H型栽培架层间距对番茄生长、产量及品质的影响

摘    要：为探究H型双层立体栽培架合适层间距，为我国中原地区日光温室番茄立体栽培架型的科学设计提供依据，分别设置80、110和140 cm三个层间距建造H型双层栽培架，在春季日光温室内，以粉都53番茄（Solanum lycopersicum L.）为试材，采用营养液膜栽培方式进行试验，监测了三个层间距条件下，上下层的光照变化及对番茄光合性能的影响，测定了番茄生长、产量及品质等相关指标，研究了H型栽培架层间距对番茄生长、产量及品质的影响。结果表明，增加层间距能明显增强下层光照强度、促进番茄生长，提升番茄品质。不同层间距上层番茄之间各指标差异不显著，差异主要集中于下层番茄，其中层间距为140 cm下层番茄的第3、第4穗果平均单果质量、优果率和小区产量均显著高于80 cm和110 cm层间距处理，且总产量分别比后两者显著提高了46.4%和9.5%，可溶性糖含量分别增加了9.6%和7.6%，差异显著。相关性分析得出，层间距为140 cm处理下层番茄的生长情况、产量和品质优于层间距为80 cm和110 cm的原因主要是光照条件更好。综上，说明H型双层立体栽培架种植番茄上下层间距为140 cm时效果最优，可在实际生产中应用。

关键词：番茄；立体栽培；层间距；产量；品质

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）03-112-09

Effect of layer spacing of H-shaped cultivation frame on growth， yield and quality of tomato

WU Shaobo1， ZHANG Weihao1， ZHAO Qidong1， SANG Zheng2， WANG Jiqing1， XIAO Huaijuan1

（1. College of Horticulture， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450046， Henan， China; 2. Henan Sanhe Yimin Agricultural Technology Group Co.， Ltd， Dancheng 477150， Henan， China）

Abstract： In order to explore the appropriate layer spacing of H-type double-layer stereoscopic cultivation frame， and to provide a basis for the scientific design of tomato stereoscopic cultivation frame in the Central Plains of China， three layers devices of 80， 110 and 140 cm were designed. The nutrient film cultivation technique to grow the tomato （Solanum lycopersicum L.）， which variety is 'Pink Du 53' . The variation of light intensity under different treatments was monitored， and the growth， yield and quality of tomato were measured. The results showed that an increase of layer spacing led to a gradual increase in light intensity in the lower layer， and resulting in better growth and quality of tomatoes. There was no significant difference in each index among the top layer tomatoes with different layer spacing， and the difference was mainly concentrated in the lower layer tomatoes. The average fruit mass of the third and fourth panicle， superior fruit rate and plot yield of the lower layer tomatoes with layer spacing of 140 cm were significantly higher than those treated with layer spacing of 80 and 110 cm， and the total yield was significantly increased by 46.4% and 9.5% compared with the latter two treatments， respectively， the soluble sugar content increased by 9.6% and 7.6%， respectively， and the difference was significant. The correlation analysis showed that the growth， yield and quality of tomatoes under the treatment of 140 cm layer spacing were better than those under the treatment of 80 and 110 cm layer spacing mainly because of the better light conditions. In conclusion， the H-type double-layer three-dimensional cultivation frame had the best effect when the distance between upper and lower layers was 140 cm， which could be used in the actual production process.

Key words： Tomato; Vertical cultivation; Layer spacing; Yield; Quality

立体栽培即垂直栽培，可利用一定的设施材料，构建架形、柱形、管道形的种植载体，高效利用时间、空间和光照等条件，使植物充分地向周围空间生长[1]，进而提高土地利用率和单位面积产量[2]。设施立体栽培通常采用不同的架床来实现，常见的立体栽培架型有架式、柱式、床式、拱圆式、多层空间式等 [3]。由于立体栽培需建造栽培架，投资成本较高，多见于农业休闲观光园区、科技示范园，在普通生产温室中应用较少。

前人对设施立体栽培模式进行了不同立体栽培架型间的对比、多层立体栽培架各层光温条件以及中下层补光处理的研究等。研究表明，H架型、A架型和“品”字架型3种栽培架型用于种植草莓时，H架型通风、日照条件最好且种植密度大、产量最高[4]；草莓“品”字架型立体栽培架下套种平菇和杏鲍菇的生产较传统温室栽培模式纯收益可提高6 万～10 万元[5]；在叶菜柱式栽培研究中，栽培层越低，光照强度越弱，且相邻栽培层光照强度相差15% [6]；在生菜的多层立体栽培研究中，栽培架上-中-下层日平均光照强度依次递减，且上层至少分别比中、下层高119.3%和168.1% [7]；方慧等[8]测定了用于栽培生菜的多层立体栽培架的光照分布，以及上、中、下层的光照积累量，发现中、下层的显著低于上层，且分别为上层的20.3%和19.7%，但对中、下层进行补光处理后，可显著提高生菜产量及品质。

目前，我国设施蔬菜立体栽培的研究和应用多集中在绿叶蔬菜[9-11]、食用菌[12-13]、草莓[14-18]等作物上，在果菜类蔬菜上研究应用的不多，关于番茄双层立体栽培架型的研究少有报道。笔者研究了层间距对H型栽培架光照条件，番茄生长、光合性能、产量及品质的影响，旨在为日光温室番茄立体栽培架型的科学设计提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用番茄品种为粉都53，由豫艺种业科技发展有限公司提供。试验采用的H型栽培架结构由等边角钢组装，按照层间距80、110、140 cm设计3种类型的H型栽培架，其中，层间距为140 cm的H型栽培架结构图见图1。栽培槽由黑色覆膜防腐木板和PET黑白膜组成，栽培槽平面北端略高于南端。栽培槽底板宽20 cm，侧面木板高6 cm，PET黑白膜宽65 cm，将PET黑白膜展平并固定于栽培槽内侧木板表面。栽培槽底部黑白膜表面铺上无纺布，最后在栽培槽上方盖上泡沫板并每隔20 cm开一个定植孔。

1.2 试验设计

试验共设计3种不同层间距类型栽培架，3个层间距处理分别为80、110和140 cm，各处理均有上层、下层两个栽培槽，不同层间距栽培架上层、下层栽培槽编号分别为S1（80 cm上层）、S2（110 cm上层）、S3（140 cm上层）、X1（80 cm下层）、X2（110 cm下层）、X3（140 cm下层）。试验区位于温光条件相对一致的日光温室中部，采用对比试验设计，3次重复。每个处理设置5个栽培架，外侧两个不做处理，中间3个为试验组，田间的具体布局见图2。

试验于2021年12月至翌年6月在河南农业大学科教园区日光温室内进行，日光温室长57 m，跨度10 m，脊高5 m，两侧山墙厚度0.62 m，北墙厚0.8 m，透光率为78.3%。番茄栽培茬次为日光温室冬春茬。采用50孔育苗穴盘育苗，立体栽培上下层定植株距均为20 cm（吊蔓2行，行内株距40 cm），每层定植番茄40株。栽培方式采用营养液膜水培技术，营养液按照Hoagland配方进行配制，供液制度为白天每1 h供液15 min，夜间每2 h供液15 min。定植后各处理每个重复随机选取5株番茄作为固定监测株，进行指标监测及取样。

1.3 测定项目及方法

光照强度：选取典型晴朗、阴雨天气进行，08：00到17：00之间每整点使用TNHY-11气象检监测仪测定一次，测定位置为固定监测株生长点的正上方，并且在3－5月份，每个月选取2个典型晴朗天气计算日平均光照强度，进行不同生长阶段光照强度变化分析。

生理指标：测量地上、地下部干鲜质量，地上、地下部分鲜质量用电子秤称量，地下部分需先将根部清洗干净并用吸水纸吸干水分再进行称量；植株干质量需提前将植株地上、地下部分置于烘箱105 ℃杀青15 min，然后恒温75 ℃烘干至恒质量再用电子秤进行称量。番茄4穗果进行打顶时（株高为1 m左右），每个小区选取5株番茄，分别采用光合仪（LI-6400XT）和叶绿素测定仪（SPAD-502Plus）测定其光合参数和SPAD值。在果实采收期，记录不同处理番茄各个花序的坐果数，用分析天平称量果实质量，并计算平均单株坐果数、平均单果质量、优果率[19]和不同处理各花序的果实总产量。参照李合生[20]的方法测定可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、有机酸和番茄红素含量。

1.4 统计分析

采用Microsoft Excel 2019、AutoCAD 2014、Canoco 5和Heatmap对数据进行处理与作图。采用IBM SPSS Statistics 26进行数据分析，并运用LSD检验法及邓肯分析进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 栽培架不同层间距处理光照强度变化特征

2.1.1 不同层间距光照强度日变化特征 由图3-a可知，典型晴天时不同层间距下层光照强度随层间距的增大而增大，在13：00—15：00，X3光照强度显著高于X1和X2，且在13：00差异达最大，分别比X2、X1高4.62、8.44 klx。同一观测时间不同处理上层光照强度相差均小于2 klx，差异不显著。同一观测时间、同一层间距上层光照强度显著高于下层，且在14：00差异最大，其中80 cm上下层之间相差23.69 klx、110 cm相差20.83 klx、140 cm相差19.20 klx。由图3-b可得，典型阴雨天气下，同一观测时间、同一层间距上层光照强度均高于下层，而同一观测时间，不同层间距上层与上层之间，下层与下层之间光照强度均小于0.5 klx，无显著差异。