巖棉短程栽培模式中營養(yǎng)液對番茄生長及果實品質(zhì)的影響

何詩行，何 堤，許春林，趙立軍，權(quán)龍哲，陳 亞

?

巖棉短程栽培模式中營養(yǎng)液對番茄生長及果實品質(zhì)的影響

何詩行，何 堤※，許春林，趙立軍，權(quán)龍哲，陳 亞

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

為實現(xiàn)設(shè)施番茄短程栽培過程中營養(yǎng)液的高效供給及標(biāo)準(zhǔn)化管理，尋求短程栽培模式中最優(yōu)的營養(yǎng)液供給方式，在兼光型植物工廠條件下，研究了營養(yǎng)液電導(dǎo)率值（electric conductivity，EC值）、灌溉頻率對番茄植株形態(tài)和果實品質(zhì)的影響。試驗以巖棉為栽培基質(zhì)，3水平EC值為2、4和6 dS/m，3水平灌溉頻率為1、3和5次/d，采用全因子試驗設(shè)計方法，進(jìn)行9組處理。采用綜合評價方法獲取最佳的營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率，并對植株形態(tài)和果實品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率影響植株的株高、莖粗、葉數(shù)、葉面積、葉形指數(shù)和根面比，同時也影響果實的平均質(zhì)量、可溶性固形物（soluble solids content）和果形指數(shù)。其中EC值對平均果實質(zhì)量影響顯著（<0.05），灌溉頻率對葉面積和平均果實質(zhì)量影響極顯著（<0.01）；試驗因素的交互作用對莖粗和果形指數(shù)影響極顯著（<0.01），對SSC影響顯著（<0.05）。EC值為4 dS/m，灌溉頻率為5次/d的營養(yǎng)液灌溉方式能兼顧植株發(fā)育和果實品質(zhì)良好，該灌溉方式下SSC與平均果實質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)（<0.01）。該研究可為設(shè)施短程栽培番茄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)。

灌溉；電導(dǎo)率；基質(zhì)；短程栽培；番茄；巖棉

0 引 言

番茄是中國設(shè)施園藝的主要種植作物之一，目前設(shè)施栽培面積達(dá)101.17萬hm2[1]。通過提高植株密度、減少留果穗數(shù)（留果2穗或3穗摘心）進(jìn)而縮短種植周期的番茄短程栽培模式，可提早使植株由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長，減少上下果穗之間的養(yǎng)分競爭，改善番茄果實品質(zhì)，減輕病害，降低農(nóng)藥使用，實現(xiàn)番茄果實的集中采收和提早上市。巖棉作為一種惰性基質(zhì)普遍用于設(shè)施無土栽培[2]，有效避免設(shè)施精細(xì)耕作的土傳病害，相比于傳統(tǒng)土培，降低了營養(yǎng)物質(zhì)擴(kuò)散所致的損失[3]，同時可以依據(jù)作物需求與果實品質(zhì)來控制營養(yǎng)和水分的供給。目前荷蘭設(shè)施生產(chǎn)中巖棉栽培面積占無土栽培面積的70%，產(chǎn)量是露地栽培的10倍[4]。營養(yǎng)液是無土栽培的核心，是植物獲取營養(yǎng)的最主要途徑，直接影響產(chǎn)量和果實質(zhì)量[5]。營養(yǎng)液的合理利用是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素，對于設(shè)施園藝的可持續(xù)發(fā)展也具有重要作用。

針對設(shè)施番茄栽培，國內(nèi)外學(xué)者的研究主要集中在長季節(jié)栽培模式下的番茄生長特性與果實品質(zhì)。Saha等確定了平均果實質(zhì)量與品質(zhì)較優(yōu)時，巖棉條內(nèi)EC值與含水條件[6]；Nakano等發(fā)現(xiàn)1.25倍灌溉頻率和高EC值的營養(yǎng)液供給條件下番茄產(chǎn)量較高[7]。栗巖峰等研究表明每周1次的施肥頻率有益于豐產(chǎn)和提高果實品質(zhì)[8]，而孫麗麗等研究得出每5 d施肥1次的頻率使果實的產(chǎn)量和品質(zhì)均得到提高[9]；邢英英等研究發(fā)現(xiàn)水肥交互極顯著影響番茄產(chǎn)量，灌水量和施肥量為198～208 mm和442～480 kg/hm2時有利于實現(xiàn)溫室滴灌施肥番茄的高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)[10]。中國對設(shè)施番茄巖棉栽培技術(shù)的研究起步較晚。許路等提出2.8株/m2為適宜的番茄巖棉栽培密度[11]。任毛飛等研究得出巖棉塊培育番茄苗時宜采用60%～70%相對持水量[12]。營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率是設(shè)施無土栽培重要的技術(shù)參數(shù)，然而目前針對設(shè)施番茄巖棉短程栽培模式下營養(yǎng)液灌溉技術(shù)的研究未見報道。

本文旨在研究采用以巖棉為基質(zhì)的設(shè)施番茄短程栽培模式下，不同營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率對番茄植株形態(tài)和果實品質(zhì)的影響，通過綜合評價方法篩選較優(yōu)營養(yǎng)液灌溉方式，以期為營養(yǎng)液高效利用及番茄的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院兼光型植物工廠實驗室，地理位置約為45°44′N，126°43′E，該區(qū)域?qū)儆诤疁貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，區(qū)域的年平均氣溫處于-5～5 ℃之間，年平均降水量在500 mm左右，年日照時數(shù)約2 600 h。

試驗時間：2016年3－6月春夏季栽培。

試驗品種：番茄種苗為光輝101（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，大量元素如表1所示，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

移栽前2 d將營養(yǎng)液EC值調(diào)至約0.6 dS/m沖洗浸泡巖棉至流出液與供給液EC值基本一致。靜置后于2016年3月13日選擇生長一致且無傷病的壯苗移栽至巖棉塊（10 cm×10 cm×15 cm，丹麥Grodan），每塊一顆苗，后將巖棉塊定植到由黑白膜包裹的巖棉條（100 cm× 20 cm×7.5 cm，丹麥Grodan），定植前巖棉條容重0.0489 g/mL，總孔隙度93.12%。巖棉短程栽培番茄情況如圖1所示。

圖1 巖棉短程栽培番茄情況

1.2 試驗設(shè)計

試驗因素為營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率。依據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗設(shè)3個EC值水平（E1：2 dS/m，E2：4 dS/m，E3：6 dS/m）和3個灌溉頻率水平（R1：1次/d，R2：3次/d，R3：5次/d），共9個處理組（E1R1，E1R2，E1R3，E2R1，E2R2，E2R3，E3R1，E3R2，E3R3），處理組E1R1設(shè)為對照（CK），3次重復(fù)。

各水平EC值的調(diào)節(jié)按不同比例稀釋大量元素母液，不改變微量元素用量，利用電導(dǎo)率儀（精度0.01 dS/m，DDS-307實驗室電導(dǎo)率儀，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司），調(diào)節(jié)其至目標(biāo)值范圍±0.05 dS/m內(nèi)。栽培系統(tǒng)為開路系統(tǒng)，各水平營養(yǎng)液灌溉頻率實施時間為：1為12:00，2為8:00、12:00和16:00，3為8:00、10:00、12:00、14:00和16:00。且各水平每日每株灌溉量根據(jù)生長發(fā)育和天氣變化控制在0.8～1.3 L。通過球閥調(diào)節(jié)滴箭出液量，改變灌溉持續(xù)時間調(diào)節(jié)每日灌溉量。

每巖棉條定植3棵，株距35 cm，行距70 cm，常規(guī)管理。處理于4月1日開始，5月14日在第3穗果上方留2片葉摘去生長點，每穗留果數(shù)量≤5個，單稈整枝，6月20日停止處理，試驗共81 d。晝夜溫度分別為26～30 ℃、14～18 ℃，濕度為45%～65%，CO2為450～600 ppm，無額外補(bǔ)充光照。

1.3 測試指標(biāo)與方法

1.3.1 植株形態(tài)指標(biāo)

每處理選擇6株長勢一致的植株掛牌標(biāo)記，每7 d采集一次植株形態(tài)指標(biāo)。用卷尺測定株高（由巖棉塊上表面至生長點的垂直距離），游標(biāo)卡尺測定距巖棉塊上表面約5 cm處莖粗，統(tǒng)計葉片數(shù)（葉長不小于4 cm），葉面積取最高果穗下3片葉的平均值，用直尺測量葉長與葉寬，葉面積計算公式為[13]

式中為葉面積，m2；為葉長，m；為葉寬，m。

1.3.2 果實品質(zhì)的測定

收獲期每星期收集成熟果實2次，分別選取第一、二和三穗果成熟度一致共6個果實用游標(biāo)卡尺測量最大縱莖與橫莖尺寸，果形指數(shù)=縱莖/橫莖計算。用電子天平（測量精度0.01 g，上海浦春計量儀器有限公司）稱果實質(zhì)量，計算每處理的平均果實質(zhì)量；選取大小和色澤基本一致的10個果實用蒸餾水洗干凈后用組織搗碎機(jī)研磨成漿，紗布過濾后利用手持糖度計（精度0.1%，日本愛拓PAL-1型手持糖度儀）測定SSC，3次測量取平均值。

1.3.3 根部指標(biāo)的測定

根區(qū)能夠反映出營養(yǎng)液管理以及巖棉條內(nèi)生長環(huán)境是否適宜。由于在巖棉栽培系統(tǒng)中，根主要集中在巖棉條底部，且根部難以完整與剝離，因此采用圖像處理方法采集根部形態(tài)參數(shù)。果實采收完畢后，每處理選擇2個巖棉條摘除其上部莖葉部分，將其與外部黑白農(nóng)膜分離。將抽出的巖棉條底部根聚集面平均劃分為左、中、右3區(qū)域（每區(qū)域尺寸約為0.3 m×0.2 m），分別采集3個區(qū)域圖片，營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率處理下巖棉條底部根聚集面照片如圖2所示。利用Matlab軟件進(jìn)行圖像處理，提取植株根部面積與相應(yīng)部分巖棉條底面積的比即“根面比”，將該比值作為一種衡量根部生長情況的參數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS17.0軟件雙因素方差分析營養(yǎng)液供給方式對植株生長和果實品質(zhì)影響的顯著性；Duncan新復(fù)極差法對植株生長和果實品質(zhì)指標(biāo)間進(jìn)行多重比較；采用Pearson相關(guān)系數(shù)，雙側(cè)檢驗（T）法進(jìn)行植株生長和果實品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析。Origin9.0軟件作圖。

1.5 綜合評價分析

采用綜合評價法分析各評價指標(biāo)。由9組處理的9個指標(biāo)構(gòu)成決策矩陣=()×，采用改進(jìn)歸一化法對決策矩陣進(jìn)行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理[14]。首先將負(fù)向指標(biāo)按式（2）轉(zhuǎn)化為正向指標(biāo)

式中x'為第個處理的第個轉(zhuǎn)化后正向指標(biāo)；x為第個處理的第個原始指標(biāo)；minx為第個處理中第個指標(biāo)的最小值；maxx為第個處理中第個指標(biāo)的最大值。

注：CK表示處理組營養(yǎng)液EC值為2 dS·m-1，灌溉頻率為1次·d-1。E1、E2和E3分別表示營養(yǎng)液EC值為2、4和6 dS·m-1，R1、R2和R3分別表示灌溉頻率為1、3和5次·d-1，下同。

Note: CK represents EC at 2 dS·m-1with irrigation rates at 1 times·d-1of nutrient solution. E1,E2and E3represent EC at 2, 4 and 6 dS·m-1respectively. R1, R2and R3represent irrigation rates at 1, 3 and 5 times·d-1of nutrient solution respectively,the same as below.

圖2 營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率處理下巖棉栽培條底部根聚集面照片

Fig.2 Photos of rockwool bottom surface that root gathered at different EC and irrigation rates of nutrient solution

各項指標(biāo)按式（3）進(jìn)行歸一化處理，得到新決策矩陣=()×。

采用熵值法獲得權(quán)重。按式（4）和（5）計算信息熵H后獲得權(quán)重矩陣。

依據(jù)線性加權(quán)模型（6）計算各處理的綜合評價值'。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率對植株形態(tài)的影響

巖棉短程栽培過程中營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率對番茄植株形態(tài)影響的雙因素方差分析值如表2所示。

表2 營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對不同時期番茄植株形態(tài)影響的雙因素方差分析F值

注：*和**分別表示在0.05和0.01水平下的差異顯著。由于摘心影響株高和葉數(shù)，且收獲期進(jìn)行打葉，因此摘心后未對株高和葉數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，下同。

Note: * and ** indicate significant difference at 0.05 and 0.01 levels respectively. Because of the existing effect of pinching on height and leaf number of plants and the trimming leaf after topping, such two parameters of plants were no longer analyzed, the same as below.

由表2可知，試驗期內(nèi)，2試驗因素對莖粗和葉數(shù)的影響程度隨處理時間的延長而增大，其中對莖粗影響的變化程度最為明顯，第10周時，2試驗因素的交互作用對莖粗的影響達(dá)到極顯著水平（<0.01）。葉形指數(shù)受EC值的影響程度隨處理時間的延長而減小。

株高和莖粗能反應(yīng)植物的健康情況，是生殖生長的基礎(chǔ)。由表3可以看出從第4周開始，處理組E3R3和CK的株高出現(xiàn)顯著差異；第6周時，處理組E3R1和E3R3株高顯著高于CK（<0.05）。第6周和第10周時CK的莖粗顯著低于其他處理組（<0.05），在第10周時，除E3水平外（該水平下灌溉頻率對莖粗無影響），莖粗表現(xiàn)出隨EC值和灌溉頻率增加而增加的趨勢，此時處理組E3R3莖粗最大，比CK的莖粗大31.90%，差異顯著（<0.05）。這說明在留三穗果的番茄短程栽培中，低EC值和低灌溉頻率的營養(yǎng)液處理抑制了莖粗增加，且這種抑制效果在摘心后表現(xiàn)更為明顯。

葉片是光合作用的主要場所，葉片的生長直接影響植株營養(yǎng)生長和果實品質(zhì)[15]。由表3可知，第6周時，葉數(shù)在E3水平下隨灌溉頻率的增加而增加，在R3水平下隨著EC值的增加而增加，處理組E3R3葉數(shù)最多，比CK葉數(shù)多13.36%，差異顯著（<0.05），但處理組E3R1葉數(shù)略高于CK，差異不顯著。由于葉數(shù)以葉長>4 cm為閥值進(jìn)行統(tǒng)計，試驗結(jié)果說明增加營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率的植株發(fā)葉速度較快，但該促進(jìn)效果僅在摘心前較為明顯。

第2周開始，不同處理組葉面積存在差異。第10周時，在E3水平下葉面積表現(xiàn)出隨灌溉頻率增加而增加的趨勢。其中處理組E3R3葉面積最大，比CK葉面積大37.96%，差異顯著（<0.05）。由此可見在收獲期（第10周），高灌溉頻率處理下的葉面積仍保持快速擴(kuò)展，葉片未有明顯的衰老表現(xiàn)[16]。

葉形指數(shù)與其他植株形態(tài)指標(biāo)生長規(guī)律不同，該指標(biāo)在生育期內(nèi)呈下降趨勢。第2周時，葉形指數(shù)隨EC值的增加而降低，E1水平葉形指數(shù)>1，此時葉片尚未成熟，葉長先于葉寬生長[17]，處理組E3R3葉形指數(shù)比CK小12.62%，差異顯著（<0.05）。第6周時，各處理組與CK葉形指數(shù)無顯著差異。由此可見，營養(yǎng)液EC值僅在處理初期對番茄葉片形狀有影響，隨著植株生長，不同處理組間葉形指數(shù)差異減小，這說明營養(yǎng)液灌溉方式對番茄葉片形狀的影響逐漸消失，成熟葉片形狀趨于一致。

表3 營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率對不同時期植株形態(tài)的影響

注：同列不同字母表示0.05水平下差異顯著（<0.05），下同。2，4，6，10分別代表第2，4，6，10周。

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level (<0.05), the same as below. 2, 4, 6, 10represent 2nd,4th,6th,10th,respectively.

2.2 營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率對果實品質(zhì)和根部的影響

巖棉短程栽培模式下營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對番茄果實和根部影響的雙因素方差分析的值如表4所示。

表4 營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對果實品質(zhì)和根部影響的雙因素方差分析F值

由表4可知營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率的交互作用對SSC和果形指數(shù)的影響分別達(dá)到顯著水平（<0.05）和極顯著水平（<0.01）?？梢姞I養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對果實內(nèi)在品質(zhì)和外觀形態(tài)品質(zhì)的影響較大。營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對平均果實質(zhì)量的影響分別達(dá)到顯著水平（<0.05）和極顯著水平（<0.01），因此灌溉頻率對平均果實質(zhì)量的影響大于EC值對其影響。

產(chǎn)量的增加主要依賴于平均果實質(zhì)量的增加[18]。營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對平均果實質(zhì)量的影響如表5所示。E2水平下，該指標(biāo)隨灌溉頻率的增加而增加。處理組E2R3的平均果實質(zhì)量最大，為85.12 g，比CK高20.06%，差異顯著（<0.05），而處理組E3R1的平均果實質(zhì)量略低于CK。這說明EC值為4 dS/m時，提高灌溉頻率對平均果實質(zhì)量的促進(jìn)作用較明顯。果實質(zhì)量的形成受多方面因素的影響，處理中后期，由于植株蒸騰量和需水量大幅增加，因此R1處理可能對作物造成水分脅迫，影響光合產(chǎn)物的積累、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配，導(dǎo)致果實質(zhì)量的下降[19]。

SSC是指番茄果漿中可溶性物質(zhì)的百分比，是評判番茄果實風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)，主要包括可溶性糖，有機(jī)酸，維生素C和番茄紅素等物質(zhì)[20]。營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對果實SSC的影響如表5所示。在R1水平下，番茄果實SSC隨EC值的增加而顯著增加。其中SSC最高的處理組E3R1平均值為10.15%，比CK高27.46%，差異顯著（<0.05）；處理組E1R3的SSC最小，為7.27%，顯著低于CK（<0.05）。由此可見在日灌溉量一致的前提下低EC值和高灌溉頻率的處理對果實SSC表現(xiàn)出明顯的稀釋作用。EC值由2增加至4 dS/m后，SSC明顯增加，EC值進(jìn)一步增加至6 dS/m后，低灌溉頻率下的SSC比EC值為4 dS/m時SSC顯著提高，而高灌溉頻率下SSC幾乎不變，這說明高EC值對SSC的促進(jìn)作用被高灌溉頻率的稀釋作用抵消。

果形指數(shù)即果實縱莖與橫莖之比，是描述番茄果實外觀的重要指標(biāo)，影響果實的商品性。營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對果形指數(shù)的影響如圖表5所示。E2和E3水平下各處理果形指數(shù)顯著低于CK（<0.05），且只有在E3水平下各灌溉頻率處理組間果形指數(shù)差異顯著（<0.05）。其中處理組E3R1果形指數(shù)最小，為0.73，E1水平下各處理組果形指數(shù)>0.9，果實形狀近似于球型。說明提高營養(yǎng)液EC值，果實形狀趨于橢球型，反之果實趨于球形，且EC值達(dá)到6 dS/m時，灌溉頻率開始對果形指數(shù)產(chǎn)生明顯影響。

表5 營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率對果實品質(zhì)和根系的影響

營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對根面比的影響如表5所示。E3水平下，根面比隨灌溉頻率的增加而增大，其中處理組E3R3根面比比E3R1高19.23%，差異顯著（<0.05）。這說明對于以巖棉作為栽培基質(zhì)的短程栽培系統(tǒng)，高EC值條件下，番茄植株根系生長受到灌溉頻率的影響較為明顯。處理組E3R1根面比略低于CK，差異不顯著，這可能是由于低EC值條件下根際環(huán)境中鹽分含量仍在根系的耐受范圍內(nèi)，因而未對根系生長發(fā)育造成明顯影響。

2.3 營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率對番茄生長影響的綜合評價

營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率對番茄植株和果實特性的影響規(guī)律不同，憑單一指標(biāo)難以評判各處理優(yōu)劣，因此根據(jù)式（2）至（6）對各項指標(biāo)進(jìn)行綜合評價以確定最優(yōu)的營養(yǎng)液灌溉方式。由表6各處理的綜合排名可以看出，處理組E3R3綜合評分最高，其次是E2R3。低EC值（E1）與低灌溉頻率（R1）下各處理評分較低排名靠后，在采用高EC值營養(yǎng)液灌溉時應(yīng)增加灌溉頻率，以確保番茄植株和果實良好發(fā)育。由于處理組E2R3的果實指標(biāo)與處理組E3R3無顯著差異，且處理組E2R3營養(yǎng)液原料投入少，成本降低。因此在綜合考慮試驗因素對植株和果實生長影響的同時提高設(shè)施番茄短程栽培的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)采用處理組E2R3（EC值為4 dS/m，灌溉頻率為5次/d）的營養(yǎng)液灌溉方式。

表6 評價指標(biāo)隸屬度與綜合評價指標(biāo)

2.4 指標(biāo)相關(guān)性分析

確定最優(yōu)營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率后，對最優(yōu)組E2R3番茄植株形態(tài)和果實品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表7所示?？梢钥闯鲈摴喔确绞较?，番茄植株葉面積與平均果實質(zhì)量呈顯著正相關(guān)（<0.05）；SSC與平均果實質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)（<0.01），與果形指數(shù)呈顯著正相關(guān)（<0.05）。說明在番茄生長期間由葉片形態(tài)可以初步推斷出，葉片較大植株所產(chǎn)果實的質(zhì)量較大，可溶性固形物含量低，果實趨近于橢球型；質(zhì)量較小的果實多趨近于球形，可溶性固形物含量高。

表7 番茄植株形態(tài)和果實品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

3 討 論

營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率在番茄植株和果實的生長發(fā)育中發(fā)揮著重要作用，不同營養(yǎng)液灌溉方式對植株和果實的生長發(fā)育影響存在差異。本試驗結(jié)果表明，在營養(yǎng)液日灌溉量一致的前提下，營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對植株形態(tài)指標(biāo)中莖粗、葉數(shù)、葉面積、葉形指數(shù)和根面比有明顯的影響，其中對于莖粗的影響存在明顯的滯后性。而郭文忠等認(rèn)為高灌溉頻率增加黃瓜的株高而降低莖粗[21]。本試驗與此不同的是在巖棉短程栽培栽培系統(tǒng)中，高灌溉頻率條件下的灌溉間隔時間較短，并未對番茄植株造成水分脅迫和補(bǔ)償效應(yīng)[22]。由于葉數(shù)和葉面積的生長影響水分和同化物質(zhì)的輸入[23]，葉數(shù)少且葉面積小的處理條件下平均果實質(zhì)量小，品質(zhì)差。但葉數(shù)最多和葉面積最大的處理條件下，果實產(chǎn)量和品質(zhì)并非最佳，這與劉瑞平等研究結(jié)果一致[24]。這主要由于氮濃度增加促進(jìn)葉片擴(kuò)展但抑制其他元素的吸收，導(dǎo)致光合作用產(chǎn)物不能充分運(yùn)送到果實中，抑制果實產(chǎn)量和品質(zhì)的形成。

試驗研究發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)液EC值由2增至4 dS/m后果實SSC明顯增加。該結(jié)果與魯少尉等研究一致[25]。果實SSC增加的主要來源于可溶性糖等有機(jī)物的增加，果實可溶性糖是植株適應(yīng)高鹽環(huán)境的產(chǎn)物之一，其含量的增加有利于保持植株的吸水能力[26]。低灌溉頻率下營養(yǎng)液EC值由4增至6 dS/m后果實SSC有所增加但平均果實質(zhì)量大幅度趨勢，難以同時保證產(chǎn)量最高和品質(zhì)最佳，這與Magan等的研究結(jié)果一致[27]。在開放式巖棉栽培系統(tǒng)中，盡管多余的營養(yǎng)液能夠從巖棉條中排出，但提高營養(yǎng)液EC值的同時降低灌溉頻率會導(dǎo)致巖棉栽培條內(nèi)根際EC值大幅升高[28]，這種營養(yǎng)液濃度高于植物所需的根際環(huán)境含氧量較低，抑制根系水分吸收[29]，同時高EC值還會增加果皮厚度進(jìn)而抑制果實的膨大[30]，導(dǎo)致果實質(zhì)量的下降。

另一方面，適當(dāng)提高EC值并增加灌溉頻率能提高平均果實質(zhì)量但果實SSC表現(xiàn)出了降低的趨勢，這與劉明池等研究結(jié)果一致[31]。該結(jié)果充分說明營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對果實質(zhì)量和品質(zhì)的影響表現(xiàn)出協(xié)調(diào)作用。這是由于少量多次的灌溉方式既保證了根際的水分充分供應(yīng)，降低養(yǎng)分濃度，擴(kuò)大根接觸面，促進(jìn)了根系對水分和養(yǎng)分的吸收利用。可見采用適宜的營養(yǎng)液灌溉方式能保障設(shè)施番茄短程栽培的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，通過對栽培過程中植株形態(tài)的生長情況合理調(diào)整調(diào)整營養(yǎng)液灌溉方式，以滿足實際生產(chǎn)需求。由于不同營養(yǎng)液EC值與灌溉頻率的處理均對巖棉條內(nèi)根際的生長環(huán)境包括巖棉條EC值、含水量以及含氧量等因素產(chǎn)生影響，通過影響根系的生長發(fā)育進(jìn)而影響植株的生長發(fā)育以及果實產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，巖棉條內(nèi)環(huán)境條件對與番茄植株形態(tài)、果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響有待進(jìn)一步的研究。

4 結(jié) 論

1）在兼光型植物工廠條件下，對于設(shè)施番茄巖棉短程栽培，營養(yǎng)液EC值和灌溉頻率對植株形態(tài)、果實質(zhì)量和品質(zhì)存在不同程度的影響。在合理范圍內(nèi)提高營養(yǎng)液EC值的同時增加灌溉頻率有利于植株莖桿和葉片的發(fā)育，提高果實質(zhì)量和品質(zhì)。

2）綜合分析表明最佳灌溉方式為營養(yǎng)液EC值4 dS/m，灌溉頻率5次/d，該條件下果實的平均質(zhì)量為85.12 g，SSC為8.65%，滿足設(shè)施番茄短程栽培中營養(yǎng)液的高效供給及標(biāo)準(zhǔn)化管理。

[1] 霍建勇. 中國番茄產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及安全防范[J]. 蔬菜，2016(6)：1－4.

[2] Abukhovich A, Kobryn J. Yield and changes in the fruit quality of cherry tomato grown on the cocofibre and rockwool slabs used for the second time[J]. Acta Scientiarum Polonorum Hortorum Cultus, 2010, 9(4): 93－98.

評估鏈包括績效評價和跟蹤反饋兩方面，主要涉及政治價值和管理價值的保障。評估鏈?zhǔn)枪倭畔到y(tǒng)運(yùn)行鏈的末段，在政策執(zhí)行與資源消耗過程中要注重民主、效率、監(jiān)督等原則?？冃гu價應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)、效率、效益、公平的“四E”原則，對政府工作進(jìn)行客觀公正的描述。跟蹤反饋是績效評價取得的工作產(chǎn)出效果與新一輪決策和計劃的銜接。政策的制定與修正應(yīng)充分參考績效評價與跟蹤反饋的信息。

[3] Ieperen W V. Consequences of Diurnal Variation in Salinity on Water Relations and Yield of Tomato[D]. Netherland Wageningen: Wageningen University & Research Centers, 1996.

[4] 辜松，楊艷麗，張躍峰，等. 荷蘭蔬菜種苗生產(chǎn)裝備系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及對中國的啟示[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(14)：185－194.

Gu Song, Yang Yanli, Zhang Yuefeng, et al. Development status of automated equipment systems for greenhouse vegetable seedlings production in Netherlands and its inspiration for China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(14): 185－194. (in Chinese with English abstract)

[5] Signore A. Influence of salinity source on production, quality and environmental impact of tomato grown in a soilless closed system[J]. Journal of Food Agriculture & Environment, 2008, 6(3/4): 357－361.

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

[7] Nakano Y, Sasaki H, Nakano A, et al. Growth and yield of tomato plants as influenced by nutrient application rates with quantitative control in closed rockwool cultivation[J]. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science, 2010, 79(1): 47－55.

[8] 栗巖峰，李久生，饒敏杰. 滴灌系統(tǒng)運(yùn)行方式施肥頻率對番茄產(chǎn)量與根系分布的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39(7)：1419－1427.

Li Yanfeng, Li Jiusheng, Rao Minjie. Effects of drip fertigation strategies and frequencies on yield and root distribution of tomato[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2006, 39(7): 1419－1427. (in Chinese with English abstract)

[9] 孫麗麗，鄒志榮，韓麗蓉，等. 營養(yǎng)液滴灌頻率對設(shè)施番茄生長與果實品質(zhì)的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，43(3)：119－124.

[10] 邢英英，張富倉，吳立峰，等. 基于番茄產(chǎn)量品質(zhì)水肥利用效率確定適宜滴灌灌水施肥量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(增刊1)：110－121.

Xing Yingying, Zhang Fucang, Wu Lifeng, et al. Determination of optimal amount of irrigation and fertilizer under drip fertigated system based on tomato yield, quality, water and fertilizer use efficiency[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(Supp.l): 110－121. (in Chinese with English abstract)

[11] 許路，李新旭，高麗紅，等. 北京地區(qū)連棟溫室番茄巖棉栽培適宜密度的研究[J]. 北方園藝，2015，39(4)：53－58.

Xu Lu, Li Xinxu, Gao Lihong, et al. Study on the optimum planting density of rockwool-tomato in multrspan greenhouse in Beijing[J]. Northern Horticulture, 2015, 39(4): 53－58. (in Chinese with English abstract)

[12] 任毛飛，王吉慶，周燕，等. 巖棉育苗塊持水量對番茄幼苗生長的影響[J]. 北方園藝，2016，40(9)：47－49.

Ren Maofei, Wang Jiqing, Zhou Yan, et al. Effect of water capacity of rock wool block on the growth of tomato seedlings[J]. Northern Horticulture, 2016, 40(9): 47－49. (in Chinese with English abstract)

[13] Li Y L, Stanghellini C. Analysis of the effect of EC and potential transpiration on vegetative growth of tomato[J]. Scientia Horticulturae, 2001, 89(1): 9－21.

[14] 李美娟，陳國宏，陳衍泰. 綜合評價中指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法研究[J]. 中國管理科學(xué)，2004，12(10)：45－48.

Li Meijuan, Chen Guohong, Chen Yantai. Study on target standardization method of comprehensive evaluation[J]. Chinese Journal of Management Science, 2004, 12(10): 45－48. (in Chinese with English abstract)

[15] Marcelis L. Sink strength as a determinant of dry matter partitioning in the whole plant[J]. Journal of Experimental Botany, 1996, 47 (301): 1281－1291.

[16] 任樂，羅新蘭，李天來，等. 日光溫室溫度對番茄葉面積擴(kuò)展的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(9)：2610－2612.

Ren Le, Luo Xinlan, Li Tianlai, et al. Effect of temperature on expansion of tomato leaf area in greenhouse[J]. Journal of Anhui Agricultural Science, 2007, 35(9): 2610－2612. (in Chinese with English abstract)

[17] 李亞靈，Cecilia Stanghellini. 長季節(jié)巖棉栽培中番茄的葉片生長特性[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，1999，19(3)：214－217.

Li Yaling, Cecilia Stanghellini. The leaf characteristic of tomato plant in rockwool during long season growing[J]. Journal of Shanxi Agricultural University: Science Edition, 1999, 19(3): 214－217. (in Chinese with English abstract)

[18] Nakano Y, Watanabe S I, Kawashima H, et al. The effect of daily nutrient applications on yield, fruit quality, and nutrient uptake of hydroponically cultivated tomato[J]. Engei Gakkai Zasshi, 2006, 75(5): 421－429.

[19] 王學(xué)文，付秋實，王玉玨，等. 水分脅迫對番茄生長及光合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，15(1)：7－13. Wang Xuewen, Fu Qiushi, Wang Yujue, et al. Effects of water stress on growth and photosynthetic system characters of Lycopersicon esculentum L[J]. Journal of China Agricultural University, 2010, 15(1): 7－13. (in Chinese with English abstract)

[20] 羅穎. 番茄可溶性固形物含量與相關(guān)生理生化指標(biāo)關(guān)系研究[D]. 石河子：石河子大學(xué)，2010.

Luo Ying. Research in the Relations between Tomatoes, Soluble Solids Contents and Other Physical and Biochemical Dictators[D]. Shihezi: Shihezi University, 2010. (in Chinese with English abstract)

[21] 郭文忠，曲梅，韋彥，等. 灌溉頻率對日光溫室黃瓜生長發(fā)育及干物質(zhì)積累的響應(yīng)[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2007，23(5)：467－470.

Guo Wenzhong, Qu Mei, Wei Yan, et al. The primary study on response of growth, yield and dry matter of cucumber under different irrigation frequency in solar greenhouse[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2007, 23(5): 467－470. (in Chinese with English abstract)

[22] 李建明，潘銅華，王玲慧，等. 水肥耦合對番茄光合、產(chǎn)量及水分利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(10)：82－90.

Li Jianming, Pan Tonghua, Wang Linghui, et al. Effects of water-fertilizer coupling on tomato photosynthesis, yield and water use efficiency[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(10): 82－90. (in Chinese with English abstract)

[23] 郭永青，李建明，鄒志榮，等. 不同補(bǔ)充灌溉量對番茄幼苗生長的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，19(4)：169－172.

Guo Yongqing, Li Jianming, Zou Zhirong, et al. Effects of different supplementary irrigation on growth of tomato seedlings[J]. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2010,19(4): 169－172. (in Chinese with English abstract)

[24] 劉瑞平，馮靜，駱洪義. 營養(yǎng)液中不同氮素水平對基質(zhì)栽培番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 北方園藝，2015(20)：23－26.

Liu Ruiping, Feng Jing, Luo Hongyi. Effect of different nitrogen levels on the yield and culture quality of tomato in substrate[J]. Northern Horticulture, 2015(20): 23－26. (in Chinese with English abstract)

[25] 魯少尉，齊飛，李天來，等. 營養(yǎng)液EC值對無土栽培番茄果實發(fā)育及蔗糖代謝的影響[J]. 北方園藝，2012，36(19)：8－11.

Lu Shaowei, Qi Fei, Li Tianlai, et al. Effects of tomato fruit development and sucrose metabolism by improving the conductivity of nutrient solution in soilless culture[J]. Northern Horticulture, 2012, 36(19): 8－11. (in Chinese with English abstract)

[26] 費偉，陳火英，曹忠，等. 鹽脅迫對番茄幼苗生理特性的影響[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報：農(nóng)業(yè)科學(xué)版，2005，23(1)：5－9，30.

Fei Wei, Chen Huoying, Cao Zhong, et al. Effects of Salininty Stress on Phsiological Characteretics of Tomato Seedling[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University: Agricultural Science, 2005, 23(1): 5－9, 30. (in Chinese with English abstract)

[27] Magán J J, Gallardo M, Thompson R B, et al. Effects of salinity on fruit yield and quality of tomato grown in soil-less culture in greenhouses in Mediterranean climatic conditions[J]. Agricultural Water Management, 2008, 95(9): 1041－1055.

[28] Soffer H, Burger D W, Soffer H, et al. Effects of dissolved oxygen concentrations in aero-hydroponics on the formation and growth of adventitious roots[J]. Journal of the American Society for Horticulturalence, 1988, 113(2): 218－221.

[29] Carmassi, G, Incrocci, L, Maggini, R, et al. Modelling salinity buildup in recirculating nutrient solution culture[J]. Journal of Plant Nutrition, 2005, 28(3): 431－445.

[30] Holtman W, Duijn B V, Blaakmeer A, et al. Optimalization of oxygen levels in root systems as effective cultivation tool[J]. Acta Horticulturae, 2005, 697(697): 57－64.

[31] 劉明池，陳殿奎. 虧缺灌溉對櫻桃番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國蔬菜，2002(6)：4－6.

Liu Mingchi, Chen Diankui. Eeffect of deficlt irrigation on yield and quality of cheery tomato[J]. China Vegetables, 2002(6): 4－6. (in Chinese with English abstract)

Effects of nutrient solution on growth and quality of short-term cultivation tomatoes grown in rockwool

He Shihang, He Di※, Xu Chunlin, Zhao Lijun, Quan Longzhe, Chen Ya

(,,150030,)

In order to achieve high efficiency and standardized management of the nutrient supplement, tomatoes of short-term cultivation (L.; Brilliance 101) were grown in the greenhouse to explore a kind of nutrient solution irrigation condition to guarantee both yields and fruit quality. In this study, tomato plants were grown in an open rockwool system and the plants were irrigated with Yamazaki recipes nutrient solution to determine the responses of plant morphology, fruit weight and fruit quality to 2 factors including electrical conductivity (EC) and irrigation rates of nutrient solution from March to June. A suitable combination of EC and irrigation rates of nutrient solution was further obtained by using comprehensive evaluation method. The experiments were designed with 3 EC levels (E1, E2and E3represented the EC of nutrient solution at 2, 4 and 6 dS/m, respectively) and 3 irrigation rate levels (R1, R2and R3represented the irrigation rates of nutrient solution at one time/d, 3 times/d and 5 times/d, respectively). The regulation of EC values of each treatment level was realized by diluting the mother liquor of the major elements with different proportions while the amount of microelements was remained. Because of the difference of the plant growth and the weather, average daily irrigation volume for each plant was controlled within 0.8-1.3 L, which was divided into several equal parts according to the irrigation rates. And the nutrient solution was applied at the following times: R1at 12:00, R2at 8:00, 10:00 and 12:00, R3at 8:00, 10:00, 12:00, 14:00 and 16:00. The plants were pinched to 3 trusses and single pole trained. Results showed that EC values of the nutrient solution and irrigation rates affected plant height, stem diameter, leaf number, leaf area, leaf shape index, ratio of root area of tomato plants to bottom surface area of rockwool, average fruit weight, soluble solids content (SSC) and fruit shape index of the fruits. EC value of the nutrient solution had a significant effect on the average fruit quality (<0.05); EC value of the nutrient solution and irrigation rates had an extremely significant influence on both leaf area and average fruit quality (<0.01); interaction of the experimental factors had an extremely significant effect on stem diameter and shape index (<0.01); and the interaction significantly influenced SSC (<0.05). In terms of the greenhouse tomatoes of short-term cultivation grown in rockwool, the combination of 4 dS/m EC and 5 times/d irrigation rate was obtained by using comprehensive evaluation method, which could ensure the production and the fruit quality well. Based on the optimal irrigation condition, leaf area was significantly positively correlated with average fruit weight (<0.05); SSC was extremely significantly negatively correlated with average fruit quality (<0.01), and significantly positively correlated with fruit shape index (<0.05). It could be concluded that tomato plants with larger leaf area tended to generate heavier fruits which approximated to ellipsoid type with lower SSC, while smaller fruits tended to be spherical, with better quality. This study provides a guidance basis for practical scientific management of nutrient solution in short-term cultivation of greenhouse tomato grown in rockwool.

irrigation; electrical conductivity; substrates; short-term cultivation; tomato; rockwool

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.18.025

S627

A

1002-6819(2017)-18-0188-08

2017-02-23

2017-08-22

國家自然科學(xué)基金資助項目（51405078）；黑龍江省普通高等學(xué)校青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃（項目編號：LR-356214）；哈爾濱市科技局項目（項目編號：2014DB6AN026）。

何詩行，女，博士生，研究方向為設(shè)施農(nóng)業(yè)工程。哈爾濱 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，150030。Email：shh_he@126.com.

何堤，男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為設(shè)施農(nóng)業(yè)工程。哈爾濱 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，150030。Email：hedi4826@163.com