韓瑛祚王秀娟劉慧嶼何志剛董 環(huán)婁春榮

(遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境資源研究所,遼寧 沈陽(yáng) 110161)

我國(guó)是世界上番茄栽培面積最大的國(guó)家,在蔬菜量中占比 7.1%[1,2]。同時(shí),番茄也是遼寧省蔬菜生產(chǎn)的主要種類,種植面積位居第4,排在超百萬(wàn)畝的大白菜、馬鈴薯、黃瓜之后。其中,設(shè)施番茄生產(chǎn)面積占75%,而露地生產(chǎn)面積僅占25%[3]。由此可見(jiàn),設(shè)施番茄生產(chǎn)在蔬菜產(chǎn)業(yè)中占有舉足輕重的位置。

我國(guó)設(shè)施大部分以日光溫室為主,由于其密閉的空間環(huán)境及高密度種植模式,造成溫室濕度大,光照強(qiáng)度弱,番茄病蟲(chóng)害日益嚴(yán)重,產(chǎn)量增加緩慢,果實(shí)品質(zhì)急劇下降[4]。壟作栽培是改善設(shè)施番茄生產(chǎn)現(xiàn)狀的有效措施之一,它通過(guò)開(kāi)溝起壟,改變田間微地形,有效協(xié)同水、肥、氣、熱、光、溫等因素,為作物生長(zhǎng)提供良好環(huán)境。目前,我國(guó)的蔬菜壟型結(jié)構(gòu)可主要分為3 種典型類型:一是寬平壟(壟距180 cm,壟溝寬30 cm),主要適用于平原地區(qū)露地蔬菜以及連棟大棚,常見(jiàn)于葉用萵苣、普通白菜和青花菜等葉(花)菜類蔬菜作物,常見(jiàn)于上海地區(qū)的葉菜生產(chǎn),以及東北地區(qū)的胡蘿卜生產(chǎn);二是中高壟(該壟型壟距120 cm,壟溝寬30 cm),適用性較廣,主要適用于番茄和辣椒等茄果類蔬菜,常見(jiàn)于江蘇、安徽、山東等地;三是高窄壟(壟距90 cm,壟溝寬30 cm),主要適用于草莓、甘薯等少數(shù)蔬菜作物[5]。

據(jù)調(diào)查,目前遼寧設(shè)施番茄栽培壟作模式主要包括單壟單行(壟距100 cm,壟溝寬30 cm)和大壟雙行(壟距150 cm,溝寬30 cm)兩種模式。單壟種植作為遼寧地區(qū)設(shè)施番茄的傳統(tǒng)種植模式,目前多見(jiàn)于朝陽(yáng)、鐵嶺和北鎮(zhèn)等地。由于大壟雙行種植模式易于工人日常操作,便于對(duì)番茄整枝、打岔、采收等日常管理,因而近年在農(nóng)戶實(shí)際生產(chǎn)中逐漸興起。然而,大壟雙行種植模式對(duì)設(shè)施番茄產(chǎn)量、生長(zhǎng)發(fā)育及設(shè)施土壤的影響尚未可知。為此,本研究基于設(shè)施番茄生產(chǎn)實(shí)際,擬探討大壟雙行種植模式對(duì)設(shè)施番茄生長(zhǎng)發(fā)育及土壤硝態(tài)氮的影響,為此,本研究開(kāi)展了相關(guān)試驗(yàn),以期為進(jìn)一步提高設(shè)施番茄生產(chǎn)能力提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

本研究試驗(yàn)地點(diǎn)位于遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜大棚試驗(yàn)基地(N41°49′, E123°32′)。該研究地點(diǎn)屬于四季分明的暖溫帶大陸性氣候。耕層(30 cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量為26.9 g/kg,全氮含量為1.77 g/kg,全磷含量為1.79 g/kg,全鉀含量為19.9 g/kg,pH 值為 6.45,土壤容重為1.28 g/cm3,田間持水量為29.3%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)置2個(gè)處理,T1(單壟單行):采用單壟種植模式,壟距100 cm,溝寬30 cm,單行種植,行距100 cm,株距30 cm;T2(大壟雙行):采用大壟雙行種植模式,壟距150 cm,溝寬30 cm,番茄移栽種植于壟兩側(cè),壟上行距60 cm,壟間行距90 cm,株距為20 cm。每個(gè)處理3次重復(fù),隨機(jī)排列,小區(qū)面積為30 m2(6 m×5 m)。供試作物為番茄,品種為“朗庭”,種植密度均為34 500株/hm2。番茄定植于2020年3月15日,收獲于2020年8月10日,生長(zhǎng)期間正常田間管理。各試驗(yàn)處理施肥量相同,其中 N:675 kg/hm2,P2O5:345 kg/hm2,K2O:503 kg/hm2。

1.3 樣品采集與分析

產(chǎn)量:番茄收貨時(shí),每個(gè)小區(qū)各分產(chǎn)累加折算得各處理每公頃的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

果實(shí)全氮、全磷、全鉀:在番茄盛果期采集5個(gè)果實(shí),烘干待測(cè),植物中氮、磷、鉀的測(cè)定,用硫酸-過(guò)氧化氫消煮、全自動(dòng)定氮儀測(cè)氮、分光光度法測(cè)磷、火焰原子吸收分光光度法測(cè)鉀,具體參見(jiàn)NY/T 2017-2011。

果實(shí)氮(磷、鉀)吸收量=果實(shí)干物質(zhì)量×氮(磷、鉀)含量。

植株光合效率:于早上9:30～11:30采用植物光合測(cè)定儀(6400)測(cè)定番茄葉片光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度及蒸騰速率等各指標(biāo)。

土壤硝態(tài)氮:土鉆法分別采集0～20 cm,20～40 cm,40～60 cm土層土壤,采用酚二磺酸比色法測(cè)定其硝態(tài)氮含量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)整理,利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大壟雙行模式下番茄產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益

如圖1所示,T1單壟種植番茄產(chǎn)量為99 668 kg/hm2,T2大壟雙行種植番茄產(chǎn)量達(dá)到105 826 kg/hm2。與T1單壟植模式相比,T2大壟雙行種植模式可使番茄增產(chǎn)6.2%,且差異達(dá)到顯著水平。以當(dāng)季番茄市場(chǎng)平均價(jià)格3元/kg計(jì)算,大壟雙行種植模式下番茄產(chǎn)值可達(dá)317 478元/hm2,較單壟種植可增收18 474元。

圖1 大壟雙行模式下番茄產(chǎn)量Figure 1 Tomato yields under double row

2.2 大壟雙行模式下番茄果實(shí)養(yǎng)分吸收量

大壟雙行模式下的番茄果實(shí)養(yǎng)分吸收量見(jiàn)圖2。如圖所示,番茄果實(shí)養(yǎng)分吸收量中,吸鉀量最高,其次為吸氮量,吸磷量最低。番茄果實(shí)N、P2O5、K2O吸收量在T1單壟種植模式下分別達(dá)到138.5、63.8、266.1 kg/hm2,在T2大壟雙行模式下分別達(dá)到155.6、67.7、290.0 kg/hm2。與T1相比,T2番茄果實(shí)N、P2O5、K2O吸收量分別增加12.3%、6.2%、9.0%,且差異均達(dá)顯著水平。

圖2 大壟雙行模式下的番茄果實(shí)養(yǎng)分吸收量Figure 2 Tomato nutrient absorption under double row

2.3 大壟雙行模式下番茄光合效率

番茄在兩種壟作方式下的光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳及蒸騰速率見(jiàn)表1。在番茄開(kāi)花期,大壟雙行處理番茄凈光合速率顯著高于單壟處理,胞間二氧化碳濃度表現(xiàn)出與凈光合速率一致的結(jié)果,而兩種不同壟作方式對(duì)番茄氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率無(wú)顯著影響。在番茄的盛果期,大壟雙行處理下的番茄凈光合速率和及蒸騰速率略有提高,氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度略有降低,但是均未達(dá)到顯著差異水平。因此得出,大壟雙行處理在番茄生長(zhǎng)前期對(duì)作物光合參數(shù)影響較大,而對(duì)作物生長(zhǎng)后期的光合參數(shù)影響較小。

表1 大壟雙行模式下番茄光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳及蒸騰速率指標(biāo)Table 1 Tomato photosynthetic rate, porosity conductivity, intercellular carbon dioxide and transpiration rate under double row

2.4 大壟雙行模式下土壤硝態(tài)氮?dú)埩?/h3>

大壟雙行模式下的番茄土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅恳?jiàn)圖3。如圖所示,土壤NO3--N主要集中在0～20 cm土層,隨著土層深度的增加,NO3--N含量呈顯著下降趨勢(shì)。與T1單壟單行種植模式相比,T2大壟雙行模式下不同土層深度土壤NO3--N含量均顯著低于于單壟模式,在0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層中,土壤NO3--N含量分別降低54.3%、33.7%、43.2%,平均降低43.8%。說(shuō)明大壟雙行種植模式有利于削減土壤NO3--N的殘留,在0～20 cm土層中的削減效果最好。

圖3 大壟雙行模式下土壤硝態(tài)氮含量

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

產(chǎn)量是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最直接的體現(xiàn),與作物種植模式密切相關(guān)。日光溫室番茄實(shí)行大行距、小株距栽培,可以明顯增加產(chǎn)量,提高經(jīng)濟(jì)效益[6]。相關(guān)研究表明,與常規(guī)1.0 m壟作相比,1.5 m壟作種植方式下番茄產(chǎn)量增加10.46%,氮吸收增加7.78%,磷吸收增加20.35%[7]。本研究中,大壟雙行種植模式是增大了作物的行距,縮小了株距,保持種植密度與單壟種植一致的情況下,番茄產(chǎn)量得到顯著提高,達(dá)到105 826 kg/hm2,可增產(chǎn)6.2%,每hm2增加收入18 474元,同時(shí)果實(shí)N、P2O5、K2O吸收量均顯著提高,分別增加12.3%、6.2%、9.0%。

種植模式?jīng)Q定作物群體結(jié)構(gòu),不同的壟距與株距會(huì)造成溫光等生態(tài)條件的差異,從而導(dǎo)致產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的不同。植物體內(nèi)干物質(zhì)約90%左右是來(lái)自光合作用的有機(jī)物質(zhì),改變壟距主要是影響光照強(qiáng)度和光照時(shí)間。單行距種植存在株間競(jìng)爭(zhēng)大,株間相互遮蔭及透光差的現(xiàn)象[8],造成番茄植株光照時(shí)間縮短,光照強(qiáng)度降低,番茄凈光合速率降低。增加壟距,植株?duì)I養(yǎng)面積大,通風(fēng)透光性強(qiáng),光合效率高,干物質(zhì)積累多,植株健壯[9]。本研究中,與單壟種植模式相比,大壟雙行種植模式顯著增加了番茄生長(zhǎng)前期的凈光合速率和胞間二氧化碳濃度,而對(duì)作物生長(zhǎng)后期的光合參數(shù)影響未達(dá)顯著水平。由于番茄生長(zhǎng)前期處于株高較低的營(yíng)養(yǎng)生殖階段,此時(shí)的株高更能表現(xiàn)出大壟雙行種植模式的透光優(yōu)越性,番茄光合效率顯著提升;而隨著株高的增加,大壟雙行種植模式對(duì)提高番茄光合效率的差異性不顯著。本研究認(rèn)為,大壟雙行模式下番茄產(chǎn)量的提升是由于該模式增加了植株的透光性,提高了作物凈光合速率和胞間二氧化碳濃度所致。

設(shè)施土壤鹽分陰離子以NO3-為主,占土壤陰離子總量的67%～76%,并且在土壤剖面中大量積累,這對(duì)土壤、作物、環(huán)境及人體健康等帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn),制約了設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[10]。本研究中,由于大壟雙行種植模式顯著改善了番茄單壟單行種植模式通風(fēng)透光差的問(wèn)題,提高了番茄產(chǎn)量,增加了養(yǎng)分吸收量,特別是番茄對(duì)氮素的吸收量。因此,兩種種植模式在施肥量和植株密度相同的條件下,使得大壟雙行種植模式下土壤0～60 cm土層硝態(tài)氮?dú)埩麸@著降低,平均降低43.8%,在0～20 cm土層硝態(tài)氮削減效果最好。

3.2 結(jié)論

與單壟單行種植模式相比,大壟雙行模式下番茄產(chǎn)量得到顯著提高,達(dá)到105 826 kg/hm2,可增產(chǎn)6.2%;果實(shí)N、P2O5、K2O吸收量均顯著提高,分別增加12.3%、6.2%、9.0%;大壟雙行種植模式增加了番茄生長(zhǎng)前期的凈光合速率和胞間二氧化碳濃度,而對(duì)作物生長(zhǎng)后期的光合參數(shù)影響較小,整體改善了作物生長(zhǎng)的透光性;大壟雙行有利于降低土壤0～60 cm土層NO3--N的殘留,平均降低43.8%,在0～20 cm土層削減效果最好。同時(shí)由于大壟雙行模式可以方便工人及小型機(jī)械作業(yè),由此可見(jiàn)大壟雙行模式是一種適宜輕簡(jiǎn)化作業(yè)、資源節(jié)約、環(huán)境友好的新型種植模式,適用于遼寧地區(qū)設(shè)施番茄優(yōu)化栽培種植。