栽培模式對設(shè)施短程栽培番茄生長及果實(shí)品質(zhì)的影響

何詩行，何堤，許春林，趙立軍，權(quán)龍哲

栽培模式對設(shè)施短程栽培番茄生長及果實(shí)品質(zhì)的影響

何詩行，何堤*，許春林，趙立軍，權(quán)龍哲

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱150030）

為實(shí)現(xiàn)設(shè)施番茄短程栽培模式標(biāo)準(zhǔn)化，在兼光型植物工廠條件下，研究栽培方法和摘心位置對短程栽培番茄植株形態(tài)和果實(shí)品質(zhì)影響。試驗(yàn)采用3種栽培方法為巖棉培（R）、椰糠培（C）和水培（H），2種摘心位置為2穗摘心（D）和3穗摘心（T），全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)，6組處理，統(tǒng)計(jì)分析植株生長和果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)，綜合評價并獲取最優(yōu)栽培模式。結(jié)果表明，不同栽培方法對莖粗、葉面積、產(chǎn)量指標(biāo)和果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)影響極顯著（P＜0.01）；摘心位置對葉數(shù)、葉面積、坐果數(shù)和單株產(chǎn)量影響極顯著（P＜0.01），對莖粗影響顯著（P＜0.05），對果實(shí)品質(zhì)無顯著影響；兩因素交互作用對株高影響極顯著（P＜0.01）。椰糠培3穗摘心處理組綜合評分表現(xiàn)最佳，該栽培模式下植株生長健壯，果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)優(yōu)良。研究可為設(shè)施番茄短程栽培優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供依據(jù)。

設(shè)施番茄；短程栽培；栽培模式；生長特性；果實(shí)品質(zhì)

番茄短程栽培是通過提高植株密度、減少留果穗數(shù)（留果2穗或3穗摘心），縮短種植周期的栽培方法[1]。短程栽培番茄植株比長季節(jié)栽培植株摘心早，可促進(jìn)植株由營養(yǎng)轉(zhuǎn)向生殖生長，減少上下果穗間養(yǎng)分競爭，果實(shí)迅速膨大，利于提早采收和上市[2]，依據(jù)栽培季節(jié)選擇適宜番茄品種。由于短程栽培番茄植株病害輕，可降低農(nóng)藥施用量，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良，管理簡單化和標(biāo)準(zhǔn)化[3]。研究表明，作物產(chǎn)量隨單位面積種植密度增加而增加[4]，因此短程栽培可減少植株留果穗數(shù)，充分利用水平空間大幅提高種植密度，保證產(chǎn)量。

與傳統(tǒng)土培相比，無土栽培方法可顯著提高作物產(chǎn)量[5]，按照栽培基質(zhì)可劃分為無基質(zhì)栽培和基質(zhì)栽培。目前，由于泥炭資源逐年減少，國內(nèi)外均在尋求替代基質(zhì)。巖棉是惰性栽培基質(zhì)，內(nèi)部孔隙大、作物吸水阻力小、排滲性好；椰糠是有機(jī)基質(zhì)，保水性和透氣性優(yōu)良，由于椰糠和巖棉均可重復(fù)利用，廣泛應(yīng)用于作物無土栽培[6]。水培法無需栽培基質(zhì)，通過營養(yǎng)液循環(huán)流動保持根際環(huán)境相對穩(wěn)定，可有效避免基質(zhì)材料生產(chǎn)加工和后處理問題，在日本應(yīng)用廣泛[7]。

番茄是設(shè)施栽培主要作物之一，相關(guān)研究主要集中于設(shè)施番茄長季節(jié)栽培方面。許藝等研究表明，北京地區(qū)連棟玻璃溫室番茄越冬長季節(jié)（9月至次年6月）巖棉栽培條件下，定植枝干密度為3.75枝·m-2，10月中下旬至栽培結(jié)束將枝干密度調(diào)整為2.50枝·m-2[8]。徐剛等采用生長度日法建立溫室番茄長季節(jié)栽培生育期模擬模型，預(yù)測番茄發(fā)育階段[9]。Wu等研究營養(yǎng)液電導(dǎo)率值對溫室水培不同品種番茄影響規(guī)律[10]。Nurzyński等研究巖棉和小麥秸稈作為栽培基質(zhì)時，番茄果實(shí)生長過程中產(chǎn)量、品質(zhì)和元素變化規(guī)律[11]。但針對設(shè)施番茄短程栽培系統(tǒng)中栽培模式研究鮮見報道。本研究以高糖番茄品種光輝201為試材，分析栽培方法和摘心位置對植株和果實(shí)生長發(fā)育影響規(guī)律，篩選最佳栽培模式，以期為設(shè)施番茄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和規(guī)范化生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院兼光型植物工廠實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。試驗(yàn)用番茄（Solanum lycopersicum）品種為光輝201（黑龍江省五常市井田現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司提供）。營養(yǎng)液配方采用日本山崎番茄配方，大量元素見表1，微量元素采用通用微量元素配方。

表1 山崎番茄配方大量元素表Table 1 Macro element of Yamazaki tomato recipes

巖棉栽培條尺寸為100 cm×20 cm×7.5 cm，椰糠栽培條沖洗后尺寸為100 cm×15 cm×20 cm。栽培條底部兩側(cè)均勻劃開8個排水口，保證試驗(yàn)期間營養(yǎng)液10%～30%瀝出率。定植前2 d使用EC值為0.6 dS·m-1營養(yǎng)液沖洗浸泡椰糠和巖棉，直至檢測流出液與供給液EC值基本一致。水培栽培槽采用光滑生態(tài)板搭建，栽培槽尺寸為600 cm×30 cm×20 cm，槽內(nèi)貼壁鋪設(shè)雙層黑白農(nóng)膜，防止?fàn)I養(yǎng)液滲漏和藻類滋生。通過改變栽培槽內(nèi)排水口高度調(diào)整營養(yǎng)液面高度。采用1.6 cm厚高密度泡沫板作為定植板。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)因素為栽培方法和摘心位置。3種栽培方法分別為巖棉培（R）、椰糠培（C）和水培（H），兩種摘心位置分別為2穗摘心（D）和3穗果摘心（T），全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，共6處理，每處理3次重復(fù)。巖棉培和椰糠培處理組分別采用巖棉和椰糠作為定植基質(zhì)，水培處理組為無基質(zhì)營養(yǎng)液栽培；2穗和3穗摘心處理組分別為番茄植株第2穗和第3穗果穗上留2片葉摘心。試驗(yàn)于2017年3月17日帶蕾定植，采用高密度栽培株距15 cm，行距100 cm。植株呈V字排布繞線，奇數(shù)位置植株靠左側(cè)繞線，偶數(shù)位置植株靠右側(cè)繞線，單桿整枝，常規(guī)管理。水培處理組采用封閉供液系統(tǒng)，24 h循環(huán)供液，栽培槽內(nèi)營養(yǎng)液面高度隨植株生長動態(tài)調(diào)節(jié)。巖棉培和椰糠培處理組為開放式供液系統(tǒng)，滴箭方式為植株提供營養(yǎng)液，調(diào)整流量為30～40 ml·min-1，每個定植塊插放一支滴箭。依據(jù)植株生長階段與天氣變化，每日每株平均供液量為0.8～1.3 L，日供液頻率為5次·d-1，每次5～10 min。

1.4 測試指標(biāo)與方法

1.4.1 植株形態(tài)指標(biāo)

每處理選擇10株長勢一致植株掛牌標(biāo)記，每10 d測定一次植株形態(tài)指標(biāo)。用卷尺測量株高（由定植塊和定植板上表面至生長點(diǎn)垂直距離）至摘心，其他形態(tài)指標(biāo)采集至始收日。游標(biāo)卡尺測量莖粗，統(tǒng)計(jì)葉片數(shù)（葉長≥4 cm），直尺測量每個葉片葉長與葉寬，葉面積計(jì)算公式為[12]

式中，A為葉面積（m2），L為葉長（m），W為葉寬（m）。

1.4.2 果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)測定

采收期統(tǒng)計(jì)10株果實(shí)質(zhì)量，坐果數(shù)，游標(biāo)卡尺測量最大縱徑與橫徑尺寸（mm），果形指數(shù)按縱徑/橫徑計(jì)算；選取成熟度一致6個果實(shí)用蒸餾水洗干凈后，組織搗碎機(jī)研磨成漿，紗布過濾，利用手持糖度計(jì)（精度0.1%，Atago PAL-1型手持糖度儀，Tokyo，Japan）測定可溶性固形物含量，2，6-二氯靛酚法測定Vc含量，酸堿滴定法測定有機(jī)酸含量，3次重復(fù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

Microsoft Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)，SPSS 17.0（IBM，Inc.，New York，US）軟件作方差分析，Duncan新復(fù)極差法多重比較（α=0.05），Origin 9（DA，Inc.，Massachusetts，US）軟件作圖。

1.6 綜合評價分析

式中，R'ij為轉(zhuǎn)化后隸屬函數(shù)值；xij為原始指標(biāo)；min（xij）為第i個處理中第j個指標(biāo)最小值；max（xij）為第i個處理中第j個指標(biāo)最大值；α為功效系數(shù)，取值為0.6[13]。

綜合評價隸屬度值U由隸屬函數(shù)矩陣R和權(quán)重分配集W確定，即U=R×W。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培方法和摘心位置對植株形態(tài)影響

株高和莖粗是反映植株?duì)I養(yǎng)生長狀況重要指標(biāo)。栽培方法和摘心位置對番茄植株摘心時株高和莖粗影響如圖1所示。

由圖1（a）可知，處理組R株高始終高于處理組C和H。處理D條件下，處理R株高較處理C和H增加6.12%和14.63%，差異顯著（P＜0.05）；處理T條件下，處理R株高比處理C和H增加20.18%和23.57%，差異顯著（P＜0.05）。

栽培方法對莖粗影響達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），摘心位置對番茄植株莖粗影響顯著（P＜0.05）。由圖1（b）可知處理D條件下，處理C莖粗較處理R和H增加32.04%和23.55%，差異顯著（P＜0.05），處理H莖粗較處理R增加6.84%，無顯著差異；處理T條件下，處理C莖粗較處理R和H增加25.94%和19.10%，差異顯著（P＜0.05），處理H莖粗較處理R增加5.74%，差異顯著（P＜0.05）。處理C、R和H植株莖粗在處理T條件下較處理D條件下分別增加2.92%，7.91%和6.80%，其中，處理D、R和處理TR間差異顯著（P＜0.05）。由此可見，椰糠培處理下植株在莖粗方面較其他兩種栽培方法更具優(yōu)勢。葉片是光合作用主要場所，不同栽培方法和摘心位置對番茄植株膨果期葉數(shù)和葉面積影響如圖2所示。

圖1 栽培方法和摘心位置對株高和莖粗影響Fig.1 Effect of different cultivation method and node-order pinching on plant height and stem diameter

圖2 栽培方法和摘心位置對葉數(shù)和葉面積影響Fig.2 Effect of different cultivation method and node-order pinching on number of leaves and leaf area

摘心位置對葉數(shù)影響極顯著（P＜0.01），栽培方法對其無顯著影響。由圖2（a）可知在不同栽培方法條件下，處理組D和T之間葉數(shù)相差約為3片。

葉面積影響生物學(xué)產(chǎn)量積累。兩因素對葉面積影響均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），葉面積隨著摘心位置升高而增大。由圖2（b）可知處理D條件下，處理C葉面積最大，且較處理H增加32.50%，差異顯著（P＜0.05），處理R葉面積與處理C和H無差異顯著。處理T條件下，處理C葉面積較處理R和H大13.71%和25.00%，差異顯著（P＜0.05），處理R和H葉面積無顯著差異。處理CD平均葉面積為0.1998 m2，而處理HT平均葉面積為0.1993 m2，可見采用處理DC植株葉面積略高于TH，椰糠培植株葉片較大，在光合作用時積累同化產(chǎn)物具有優(yōu)勢。

2.2 栽培方法和摘心位置對番茄生育期影響

不同栽培方法處理過程中，番茄植株生育期如表2所示。由表2可見，三種栽培方法1穗花序開花時間相同，而處理H番茄植株從2穗花序花開始相關(guān)農(nóng)藝指標(biāo)均較處理組R和C有所提前，始收期比處理R和C分別提前2 d和5 d。處理R和C在3穗開花時間出現(xiàn)差異，處理R比C始收期提前3 d。處理H和R穗栽培生育期為80 d，3穗栽培生育期為90 d，處理C較處理H和R栽培時間延長7 d。由此可見，由番茄植株農(nóng)藝指標(biāo)可見，三種栽培方法表現(xiàn)優(yōu)劣順序?yàn)镠、R和C，處理T較處理D栽培時間延長10 d。

2.3 產(chǎn)量分析

栽培方法和摘心位置處理對植株坐果數(shù)，單果質(zhì)量，單株產(chǎn)量，每穗果質(zhì)量影響如表3所示。由方差分析可知，栽培方法對坐果數(shù)影響顯著（P＜0.05），對單果質(zhì)量，單株產(chǎn)量和每穗果質(zhì)量影響極顯著（P＜0.01）。

在D處理?xiàng)l件下，處理R坐果數(shù)較H低5.67%，差異不顯著，但單果質(zhì)量，單株產(chǎn)量和每穗果質(zhì)量分別較處理H高25.89%、11.96%和10.86%。處理C各項(xiàng)產(chǎn)量指標(biāo)均優(yōu)于處理H和R，且除單果質(zhì)量外，其他指標(biāo)差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。在T處理?xiàng)l件下，處理R坐果數(shù)略低于處理H，單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量和每穗果質(zhì)量優(yōu)于處理H，但兩處理間各項(xiàng)產(chǎn)量指標(biāo)差異不顯著。處理C單果質(zhì)量與處理R和H差異不顯著，坐果數(shù)、單株產(chǎn)量和每穗果質(zhì)量分別較處理R增加30.03%、38.46%和35.67%，差異顯著（P＜0.05）。

摘心位置對坐果數(shù)和單株產(chǎn)量影響極顯著（P＜0.01），而對單果質(zhì)量和每穗果質(zhì)量無顯著影響。處理T每穗果質(zhì)量較D有所降低，但差異不顯著。

由多重比較可以看出處理DC單果質(zhì)量最大，且該處理單株產(chǎn)量分別較處理TH和TR低1.68%和5.33%，差異不顯著。

由此可見，椰糠培番茄在果實(shí)坐果數(shù)與產(chǎn)量兩方面均優(yōu)于巖棉培和水培，該栽培方法下2穗摘心處理單株產(chǎn)量略低于巖棉培和水培3穗摘心處理。而3種栽培方法下，3穗摘心條件下每穗果質(zhì)量均較2穗摘心處理出現(xiàn)下降趨勢。

表2 不同栽培方法對番茄生育期影響（月/日）Table 2 Effect of different cultivation method on development period of tomato plants(month/day)

表3 不同栽培方法和摘心位置對番茄產(chǎn)量影響Table 3 Effect of different cultivation method and node-order pinching on yield of tomato plants

2.4 栽培方法和摘心位置對果實(shí)品質(zhì)影響

栽培方法和摘心位置處理對番茄果實(shí)果形指數(shù)、可溶性固形物、有機(jī)酸、維生素C和糖酸比影響見表4。由表4可知，栽培方法對果形指數(shù)、可溶性固形物、有機(jī)酸、維生素C和糖酸比影響極顯著（P＜0.01），摘心位置對果實(shí)品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)無顯著影響。處理組H果形指數(shù)顯著高于處理組R和C，果實(shí)趨近于球形。處理組R果實(shí)可溶性固形物、有機(jī)酸和維生素C含量顯著高于處理組H（P＜0.05），T條件下有機(jī)酸含量顯著高于處理組C（P＜0.05）。T條件下，處理C果實(shí)可溶性固形物、有機(jī)酸和維生素C含量分別較處理H高12.59%，25.00%和49.26%，差異顯著（P＜0.05）。處理組H果實(shí)糖酸比顯著高于處理組R（P＜0.05），而與處理組C差異不顯著。

表4 不同栽培方法和摘心位置對番茄果實(shí)品質(zhì)影響Table 4 Effect of different cultivation method and node-order pinching on qualities of tomato fruits

2.5 綜合評價分析

對番茄產(chǎn)量指標(biāo)，果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)和生育周期綜合評價，如表5所示，綜合評分由高到低為TC、DC、TR、DR、TH和DH。由此可見，椰糠培處理組表現(xiàn)最佳，且椰糠培2穗摘心處理優(yōu)于巖棉培和水培3穗摘心處理。

表5 綜合評價結(jié)果Table 5 Results of comprehensive evaluation

3 討論

栽培方法對植株生長和果實(shí)發(fā)育發(fā)揮重要作用，摘心位置與植株生育周期、坐果數(shù)和單株產(chǎn)量等指標(biāo)關(guān)系密切，采用適宜栽培模式可調(diào)節(jié)番茄植株生長發(fā)育過程中源庫關(guān)系。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在其他條件相同前提下，椰糠培植株坐果數(shù)量和單株產(chǎn)量均高于巖棉培和水培，而Abukhovich等認(rèn)為二次使用巖棉培和椰糠培番茄果實(shí)產(chǎn)量無差異[14]。原因是試驗(yàn)栽培品種差異，椰糠在循環(huán)使用過程中可緩慢分解，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成與新椰糠基質(zhì)存在差異。本試驗(yàn)椰糠培番茄植株葉面積大于巖棉培和水培植株葉面積，其植株光合作用能力強(qiáng)，光合產(chǎn)物積累多，分配到果實(shí)同化物相應(yīng)增加[15]，同時其蒸騰作用推動植株對養(yǎng)分和水分吸收，促進(jìn)產(chǎn)量形成[16]。由于椰糠培植株坐果數(shù)量多，單果質(zhì)量較大，其生長時間呈增加趨勢?？梢?，在實(shí)際生產(chǎn)過程中除采用適宜栽培模式外，應(yīng)合理安排栽培周期，提高設(shè)施番茄短程栽培效率。水培法處理組綜合評分排名靠后，果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)較差，與Gertsson等研究結(jié)果一致[17]。較于基質(zhì)栽培，水培法無需定植基質(zhì)，但其營養(yǎng)液管理難度大于基質(zhì)栽培。水培法根莖部分雖暴露在空氣中，但浸沒在營養(yǎng)液中根際環(huán)境含氧量較低，抑制根系吸收水分和養(yǎng)分，由于植株根系對養(yǎng)分選擇性吸收導(dǎo)致營養(yǎng)液中養(yǎng)分不足或相對過剩，影響果實(shí)膨大和品質(zhì)形成[18-20]。

在栽培方法相同條件下，3穗摘心比2穗摘心植株均表現(xiàn)穗果質(zhì)量下降趨勢，但差異不顯著，與王平等研究結(jié)果一致[21]，這是由于短程栽培植株種植密度較長季節(jié)栽培密度大幅度增加，隨著番茄植株生長發(fā)育，植株冠層中下部光獲取能力下降[22]，影響高穗果質(zhì)量。

4 結(jié)論

a.在兼光型植物工廠條件下，栽培方法和摘心位置顯著影響設(shè)施短程栽培番茄植株生長發(fā)育、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。

b.綜合分析表明最佳栽培模式為椰糠培3穗摘心，該條件下平均單株產(chǎn)量為1 607.25 g，可溶性固形物為6.62%，生育周期為97 d，滿足設(shè)施番茄短程栽培栽培模式管理要求。

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[22]王強(qiáng),貝麗柯孜·阿西木,麥麥提·牙森,等.溫室番茄源庫協(xié)調(diào)

Effect of cultivation mode on growth and fruit quality of short-time greenhouse tomato/

HE Shihang,HE Di,XU Chunlin,ZHAO Lijun,QUAN Longzhe
(School of Engineering,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

In order to achieve high efficiency and standardized management of greenhouse tomatoes,short-time cultivation mode was adopted to investigate the effect of cultivation method and node-order pinching on plant morphologies and fruit qualities.In this study,tomato plants(Solanum lycopersicomL.Brilliance201)were grown in a simultaneous-light pattern greenhouse.The experiments were designed for full-factorial design with three cultivation methods(coconut coir,rockwool and hydroponics)and two node-order pinching levels(double-truss pinching and triple-truss pinching).A suitable combination of cultivation method and node-order pinching was further obtained by using comprehensive evaluation method.Results showed that cultivation method extremely influenced stem diameter,leaf areas,yield parameters and fruit qualities(P＜0.01);node-order pinching had extremely significant effect on numbers of leaves,leaf areas,fruit numbers per plant and grain weight per plant(P＜0.01)and had significant effect on stem diameter(P＜0.05),while it had less effect on fruit qualities;the interaction of such two factors had extremely significant effect on plant height(P＜0.01).The combination of coconut coir and triple-truss pinching performed best in both production and fruitqualities by using comprehensive evaluation method.This study provided scientific guidance for high yield and superior qualities of greenhouse tomatoes grown with short-time cultivation mode.

greenhouse tomato;short-time cultivation;cultivation mode;growth characteristic; fruit qualtiy

S627

A

1005-9369（2017）08-0072-07

時間2017-9-12 11:38:23[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170912.1138.018.html

何詩行,何堤,許春林,等.栽培模式對設(shè)施短程栽培番茄生長及果實(shí)品質(zhì)的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2017,48(8):72-78.

He Shihang,He Di,Xu Chunlin,et al.Effect of cultivation mode on growth and fruit quality of short-time greenhouse tomato [J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(8):72-78.(in Chinese with English abstract)

2017-07-07

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51405078）；黑龍江省普通高等學(xué)校青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃（LR-356214）；哈爾濱市科技局項(xiàng)目（2014DB6AN026）

何詩行（1989-），女，博士研究生，研究方向?yàn)樵O(shè)施農(nóng)業(yè)工程。E-mail:shh_he@126.com

*通訊作者：何堤，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樵O(shè)施農(nóng)業(yè)工程。E-mail:hedi4826@163.com