张艳艳，赵玮，石茗化，周鹏，尹立红

（1.中国气象局兰州干旱气象研究所∕中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室∕甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，兰州 730020；2.河北省廊坊市气象局，河北 廊坊 065000；3.廊坊职业技术学院，河北 廊坊 065000）

日光温室草莓的生长受温室内环境（光照、气温、水分和土壤肥力）的影响，其中以光照和气温的影响最大，光照和气温条件的变化对果实生物学性状和果实品质均有显著影响。日光温室草莓（Fragaria×ananassaDuch.）生长季横跨秋、冬、春三季，内部环境受到外界环境影响，小气候条件差异大，研究温室内草莓果实性状与光温条件的关系，对提高草莓产量和品质至关重要。

适宜的日照时数能够促进草莓横、纵径增长，日照时数的增加能缩短草莓果实转色时间［1］。随着平均气温的升高，果实鲜重降低［2］。在气温变化幅度较小时，随着光强的减弱草莓果实变软［3］。昼夜温度过高草莓花芽分化少，果实鲜重降低并且畸形率增加［4］。光照和气温的变化对果实品质也有明显影响，气温的高低与可溶性固形物呈负相关［5，6］，但需要适宜的光照，光照较弱时，即使气温下降，也不利于可溶性固形物的积累［7］。红蓝光为主的混合光源能够提高草莓果实可溶性糖含量［8，9］；红色光源下草莓果实鲜重大、着色更好；蓝色光源下可溶性固形物含量较高［10］。在白光的基础上增加红光可提高草莓果实可溶性糖的含量，补充蓝光可溶性糖含量降低［11］。

光照与气温对草莓果实物理性状影响的研究较多，大多是气温或光照的单因子对果实产量品质影响等方面的分析，关于光照的研究主要集中在光的强弱和光质方面。本文利用日光温室气象观测数据及红颜草莓果实生长观测数据，分析6个生长周期不同光温条件对草莓果实生长速度、果形指数、果实硬度以及可溶性固形物含量的影响，确定相关指标，以期对提高日光温室草莓精细化管理水平、调控生长周期、提高草莓产量和品质等提供有益的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2017—2020年在河北省廊坊市广阳区北旺乡农业园区日光温室内开展。日光温室墙体为土墙，后墙高4.5 m，脊高5.7 m，跨度16 m，长度70 m，下陷深度1.7 m。试验地土壤为沙壤土。

供试草莓品种为红颜，早熟优良品种，购自张家口莓好庄园。

1.2 气象资料的获取

选用北京雨根科技有限公司生产的小气候观测仪，对日光温室内气温和光合有效辐射进行观测。温度传感器精度±0.2℃，测量范围-40～75℃；辐射传 感 器 精 度±5 μmol∕（m2·s），测 量 范 围0～2 500 μmol∕（m2·s）。按照《设施农业小气候观测规范 日光温室和塑料大棚》（GB∕T 38757—2020）［12］进行安装。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 日照时数的计算草莓光补偿点约为94 μmol∕（m2·s）［13］，本文以大于94 μmol∕（m2·s）的累积小时数作为草莓的日照时数，记为S。

1.3.2 果实物理性状的测定果实横径、纵径：草莓生长期内每个试验观测区选定30株，挂牌标记待测果实，于花后7 d开始测量，采用游标卡尺测定，每5 d测定1次直至果实成熟。

果形指数：果实纵径∕果实横径，记为FI。

果实鲜重：果实成熟后用天平称量果实的鲜重，记录平均值，记为FW，共计采集5组，每组采集30个草莓顶果果实。

果实硬度：采用手持式硬度计NR110（3nh）测定成熟果实的硬度，按照NY∕T 2009—2011《水果硬度的测定》［14］进行，记为FH。

可溶性固形物：采用手持式折光仪PAL-1（爱拓）测定成熟果实的可溶性固形物含量，重复测量3次求平均值，记为SS。

1.4 数据处理

采用Excel、SPSS等工具进行数据统计计算、分析及模拟，采用Origin软件作图。分析方法主要包括偏最小二乘回归分析法、主成分分析、线性回归分析等。

按照地面气象观测规范，对采集的气温［15］以及辐射［16］数据进行统计。

1.5 结果检验

采用归一化均方根误差（Normalized root mean square error，NRMSE）对模型模拟结果进行验证。

式中，PV和MV分别为模拟值和观测值，xˉ为观测值的平均值，RMSE数值越小，表明模拟效果越好；当NRMSE＜10%时模拟效果优秀，10%≤NRMSE＜20%时模拟效果良好。

2 结果与分析

2.1 草莓生长期间光温条件分析

从表1可以看出，草莓观测期间温室内日平均气温12.6～14.8℃，日平均最高气温23.9～28.9℃，日平均最低气温7.2～7.7℃，日照时数366.0～431.0 h，气温和光照条件均在草莓适宜生长范围内［17，18］。

表1 6组草莓果实生长期间气温和日照时数

2.2 光温条件对草莓果实性状重要性分析

利用偏最小二乘回归分析［19，20］对日平均气温（T）、日平均最高气温（TG）、日平均最低气温（TD）、平均昼夜温差（DT）以及日照时数（S）与草莓果实鲜重、果形指数、果实硬度和可溶性固形物含量进行了主成分分析（表2）。结果表明，日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差的特征值均大于1，是影响草莓果实各物理性状的重要因素；日照时数对于果实鲜重的特征值大于1，是影响鲜重的重要因素，是影响果形指数、果实硬度和可溶性固形物的非重要因素。日平均最低气温特征值均小于1，是影响草莓果实物理性状的非重要因素。因此详细开展日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差和日照时数与鲜重、果形指数、果实硬度和可溶性固形物含量的相关性分析，并进行模型模拟。

表2 气温、日照时数与草莓果实物理主成分分析

2.3 气温差异对草莓果实物理性状的影响

2.3.1 对果实鲜重的影响采用线性回归分析法分析了草莓果实鲜重与日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差的相关性。表3结果显示，草莓果实鲜重与日平均气温、日平均最高气温以及平均昼夜温差均通过0.05水平显著性检验，达到显著水平。草莓果实鲜重与日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差呈负相关关系。说明日平均气温、日平均最高气温和平均昼夜温差升高，果实的鲜重降低。

表3 果实鲜重、果形指数、果实硬度以及可溶性固形物含量与气温的相关性分析

2.3.2 对果形指数的影响对草莓果形指数和气温进行线性回归分析可知，果形指数与日平均最高气温以及平均昼夜温差具有较高相关性，均通过0.01水平显著性检验，达到极显著水平，其中以平均昼夜温差相关性最高，相关系数为-0.976 8。果形指数与日平均气温的相关性通过0.05水平显著性检验，达到显著水平。果形指数与日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差均呈负相关关系，说明日平均气温、日平均最高气温和平均昼夜温差增加，果形指数降低，横纵径的差值减小，果实由长圆形向椭圆形或圆锥形转变。

2.3.3 对果实硬度的影响线性回归分析结果表明，果实硬度与日平均气温、日平均最高气温和平均昼夜温差相关性分析均通过了0.05水平显著性检验，达到显著水平，并且呈负相关关系。说明日平均气温、日平均最高气温和平均昼夜温差升高，果实硬度降低，果实变软。

2.3.4 对果实可溶性固形物含量的影响果实可溶性固形物含量与日平均气温、日平均最高气温以及平均昼夜温差均通过0.01水平的显著性检验，达到极显著水平。可溶性固形物含量与日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差均呈负相关关系，表明较高的气温不利于可溶性固形物的积累。

2.4 光照差异对草莓果实物理性状的影响

2.4.1 对果实鲜重的影响采用线性回归分析法对日照时数与果实鲜重的相关性进行分析，从图1可以看出，日照时数与果实鲜重呈多项式关系，相关系数为0.967 6，通过0.01水平显著性检验，达到极显著水平，说明日照时数增加，果实鲜重增加，但是当日照时数增加到足够大时，随着日照时数增加，果实鲜重会减小。

图1 日照时数与草莓果实鲜重相关性曲线

2.4.2 对果形指数的影响日照时数与果形指数的相关性分析结果表明，日照时数与果形指数通过了0.05水平显著性检验，达到显著水平，相关系数为-0.857 2。说明日照时数长，果形指数降低，横纵径的差值减小，果实由长圆形向椭圆形或圆锥形转变。

2.4.3 对果实硬度的影响日照时数与果实硬度的相关性分析结果表明，日照时数与果实硬度呈多项式关系（图2），相关系数为0.912 3，通过0.05水平显著性检验，达到显著水平，说明日照时数增加，果实硬度增加，但是当日照时数足够大时，随着日照时数的增加，果实硬度会减小。

图2 日照时数与草莓果实硬度相关性曲线

2.4.4 对果实可溶性固形物含量的影响果实可溶性固形物含量与日照时数的相关性分析均通过0.05水平显著性检验，达到显著水平，相关系数为0.831 3，说明日照时数的增加有利于可溶性固形物的形成和积累。

2.5 光温条件对果实生长速度的影响

草莓果实生长的横纵径生长曲线呈S型变化，符合Logister曲线特征，即：

式中，t为日序数，花后第1天计为1，依次累加直至果实成熟，W为果径累积生长量，a、b、D为系数。

草莓的果实生长天数按照日序进行描述，将草莓果径观测数据进行模拟，得出果实生长曲线方程，对方程进行二次分析，得出果径最大增长速率及果实横、纵径增长最快出现时间。拟合方程的相关系数均大于0.96，通过0.01水平显著性检验，达到极显著水平。

从草莓果径生长数据以及模拟结果来看（表4），不同气温条件下草莓横径增长最快出现时间均较纵径早。日平均气温为12.7℃时，草莓横、纵径的增长速率最大值分别为1.43 mm∕d和1.45 mm∕d，速率基本一致；并且出现时间相差1.6 d。日平均气温为14.8℃时，草莓横、纵径的增长速率最大值分别为1.71 mm∕d和1.37 mm∕d，横径的增长速率较纵径偏高0.34 mm∕d；并且出现时间相差3.0 d。

表4 草莓果实生长模拟参数

2.6 模型模拟结果分析

利用偏最小二乘回归分析模型对日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差和日照时数与草莓果实鲜重、果形指数、果实硬度和可溶性固形物含量进行了模拟，模拟效果较好，从图3可以看出对果形指数的模拟结果最好，NRMSE仅为0.03%，其次为可溶性固形物含量，NRMSE为0.20%，果实鲜重的模拟结果略差，NRMSE为5.51%。采用光、温两个方面的气象数据进行果实鲜重、果形指数、果实硬度和可溶性固形物含量的模拟具有良好的模拟效果。

图3 草莓果实鲜重、硬度、果形指数和可溶性固形物的实测值与模拟值对比

3 小结与讨论

试验结果表明，日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差和日照时数是影响草莓果实鲜重、果形指数、果实硬度和可溶性固形物的重要因素，日平均最低气温是非重要因素。日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差与草莓果实鲜重、果形指数、果实硬度以及可溶性固形物含量呈负相关关系。说明在适宜生长气温条件下，果实生长期内日平均气温、日平均最高气温、平均昼夜温差升高，草莓果实鲜重降低，果形指数减小，果实硬度降低、果实变软，可溶性固形物含量降低。

日照时数与果实鲜重呈极显著相关，与果形指数、果实硬度和可溶性固形物呈显著相关。日照时数与果实鲜重及硬度均呈多项式相关，日照时数增加，果实鲜重和硬度增加，当日照时数足够大时，随着日照时数的增加，果实硬度会减小。这与气温和果实鲜重和硬度呈负相关关系相对应，日照时间较长伴随着气温的升高，气温偏高果实鲜重和硬度均下降。

当日平均气温为12.7℃时，草莓果实横、纵径的增长速率基本持平；当日平均气温为14.8℃时，草莓横径的增长速率明显升高，且高于纵径增长速率，并且明显高于日平均气温为12.7℃时的增长速率。不同气温条件下横、纵径的最快增长速度出现时间差异明显。较高的气温使草莓横径增长速度加快，横径超过了纵径的增长速度，提前达到最大值。

基于光、温两个方面的气象数据，利用偏最小二乘回归模型进行草莓果实鲜重、果形指数、果实硬度和可溶性固形物含量的模拟，模拟效果较好，其中果形指数的模拟结果最好，NRMSE仅为0.03%。

在冬季日光温室中最低气温起伏较小，因此试验中日平均最低气温没有表现出对果实鲜重、果形指数、果实硬度和可溶性固形物含量的显著相关性，作为非重要因素被排除在相关性分析之外是合理的。较高的气温使果实横径的增长速度明显加快，果肉细胞分裂的时间明显缩短［1］，果实成熟快，易形成小果，果实鲜重降低；同时果实可溶性固形物的积累时间缩短，不利于形成良好的品质［21］。温室草莓种植要注意光温的配合管理。日照时数仅与果实鲜重呈极显著相关关系，与果形指数、果实硬度和可溶性固形物含量均呈显著相关关系，与日光温室开闭帘的人为控制密切相关，在温室外气温较低时会出现牺牲光照时间来减少温室内热量流失的现象。

温室内的补光时长需适宜，在气温适宜的条件下早晚进行补光效果较好。在实际生产中较长的光照时间伴随着气温的升高，此时增加光照时间可能会起到反作用。在气温较低时进行光照的补充［22］，在气温较高时进行遮阴处理［23］，能够合理调控果实果径的增长速度，有利于可溶性固形物的积累，可提高草莓果实产量和品质。