不同栽培方式对日光温室基质培番茄产量及品质的影响＊

温志娟，王 越，温祥珍，李亚灵（山西农业大学，山西太谷 030801）

番茄是温室生产中的重要作物之一，其生产面积基本占到温室蔬菜生产的1/3[1]，因此连作是不可避免的。然而传统的土壤栽培存在连作障碍、水肥利用率低、劳动强度大等问题。基质栽培可以解决这些问题，因为基质具有较强的缓冲作用，养分、水分和温度等环境变化缓和，相比于营养液水培其栽培技术更容易掌握。常见的栽培方式有槽培、袋培、钵培、桶培、盆栽等[2]，前人研究已经表明，栽培容器的不同会影响植株的长势、果实品质和产量，然而目前基质栽培的方式很多，缺乏统一的标准。本文在日光温室条件下，开展了沟渠式、槽式、条带式、苗钵式四种栽培方式的比较试验，从根系环境出发探究不同栽培方式对番茄生长的影响，试图寻找水肥利用率高的栽培方式，以达到省水、省肥、省工的目的，为日光温室番茄高效生产提供依据。

试验材料与方法

试验地点与材料

试验于2020 年5～11 月在山西农业大学设施农业工程研究所的非对称三连栋温室内进行。试验以‘夏朗’番茄为试材；栽培基质为配制的复合基质，体积比为育苗基质：腐熟羊粪=5:1，混合均匀后使用，其基本理化性质如下：容重0.29 g/cm3，总孔隙度75.97%，pH 6.26，EC 1.72 mS/cm，速效氮375.08 mg/kg，速效磷245.39 mg/kg，速效钾3.60 g/kg，全氮10.39 g/kg，全磷1.83 g/kg，全钾4.18 g/kg。水肥一体化系统主要由水源、储水（肥）水井、水泵、PE 主管道、毛管、箭式滴头等组成，利用水泵所产生的压力，将养分随同水分以水滴状滴入基质，4 头滴箭的总流量为6.6 L/h。

试验设计

试验设置四种栽培方式（沟渠式、槽式、条带式、苗钵式）。沟渠式在地面挖25 cm 深、18 cm 宽的沟，然后将编织袋铺在沟内并在底部留孔透气，最后将基质填充在袋内；槽式采用硬质PVC 塑料栽培槽，其纵切面为等腰梯形，上口宽19 cm、下底宽12 cm、高为16 cm，槽底垫泡沫板以便排水；条带式以编织袋包裹基质，放于地面栽培；苗钵式使用黑色塑料制作的苗钵栽培，其上口径30 cm、下口径25 cm、高28 cm（图1）。

图1 四种无土栽培方式温室种植图

每种栽培方式小区面积为16.25 m×1.5 m，种植番茄65 株，株距为25 cm。将复合基质装入各栽培容器，平均每株番茄基质占有量为5.3 L。肥料采用市售A 肥、B 肥（福建万果农资有限公司），按照其提供的标准A:B=1.4:1 配制，最终添加营养液N:P2O5:K2O，比例为11:5:18，同时利用水肥一体化系统视天气情况进行相同的灌溉。试验期间单杆整枝，保留顶端生长点，其他措施同常规管理。

测试项目及方法

基质温度、湿度是采用SH-X 型多路温度测试仪测定基质5 cm 深处的温度；采用智能多点土壤湿度记录仪测定距离滴箭头5 cm 左右、6.5 cm 深处基质湿度。每个处理重复3 次，每20 min 记录1 次。

生物量测定采用破坏性测量，从6 月7 日～10月11 日，每21 天测定1 次，每个处理选取3 株植株，恒温干燥箱105℃杀青30 min，在75℃烘至恒重，记录植株干重。产量测定是每处理随机挂牌标记6株有代表性的番茄，每7 天采收1 次，记录单株产量[3]，每个处理总产量为小区产量。

选取各处理成熟度一致的第三穗果进行品质测定，具体是通过可滴定酸采用氢氧化钠滴定法、可溶性糖采用硫酸-蒽酮比色法、可溶性固形物以手持折光仪测定、硝酸盐含量采用水杨酸-浓硫酸比色法测定。可溶性蛋白用考马斯亮蓝G-250 染色法测定。每个指标做6 次重复。

在拉秧前对每处理番茄植株取3 株，烘干研磨后使用H2SO4-H2O2消煮，采用奈氏比色法测定植物全氮含量、钼锑抗比色法测定植物全磷含量、火焰原子分光光度法测定植物全钾含量[4]。

植株氮磷钾肥利用率计算公式为：η=Nu/Na

式中：η为氮（磷、钾）肥利用率(%)；Nu为单株全氮含量(mg)；Na为所施用营养液总量中氮含量(mg)。

水分利用效率是指单位灌水量下作物的生产量（用水量以水表记录），计算公式为：

WUE=Y/I

式中WUE 为水分利用效率（kg/m3）；Y为产量（kg）；I为灌水量（m3)[5]。

结果分析

不同栽培方式基质温度、湿度情况

在2020 年5 月22 日～6 月8 日测定了基质5 cm深处温度（图2）。不同栽培方式基质温度变化显著不同，8:00 之后随着温室内气温的升高，基质温度持续上升，沟渠式、条带式一天内最高温分别是27.13℃、29.52℃，而槽式、苗钵式基质最高温可达到32.47℃、32.83℃，显著高于沟渠式、条带式，且基质30℃以上持续时间分别高达6 h、4 h，根际长期处于高温状态不利于番茄生长。从平均日较差来看，沟渠式仅为5.57℃，条带式为8.67℃，而槽式、苗钵式日较差高达12.14℃、13.80℃。说明沟渠式、条带式根际温度更趋稳定。

图2 基质温度日变化

从图3 基质相对湿度的测定值可以看到，在同样灌水量下，不同栽培方式基质相对湿度明显不同。槽式基质平均相对湿度最高，为95.41%，其次是沟渠式为87.67%、苗钵式和条带式分别为85.18% 和84.49%。可见槽式栽培排水力较差，容易发生积水。另外，苗钵式基质相对湿度变化幅度较大，尤其在13:40～18:40，可能受基质高温影响，基质相对湿度下降速度明显快于其他方式。沟渠式一天内基质相对湿度变化幅度在85.80%～89.95%，保水性好，适宜番茄生长。

图3 基质相对湿度日变化

番茄单株总干重动态变化情况

图4 是6 月7 日～10 月11 日四种栽培方式番茄单株总干重的动态变化情况。前期几种栽培方式单株总干重差异不大，苗钵式生物量积累略快。7 月19 日开始，沟渠式、条带式的总干重增长速度快于苗钵式，沟渠式总干重此后一直是最高的。到试验结束，沟渠式单株总干重最高，为413.31 g/株，槽式最低，为312.22 g/株，沟渠式比槽式高32.38%。条带、苗钵式生物量分别为354.25 g/株、337.10 g/株。

进一步分析定植后日期与番茄单株总干重之间的关系，以日期为横坐标，以相应的番茄总干重为纵坐标，在Excel 中作折线图，添加趋势线，获得图4 中的线性关系，可见沟渠式(YG)、槽式(YC)每日干物质积累量分别为3.34 g/天、2.41 g/天，沟渠式比槽式可高38.59%，差异显著。

图4 单株总干重动态变化

不同栽培方式对产量的影响

图5 是不同栽培方式单株累积产量动态变化情况，由图5 可以看出，随着种植时间的延长，单株产量随之增加，采收期7 月18 日～9 月19 日，四种栽培方式单株产量基本呈线性增长(表1)，每日果实生产量分别可达51.19 g/天(沟渠)、30.16 g/天(槽式)、52.65 g/天(条带)、45.39 g/天(苗钵)。9 月26 日之后随着气温下降，各处理产量增加缓慢，处理间差异不明显。到种植结束，沟渠式、条带式单株产量较高，分别为4.24 kg/株、3.96 kg/株，苗钵式次之为3.59 kg/株，槽式最低为2.74 kg/株。

表1 单株番茄产量与采收日期的关系

图5 不同栽培方式积累单株产量动态变化

由图6 可知，在初果期、盛果期四种栽培方式采收量较大，9 月26 日后，采收量明显降低。总体来看，沟渠式每次采收量基本都是最高的，条带式次之，而槽式在各个生育期采收量最低。到种植结束时，槽式小区产量为69.28 kg，而沟渠式、条带式、苗钵式分别为174.27、140.00、108.08 kg，分别比槽式高151.54%、102.08%、56.00%。沟渠式比槽式单株、小区产量分别高出54.74%、151.54%，处理间差异较大，可能是因为试验中槽式栽培环境欠佳，植株病害严重影响了产量。

图6 不同栽培方式每次收获的小区产量动态变化

不同栽培方式对番茄品质的影响

表2 为测定的不同栽培方式第三穗番茄果实品质情况。不同栽培方式对可溶性糖含量影响较大，以条带式含量最高，为4.08%，槽式、苗钵式、沟渠式分别比条带式低15.44%、24.75%、31.37%。可溶性固形物也以条带式最高，为4.98%，槽式、苗钵式、沟渠式分别为比条带式低28.11%、22.09%、40.76%。条带式有机酸含量为1.09%，显著高于其他处理。苗钵式、条带式番茄中可溶性蛋白含量含量较高，分别为90.65ug/g、87.92ug/g，都显著高于沟渠式。条带式、槽式硝酸盐含量较高，分别为355.21ug/g、340.74ug/g，都显著高于苗钵式。

表2 不同栽培方式对番茄果实品质指标的影响

不同栽培方式对水肥利用率的影响

试验结束时根据折算的番茄每667 m2产量和整个生长期水肥的使用量，计算了不同栽培方式的水肥利用效率。由表3 可知，沟渠式番茄的水分生产效率最高，为25.36 kg/m3，槽式最低，为16.39 kg/m3，比沟渠式低35.37%，差异显著。条带式、苗钵式番茄的水分生产效率次之，分别为23.68 kg/m3、21.53 kg/m3，分别比沟渠式低7.09%、15.10%。沟渠式对氮、磷的利用率分别为18.49%、16.78%，分别比槽式高33.32%、38.08%。条带式、沟渠式植株对钾的利用率较高分别是20.09%、18.68%，显著高于槽式、苗钵式。

表3 不同栽培方式对水肥利用率的影响

不同栽培方式成本效益分析

表4 为不同栽培方式折合667 m2成本效益情况。从栽培系统来看，沟渠式、槽式、条带式、苗钵式栽培系统折合每667 m2分别需要175、385、135、222 元，槽式明显高于其他处理，从用药成本来看，槽式最高为388 元，而沟渠式最低，用药成本仅为97 元/667 m2。总的看来，沟渠式总成本最低为4632 元/667 m2，由于其产量最高，番茄总收入也最高，为2.84 万元/667 m2，效益可达2.38 万元/667 m2。条带式每667 m2效益略低于沟渠式，为2.17 万元/667 m2。

表4 不同栽培方式折合每667 m2 成本效益分析

讨论

可溶性糖是评价蔬菜品质的重要指标，一般其含量越高，番茄口感越好，品质越高[6]。条带式根系透气性较好，番茄可溶性固形物、可溶性糖、有机酸、硝酸盐含量显著高于其他处理，可能是由于基质湿度不同影响了品质，前人研究认为，在相同的肥料浓度下，随着基质含水量增加，果实中可溶性糖和有机酸含量逐渐降低[7-8]，表现为“稀释效应”[9-10]。此外，条带式番茄对钾的吸收最高，钾素在植物体生理代谢过程中发挥着重要作用，可有效地提高果实品质，改善果实风味，被称为“品质元素”[11-12]。

本试验基质、水肥供应量均相同，沟渠式单株总干重、单株产量可比槽式高32.38%、54.74%，这是因为不同栽培方式的根系环境相差较大。沟渠式由于其根系位于地面以下，虽然早期温度较低、发根速度较慢，生物量积累落后于苗钵式，但随着番茄生长，沟渠式根系平均温度升高，且位于地下能有效缓解夏季根际高温，其根系环境最适宜番茄生长，基质最高温仅27.13℃，基质日较差仅为5.57℃，而槽式基质最高温达32.47℃，日较差达12.14℃。韩亚平等[13]研究发现番茄根际温度升高至33℃时根系和茎生长不良，影响植株的正常生长，杨冬艳[14]研究也表明，西瓜不同栽培方式下根温稳定的栽培方式生长最好，与本试验结果基本一致。槽式由于排水不良，基质相对湿度可达95.41%，明显高于条带式，容易引发茎基腐病，从而造成减产。而沟渠式、条带式根系温度、湿度都较苗钵式、槽式更适宜，有利于番茄生长。

提高农业用水的水分利用率，是发展可持续农业的必经之路，而肥料的有效利用关系着农民的收支情况，提高肥料的利用率可以减少农民的支出，降低成本从而增加收入，同时会促使养分的吸收[15]。本试验采用相同的施肥灌溉管理，沟渠式、条带式水分生产效率较高，分别为25.36 kg/m3、23.68 kg/m3，槽式水分生产效率最低，仅为16.39 kg/m3。从肥料利用率来看，沟渠式对氮、磷的利用率最高，分别为18.49%，16.78%，条带式对钾的利用率最高，可达20.09%。沟渠式、条带式每亩地投入成本较低，分别为4632 元、4689 元，产生效益较高，分别可达为2.38 万元、2.17 万元，是比较经济高效的栽培方式。

结论

综合来看，沟渠式根系环境稳定，水肥利用率、产量、经济效益最高，而条带式品质最好，产量与沟渠式接近，且明显高于槽式、苗钵式，不需要在地面挖沟，建造相对容易，因此两种栽培方式都比较适合于中国日光温室生产，值得推广应用。试验在相同的水肥灌溉下进行，沟渠式基质相对湿度偏高，在今后规模化生产中应该适量减少灌水，缓解营养物质的“稀释效应”，从而提高番茄果实品质。