基于農機農藝融合的北京地區(qū)塑料大棚番茄栽培模式的優(yōu)化

李治國，閆子雙，王尚君，楊立國，李宗煦，劉曉明

（1.北京市農業(yè)機械試驗鑒定推廣站 北京 100079； 2.北京市昌平區(qū)農業(yè)機械化技術推廣站 北京 102200）

塑料大棚是設施農業(yè)生產的重要形式，可以實現蔬菜春提前和秋延后種植，保障蔬菜周年供應，是實現農業(yè)提質增效、農民增產增收的重要途徑。目前，北京市塑料大棚面積占設施農業(yè)面積的35%左右，約為8000 hm。番茄是塑料大棚蔬菜種植面積較大的作物之一。然而受大棚建造結構、農藝栽培模式及農機具尺寸等因素的限制，目前北京郊區(qū)塑料大棚番茄生產仍以人工作業(yè)為主，農機裝備作業(yè)效率不能得到充分發(fā)揮甚至無法使用。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化步伐加快，農業(yè)生產雇工難、用工貴等問題日益突出，迫切需要在北京地區(qū)開展農機農藝融合的塑料大棚番茄栽培模式研究，來提高番茄生產效率和效益，從而實現塑料大棚番茄生產的高產高效。此前，國內外學者就不同種植密度對番茄產量和品質的影響做過相關研究，也就如何實現塑料大棚蔬菜生產機械化進行過探討。為此，特根據北京地區(qū)塑料大棚番茄栽培的農藝要求和現有主要栽培管理環(huán)節(jié)農機作業(yè)特點，開展不同密度機械定植和人工定植的對比試驗，探討適宜北京地區(qū)的塑料大棚番茄農機農藝融合栽培模式，在保證番茄產量和品質不受影響的基礎上，優(yōu)化大棚番茄栽培參數，為農業(yè)機械作業(yè)提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2020 年3—7 月在北京市大興區(qū)龐各莊鎮(zhèn)物阜源豐農產品專業(yè)合作社的兩棟塑料大棚內進行，塑料大棚寬10.0 m，長56.0 m，棚門高2.0 m，寬2.3 m，棚肩高1.2 m，脊高2.8 m，中型農機具能夠順利進出作業(yè)。栽種番茄品種為普羅旺斯（由荷蘭德澳特種業(yè)集團公司培育），由北京物阜源豐農產品專業(yè)合作社育苗，128 孔穴盤苗，苗期35 d。

1.2 試驗設計

塑料大棚寬10 m，中間有支架，分5 壟種植。為充分利用土地資源，支架處設置一壟，采用傳統(tǒng)人工方式種植，壟上支架兩側各種1 行番茄。大棚兩側邊緣留出約75 cm 的過道。支架左右兩側，各起兩壟，進行機械化種植。行距分布如圖1 所示。

圖1 塑料大棚內行距分布示意

為提高作業(yè)效率，并保證機具能夠在空間受限的塑料大棚內順利開展作業(yè)，設備均選用中小型機具。采用的設備包括354 D 拖拉機、1GQN-140 型旋耕機、YTLM-60 起壟覆膜機和2ZY-2A 壟上栽植機。根據番茄種植農藝要求，綜合考慮起壟機起壟規(guī)格，移栽機栽植行距、株距的調節(jié)范圍、機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90 cm，壟距170 cm。每壟種植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130 cm。株距分別設置為30 cm、35 cm、40 cm。機械種植和人工種植株行距如圖2～3 所示。

圖2 機械種植行距示意

圖3 傳統(tǒng)人工種植方式行距示意

試驗設置4 個處理，對照為當地現有的傳統(tǒng)人工栽培模式。CK：人工定植，株距30 cm，行距60～70 cm；T1：機械定植，株距30 cm，行距40 cm；T2：機械定植，株距35 cm，行距40 cm；T3：機械定植，株距40 cm，行距40 cm；T4：人工定植，株距35 cm，行距40 cm。每個處理分為3 個小區(qū)，3 次重復。

單壟長56.0 m，壟距1.7 m，每個試驗小區(qū)面積為190.4 m。按照上述設計的定植密度，T1 定植苗量約為746 株，T2 定植苗量約為640 株，T3 定植苗量約為560 株，T4 定植苗量約為640 株，CK 定植苗量約為746 株。2 棟塑料大棚共定植苗量約3332 株。

1.3 方法

番茄生長指標數據的采集按照不同處理下取15 株長勢均勻的番茄植株測定其生長指標，取平均值進行數據統(tǒng)計分析。盛果期采集不同處理的成熟度一致的番茄果實5～8 個，測定其果實品質指標。

1.3.1 生長指標測定 試驗番茄定植時間為2020年3 月30 日，定植后連續(xù)測定6 次，之后進行打頂操作。定植后定期測定標記植株的株高、莖粗、葉片數，直至植株打頂。株高采用卷鋼尺測量；莖粗采用游標卡尺，十字交叉法對植株基部進行測量；葉面積按葉面積公式進行計算。

葉面積=4.517 1×長+23.591 57×寬-0.045 67×長×寬-477.358×（=0.882 481）。

1.3.2 植株不同高度光分布測定 采用手持式線性光合有效輻射傳感器，在晴天進行番茄植株冠層透光率的測定。測定時各處理隨機選取一個不受棚室結構遮光的位置，分別測量距離土壤地表0、50、100 cm 和冠層4 個垂直點的透光率。

1.3.3 產量測定 進入果實采收期后，根據果實成熟度，適時采收，分小區(qū)記產。按照每個處理內標定植株第2 穗果的單果質量，計算出每個處理的平均單果質量；通過測定不同處理內200 株植株的小區(qū)面積，折算出667 m定植株數；按照每個處理內標定植株第1～第5 穗果平均果實數量，折算出平均坐果數；通過上述數據計算出各處理的667 m平均產量。

1.3.4 果實品質測定 在盛果期采樣，對成熟度一致的成熟番茄進行營養(yǎng)品質的測定。采用糖度計測定果實可溶性固形物含量，采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定抗壞血酸（維生素C）含量，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，采用酸堿滴定法測定有機酸含量。

1.4 數據采集與統(tǒng)計分析

試驗數據于Excel 中整理，使用SPSS 22.0 進行處理間的各處理的比較分析，多重比較采用one-way ANOVA 中的Tukey 多重比較方法對數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對番茄形態(tài)指標的影響

2.1.1 不同處理對番茄株高的影響 從表1 可以看出，番茄株高在生長過程中呈現不同的變化趨勢，但在最后一次測量時，植株高度無顯著性差異。不同密度機械化種植的番茄，株高在生長過程中呈現不同的變化趨勢，在5 月30 日測定時，T1、T2、T3 株高分別為127.93、128.13、121.73 cm，差異均不顯著。機械化定植的T2 與CK、T4 進行對比，株高方面，除4 月16 日測量的T2 株高（24.61 cm）顯著低于CK（28.57 cm）和T4（29.03）外，其他各個時期均無顯著差異。

表1 番茄各處理不同時期株高比較 cm

2.1.2 不同處理對番茄莖粗的影響 從表2 可知，密度最小的T3 在4 月27 日測定時莖粗最小，為8.66 mm，在5 月30 日測定時莖粗最大，為12.40 mm。而密度最大的T1 在5 月30 日測量時莖粗為11.18 mm，顯著低于T3 的12.40 mm。密度適中的T2 情況較為穩(wěn)定，一直保持在較高水平，且與CK、T4 在4 月16 日之后莖粗無顯著差異。由此可見，在667 m密度1820～2530 株的范圍內，同行距不同株距對后期的番茄莖粗有一定影響，密度適中的T2 效果最好。

表2 番茄各處理不同時期莖粗比較 mm

2.1.3 不同處理對番茄葉片數的影響 由表3 可知，在5 月30 日測定時，機械化種植的T1、T2、T3葉片數分別為23.93、25.13、24.73 片，差異均不顯著。T2 和CK、T4 相比較，番茄植株各時期葉片數之間均無顯著差異?？梢?，在667 m密度1820～2530 株的范圍內，同行距不同株距對后期的番茄葉片數無顯著影響。但從具體數值來看，密度適中的T2 的數值相對比較穩(wěn)定。

表3 番茄各處理不同時期葉片數比較

2.2 不同處理對番茄光合指標的影響

2.2.1 不同處理對番茄單株葉面積的影響 由表4可知，在定植緩苗后，4 月9 日T2 處理葉面積最大，顯著高于其他處理。T1 和T2 處理在后期生長較快。但在5 月30 日，T2 的葉面積最大，但不同處理之間的葉面積無顯著差異。T2 和CK、T4 相比較，葉面積在4 月9 日測量時T2 為29.07 cm，顯著高于CK 和T4，其他時期均無顯著差異。

表4 不同處理番茄葉面積比較 cm2

2.2.2 不同處理對不同高度透光率的影響 由表5可知，CK 對于光的遮擋較為嚴重，而在機械定植不同株距中，隨著株距的增大，距離土壤地表高度100 cm 處的透光率逐漸提高。在株距為40 cm 時，即T3 的冠層透光率最高。種植密度最小的T3 在從地面到100 cm 測量高度的透光率分別為30.97%、60.40%、89.08%，過道透光率分別為67.52%、88.17%、102.07%，均顯著高于T1、T2。T2和CK 相比較，T2 從地面到100 cm 測量高度的透光率分別為15.69%、25.64%、76.65%，顯著高于CK的0.35%、1.56%、11.85%。距離土壤地表0 cm 和50 cm 高度時，人工種植的T4 透光率顯著高于機械種植T2，冠層透光率T2 分別為15.69%、25.64%，T4 分別為50.79%、66.84%，過道透光率T2 分別為25.61%、37.27%，T4 分別為70.03%、85.60%；但距離土壤地表100 cm 高度時，T2 與T4 的冠層透光率差異不顯著。

表5 不同處理對番茄冠層及過道光分布的影響

2.3 不同處理對番茄產量的影響

由表6 可知，不同處理的平均667 m產量無顯著性差異，T2 處理的產量明顯高于其他處理，且單果質量較高。相同密度機械化種植（T2）與人工定植（T4）番茄產量對比，T2 單果質量為199.86 g，T4單果質量為160.26 g，667 m產量T2 為7 952.98 kg，T4 為5 946.48 kg，T2 較T4 增產2 006.5 kg；T1、T2、T3 相比，667 m的種植密度越?。═3 為1820株），單果質量越大（T3 為208.48 g），但三者間差異不顯著。機械化定植效果最好的T2 與傳統(tǒng)人工CK 種植進行對比，單果質量T2 為199.86 g，明顯高于CK 的145.79 g，但兩者之間差異不顯著。667 m定植株數CK 較多（2670 株），667 m產量T2為7 952.98 kg，CK 為6 657.68 kg，T2 較CK 增產1 295.30 kg，T2 的667 m產量明顯高于CK，但差異不顯著。

表6 不同處理對番茄產量的影響

2.4 不同處理對番茄品質的影響

由表7 可知，與CK 相比，機械種植的T1、T2和T3 處理的可溶性固形物含量均有顯著提高，維生素C 含量與CK 相比，除T3 處理外，也有顯著提高。T2 處理的果實糖酸比顯著高于CK 和T4 處理。T2 與T4 相比，T2 的可溶性固形物含量和可溶性糖含量明顯高于T4，維生素C 和可滴定酸含量兩者無顯著差異，T2 糖酸比為10.27，顯著高于T4的8.96?？赡苁怯捎跈C械種植的株行距精度高，創(chuàng)造了更好的生長條件，更有利于果實的成長。T1、T2、T3 處理的可溶性固形物、維生素C 和可溶性糖含量之間無顯著差異，但T2、T3 處理的糖酸比顯著高于T1。

表7 不同處理番茄果實品質比較

3 討論與結論

綜上可知，通過不同栽培模式的對比，機械化種植株距35 cm、行距40 cm 的T2 處理，在果實產量和品質方面表現最優(yōu)。隨著番茄種植密度的增加，群體枝葉之間封閉性會增強，從而降低植物的透光性?？扇苄蕴?、可溶性蛋白質、維生素C含量一定程度上反映了番茄的果實品質，以及干物質積累，品質指標越高，說明番茄果實品質越好。在667 m密度1820～2670 株的范圍內，平均單果質量受種植密度的影響較大，隨著密度的增大，平均單果質量會變小，果實的糖酸比也會降低，影響果實的口感?？赡苁请S著栽培密度的增大，植株群體的冠層透光率降低，光照、養(yǎng)分、水分等有效供給不足，致使果實長勢偏弱，口感變差。這與徐進等的研究結果相符。在667 m密度1820～2670 株的范圍內，不同栽培模式的番茄在株高、莖粗、番茄各時期的葉片數、葉面積等方面差異較小。綜合評判，密度適中的機械化種植T2 處理（株距35 cm，行距40 cm）相對于其他處理在植株長勢、果實產量、品質等方面表現最優(yōu)。

綜上所述，在北京地區(qū)的塑料大棚番茄栽培中，采用機械化種植的T2 處理（株距35 cm，行距40 cm），在植株長勢、果實產量和品質方面表現最優(yōu)，適宜進一步推廣應用。