基于分期定植的環境因子對日光溫室番茄產量和生育期的影響

張向梅，喬 凱，高艷明，2，李建設，2,惠 翔

(1.寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏現代設施園藝工程技術研究中心，寧夏 銀川 750021)

番茄(LycopersiconesculentumMill)是全球種植最廣泛的園藝作物之一。 在過去40 a中，全球番茄(新鮮和加工)的年產量增加了約300%[1]。 2017年，全球番茄產量約為1.6億t。美國、中國、歐盟、土耳其和印度是西紅柿的主要生產國。番茄是典型的喜溫蔬菜，溫度和光照是番茄進行生長發育和光合作用的必要條件[2]。目前，關于晝夜溫差對設施番茄葉片光合特性和葉綠素熒光參數的影響研究較多[3-6]，但各環境因子之間是相互影響，相互制約的[7-11]，孤立的研究某一因子對番茄產量和品質的影響不能很好地反映客觀規律。趙玉萍等[12]研究表明，番茄短期處于亞高溫處理下，植株生長加快，但長期處于亞高溫處理下，會出現早衰現象。程智慧等[13]研究了設施番茄果實生長與環境因子的關系，劃出了果實生長速率較快的環境因子范圍，但沒有研究環境因子與番茄產量及品質的關系。王強等[14]研究了不同天氣條件下溫室番茄栽培環境因子的變化特征，但沒有深入研究環境因子對番茄生長發育的影響。

定植日期顯著影響日光溫室番茄的生產水平。最佳定植日期是在最有利于番茄幼苗生長的環境條件下定植，并且營養生長期的環境條件能使番茄產量最大化。近年來國內外關于不同播期對玉米、小麥、和馬鈴薯研究很多[15-19]，但關于不同定植期對日光溫室番茄的影響卻鮮有報道。 國外專家指出，種植日期的選擇必須確保熱環境有利于作物的建立和完成其生命周期，而不降低產量[20]。但很少有人研究環境因子與番茄產量之間的關系。因此，本研究從2017年2月27開始，到2018年1月27日， 每月定植一茬，通過各生育期的環境因子與產量的相關性分析，確定番茄產量變化的關鍵環境因子；通過每茬試驗的生育期及產量的對比，確定寧夏溫室番茄的最佳定植日期。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017-2018年在寧夏園藝產業園科研開發區日光溫室進行，供試溫室長80 m,跨度7 m。寧夏園藝產業園位于寧夏回族自治區銀川市賀蘭縣， 地處38°26′～38°48′N，105°53′～106°36′E，屬溫帶大陸性氣候。年平均氣溫9.7 ℃，極端最高氣溫36.9 ℃，極端最低氣溫-24 ℃，平均晝夜溫差13.4 ℃，且≥10 ℃的積溫為3 281.6 ℃。

1.2 試驗設計

從2017年2月27日-2018年1月27日，每月定植一茬，以定植日期為處理 ，共12個處理，4次重復。番茄品種為粉晏1號，每公頃定植30 000株，行距為0.75 m，株距為0.45 m。定植前施入有機肥，緩苗后，采用水肥一體化，澆灌營養液。所有處理統一管理，進行雜草病蟲害防控管理。

1.3 測定項目

按常規方法記載每個處理的定植期(PLD)、開花期(BLD)、采收期(HAD)和拉秧期(UPD)，各個時期的環境因子(平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、白天平均氣溫、夜晚平均氣溫、平均晝夜溫差、平均相對空氣濕度、平均光照強度、平均土壤溫度和有效積溫)以及各生育期天數和成熟后各處理的單果質量、單株結果數和產量。大棚的環境因子用紫藤連線(北京紫藤連線科技有限公司,型號為ZWSN-C-A)采集，測點安置在溫室東20 m、中、西20 m 3點，且距地面1.5 m高,每10 min記錄一次。

一般來說，有效積溫(GDD)是用于分析作物生長需要的熱量的指標。在本研究中，GDD是指日平均溫度高于10 ℃且低于30 ℃的積溫。

其中，Tmax和Tmin 分別指最高氣溫和最低溫度氣溫，Tbase 和Tcutoff分別是10，30 ℃。

1.4 數據處理

首先對不同處理條件下的番茄生育期、單果質量、單株結果數和產量分別進行方差分析，然后以平均數為基礎進行番茄定植-開花期、開花-采收期、采收-拉秧期及全生育期的環境因子與番茄產量和生育期的相關性分析，確定影響番茄產量和生育期的關鍵環境因子，以RStudio數據處理系統和Origin 9.1操作系統分析試驗數據。

2 結果與分析

2.1 不同處理番茄各生育期的主要環境因子情況

如表1可知，2017年6月27日和2017年7月27日定植，定植-開花期的平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、白天平均氣溫和夜晚平均氣溫都高于其他處理，且平均最高氣溫和白天平均氣溫都高于30 ℃，不利于番茄的生長發育。2017年11月27日、2017年12月27日和2018年1月27日定植，定植-開花期的平均相對濕度均高于其他處理，分別為77.29%，76.06%，72.78%。2017年4月27日、2017年5月27日和2017年6月27日定植，開花-采收期的平均氣溫、平均最低氣溫、白天平均氣溫和夜間晚平均氣溫均高于其他處理。2017年7月27日定植，采收-拉秧期的平均氣溫、平均最高氣溫和平均最低氣溫均低于其他處理，分別為13.02，26.60，6.94 ℃。而2017年2月27日和2017年3月27日定植，采收-拉秧期的平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、白天平均氣溫、夜晚平均氣溫和平均土壤溫度均高于其他處理。

表1 不同處理番茄各生育期的主要環境因子Tab.1 Environment factor values in different growth stages with different treatment

表1(續)

2.2 不同處理對番茄生育期的影響

表2是不同定植期番茄生育期的比較，將番茄的生育期分為3個階段：定植-開花期、開花-采收期和采收-拉秧期。由表2可知，2017年4月27日和2017年5月27日定植的番茄全生育期最短，均為105 d，且比2017年9月27日定植的番茄全生育期縮短了41.67%。2017年6月27日和 2017年7月27日定植的番茄定植-開花期最短，分別為14，16 d。而2017年9月27日和2017年10月27日定植的番茄開花-采收期最長，分別為95，87 d。2017年2月27日和2018年1月27日定植的番茄始采收期-拉秧期最短，分別為37，34 d。

表2 不同處理番茄生育期Tab.2 Tomato growth period in different treatment

2.3 不同處理番茄生育期與環境因子的相關性分析

將環境因子與番茄生育期的相關系數進行比較，相關系數越大，說明該因子對番茄生育期的影響越顯著，則該因子就是影響番茄生育期的關鍵因子。生育期的環境因子與生育期長度有顯著的相關性。平均最高氣溫、平均最低氣溫和平均氣溫均與生育期長度呈極顯著負相關，且相關系數分別為0.87，0.84，0.87(圖1-A)。白天平均氣溫、夜晚平均氣溫和平均晝夜溫差與生育期長度呈極顯著負相關，相關系數分別為0.88，0.85，0.82(圖1-B)。平均土壤溫度與生育期長度呈極顯著負相關，相關系數為0.80(圖1-D)。平均光照強度與生育期長度呈極顯著負相關，相關系數為0.78(圖1-F)。而平均相對濕度與生育期長度呈極顯著正相關，且相關系數為0.68(圖1-C)。GDD與番茄生育期長度無顯著相關性(圖1-E)。因此，平均最高氣溫、平均最低氣溫、平均氣溫、白天平均氣溫、夜晚平均氣溫、平均晝夜溫差、平均土壤溫度、平均光照強度和平均相對濕度均是影響番茄生育期的關鍵環境因子。

圖1 番茄生育期與環境因子的相關性分析Fig.1 Correlation analysis of environment factors and growing days

2.4 不同處理對番茄產量的影響

從表3看出，各定植期的番茄的產量、單株結果數和單果質量均存在顯著差異。產量最高的定植期是2018年1月27日，其次是2017年12月27日和2017年2月27日，最低的是2017年6月27日，其次是2017年7月27日，且2017年6月27日和2017年7月27日定植的番茄產量僅為2018年1月27日定植的番茄產量的19.83%和20.28%。2018年1月27日和2017年12月27日定植的番茄單株結果數顯著高于其他處理，而2017年6月27日和2017年7月27日定植的番茄單株結果數顯著低于其他處理，且分別為2017年12月27日定植的番茄單株結果數的28.31%和26.96%。2017年2月27日和2018年1月27日定植的番茄單果質量顯著高于其他處理，分別為144.60，135.59 g，2017年10月27日和2017年11月27日定植的番茄單果質量顯著低于其他處理，且僅為2017年2月27日定植番茄單果質量的55.60%，56.00%。

2.5 不同處理番茄生育期環境因子與產量的相關性分析

表4為番茄產量與環境因子的相關性，包括平均最高氣溫、平均最低氣溫、平均氣溫、有效積溫、白天平均氣溫、夜晚平均氣溫、平均晝夜溫差、平均相對濕度、平均光照強度和平均土壤溫度。結果表明，番茄各生育期的環境因子之間有顯著的相關性。從全生育期相關系數來看，環境因子與番茄產量相關性不顯著。 定植-開花期影響產量最顯著的負因子是平均最低氣溫和平均氣溫，相關系數均為-0.76，即平均最低氣溫和平均氣溫越高，產量就越低。其次是夜晚平均氣溫。開花-采收期的環境因子與番茄產量無顯著相關性。采收-拉秧期的平均相對濕度與產量呈顯著的負相關，且相關系數為-0.88，而平均晝夜溫差、平均光照強度、平均最高氣溫、平均氣溫與產量呈顯著的正相關，其中平均晝夜溫差與產量的相關系數最大為0.90，其次是平均光照強度，相關系數為0.81，說明增加該時期的晝夜溫差和光照強度，有利于番茄產量的形成。

表3 不同處理對番茄產量的影響Tab.3 Tomato yield in different treatment

表4 番茄產量與環境因子的相關性分析Tab.4 Correlation analysis of environment factors and tomato yield

注：X1.平均最高氣溫；X2.平均最低氣溫；X3.平均氣溫；X4.有效積溫；X5.白天平均氣溫；X6.夜晚平均氣溫；X7.平均晝夜溫差；X8.平均相對濕度；X9.平均光照強度；X10.平均土壤溫度。

Note: X1.Mean maximum temperature; X2.Mean minimum temperature; X3.Mean temperature；X4.GDD;X5.Daytime mean temperature;X6.Mean temperature at night;X7.Mean temperature difference; X8.Mean relative humidity; X9.Mean light intensity;X10.Mean soil temperature.

3 討論與結論

溫度是影響生育期的關鍵環境因子，并與其他環境因子相互影響，相互制約。徐富賢等[22]指出，營養生長期的溫度越高，營養生長期越短，穗粒數顯著降低。陳彥虎等[23]認為，平均溫度越高，果實生長期就越短，這可能是因為高溫停止了花蕾的分化，促使果實生長加速，營養生長期和生殖生長期縮短。趙玉萍等[24]通過研究不同溫度對溫室番茄生長發育及產量的影響得出，溫度越高，番茄果實前期發育越快，成熟期越提前，這都與本研究結果一致。不同之處在于本研究還得出，平均光照強度和平均相對濕度也顯著影響番茄的生育期長度。

關于環境因子對番茄產量的研究很多，但大多都集中在單一的環境因子[25-28]。本試驗研究了多環境因子對番茄產量的影響，通過各環境因子之間及各環境因子與番茄產量、單果質量和單株結果數的相關分析得出，各環境因子之間存在高度的相互依賴性。武利明等[29]研究表明, 溫度只有與其他的環境因子共同作用才能更好調控植株的生長發育。據張福墁[30]研究表明，番茄生長的最適溫度為26 ℃，在30～35 ℃番茄生長發育會受到抑制作用。在本次試驗中，2017年6月27日和2017年7月27日定植期，定植-開花期的平均溫度分別為27.41，27.00 ℃，平均最高溫度為38.82，39.33 ℃，遠遠超過了番茄生長的最適溫度26 ℃，造成了2017年6月27日和2017年7月27日定植的番茄死苗現象，使定植-開花期縮短，嚴重影響番茄的產量。宋胭脂等[31]指出產量與溫度呈顯著至極顯著的正相關,產量與光照呈正相關,產量與濕度呈負相關。這與本次試驗中采收-拉秧期環境因子對番茄產量的影響一致。本試驗還得出定植-開花期的產量與溫度呈顯著的負相關，這可能是因為前人沒有分開分析不同生育期環境因子對番茄產量的影響。繆旻珉[32]研究表明，假如長期生長在高溫下前期生長會徒長、根系生長受阻、植株提早衰老等。

寧夏日光溫室番茄1 a種植兩茬，分別為春茬和秋茬，春茬日光溫室內環境較秋茬更適宜番茄果實生長發育。2017年8月27日定植的番茄在秋茬番茄中產量最高，為62 007.90 kg/hm2，其次是2017年9月27日，為54 532.95 kg/hm2，僅為2018年1月27日定植番茄產量的48.66%和42.79%。2017年8月27日定植，定植-開花期的白天平均氣溫為27.19 ℃，而定植-開花期的白天平均氣溫與產量呈顯著負相關，說明氣溫偏高，需要延長通風時間，降低日光溫室內氣溫。采收-拉秧期的平均氣溫僅為17.08 ℃，平均光照強度為7 240 lx，采收-拉秧期的溫度、平均光照強度與產量呈顯著正相關，說明溫度和光照強度偏低，需要保溫，掛反光膜增加光照強度。 2018年1月27日定植的番茄產量最高，為127 437.45 kg/hm2，其次為2017年12月27日和2017年2月27日，分別為117 674.25，115 912.95 kg/hm2。其中定植-開花期的平均溫度為14.22，12.95，18.36 ℃，采收-拉秧期的晝夜溫差為10.44，9.43， 10.47 ℃，定植-開花期、開花-采收期溫度適宜，有利于番茄產量的形成。

本研究通過各生育期的環境因子與產量的相關性分析得出， 溫度是番茄產量形成的關鍵環境因子。通過每茬試驗的生育期及產量的對比得出，春茬番茄的最佳定植期是12月下旬-2月上旬，該時期內環境因子有利于番茄產量的形成。秋茬番茄的最佳定植期是8月下旬-9月上旬，該生育期內，可通過降低定植-開花期的氣溫，增加采收-拉秧期的溫度和光照強度，從而提高番茄的產量。