寡照胁迫对温室番茄开花坐果特性的影响

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2022.04.010

摘要/Abstract

摘要：

以番茄品种“金冠5号”为试验材料, 利用2015—2019年山东省农科院日光温室中不同层数的遮阳网模拟不同寡照(PAR≤200 μmol·m^-2·s^-1)持续日数(0 d、1 d、3 d、5 d、7 d、9 d), 观测番茄开花后各穗花开花期(Blooming Date, BD)、开花数(Number of Flowers, NoF)、开花率(Flower Rate, FR)、坐果率(Fruit Setting Rate, FSR), 分析寡照胁迫对番茄开花坐果特性的影响, 并基于温光效应(Accumulated Photo-thermal effectiveness, APTE)建立寡照胁迫对番茄开花坐果特性影响的模拟模型, 对其进行验证, 并与PAR日积分法(PAR)构建的模型进行对比。结果表明: 寡照胁迫下, 番茄六穗花开花期不同程度推迟, 尤其是遭受寡照胁迫直接影响的第二、第三穗花开花期推迟最明显, 幅度最大, 持续寡照7—9 d, 番茄第二穗花开花期较对照推迟一周左右; 番茄单穗果实数、坐果率均随寡照持续天数的增加呈降低趋势, 寡照持续时间越长、降幅越大; 基于APTE构建的模型明显提高了寡照胁迫下番茄开花坐果特性的预测精度, 与PAR法相比, 番茄第二、第三穗花BDC、NoFC、FRC和FSRC回归估计标准误差(RMSE)分别降低了25.5%、16.7%、21.2%、23.8%和31.4%、22.4%、25.2%、26.6%。

关键词: 日光温室, 寡照胁迫, 温光效应

Abstract:

In this study, the tomato variety "Golden Crown No.5" was used as the test material. From 2015 to 2019, the sun-shading net was used in the solar greenhouse to design different duration days (0 d, 1 d, 3 d, 5 d, 7 d, and 9 d) of less irradiation (PAR≤200 μmol·m^-2 s^-1). Blooming Date (BD), Number of Flowers (NoF), Flower Rate (FR), and Fruit Setting Rate (FSR) of each ear of tomato were measured after flowering. Also, the influence of less irradiation stress on the characteristics of flowering and fruit setting in tomatoes was analyzed, and the simulated model of the influence of less irradiation stress on the characteristics of flowering and fruit setting in tomatoes was established based on the accumulated photo-thermal effectiveness (APTE), which was verified using independent data, and compared with the simulation model constructed by PAR daily integral method (PAR). The results show that the flowering time of six panicles of tomato is delayed to different degrees under less irradiation stress, especially for the second and third panicles directly affected by less irradiation stress. The flowering time of the second panicles of tomato is delayed by about one week compared with CK for 7-9 days. The number of fruit per panicle and fruit setting rate of tomato decreases with the increase of the duration of less irradiation, and the longer the duration of less irradiation, the greater the decrease. The model based on APTE significantly improves the prediction accuracy of tomato flowering and fruit setting characteristics under less irradiation stress. Compared with PAR method, The standard errors (RMSE) of BDC, NoFC, FRC and FSRC regression estimation of the second and third panicles of tomato are reduced by 25.5%, 16.7%, 21.2%, 23.8% and 31.4%, 22.4%, 25.2%, 26.6%, respectively.

Key words: Solar greenhouse, Less irradiation tress, Accumulated photo-thermal effectiveness

中图分类号:

S641.2/S626

张继波,李楠,邱粲,薛晓萍. 寡照胁迫对温室番茄开花坐果特性的影响[J]. 气象与环境学报, 2022, 38(4): 85-92.

Ji-bo ZHANG,Nan LI,Can QIU,Xiao-ping XUE. Effects of less irradiation stress on the characteristics of flowering and fruit-setting of tomato in solar greenhouse[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2022, 38(4): 85-92.

图/表 9

表1

图1

图2

图3

图4

图5

表2

图6

表3

参考文献 32

1	Adams S R , Cockshull K E , Cave C R J . Effects of temperature on the growth and development of tomato fruits[J]. Annals of Botany, 2001, 88 (5): 869- 877. doi: 10.1006/anbo.2001.1524
2	杜明哲, 鲁坦, 朱玉周, 等. 1961—2019年河南秋季连阴雨天气气候特征分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37 (4): 54- 62. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.04.008
3	史珺, 赵玉洁. 天津市东丽区一次持续性雾霾天气过程的特征及影响要素分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37 (5): 8- 12.
4	马雁军, 赵胡笳, 刘宇飞, 等. 中国东北地区重污染事件气溶胶浓度变化与天气形势分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37 (5): 13- 19. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.05.003
5	张继波, 陈辰, 李楠, 等. 极端寡照天气对设施番茄光合特性及抗氧化酶活性的影响[J]. 山东农业科学, 2017, 49 (3): 64- 68.
6	马帅, 王春迎, 刘孟雄, 等. 晋城市冬春PM_2.5和PM₁₀污染水平时空分布及其与气象因子的关系[J]. 气象与环境科学, 2020, 43 (1): 96- 103.
7	Rylski I , Spigelman M . Effect of shading on plant development, yield and fruit quality of sweet pepper grown under conditions of high temperature and radlation[J]. Scientia Horticulturae, 1986, 29 (1/2): 31- 35.
8	Ishida K . Influence of respiration rate and metabolic substances on nodal position of first flower bud of eggplant seedlings[J]. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science, 1989, 58 (3): 657- 664. doi: 10.2503/jjshs.58.657
9	李煜姗, 李平, 杨再强, 等. 低温寡照影响番茄幼苗根系有机酸代谢和养分吸收[J]. 中国农业气象, 2019, 40 (8): 512- 522. doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2019.08.004
10	杨振华. 不同补光时段对日光温室草莓生长的影响[J]. 山西农业科学, 2019, 47 (6): 1002- 1004.
11	朱雨晴, 薛晓萍. 不同遮阴日数对花果期番茄开花坐果特性的影响[J]. 干旱气象, 2020, 38 (5): 820- 827.
12	毛丽萍, 李亚灵, 温祥珍. 苗期昼夜温差对番茄产量形成因子的影响分析[J]. 农业工程学报, 2012, 28 (16): 172- 177.
13	朱丽云, 杨再强, 李军, 等. 花期低温寡照对番茄开花坐果特性及果实品质的影响[J]. 中国农业气象, 2017, 38 (7): 456- 465. doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2017.07.007
14	熊宇. 寡照对设施黄瓜生长和品质的影响及模拟研究[D]. 南京: 南京信息工程大学, 2017.
15	张继波, 薛晓萍, 李楠, 等. 持续寡照对温室番茄开花座果、产量及果实品质的影响[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (2): 85- 91.
16	杨再强, 罗卫红, 陈发棣, 等. 温室标准切花菊发育模拟与收获期预测模型研究[J]. 中国农业科学, 2007, 40 (6): 1229- 1235.
17	Baumgärtner J , Hartmann J . The use of phenology models in plant conservation programmes: the establishment of the earliest cutting date for the wild daffodil Narcissus radiiflorus[J]. Biological Conservation, 2000, 93 (2): 155- 161.
18	Snipen L G , Moe R , Rϕreng J . Influence of potential growth factors in predicting time to flowering in poinsettia(Euphorbia pulcherrima)[J]. Scientia Horticulturae, 1999, 81 (3): 345- 359.
19	袁昌梅, 罗卫红, 邰翔, 等. 温室网纹甜瓜干物质分配、产量形成与采收期模拟研究[J]. 中国农业科学, 2006, 39 (2): 353- 360.
20	兰海鹏, 贾富国, 唐玉荣, 等. 库尔勒香梨成熟度量化评价方法[J]. 农业工程学报, 2015, 31 (5): 325- 330.
21	倪纪恒, 罗卫红, 李永秀, 等. 温室番茄叶面积与干物质生产的模拟[J]. 中国农业科学, 2005, 38 (8): 1629- 1635.
22	邹雨伽. 低温寡照对苗期设施番茄生长和果实的影响及模拟[D]. 南京: 南京信息工程大学, 2017.
23	国家气象局. 农业气象观测规范(上卷)[M]. 北京: 气象出版社, 1993.
24	Larsen R U , Persson L . Modelling flower development in greenhouse chrysanthemum cultivars in relation to temperature and response group[J]. Scientia Horticulturae, 1999, 80 (1/2): 73- 89.
25	Nothnagl M , Kosiba A . Predicting the effect of irradiance and temperature on the flower diameter of greenhouse grown Chrysanthemum[J]. Scientia Horticulturae, 2004, 99 (3/4): 319- 329.
26	徐国彬, 罗卫红, 陈发棣, 等. 温度和辐射对一品红发育及主要品质指标的影响[J]. 园艺学报, 2006, 33 (1): 168- 171.
27	张继波, 杨再强, 张静, 等. 红光与远红光比值对切花菊'神马'发育和外观品质的影响[J]. 生态学杂志, 2012, 31 (4): 816- 822.
28	刘寿东, 杨再强, 苏天星, 等. 定植密度对日光温室甜椒干物质生产与分配影响的模拟研究[J]. 生态学报, 2010, 30 (15): 4056- 4064.
29	王新, 马富裕, 刁明, 等. 加工番茄地上部干物质分配与产量预测模拟模型[J]. 农业工程学报, 2013, 29 (22): 171- 179.
30	胡文海, 喻景权. 低温弱光对番茄叶片光合作用和叶绿素荧光参数的影响[J]. 园艺学报, 2001, 28 (1): 41- 46.
31	陈迪新, 李小静, 赵静, 等. 开花前低温对梨花粉活力和花粉管伸长的影响[J]. 中国果树, 2013, (2): 27- 28.
32	黄海静. 设施杨梅环境调控决策支持系统[D]. 南京: 南京信息工程大学, 2012.

试验批次	试验时段
试验1	2015年12月5—14日
试验2	2016年12月5—14日
试验3	2017年11月28日至12月7日
试验4	2018年12月1—9日
试验5	2019年12月31日至2020年1月8日

方法		APTE(A)		PAR(P)
指标		拟合方程	R²	拟合方程	R²
	BDC	BDC=1.8815A^0.9145	0.9735	BDC=0.5811P^0.9147	0.9746
第二穗花	NoFC	NoFC=0.4926A + 0.0385	0.9681	NoFC=0.1359P + 0.0414	0.9691
第二穗花	FRC	FRC=5.0975A^1.012	0.9444	FRC=1.3891P^1.0123	0.9454
	FSRC	FSRC=3.176A³-21.733A²+49.241A-23.183	0.9999	FSRC=2.3942P-6.0106	0.8809
	BDC	BDC=1.8693A^0.8727	0.9683	BDC=0.6094P^0.8728	0.9691
第三穗花	NoFC	NoFC=0.2702A^1.1904	0.9940	NoFC=0.0587P^1.1897	0.9936
第三穗花	FRC	FRC=4.5121A+1.4855	0.9670	FRC=1.2451P + 1.5129	0.9679
	FSRC	FSRC=6.5015A-7.0925	0.9489	FSRC=1.7945P-7.0562	0.9501

品质指标		APTE方法		PAR方法
品质指标		RMSE	R	RMSE	R
	BDC	0.35	0.9915	0.47	0.9899
第二穗花	NoFC	0.30	0.9906	0.36	0.9911
第二穗花	FRC	1.97	0.9689	2.50	0.9683
	FSRC	4.14	0.9999	5.43	0.9386
	BDC	0.48	0.9729	0.70	0.9728
第三穗花	NoFC	0.38	0.9616	0.49	0.9622
第三穗花	FRC	2.67	0.9683	3.57	0.9678
	FSRC	5.72	0.9389	7.79	0.9386

[1]	马凤莲, 魏瑞江, 王鑫, 吴显春, 孙庆川. 日光温室黄瓜生长积温研究[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(4): 85-92.
[2]	李楠, 薛晓萍, 李鸿怡. 基于信息扩散的山东省日光温室风灾风险评估[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(5): 149-155.
[3]	李春, 薛庆禹, 宫志宏, 郭晶, 董朝阳, 刘淑梅. 天津地区典型砖后墙日光温室剖面热通量日变化特征[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(6): 137-141.
[4]	李石, 张菁, 张淑杰, 宋晓巍, 慕臣英, 徐全辉, 郑闯, 刘青. 沈阳地区日光温室内最低气温变化特征及其预报模型研究[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(6): 130-136.
[5]	张淑杰, 孙立德, 马成芝, 张菁, 陈艳秋, 李广霞, 韩秀君, 吴曼丽, 郭海. 日光温室番茄低温冻害指标确定及温度预报模型建立[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(4): 98-105.
[6]	陈笑娟,魏瑞江,薛华,花国军,王鑫,乐章燕. 日光温室中加扣小拱棚的温湿度效应[J]. 气象与环境学报, 2014, 30(5): 98-105.
[7]	李宁,黎贞发,申双和,李春,刘淑梅,于红. 日光温室电暖风机加温效果评估与经济投入分析[J]. 气象与环境学报, 2013, 29(4): 100-105.
[8]	王鹏飞,于秀捷,薄尔琳,杨宁. 塑料棚面日光温室设计与增温效果[J]. 气象与环境学报, 2008, 24(4): 27-30.
[9]	马成芝,孙立德,穆春华. 喀左日光温室内气温变化规律及其应用[J]. 气象与环境学报, 2007, 23(5): 49-52.
[10]	张翠艳,张丽华. 辽西日光温室养殖螺旋藻气象条件和调控技术研究 [J]. 气象与环境学报, 2002, 18(1): 32-33.
[11]	孟令久. 日光温室栽培油桃实用技术初探[J]. 气象与环境学报, 2001, 17(3): 24-24.