栽培密度和多次剪叶对四川盆地番茄产量及品质的影响
时间：2023-03-03 20:10:03 来源：千叶帆 本文已影响人
张泽锦，王力明，雷晓葵，唐 丽，李跃建，梁 颖，易长江，杨皓宇
（1.四川省农业科学院园艺研究所/蔬菜种质与品种创新四川省重点实验室，四川 成都 610066；
2.农业农村部西南地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，四川 成都 610066；
3.四川省农业科学院，四川 成都 610066；
4.泸州市江阳区农业农村局，四川 泸州 646000；
5.自贡市农业农村局，四川 自贡 643000）
番茄（Solanum lycopersicumL.）是茄果类蔬菜代表，是世界上大部分地区种植和消费非常重要的蔬菜[1]。番茄富含番茄红素、矿物质和维生素等，如抗坏血酸和胡萝卜素，它们具有抗氧化和促进身体健康的作用，因此，在人类营养方面具有重要作用[2]。番茄因其营养丰富、产量高、效益好，各地栽培面积逐年增加。近年来，随着人们生活水平提高，人们对番茄优良品质的需求日益增强，优质高产的协同提高将是今后番茄科研和生产的重要任务。
由于番茄下部叶片的光合效率较低，剪叶可以促进番茄中下部通风透光，提高群落内光照强度和果实温度，减少病虫害，加速番茄果实成熟[3]。同时，确定适宜的株行距可以提高产量和增加收入[4]。王梅等[5]采用密植半剪叶技术，对膨果中期的果穗下位叶剪去叶片的1/3或1/2，发现剪叶改善了番茄冠层中下层光能截获性能和提高了群体光合效能，使日光温室番茄分别增产14.6%和20.0%；
而膨果初期剪叶则会明显降低坐果率和单果质量，致使单株产量降低26.97%。肖深根等[6]研究表明，叶修剪处理的单位植株与单位面积果实总产量均显著降低5.2%；
叶修剪和高密度处理均提高了单位植株与单位面积果实总产量。XIAO等[7]研究表明，番茄叶面积指数保持一定，多次剪去幼叶可以获得更高的产量。说明适当剪叶结合密度调整可以提高番茄产量。
果实品质如糖酸比、维生素C等是衡量番茄品质的重要指标[8]。目前关于栽培密度结合剪叶对番茄产量和品质的综合影响研究还相对较少[9-10]。四川盆地属亚热带湿润气候，四季分明，多云雾、少日照，年均降水量1 000 mm左右，年均日照时数低于1 400 h[11]，约为1 000 h，是我国光热资源最差地区。光合是植株干物质积累和产量形成的基础，光照不足会导致产量和品质下降。因此，如何在弱光区提高番茄光合作用，对促进番茄产量和品质尤为重要。
本试验采用不同栽培密度结合多次剪叶，研究对番茄光合参数、产量和品质的影响，以期为四川盆地或类似弱光地区的番茄高产优质栽培提供一定参考。
1.1 试验材料
试验番茄品种为查尔斯4号，购自武汉市满丰收农资有限公司。供试土壤为壤土（土壤粒径分级分别为：小于0.002 mm占10.16%，0.002～0.02 mm占56.31%，0.02～0.2 mm占32.06%以及0.2～2 mm占1.48%）。
1.2 试验设计
试验于2019年12月至2020年7月在四川省农业科学院新都现代农业产业示范园的塑料大棚中进行。2019年12月，将籽粒饱满的番茄种子浸种催芽，露白后播种于50孔育苗穴盘中。2020年1月，挑选长势一致的番茄幼苗定植于塑料大棚内，行距0.8 m，株距分别为0.3、0.45 m，即每公顷分别定植41 685、27 780株。为了避免出现养分不均匀现象，采用1株配置1个滴箭的灌溉方式。参照文献[7]的方法进行多次剪叶，以1穗花和挨着花穗最近及上下各1片叶，总计3片叶+1穗花为1个营养单元，当每个离花穗最近一片叶的长度在3～5 cm时剪去，使得叶片的修剪与植株的发育（新花序的出现）保持同步，共计进行5次剪叶。试验设4个处理，分别为株距30 cm+不剪叶（T1）、株距30 cm+多次剪叶（T2）、株距45 cm+不剪叶（T3）和株距45 cm+多次剪叶（T4）。每个处理完全随机排列，重复3次。
1.3 测定指标及方法
1.3.1 冠层光截获参数和光合参数测定在番茄5穗花开花时，用卷尺测量番茄株高（D），用光合有效辐射测量仪（LI-1500，LICOR公司，美国）测定冠层顶部太阳入射光强（Io）、底部光强（Ig），并计算冠层叶片和大气空间组成的冠层复合光吸收系数（α"），以绝对值表示。利用叶面积测定仪，每个处理分别测定4株番茄每株的全部叶片叶面积，计算叶面积指数（LAI）。对每株番茄的全部叶片进行烘干，测定干质量，计算比叶质量。
用便携式光合作用测量系统（LI-6400，LI-COR公司，美国）测定光合参数，于2020年4月15日9：00—11：30对试区内不同处理的番茄1～3穗花上部第1片叶的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率进行测定。选择标准光源叶室（6400-02B），叶室内测量条件设定：光照强度800μmol/（m2·s），CO2浓度400μmol/mol，叶室温度25℃；
气流速度500μmol/s。
1.3.2 单果质量和产量测定单果质量采用电子天平称量：以5颗果实为一组，计算其平均值。番茄单株产量根据成熟情况，实时进行采摘并记录质量，直至试验结束，最后折算公顷产量。
1.3.3 果实品质测定可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[12]；
可滴定酸含量采用NaOH滴定法测定；
并计算糖酸比；
Vc含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定[12]。
1.4 数据分析
本试验所有数据用Excel 2013进行整理，用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA），差异显著性检验采用Duncan新复极差法。
2.1 栽培密度和多次剪叶处理对番茄冠层光截获参数的影响
由表1可知，加大株距减小了番茄冠层复合光吸收系数，T3处理的番茄冠层复合光吸收系数为0.023，显著小于T1处理。多次剪叶也能减小番茄冠层复合光吸收系数，T2处理的冠层复合光吸收系数为0.022，显著小于T1处理，下降了15.38%；
T4处理的冠层复合光吸收系数为0.018，显著小于T3处理，下降了21.74%；
说明剪叶后能减小冠层复合光吸收系数，使更多的光照射到群落下部，提高了群落下部的光照强度。在不同株距下，剪叶能均显著降低叶面积指数，与T1处理相比，T2处理的番茄叶面积指数降低了8.55%；
与T3处理相比，T4处理的番茄叶面积指数降低了17.20%；
同时，加大株距也降低了番茄叶片叶面积指数，与T1处理相比，T3处理的番茄叶面积指数下降了10.75%。比叶质量（SLW）是反映叶片功能的性状之一。在株距30、45 cm下，剪叶均能显著增加比叶质量，与T1、T3处理相比，T2、T4处理的比叶质量分别增加了24.4%和26.8%。同时，加大株距也显著提高了番茄比叶质量，与T1处理相比，T3处理的番茄比叶质量增加了29.33%。但是高密度结合剪叶（T2）可以与低密度不剪叶（T3）在冠层复合光吸收系数、叶面积指数和比叶质量上保持一致。
表1 栽培密度和多次剪叶处理对番茄冠层复合光吸收系数、叶面积指数及比叶质量的影响Tab.1 The effects of planting density and repeated leaf cutting on canopy composite light absorption coefficien，leaf area index，and specific leaf weight of tomato
2.2 栽培密度和多次剪叶处理对番茄光合参数的影响
栽培密度和多次剪叶处理对番茄光合参数的影响如图1所示。
图1 栽培密度和多次剪叶处理对番茄光合参数的影响Fig.1 The effects of planting density and repeated leaf cutting on the photosynthetic parameters of tomato
由图1可知，不同处理的番茄叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度自下而上逐渐增加。株距为30 cm时，多次剪叶提高了1～3穗果叶片的净光合速率，与T1处理相比，T2处理的净光合速率分别增加了74.10%、31.34%和20.52%；
同时多次剪叶提高了1、2穗果叶片蒸腾速率，与T1处理相比，T2处理的蒸腾速率分别增加了20.67%和10.80%；
就气孔导度和胞间CO2浓度而言，剪叶对番茄1～3穗果叶片均无显著影响。当株距为45 cm时，多次剪叶显著提高了1～3穗果叶片的净光合速率和蒸腾速率，与T3处理相比，T4处理的净光合速率分别提高了39.58%、35.68%和39.92%，蒸腾速率分别提高了33.74%、40.60%和21.97%；
但是剪叶对番茄1～3穗果叶片的气孔导度和胞间CO2浓度无显著影响。与低密度不剪叶（T3）相比，高密度结合多次剪叶（T2）增加了番茄1～3穗果叶片的净光合速率，分别增加了47.66%、4.32%和11.48%。
2.3 栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果质量和产量的影响
由表2可知，株距为30 cm时，多次剪叶显著增加了番茄单果质量，与T1处理相比，T2处理的番茄单果质量增加了29.37%；
多次剪叶降低了番茄产量，但差异不显著。株距为45 cm时，多次剪叶均增加了番茄单果质量和产量，但是与不剪叶处理（T3）相比均不显著。就单独栽培密度而言，增大株距显著提高了番茄单果质量和单株产量，与株距为30 cm（T1）的番茄相比，株距为45 cm（T3）的番茄单果质量和单株产量分别增加了21.68%和13.79%；
公顷产量显著降低了24.12%。与T3处理（低密度不剪叶）相比，T2处理（高密度结合多次剪叶）的公顷产量显著增加了27.92%。
表2 栽培密度和多次剪叶处理对番茄单果质量和产量的影响Tab.2 The effects of planting density and repeated leaf cutting on the single fruit weight and yield of tomato
2.4 栽培密度和多次剪叶处理对番茄果实品质指标的影响
由表3可知，就单独栽培密度而言，与株距为30 cm（T1）的番茄果实相比，株距为45 cm（T3）的番茄1～3穗果实可溶性糖含量均增加，分别增加了40.34%、17.02%和9.02%；
在株距为30 cm或45 cm时，多次剪叶处理对番茄果实可溶性糖含量均无显著影响。多次剪叶处理和栽培密度对番茄果实可滴定酸的影响差异不显著。在株距为30 cm或45 cm时，除3穗果外，1、2穗果剪叶和不剪叶处理间糖酸比差异不显著。就Vc含量而言，在30 cm株距下，剪叶和不剪叶处理间差异不显著；
在45 cm株距下，剪叶处理的2～3穗果实Vc含量显著提高，与不剪叶（T3）处理相比，剪叶（T4）处理分别提高了18.98%和20.43%。除1～2穗果可溶性糖外，高密度结合剪叶（T2处理）与低密度不剪叶（T3处理）间可滴定酸和Vc含量均无显著差异。
表3 栽培密度和多次剪叶处理对番茄果实品质的影响Tab.3 The effects of planting density and repeated leaf cutting on the fruit quality of tomato
叶面积指数（LAI）作为一种表征植物冠层结构的重要参数，与植物的光合作用过程密切相关[13-14]。它是影响植物生物量和产量大小的重要因素[15-16]。剪叶和栽培密度均会影响植物叶面积指数。王梅等[5]研究表明，在不同密度（每行23、27、30株）下剪叶均降低了番茄叶面积指数，这与本试验结果一致。在株距30、45 cm下，多次剪叶均降低了番茄LAI。比叶质量（SLW）是反映叶片功能的性状之一，与叶片的诸多生理反应有联系，并且能够反映单位叶面积光合产物的积累[17]。比叶质量与叶片光合速率、叶片发育状况和叶片年龄等均有较好的相关性[18]。本试验中，多次剪叶结合30 cm株距的番茄LAI与株距45 cm未剪叶的番茄冠层复合光吸收系数、LAI及比叶质量均无显著差异，说明增加栽培密度结合多次剪叶可以维持和低密度不剪叶一样的植物群落光截获能力和单位叶面积光合产物积累。
植物的生长和干物质的积累与光合作用密切相关[19]，净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率是评估光合能力强弱的基本参数。本试验中，剪叶均提高了株距30 cm和株距45 cm的番茄1～3穗果（中下部）叶片的净光合速率和蒸腾速率，但对所有果穗叶片胞间CO2浓度和气孔导度无明显影响。这与刘万代等[20]在小麦上的研究结果一致。光合器官具有一定的补偿作用，剪除部分叶片可增加剩余叶片的光合速率[21]。这可能是因为剪叶降低了叶面积指数，更多的光能透过植株群落照射在中下部叶片上，提高群落内部光照强度，促进了光合作用。但高密度结合多次剪叶较低密度不剪叶光合作用也有增加，其可能是因为二者具有相同的叶面积指数。
番茄的产量由果实数量和单果质量决定，其生产主要依赖于光合作用，它是影响设施番茄产量的重要因素[22]。栽培密度和剪叶可能主要通过影响番茄光合作用来影响番茄果实产量。有研究表明，栽培密度与番茄产量呈正相关，与单果质量呈负相关[23]。在使用人造光的番茄生产中，番茄密度增加会增加番茄果实产量。KIM等[9]研究表明，去除番茄植株上部分叶片可以提高番茄产量。HEUVELINK等[16]研究表 明，当LAI保持在2.9时，去除1/3的幼叶，番茄产量增加7%；
但当LAI从4.1降到2.9时，会导致番茄产量下降8%。本试验中，与株距45 cm的番茄相比，株距30 cm处理降低了番茄单果质量，但是剪叶增加了番茄单果质量，这与PAPADOPOULOS等[23]研究结果一致。本试验中，相同栽培密度下，与未剪叶处理相比，多次剪叶对产量无显著影响；
虽然增加栽培密度会降低单株产量，但单位面积产量显著高于低密度不剪叶的番茄单位面积产量，这与VERHEUL[8]的研究结果一致。高密度结合剪叶提高单位面积产量的原因可能一是由于分配给果实的干物质增加了，因为剪叶降低了源强度；
二是单位面积的栽培株数增多，导致最终的单位面积产量增加。当栽培密度下降到一定程度后，多次剪叶增产的效果逐渐消失，这可能是因为栽培密度下降后，群落光照环境得到改善，多次剪叶对提高群落内部光照强度能力有限，所以，增产效果不如高密度时显著。
果实品质是番茄另一个重要指标。在本试验中，在30、45 cm株距下，剪叶对番茄果实可溶性糖、可滴定酸和Vc含量均无显著影响，这与KIM等[9]的结果一致，说明剪叶对番茄品质没有影响。VERHEUL[8]研究也表明，番茄果实可溶性固形物的积累不受植物密度和剪叶的影响。OSVALD等[24]也得到相似的结果，植物种植密度对果实糖含量没有影响。然而本试验中，增加株距提高了番茄果实可溶性糖含量，这可能是因为增加株距提高了番茄光合作用，促进了光合产物的积累，进而提高了番茄可溶性糖含量。高密度结合剪叶与低密度不剪叶间可滴定酸和Vc含量均无显著差异，可能是因为高密度结合剪叶保持了与低密度不剪叶一致的叶面积指数，其对番茄品质影响较小。
提高栽培密度的同时通过多次剪叶可以改善番茄群落内部的光照环境，促进叶片光合作用，提高单位叶面积的光合产物积累，不降低果实品质，增加单位面积产量。因此，在控制一定叶面积指数的前提下，密植+多次剪叶是四川盆地弱光区提高番茄光合作用和产量的一种有效方法。
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