密度動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)長(zhǎng)季節(jié)栽培番茄生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

許藝　李新旭　楊哲　高麗紅

摘 要：為了探索北京地區(qū)連棟玻璃溫室番茄長(zhǎng)季節(jié)巖棉栽培適宜的密度調(diào)整模式，基于外界太陽(yáng)輻射變化，研究了植株密度動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，9月至10月中下旬溫光環(huán)境較適宜番茄生長(zhǎng)，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(chǎn)量和商品果產(chǎn)量；10月中下旬通過(guò)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(chǎn)結(jié)束為最佳處理，每1 m2總產(chǎn)量為21.35 kg/m2，商品果產(chǎn)量為17.06 kg/m2。

關(guān)鍵詞：密度動(dòng)態(tài)調(diào)整；番茄長(zhǎng)季節(jié)巖棉栽培；連棟溫室；生長(zhǎng)發(fā)育；產(chǎn)量

目前，我國(guó)設(shè)施園藝生產(chǎn)存在土地利用率及勞動(dòng)生產(chǎn)效率偏低的問(wèn)題，在土地資源緊缺和農(nóng)村從業(yè)人員老齡化的形勢(shì)下，改變現(xiàn)有生產(chǎn)方式、探索輕簡(jiǎn)化省力栽培技術(shù)與配套農(nóng)機(jī)日益迫切，集約化和現(xiàn)代化是設(shè)施園藝發(fā)展的必然趨勢(shì)，這在設(shè)施園藝發(fā)達(dá)的國(guó)家已基本實(shí)現(xiàn)。在荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家，連棟玻璃溫室是設(shè)施的主要類(lèi)型，溫室主要栽培蔬菜——番茄產(chǎn)量可達(dá)70 kg/m2以上，黃瓜產(chǎn)量可達(dá)90 kg/m2以上[1，2]，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施園藝高投入與高產(chǎn)出的統(tǒng)一。而在我國(guó)，連棟溫室蔬菜產(chǎn)量過(guò)低成為限制其發(fā)展的關(guān)鍵因素，以番茄為例，我國(guó)采用相同的栽培方式（巖棉栽培），產(chǎn)量最高只能達(dá)到35～

40 kg/m2，平均水平在20～25 kg/m2。這與氣候條件、環(huán)境調(diào)控、配套設(shè)施設(shè)備及栽培管理等多方面因素有關(guān)，其中栽培密度是產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素，我國(guó)番茄巖棉栽培密度多為2.5～2.8株/m2，且整個(gè)栽培季節(jié)固定不變[3]。而許多研究表明[4～6]，若長(zhǎng)季節(jié)栽培番茄植株整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)均以高密度定植，則在冬春季會(huì)產(chǎn)生較多的小果；若整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)均以低密度定植，又會(huì)在夏季產(chǎn)生較多的大果，使整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)番茄果實(shí)大小分布不均勻。這主要是因?yàn)槎杭咎?yáng)輻射低，植株產(chǎn)生的同化物質(zhì)少，而高密度定植植株單位面積果實(shí)數(shù)多，需要的同化物質(zhì)多，因此果實(shí)發(fā)育所需同化物質(zhì)不足導(dǎo)致果實(shí)變??；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(yáng)輻射較低時(shí)以低密度定植植株，當(dāng)外界太陽(yáng)輻射逐漸增加時(shí)通過(guò)留取側(cè)枝增加番茄植株密度，可以增加單位面積采收果數(shù)，保證果實(shí)大小的均勻度，進(jìn)而增加商品果產(chǎn)量。

目前荷蘭、加拿大等設(shè)施發(fā)達(dá)國(guó)家在進(jìn)行番茄長(zhǎng)季節(jié)栽培時(shí)，均根據(jù)外界太陽(yáng)輻射動(dòng)態(tài)調(diào)整番茄植株密度，以充分利用光熱資源，最大發(fā)揮番茄增產(chǎn)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(guò)留側(cè)枝將枝干密度增到3.2～3.5株/m2，7月下旬又通過(guò)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(jù)外界環(huán)境條件變化隨時(shí)調(diào)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(cè)枝，3月中下旬第2次留側(cè)枝，最終調(diào)整枝干密度為3.75株/m2。而在國(guó)內(nèi)，針對(duì)連棟溫室長(zhǎng)季節(jié)巖棉栽培番茄植株密度動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)其產(chǎn)量影響的相關(guān)研究還未見(jiàn)報(bào)道。

北京地處北緯39°～41°，四季分明，全年最適宜溫室番茄生長(zhǎng)的時(shí)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(qū)連棟溫室番茄長(zhǎng)季節(jié)巖棉栽培的合理動(dòng)態(tài)密度管理模式，初步研究了番茄植株動(dòng)態(tài)密度調(diào)整對(duì)產(chǎn)量形成的影響及適宜的植株密度調(diào)整策略。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)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(nèi)進(jìn)行，溫室長(zhǎng)70 m，寬50 m，配置Priva Connext計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可根據(jù)電腦設(shè)置自動(dòng)控制溫室內(nèi)的管道加溫系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、簾幕系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等；試驗(yàn)巖棉條（100 cm×

20 cm×7.5 cm）為丹麥Grodan公司生產(chǎn)的grotop

expert產(chǎn)品；供試番茄品種為豐收，屬無(wú)限生長(zhǎng)類(lèi)型。

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)5個(gè)處理（表1），3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植1行，需6條巖棉條，行距1.6 m、長(zhǎng)6 m隨機(jī)排列，小區(qū)面積為9.6 m2。

1.2 測(cè)定內(nèi)容與方法

①溫度與太陽(yáng)輻射 室外太陽(yáng)輻射量、室內(nèi)溫度等環(huán)境數(shù)據(jù)均由Priva系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄。

②番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成相關(guān)指標(biāo)測(cè)定 2014年9月4日定植，10月4日開(kāi)始進(jìn)行番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)測(cè)定，各處理隨機(jī)選取6株植株進(jìn)行標(biāo)記，每隔2周測(cè)定1次株高、葉片數(shù)、果穗數(shù)、花穗數(shù)、每個(gè)花穗的坐果數(shù)，直到番茄植株拉秧（2015年6月15日）時(shí)結(jié)束相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。

進(jìn)入果實(shí)采收期（2014年11月8日）后，各處理每穗果均單獨(dú)采收，記錄每次采收果實(shí)的總產(chǎn)量與總個(gè)數(shù)，商品果（果實(shí)質(zhì)量≥90 g，無(wú)病蟲(chóng)害及灼傷等）產(chǎn)量與商品果個(gè)數(shù)，并計(jì)算平均單果質(zhì)量（總產(chǎn)量/總個(gè)數(shù)）與商品果率（商品果產(chǎn)量/總產(chǎn)量），同時(shí)隨機(jī)選取6～8個(gè)果實(shí)，用游標(biāo)卡尺測(cè)量果實(shí)的橫徑與縱徑。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖，用SPSS軟件及Duncan's新復(fù)極差進(jìn)行法差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫室內(nèi)日平均溫度與外界太陽(yáng)輻射量變化

番茄全生育期溫室內(nèi)日平均溫度變化相對(duì)比較穩(wěn)定（圖1）。2014年9月初至10月初溫室內(nèi)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(dòng)；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(nèi)日平均溫度升高到25℃。

番茄全生育期內(nèi)外界太陽(yáng)輻射量變化波動(dòng)較大，呈“U”形變化趨勢(shì)（圖1），從9月初植株定植開(kāi)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(yáng)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(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響

本試驗(yàn)根據(jù)番茄植株密度動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)間，將各處理番茄植株全生育期分為3個(gè)階段進(jìn)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(cè)枝（2015年3月5日）；第3階段：留取側(cè)枝至番茄植株全部拉秧。

表2結(jié)果表明，第1階段各處理植株株高整體趨勢(shì)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(shù)均無(wú)顯著性差異。第2階段各處理番茄植株株高增長(zhǎng)量與花穗形成數(shù)均無(wú)顯著性差異，但處理4的葉片形成數(shù)最低，且顯著低于處理2、3。第3階段處理4的株高增長(zhǎng)量趨勢(shì)與第1階段相同，為5個(gè)處理最高，但此階段各處理植株株高增長(zhǎng)量整體趨勢(shì)并未表現(xiàn)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(kāi)始逐漸增加，但株高增長(zhǎng)量、葉片和花穗形成數(shù)均低于其他處理。

2.3 密度動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)番茄果實(shí)產(chǎn)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(jù)各處理番茄植株密度調(diào)整時(shí)間，將番茄植株各穗果分階段進(jìn)行分析，以便討論不同階段密度調(diào)整對(duì)各處理番茄果實(shí)產(chǎn)量形成的影響（表3、4）。第1～4穗果的開(kāi)花期為9月16日至10月9日，此階段溫光環(huán)境較好，由表3可知，此階段處理1、2、4的果實(shí)總產(chǎn)量和商品果產(chǎn)量均顯著高于處理3、5，果實(shí)縱、橫徑卻顯著低于處理3、5，但5個(gè)處理的果實(shí)縱、橫徑均較大，分別為50、66 mm以上，對(duì)果實(shí)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(wú)顯著性差異。

第5～10穗果的開(kāi)花期為10月21日至12月22日，果實(shí)采收時(shí)間為次年1月3日至3月8日，因此第5～10穗果的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期均處于全年光照最弱時(shí)期。此階段處理4的總產(chǎn)量雖為5個(gè)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(zhì)量、橫徑和坐果數(shù)均較低，因此商品果產(chǎn)量低于處理2、3、5，且顯著低于處理1。

第11～17穗果的開(kāi)花期為12月31日至次年3月2日，仍處于光溫較弱時(shí)期，但果實(shí)成熟期為3月15日至4月26日，開(kāi)始進(jìn)入溫光環(huán)境較好階段。由表4可知，第11～17穗果處理4總產(chǎn)量仍最高，但由于其商品果率、平均單果質(zhì)量、果實(shí)橫徑均顯著低于處理1、2，因此商品果產(chǎn)量與各處理沒(méi)有顯著性差異，且低于處理1、2。

第18～24穗果從開(kāi)花到果實(shí)成熟均在3月以后，溫光環(huán)境較好，且此階段處理2、3于5月下旬開(kāi)始采收側(cè)枝果實(shí)。由表4可知，處理2、4果實(shí)總產(chǎn)量顯著高于其他處理，但商品果產(chǎn)量與處理1無(wú)顯著性差異，主要是因?yàn)樘幚?的商品果率、平均單果質(zhì)量和果實(shí)大小均最高，且與其他處理均達(dá)顯著差異水平。處理2、3密度增加后，總產(chǎn)量雖然由于采果個(gè)數(shù)的增加而有所增加，但果實(shí)商品率降低，側(cè)枝果實(shí)的平均單果質(zhì)量更低，只有80 g左右。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

番茄是喜溫性蔬菜，在正常條件下，適合生長(zhǎng)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(shí)踐中，其溫度控制策略為24 h平均冠層溫度18～22℃，最優(yōu)經(jīng)濟(jì)溫度為19～20℃[8，9]。本試驗(yàn)番茄生長(zhǎng)期溫室內(nèi)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(zhǎng)。但外界太陽(yáng)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(chǎn)實(shí)踐已證明，外界太陽(yáng)輻射低于1 000 J·cm-2·d-1的光強(qiáng)不利于番茄植株正常生長(zhǎng)發(fā)育，且試驗(yàn)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(gè)月的時(shí)間，室內(nèi)光照強(qiáng)度難以滿足番茄植株正常生長(zhǎng)和果實(shí)發(fā)育要求，弱光照成為此階段限制番茄產(chǎn)量提高的關(guān)鍵環(huán)境因子。3～6月，光照條件基本能夠滿足番茄生長(zhǎng)發(fā)育要求。

本試驗(yàn)擬探索基于北京地區(qū)外界光強(qiáng)變化和栽培茬口最適宜的番茄植株密度動(dòng)態(tài)調(diào)整策略。初步研究結(jié)果表明，在9月初至10月中下旬溫光環(huán)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(shù)，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(chǎn)量和商品果產(chǎn)量；10月中下旬至次年2月下旬為全年溫光最弱時(shí)期，此階段各處理產(chǎn)量均不高，但通過(guò)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(shù)、單果質(zhì)量和果實(shí)大小，Cockshull等[6]研究結(jié)果也表明，當(dāng)外界太陽(yáng)輻射量較低時(shí)，低密度栽培可減少小果的數(shù)量、提高平均單果質(zhì)量。2月下旬以后，外界太陽(yáng)輻射逐漸增強(qiáng)，3月初通過(guò)留取側(cè)枝增加植株密度雖然可以增加后期單位面積采果個(gè)數(shù)，使總產(chǎn)量略有增加，但植株的株高、葉片及花穗等發(fā)育均受到抑制，平均單果質(zhì)量、果實(shí)大小、商品果率和商品果產(chǎn)量均降低。Cockshull等[5，6]在研究番茄植株密度對(duì)果實(shí)大小的影響試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，與低密度栽培植株相比，留取側(cè)枝可增加單位面積的果實(shí)數(shù)量，降低果實(shí)的平均單果質(zhì)量。但是與本試驗(yàn)不同的是，Cockshull等的試驗(yàn)中番茄果實(shí)平均單果質(zhì)量的降低范圍仍在商品果以內(nèi)且主要降低的是夏季大果的平均單果質(zhì)量，因此留取側(cè)枝可使番茄果實(shí)在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)大小更加均勻，冬春季不會(huì)產(chǎn)生太多小果，夏季不會(huì)產(chǎn)生太多大果，最終使整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)商品果產(chǎn)量增加。而本試驗(yàn)中后期溫光環(huán)境好轉(zhuǎn)、密度增加，但商品果產(chǎn)量沒(méi)有增加，可能與留取側(cè)枝的時(shí)間有關(guān)。首先，荷蘭等國(guó)家番茄植株一般于12月至翌年1月定植，2～3月外界太陽(yáng)輻射量逐漸增加時(shí)便開(kāi)始分階段留取側(cè)枝，此時(shí)番茄植株生命力旺盛，留取側(cè)枝不會(huì)對(duì)植株產(chǎn)生不利影響。而本試驗(yàn)中番茄植株在9月定植，翌年3月太陽(yáng)輻射增強(qiáng)時(shí)才開(kāi)始留取側(cè)枝，此時(shí)番茄植株已進(jìn)入生長(zhǎng)后期，植株開(kāi)始衰老，增加密度可能更加劇了植株衰老趨勢(shì)。其次，本試驗(yàn)中處理2、3于3月5日開(kāi)始留取側(cè)枝，側(cè)枝果實(shí)采收期為5月下旬，此時(shí)溫室內(nèi)溫度較高，已不適宜番茄植株及果實(shí)正常生長(zhǎng)發(fā)育，不僅側(cè)枝果實(shí)單果質(zhì)量小，而且主枝果實(shí)發(fā)育受到影響。而Cockshull等[6]在研究留側(cè)枝的時(shí)間對(duì)番茄果實(shí)大小的影響試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，正確選擇留取側(cè)枝的時(shí)間，可以使單位面積果實(shí)數(shù)量的增加與太陽(yáng)輻射增強(qiáng)及同化物質(zhì)的增加協(xié)同發(fā)展。因此，春季選留側(cè)枝以增加密度的適宜時(shí)間，還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

本試驗(yàn)最佳處理為處理1，其總產(chǎn)量和商品果產(chǎn)量分別為20.8、16.5 kg/m2，只達(dá)到目前國(guó)內(nèi)平均水平，在產(chǎn)量上沒(méi)有突破。分析原因可能與植株?duì)I養(yǎng)液管理有關(guān)，統(tǒng)計(jì)了整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)番茄單株灌溉量，結(jié)果為202.7 L/株，而有研究結(jié)果表明，長(zhǎng)季節(jié)栽培番茄整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)單株大約需水250 L，再考慮植株長(zhǎng)勢(shì)和環(huán)境氣候變化，保證巖棉培回液量在25%～50%，整個(gè)生育期每株番茄植株需澆灌營(yíng)養(yǎng)液312～375 L[10]，即我們1株番茄整個(gè)生育期營(yíng)養(yǎng)液累計(jì)灌溉量?jī)H相當(dāng)于荷蘭溫室番茄的54%～65%，而灌溉量不足導(dǎo)致巖棉基質(zhì)中電導(dǎo)率升高及果實(shí)發(fā)育遲緩，最終影響產(chǎn)量。因此，通過(guò)增加灌溉量尤其是在3月以后增加密度是否能夠進(jìn)一步提高番茄產(chǎn)量，還需要進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。此外，由于6月時(shí)本試驗(yàn)溫室Priva灌溉系統(tǒng)損壞，不能正常進(jìn)行植株澆灌，此時(shí)各處理番茄植株均開(kāi)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(duì)總產(chǎn)量也有一定影響。

3.2 結(jié)論

根據(jù)北京地區(qū)溫光環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合本試驗(yàn)研究結(jié)果，北京地區(qū)連棟玻璃溫室番茄越冬長(zhǎng)季節(jié)（9月至次年6月）巖棉栽培適宜的密度動(dòng)態(tài)調(diào)整方案為：定植時(shí)枝干密度為3.75枝/m2，10月中下旬將枝干密度調(diào)整為2.50枝/m2，一直到生產(chǎn)結(jié)束。

參考文獻(xiàn)

[1] Heuvelink E， Bakker M J， Hogendonk L， et al. Horticultural lighting in the Netherlands： New developments[J]. Acta Horticulturae， 2006： 25-33.

[2] 周斌，周長(zhǎng)吉，張書(shū)謙，等.巖棉在我國(guó)溫室栽培中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景分析[J].農(nóng)村實(shí)用工程技術(shù)：溫室園藝， 2004（2）：57-60.

[3] 李新旭.現(xiàn)代化番茄巖棉工廠化栽培技術(shù)探討[C].廣州：2013中國(guó)園藝學(xué)會(huì)設(shè)施園藝分會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)·蔬菜優(yōu)質(zhì)安全生產(chǎn)技術(shù)研討會(huì)暨現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)論文摘要集，2013.

[4] Um Y， Park D， Lee J， et al. Effects of planting density and side shoot allowing on growth and seasonal yield in glasshouse grown tomato[J]. RDA Journal of Horticulture Science， 1997， 39（2）： 21-26.

[5] Cockshull K E， Ho L C. Regulation of tomato fruit size by plant-density and truss thinning[J]. Journal of Horticultural Science， 1995， 70（3）： 395-407.

[6] Cockshull K E， Ho L C， Fenlon J S. The effect of the time of taking side shoots on the regulation of fruit size in glasshouse-grown tomato crops[J]. Journal of Horticultural Science and Biotechnology， 2001， 76（4）： 474-483.

[7] 弓志青.溫室溫度與番茄生長(zhǎng)、生產(chǎn)關(guān)系的分析[D].晉中：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003.

[8] Vanthoor B H E， De Visser P H B， Stanghellini C， et al. A methodology for model-based greenhouse design： Part 2， description and validation of a tomato yield model[J]. Biosystems Engineering， 2011， 110（4）： 378-395.

[9] Van Der Ploeg A， Heuvelink E. Influence of sub-optimal temperature on tomato growth and yield： a review[J]. Journal of Horticultural Science and Biotechnology， 2005， 80（6）： 652-659.

[10] Saha U K， Papadopoulos A P， Hao X， et al. Irrigation strategies for greenhouse tomato production on rockwool[J]. Hortscience， 2008， 43（2）： 484-493.