比较测试，总结出模型公式：D=L×T/H/（M/3）/1000。该公式用于评价烟台地区设施温棚的综合性质。其中D代表设施温棚辐射综合性质参数，L为平均光照度，T为平均温度，H为平均湿度，M为月份数字（限1—5月）。本研究表明，参数D值的优选范围为2～5之间。当D值小于2时，说明棚内辐射量不足，应采取选用透光度高的棚膜或提升放风温度，减少放风时间等措施；当D值大于5时，说明温棚辐射能过高，应选取低透度的棚膜，或遮荫措施进行调控。
4 参考文献
[1] 万学鹏.温棚樱桃的栽培技术[J].现代园艺，2013（9）：24-25.
[2] 黄贞光，刘聪利，李明，等.近20年国内外甜樱桃产业发展动态及对未來的预测[J].果树学报，2014（增刊1）：1-6.
[3] 高永.北方日光温室栽培关键因素对大樱桃生长生理特性的影响及其耐盐性[D].天津：天津农学院，2012.
[4] 袁静，王令军，秦增良，等.大棚小气候特征及其对大樱桃生长的影响[J].山东农业科学，2015（9）：112-114.
[5] 袁静，王令军，徐剑平，等.大樱桃大棚小气候特征分析及预报[J].中国农学通报，2015（19）：173-179.
[6] 李延菊，孙庆田，张序，等.避雨栽培对大樱桃园生态因子及生理特性的影响[J].果树学报，2014（增刊1）：90-97.
[7] 杨江山，常永义，种培芳.3个樱桃品种光合特性比较研究[J].园艺学报，2005（5）：8-12.
[8] 孙洪强，平树友，曹瑞，等.大樱桃美早日光温室栽培技术[J].山西果树，2013（6）：14-15.