密度動態調整對長季節栽培番茄生長發育和產量的影響

許藝，李新旭，楊哲，高麗紅

（1.中國農業大學園藝學院/設施蔬菜生長發育調控北京市重點實驗室，北京，100193；2.北京市農業技術推廣站）

密度動態調整對長季節栽培番茄生長發育和產量的影響

許藝1，李新旭2，楊哲2，高麗紅1

（1.中國農業大學園藝學院/設施蔬菜生長發育調控北京市重點實驗室，北京，100193；2.北京市農業技術推廣站）

為了探索北京地區連棟玻璃溫室番茄長季節巖棉栽培適宜的密度調整模式，基于外界太陽輻射變化，研究了植株密度動態調整對番茄（Lycopersicon esculentumMill.）生長發育和產量的影響。試驗結果表明，9月至10月中下旬溫光環境較適宜番茄生長，在9月初番茄植株以3.75枝/m2的枝干密度定植，可增加前4穗果的單位面積總產量和商品果產量；10月中下旬通過打頂使番茄植株枝干密度逐漸降低為2.50枝/m2，至次年2月下旬生產結束為最佳處理，每1 m2總產量為21.35 kg/m2，商品果產量為17.06 kg/m2。

密度動態調整；番茄長季節巖棉栽培；連棟溫室；生長發育；產量

目前，我國設施園藝生產存在土地利用率及勞動生產效率偏低的問題，在土地資源緊缺和農村從業人員老齡化的形勢下，改變現有生產方式、探索輕簡化省力栽培技術與配套農機日益迫切，集約化和現代化是設施園藝發展的必然趨勢，這在設施園藝發達的國家已基本實現。在荷蘭等發達國家，連棟玻璃溫室是設施的主要類型，溫室主要栽培蔬菜——番茄產量可達70 kg/m2以上，黃瓜產量可達90 kg/m2以上[1，2]，實現了設施園藝高投入與高產出的統一。而在我國，連棟溫室蔬菜產量過低成為限制其發展的關鍵因素，以番茄為例，我國采用相同的栽培方式（巖棉栽培），產量最高只能達到35～ 40 kg/m2，平均水平在20～25 kg/m2。這與氣候條件、環境調控、配套設施設備及栽培管理等多方面因素有關，其中栽培密度是產量構成的重要因素，我國番茄巖棉栽培密度多為2.5～2.8株/m2，且整個栽培季節固定不變[3]。而許多研究表明[4～6]，若長季節栽培番茄植株整個生長季節均以高密度定植，則在冬春季會產生較多的小果；若整個生長季節均以低密度定植，又會在夏季產生較多的大果，使整個生長季節番茄果實大小分布不均勻。這主要是因為冬春季太陽輻射低，植株產生的同化物質少，而高密度定植植株單位面積果實數多，需要的同化物質多，因此果實發育所需同化物質不足導致果實變小；低密度定植植株在夏季情況則剛剛相反。因此，建議外界太陽輻射較低時以低密度定植植株，當外界太陽輻射逐漸增加時通過留取側枝增加番茄植株密度，可以增加單位面積采收果數，保證果實大小的均勻度，進而增加商品果產量。

目前荷蘭、加拿大等設施發達國家在進行番茄長季節栽培時，均根據外界太陽輻射動態調整番茄植株密度，以充分利用光熱資源，最大發揮番茄增產潛力。例如加拿大番茄巖棉栽培通常在1月定植，密度為2.5株/m2，3月下旬至4月中旬通過留側枝將枝干密度增到3.2～3.5株/m2，7月下旬又通過打頂降低密度到2.5株/m2；荷蘭番茄巖棉栽培，枝干密度也是根據外界環境條件變化隨時調整，如在12月下旬以2.5株/m2密度定植，次年2月中旬第1次留側枝，3月中下旬第2次留側枝，最終調整枝干密度為3.75株/m2。而在國內，針對連棟溫室長季節巖棉栽培番茄植株密度動態調整對其產量影響的相關研究還未見報道。

北京地處北緯39°～41°，四季分明，全年最適宜溫室番茄生長的時間是3～5月和9～11月。為探索在北京氣候和栽培茬口條件下，適合北京地區連棟溫室番茄長季節巖棉栽培的合理動態密度管理模式，初步研究了番茄植株動態密度調整對產量形成的影響及適宜的植株密度調整策略。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年9月至2015年6月在北京市小湯山基地連棟玻璃溫室內進行，溫室長70 m，寬50 m，配置Priva Connext計算機控制系統，可根據電腦設置自動控制溫室內的管道加溫系統、灌溉系統、簾幕系統、通風系統等；試驗巖棉條（100 cm× 20 cm×7.5 cm）為丹麥 Grodan公司生產的 grotop expert產品；供試番茄品種為豐收，屬無限生長類型。

試驗共設計5個處理 （表1），3次重復，共15個小區，每個小區種植1行，需6條巖棉條，行距1.6 m、長6 m隨機排列，小區面積為9.6 m2。

表1 試驗設計

1.2 測定內容與方法

①溫度與太陽輻射 室外太陽輻射量、室內溫度等環境數據均由Priva系統自動監測記錄。

②番茄植株生長發育及產量形成相關指標測定 2014年9月4日定植，10月4日開始進行番茄植株生長發育指標測定，各處理隨機選取6株植株進行標記，每隔2周測定1次株高、葉片數、果穗數、花穗數、每個花穗的坐果數，直到番茄植株拉秧（2015年6月15日）時結束相關數據記錄。

進入果實采收期（2014年11月8日）后，各處理每穗果均單獨采收，記錄每次采收果實的總產量與總個數，商品果（果實質量≥90 g，無病蟲害及灼傷等）產量與商品果個數，并計算平均單果質量（總產量/總個數）與商品果率（商品果產量/總產量），同時隨機選取6～8個果實，用游標卡尺測量果實的橫徑與縱徑。

1.3 數據處理

采用Excel 2007軟件進行數據分析和作圖，用SPSS軟件及Duncan's新復極差進行法差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 溫室內日平均溫度與外界太陽輻射量變化

番茄全生育期溫室內日平均溫度變化相對比較穩定（圖1）。2014年9月初至10月初溫室內日平均溫度為18～23℃，平均20.25℃；2014年10月初至2015年3月中旬的日平均溫度在18℃上下波動；2015年3月中旬至5月下旬的日平均溫度為20～23℃，平均21.15℃；5月下旬至6月中旬拉秧，溫室內日平均溫度升高到25℃。

圖1 番茄全生育期內外界太陽輻射與室內日平均溫變化

番茄全生育期內外界太陽輻射量變化波動較大，呈“U”形變化趨勢（圖1），從9月初植株定植開始逐漸降低，10月下旬至次年2月中下旬普遍低于1 000 J·cm-2·d-1，11月中旬至次年1月底處于全年最低水平，僅為500～800 J·cm-2·d-1，2月下旬以后外界太陽輻射量又逐漸增加，從1 000 J·cm-2·d-1逐漸上升至2 500 J·cm-2·d-1。

2.2 密度動態調整對番茄植株生長發育的影響

本試驗根據番茄植株密度動態調整時間，將各處理番茄植株全生育期分為3個階段進行分析。第1階段：定植到打頂（2014年10月18日）；第2階段：打頂至留取側枝（2015年3月5日）；第3階段：留取側枝至番茄植株全部拉秧。

表2結果表明，第1階段各處理植株株高整體趨勢為高密度處理植株 （處理1、2、4）高于低密度處理植株（處理3、5），且處理4顯著高于處理3；但各處理番茄植株葉片和花穗形成數均無顯著性差異。第2階段各處理番茄植株株高增長量與花穗形成數均無顯著性差異，但處理4的葉片形成數最低，且顯著低于處理2、3。第3階段處理4的株高增長量趨勢與第1階段相同，為5個處理最高，但此階段各處理植株株高增長量整體趨勢并未表現出高密度處理植株高于低密度處理植株，其中雖然處理2、3在此階段密度開始逐漸增加，但株高增長量、葉片和花穗形成數均低于其他處理。

表2 各處理番茄不同階段植株生長發育狀況

2.3 密度動態調整對番茄果實產量形成的影響

截至番茄植株拉秧，各處理番茄植株均采收至第24穗果。根據各處理番茄植株密度調整時間，將番茄植株各穗果分階段進行分析，以便討論不同階段密度調整對各處理番茄果實產量形成的影響（表3、4）。第1～4穗果的開花期為9月16日至10月9日，此階段溫光環境較好，由表3可知，此階段處理1、2、4的果實總產量和商品果產量均顯著高于處理3、5，果實縱、橫徑卻顯著低于處理3、5，但5個處理的果實縱、橫徑均較大，分別為50、66 mm以上，對果實商品性影響不大，因此各處理的商品果率均較高，多在90%以上，且各處理間無顯著性差異。

表3 各處理番茄植株第1～10穗果果實生長發育狀況

表4 各處理番茄植株第11～24穗果果實生長發育狀況

第5～10穗果的開花期為10月21日至12月22日，果實采收時間為次年1月3日至3月8日，因此第5～10穗果的整個生長發育期均處于全年光照最弱時期。此階段處理4的總產量雖為5個處理最高，且顯著高于其他處理（處理1除外），但由于其商品果率、平均單果質量、橫徑和坐果數均較低，因此商品果產量低于處理2、3、5，且顯著低于處理1。

第11～17穗果的開花期為12月31日至次年3月2日，仍處于光溫較弱時期，但果實成熟期為3月15日至4月26日，開始進入溫光環境較好階段。由表4可知，第11～17穗果處理4總產量仍最高，但由于其商品果率、平均單果質量、果實橫徑均顯著低于處理1、2，因此商品果產量與各處理沒有顯著性差異，且低于處理1、2。

第18～24穗果從開花到果實成熟均在3月以后，溫光環境較好，且此階段處理2、3于5月下旬開始采收側枝果實。由表4可知，處理2、4果實總產量顯著高于其他處理，但商品果產量與處理1無顯著性差異，主要是因為處理1的商品果率、平均單果質量和果實大小均最高，且與其他處理均達顯著差異水平。處理2、3密度增加后，總產量雖然由于采果個數的增加而有所增加，但果實商品率降低，側枝果實的平均單果質量更低，只有80 g左右。

3 討論與結論

3.1 討論

番茄是喜溫性蔬菜，在正常條件下，適合生長的溫度范圍為15～33℃，最適宜的溫度范圍為20～ 25℃[7]。荷蘭溫室番茄栽培實踐中，其溫度控制策略為24 h平均冠層溫度18～22℃，最優經濟溫度為19～20℃[8，9]。本試驗番茄生長期溫室內日平均溫度除了2015年5月24日至6月3日高于25℃外，其余基本在18～23℃，適合番茄植株生長。但外界太陽輻射量在10月下旬至次年2月下旬普遍低于1 000 J·cm-2·d-1，生產實踐已證明，外界太陽輻射低于1 000 J·cm-2·d-1的光強不利于番茄植株正常生長發育，且試驗溫室冬季透光率只有40%左右，因此從10月下旬至次年2月下旬近4個月的時間，室內光照強度難以滿足番茄植株正常生長和果實發育要求，弱光照成為此階段限制番茄產量提高的關鍵環境因子。3～6月，光照條件基本能夠滿足番茄生長發育要求。

本試驗擬探索基于北京地區外界光強變化和栽培茬口最適宜的番茄植株密度動態調整策略。初步研究結果表明，在9月初至10月中下旬溫光環境較好，此階段以3.75枝/m2定植不僅增加了單位面積的植株數，而且充分利用了光熱資源，可增加前4穗果單位面積的總產量和商品果產量；10月中下旬至次年2月下旬為全年溫光最弱時期，此階段各處理產量均不高，但通過打頂使番茄植株密度降低為2.50枝/m2，可提高各穗果的平均坐果數、單果質量和果實大小，Cockshull等[6]研究結果也表明，當外界太陽輻射量較低時，低密度栽培可減少小果的數量、提高平均單果質量。2月下旬以后，外界太陽輻射逐漸增強，3月初通過留取側枝增加植株密度雖然可以增加后期單位面積采果個數，使總產量略有增加，但植株的株高、葉片及花穗等發育均受到抑制，平均單果質量、果實大小、商品果率和商品果產量均降低。Cockshull等[5，6]在研究番茄植株密度對果實大小的影響試驗中也發現，與低密度栽培植株相比，留取側枝可增加單位面積的果實數量，降低果實的平均單果質量。但是與本試驗不同的是，Cockshull等的試驗中番茄果實平均單果質量的降低范圍仍在商品果以內且主要降低的是夏季大果的平均單果質量，因此留取側枝可使番茄果實在整個生長季節大小更加均勻，冬春季不會產生太多小果，夏季不會產生太多大果，最終使整個生長季節商品果產量增加。而本試驗中后期溫光環境好轉、密度增加，但商品果產量沒有增加，可能與留取側枝的時間有關。首先，荷蘭等國家番茄植株一般于12月至翌年1月定植，2～3月外界太陽輻射量逐漸增加時便開始分階段留取側枝，此時番茄植株生命力旺盛，留取側枝不會對植株產生不利影響。而本試驗中番茄植株在9月定植，翌年3月太陽輻射增強時才開始留取側枝，此時番茄植株已進入生長后期，植株開始衰老，增加密度可能更加劇了植株衰老趨勢。其次，本試驗中處理2、3于3月5日開始留取側枝，側枝果實采收期為5月下旬，此時溫室內溫度較高，已不適宜番茄植株及果實正常生長發育，不僅側枝果實單果質量小，而且主枝果實發育受到影響。而Cockshull等[6]在研究留側枝的時間對番茄果實大小的影響試驗中發現，正確選擇留取側枝的時間，可以使單位面積果實數量的增加與太陽輻射增強及同化物質的增加協同發展。因此，春季選留側枝以增加密度的適宜時間，還需要進一步的試驗研究。

本試驗最佳處理為處理1，其總產量和商品果產量分別為20.8、16.5 kg/m2，只達到目前國內平均水平，在產量上沒有突破。分析原因可能與植株營養液管理有關，統計了整個生長季節番茄單株灌溉量，結果為202.7 L/株，而有研究結果表明，長季節栽培番茄整個生長季節單株大約需水250 L，再考慮植株長勢和環境氣候變化，保證巖棉培回液量在25%～50%，整個生育期每株番茄植株需澆灌營養液312～375 L[10]，即我們1株番茄整個生育期營養液累計灌溉量僅相當于荷蘭溫室番茄的54%～65%，而灌溉量不足導致巖棉基質中電導率升高及果實發育遲緩，最終影響產量。因此，通過增加灌溉量尤其是在3月以后增加密度是否能夠進一步提高番茄產量，還需要進一步試驗驗證。此外，由于6月時本試驗溫室Priva灌溉系統損壞，不能正常進行植株澆灌，此時各處理番茄植株均開花坐果到第27～28穗果，但由于被迫提前拉秧，各處理均只采收了24穗果，對總產量也有一定影響。

3.2 結論

根據北京地區溫光環境特點，結合本試驗研究結果，北京地區連棟玻璃溫室番茄越冬長季節（9月至次年6月）巖棉栽培適宜的密度動態調整方案為：定植時枝干密度為3.75枝/m2，10月中下旬將枝干密度調整為2.50枝/m2，一直到生產結束。

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Effects of Density Dynamical Adjustments on Growth, Development and Yield of Long-term Cultivated Tomato

XU Yi1,LI Xinxu2,YANG Zhe2,GAO Lihong1
(1.College of Horticulture,China Agricultural University/Beijing Key Laboratory of Growth and Development Regulation for Protected Vegetable Crops,Beijing 100193;2.Beijing Agricultural Technology Extending Stations)

In order to explore the optimal density adjustment mode of rock-wool cultivation tomato(Lycopersicum esculentumMill.)under multi-span glasshouse conditions in Beijing,based on the changes of outside solar radiation,the effects of branches density dynamical adjustment on the growth and yield of tomato were studied.The results showed that, the temperature and light from September to middle and late October were suitable for the growth and development of tomato.In early September,the density of 3.75 branches/m2could increase the total yield and marketable yield of the first 4 fruit clusters.During the middle and late October,density decreased to 2.50 branches/m2was the best by removing the growing point until the later February of next year,with which the total yield and the marketable yield were 21.35 and 17.06 kg/m2,respectively.

Branches density dynamical adjustment;Long-term rock-wool cultivation tomato;Multi-span glasshouse; Growth and development;Yield

S641.2

A

1001-3547（2016）18-0055-05

10.3865/j.issn.1001-3547.2016.18.020

北京市科委重點科技項目（D151100004515001）；北京市果類蔬菜產業創新團隊資助項目（BAIC01-2016）

許藝（1990-），女，碩士，研究方向為設施環境調控與蔬菜高效栽培，電話：13021985810，E-mail：763553664@qq.com

高麗紅（1967-），通信作者，女，博士，教授，研究方向為設施環境調控與蔬菜高效栽培，電話：13601350829，E-mail：gaolh@cau.edu.cn

2016-06-27