基于农机农艺融合的北京地区塑料大棚番茄栽培模式的优化

李治国，闫子双，王尚君，杨立国，李宗煦，刘晓明

（1.北京市农业机械试验鉴定推广站 北京 100079； 2.北京市昌平区农业机械化技术推广站 北京 102200）

塑料大棚是设施农业生产的重要形式，可以实现蔬菜春提前和秋延后种植，保障蔬菜周年供应，是实现农业提质增效、农民增产增收的重要途径。目前，北京市塑料大棚面积占设施农业面积的35%左右，约为8000 hm。番茄是塑料大棚蔬菜种植面积较大的作物之一。然而受大棚建造结构、农艺栽培模式及农机具尺寸等因素的限制，目前北京郊区塑料大棚番茄生产仍以人工作业为主，农机装备作业效率不能得到充分发挥甚至无法使用。随着工业化、城镇化步伐加快，农业生产雇工难、用工贵等问题日益突出，迫切需要在北京地区开展农机农艺融合的塑料大棚番茄栽培模式研究，来提高番茄生产效率和效益，从而实现塑料大棚番茄生产的高产高效。此前，国内外学者就不同种植密度对番茄产量和品质的影响做过相关研究，也就如何实现塑料大棚蔬菜生产机械化进行过探讨。为此，特根据北京地区塑料大棚番茄栽培的农艺要求和现有主要栽培管理环节农机作业特点，开展不同密度机械定植和人工定植的对比试验，探讨适宜北京地区的塑料大棚番茄农机农艺融合栽培模式，在保证番茄产量和品质不受影响的基础上，优化大棚番茄栽培参数，为农业机械作业提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2020 年3—7 月在北京市大兴区庞各庄镇物阜源丰农产品专业合作社的两栋塑料大棚内进行，塑料大棚宽10.0 m，长56.0 m，棚门高2.0 m，宽2.3 m，棚肩高1.2 m，脊高2.8 m，中型农机具能够顺利进出作业。栽种番茄品种为普罗旺斯（由荷兰德澳特种业集团公司培育），由北京物阜源丰农产品专业合作社育苗，128 孔穴盘苗，苗期35 d。

1.2 试验设计

塑料大棚宽10 m，中间有支架，分5 垄种植。为充分利用土地资源，支架处设置一垄，采用传统人工方式种植，垄上支架两侧各种1 行番茄。大棚两侧边缘留出约75 cm 的过道。支架左右两侧，各起两垄，进行机械化种植。行距分布如图1 所示。

图1 塑料大棚内行距分布示意

为提高作业效率，并保证机具能够在空间受限的塑料大棚内顺利开展作业，设备均选用中小型机具。采用的设备包括354 D 拖拉机、1GQN-140 型旋耕机、YTLM-60 起垄覆膜机和2ZY-2A 垄上栽植机。根据番茄种植农艺要求，综合考虑起垄机起垄规格，移栽机栽植行距、株距的调节范围、机具轮距以及后期管理需要，确定采用窄垄面、宽垄沟的栽培模式。垄高15～20 cm，垄顶宽60 cm，垄底宽80 cm，垄沟宽90 cm，垄距170 cm。每垄种植2 行，小行距40 cm。即栽植后垄上窄行距40 cm，栽培垄间宽行距130 cm。株距分别设置为30 cm、35 cm、40 cm。机械种植和人工种植株行距如图2～3 所示。

图2 机械种植行距示意

图3 传统人工种植方式行距示意

试验设置4 个处理，对照为当地现有的传统人工栽培模式。CK：人工定植，株距30 cm，行距60～70 cm；T1：机械定植，株距30 cm，行距40 cm；T2：机械定植，株距35 cm，行距40 cm；T3：机械定植，株距40 cm，行距40 cm；T4：人工定植，株距35 cm，行距40 cm。每个处理分为3 个小区，3 次重复。

单垄长56.0 m，垄距1.7 m，每个试验小区面积为190.4 m。按照上述设计的定植密度，T1 定植苗量约为746 株，T2 定植苗量约为640 株，T3 定植苗量约为560 株，T4 定植苗量约为640 株，CK 定植苗量约为746 株。2 栋塑料大棚共定植苗量约3332 株。

1.3 方法

番茄生长指标数据的采集按照不同处理下取15 株长势均匀的番茄植株测定其生长指标，取平均值进行数据统计分析。盛果期采集不同处理的成熟度一致的番茄果实5～8 个，测定其果实品质指标。

1.3.1 生长指标测定 试验番茄定植时间为2020年3 月30 日，定植后连续测定6 次，之后进行打顶操作。定植后定期测定标记植株的株高、茎粗、叶片数，直至植株打顶。株高采用卷钢尺测量；茎粗采用游标卡尺，十字交叉法对植株基部进行测量；叶面积按叶面积公式进行计算。

叶面积=4.517 1×长+23.591 57×宽-0.045 67×长×宽-477.358×（=0.882 481）。

1.3.2 植株不同高度光分布测定 采用手持式线性光合有效辐射传感器，在晴天进行番茄植株冠层透光率的测定。测定时各处理随机选取一个不受棚室结构遮光的位置，分别测量距离土壤地表0、50、100 cm 和冠层4 个垂直点的透光率。

1.3.3 产量测定 进入果实采收期后，根据果实成熟度，适时采收，分小区记产。按照每个处理内标定植株第2 穗果的单果质量，计算出每个处理的平均单果质量；通过测定不同处理内200 株植株的小区面积，折算出667 m定植株数；按照每个处理内标定植株第1～第5 穗果平均果实数量，折算出平均坐果数；通过上述数据计算出各处理的667 m平均产量。

1.3.4 果实品质测定 在盛果期采样，对成熟度一致的成熟番茄进行营养品质的测定。采用糖度计测定果实可溶性固形物含量，采用2，6-二氯酚靛酚滴定法测定抗坏血酸（维生素C）含量，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，采用酸碱滴定法测定有机酸含量。

1.4 数据采集与统计分析

试验数据于Excel 中整理，使用SPSS 22.0 进行处理间的各处理的比较分析，多重比较采用one-way ANOVA 中的Tukey 多重比较方法对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对番茄形态指标的影响

2.1.1 不同处理对番茄株高的影响 从表1 可以看出，番茄株高在生长过程中呈现不同的变化趋势，但在最后一次测量时，植株高度无显著性差异。不同密度机械化种植的番茄，株高在生长过程中呈现不同的变化趋势，在5 月30 日测定时，T1、T2、T3 株高分别为127.93、128.13、121.73 cm，差异均不显著。机械化定植的T2 与CK、T4 进行对比，株高方面，除4 月16 日测量的T2 株高（24.61 cm）显著低于CK（28.57 cm）和T4（29.03）外，其他各个时期均无显著差异。

表1 番茄各处理不同时期株高比较 cm

2.1.2 不同处理对番茄茎粗的影响 从表2 可知，密度最小的T3 在4 月27 日测定时茎粗最小，为8.66 mm，在5 月30 日测定时茎粗最大，为12.40 mm。而密度最大的T1 在5 月30 日测量时茎粗为11.18 mm，显著低于T3 的12.40 mm。密度适中的T2 情况较为稳定，一直保持在较高水平，且与CK、T4 在4 月16 日之后茎粗无显著差异。由此可见，在667 m密度1820～2530 株的范围内，同行距不同株距对后期的番茄茎粗有一定影响，密度适中的T2 效果最好。

表2 番茄各处理不同时期茎粗比较 mm

2.1.3 不同处理对番茄叶片数的影响 由表3 可知，在5 月30 日测定时，机械化种植的T1、T2、T3叶片数分别为23.93、25.13、24.73 片，差异均不显著。T2 和CK、T4 相比较，番茄植株各时期叶片数之间均无显著差异。可见，在667 m密度1820～2530 株的范围内，同行距不同株距对后期的番茄叶片数无显著影响。但从具体数值来看，密度适中的T2 的数值相对比较稳定。

表3 番茄各处理不同时期叶片数比较

2.2 不同处理对番茄光合指标的影响

2.2.1 不同处理对番茄单株叶面积的影响 由表4可知，在定植缓苗后，4 月9 日T2 处理叶面积最大，显著高于其他处理。T1 和T2 处理在后期生长较快。但在5 月30 日，T2 的叶面积最大，但不同处理之间的叶面积无显著差异。T2 和CK、T4 相比较，叶面积在4 月9 日测量时T2 为29.07 cm，显著高于CK 和T4，其他时期均无显著差异。

表4 不同处理番茄叶面积比较 cm2

2.2.2 不同处理对不同高度透光率的影响 由表5可知，CK 对于光的遮挡较为严重，而在机械定植不同株距中，随着株距的增大，距离土壤地表高度100 cm 处的透光率逐渐提高。在株距为40 cm 时，即T3 的冠层透光率最高。种植密度最小的T3 在从地面到100 cm 测量高度的透光率分别为30.97%、60.40%、89.08%，过道透光率分别为67.52%、88.17%、102.07%，均显著高于T1、T2。T2和CK 相比较，T2 从地面到100 cm 测量高度的透光率分别为15.69%、25.64%、76.65%，显著高于CK的0.35%、1.56%、11.85%。距离土壤地表0 cm 和50 cm 高度时，人工种植的T4 透光率显著高于机械种植T2，冠层透光率T2 分别为15.69%、25.64%，T4 分别为50.79%、66.84%，过道透光率T2 分别为25.61%、37.27%，T4 分别为70.03%、85.60%；但距离土壤地表100 cm 高度时，T2 与T4 的冠层透光率差异不显著。

表5 不同处理对番茄冠层及过道光分布的影响

2.3 不同处理对番茄产量的影响

由表6 可知，不同处理的平均667 m产量无显著性差异，T2 处理的产量明显高于其他处理，且单果质量较高。相同密度机械化种植（T2）与人工定植（T4）番茄产量对比，T2 单果质量为199.86 g，T4单果质量为160.26 g，667 m产量T2 为7 952.98 kg，T4 为5 946.48 kg，T2 较T4 增产2 006.5 kg；T1、T2、T3 相比，667 m的种植密度越小（T3 为1820株），单果质量越大（T3 为208.48 g），但三者间差异不显著。机械化定植效果最好的T2 与传统人工CK 种植进行对比，单果质量T2 为199.86 g，明显高于CK 的145.79 g，但两者之间差异不显著。667 m定植株数CK 较多（2670 株），667 m产量T2为7 952.98 kg，CK 为6 657.68 kg，T2 较CK 增产1 295.30 kg，T2 的667 m产量明显高于CK，但差异不显著。

表6 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

由表7 可知，与CK 相比，机械种植的T1、T2和T3 处理的可溶性固形物含量均有显著提高，维生素C 含量与CK 相比，除T3 处理外，也有显著提高。T2 处理的果实糖酸比显著高于CK 和T4 处理。T2 与T4 相比，T2 的可溶性固形物含量和可溶性糖含量明显高于T4，维生素C 和可滴定酸含量两者无显著差异，T2 糖酸比为10.27，显著高于T4的8.96。可能是由于机械种植的株行距精度高，创造了更好的生长条件，更有利于果实的成长。T1、T2、T3 处理的可溶性固形物、维生素C 和可溶性糖含量之间无显著差异，但T2、T3 处理的糖酸比显著高于T1。

表7 不同处理番茄果实品质比较

3 讨论与结论

综上可知，通过不同栽培模式的对比，机械化种植株距35 cm、行距40 cm 的T2 处理，在果实产量和品质方面表现最优。随着番茄种植密度的增加，群体枝叶之间封闭性会增强，从而降低植物的透光性。可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C含量一定程度上反映了番茄的果实品质，以及干物质积累，品质指标越高，说明番茄果实品质越好。在667 m密度1820～2670 株的范围内，平均单果质量受种植密度的影响较大，随着密度的增大，平均单果质量会变小，果实的糖酸比也会降低，影响果实的口感。可能是随着栽培密度的增大，植株群体的冠层透光率降低，光照、养分、水分等有效供给不足，致使果实长势偏弱，口感变差。这与徐进等的研究结果相符。在667 m密度1820～2670 株的范围内，不同栽培模式的番茄在株高、茎粗、番茄各时期的叶片数、叶面积等方面差异较小。综合评判，密度适中的机械化种植T2 处理（株距35 cm，行距40 cm）相对于其他处理在植株长势、果实产量、品质等方面表现最优。

综上所述，在北京地区的塑料大棚番茄栽培中，采用机械化种植的T2 处理（株距35 cm，行距40 cm），在植株长势、果实产量和品质方面表现最优，适宜进一步推广应用。