密度动态调整对长季节栽培番茄生长发育和产量的影响

许艺，李新旭，杨哲，高丽红

（1.中国农业大学园艺学院/设施蔬菜生长发育调控北京市重点实验室，北京，100193；2.北京市农业技术推广站）

密度动态调整对长季节栽培番茄生长发育和产量的影响

许艺1，李新旭2，杨哲2，高丽红1

（1.中国农业大学园艺学院/设施蔬菜生长发育调控北京市重点实验室，北京，100193；2.北京市农业技术推广站）

为了探索北京地区连栋玻璃温室番茄长季节岩棉栽培适宜的密度调整模式，基于外界太阳辐射变化，研究了植株密度动态调整对番茄（Lycopersicon esculentumMill.）生长发育和产量的影响。试验结果表明，9月至10月中下旬温光环境较适宜番茄生长，在9月初番茄植株以3.75枝/m2的枝干密度定植，可增加前4穗果的单位面积总产量和商品果产量；10月中下旬通过打顶使番茄植株枝干密度逐渐降低为2.50枝/m2，至次年2月下旬生产结束为最佳处理，每1 m2总产量为21.35 kg/m2，商品果产量为17.06 kg/m2。

密度动态调整；番茄长季节岩棉栽培；连栋温室；生长发育；产量

目前，我国设施园艺生产存在土地利用率及劳动生产效率偏低的问题，在土地资源紧缺和农村从业人员老龄化的形势下，改变现有生产方式、探索轻简化省力栽培技术与配套农机日益迫切，集约化和现代化是设施园艺发展的必然趋势，这在设施园艺发达的国家已基本实现。在荷兰等发达国家，连栋玻璃温室是设施的主要类型，温室主要栽培蔬菜——番茄产量可达70 kg/m2以上，黄瓜产量可达90 kg/m2以上[1，2]，实现了设施园艺高投入与高产出的统一。而在我国，连栋温室蔬菜产量过低成为限制其发展的关键因素，以番茄为例，我国采用相同的栽培方式（岩棉栽培），产量最高只能达到35～ 40 kg/m2，平均水平在20～25 kg/m2。这与气候条件、环境调控、配套设施设备及栽培管理等多方面因素有关，其中栽培密度是产量构成的重要因素，我国番茄岩棉栽培密度多为2.5～2.8株/m2，且整个栽培季节固定不变[3]。而许多研究表明[4～6]，若长季节栽培番茄植株整个生长季节均以高密度定植，则在冬春季会产生较多的小果；若整个生长季节均以低密度定植，又会在夏季产生较多的大果，使整个生长季节番茄果实大小分布不均匀。这主要是因为冬春季太阳辐射低，植株产生的同化物质少，而高密度定植植株单位面积果实数多，需要的同化物质多，因此果实发育所需同化物质不足导致果实变小；低密度定植植株在夏季情况则刚刚相反。因此，建议外界太阳辐射较低时以低密度定植植株，当外界太阳辐射逐渐增加时通过留取侧枝增加番茄植株密度，可以增加单位面积采收果数，保证果实大小的均匀度，进而增加商品果产量。

目前荷兰、加拿大等设施发达国家在进行番茄长季节栽培时，均根据外界太阳辐射动态调整番茄植株密度，以充分利用光热资源，最大发挥番茄增产潜力。例如加拿大番茄岩棉栽培通常在1月定植，密度为2.5株/m2，3月下旬至4月中旬通过留侧枝将枝干密度增到3.2～3.5株/m2，7月下旬又通过打顶降低密度到2.5株/m2；荷兰番茄岩棉栽培，枝干密度也是根据外界环境条件变化随时调整，如在12月下旬以2.5株/m2密度定植，次年2月中旬第1次留侧枝，3月中下旬第2次留侧枝，最终调整枝干密度为3.75株/m2。而在国内，针对连栋温室长季节岩棉栽培番茄植株密度动态调整对其产量影响的相关研究还未见报道。

北京地处北纬39°～41°，四季分明，全年最适宜温室番茄生长的时间是3～5月和9～11月。为探索在北京气候和栽培茬口条件下，适合北京地区连栋温室番茄长季节岩棉栽培的合理动态密度管理模式，初步研究了番茄植株动态密度调整对产量形成的影响及适宜的植株密度调整策略。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014年9月至2015年6月在北京市小汤山基地连栋玻璃温室内进行，温室长70 m，宽50 m，配置Priva Connext计算机控制系统，可根据电脑设置自动控制温室内的管道加温系统、灌溉系统、帘幕系统、通风系统等；试验岩棉条（100 cm× 20 cm×7.5 cm）为丹麦 Grodan公司生产的 grotop expert产品；供试番茄品种为丰收，属无限生长类型。

试验共设计5个处理 （表1），3次重复，共15个小区，每个小区种植1行，需6条岩棉条，行距1.6 m、长6 m随机排列，小区面积为9.6 m2。

表1 试验设计

1.2 测定内容与方法

①温度与太阳辐射 室外太阳辐射量、室内温度等环境数据均由Priva系统自动监测记录。

②番茄植株生长发育及产量形成相关指标测定 2014年9月4日定植，10月4日开始进行番茄植株生长发育指标测定，各处理随机选取6株植株进行标记，每隔2周测定1次株高、叶片数、果穗数、花穗数、每个花穗的坐果数，直到番茄植株拉秧（2015年6月15日）时结束相关数据记录。

进入果实采收期（2014年11月8日）后，各处理每穗果均单独采收，记录每次采收果实的总产量与总个数，商品果（果实质量≥90 g，无病虫害及灼伤等）产量与商品果个数，并计算平均单果质量（总产量/总个数）与商品果率（商品果产量/总产量），同时随机选取6～8个果实，用游标卡尺测量果实的横径与纵径。

1.3 数据处理

采用Excel 2007软件进行数据分析和作图，用SPSS软件及Duncan's新复极差进行法差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 温室内日平均温度与外界太阳辐射量变化

番茄全生育期温室内日平均温度变化相对比较稳定（图1）。2014年9月初至10月初温室内日平均温度为18～23℃，平均20.25℃；2014年10月初至2015年3月中旬的日平均温度在18℃上下波动；2015年3月中旬至5月下旬的日平均温度为20～23℃，平均21.15℃；5月下旬至6月中旬拉秧，温室内日平均温度升高到25℃。

图1 番茄全生育期内外界太阳辐射与室内日平均温变化

番茄全生育期内外界太阳辐射量变化波动较大，呈“U”形变化趋势（图1），从9月初植株定植开始逐渐降低，10月下旬至次年2月中下旬普遍低于1 000 J·cm-2·d-1，11月中旬至次年1月底处于全年最低水平，仅为500～800 J·cm-2·d-1，2月下旬以后外界太阳辐射量又逐渐增加，从1 000 J·cm-2·d-1逐渐上升至2 500 J·cm-2·d-1。

2.2 密度动态调整对番茄植株生长发育的影响

本试验根据番茄植株密度动态调整时间，将各处理番茄植株全生育期分为3个阶段进行分析。第1阶段：定植到打顶（2014年10月18日）；第2阶段：打顶至留取侧枝（2015年3月5日）；第3阶段：留取侧枝至番茄植株全部拉秧。

表2结果表明，第1阶段各处理植株株高整体趋势为高密度处理植株 （处理1、2、4）高于低密度处理植株（处理3、5），且处理4显著高于处理3；但各处理番茄植株叶片和花穗形成数均无显著性差异。第2阶段各处理番茄植株株高增长量与花穗形成数均无显著性差异，但处理4的叶片形成数最低，且显著低于处理2、3。第3阶段处理4的株高增长量趋势与第1阶段相同，为5个处理最高，但此阶段各处理植株株高增长量整体趋势并未表现出高密度处理植株高于低密度处理植株，其中虽然处理2、3在此阶段密度开始逐渐增加，但株高增长量、叶片和花穗形成数均低于其他处理。

表2 各处理番茄不同阶段植株生长发育状况

2.3 密度动态调整对番茄果实产量形成的影响

截至番茄植株拉秧，各处理番茄植株均采收至第24穗果。根据各处理番茄植株密度调整时间，将番茄植株各穗果分阶段进行分析，以便讨论不同阶段密度调整对各处理番茄果实产量形成的影响（表3、4）。第1～4穗果的开花期为9月16日至10月9日，此阶段温光环境较好，由表3可知，此阶段处理1、2、4的果实总产量和商品果产量均显著高于处理3、5，果实纵、横径却显著低于处理3、5，但5个处理的果实纵、横径均较大，分别为50、66 mm以上，对果实商品性影响不大，因此各处理的商品果率均较高，多在90%以上，且各处理间无显著性差异。

表3 各处理番茄植株第1～10穗果果实生长发育状况

表4 各处理番茄植株第11～24穗果果实生长发育状况

第5～10穗果的开花期为10月21日至12月22日，果实采收时间为次年1月3日至3月8日，因此第5～10穗果的整个生长发育期均处于全年光照最弱时期。此阶段处理4的总产量虽为5个处理最高，且显著高于其他处理（处理1除外），但由于其商品果率、平均单果质量、横径和坐果数均较低，因此商品果产量低于处理2、3、5，且显著低于处理1。

第11～17穗果的开花期为12月31日至次年3月2日，仍处于光温较弱时期，但果实成熟期为3月15日至4月26日，开始进入温光环境较好阶段。由表4可知，第11～17穗果处理4总产量仍最高，但由于其商品果率、平均单果质量、果实横径均显著低于处理1、2，因此商品果产量与各处理没有显著性差异，且低于处理1、2。

第18～24穗果从开花到果实成熟均在3月以后，温光环境较好，且此阶段处理2、3于5月下旬开始采收侧枝果实。由表4可知，处理2、4果实总产量显著高于其他处理，但商品果产量与处理1无显著性差异，主要是因为处理1的商品果率、平均单果质量和果实大小均最高，且与其他处理均达显著差异水平。处理2、3密度增加后，总产量虽然由于采果个数的增加而有所增加，但果实商品率降低，侧枝果实的平均单果质量更低，只有80 g左右。

3 讨论与结论

3.1 讨论

番茄是喜温性蔬菜，在正常条件下，适合生长的温度范围为15～33℃，最适宜的温度范围为20～ 25℃[7]。荷兰温室番茄栽培实践中，其温度控制策略为24 h平均冠层温度18～22℃，最优经济温度为19～20℃[8，9]。本试验番茄生长期温室内日平均温度除了2015年5月24日至6月3日高于25℃外，其余基本在18～23℃，适合番茄植株生长。但外界太阳辐射量在10月下旬至次年2月下旬普遍低于1 000 J·cm-2·d-1，生产实践已证明，外界太阳辐射低于1 000 J·cm-2·d-1的光强不利于番茄植株正常生长发育，且试验温室冬季透光率只有40%左右，因此从10月下旬至次年2月下旬近4个月的时间，室内光照强度难以满足番茄植株正常生长和果实发育要求，弱光照成为此阶段限制番茄产量提高的关键环境因子。3～6月，光照条件基本能够满足番茄生长发育要求。

本试验拟探索基于北京地区外界光强变化和栽培茬口最适宜的番茄植株密度动态调整策略。初步研究结果表明，在9月初至10月中下旬温光环境较好，此阶段以3.75枝/m2定植不仅增加了单位面积的植株数，而且充分利用了光热资源，可增加前4穗果单位面积的总产量和商品果产量；10月中下旬至次年2月下旬为全年温光最弱时期，此阶段各处理产量均不高，但通过打顶使番茄植株密度降低为2.50枝/m2，可提高各穗果的平均坐果数、单果质量和果实大小，Cockshull等[6]研究结果也表明，当外界太阳辐射量较低时，低密度栽培可减少小果的数量、提高平均单果质量。2月下旬以后，外界太阳辐射逐渐增强，3月初通过留取侧枝增加植株密度虽然可以增加后期单位面积采果个数，使总产量略有增加，但植株的株高、叶片及花穗等发育均受到抑制，平均单果质量、果实大小、商品果率和商品果产量均降低。Cockshull等[5，6]在研究番茄植株密度对果实大小的影响试验中也发现，与低密度栽培植株相比，留取侧枝可增加单位面积的果实数量，降低果实的平均单果质量。但是与本试验不同的是，Cockshull等的试验中番茄果实平均单果质量的降低范围仍在商品果以内且主要降低的是夏季大果的平均单果质量，因此留取侧枝可使番茄果实在整个生长季节大小更加均匀，冬春季不会产生太多小果，夏季不会产生太多大果，最终使整个生长季节商品果产量增加。而本试验中后期温光环境好转、密度增加，但商品果产量没有增加，可能与留取侧枝的时间有关。首先，荷兰等国家番茄植株一般于12月至翌年1月定植，2～3月外界太阳辐射量逐渐增加时便开始分阶段留取侧枝，此时番茄植株生命力旺盛，留取侧枝不会对植株产生不利影响。而本试验中番茄植株在9月定植，翌年3月太阳辐射增强时才开始留取侧枝，此时番茄植株已进入生长后期，植株开始衰老，增加密度可能更加剧了植株衰老趋势。其次，本试验中处理2、3于3月5日开始留取侧枝，侧枝果实采收期为5月下旬，此时温室内温度较高，已不适宜番茄植株及果实正常生长发育，不仅侧枝果实单果质量小，而且主枝果实发育受到影响。而Cockshull等[6]在研究留侧枝的时间对番茄果实大小的影响试验中发现，正确选择留取侧枝的时间，可以使单位面积果实数量的增加与太阳辐射增强及同化物质的增加协同发展。因此，春季选留侧枝以增加密度的适宜时间，还需要进一步的试验研究。

本试验最佳处理为处理1，其总产量和商品果产量分别为20.8、16.5 kg/m2，只达到目前国内平均水平，在产量上没有突破。分析原因可能与植株营养液管理有关，统计了整个生长季节番茄单株灌溉量，结果为202.7 L/株，而有研究结果表明，长季节栽培番茄整个生长季节单株大约需水250 L，再考虑植株长势和环境气候变化，保证岩棉培回液量在25%～50%，整个生育期每株番茄植株需浇灌营养液312～375 L[10]，即我们1株番茄整个生育期营养液累计灌溉量仅相当于荷兰温室番茄的54%～65%，而灌溉量不足导致岩棉基质中电导率升高及果实发育迟缓，最终影响产量。因此，通过增加灌溉量尤其是在3月以后增加密度是否能够进一步提高番茄产量，还需要进一步试验验证。此外，由于6月时本试验温室Priva灌溉系统损坏，不能正常进行植株浇灌，此时各处理番茄植株均开花坐果到第27～28穗果，但由于被迫提前拉秧，各处理均只采收了24穗果，对总产量也有一定影响。

3.2 结论

根据北京地区温光环境特点，结合本试验研究结果，北京地区连栋玻璃温室番茄越冬长季节（9月至次年6月）岩棉栽培适宜的密度动态调整方案为：定植时枝干密度为3.75枝/m2，10月中下旬将枝干密度调整为2.50枝/m2，一直到生产结束。

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Effects of Density Dynamical Adjustments on Growth, Development and Yield of Long-term Cultivated Tomato

XU Yi1,LI Xinxu2,YANG Zhe2,GAO Lihong1
(1.College of Horticulture,China Agricultural University/Beijing Key Laboratory of Growth and Development Regulation for Protected Vegetable Crops,Beijing 100193;2.Beijing Agricultural Technology Extending Stations)

In order to explore the optimal density adjustment mode of rock-wool cultivation tomato(Lycopersicum esculentumMill.)under multi-span glasshouse conditions in Beijing,based on the changes of outside solar radiation,the effects of branches density dynamical adjustment on the growth and yield of tomato were studied.The results showed that, the temperature and light from September to middle and late October were suitable for the growth and development of tomato.In early September,the density of 3.75 branches/m2could increase the total yield and marketable yield of the first 4 fruit clusters.During the middle and late October,density decreased to 2.50 branches/m2was the best by removing the growing point until the later February of next year,with which the total yield and the marketable yield were 21.35 and 17.06 kg/m2,respectively.

Branches density dynamical adjustment;Long-term rock-wool cultivation tomato;Multi-span glasshouse; Growth and development;Yield

S641.2

A

1001-3547（2016）18-0055-05

10.3865/j.issn.1001-3547.2016.18.020

北京市科委重点科技项目（D151100004515001）；北京市果类蔬菜产业创新团队资助项目（BAIC01-2016）

许艺（1990-），女，硕士，研究方向为设施环境调控与蔬菜高效栽培，电话：13021985810，E-mail：763553664@qq.com

高丽红（1967-），通信作者，女，博士，教授，研究方向为设施环境调控与蔬菜高效栽培，电话：13601350829，E-mail：gaolh@cau.edu.cn

2016-06-27