栽培密度和多次剪葉對四川盆地番茄產量及品質的影響

張澤錦，王力明，雷曉葵，唐 麗，李躍建，梁 穎，易長江，楊皓宇

（1.四川省農業科學院園藝研究所/蔬菜種質與品種創新四川省重點實驗室，四川 成都 610066；2.農業農村部西南地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，四川 成都 610066；3.四川省農業科學院，四川 成都 610066；4.瀘州市江陽區農業農村局，四川 瀘州 646000；5.自貢市農業農村局，四川 自貢 643000）

番茄（Solanum lycopersicumL.）是茄果類蔬菜代表，是世界上大部分地區種植和消費非常重要的蔬菜[1]。番茄富含番茄紅素、礦物質和維生素等，如抗壞血酸和胡蘿卜素，它們具有抗氧化和促進身體健康的作用，因此，在人類營養方面具有重要作用[2]。番茄因其營養豐富、產量高、效益好，各地栽培面積逐年增加。近年來，隨著人們生活水平提高，人們對番茄優良品質的需求日益增強，優質高產的協同提高將是今后番茄科研和生產的重要任務。

由于番茄下部葉片的光合效率較低，剪葉可以促進番茄中下部通風透光，提高群落內光照強度和果實溫度，減少病蟲害，加速番茄果實成熟[3]。同時，確定適宜的株行距可以提高產量和增加收入[4]。王梅等[5]采用密植半剪葉技術，對膨果中期的果穗下位葉剪去葉片的1/3或1/2，發現剪葉改善了番茄冠層中下層光能截獲性能和提高了群體光合效能，使日光溫室番茄分別增產14.6%和20.0%；而膨果初期剪葉則會明顯降低坐果率和單果質量，致使單株產量降低26.97%。肖深根等[6]研究表明，葉修剪處理的單位植株與單位面積果實總產量均顯著降低5.2%；葉修剪和高密度處理均提高了單位植株與單位面積果實總產量。XIAO等[7]研究表明，番茄葉面積指數保持一定，多次剪去幼葉可以獲得更高的產量。說明適當剪葉結合密度調整可以提高番茄產量。

果實品質如糖酸比、維生素C等是衡量番茄品質的重要指標[8]。目前關于栽培密度結合剪葉對番茄產量和品質的綜合影響研究還相對較少[9-10]。四川盆地屬亞熱帶濕潤氣候，四季分明，多云霧、少日照，年均降水量1 000 mm左右，年均日照時數低于1 400 h[11]，約為1 000 h，是我國光熱資源最差地區。光合是植株干物質積累和產量形成的基礎，光照不足會導致產量和品質下降。因此，如何在弱光區提高番茄光合作用，對促進番茄產量和品質尤為重要。

本試驗采用不同栽培密度結合多次剪葉，研究對番茄光合參數、產量和品質的影響，以期為四川盆地或類似弱光地區的番茄高產優質栽培提供一定參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗番茄品種為查爾斯4號，購自武漢市滿豐收農資有限公司。供試土壤為壤土（土壤粒徑分級分別為：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 試驗設計

試驗于2019年12月至2020年7月在四川省農業科學院新都現代農業產業示范園的塑料大棚中進行。2019年12月，將籽粒飽滿的番茄種子浸種催芽，露白后播種于50孔育苗穴盤中。2020年1月，挑選長勢一致的番茄幼苗定植于塑料大棚內，行距0.8 m，株距分別為0.3、0.45 m，即每公頃分別定植41 685、27 780株。為了避免出現養分不均勻現象，采用1株配置1個滴箭的灌溉方式。參照文獻[7]的方法進行多次剪葉，以1穗花和挨著花穗最近及上下各1片葉，總計3片葉+1穗花為1個營養單元，當每個離花穗最近一片葉的長度在3～5 cm時剪去，使得葉片的修剪與植株的發育（新花序的出現）保持同步，共計進行5次剪葉。試驗設4個處理，分別為株距30 cm+不剪葉（T1）、株距30 cm+多次剪葉（T2）、株距45 cm+不剪葉（T3）和株距45 cm+多次剪葉（T4）。每個處理完全隨機排列，重復3次。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 冠層光截獲參數和光合參數測定在番茄5穗花開花時，用卷尺測量番茄株高（D），用光合有效輻射測量儀（LI-1500，LICOR公司，美國）測定冠層頂部太陽入射光強（Io）、底部光強（Ig），并計算冠層葉片和大氣空間組成的冠層復合光吸收系數（α'），以絕對值表示。利用葉面積測定儀，每個處理分別測定4株番茄每株的全部葉片葉面積，計算葉面積指數（LAI）。對每株番茄的全部葉片進行烘干，測定干質量，計算比葉質量。

用便攜式光合作用測量系統（LI-6400，LI-COR公司，美國）測定光合參數，于2020年4月15日9：00—11：30對試區內不同處理的番茄1～3穗花上部第1片葉的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率進行測定。選擇標準光源葉室（6400-02B），葉室內測量條件設定：光照強度800μmol/（m2·s），CO2濃度400μmol/mol，葉室溫度25℃；氣流速度500μmol/s。

1.3.2 單果質量和產量測定單果質量采用電子天平稱量：以5顆果實為一組，計算其平均值。番茄單株產量根據成熟情況，實時進行采摘并記錄質量，直至試驗結束，最后折算公頃產量。

1.3.3 果實品質測定可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[12]；可滴定酸含量采用NaOH滴定法測定；并計算糖酸比；Vc含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定[12]。

1.4 數據分析

本試驗所有數據用Excel 2013進行整理，用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析（one-way ANOVA），差異顯著性檢驗采用Duncan新復極差法。

2 結果與分析

2.1 栽培密度和多次剪葉處理對番茄冠層光截獲參數的影響

由表1可知，加大株距減小了番茄冠層復合光吸收系數，T3處理的番茄冠層復合光吸收系數為0.023，顯著小于T1處理。多次剪葉也能減小番茄冠層復合光吸收系數，T2處理的冠層復合光吸收系數為0.022，顯著小于T1處理，下降了15.38%；T4處理的冠層復合光吸收系數為0.018，顯著小于T3處理，下降了21.74%；說明剪葉后能減小冠層復合光吸收系數，使更多的光照射到群落下部，提高了群落下部的光照強度。在不同株距下，剪葉能均顯著降低葉面積指數，與T1處理相比，T2處理的番茄葉面積指數降低了8.55%；與T3處理相比，T4處理的番茄葉面積指數降低了17.20%；同時，加大株距也降低了番茄葉片葉面積指數，與T1處理相比，T3處理的番茄葉面積指數下降了10.75%。比葉質量（SLW）是反映葉片功能的性狀之一。在株距30、45 cm下，剪葉均能顯著增加比葉質量，與T1、T3處理相比，T2、T4處理的比葉質量分別增加了24.4%和26.8%。同時，加大株距也顯著提高了番茄比葉質量，與T1處理相比，T3處理的番茄比葉質量增加了29.33%。但是高密度結合剪葉（T2）可以與低密度不剪葉（T3）在冠層復合光吸收系數、葉面積指數和比葉質量上保持一致。

表1 栽培密度和多次剪葉處理對番茄冠層復合光吸收系數、葉面積指數及比葉質量的影響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 栽培密度和多次剪葉處理對番茄光合參數的影響

栽培密度和多次剪葉處理對番茄光合參數的影響如圖1所示。

圖1 栽培密度和多次剪葉處理對番茄光合參數的影響Fig.1 The effects of planting density and repeated leaf cutting on the photosynthetic parameters of tomato

由圖1可知，不同處理的番茄葉片凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度自下而上逐漸增加。株距為30 cm時，多次剪葉提高了1～3穗果葉片的凈光合速率，與T1處理相比，T2處理的凈光合速率分別增加了74.10%、31.34%和20.52%；同時多次剪葉提高了1、2穗果葉片蒸騰速率，與T1處理相比，T2處理的蒸騰速率分別增加了20.67%和10.80%；就氣孔導度和胞間CO2濃度而言，剪葉對番茄1～3穗果葉片均無顯著影響。當株距為45 cm時，多次剪葉顯著提高了1～3穗果葉片的凈光合速率和蒸騰速率，與T3處理相比，T4處理的凈光合速率分別提高了39.58%、35.68%和39.92%，蒸騰速率分別提高了33.74%、40.60%和21.97%；但是剪葉對番茄1～3穗果葉片的氣孔導度和胞間CO2濃度無顯著影響。與低密度不剪葉（T3）相比，高密度結合多次剪葉（T2）增加了番茄1～3穗果葉片的凈光合速率，分別增加了47.66%、4.32%和11.48%。

2.3 栽培密度和多次剪葉處理對番茄單果質量和產量的影響

由表2可知，株距為30 cm時，多次剪葉顯著增加了番茄單果質量，與T1處理相比，T2處理的番茄單果質量增加了29.37%；多次剪葉降低了番茄產量，但差異不顯著。株距為45 cm時，多次剪葉均增加了番茄單果質量和產量，但是與不剪葉處理（T3）相比均不顯著。就單獨栽培密度而言，增大株距顯著提高了番茄單果質量和單株產量，與株距為30 cm（T1）的番茄相比，株距為45 cm（T3）的番茄單果質量和單株產量分別增加了21.68%和13.79%；公頃產量顯著降低了24.12%。與T3處理（低密度不剪葉）相比，T2處理（高密度結合多次剪葉）的公頃產量顯著增加了27.92%。

表2 栽培密度和多次剪葉處理對番茄單果質量和產量的影響Tab.2 The effects of planting density and repeated leaf cutting on the single fruit weight and yield of tomato

2.4 栽培密度和多次剪葉處理對番茄果實品質指標的影響

由表3可知，就單獨栽培密度而言，與株距為30 cm（T1）的番茄果實相比，株距為45 cm（T3）的番茄1～3穗果實可溶性糖含量均增加，分別增加了40.34%、17.02%和9.02%；在株距為30 cm或45 cm時，多次剪葉處理對番茄果實可溶性糖含量均無顯著影響。多次剪葉處理和栽培密度對番茄果實可滴定酸的影響差異不顯著。在株距為30 cm或45 cm時，除3穗果外，1、2穗果剪葉和不剪葉處理間糖酸比差異不顯著。就Vc含量而言，在30 cm株距下，剪葉和不剪葉處理間差異不顯著；在45 cm株距下，剪葉處理的2～3穗果實Vc含量顯著提高，與不剪葉（T3）處理相比，剪葉（T4）處理分別提高了18.98%和20.43%。除1～2穗果可溶性糖外，高密度結合剪葉（T2處理）與低密度不剪葉（T3處理）間可滴定酸和Vc含量均無顯著差異。

表3 栽培密度和多次剪葉處理對番茄果實品質的影響Tab.3 The effects of planting density and repeated leaf cutting on the fruit quality of tomato

3 結論與討論

葉面積指數（LAI）作為一種表征植物冠層結構的重要參數，與植物的光合作用過程密切相關[13-14]。它是影響植物生物量和產量大小的重要因素[15-16]。剪葉和栽培密度均會影響植物葉面積指數。王梅等[5]研究表明，在不同密度（每行23、27、30株）下剪葉均降低了番茄葉面積指數，這與本試驗結果一致。在株距30、45 cm下，多次剪葉均降低了番茄LAI。比葉質量（SLW）是反映葉片功能的性狀之一，與葉片的諸多生理反應有聯系，并且能夠反映單位葉面積光合產物的積累[17]。比葉質量與葉片光合速率、葉片發育狀況和葉片年齡等均有較好的相關性[18]。本試驗中，多次剪葉結合30 cm株距的番茄LAI與株距45 cm未剪葉的番茄冠層復合光吸收系數、LAI及比葉質量均無顯著差異，說明增加栽培密度結合多次剪葉可以維持和低密度不剪葉一樣的植物群落光截獲能力和單位葉面積光合產物積累。

植物的生長和干物質的積累與光合作用密切相關[19]，凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導度、蒸騰速率是評估光合能力強弱的基本參數。本試驗中，剪葉均提高了株距30 cm和株距45 cm的番茄1～3穗果（中下部）葉片的凈光合速率和蒸騰速率，但對所有果穗葉片胞間CO2濃度和氣孔導度無明顯影響。這與劉萬代等[20]在小麥上的研究結果一致。光合器官具有一定的補償作用，剪除部分葉片可增加剩余葉片的光合速率[21]。這可能是因為剪葉降低了葉面積指數，更多的光能透過植株群落照射在中下部葉片上，提高群落內部光照強度，促進了光合作用。但高密度結合多次剪葉較低密度不剪葉光合作用也有增加，其可能是因為二者具有相同的葉面積指數。

番茄的產量由果實數量和單果質量決定，其生產主要依賴于光合作用，它是影響設施番茄產量的重要因素[22]。栽培密度和剪葉可能主要通過影響番茄光合作用來影響番茄果實產量。有研究表明，栽培密度與番茄產量呈正相關，與單果質量呈負相關[23]。在使用人造光的番茄生產中，番茄密度增加會增加番茄果實產量。KIM等[9]研究表明，去除番茄植株上部分葉片可以提高番茄產量。HEUVELINK等[16]研究表 明，當LAI保持在2.9時，去除1/3的幼葉，番茄產量增加7%；但當LAI從4.1降到2.9時，會導致番茄產量下降8%。本試驗中，與株距45 cm的番茄相比，株距30 cm處理降低了番茄單果質量，但是剪葉增加了番茄單果質量，這與PAPADOPOULOS等[23]研究結果一致。本試驗中，相同栽培密度下，與未剪葉處理相比，多次剪葉對產量無顯著影響；雖然增加栽培密度會降低單株產量，但單位面積產量顯著高于低密度不剪葉的番茄單位面積產量，這與VERHEUL[8]的研究結果一致。高密度結合剪葉提高單位面積產量的原因可能一是由于分配給果實的干物質增加了，因為剪葉降低了源強度；二是單位面積的栽培株數增多，導致最終的單位面積產量增加。當栽培密度下降到一定程度后，多次剪葉增產的效果逐漸消失，這可能是因為栽培密度下降后，群落光照環境得到改善，多次剪葉對提高群落內部光照強度能力有限，所以，增產效果不如高密度時顯著。

果實品質是番茄另一個重要指標。在本試驗中，在30、45 cm株距下，剪葉對番茄果實可溶性糖、可滴定酸和Vc含量均無顯著影響，這與KIM等[9]的結果一致，說明剪葉對番茄品質沒有影響。VERHEUL[8]研究也表明，番茄果實可溶性固形物的積累不受植物密度和剪葉的影響。OSVALD等[24]也得到相似的結果，植物種植密度對果實糖含量沒有影響。然而本試驗中，增加株距提高了番茄果實可溶性糖含量，這可能是因為增加株距提高了番茄光合作用，促進了光合產物的積累，進而提高了番茄可溶性糖含量。高密度結合剪葉與低密度不剪葉間可滴定酸和Vc含量均無顯著差異，可能是因為高密度結合剪葉保持了與低密度不剪葉一致的葉面積指數，其對番茄品質影響較小。

提高栽培密度的同時通過多次剪葉可以改善番茄群落內部的光照環境，促進葉片光合作用，提高單位葉面積的光合產物積累，不降低果實品質，增加單位面積產量。因此，在控制一定葉面積指數的前提下，密植+多次剪葉是四川盆地弱光區提高番茄光合作用和產量的一種有效方法。