唐佳寧，陳啟峰，余朝閣，富宏丹，劉長春，鄭淑榮，宋衛(wèi)麗，孫周平

（1沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/北方園藝設(shè)施設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心/設(shè)施園藝省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/遼寧省設(shè)施園藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽 110866；2北票市蔬菜站/北票市東關(guān)營農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，遼寧北票 122199）

0 引言

中國是世界上設(shè)施番茄栽培面積最大，生產(chǎn)總量最多的國家之一。中國日光溫室傳統(tǒng)栽培方式大多為南北栽培，南北栽培的壟距短，壟數(shù)多，在實(shí)際生產(chǎn)中因頻繁的更換作業(yè)壟行，無法進(jìn)行機(jī)械化操作，工作效率低[1]。隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在農(nóng)業(yè)方面的勞動(dòng)力迅速減少，使得勞動(dòng)工人的聘用成本與日俱增[2-5]。

因此，南北栽培壟向與適宜的農(nóng)機(jī)是制約機(jī)械化水平提升的核心矛盾，將“設(shè)施-農(nóng)機(jī)-農(nóng)藝”相融合，改變?nèi)展鉁厥覀鹘y(tǒng)南北壟種植習(xí)慣，創(chuàng)新日光溫室蔬菜東西壟宜機(jī)化種植方式是提高工作效率的方法。而對(duì)此開展日光溫室結(jié)構(gòu)與機(jī)具進(jìn)出門的宜機(jī)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)撒肥、旋地、起壟、秧苗移栽的機(jī)械化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)植株、水肥、環(huán)境、植保和運(yùn)輸?shù)裙芾淼妮p簡化與省力化作業(yè)，有利于設(shè)施作物機(jī)械化生產(chǎn)的推廣應(yīng)用[6]。

目前，日光溫室東西壟栽培試驗(yàn)的設(shè)施作物主要有番茄、黃瓜、辣椒、茄子等，研究結(jié)果均表明東西壟栽培作物的單產(chǎn)要高于南北栽培。中國日光溫室番茄生產(chǎn)主要分為冬春茬、越夏茬、秋冬茬、越冬茬4種茬口栽培，當(dāng)秋冬茬番茄采用東西壟向栽培時(shí)，由于冬季光照較弱，南側(cè)植株遮擋北側(cè)植株光照情況嚴(yán)重，影響作物的正常生長發(fā)育，而適宜的行距設(shè)置可為作物提供一個(gè)良好的群體冠層結(jié)構(gòu)，改善冠層內(nèi)的光照、溫度、濕度等微環(huán)境[7]，增加作物產(chǎn)量。不同緯度地區(qū)，由于太陽高度角的不同，同一時(shí)刻對(duì)植株的遮光距離也不同，緯度越北，遮光問題越嚴(yán)重。陳真真[8]在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)(36°)進(jìn)行東西壟向栽培表明大行距140 cm顯著改善了冠層光照條件，增強(qiáng)葉片光合作用。楊冬艷[9]、田興武[10]和王繼濤在寧夏吳忠(37°)分別以 180、210、240 cm進(jìn)行東西壟向栽培，均發(fā)現(xiàn)行距增大，植株間通風(fēng)透光條件明顯改善，產(chǎn)量得到提升。楊雨松[11]和梁子玉[12]在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)(42°)分別以行距120 cm和130 cm進(jìn)行東西壟向基質(zhì)栽培和土壤栽培，最終收獲產(chǎn)量高于南北壟向，但由于行距過小，植株遮光情況較為嚴(yán)重。因此，在不同緯度地區(qū)的東西壟向栽培中，選用適宜的行距尤為重要。

為此，本試驗(yàn)在高緯度的遼寧地區(qū)選用秋冬茬，以南北栽培為對(duì)照，開展東西壟叢栽方式對(duì)番茄的環(huán)境和生長的影響研究，改善南北行遮光情況，將機(jī)械化生產(chǎn)與適宜的行距相結(jié)合，大幅度提高中國日光溫室蔬菜機(jī)械化水平。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年9月23日—2021年2月7日在遼寧省朝陽北票市現(xiàn)代設(shè)施蔬菜科技示范園日光溫室(120.7°E,41.8°N)內(nèi)進(jìn)行。北票日光溫室長110 m、跨度8 m、脊高4.8 m；供試品種為‘粉貝2號(hào)’高糖番茄。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以南北栽培為對(duì)照，設(shè)置大壟叢栽、大壟單行、大壟雙行3種栽培方式。圖1為日光溫室內(nèi)4種栽培方式種植布置圖，圖2為大壟叢栽栽培示意圖。

圖1 溫室內(nèi)4種栽培方式布置圖

圖2 大壟叢栽栽培方式示意圖

1.3 栽培管理

番茄于9月23日定植，2月7日拉秧，留5穗果實(shí)，番茄的4種栽培方式群體的栽培管理均采用單干整枝方式，且水肥管理一致。

1.4 測定內(nèi)容及方法

1.4.1 番茄形態(tài)指標(biāo)的測定 采用常規(guī)方法測量株高、莖粗和生物量。

1.4.2 番茄產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的測定 產(chǎn)量：每穗果實(shí)成熟后剪下稱重，測量果徑、計(jì)算平均單果重、平均單株產(chǎn)量和每公頃單產(chǎn)。

品質(zhì)：選取第2穗中的果形飽滿的成熟果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)測定。

1.4.3 環(huán)境因子的測定 冠層溫濕度和土壤溫度：使用江蘇省精創(chuàng)電器有限公司RC-4HA型迷你型溫濕度記錄儀和RC-4型迷你型溫濕度溫度記錄儀每隔30 min自動(dòng)記錄一次數(shù)據(jù)。

光合有效輻射：MP-200儀器

透光率的測算：測量番茄群體冠層頂部的光合有效輻射(Qover)作為起始量，番茄群體冠層下方的第N層光合有效輻射(QunderN)，計(jì)算各高度層的透光率η[13]，見式(1)。

消減率的計(jì)算：測算環(huán)境指標(biāo)在水平方向溫室北部、中部和南部與垂直方向H-150至H-50的消減量，并利用原總量計(jì)算消減率。見式(2)。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

采用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，Excel工作表作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同東西壟栽培方式對(duì)日光溫室番茄群體環(huán)境的影響

2.1.1 不同東西壟栽培方式對(duì)植株冠層光和有效輻射的影響 綜合4種栽培方式水平和垂直光合有效輻射分布分析（表1），番茄群體光照環(huán)境大壟叢栽為最佳，其次為大壟雙行，大壟單行次之，南北栽培最差。在群體透光性方面，大壟叢栽的群體水平方向透光性最好，大壟單行的群體垂直方向透光率最好。SN-3和H-150處的光環(huán)境差異最大。

表1 不同東西壟栽培方式對(duì)植株冠層光合有效輻射群體水平和垂直方向透光率的影響

2.1.2 不同東西壟栽培方式對(duì)不同壟間冠層輻射量日變化的影響 圖3為東西壟3種栽培方式壟間的冠層輻射量的比較。自北向南方向，3種栽培方式的壟間道在水平方向上基本相對(duì)應(yīng)。由圖3可看出，在溫室北部，大壟叢栽的壟間輻射量較為均勻；在溫室中部和南部，10:00、12:00、14:00時(shí)，3種栽培方式的壟間輻射量大小均為大壟叢栽＞大壟雙行＞大壟單行。

圖3 不同東西壟栽培方式對(duì)不同壟間冠層輻射量日變化的影響

綜上所述，大壟叢栽的壟間冠層輻射量要優(yōu)于大壟雙行和大壟單行。

2.1.3 不同東西壟栽培方式對(duì)番茄冠層空氣溫濕度和土壤溫度的變化影響 圖4為4種栽培方式的冠層空氣溫濕度日變化。在12:00時(shí)4種栽培模式的空氣溫度的趨勢表現(xiàn)為大壟雙行＞大壟叢栽＞大壟單行＞南北栽培，大壟雙行最大溫度為30.5℃。大壟叢栽空氣相對(duì)濕度最低為41.4%，分別比大壟單行、大壟雙行、南北栽培低3.94%、10.2%、16.87%。

圖4 不同東西壟栽培方式對(duì)番茄一天內(nèi)空氣溫濕度變化影響

圖5為不同壟向栽培方式一日內(nèi)的土壤溫度變化趨勢圖。在下午15:00左右4種栽培模式的土壤溫度均達(dá)到最高，大壟叢栽的土壤溫度最高，為19.6℃。15:00之后4種栽培模式的土壤溫度均呈下降趨勢，東西壟向3種栽培方式的土壤溫度下降幅度相差不多，而南北栽培的土壤溫度下降幅度較大。

圖5 不同東西壟栽培方式對(duì)番茄一天內(nèi)土壤溫度變化影響

2.2 不同東西壟栽培方式對(duì)日光溫室番茄植株生長的影響

從表2可以看出，定植80天后，4種栽培模式的株高、莖粗、地上部干質(zhì)量均無顯著性差異，地下部積累量依次為大壟雙行＞南北栽培＞大壟叢栽＞大壟單行。大壟雙行的地下部積累量最多，為5.51 g，分別比大壟單行、大壟叢栽、南北栽培高45.37%、22.99%、13.84%。

表2 不同東西壟栽培對(duì)番茄生長的影響

2.3 不同東西壟栽培方式對(duì)番茄產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的影響

從表3、4中可以看出南北栽培模式的果徑分別比大壟雙行、大壟單行、大壟叢栽低8.07%、8.8%、5.66%；4種栽培模式的平均單果重?zé)o顯著性差異；大壟雙行的平均單株產(chǎn)量分別比大壟單行、大壟叢栽、南北栽培高16.29%、33.55%、39.86%；大壟叢栽的單產(chǎn)最大，為47577 kg/hm2，分別比大壟雙行、大壟單行、南北栽培高8.4%、20.7%、12.93%。4種栽培方式的可溶性糖含量、有機(jī)酸含量、糖酸比和VC含量均無顯著性差異；大壟雙行的可溶性固形物含量分別比大壟單行、大壟叢栽、南北栽培高4.26%、10.93%、23.81%。

表3 不同東西壟栽培方式對(duì)番茄植株產(chǎn)量的影響

表4 不同東西壟栽培方式對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

3 討論

3.1 不同壟向栽培對(duì)日光溫室植株群體溫光環(huán)境的影響

空氣溫度、光照條件、相對(duì)濕度、各種環(huán)境因素都會(huì)影響作物的生長發(fā)育[14]，其中光起著重要的作用[15]。采用東西壟向栽培時(shí)，日光溫室北部種植行的南側(cè)遮擋北側(cè)植株，使得北側(cè)植株遮光嚴(yán)重，受光不足?？梢酝ㄟ^增大行距的距離，減少遮光。本試驗(yàn)以東西單行的行距2 m，東西雙行的行距1.7 m，東西叢栽的行距95 cm栽培時(shí)，東西壟向北部種植行南側(cè)對(duì)北側(cè)遮光的問題得到顯著改善。

在冬季，日光溫室9:00揭開保溫被，植株冠層隨著溫度的升高，相對(duì)濕度迅速降低；夜晚溫室內(nèi)由于溫度下降導(dǎo)致相對(duì)濕度變大，整晚都保持在90%的高濕狀態(tài)。大壟雙行的空氣溫度最高，大壟叢栽的相對(duì)濕度最低；大壟叢栽的土壤溫度最高為19.6℃；在夜間，東西壟向栽培模式的土壤溫度均高于南北栽培。可能是白天東西壟向栽培模式的土壤吸收的熱量更多，夜間土壤釋放的熱量比南北栽培多，能夠維持作物生長發(fā)育需求的溫度。

3.2 不同壟向?qū)Ψ焉L發(fā)育和產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

合理的栽培方式可以改善冠層結(jié)構(gòu)和透光性，光照是日光溫室內(nèi)番茄生長發(fā)育的重要組成部分，一方面促進(jìn)植株有機(jī)物和干物質(zhì)的積累，另一方面均衡調(diào)控植株?duì)I養(yǎng)生長、生殖生長、器官分化的周期，使能量得到有效積累和釋放[16]。4種栽培方式無論在番茄營養(yǎng)生長還是在生殖生長階段無顯著性差異。

4種栽培方式的平均單果重?zé)o顯著差異。在東西壟向栽培方式中，大壟叢栽的單株產(chǎn)量最低，與大壟雙行有顯著性差異，但大壟叢栽的單產(chǎn)顯著高于大壟雙行。可能是大壟叢栽的栽培密度（3.02株/m2）高于大壟雙行（2.97株/m2），改變了單株產(chǎn)量低的情況，因此大壟叢栽的單產(chǎn)最高。在相同栽培密度條件下，大壟叢栽和南北栽培的單株產(chǎn)量無顯著差異，但大壟叢栽的單產(chǎn)高于南北栽培，可能是東西壟向行距變大，北部種植行的南側(cè)遮擋北側(cè)的遮光高度減小，光照增大，提高了產(chǎn)量。維生素C、可溶性糖、有機(jī)酸、可溶性蛋白含量是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)高低的重要指標(biāo)[17-19]。大壟雙行的可溶性固形物顯著高于南北栽培。

4 結(jié)論

在本試驗(yàn)中，4種栽培方式的株高、莖粗、干物質(zhì)積累量、可溶性糖、有機(jī)酸、糖酸比、維生素C的含量均無顯著差異。大壟叢栽的冠層光環(huán)境最佳，群體水平方向透光性最好，壟間輻射量、土壤溫度和相對(duì)濕度要優(yōu)于大壟雙行和大壟單行，單產(chǎn)顯著高于其他栽培方式。大壟雙行的空氣平均溫度最高，大壟叢栽的空氣平均溫度略低于大壟雙行。綜上所述，大壟叢栽的栽培方式在環(huán)境與產(chǎn)量方面都優(yōu)于南北栽培，由此可見，東西大壟叢栽栽培方式可在高緯度地區(qū)進(jìn)行推廣。