密度动态调整对长季节栽培番茄生长发育和产量的影响

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 ）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 3540 kg/m2，平均水平在 2025 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 2.52.8 株 /m2，且整个栽培季节固定不变[3]。 而许多研究表明[46]，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 3.23.5 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基金项目 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-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-收稿日期 2016-06-27中图分类号 S641.2 文献标识码 A 文章编号 1001-3547（2016）18-0055-05摘 要 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 esculentum Mill.）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。关键词 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DOI10.3865/j.issn.1001-3547.2016.18.0202016.1855- -密 度 /枝 ·m-2定植至打顶前打顶至留侧枝前定植至打顶前打顶至留侧枝前留侧枝至拉秧前6 4 3.75 2.50 2.506 4 3.75 2.50 3.754 4 2.50 2.50 3.756 6 3.75 3.75 3.751234处理单条岩棉条上植株数 /株6646单株枝干数 /枝表 1 试验设计留侧枝至拉秧前46664 4 2.50 2.50 2.505 4 4注 2014 年 10 月 18 日打顶 ，2015 年 3 月 5 日留侧枝 ，6 月 15 日拉秧 。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 35 月和 911 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 cm20 cm7.5 cm）为丹麦 Grodan 公司生产的 grotopexpert 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。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 68 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 1823℃，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2023℃， 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℃。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 500800 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图 1 番茄全生育期内外界太阳辐射与室内日平均温变化G1G2G3G1G3G2G4G1G4G2G5G1G1G2G1G1G3G6G1G1G1G3G6G2G1G1G4G6G1G1G1G4G6G2G1G1G5G6G1G1G1G7G8G9 G3G1G8G9 G3G3G8G9 G3G4G8G9 G3G8G9 G4G8G9 G5G8G9 G9G8G9 G2G8G9 GAG8G9GBGCGDGE GF1外界太阳辐射量/J·cm-2 ·d-1日期室内日平均气温/℃2016.1856- -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 。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 14 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 。第 510 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 510 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 1117 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 1117 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。表 3 各处理番茄植株第 110 穗果果实生长发育状况果穗 处理总产量kg/m2商品果产量 /kg·m-2商品果率 /单果质量 /g横径mm纵径mm单穗坐果数 /个1 5.24 a 4.92 a 93.3 a 139.0 a 67.63 b 52.12 b 2.50 ab2 5.00 a 4.58 ab 90.5 a 132.2 a 66.71 b 51.34 b 2.49 ab5 3.90 b 3.67 c 93.5 a 138.7 a 69.37 a 54.04 a 2.78 a1 2.90 ab 2.08 a 73.4 a 106.9 a 62.08 a 47.86 a 1.58 a4 3.06 a 1.90 ab 62.6 b 100.9 a 61.50 a 47.02 a 1.37 b5 2.40 c 1.60 b 68.0 ab 101.6 a 61.49 a 46.89 a 1.60 a第14穗果 4 4.76 a 4.32 b 89.8 a 131.5 a 66.49 b 51.11 b 2.39 b3 3.63 b 3.43 c 93.8 a 139.4 a 69.44 a 54.01 a 2.57 ab第510穗果2 2.69 bc 1.82 ab 71.2 ab 105.5 a 62.03 a 46.75 a 1.53 ab3 2.41 c 1.59 b 69.0 ab 104.0 a 62.08 a 46.66 a 1.62 a表 4 各处理番茄植株第 1124 穗果果实生长发育状况果穗处理总产量kg/m2商品果产量 /kg·m-2商品果率 /单果质量 /g 横径mm纵径mm单穗坐果数 /个主枝 侧枝1 6.061 b 4.69 a 78.1 a 124.2 a 64.60 ab 48.32 a 2.81 a4 7.40 a 4.56 a 62.9 b 107.3 c 63.35 c 46.54 a 2.65 a5 5.30 b 3.69 a 71.1 ab 111.7 bc 63.87 bc 47.83 a 2.77 a1 6.55 b 4.80 a 73.6 a 109.3 a 64.11 a 50.65 a 3.37 ab4 7.95 a 4.80 a 59.9 b 95.2 bc 61.26 b 47.59 b 3.18 b5 5.86 b 3.55 b 58.9 b 98.9 b 60.97 bc 48.04 b 3.41 ab第1117穗果第1824穗果2 7.60 a 4.60 a 63.3 b 97.6 b 83.2 61.57 b 48.14 b 3.42 ab3 6.49 b 3.29 b 49.9 c 86.5 c 79.7 59.72 c 47.08 b 3.43 a2 6.14 ab 4.63 a 75.8 a 119.6 ab 65.32 a 48.36 a 2.96 a3 5.22 b 3.67 a 72.6 ab 116.9 abc 64.37 ab 47.65 a 2.64 a表 2 各处理番茄不同阶段植株生长发育状况处理第 2 阶段株高增长量 /cm叶片形成数 /片株高增长量 /cm叶片形成数 /片花穗形成数 /穗叶片形成数 /片花穗形成数 /穗1 241.2 a 24.33 a 413.4 a 37.83 abc 11.73 a 28.81 a 10.26 a2 239.3 ab 24.33 a 434.9 a 39.31 a 11.75 a 27.92 a 9.99 ab3 230.9 b 23.89 a 417.8 a 38.93 ab 11.19 a 26.67 a 9.44 b4 241.8 a 24.67 a 430.8 a 36.87 c 11.03 a 28.49 a 10.05 ab5 234.0 ab 24.56 a 420.9 a 37.61 bc 11.42 a 28.41 a 10.14 a第 1 阶段花穗形成数 /穗4.90 a4.76 a4.87 a4.92 a5.00 a第 3 阶段株高增长量 /cm301.9 a289.6 ab268.4 b311.2 a294.5 ab2016.1857- -第 1824 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 1533℃， 最适宜的温度范围为 2025℃[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 1822℃， 最优经济温度为1920℃[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 1823℃，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 。 36 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 ，23 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2550，整个生育期每株番茄植株需浇灌营养液312375 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 5465，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2016.1858- -Effects of Density Dynamical Adjustments on Growth,Development and Yield of Long-term Cultivated TomatoXU Yi1, LI Xinxu2, YANG Zhe2, GAO Lihong1 1.College of Horticulture, China Agricultural University/Beijing Key Laboratory of Growth and Development Regulationfor Protected Vegetable Crops, Beijing 100193; 2.Beijing Agricultural Technology Extending Stations Abstract In order to explore the optimal density adjustment mode of rock -wool cultivation tomato Lycopersicumesculentum Mill. under multi-span glasshouse conditions in Beijing, based on the changes of outside solar radiation, theeffects 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 oftomato. In early September, the density of 3.75 branches/m2could increase the total yield and marketable yield of the first4 fruit clusters. During the middle and late October, density decreased to 2.50 branches/m2was the best by removing thegrowing point until the later February of next year, with which the total yield and the marketable yield were 21.35 and17.06 kg/m2, respectively.Key words Branches density dynamical adjustment; Long-term rock-wool cultivation tomato; Multi-span glasshouse;Growth and development; Yield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 2728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 。参考文献[1] Heuvelink E, Bakker M J, Hogendonk L, et al. 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