栽培模式对设施短程栽培番茄生长及果实品质的影响

何诗行，何堤，许春林，赵立军，权龙哲

栽培模式对设施短程栽培番茄生长及果实品质的影响

何诗行，何堤*，许春林，赵立军，权龙哲

（东北农业大学工程学院，哈尔滨150030）

为实现设施番茄短程栽培模式标准化，在兼光型植物工厂条件下，研究栽培方法和摘心位置对短程栽培番茄植株形态和果实品质影响。试验采用3种栽培方法为岩棉培（R）、椰糠培（C）和水培（H），2种摘心位置为2穗摘心（D）和3穗摘心（T），全因子试验设计，6组处理，统计分析植株生长和果实品质指标，综合评价并获取最优栽培模式。结果表明，不同栽培方法对茎粗、叶面积、产量指标和果实品质指标影响极显著（P＜0.01）；摘心位置对叶数、叶面积、坐果数和单株产量影响极显著（P＜0.01），对茎粗影响显著（P＜0.05），对果实品质无显著影响；两因素交互作用对株高影响极显著（P＜0.01）。椰糠培3穗摘心处理组综合评分表现最佳，该栽培模式下植株生长健壮，果实产量和品质优良。研究可为设施番茄短程栽培优质高产提供依据。

设施番茄；短程栽培；栽培模式；生长特性；果实品质

番茄短程栽培是通过提高植株密度、减少留果穗数（留果2穗或3穗摘心），缩短种植周期的栽培方法[1]。短程栽培番茄植株比长季节栽培植株摘心早，可促进植株由营养转向生殖生长，减少上下果穗间养分竞争，果实迅速膨大，利于提早采收和上市[2]，依据栽培季节选择适宜番茄品种。由于短程栽培番茄植株病害轻，可降低农药施用量，果实品质优良，管理简单化和标准化[3]。研究表明，作物产量随单位面积种植密度增加而增加[4]，因此短程栽培可减少植株留果穗数，充分利用水平空间大幅提高种植密度，保证产量。

与传统土培相比，无土栽培方法可显著提高作物产量[5]，按照栽培基质可划分为无基质栽培和基质栽培。目前，由于泥炭资源逐年减少，国内外均在寻求替代基质。岩棉是惰性栽培基质，内部孔隙大、作物吸水阻力小、排渗性好；椰糠是有机基质，保水性和透气性优良，由于椰糠和岩棉均可重复利用，广泛应用于作物无土栽培[6]。水培法无需栽培基质，通过营养液循环流动保持根际环境相对稳定，可有效避免基质材料生产加工和后处理问题，在日本应用广泛[7]。

番茄是设施栽培主要作物之一，相关研究主要集中于设施番茄长季节栽培方面。许艺等研究表明，北京地区连栋玻璃温室番茄越冬长季节（9月至次年6月）岩棉栽培条件下，定植枝干密度为3.75枝·m-2，10月中下旬至栽培结束将枝干密度调整为2.50枝·m-2[8]。徐刚等采用生长度日法建立温室番茄长季节栽培生育期模拟模型，预测番茄发育阶段[9]。Wu等研究营养液电导率值对温室水培不同品种番茄影响规律[10]。Nurzyński等研究岩棉和小麦秸秆作为栽培基质时，番茄果实生长过程中产量、品质和元素变化规律[11]。但针对设施番茄短程栽培系统中栽培模式研究鲜见报道。本研究以高糖番茄品种光辉201为试材，分析栽培方法和摘心位置对植株和果实生长发育影响规律，筛选最佳栽培模式，以期为设施番茄优质高产和规范化生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验在东北农业大学工程学院兼光型植物工厂实验室内。试验用番茄（Solanum lycopersicum）品种为光辉201（黑龙江省五常市井田现代农业有限公司提供）。营养液配方采用日本山崎番茄配方，大量元素见表1，微量元素采用通用微量元素配方。

表1 山崎番茄配方大量元素表Table 1 Macro element of Yamazaki tomato recipes

岩棉栽培条尺寸为100 cm×20 cm×7.5 cm，椰糠栽培条冲洗后尺寸为100 cm×15 cm×20 cm。栽培条底部两侧均匀划开8个排水口，保证试验期间营养液10%～30%沥出率。定植前2 d使用EC值为0.6 dS·m-1营养液冲洗浸泡椰糠和岩棉，直至检测流出液与供给液EC值基本一致。水培栽培槽采用光滑生态板搭建，栽培槽尺寸为600 cm×30 cm×20 cm，槽内贴壁铺设双层黑白农膜，防止营养液渗漏和藻类滋生。通过改变栽培槽内排水口高度调整营养液面高度。采用1.6 cm厚高密度泡沫板作为定植板。

1.2 试验设计

试验因素为栽培方法和摘心位置。3种栽培方法分别为岩棉培（R）、椰糠培（C）和水培（H），两种摘心位置分别为2穗摘心（D）和3穗果摘心（T），全因子试验设计方法，共6处理，每处理3次重复。岩棉培和椰糠培处理组分别采用岩棉和椰糠作为定植基质，水培处理组为无基质营养液栽培；2穗和3穗摘心处理组分别为番茄植株第2穗和第3穗果穗上留2片叶摘心。试验于2017年3月17日带蕾定植，采用高密度栽培株距15 cm，行距100 cm。植株呈V字排布绕线，奇数位置植株靠左侧绕线，偶数位置植株靠右侧绕线，单杆整枝，常规管理。水培处理组采用封闭供液系统，24 h循环供液，栽培槽内营养液面高度随植株生长动态调节。岩棉培和椰糠培处理组为开放式供液系统，滴箭方式为植株提供营养液，调整流量为30～40 ml·min-1，每个定植块插放一支滴箭。依据植株生长阶段与天气变化，每日每株平均供液量为0.8～1.3 L，日供液频率为5次·d-1，每次5～10 min。

1.4 测试指标与方法

1.4.1 植株形态指标

每处理选择10株长势一致植株挂牌标记，每10 d测定一次植株形态指标。用卷尺测量株高（由定植块和定植板上表面至生长点垂直距离）至摘心，其他形态指标采集至始收日。游标卡尺测量茎粗，统计叶片数（叶长≥4 cm），直尺测量每个叶片叶长与叶宽，叶面积计算公式为[12]

式中，A为叶面积（m2），L为叶长（m），W为叶宽（m）。

1.4.2 果实产量和品质测定

采收期统计10株果实质量，坐果数，游标卡尺测量最大纵径与横径尺寸（mm），果形指数按纵径/横径计算；选取成熟度一致6个果实用蒸馏水洗干净后，组织捣碎机研磨成浆，纱布过滤，利用手持糖度计（精度0.1%，Atago PAL-1型手持糖度仪，Tokyo，Japan）测定可溶性固形物含量，2，6-二氯靛酚法测定Vc含量，酸碱滴定法测定有机酸含量，3次重复。

1.5 数据处理

Microsoft Excel 2003软件处理数据，SPSS 17.0（IBM，Inc.，New York，US）软件作方差分析，Duncan新复极差法多重比较（α=0.05），Origin 9（DA，Inc.，Massachusetts，US）软件作图。

1.6 综合评价分析

式中，R'ij为转化后隶属函数值；xij为原始指标；min（xij）为第i个处理中第j个指标最小值；max（xij）为第i个处理中第j个指标最大值；α为功效系数，取值为0.6[13]。

综合评价隶属度值U由隶属函数矩阵R和权重分配集W确定，即U=R×W。

2 结果与分析

2.1 栽培方法和摘心位置对植株形态影响

株高和茎粗是反映植株营养生长状况重要指标。栽培方法和摘心位置对番茄植株摘心时株高和茎粗影响如图1所示。

由图1（a）可知，处理组R株高始终高于处理组C和H。处理D条件下，处理R株高较处理C和H增加6.12%和14.63%，差异显著（P＜0.05）；处理T条件下，处理R株高比处理C和H增加20.18%和23.57%，差异显著（P＜0.05）。

栽培方法对茎粗影响达到极显著水平（P＜0.01），摘心位置对番茄植株茎粗影响显著（P＜0.05）。由图1（b）可知处理D条件下，处理C茎粗较处理R和H增加32.04%和23.55%，差异显著（P＜0.05），处理H茎粗较处理R增加6.84%，无显著差异；处理T条件下，处理C茎粗较处理R和H增加25.94%和19.10%，差异显著（P＜0.05），处理H茎粗较处理R增加5.74%，差异显著（P＜0.05）。处理C、R和H植株茎粗在处理T条件下较处理D条件下分别增加2.92%，7.91%和6.80%，其中，处理D、R和处理TR间差异显著（P＜0.05）。由此可见，椰糠培处理下植株在茎粗方面较其他两种栽培方法更具优势。叶片是光合作用主要场所，不同栽培方法和摘心位置对番茄植株膨果期叶数和叶面积影响如图2所示。

图1 栽培方法和摘心位置对株高和茎粗影响Fig.1 Effect of different cultivation method and node-order pinching on plant height and stem diameter

图2 栽培方法和摘心位置对叶数和叶面积影响Fig.2 Effect of different cultivation method and node-order pinching on number of leaves and leaf area

摘心位置对叶数影响极显著（P＜0.01），栽培方法对其无显著影响。由图2（a）可知在不同栽培方法条件下，处理组D和T之间叶数相差约为3片。

叶面积影响生物学产量积累。两因素对叶面积影响均达到极显著水平（P＜0.01），叶面积随着摘心位置升高而增大。由图2（b）可知处理D条件下，处理C叶面积最大，且较处理H增加32.50%，差异显著（P＜0.05），处理R叶面积与处理C和H无差异显著。处理T条件下，处理C叶面积较处理R和H大13.71%和25.00%，差异显著（P＜0.05），处理R和H叶面积无显著差异。处理CD平均叶面积为0.1998 m2，而处理HT平均叶面积为0.1993 m2，可见采用处理DC植株叶面积略高于TH，椰糠培植株叶片较大，在光合作用时积累同化产物具有优势。

2.2 栽培方法和摘心位置对番茄生育期影响

不同栽培方法处理过程中，番茄植株生育期如表2所示。由表2可见，三种栽培方法1穗花序开花时间相同，而处理H番茄植株从2穗花序花开始相关农艺指标均较处理组R和C有所提前，始收期比处理R和C分别提前2 d和5 d。处理R和C在3穗开花时间出现差异，处理R比C始收期提前3 d。处理H和R穗栽培生育期为80 d，3穗栽培生育期为90 d，处理C较处理H和R栽培时间延长7 d。由此可见，由番茄植株农艺指标可见，三种栽培方法表现优劣顺序为H、R和C，处理T较处理D栽培时间延长10 d。

2.3 产量分析

栽培方法和摘心位置处理对植株坐果数，单果质量，单株产量，每穗果质量影响如表3所示。由方差分析可知，栽培方法对坐果数影响显著（P＜0.05），对单果质量，单株产量和每穗果质量影响极显著（P＜0.01）。

在D处理条件下，处理R坐果数较H低5.67%，差异不显著，但单果质量，单株产量和每穗果质量分别较处理H高25.89%、11.96%和10.86%。处理C各项产量指标均优于处理H和R，且除单果质量外，其他指标差异达到显著水平（P＜0.05）。在T处理条件下，处理R坐果数略低于处理H，单果质量、单株产量和每穗果质量优于处理H，但两处理间各项产量指标差异不显著。处理C单果质量与处理R和H差异不显著，坐果数、单株产量和每穗果质量分别较处理R增加30.03%、38.46%和35.67%，差异显著（P＜0.05）。

摘心位置对坐果数和单株产量影响极显著（P＜0.01），而对单果质量和每穗果质量无显著影响。处理T每穗果质量较D有所降低，但差异不显著。

由多重比较可以看出处理DC单果质量最大，且该处理单株产量分别较处理TH和TR低1.68%和5.33%，差异不显著。

由此可见，椰糠培番茄在果实坐果数与产量两方面均优于岩棉培和水培，该栽培方法下2穗摘心处理单株产量略低于岩棉培和水培3穗摘心处理。而3种栽培方法下，3穗摘心条件下每穗果质量均较2穗摘心处理出现下降趋势。

表2 不同栽培方法对番茄生育期影响（月/日）Table 2 Effect of different cultivation method on development period of tomato plants(month/day)

表3 不同栽培方法和摘心位置对番茄产量影响Table 3 Effect of different cultivation method and node-order pinching on yield of tomato plants

2.4 栽培方法和摘心位置对果实品质影响

栽培方法和摘心位置处理对番茄果实果形指数、可溶性固形物、有机酸、维生素C和糖酸比影响见表4。由表4可知，栽培方法对果形指数、可溶性固形物、有机酸、维生素C和糖酸比影响极显著（P＜0.01），摘心位置对果实品质各项指标无显著影响。处理组H果形指数显著高于处理组R和C，果实趋近于球形。处理组R果实可溶性固形物、有机酸和维生素C含量显著高于处理组H（P＜0.05），T条件下有机酸含量显著高于处理组C（P＜0.05）。T条件下，处理C果实可溶性固形物、有机酸和维生素C含量分别较处理H高12.59%，25.00%和49.26%，差异显著（P＜0.05）。处理组H果实糖酸比显著高于处理组R（P＜0.05），而与处理组C差异不显著。

表4 不同栽培方法和摘心位置对番茄果实品质影响Table 4 Effect of different cultivation method and node-order pinching on qualities of tomato fruits

2.5 综合评价分析

对番茄产量指标，果实品质指标和生育周期综合评价，如表5所示，综合评分由高到低为TC、DC、TR、DR、TH和DH。由此可见，椰糠培处理组表现最佳，且椰糠培2穗摘心处理优于岩棉培和水培3穗摘心处理。

表5 综合评价结果Table 5 Results of comprehensive evaluation

3 讨论

栽培方法对植株生长和果实发育发挥重要作用，摘心位置与植株生育周期、坐果数和单株产量等指标关系密切，采用适宜栽培模式可调节番茄植株生长发育过程中源库关系。本试验结果表明，在其他条件相同前提下，椰糠培植株坐果数量和单株产量均高于岩棉培和水培，而Abukhovich等认为二次使用岩棉培和椰糠培番茄果实产量无差异[14]。原因是试验栽培品种差异，椰糠在循环使用过程中可缓慢分解，导致其结构和化学组成与新椰糠基质存在差异。本试验椰糠培番茄植株叶面积大于岩棉培和水培植株叶面积，其植株光合作用能力强，光合产物积累多，分配到果实同化物相应增加[15]，同时其蒸腾作用推动植株对养分和水分吸收，促进产量形成[16]。由于椰糠培植株坐果数量多，单果质量较大，其生长时间呈增加趋势。可见，在实际生产过程中除采用适宜栽培模式外，应合理安排栽培周期，提高设施番茄短程栽培效率。水培法处理组综合评分排名靠后，果实产量和品质较差，与Gertsson等研究结果一致[17]。较于基质栽培，水培法无需定植基质，但其营养液管理难度大于基质栽培。水培法根茎部分虽暴露在空气中，但浸没在营养液中根际环境含氧量较低，抑制根系吸收水分和养分，由于植株根系对养分选择性吸收导致营养液中养分不足或相对过剩，影响果实膨大和品质形成[18-20]。

在栽培方法相同条件下，3穗摘心比2穗摘心植株均表现穗果质量下降趋势，但差异不显著，与王平等研究结果一致[21]，这是由于短程栽培植株种植密度较长季节栽培密度大幅度增加，随着番茄植株生长发育，植株冠层中下部光获取能力下降[22]，影响高穗果质量。

4 结论

a.在兼光型植物工厂条件下，栽培方法和摘心位置显著影响设施短程栽培番茄植株生长发育、果实产量和品质。

b.综合分析表明最佳栽培模式为椰糠培3穗摘心，该条件下平均单株产量为1 607.25 g，可溶性固形物为6.62%，生育周期为97 d，满足设施番茄短程栽培栽培模式管理要求。

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Effect of cultivation mode on growth and fruit quality of short-time greenhouse tomato/

HE Shihang,HE Di,XU Chunlin,ZHAO Lijun,QUAN Longzhe
(School of Engineering,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

In order to achieve high efficiency and standardized management of greenhouse tomatoes,short-time cultivation mode was adopted to investigate the effect of cultivation method and node-order pinching on plant morphologies and fruit qualities.In this study,tomato plants(Solanum lycopersicomL.Brilliance201)were grown in a simultaneous-light pattern greenhouse.The experiments were designed for full-factorial design with three cultivation methods(coconut coir,rockwool and hydroponics)and two node-order pinching levels(double-truss pinching and triple-truss pinching).A suitable combination of cultivation method and node-order pinching was further obtained by using comprehensive evaluation method.Results showed that cultivation method extremely influenced stem diameter,leaf areas,yield parameters and fruit qualities(P＜0.01);node-order pinching had extremely significant effect on numbers of leaves,leaf areas,fruit numbers per plant and grain weight per plant(P＜0.01)and had significant effect on stem diameter(P＜0.05),while it had less effect on fruit qualities;the interaction of such two factors had extremely significant effect on plant height(P＜0.01).The combination of coconut coir and triple-truss pinching performed best in both production and fruitqualities by using comprehensive evaluation method.This study provided scientific guidance for high yield and superior qualities of greenhouse tomatoes grown with short-time cultivation mode.

greenhouse tomato;short-time cultivation;cultivation mode;growth characteristic; fruit qualtiy

S627

A

1005-9369（2017）08-0072-07

时间2017-9-12 11:38:23[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170912.1138.018.html

何诗行,何堤,许春林,等.栽培模式对设施短程栽培番茄生长及果实品质的影响[J].东北农业大学学报,2017,48(8):72-78.

He Shihang,He Di,Xu Chunlin,et al.Effect of cultivation mode on growth and fruit quality of short-time greenhouse tomato [J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(8):72-78.(in Chinese with English abstract)

2017-07-07

国家自然科学基金项目（51405078）；黑龙江省普通高等学校青年创新人才培养计划（LR-356214）；哈尔滨市科技局项目（2014DB6AN026）

何诗行（1989-），女，博士研究生，研究方向为设施农业工程。E-mail:shh_he@126.com

*通讯作者：何堤，教授，博士生导师，研究方向为设施农业工程。E-mail:hedi4826@163.com