種植密度對日光溫室東西壟向栽培番茄產(chǎn)量構(gòu)成及光環(huán)境的影響

楊冬艷，桑 婷，馮海萍，王 蓉，馬 玲

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 種質(zhì)資源研究所，寧夏 銀川 750002； 2.吳忠國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理委員會，寧夏 吳忠 751100)

不同栽培壟向可以改變作物冠層的光輻射截獲量和光線在冠層內(nèi)的透射率，影響作物的光合效率[1]。目前，大部分日光溫室蔬菜種植壟向仍然以南北朝向為主，由于南北距離短、壟間過道狹窄，農(nóng)機具往往需要頻繁進行轉(zhuǎn)壟掉頭，無法高效、高質(zhì)地完成生產(chǎn)作業(yè)[2]。日光溫室蔬菜栽培大部分田間操作是由人工完成，機械利用率低，人工勞動強度大，工作效率低，而且從業(yè)勞動力緊缺等問題越來越嚴重[3]。為提升日光溫室機械化應(yīng)用水平，近年來，研究者進行了日光溫室蔬菜東西壟向栽培模式的探索。楊雨松[4]研究發(fā)現(xiàn)，東西壟向栽培番茄冠層空氣溫度高于南北壟向，冠層空氣濕度和基質(zhì)溫度低于南北壟向，在相同栽培密度下，東西壟的產(chǎn)量高于南北壟向，且以東西壟向2.6株/m2的栽培密度進行生產(chǎn)可得到最高產(chǎn)量；梁子玉[5]研究發(fā)現(xiàn)，在33 000株/hm2的條件下，東西壟向番茄產(chǎn)量高于南北壟向。在散射光日光溫室中，東西與南北壟向番茄冠層的光照累積量無顯著性差異，種植壟向?qū)Ψ训纳L和產(chǎn)量沒有產(chǎn)生影響，可以采用東西壟向的種植方式替代南北壟向進行番茄生產(chǎn)[6]。寧夏吳忠國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)大跨度日光溫室(凈跨15 m)中番茄東西向栽培與常規(guī)南北栽培相比較，日光溫室東西壟向定植、不同整枝高度輕簡栽培模式下，櫻桃番茄產(chǎn)量提高28.11%[7]。日光溫室番茄生產(chǎn)中采用東西壟向栽培具有可行性，為探尋寧夏地區(qū)日光溫室春夏茬番茄適宜栽培群體模式，在10 m跨度溫室采用東西壟向栽培番茄，設(shè)置不同栽培密度，通過分析不同栽培壟向番茄產(chǎn)量構(gòu)成及群體光環(huán)境特征，探索春夏茬東西壟向栽培番茄最優(yōu)種植模式，為提升番茄機械化應(yīng)用水平提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地點

試驗地點在寧夏吳忠國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)孫家灘設(shè)施農(nóng)業(yè)基地(106°6′26″E、37°57′10″N)，屬大陸性干旱、半干旱氣候，海拔高度1 130 m，全年光照時間達3 000 h，全年太陽輻射700 kJ/m2，年平均氣溫8.8 ℃，年平均降水量193 mm，年蒸發(fā)量2 013 mm，氣候干燥,無霜期170 d左右。試驗溫室凈跨10 m、脊高5 m、長72 m，后墻為夯實土墻，采光面為鋼架結(jié)構(gòu)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗番茄品種為粉宴1號，2018年3月30日定植，采用雙因素試驗設(shè)計。因素A為不同栽培壟，東西方向共起5壟，溫室中由北向南依次為第1、2、3、4、5壟，編號依次為A1、A2、A3、A4、A5。壟底寬均為70 cm、壟面寬50 cm、壟高25 cm、壟道間距1.1 m、壟中心間距1.8 m。B因素為密度處理(番茄每壟種2行，各處理行距均為30 cm、株距不同)，B1:株距33 cm，密度為30 000株/hm2；B2:株距26.5 cm，密度為37 500株/hm2；B3：株距22.2 cm，密度為45 000株/hm2。小區(qū)面積65 m2，重復(fù)3次,依次排列，田間試驗布置如圖1所示。底肥均為腐熟羊糞75 m3/hm2、磷酸二銨450 kg/hm2。壟面鋪設(shè)2行滴灌帶，采用比例施肥泵進行施肥，各處理水肥管理一致。番茄留6穗果，7月底拉秧。

1.3 測定指標(biāo)及方法

利用手持照度計進行番茄群體光環(huán)境測定，植株全部整枝摘心結(jié)束后，每個處理在5個栽培壟南北兩面距番茄植株10 cm處測量。測量高度為垂直地面40 cm(冠層下部)、100 cm(冠層中部)和植株頂端冠層處。測量光照強度時，田間每個重復(fù)間隔1 m測量3次，每個點位為9個測量數(shù)據(jù)平均值。將同一高度不同點位重復(fù)的光照強度數(shù)值平均，并利用Origin 9.0作圖。

番茄冠層透光率Rt=Qh/Q0[5]，式中:Rt為番茄冠層光照強度透光率,Qh為從地面算起h高度處的南北兩邊平均光照強度,Q0為群體頂端的光照強度。

記錄每次采收番茄的小區(qū)產(chǎn)量，選擇第3穗果成熟度一致的番茄進行品質(zhì)分析。果實采用四分法取樣，維生素C含量采用2,6-二氯靛酚法測定，可溶性糖含量采用蒽酮法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法測定，總酸采用滴定法[8]測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS軟件進行數(shù)據(jù)分析及雙因素Duncan’s多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對東西壟向栽培番茄產(chǎn)量構(gòu)成和產(chǎn)量分布的影響

在番茄栽培中，適宜的群體結(jié)構(gòu)和合理的源庫比例是高產(chǎn)的基礎(chǔ)，種植密度、單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量是番茄產(chǎn)量主要構(gòu)成因素。采用東西壟向栽培，不同壟之間番茄產(chǎn)量構(gòu)成因素有顯著差異，Duncan’s多重比較結(jié)果 (圖2A、2B、2C) 表明，溫室中栽培壟對番茄單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量和單位面積產(chǎn)量均有極顯著影響(P=0.003 8、0.000 0、0.000 1)?？拷鼫厥夷线叺腁5壟上的番茄單果質(zhì)量最大，其后依次為A4、A1、A2、A3。單株產(chǎn)量和單位面積產(chǎn)量由高到低依次為A5、A4、A3、A2、A1，栽培壟之間差異顯著。密度則對單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量影響顯著(P=0.016 0、0.000 0)，對單位面積產(chǎn)量影響不顯著(P=0.155 8)。不同密度處理下單果質(zhì)量B1大于B2、B3，單株產(chǎn)量由高到低依次為B1、B2、B3，單位面積產(chǎn)量B1高于B3、B2。綜合5壟產(chǎn)量，不同密度番茄產(chǎn)量由大到小依次為115.73 t/hm2(B1)、113.03 t/hm2(B3)、105.62 t/hm2(B2)。

由圖2D可見，從產(chǎn)量分布來看，各壟間番茄產(chǎn)量呈由南向北遞減趨勢，最南壟A5產(chǎn)量占5壟總產(chǎn)量的24.08%～24.76%，最北壟A1產(chǎn)量只占總產(chǎn)量的12.07%～14.87%，南側(cè)兩壟產(chǎn)量之和占總產(chǎn)量近50%。

2.2 種植密度對東西壟向栽培番茄果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表1可見，果實的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)對栽培壟和密度處理的響應(yīng)特征各不相同，同一指標(biāo)處理之間差異顯著。其中，溫室中不同栽培壟之間番茄果實可溶糖含量差異顯著，依次為A2>A1>A3>A4>A5；可溶性固形物對不同栽培壟種植響應(yīng)不敏感，只有A4顯著高于其他4壟?？扇苄蕴羌翱扇苄怨绦挝镌诓煌芏忍幚黹g差異顯著，均為B1>B3>B2。B1處理的果實糖酸比和總酸含量顯著高于B3；B2的糖酸比顯著低于B1,總酸含量與B1沒有差異；溫室北側(cè)的A1和A2栽培壟的番茄糖酸比顯著高于A3、A4、A5。綜上，在東西壟向栽培模式下，溫室北側(cè)的栽培壟番茄果實糖含量和糖酸比高于溫室南側(cè)，降低密度有助于果實糖含量和糖酸比的增加。不同栽培壟對番茄果實可溶性蛋白含量影響較小，但密度處理之間差異顯著，表現(xiàn)為B1>B3>B2。番茄果實維生素C含量處理之間差異顯著，不同栽培壟依次為A1>A3>A2>A4>A5,不同密度依次為B3、B1>B2。

表1 種植密度對東西壟向栽培番茄果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響 Tab.1 Effects of planting density on nutritional quality of tomato fruit in east-west ridge

多重方差分析表明，不同栽培壟對番茄果實糖酸比有顯著影響，密度處理則對可溶性蛋白和可溶性固形物有顯著的影響，二者交互作用對試驗所測番茄果實各營養(yǎng)指標(biāo)均有極顯著影響。

2.3 種植密度對東西壟向栽培番茄冠層光照強度和分布特征的影響

2.3.1 種植密度對東西壟向栽培番茄冠層光照強度的影響 冠層中光分布造成的光合作用差異遠遠大于其他因素所造成的差異[9],而冠層結(jié)構(gòu)是影響作物冠層內(nèi)光分布的重要因素[10]。由圖3可見，在東西壟向栽培模式中，不同密度處理之間番茄群體冠層頂部光照強度沒有顯著差異，由北向南壟間番茄冠層頂部光照強度逐漸降低。在番茄群體冠層中部，同一栽培壟雙行定植的番茄南行(向陽側(cè))光照強度顯著高于北行(背陰側(cè))，且越靠近溫室南邊的栽培壟番茄植株南行對北行的遮陰比例越高。計算各栽培壟南北行平均透光率發(fā)現(xiàn)，從北行向南行透光率由10%增至50%左右，其中，第1～3壟透光率在10%左右，第4壟透光率在17.2%～32.2%，第5壟透光率為28.5 %～45.3%，且隨著種植密度的降低，透光率逐漸增加。在冠層底部，所有栽培壟平均透光率在1.2%～3.8%，隨著密度降低透光率增加。綜上，采用東西壟向栽培番茄時，減少栽培密度可提高番茄冠層中下部透光率，雙行定植同一栽培壟南北行光照強度差異較大。

2.3.2 種植密度對東西壟向栽培番茄冠層光照分布的影響 由圖4可見，隨著種植密度的增加，番茄植株冠層中部光照強度較強的紅色區(qū)域減少，光照強度較弱的藍色區(qū)域增加。番茄植株冠層下部為第1穗果坐果區(qū)，不同栽培壟冠層下部光照強度由北向南逐漸降低，由高到低依次為A1、A2、A3、A4、A5。受種植密度影響，B1和B2冠層底部光照強度顯著高于B3，B1和B2 之間沒有顯著差異。綜上，采用東西壟向種植番茄，在固定株高的情況下，冠層底部光照強度均出現(xiàn)由北向南逐漸降低的趨勢，冠層中部則是逐漸升高；隨著種植密度的減少，番茄植株冠層上、中、下部光照強度均增加，B1處理光環(huán)境顯著優(yōu)于B2、B3。

3 結(jié)論與討論

不同壟向栽培效果與地理緯度、作物種類和品種、田間定植方式、密度、生長季節(jié)都有一定關(guān)系[11]，日光溫室栽培壟向主要影響作物群體的光照條件[12],進而影響作物的光合作用和產(chǎn)量。日光溫室常規(guī)南北種植模式中，由于溫室南北光照分布不均，北邊光照弱作物易徒長，導(dǎo)致棚內(nèi)植株長勢不齊,但同一栽培壟雙行栽培東西兩側(cè)光照一致[13]。本研究結(jié)果表明，東西壟向栽培模式下，番茄冠層頂部和下部光照強度由北向南逐漸降低，而冠層中部光照強度逐漸升高；各栽培壟番茄冠層中部南北透光率差異顯著，透光率從北向南由10%增至50%左右，同一栽培壟隨著密度增加透光率顯著降低，這可能與不同種植密度下番茄群體葉片數(shù)量、葉面積指數(shù)差異有關(guān)。密度較小的B1處理番茄果實可溶性糖、糖酸比和可溶性蛋白含量最高。光合作用生成的糖轉(zhuǎn)運是果實糖分積累的主要來源之一[14]，遮光處理下番茄果實內(nèi)蔗糖含量較正常光照低30%、己糖含量低近50%[15]，說明B1處理果實較高的糖含量可能與其冠層中部(坐果區(qū)域)透光率較高有關(guān)。因此，采用東西壟向栽培模式時，溫室南北光照分布不勻，且同一栽培壟番茄雙行栽培南北兩邊差異尤其顯著，可在密度不變的條件下改雙行模式為單行種植，或?qū)Ρ边呥M行局部補光，以減少南北光照差異。

種植密度是影響產(chǎn)量的主要因素之一，不同作物因其不同的栽培模式、管理方式、種植季節(jié)而都有各自適宜的密度[15]。番茄群體內(nèi)部太陽輻射量受植株密度及高度影響，種植密度越大，透光性越差，栽植過稀，光能利用率下降[16]。在一定范圍內(nèi)隨著密度、留果數(shù)的增加，番茄產(chǎn)量也增加，但超過一定范圍后，產(chǎn)量呈下降趨勢[17]。此外，栽培過密時植株間通風(fēng)受影響，局部濕度過大，誘導(dǎo)灰霉病的發(fā)病[18]。因此，在日光溫室特殊的栽培環(huán)境條件下，確定適宜的栽植密度十分重要[19]。在北方日光溫室常規(guī)南北番茄栽培中，姜克偉等[20]、王強等[21]進行了番茄適宜種植密度試驗,認為種植密度54 000株/hm2時產(chǎn)量最高；周懷兵等[16]認為，當(dāng)番茄栽培密度為 21 000株/hm2、單株留7穗果時單株產(chǎn)量最高，栽培密度為42 000株/hm2、單株留5穗果時單位面積產(chǎn)量最高。從本試驗栽培密度對產(chǎn)量的影響分析，B1和B3產(chǎn)量均顯著高于B2，B1和B3的產(chǎn)量沒有顯著差異，B1的產(chǎn)量優(yōu)勢體現(xiàn)在較高的單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量，而B3的產(chǎn)量優(yōu)勢則在單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量與B2相近的條件下的株數(shù)優(yōu)勢；從東西壟向產(chǎn)量分布特征來看，靠近南邊的2壟產(chǎn)量占總產(chǎn)量的近50%，說明在寧夏地區(qū)溫室中采用東西壟向栽培時，可在北側(cè)第1～3壟適當(dāng)補光以增加產(chǎn)量。綜合考慮種苗投入成本及管理成本，寧夏地區(qū)春夏茬東西壟向栽培番茄可采用30 000株/hm2的種植密度，此密度下光照環(huán)境最優(yōu)，品質(zhì)較優(yōu)，投入最少，產(chǎn)出最高。