封閉式管道栽培番茄新技術節水性研究

史晉鵬　于平彬　陳海麗　武占會　劉明池

摘要：為研究新型全封閉式管道栽培模式對番茄品質、產量以及水肥利用率的效果，以‘歐官番茄為試驗材料，研究全封閉管道栽培與膜下滴灌土壤栽培2種栽培模式對番茄植株生長、果實品質和產量、耗水量以及水分利用效率等方面的影響。結果表明，與膜下滴灌土培番茄相比全封閉管道栽培不僅促進了番茄植株株高、莖粗，而且提高了番茄果實中可溶性糖、維生素C以及糖酸比，提高了番茄果實的風味，增加了產量；在對番茄前四穗果的測產中，全封閉管道栽培模式比膜下滴灌土培高產15.0%，耗水量相應減少764.0m³/hm²，水分利用效率提高了49.3%。

關鍵詞：全封閉管道培；生長發育；品質；產量；水分利用效率

中圖分類號：S626.5 文獻標志碼：A 論文編號：2014-0667

0引言

水資源短缺已成為全球性問題。中國人均水資源占有量僅為世界人均水平的1/4，排在第121位，并呈進一步減少趨勢。同時中國又是一個農業大國，農業用水是國內用水大戶，約占總用水量70%，干旱缺水已成為國內農業發展的重要限制因素，節水農業是解決水資源日趨緊缺的重要途徑。近年來，蔬菜栽培面積發展迅速，作為所有農作物中需水量最大的作物，許多地區已采用微灌、滴灌等節水灌溉技術，但在實際生產中，仍然沒有達到水分的優化管理和高效利用，因此，研究節水高效的蔬菜生產模式，是提高蔬菜作物生產效率的關鍵問題，在蔬菜生產中有著長遠的意義。

在20世紀80年代，隨著人們生活水平的提高，對蔬菜的需求日益增加，溫室面積也迅速擴大，無土栽培逐漸應用于生產中。由于無土栽培具有作物長勢強、產量高、品質好、病蟲害少、可避免土壤連作障礙等優點，得到快速的推廣與發展，但隨之而來的還有資源浪費、環境污染等一系列的問題。全封閉管道營養液栽培作為無土栽培的一種新模式，其全封閉性完全避免了地表的水分蒸發，減少了蔬菜整個生長發育期對水分的消耗，提高了水資源利用率，同時每個定植孔中的供液毛細管和管道內部的弓背結構保證了番茄植株生長所需的氧氣，解決了根部環境中氣水比的矛盾。目前，國內用管道栽培的果蔬主要有草莓、空心菜、芹菜、生菜、菠菜、韭菜等一些小型作物，并且存在營養液溫度波動太大等問題，但尚未見國內有關利用全封閉管道栽培循環系統對番茄等常年生長作物栽培的相關研究報道。筆者以番茄為試驗材料，采用北京市農林科學院蔬菜研究中心自主研發的管道營養液栽培新型栽培模式，通過與膜下滴灌土培相比較，分析其在番茄作物上的應用效果和節水潛力。

1材料與方法

1.1供試材料

試驗于2013年9月29日-2014年3月6日在北京市農林科學院蔬菜研究中心連棟溫室內進行。供試番茄品種為美國圣尼斯公司生產的‘歐官，為無限生長型番茄。

1.2試驗設計

本試驗設計全封閉式管道營養液栽培番茄與傳統的“M”畦膜下滴灌土壤栽培2個處理，分別記為T₁、T₂，每個處理3次重復。“M”畦膜下滴灌栽培在定植前，結合整地每公頃施優質腐熟有機肥60000～75000kg、復合肥750kg，深翻20cm，平整土地后作畦，畦高15cm，畦面寬0.7m，溝寬0.5m，灌溉方式為膜下滴灌。肥水等日常管理依照節能日光溫室春番茄栽培技術規范管理，用水表記錄每次灌水時的用水量。全封閉式管道營養液栽培采用24h不間斷供液模式，所用營養液配方為在山崎配方的基礎上，結合北京市地區地下水質進行的改良配方，營養液中各離子濃度如表1所示。管道間行距為80cm，定植孔間距為30cm，定植孔直徑為5cm。定植時沖洗干凈幼苗根部基質，用海綿塊固定植株于定植孔中。在定植后番茄植株生長前期營養液的EC值保持在2.0左右，結果期EC值保持在2.8左右，pH保持在6.5+0.5。在營養液池的供液口和回流液口分別安裝1個水表，記錄全封閉式管道營養液栽培番茄的用水量。

1.3測定項目及方法

1.3.1番茄植株生長指標番茄植株株高用直尺測量，從植株基部和定植海綿接觸處為起點至植株生長點為止；番茄植株莖粗用游標卡尺測量。

1.3.2番茄果實品質指標第2和第3穗果采收時，選取各處理成熟度一致的番茄果實進行品質測定。Vc含量采用2，6-二氯靛酚滴定法滴定；可滴定酸采用氫氧化鈉滴定法測定；可溶性糖采用蒽酮比色法測定；可溶性固形物含量用日本ATAGO公司的數字折射儀ACT-1E測定，并根據可溶性固形物與可滴定酸數據計算出果實中的糖酸比。

1.3.3番茄果實產量指標當番茄果實到紅熟期時，每重復選取7株進行前4穗果的定株測產，并記錄番茄果實數量和單果重。

1.3.4番茄植株生長期用水量及水分利用效率指標測定用水表記錄番茄封閉式管道栽培每天的供液量、回液量和傳統土培每次灌溉時的用水量。水分利用效率是指作物單位面積的經濟學產量與該作物生育期耗水量的比值，表達式是WUE=G/（W₁-W₂），用kg/m₃表示，其中G是實際產量（kg/hm₂），W₁是在整個生長期供液總量（L），W₂是在整個生長期回液總量（L）。

1.4數據統計與分析

試驗原始數據采用Excel2003整理，利用SPSS軟件對試驗數據進行方差分析。

2結果與分析

2.12種栽培模式對番茄植株生長的影響

2.1.12種栽培模式對番茄株高的影響由圖1可以看出，定植時各處理番茄植株平均株高為25cm左右，T₁從定植后植株株高始終高于T₂番茄植株株高，全封閉液流式管道培明顯縮短了番茄幼苗定植后的緩苗期；在定植后50天，T₁植株株高比T₂植株高17.22%，并且

2種栽培模式之間的植株株高有顯著性差異。

2.1.22種栽培模式對番茄植株莖粗影響從圖2可以看出，T₁番茄植株在定植后30天時莖粗低于T₂番茄植株的莖粗；在定植30天后，T₁番茄植株的莖粗增長量明顯快于T₂番茄植株莖粗增長量；在定植后50天，T₁植株莖粗比T₂植株莖粗高8.04%，且2個處理之間有顯著性差異。

2.22種栽培模式番茄品質影響

第2和第3穗果采收時，對番茄品質測定的結果如表2。

2.2.12種栽培模式對番茄Vc含量影響維生素c是人體所必需的營養物質之一，維生素C含量是番茄果實品質的重要指標之一。由表2可知，在第2、3穗果中，T₂番茄果實中維生素C的含量均高于T₂；第2穗果中T₁番茄果實中為維生素C的含量比T₂高19.55%；第3穗果中T₁番茄果實中維生素c的含量比T₂高23.04%，并且2種不同的栽培模式之間均有顯著性差異。

2.2.22種栽培模式對番茄可溶性糖含量影響由表2可知，在第2穗果中T₁番茄中可溶性糖的含量比T₂低25.91%；但第3穗果中T₁番茄中可溶性糖的含量比T₂高27.35%；2種不同的栽培模式之間有顯著性差異。

2.2.32種栽培模式對番茄可滴定酸含量影響由表2可知，在第2穗果中可滴定酸的含量與Vc含量的規律正好相反，T₁的果實中可滴定酸的含量比T₂低36.36%，并且有顯著性差異；在第3穗果中T₁和T₂之間沒有顯著性差異。

2.2.42種栽培模式對番茄糖酸比影響由表2可知，在第2、3穗果中，T₁番茄果實中糖酸比均高于T₂，第2穗果T₁番茄果實中糖酸比比T₂高54.4%；第3穗果中T₁比T₂高4.9%，并且2種不同的栽培模式之間均有顯著性差異。

2.32種栽培模式對影響番茄產量影響

試驗于1月24日開始采收第1穗番茄，共采收4穗果。由表3可知，全封閉管道栽培番茄在單果重、每公頃產量等方面均高于膜下滴灌土壤栽培；番茄管道栽培的單果重和每公頃產量方面分別比膜下滴灌土培多5.3%和15.0%，并且2種不同的栽培模式之間均有顯著性差異。

2.42種栽培模式對番茄植株耗水量及水分利用率情況

由表4可知，管道營養液栽培模式中水分利用效率為17.72kg/m³，膜下滴灌的水分利用效率為11.87kg/m³，T。比T：水分利用效率高49.3%。

3結論

與傳統的“M”畦膜下滴灌栽培模式相比，由北京市農林科學院蔬菜研究中心自主研發的全封閉管道營養液培新模式，可以及時更新營養液，并長期有效地保證營養液中各離子濃度的平衡和長期處于適宜的pH值；同時保證了均勻地供給每株植株所需的水分、營養元素和氧氣；而管道內的弓背使部分植株根系處于營養液外部，使根部充分吸收水肥的同時，滿足了根系呼吸作用所需的氧氣，促進了植株對營養物質的吸收和植株的新陳代謝，促進了植株的生長和果實的發育，增加了果實的產量，提高了果實的品質。

全封閉管道營養液栽培在保證果實產量的同時，完全避免了水分的無效消耗，降低了番茄整個生長期間的水分消耗量，大大提高了水分的利用效率。

4討論

前人研究表明管道栽培西瓜比基質栽培生長速度很快，結瓜早，成熟快，本試驗在全封閉式管道營養液培與傳統的“M”型畦膜下滴灌土壤栽培番茄對比中。由于全封閉液流式營養液管道栽培中營養液24h循環，可以及時更新營養液，保證了營養液中各離子濃度的平衡和長期處于適宜的pH，增加植株根部環境中氧氣含量，同時每株植株都由一根供液毛細管供液，保證了充分均勻地供給每株植株所需的水分、營養元素和氧氣；而管道內的“弓背”結構把部分植株根系處于營養液外部，使根部充分吸收水肥的同時，滿足了根系呼吸作用所需的氧氣，解決了根部環境中氣水比的矛盾，促進了植株對營養物質的吸收和植株的新陳代謝，保證了植株的生長和果實的發育，增加了產量，在提高番茄果實維生素C、可溶性糖和糖酸比、番茄產量等方面，全封閉式管道培表現出明顯優勢。

在傳統的露地蔬菜栽培中，水分的消耗主要有植株蒸騰、植株吸收、地表蒸騰和地下滲漏幾個方面。膜下滴灌有效地降低了地表的水分蒸騰，但是為了保證植株的長勢、果實的品質和產量，不可避免地造成了水分在土壤中的滲漏；全封閉式管道營養液栽培集DFT和NFT2種不同栽培模式各自的優點，在保證果實產量的同時，完全避免了水分的無效消耗，大大提高了水分的利用效率，與膜下滴灌相比，全封閉管道栽培的水分利用效率提高了49.3%；同時全封閉栽培系統也避免了對環境的污染。全封閉式管道營養液栽培是一種節水、高效的新型栽培模式，具有應用和推廣價值。