弥雾栽培对姜田小气候及生姜生长的影响

　　摘要：为创新生姜栽培技术模式，以传统遮光栽培和裸地栽培为对照，研究弥雾栽培对姜田小气候及生姜生长、产量和叶片水气交换参数的影响。结果表明，弥雾栽培可通过增加空气湿度，降低植株冠层气温及叶温，增大叶片气孔导度，显著增强叶片的光合速率及蒸腾速率，提高水分利用效率。弥雾栽培生姜植株地上部生长量虽不及传统遮光栽培，但根茎生长量较大，产量可达2688.68kg·(667m2)-1，较裸地栽培增产31.30%。

　　关键词：生姜;弥雾栽培;小气候;生长;产量

　　光照、温度、湿度等环境因子密切相关，对植物生长发育和形态建成具有重要影响(Piresetal.，2011)。研究发现，遮光处理可以降低环境温度，增加空气湿度，显著影响植株冠层小气候(Aberkanietal.，2008);遮光还可以减轻番茄叶片光合“午休”及对光合机构的损伤，提高光合效率(Jungetal.，1998)。

　　提高空气湿度可以缓解高温对植物的伤害，夏季高温时段增加空气湿度，能够有效提高叶片气孔导度及净光合速率(许大全，2002);在较高的空气湿度下，植物叶片结构发生相应的改变，使植物具有较大的气孔开度，有利于保持较高的蒸腾速率(Gidayetal.，2013;Arveetal.，2017)。Schwerbrock和Leuschner(2016)对稀有温带林地蕨类的研究发现，当空气湿度从65%上升至95%时，9种蕨类生育能力增强，且地上部和地下部生产力均得到提升;赵超等(2014)研究表明，空气湿度增加可以提高开蕨组培苗的光合作用。

　　生姜起源于热带雨林地区，具有喜湿、不耐强光的特性。生姜越夏栽培易遭遇强光或高温逆境胁迫，因此生产中多采用遮光栽培。研究表明，在土壤水分胁迫时，遮光可有效缓解生姜叶片的光抑制程度，提高光合效率(张永征等，2013);遮光生长的茶树叶片净光合强度较高，呼吸强度较低(赵甜甜等，2016);夏季遮光50%条件下生长的番茄植株叶温较低，光化学胁迫减轻，较全光照果实商品率增加(Masabnietal.，2016)。Bertin等(2000)通过喷雾使空气相对湿度从55%增加到70%，显著提高了夏季温室番茄的产量和品质。有鉴于此，本文研究弥雾栽培对姜田小气候及生姜生长、叶片光合作用的影响，以期为合理调控生姜栽培环境、创新栽培模式提供理论依据。

　　1材料与方法

　　1.1试验设计

　　在2015年预备试验基础上，本试验于2016年在山东农业大学园艺实验站进行。供试生姜品种为莱芜小姜，4月7日播种，行距60cm，株距18cm，播种后覆盖地膜小拱棚;待6月4日姜株长至2～3个分枝时撤除地膜，于6月5日至7月30日的每个晴天在田间进行弥雾(Fogging，F)处理，以遮光(Shading，S)及裸地(Bareland，Bl)栽培为对照，小区面积39.6m2(11m×3.6m)，4次重复，顺序排列。

　　田间遮光采用高1.5m棚架顶部覆盖透光率50%的遮阳网，弥雾采用自制自动弥雾系统进行，由高压泵、弥雾喷头、高压软管及时间控制器组成，喷头出水量0.8mL·min-1，每2行生姜设置1列喷头，间距1.2m，行距1.5m，高度70cm，于每个晴天9：30～16：30，每隔30min启动1次，每次10s。为防止弥雾扩散，在不同小区间张挂高1m的塑料薄膜进行隔离。至7月30日植株培土时，撤除遮阳网及弥雾装置。其他管理均按常规方法进行。

　　1.2项目测定

　　试验过程中，测定不同处理姜田小气候，其中5cm地温、植株冠层气温、空气相对湿度(RH)均于测定日2：00、8：00、14：00和20：00测定，并计算日平均值，若遇弥雾时间段，则在弥雾结束10min后进行测定;土壤湿度及光量子通量密度(PFD)于午间13：00测定;环境参数日变化选晴天进行测定。每小区选取中间行生姜5株分别测定株高、茎粗、分枝数、根、茎、叶及根茎鲜质量，于10月20日收获时每小区测定10m2实有株数称重计产，并折算667m2产量。

　　同时测定植株上数第3片完全展开功能叶的色素含量、水气交换参数。叶片色素含量采用95%乙醇浸提，UV-2450紫外分光光度计比色法测定。叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(E)等水气交换参数采用英国PP-Systems公司生产的Ciras-3便携式光合测定系统测定。

　　1.3数据处理

　　采用Excel2010软件进行数据处理，DPS软件进行统计分析，Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验。

　　2结果与分析

　　2.1弥雾栽培对姜田小气候的影响

　　姜田弥雾栽培条件下，生姜冠层气温较裸地栽培显著降低，如6月25日弥雾栽培处理(F)日平均气温分别较遮光处理(S)及裸地栽培处理(Bl)低1.5℃和4.6℃，说明弥雾栽培通过提高空气湿度，可显著降低植株冠层温度。F处理姜田5cm地温也大多低于S及Bl处理，而姜田土壤水分含量则以S处理较高，F处理次之，Bl处理较低。F、S处理均可在一定程度上增加空气湿度，如7月28日F、S处理的空气湿度分别较Bl处理增加了5.95个百分点和3.52个百分点，而F处理较S处理增加了2.43个百分点。F处理和Bl处理的光量子通量密度显著高于S处理。

　　2.2弥雾栽培对晴天姜田环境因子日变化的影响

　　各处理气温及PFD均在13：00达到最大，5cm地温则在15：00达到最大，且气温和5cm地温均为F处理较低，Bl处理较高。F处理的最高气温为31.37℃，而S处理和Bl处理分别达32.04℃和34.90℃。空气相对湿度上午逐渐降低，在13：00出现最小值，此时F、S、Bl处理的空气相对湿度分别为52%、48%和46%，13：00后均有一定程度回升。

　　2.3弥雾栽培对生姜生长及产量的影响

　　不同处理生姜植株生长量存在差异，整个生育期内，遮光栽培(S)的生姜株高明显高于弥雾栽培(F)及裸地栽培(Bl)，而茎粗则以F处理较大，如7月12日S处理株高较F处理及Bl处理分别增加了4.09%及9.77%，F处理茎粗较S处理和Bl处理分别提高了11.70%和15.38%;单株分枝数以Bl处理较低，收获时F、S、Bl处理单株分枝数分别为14.6、14.3、12.6个。整个生育期内，不同处理生姜根、茎及叶片鲜质量变化趋势相似，均随生长期的延长明显增加，且处理间差异逐渐加大，S处理较高，F处理次之，Bl处理较低，收获时S处理叶片鲜质量较F处理及Bl处理分别显著提高了11.67%和26.11%。

　　弥雾处理下生姜地上部生长量虽不及遮光处理，但生长后期的根茎鲜质量略高于遮光处理，收获时F、S、Bl处理平均单株根茎鲜质量分别为447.3、439.7、342.5g，F、S处理分别比Bl处理显著提高了30.59%和28.37%。收获时F、S及Bl小区产量分别为40.31、39.59、30.70kg，每667m2产量分别为2688.68、2640.65、2047.69kg，F、S处理分别比Bl处理显著增产31.30%和28.96%。

　　2.4弥雾栽培对生姜叶片光合色素含量的影响

　　不同处理叶片色素含量均呈现先升高后降低的趋势，F处理生姜叶片叶绿素含量整体上高于Bl处理，但低于S处理。F处理的叶绿素a/b值明显高于S处理，表明增加空气湿度可在一定程度上提高叶绿素a/b值。叶片类胡萝卜素含量变化趋势与叶绿素含量变化趋势相似，但以S处理叶片类胡萝卜素含量较低，如7月12日F及Bl处理类胡萝卜素含量均为0.37mg·g-1(FM)，较S处理显著增加了12.12%。

　　2.5弥雾栽培对生姜叶片水气交换参数的影响

　　不同处理生姜叶片净光合速率(Pn)日变化均呈双峰曲线，全天均以F处理较高。尤其13：00时差异最大，F、S、Bl处理叶片净光合速率分别为10.63、8.39、5.57μmol·m-2·s-1，F处理分别较Bl、S处理显著增加了90.84%和26.69%。可见，在10：00～16：00高温干燥时段，通过增加空气湿度有利于生姜叶片净光合速率的提高，减轻光合“午休”。气孔导度(Gs)呈先升高后降低的趋势，全天均以F处理最高，显著高于S处理及Bl处理，说明弥雾栽培有利于气孔开放，因此蒸腾速率也表现为F处理较高，S次之，Bl较低。不同处理生姜叶片瞬时水分利用效率(WUE)在一天中表现为双峰曲线变化，峰值分别出现在11：00和15：00，峰值时均以F处理较高，S次之，Bl较低。

　　3结论与讨论

　　前人研究表明，遮光降低了糯玉米籽粒灌浆率、籽粒粒径和重量(Yangetal.，2016);高温条件下，髙湿处理可以促进番茄幼苗生长(薛义霞和李亚灵，2010);随着空气湿度的下降，蓝果忍冬株高及相对生长量呈下降趋势(秦栋等，2011)。本试验结果表明，在自然光照下，通过弥雾增加空气湿度，有效降低了环境温度，为生姜生长提供了适宜的环境，弥雾处理下生姜地上部生长量虽不及传统遮光处理，但根茎产量略高于遮光处理，根茎生长量较大，生姜产量可达2688.68kg·(667m2)-1，较裸地栽培增产31.30%。

　　已有报道显示，遮光处理下植物叶片叶绿素含量高于自然光照(刘国顺等，2007)，但叶绿素a/b值较低(牟会荣等，2008)，可导致光能捕捉和转换耦合的不平衡。本试验结果显示，增加空气湿度可在一定程度上提高叶绿素a/b值，增加类胡萝卜素含量，有利于增强叶片的光能利用效率。在高温强光的自然环境下，光合作用是植物最敏感的生理过程(Wahidetal.，2007)。

　　研究表明，高温胁迫可造成叶片超微结构损伤(黄磊等，2016)，抑制PSⅡ的功能(Sunetal.，2007)，影响植物的净光合速率;同时高温胁迫常伴随着大气相对湿度降低，导致气孔关闭，蒸腾速率较低，以提高植株水分利用率(刘东焕和赵世伟，2002)，但在较高的空气湿度下，植物叶片气孔保持着较高的开放程度(Fanourakisetal.，2016)。

　　本试验结果表明，弥雾可降低植株冠层及叶片温度，增加空气湿度，提高叶片气孔导度，促进水气交换，增强叶片的光合速率及蒸腾速率，提高水分利用效率。尤其在夏季午间前后高温低湿时段(10：00～16：00)表现尤为突出。楼靓珺等(2013)在大豆上也有类似的研究结果。

　　参考文献

　　黄磊，孙耀清，郝立华，党承华，朱玉王，贺新，程东娟，张运鑫，郑云普.2016.高温对北高丛越橘叶片结构和生理代谢的影响.园艺学报，43(6)：1044-1056.

　　刘东焕，赵世伟.2002.植物光合作用对高温的响应.植物研究，22(2)：205-212.

　　刘国顺，赵献章，韦凤杰，王芳，汪文杰.2007.旺长期遮光及光照转换对不同烟草品种光合效率的影响.中国农业科学，40(10)：2368-2375.

　　楼靓珺，宋新山，赵晓祥.2013.土壤水和空气湿度组合对大豆幼苗光合特性的影响及其复水响应.中国农学通报，29(33)：118-123.

　　牟会荣，姜东，戴廷波，荆奇，曹卫星.2008.遮荫对小麦旗叶光合及叶绿素荧光特性的影响.中国农业科学，41(2)：599-606.

　　秦栋，段国晟，霍俊伟，睢薇.2011.空气湿度对蓝果忍冬相对生长和外部形态的影响.北方园艺，(16)：45-48.许大全.2002.光合作用效率.植物生理学报，(5)：3-9.

　　薛义霞，李亚灵.2010.空气湿度对高温下番茄营养生长的影响.西北农业学报，19(4)：149-154.

　　相关刊物推荐：西北农业学报以农业生物学为中心的各相关学科具有创造性、内容新、学术水平高、应用性强的研究成果、学术论文、重要文献综述等，开展国内外学术交流。