摻氣滴灌對溫室番茄氣孔導度的影響

趙蕊

摘 要：本試驗采用文丘里循環曝氣系統向灌溉水中摻入空氣的方法，以粉紅冠軍番茄為研究對象，試驗土壤類型為洛陽紅粘土，滴灌方式為摻氣滴灌和不摻氣滴灌，每七天測定番茄的氣孔導度來探索摻氣灌溉對溫室盆栽番茄生長發育的影響，以確定摻氣滴灌能否促進番茄的生長發育及促進效果。

關鍵詞：摻氣滴管；溫室番茄；氣孔導度

我國是一個農業大國，近年來農業取得了較大的突破，水資源緊缺以成為制約我國農業經濟發展的主要限制因素。大力發展節水農業灌溉是提高農用用水效率的重要手段。水、肥、光、熱、氣作為作物生長的5大外部因素，各因素之間相互作用、共同制約著作物生長發育。長期以來，科學研究專注于水、肥及水肥耦合對作物生長發育的影響，對光、熱的研究較少，對氣的研究就更少。氣體作為影響作物生長發育的因素之一，其重要性是不可取代的。

番茄，果實營養豐富，是全世界種植面積較廣的蔬菜作物之一，隨著設施蔬菜生產的發展，番茄栽培面積不斷擴大，現已成為我國主要的栽培蔬菜之一。

番茄種植應以突出品質和產量為主，與灌溉方式和水量有很大關系。常規的溝灌有許多弊端，為解決這些問題，許多專家建議推廣地下滴灌，為進一步改善滴灌條件下作物根際通氣狀況，摻氣灌溉（Aeration irrigation）應運而生。摻氣灌溉指的是，利用一定摻氣設備將含O2體通入到作物根區土壤，改善根區生長環境，促使植株生長發育以提高產量和品質的新型高效節水灌溉方法。它不但能節水、增產、提高品質，還能改良土壤，提高了土地生產量，有利于緩解當前農業用水緊缺，將成為未來節水灌溉的發展方式之一。因此，探究摻氣灌溉對植物生長發育和產量的影響，對于調控根區環境措施，制定摻氣灌溉模式，改變傳統灌溉方式，以提高溫室番茄等設施農作物的產量和品質具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗時間是2013年3月至5月，在河南省鄭州市華北水利水電大學農業用水高效實驗場溫室內進行溫室跨度9.6米，總面積537.6平方米。所處地理位置為東徑113°14′，北緯34°43′。該地屬暖溫帶亞濕潤季風氣候，年平均氣溫14.3℃，多年平均降雨量632mm，無霜期220天，全年日照時間約2400小時，年均相對濕度29%。實驗過程中，給土壤曝氣的氣體為空氣（O2含量21%，氮氣含量78%，其他1%）。

試驗用土分別為洛陽棕壤土、駐馬店砂姜黑土、南陽黃褐土。土壤的理化性狀如表1。本試驗的供試材料為番茄，品種為紅粉冠軍。番茄的生育期分為4個時期，分別為：發芽期、幼苗期、始花坐果期、結果期。稱12.96克尿素、5.82克KH2PO4，混合溶于200ml水中，均勻的倒入土樣中，風干后拌勻，裝入土中，灌水下限55—60%，灌水上限80—85%。番茄定植時秧苗處于3葉1心至4葉1心，澆透底水，定植后在盆上覆膜，土面蒸發可忽略。

試驗以摻氣灌溉與不摻氣灌溉為對照條件，灌水水平根據已有的研究，分別設為田間持水量的80%，；土壤選用三種類型；灌水方式統一使用地下滴灌，滴頭埋深10cm，距定植點10cm，采用稱重法控制灌水水平，灌水周期均為4d/次。洛陽土壤中的植株編號為LY1--LY12，其中編號1到6的植株灌溉過程不摻氣，編號7到12的植株灌溉過程摻氣。

2 番茄氣孔導度的測定及結果

2.1 番茄氣孔導度的測定方法

每隔7天對每個處理中長勢較好的番茄采用動態氣孔計AP4測定，以各處理面向陽光健康生長的中層完全展開葉作為測定目標，選擇晴天10：00--16：00為測定時段，每隔2個小時測定一次。

2.2對番茄葉片氣孔導度的影響

氣孔是作物蒸騰過程中水蒸氣由體內排到體外的重要出口，亦是光合作用與呼吸作用和外界氣體進行交換的重要通道。氣孔的開閉程度，可以直接影響到作物蒸騰作用、光合作用及呼吸作用的進行。氣孔可以根據外界光照強度、CO2濃度、氣溫等因素的變化來調節期開度的大小，以使植物在損失水分較少的情況下，來獲得最多的CO2。而氣孔導度就是衡量氣孔開閉程度的量化指標。光合速率的大小與作物的水分狀況密切相關，土壤含水量降低，氣孔導度減小，最終導致葉片擴散阻力增大，CO2擴散受阻，直接影響光合速率。作物的水分變化會直接引起其內部生理特性的變化，研究表明摻氣灌溉條件下番茄氣孔導度比較高（葛彩蓮等 2011）。因此，分析研究氣孔導度對作物葉片的光合作用和蒸騰作用有重要意義。

2.3 結果與分析

根際摻氣滴灌對LY組番茄葉片氣孔導度日變化影響測試結果見圖1；

上圖可看出氣孔導度的變化曲線呈“V”型。氣孔阻力是一個重要的生理學指標，其變化影響著CO2的交換。可以看出，上午10：00左右數值較大，第二次高峰出現在16：00左右，也是一天中的最大值。這是因為上午10：00過后，氣溫升高，大氣蒸發加劇使其相對濕度下降，光照強度增強，氣溫升高，番茄葉片蒸騰速率增大，葉片內的水分開始虧缺，此時氣孔關閉，進行調節作用，所以氣孔導度下降明顯；12點到14點之間氣孔導度值較小且變化趨勢趨于平緩，下午隨著太陽輻射減弱，導度值又逐漸增加，但在不同的觀測日其增加的時刻和增加的幅度有所不同；而在下午隨著光強減弱，氣溫降低，蒸騰作用減弱，氣孔導度又有所升高。并且進行摻氣滴灌處理的植株比不摻氣處理的植株的氣孔導度大，說明摻氣滴灌可以有效提高葉片活力，有利于植株進行光合作用和蒸騰作用，從而促進作物的生長。

3 結論與建議

根際摻氣滴灌與不摻氣對比，能夠促進番茄根系生長發育，提高了番茄根系活力，改善作物根區土壤微環境。這說明摻氣滴灌可以有效緩解灌溉造成的根際缺氧現象，這也為大田作物摻氣灌溉提供了理論依據。本文通過設置摻氣與不摻氣滴灌的對比來研究摻氣滴灌對番茄生長的影響，得到以下結論：通氣對各處理番茄氣孔導度影響不顯著，對番茄氣孔導度的影響較小。一般情況下，根際通氣可提高植株根系活力，促進植株生長，在一定程度上提高作物的氣孔導度，但植株氣孔阻力主要受外界環境條件（光照、溫度）和氣孔阻力等因素的影響，與這些因素相比，摻氣滴灌對番茄氣孔阻力的影響較小。

根區環境的檢驗是關鍵，為了進一步探究摻氣滴灌的高產高效機理，提出切實可行的摻氣滴灌模式，應進一步研究摻氣灌溉條件下根區土壤水分動態變化規律，根區土壤溫度變化規律，根系呼吸變化情況，各個生育期根系活力變化規律和土壤酶及土壤微生物的活性。

參考文獻

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