限根栽培对番茄生长和品质的影响

王敏 李建设 高艳明

摘要：以番茄（Lycopersicon esculentum）粉果E756为试验材料，采用不同栽培体积及基质，研究限根栽培对粉果E756生长和品质的影响。结果表明，随着限根体积的减小，粉果E756株高、茎粗及叶面积差异明显，处理组的株高、茎粗明显低于对照组，同时，粉果E756植株的光合能力下降，产量降低，但番茄果实的品质有所改善，与对照相比，栽培体积为0.3 m×0.3 m×36 m的种植方式，总糖含量高1.27个百分点，VC含量高4.72 mg/kg，可溶性固形物含量高0.63个百分点。

关键词：番茄（Lycopersicon esculentum）；限根栽培；生长；果实品质

中图分类号：S641.2；S359.9 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）05-1199-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.05.028

Effects of Root Restriction Cultivation on the Growth and Quality of Tomato

WANG Min， LI Jian-she， GAO Yan-ming

（Agricultural School， Ningxia University， Yinchuan 750021， China）

Abstract： Taking the tomato named “Fenguo E756” as test materials， the effects of root restriction cultivation on the growth and quality of tomato were studied. The results showed that， there was obvious difference among the plant height， stem diameter，leaf area with the decrease of restricted root volume， compared with the contrast， the plant height and stem diameter of the treatment group was obviously lower， meanwhile， the photosynthetic ability of tomato reduced， and the yield also reduced，but the quality improved， under the cultivation volume of 0.3 m×0.3 m×36 m，the total sugar content was 1.27 percent point higher， in addition， the vitamin C content was 4.72 mg/kg higher，and soluble solids was 0.63 percent point higher.

Key words： tomato； root restriction； growth； fruit quality

番茄（Lycopersicon esculentum）原产于中美洲和南美洲，在世界各地广泛种植，在中国，番茄是北方地区温室栽培的主要蔬菜作物之一。番茄果实色泽鲜艳，含有丰富的维生素、碳水化合物、矿物质、有机酸及少量蛋白质，柔嫩多汁，但生长发育对水分要求较高[1]；番茄中的维生素和矿质元素对心血管有保护作用，番茄红素则具有较强的抗氧化能力，能有效降低肺癌、直肠癌等多种癌症的发病機率[2]。近年来，随着人们生活水平的提高，番茄的品质越来越受到关注，亟需提高番茄的品质。

限根栽培是一种直接控制植株根系生长发育的栽培技术，通过调节根系的生长来调控整个植株的生长发育，从而实现高产高效[3]。研究表明，葡萄等多种果树限制根域对促进开花、提早结果和提高品质等方面有良好的效果[4]。同时，把植株的根系控制在较小的范围内，还可提高水肥利用率。为此，以番茄粉果E756为试验材料，研究限根栽培对粉果E756生长和品质的影响，以期为限根技术在番茄生产上的应用提供一定的依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试番茄品种为粉果E756，大番茄，抗TY病毒病。

1.2 试验设计

粉果E756于2013年4月19日定植于宁夏银川市贺兰园艺产业园区塑料大棚中，试验采用完全随机区组设计，4个处理，每处理3次重复，共12个小区。处理1（A1B1），沟宽30 cm（A1）、深30 cm、长36 m、铺无纺布、回填土24 cm、铺5 cm草炭（B1）；处理2（A1B2），沟宽30 cm（A1）、深30 cm、长36 m、铺无纺布、回填土30 cm（B2）；处理3（A2B1），沟宽45 cm（A2）、深30 cm、长36 m、铺无纺布、回填土24 cm、铺5 cm草炭（B1）；处理4（A2B2），沟宽45 cm（A2）、深30 cm、长36 m、铺无纺布、回填土30 cm（B2）。对照小区面积14.4 m2（1.8 m×8 m），每沟施鸡粪18 kg，黄腐酸钾有机肥（N+P2O5+K2O≥5%）4 kg、活力木素有机肥（有机质≥40%，黄腐酸≥16%）4 kg，沃夫特控释肥（22-8-12）2 kg、三环重钙1.2 kg。余下40 m×7.8 m共312 m2为对照，起0.8 m大行距，0.6 m小行距，高30 cm的高畦，共施鸡粪200 kg、油饼20 kg、黄腐酸钾有机肥（N+P2O5+K2O≥5%）40 kg、活力木素有机肥（有机质≥40%，黄腐酸≥16%）40 kg、沃夫特控释肥（22-8-12）26 kg、三环重钙16 kg。

选取五叶一心且长势一致的小苗定植，株距26 cm，处理每沟定植25株，单行栽培，对照双行栽培。在生长中期开始追施宁夏大学研发的番茄营养液肥。每小区安装2根滴灌带，覆黑色地膜。

1.3 测定指标

1.3.1 形态指标的测定 各处理选6株代表性植株挂牌标记，自定植后每隔14 d测定粉果E756的株高、茎粗及最大叶长和叶宽，叶面积按吴远藩[5]的方法进行：幼苗期Y=0.370 3 X+3.5，开花期Y=0.310 5 X+10.8，坐果期Y=0.360 8 X-188，收获期Y=0.360 7 X+25.2 cm2，式中Y为所测叶面积（cm2），X为所测叶的长（cm）×宽（cm）。测定后进行统计分析。

1.3.2 光合指标的测定 选择晴朗无风天气，在盛果期采用LCI便携式光合仪测定粉果E756植株叶片的光合作用，测试部位为第二穗果上部的3片叶。分别于9：00、11：00、13：00、15：00、17：00测定光合指标，并分析粉果E756光合指标的日变化。

1.3.3 土壤速效养分的测定 在各个生育期采取粉果E756根部0～30 cm土层土样，测定土壤速效养分。碱解氮的测定采用碱解蒸馏法[6]，速效磷的测定采用钼锑抗比色法[6]，速效钾的测定采用火焰光度法[6]。

1.3.4 品质测定 在果实采收时每个处理随机采10个鲜果进行品质测定。抗坏血酸含量的测定采用钼蓝比色法[7]，有机酸的测定采用酸碱滴定法[8]，可溶性糖的测定采用蒽酮比色法[8]，可溶性固形物的测定采用TD-45数字折光仪测定。

1.3.5 产量测定 采收时选取挂牌植株，随机采10个大小均匀的番茄测定单果重，并折算成667 m2产量。各指标均以鲜重计。

2 结果与分析

2.1 限根栽培对粉果E756株高及茎粗的影响

在整个生长过程中，粉果E756株高及茎粗的表现如图1所示。从图1可以看出，在生长初期，各处理的株高、茎粗呈上升趋势，但各处理间差异不明显，随着植株的生长，各处理的株高及茎粗表现出差异性。6月8日株高和茎粗的方差分析结果显示，不同栽培体积下，处理A2B1与A1B1间株高和茎粗差异均达显著水平；同体积栽培下，处理A1B1和A1B2间株高和茎粗差异也均达显著水平。各处理的株高及茎粗均低于CK，此阶段株高和茎粗从大到小为CK、A2B2、A2B1、A1B2、A1B1，表明限根栽培限制了植株的横向和纵向生长。

2.2 限根栽培对粉果E756叶面积的影响

叶片是植物与外界进行气体交换的主要器官，叶面积的大小直接影响番茄植株群体的受光，进而影响番茄的品质和产量。图2为粉果E756自定植后各处理叶面积的变化。由图2可以看出，在生长前期，处理A1B1叶面积迅速增长，其他处理均呈缓慢增长的趋势。在基质栽培中，处理A1B1与A2B1间叶面积差异显著，处理A1B2与A2B2间叶面积无显著差异；相同栽培体积下，处理A1B1与A1B2间叶面积显著差异。与对照相比，各处理叶面积均高于CK。所以，限根体积在一定程度上反而加快了粉果E756叶面积的增长，且栽培基质也促进了叶面积的增长。

2.3 限根栽培对粉果E756光合指标的影响

2.3.1 对粉果E756气孔导度的影响 气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道，气孔导度的下降会导致CO2的供应受阻，进而会影响光合速率。由图3可知，各处理叶片的气孔导度随时间的变化呈先升高后降低的趋势，11：00时各处理的叶片气孔导度均达到最大值，其中CK值最高；9：00～13：00，叶片气孔导度随栽培体积的减小呈下降趋势；13：00，随着大棚内光照度的增强，为减少植株的蒸腾作用，叶片的气孔关闭，各处理叶片的气孔導度下降，此阶段各处理气孔导度从大到小为CK、A2B2、A1B2、A2B1、A1B1。由此得出，限根栽培在一定程度上抑制了叶片的光合作用，影响了其气孔导度。

2.3.2 对粉果E756蒸腾速率的影响 盛果期粉果E756叶片的蒸腾速率日变化见图4。从图4可以看出，各处理粉果E756叶片的蒸腾速率呈先上升后下降的单峰曲线，峰值均出现在11：00。11：00时，处理A1B2和CK蒸腾速率高于其他处理，但差异不明显；15：00时，处理A1B1的蒸腾速率明显高于其他处理。

2.3.3 对粉果E756光合速率的影响 植物根系受到限制后，气孔导度和CO2同化率都降低，随之光合速率也受到影响。如图5所示，各处理粉果E756的光合速率有明显的变化，峰值均出现在11：00，其中CK值最高，同时处理A2B1光合速率高于处理A1B1、A1B2。由此说明，栽培体积影响光合速率的大小，随限根体积的减小，光合速率也降低。

2.4 限根栽培对粉果E756植株土壤养分吸收的影响

2.4.1 对土壤碱解氮含量的影响 由图6可知，在番茄定植时，处理A1B1、A1B2、A2B1、A2B2的土壤碱解氮含量均为最高值，处理A1B1为最大；5月13日后，随生育期的延长，追营养液肥后，碱解氮含量有降低的趋势；在开花期时，各处理碱解氮含量急剧下降，说明植株根系吸收得较快；盛果期，CK碱解氮含量降低，之后又升高，升高幅度比其他处理低，说明追肥后CK根系吸收碱解氮较多，因此产量比其他处理高。由此可见，限根栽培抑制碱解氮含量的有效吸收，从而导致番茄植株的产量下降。

2.4.2 对土壤速效磷含量的影响 由图7可知，在番茄整个生长过程中，植株根系对速效磷有明显吸收作用。生长初期，土壤速效磷含量表现为CK>A2B2>A1B1>A2B1>A1B2，随生长期的延长，各处理间速效磷含量降低，直至生长后期，各处理速效磷含量呈大幅度降低，CK处理下降趋势较为明显，说明CK根系吸收速效磷养分较多，对番茄植株的产量有提高作用；处理A2B1比A1B1速效磷含量降低幅度大，说明限根栽培抑制了土壤速效磷的吸收。

2.4.3 对土壤速效钾含量的影响 钾在植物生长过程中可以促进酶的活化，与植物体内许多代谢过程密切相关，如光合作用、呼吸作用等，钾还能增强作物的抗逆性，改善果菜的品质和风味。由图8看出，各处理间土壤速效钾含量有明显差异，但随植株的生长，土壤中速效钾的含量增减趋势不明显。5月13日前后，处理A1B1、A1B2、A2B1、A2B2有明显降低趋势；坐果期前后，各处理土壤速效钾含量升高，说明追肥后对土壤速效钾含量有影响，对植株根系的吸收也有影响，在此阶段处理A1B1、CK土壤速效钾含量降低，说明在果实形成初期，钾含量的吸收会促进果实的形成，对品质的提高有影响。由此可知，限根栽培也在一定程度上限制了植株根系对速效钾的吸收作用。

2.5 限根栽培对粉果E756品质的影响

番茄果实内的糖分含量在很大程度上决定了番茄的果实品质及口感。如表1所示，处理A1B1的果实总糖含量明显高于其他处理，达4.37%，CK最低，为3.10%，两者间差异极显著，说明限根栽培提高了番茄果实总糖的含量。维生素C是人类健康所必需的营养元素，新鲜的蔬果是人们摄取VC的主要来源。相同基质栽培下，处理A1B1 VC含量高于A2B1，说明限根栽培限制程度越大番茄果实中VC含量越高；相同限根体积下，处理A1B1 VC含量高于A1B2，且差异极显著，说明限根基质栽培中，基质的添加可以提高番茄果实VC含量。有机酸是果实风味中的重要指标，影响着人们对果实口感的评价。5个处理中，处理A1B1的果实酸度最大，为0.21%，处理A2B2的酸度最小，为0.06%，处理A1B2与A2B2间差异不显著，但与CK间差异显著，说明限根栽培在一定程度上提高了果实有机酸的含量，但不影响果实的风味。可溶性固形物是可溶性糖类或其他可溶性物质的总称，包括能溶于水的糖、酸、维生素、矿物质等。由表1可知，处理A1B1可溶性固形物最高，为6.53%，CK最低，为5.90%，说明对番茄植株根系的限制可提高果实可溶性固形物的含量；相同限根体积下，处理A1B1与A1B2间差异极显著，处理A2B1与A2B2间无显著差异，说明基质的添加对提高可溶性固形物有一定的作用。

2.6 限根栽培对番茄产量的影响

由表2可以看出，限根栽培下，处理A1B1、A1B2与A2B1、A2B2间单果重差异显著，说明限根栽培体积越小果实单果重越小。根域限制对番茄植株的小区产量也有影响，处理A1B1的小区产量明显低于CK，而限根栽培下，4个处理间的小区产量没有显著差异。在整个番茄采收期，非限根处理下对照的产量最高，达到8 596.19 kg，处理A1B1产量最低，为6 430.53 kg。由方差分析结果可得出，根域限制对番茄的产量有一定的影响，即降低番茄的产量。

3 小结与讨论

通过对大番茄限根栽培的研究，表明限根栽培影响番茄的生长发育，随限根体积的减小，植株的株高、茎粗均明显下降，且各处理差异显著。这与樊怀福等[9]在大果型番茄上的研究结果一致。Bar-Tal等[10]的研究表明，限根明显减少植株生长量。Kharkina等[11]关于根域限制对黄瓜植株生理研究也证实了上述观点。限根栽培同时降低了番茄植株光合能力，处理A1B1的光合速率明显低于其他处理，导致植株的物质分配率下降，番茄的生长受到抑制，使得后期产量也有所下降。土壤的速效养分体现植株根系对养分的吸收量，磷、钾肥在番茄生长过程中起着重要作用，钾肥的多少影响着番茄果实品质的好坏，也是影响植株生长和产量的重要因素，限根栽培抑制了氮磷钾肥的吸收，但是影响程度不明显。武衍等[12]研究表明，根域限制显著提高了西瓜果实的可溶性固形物含量、果肉出汁率、酚类物质含量等，提高了果实的风味品质和功能性物质含量。本试验也得出了相同的结论，限根栽培提高了番茄果实的品质，与普通种植方式相比，总糖含量提高1.27个百分点，VC含量提高4.72 mg/kg，可溶性固形物提高0.63个百分点，即可得到高品质风味的番茄果实。试验结果表明，栽培基质对番茄生长也有促进作用，在栽培体积相同的条件下，栽培基质的增加使番茄植株的株高、茎粗明显增加，可提高番茄植株的生长量，但是限根的程度却降低了番茄的单果重和产量。

综上所述，通过限根栽培可提高番茄果实的品质，减少植株的生长冗余，提高对土地资源的利用率。本研究在以生产为前提的条件下，平均667 m2产量为6 430.53 kg，虽然有所降低，但也可达到一般生产的要求。0.3 m×0.3 m×36 m的栽培体积及添加栽培基质的处理为较好的限根栽培方式。

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