農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的日光溫室番茄栽培模式試驗(yàn)研究*

李治國，閆子雙，楊立國，李傳友，李宗煦，劉曉明

(北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站，北京市，100079)

0 引言

日光溫室是我國北方地區(qū)冬季果蔬生產(chǎn)主要方式，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，成為保障北方地區(qū)冬季菜籃子生產(chǎn)的重要支撐。番茄是我國設(shè)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(tǒng)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(shí)際生產(chǎn)操作過程中，很多工作需要循環(huán)往復(fù)的進(jìn)出壟間，耗費(fèi)大量的人工，影響了工人的工作效率[1]。同時(shí)采用農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行作業(yè)時(shí)，小型機(jī)具需要頻繁掉頭，作業(yè)效率低，中型機(jī)具更是無法進(jìn)行作業(yè)，限制了一系列適合集約化、規(guī)?；霓r(nóng)用機(jī)械的使用；隨著農(nóng)業(yè)方面的從業(yè)勞動(dòng)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(shí)現(xiàn)機(jī)械化的情況下，需要嘗試新的栽培模式。國內(nèi)外專家學(xué)者早已就改變栽培行向?qū)τ衩?、水稻、小麥等大田作物的產(chǎn)量影響進(jìn)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(chǎn)量和品質(zhì)的影響[7-11]。為實(shí)現(xiàn)在對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)影響不大的情況下，提高北京地區(qū)日光溫室番茄生產(chǎn)機(jī)械化水平，特開展番茄生產(chǎn)東西壟向種植與南北壟向種植對比試驗(yàn)，探討適宜北京地區(qū)的番茄栽培機(jī)械化技術(shù)模式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年4—7月，在北京市懷柔區(qū)北京東方尚品種植專業(yè)合作社的日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)日光溫室長80 m，跨度8.5 m，進(jìn)行過宜機(jī)化改造，在溫室一側(cè)前骨架上預(yù)留出高度2 m、寬度1.8 m的農(nóng)機(jī)作業(yè)通道，保障中型農(nóng)機(jī)具能夠順利進(jìn)出作業(yè)。試驗(yàn)番茄品種為普羅旺斯。

1.2 試驗(yàn)方法

1) 將80 m日光溫室均分為4份，試驗(yàn)設(shè)計(jì)東西壟向和南北壟向2種栽培模式，設(shè)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(chǔ)上上下浮動(dòng)。每種處理分為3個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)選擇3株掛牌，3次重復(fù)9株數(shù)據(jù)平均值作為觀測統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2) 其中南北壟向采用傳統(tǒng)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(jī)械化作業(yè)模式。為提高作業(yè)效率，并保證機(jī)具能夠在空間受限的溫室內(nèi)順利開展作業(yè)，設(shè)備均選用中小型機(jī)具。采用的設(shè)備包括354D拖拉機(jī)、1GQN-140型旋耕機(jī)、1GZV60旋耕起壟機(jī)和2ZY-2A壟上栽植機(jī)。根據(jù)番茄種植農(nóng)藝要求，綜合考慮起壟機(jī)起壟規(guī)格，移栽機(jī)栽植行距、株距的調(diào)節(jié)范圍、機(jī)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(shè)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(dòng)灌溉系統(tǒng)供應(yīng)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(yàn)內(nèi)容

1) 番茄植株生長指標(biāo)。定植后每10 d測定一次標(biāo)記植株的農(nóng)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(zhì)交界處到生長點(diǎn)的距離。莖粗：用游標(biāo)卡尺采用十字交叉法對植株基部進(jìn)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(chǎn)量指標(biāo)。進(jìn)入果實(shí)采收期后，根據(jù)果實(shí)成熟度，適時(shí)采收。采收標(biāo)定植株的果實(shí)，測量成熟單果重及果實(shí)的縱橫徑，計(jì)算平均值，記錄單株果實(shí)總個(gè)數(shù)，最后折算公頃產(chǎn)量。

3) 番茄品質(zhì)指標(biāo)。在番茄盛果期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選成熟度一致的番茄果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)的測定，評價(jià)光可能對品質(zhì)產(chǎn)生的影響。測試指標(biāo)：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(jì)算糖酸比。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同壟向栽培方式番茄植株生長指標(biāo)對比分析

采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，并進(jìn)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(shí)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(jīng)過一個(gè)多月的生長，到5月25日時(shí)，三個(gè)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(gè)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(gè)東西向的處理間并無顯著差異。

表2 不同處理各時(shí)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(jīng)過一段時(shí)間的生長，到5月25日，莖粗為12.13 mm，達(dá)到了最大。而T2的莖粗雖然初期數(shù)值最大，但是經(jīng)過生長后，到5月25日為10.70 mm，數(shù)值最小。不過，整體看，各處理在各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)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(shí)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(shí)上第一片功能葉的縱徑和橫徑均值數(shù)據(jù)，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(gè)處理相比，有顯著差異。對不同密度和不同畦向?qū)Ψ焉L的影響進(jìn)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(chǎn)量和品質(zhì)對比分析

表5為不同處理間果實(shí)單果重、縱橫徑和折合公頃產(chǎn)量的對比。在數(shù)值上T2、T3、CK的單果重分別為172.83 g、170.29 g、172.19 g，果實(shí)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(shí)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(shù)多，所以折合公頃產(chǎn)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(chǎn)量為91 228.65 kg相對較低。CK的折合公頃產(chǎn)量為105 406.8 kg，與T2折合公頃產(chǎn)量無顯著差異。

表5 不同處理的番茄產(chǎn)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(jī)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(shù)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(yīng)的糖酸比的數(shù)值也較高。

表6 不同處理的番茄品質(zhì)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(jié)構(gòu)和通風(fēng)透光性能，促進(jìn)植株的生長發(fā)育。本研究發(fā)現(xiàn)，東西向種植中，在密度約為3.6萬～4.8萬株/hm2的范圍內(nèi)，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(xiàn)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(shù)值均高于東西向種植。原因可能與南北向種植光照、通風(fēng)等條件好有關(guān)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(gè)體長勢旺盛；另一方面東西壟向種植的植株靠北側(cè)采光條件要弱于靠南側(cè)，影響植株生長發(fā)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(jī)化種植番茄時(shí)，可在日光溫室北墻增設(shè)反光材料或者加裝補(bǔ)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(chǎn)量和品質(zhì)的影響

前人研究表明，番茄單果重及單株結(jié)果數(shù)受栽培壟向和株行距的影響，進(jìn)而影響產(chǎn)量[12-13]。本試驗(yàn)結(jié)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(nèi)，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?？赡苊芏容^大時(shí)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(shí)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(shí)縱橫徑并無顯著差異。建議采用東西向宜機(jī)化種植番茄時(shí)，要選擇合適的株行距(本試驗(yàn)適宜株行距為35 cm×40 cm)，確保植株生長發(fā)育有足夠的空間。

可溶性糖、有機(jī)酸等指標(biāo)是番茄果實(shí)中重要的營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同處理間的可溶性固形物、有機(jī)酸、維生素C等數(shù)據(jù)，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(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)范圍(標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)較優(yōu)。

4 結(jié)論

1) 在種植密度約為4.08萬株/hm2時(shí)，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(chǎn)量和品質(zhì)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(chǎn)量和品質(zhì)影響在可接受范圍內(nèi)。

2) 東西壟向宜機(jī)化種植中，在密度為3.6萬～4.8萬株/hm2的范圍內(nèi)，可以采用中型機(jī)具進(jìn)行機(jī)械化耕整地、移栽等作業(yè)。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(shù)值最大。在產(chǎn)量和品質(zhì)方面，T1的果實(shí)縱橫徑小，硝酸鹽含量高，品質(zhì)最差，但由于種植密度大，產(chǎn)量最高。綜合考慮番茄商品度、產(chǎn)量和品質(zhì)的差異，采用東西壟向宜機(jī)化種植番茄時(shí)，確定最佳的株行距是35 cm×40 cm。綜上所述，在北京地區(qū)的日光溫室番茄生產(chǎn)中，采用東西向宜機(jī)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(jìn)行機(jī)械化作業(yè)，并可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)。