基于农机农艺融合的浙南设施番茄宽沟窄畦栽培模式研究

陈先知 苏世闻 雷大锋 王克磊 包玉花 徐 坚*

（1 温州市农业科学研究院，温州市设施蔬菜工程技术中心，浙江温州 325000；2 温州万科农业开发有限公司，浙江瑞安 325208）

随着我国工业化和城镇化进程加快，农村劳动力快速向非农产业转移，农业人口老龄化和机械化水平低下，导致农产品生产成本大幅增加（邹豪等，2022），其中蔬菜生产人工成本约占59%（赵海侠，2014）。农业机械化发展既是农业行业转型升级的必经之路，也是解决设施蔬菜快速发展过程中“用工难、用工贵”的重要途径。近年来设施蔬菜生产装备研发不断推陈出新，推动了农业机械的推广和应用（陈永生，2019），但我国农业生产制度和环境多样，蔬菜种类繁多且生产过程复杂，农机农艺脱钩现象普遍存在，设施条件与种植参数需因地制宜。因此，如何根据本地区实际农情，探索相适应的农机农艺栽培模式，推动地区设施蔬菜生产机械化发展是亟需解决的问题。

番茄（L.）是我国重要的果蔬兼用型作物，也是设施栽培面积较大的蔬菜作物之一，2018 年设施番茄栽培面积达64.2 万hm（李君明 等，2021）。浙南地区是我国设施越冬番茄生产的主要产区，仅苍南县设施番茄栽培面积已达2 626 hm，设施番茄栽培已成为农民增收的重要途径之一（林辉和沈年桥，2018）。目前浙南地区设施番茄栽培主要采用高畦双行、宽畦窄沟栽培模式，带来的弊端是不利于机械化作业，人工成本较高，不符合我国农业机械化向全程、全面、高质、高效升级的要求，因此研究浙南地区设施番茄农机农艺融合栽培模式及相关农艺参数对区域生产具有重要意义。本试验根据现有耕整地、做畦、滴灌及地膜铺设、定植、肥水管理、施药等机械化作业和设施番茄栽培特点优化农艺参数，提出浙南地区设施番茄宽沟窄畦栽培模式，以期为设施番茄机械化生产应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2019 年10 月至2020 年4 月在浙江省温州市龙港市直升蔬菜专业合作社进行。试验番茄品种为巴菲特，购自寿光南澳绿亨农业有限公司，于2019 年9 月12 日播种，10 月22 日定植，生长期采用单干斜蔓“井”字架整枝。

试验采用的设施为单跨8 m 的8 连栋大棚，大棚高5 m、长50 m。其中第2 栋设置为宽沟窄畦栽培模式，即8 m 棚内4 条栽培畦，畦上底宽60 cm，下底宽80 cm，沟宽90 cm，畦上双行定植，每条畦设置1 900、1 670、1 550 株 ·（667 m）3个种植密度处理（表1），每处理小区种植50 株，4次重复，随机区组排列；第3 栋设置为对照，即生产上传统的宽畦窄沟栽培模式，棚内5 条栽培畦，畦上底宽90 cm，下底宽110 cm，沟宽40 cm，畦上双行定植，种植密度为1 850株 ·（667 m）（表1）。

表1 不同处理栽培模式和种植密度

1.2 测定指标

1.2.1 光照强度 植株生长盛期的晴天（2020 年1月14 日12：00—14：00），在各小区中随机选取3个不受大棚结构遮光影响的位置，采用ZDR-20 型照度记录仪（杭州泽大仪器有限公司）分别测定同行植株间和小行间（畦上双行4 株植株中间）距离地面30、60、90、120 cm 处的光照强度。

1.2.2 植株生长指标 植株生长盛期（2020 年1月14 日）每处理小区随机选取10 株植株测量株高、茎粗、叶片纵径、叶片横径、叶片数。株高：用卷尺测量从番茄植株与土壤交界处到生长点的距离。茎粗：用游标卡尺采用十字交叉法对植株基部进行测量，取两次测量值的平均值。叶片纵径与横径：取植株第2 穗果实往上第1 片光合叶测量，用卷尺测量从叶柄基部到叶尖的距离为纵径，叶片最宽处的距离为横径。

1.2.3 产量指标 果实采收期（2020 年3 月23 日至4 月25 日）根据果实成熟度适时采收测产，每次采收时记录果实总数和精品果数（精品果标准为每穗果实数量4～5 个，大小均匀，成串采收）、单果质量和精品果质量，并折算单株产量及每667 m产量。

1.2.4 果实品质指标 盛果期（2020 年3 月25 日）每处理小区随机选取植株第2 穗果实上成熟度一致的6 个果实，分别测定果实水分、可溶性固形物、VC、总糖和总酸含量等品质指标。

1.2.5 农机农艺融合程度及效果评价 宽沟窄畦栽培模式棚的耕整地、做畦、滴灌及地膜铺设、定植、肥水管理、施药等6 个环节分别采用大棚王拖拉机、YTLM-120 宽沟窄垄机等进行机械化作业。对照宽畦窄沟栽培模式棚的耕整地、肥水管理等2个环节采用机械化作业。测算统计番茄生产用工量（1 个工按工作8 h 计算），并分析两种模式下农机农艺融合的程度。

1.3 数据处理

利用Microsoft Excel 2016 及SPSS 26.0 软件进行数据处理与统计分析，采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对光照强度的影响

从表2 可以看出，在宽沟窄畦栽培模式下，随着株距的增加，距地面60～120 cm 范围的植株间和小行间的光照强度呈增加趋势。与对照相比，T1 处理在距地面30、60、90、120 cm 处的植株间光照强度均显著低于对照，较对照分别降低了28.07%、26.21%、37.76%、8.02%；T2、T3 处理在距地面30、60 cm 处的植株间光照强度均显著高于对照，而距地面90、120 cm 处的植株间光照强度与对照无显著差异。

表2 不同处理下植株间和小行间不同高度光照强度 klx

宽沟窄畦栽培模式下，不同种植密度处理的小行间光照强度仅T2 处理距地面30 cm 处显著高于对照，其余均低于对照；T1 处理在距地面30、60、90、120 cm 处的小行间光照强度较对照分别降低了56.00%、66.67%、72.61%、9.94%，差异显著；T2 和T3 处理在距地面60、90 cm 处的小行间光照强度较对照分别降低了48.44%、28.13%和48.44%、15.81%，差异均达显著水平。总体而言，宽沟窄畦栽培模式降低了番茄植株小行间中下部的光照强度。

2.2 不同处理对番茄植株生长的影响

由表3 可以看出，在宽沟窄畦栽培模式下，各处理番茄株高、茎粗、叶片纵径、叶片横径及叶片数等指标均与对照无显著差异，表明不同种植密度对番茄植株营养生长未产生显著影响。

表3 不同处理对番茄植株生长的影响

2.3 不同处理对番茄产量的影响

从番茄单果质量和单株产量来看，T1、T2 和T3 处理与对照间无显著差异；宽沟窄畦栽培模式下，每667 m折合产量和精品果产量随着番茄种植密度的增大而增加，T1 处理效果最好，每667 m折合产量达5 370.78 kg，精品果产量达4 870.53 kg，均显著高于T2、T3 处理和对照；精品果率达90.67%，显著高于对照（表4）。

表4 不同处理对番茄产量的影响

2.4 不同处理对番茄品质的影响

宽沟窄畦栽培模式下T1、T2 和T3 处理的番茄果实水分、可溶性固形物、总糖含量等指标均与对照差异不显著。从VC 含量来看，T3 处理显著高于T1、T2 处理和对照；从总酸含量来看，T2 处理显著高于T1、T3 处理和对照；从糖酸比来看，T2 处理显著低于T1、T3 处理和对照（表5）。

表5 不同处理对番茄品质的影响

2.5 宽沟窄畦栽培模式与传统栽培模式用工量比较

传统宽畦窄沟栽培模式下，耕整地和肥水管理环节采用机械作业，其他环节均为人工作业；经测算统计，每667 m番茄机械作业环节用工量为0.262 5 个，人工作业环节用工量为41.3 个，机械作业用工量占比0.63%（表6）。宽沟窄畦栽培模式下，可实现耕整地、做畦、滴灌及地膜铺设、定植、肥水管理、施药等6 个环节的机械作业，其他环节为人工作业；经测算统计，每667 m番茄机械作业环节用工量为0.45 个，人工作业环节用工量为37.5 个，机械作业用工量占比1.18%，节省用工量3.612 5 个（表6）。

表6 宽沟窄畦栽培模式与传统宽畦窄沟栽培模式每667 m2 用工量比较

3 讨论与结论

种植密度是影响作物生长和产量的关键因素之一，合理的种植密度是蔬菜高产、优质的基础（雷喜红 等，2015；何娜 等，2019）。设施番茄生产过程中，棚内植株的大行距及种植密度对植株群体的冠层结构及通风性能有重要影响。研究表明，番茄双行种植或单行种植模式下，植株株高均随着种植密度的增加呈增长趋势，且对产量有显著影响（何娜 等，2019）。邹豪等（2022）报道，在设施番茄栽培参数优化中改变栽培畦规格、行距、种植密度等参数未对番茄植株株高、茎粗及叶面积指数等产生显著影响。在本试验中，将传统的宽畦窄沟栽培模式改为宽沟窄畦栽培模式也同样发现未对番茄植株的株高、茎粗、叶片纵径、叶片横径及叶片数等生长指标产生显著影响，但株行距的改变调控了番茄的种植密度，进而对产量有一定的影响；不同种植密度处理对番茄单果质量和单株产量无显著影响，但番茄每667 m折合产量随着种植密度的增大而增加，宽沟窄畦栽培模式中株距35 cm 的T1处理种植密度最大，为1 900 株 ·（667 m），番茄产量、精品果率和精品果产量均显著高于传统宽畦窄沟栽培模式。在宽沟窄畦栽培模式下，小行距从传统的60 cm 缩小到30 cm，会导致植株小行间中下部光照减弱，但是宽沟改善了植株外部叶片光环境和通风条件，配合精细化的栽培管理措施，适当增加种植密度可明显提高产量。

可溶性固形物、VC 及总酸等是番茄果实中重要的营养成分和风味物质（岳冬 等，2017）。本试验中不同处理的番茄果实水分、可溶性固形物、总糖含量等无显著差异；T3 处理的果实VC 含量显著高于其他处理，表明宽沟窄畦栽培模式下降低种植密度可改善植株生长的光环境，有利于番茄果实营养品质的提高。

探索易于机械化作业的设施番茄栽培模式对于提升设施番茄生产水平，解决人工短缺和成本增高等问题具有重要指导和示范意义（陈永生，2019）。在本试验的宽沟窄畦栽培模式下，宽沟便于番茄定植后的植保机、田间管理平台等机械通行，同时方便整枝、引蔓、蘸花、采收等环节的操作人员通行和农事操作，减少通行、作业时的植株碰伤。此外，田间管理平台可用于日常整枝、运输肥料，搭载药箱、喷头等植保设备进行植保作业，还可用于番茄采收果实运输，降低劳动强度，提高工作效率，有助于推动设施番茄生产机械化和现代化发展。

已有相关研究提出了不同地区番茄农机农艺融合栽培模式的适宜种植密度，如宁夏地区大跨度塑料大棚番茄农机农艺结合较为适宜的两种株行距配置方式为行距1.2 m、种植密度1 668 株 ·（667 m）和行距1.5m、种植密度2334株·（667 m）（伏文卓 等，2020）；北京地区日光温室番茄东西向宜机化种植模式可采用株距35 cm、小行距40 cm、大行距100 cm 的方式（李治国 等，2021）。本试验认为，在浙南地区设施番茄栽培中采用宽沟窄畦栽培模式是可行的，有利于农机农艺融合，在单跨8 m 的标准钢管塑料大棚中可采用栽培畦上底宽60 cm、下底宽80 cm，沟宽90 cm，株距35 cm、种植密度1 900 株 ·（667 m）的双行栽培模式，配合设施内机械化作业，可提高劳动效率，提高产量。