農機農藝融合的日光溫室番茄栽培模式試驗研究*

李治國，閆子雙，楊立國，李傳友，李宗煦，劉曉明

(北京市農業機械試驗鑒定推廣站，北京市，100079)

0 引言

日光溫室是我國北方地區冬季果蔬生產主要方式，已經被廣泛應用于實際生產，成為保障北方地區冬季菜籃子生產的重要支撐。番茄是我國設施蔬菜種植面積最大的作物之一。由于南北壟向采光好，傳統的日光溫室番茄多采用南北壟向栽培，但南北方向壟長短，實際生產操作過程中，很多工作需要循環往復的進出壟間，耗費大量的人工，影響了工人的工作效率[1]。同時采用農業機械進行作業時，小型機具需要頻繁掉頭，作業效率低，中型機具更是無法進行作業，限制了一系列適合集約化、規模化的農用機械的使用；隨著農業方面的從業勞動力日益減少，雇工難、用工貴等問題凸顯[2]，在南北壟向栽培模式難以實現機械化的情況下，需要嘗試新的栽培模式。國內外專家學者早已就改變栽培行向對玉米、水稻、小麥等大田作物的產量影響進行過研究[3-6]。近幾年，也開始了日光溫室番茄栽培模式的研究，探討不同壟向、不同密度對番茄長勢、產量和品質的影響[7-11]。為實現在對番茄產量和品質影響不大的情況下，提高北京地區日光溫室番茄生產機械化水平，特開展番茄生產東西壟向種植與南北壟向種植對比試驗，探討適宜北京地區的番茄栽培機械化技術模式。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年4—7月，在北京市懷柔區北京東方尚品種植專業合作社的日光溫室內進行。試驗日光溫室長80 m，跨度8.5 m，進行過宜機化改造，在溫室一側前骨架上預留出高度2 m、寬度1.8 m的農機作業通道，保障中型農機具能夠順利進出作業。試驗番茄品種為普羅旺斯。

1.2 試驗方法

1) 將80 m日光溫室均分為4份，試驗設計東西壟向和南北壟向2種栽培模式，設置4種處理，1/4采用南北壟向種植，3/4采用東西壟向種植，其中1/4采用和南北壟向一樣的密度，其他兩種1/4在原種植密度基礎上上下浮動。每種處理分為3個小區，每個小區選擇3株掛牌，3次重復9株數據平均值作為觀測統計結果。

2) 其中南北壟向采用傳統人工種植模式，人工起壟移栽。壟高20 cm，壟頂寬80 cm，壟底寬100 cm，壟溝寬40 cm，壟距140 cm。壟上種植2行，栽植小行距40 cm，株距35 cm。東西壟向采用機械化作業模式。為提高作業效率，并保證機具能夠在空間受限的溫室內順利開展作業，設備均選用中小型機具。采用的設備包括354D拖拉機、1GQN-140型旋耕機、1GZV60旋耕起壟機和2ZY-2A壟上栽植機。根據番茄種植農藝要求，綜合考慮起壟機起壟規格，移栽機栽植行距、株距的調節范圍、機具輪距以及后期管理需要，確定采用窄壟面、寬壟溝的栽培模式。壟高15～20 cm，壟頂寬60 cm，壟底寬80 cm，壟溝寬60 cm，壟距140 cm。壟上種植2行，小行距40 cm。即栽植后壟上窄行距40 cm，栽培壟間寬行距100 cm。株距分別設置為30 cm、35 cm、40 cm。

3) 栽培管理采用壟上鋪膜栽培的方式，一壟雙行種植。采用水肥自動灌溉系統供應水肥，充分滿足植株需要。2019年4月14日選取長勢一致的三葉一心番茄秧苗定植。單干整枝，吊蔓栽培，留5穗果摘心，2019年7月拉秧。

圖1為東西壟向各處理的番茄種植行距示意圖。表1為日光溫室番茄不同壟向栽培各處理種植密度。

圖1 東西壟向各處理的番茄種植行距布局圖

表1 不同壟向栽培各處理種植密度Tab. 1 Planting density of different ridge directions and treatments

1.3 試驗內容

1) 番茄植株生長指標。定植后每10 d測定一次標記植株的農藝性狀，在植株打頂后測量第二穗果上第一片光合葉的縱徑和橫徑。株高：用卷尺測量從番茄植株與基質交界處到生長點的距離。莖粗：用游標卡尺采用十字交叉法對植株基部進行測量，取兩次測量值的平均值。葉片縱橫徑：用直尺測量葉柄基部到葉尖的距離為縱徑，測量葉片最寬距離為橫徑。

2) 番茄產量指標。進入果實采收期后，根據果實成熟度，適時采收。采收標定植株的果實，測量成熟單果重及果實的縱橫徑，計算平均值，記錄單株果實總個數，最后折算公頃產量。

3) 番茄品質指標。在番茄盛果期，每個小區隨機選成熟度一致的番茄果實進行品質的測定，評價光可能對品質產生的影響。測試指標：維生素C含量用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定，可溶性糖含量用蒽酮法測定，可滴定酸用酸堿滴定法測定，可溶性固形物用手持式蔗糖儀測定，并用可溶性固形物與可滴定酸的比值計算糖酸比。

2 結果與分析

2.1 不同壟向栽培方式番茄植株生長指標對比分析

采用SPSS軟件進行數據分析和處理，并進行顯著性分析。從表2可以看出，定植初期T1、T2、T3、CK各處理株高分別為18.17 cm、20.36 cm、17.86 cm、19.87 cm，差異不顯著。隨著時間的推移，各處理的株高都在逐漸增大，但株高的生長速度不太一致。經過一個多月的生長，到5月25日時，三個處理的株高分別為98.36 cm、94.57 cm、86.86 cm，對照株高為101.83 cm，三個處理的生長速度均小于對照，與對照均存在顯著差異，但三個東西向的處理間并無顯著差異。

表2 不同處理各時期的株高情況Tab. 2 Comparison of tomato plant height in different treatment stages cm

從表3可知，定植初期T1、T2、T3的莖粗分別為3.99 mm、4.70 mm、4.20 mm，CK為3.96 mm，CK最小，但經過一段時間的生長，到5月25日，莖粗為12.13 mm，達到了最大。而T2的莖粗雖然初期數值最大，但是經過生長后，到5月25日為10.70 mm，數值最小。不過，整體看，各處理在各個時間節點的差異均不顯著。即不同壟向、不同密度對莖粗的影響不顯著。

表3 不同處理各時期的莖粗情況對比Tab. 3 Comparison of stem diameter of tomato in different treatment stages mm

表4為盛果期第二穗果實上第一片功能葉的縱徑和橫徑均值數據，T1、T2、T3、CK葉片縱徑分別為40.25 cm、36.30 cm、35.97 cm、39.42 cm，葉片橫徑分別為33.04 cm、29.83 cm、28.74 cm、32.65 cm，東西向種植隨著密度的降低，葉片縱徑和橫徑均有減小的趨勢，密度最大的處理葉片縱橫徑也最大，與其他兩個處理相比，有顯著差異。對不同密度和不同畦向對番茄生長的影響進行分析，南北向株距35 cm(CK)和東西向30 cm(T1)有相似的生長趨勢，兩者之間的差異不顯著。

表4 不同處理的葉片縱橫徑情況Tab. 4 Longitudinal diameter and transverse diameter of tomato leaves in different treatments cm

2.2 不同壟向栽培方式番茄產量和品質對比分析

表5為不同處理間果實單果重、縱橫徑和折合公頃產量的對比。在數值上T2、T3、CK的單果重分別為172.83 g、170.29 g、172.19 g，果實縱徑分別為70.11 mm、71.39 mm、72.52 mm，橫徑分別為61.32 mm、59.33 mm、61.92 mm，都比較適中，而T1處理(30 cm株距)的番茄單果重為152.16 g，果實縱徑為68.21 mm、橫徑為58.76 mm，比較小，存在顯著差異。但由于T1的種植密度最大，種植株數多，所以折合公頃產量為108 699.3 kg最高，T2處理為105 810.9 kg次之，而T3由于種植密度小，折合的公頃產量為91 228.65 kg相對較低。CK的折合公頃產量為105 406.8 kg，與T2折合公頃產量無顯著差異。

表5 不同處理的番茄產量對比Tab. 5 Comparison of tomato yield in different treatments

由表6可以看出，T1、T2、T3、CK各處理間的可溶性固形物分別為4.6%、4.5%、4.5%、4.4%，有機酸分別為4.57 mg/g、4.91 mg/g、4.87 mg/g、4.98 mg/g，糖酸比分別為2.87、3.22、2.83、3.65，維生素C分別為7.34 mg/100 g、7.36 mg/100 g、7.71 mg/100 g、7.82 mg/100 g，無顯著性差異；硝酸鹽分別為233.15 mg/kg、225.8 mg/kg、220.49 mg/kg、227.63 mg/kg，可溶性糖分別為13.09 mg/g、16.1 mg/g、13.68 mg/g、17.58 mg/g，在數值上差異較大，其中T1硝酸鹽含量高，T2和CK的可溶性糖含量較高，相應的糖酸比的數值也較高。

表6 不同處理的番茄品質對比Tab. 6 Comparison of tomato quality in different treatments

3 討論

3.1 栽培壟向和株距對番茄生長的影響

作物栽培過程中，合理的種植形式可以改善植株冠層結構和通風透光性能，促進植株的生長發育。本研究發現，東西向種植中，在密度約為3.6萬～4.8萬株/hm2的范圍內，固定行距，增加株距，減少種植密度后，株高、莖粗并無顯著差異。葉片縱橫徑向隨著密度的減小呈現出減小的趨勢。同一栽培密度下，南北向種植的植株莖粗并無顯著差異，但株高、葉片縱橫徑在定植后數值均高于東西向種植。原因可能與南北向種植光照、通風等條件好有關系。一方面是南北向種植的番茄植株受光比較均勻一致，植株個體長勢旺盛；另一方面東西壟向種植的植株靠北側采光條件要弱于靠南側，影響植株生長發育。整體上看，南北向種植長勢好于東西向，東西向中密度最大的T1長勢最好。建議采用東西向宜機化種植番茄時，可在日光溫室北墻增設反光材料或者加裝補光燈等，增加光照度，提升植株長勢。

3.2 栽培壟向和株距對番茄產量和品質的影響

前人研究表明，番茄單果重及單株結果數受栽培壟向和株行距的影響，進而影響產量[12-13]。本試驗結果表明，東西向種植中，在密度約為3.6萬～4.8萬株/hm2的范圍內，固定行距，增加株距，減少種植密度后，番茄的單果重有先增大后減小的趨勢。密度最大的T1處理(30 cm株距)的番茄單果重和果徑較小，商品性降低。可能密度較大時群體的光截獲量、植株的光合作用都受到了限制，影響了果實的生長。同一栽培密度下，東西向種植與南北向種植的單果重和果實縱橫徑并無顯著差異。建議采用東西向宜機化種植番茄時，要選擇合適的株行距(本試驗適宜株行距為35 cm×40 cm)，確保植株生長發育有足夠的空間。

可溶性糖、有機酸等指標是番茄果實中重要的營養成分和風味物質[14]。本研究發現，不同處理間的可溶性固形物、有機酸、維生素C等數據，并無顯著差異。但株距為35 cm的T2和CK的可溶性糖含量較高，且達到了標準范圍(標準范圍為15～25 mg/g)。由此可得不同密度對可溶性糖含量影響較大，其中東西向株距35 cm和南北向株距35 cm的組合品質較優。

4 結論

1) 在種植密度約為4.08萬株/hm2時，南北壟向種植和東西壟向種植的番茄在株高和葉片縱橫徑方面差異顯著，但在莖粗、產量和品質方面，均無顯著差異。南北壟向比東西壟向種植的番茄長勢較好，但差異并不明顯，對番茄產量和品質影響在可接受范圍內。

2) 東西壟向宜機化種植中，在密度為3.6萬～4.8萬株/hm2的范圍內，可以采用中型機具進行機械化耕整地、移栽等作業。固定行距，增加株距，減少種植密度后，番茄在株高、莖粗等方面均無顯著差異，但葉片縱橫徑是密度最大的T1數值最大。在產量和品質方面，T1的果實縱橫徑小，硝酸鹽含量高，品質最差，但由于種植密度大，產量最高。綜合考慮番茄商品度、產量和品質的差異，采用東西壟向宜機化種植番茄時，確定最佳的株行距是35 cm×40 cm。綜上所述，在北京地區的日光溫室番茄生產中，采用東西向宜機化種植，栽培模式采用大行距100 cm，小行距40 cm，株距35 cm的條件下，可以進行機械化作業，并可以實現優質和高產。