溝灌方式與灌水量對溫室番茄生長指標的影響

李紅崢，曹紅霞，吳宣毅，郭莉杰

(西北農林科技大學旱區農業水土工程教育部重點實驗室，陜西 楊凌 712100)

0 引 言

溫室番茄是我國西北地區主要種植的一種反季節蔬菜，近年來種植面積不斷擴大，已成為該地區許多農戶經濟收入的重要來源。提高番茄產量、增加農民收入是目前研究的重點，而植株良好的生長狀況是番茄獲得高產的關鍵。許多研究表明交替隔溝灌溉會對作物的生長造成影響，Tang[1]、杜太生[2]等的研究表明，交替隔溝灌溉可以顯著抑制棉花株高的生長；杜社妮[3]等在研究溝灌方式對茄子生長的影響時表明，株高和葉面積在生長發育初期是交替隔溝灌溉大于常規溝灌，而在中后期是常規溝灌大于交替隔溝灌溉；張利東[4]等指出在交替隔溝灌溉下黃瓜植株的株高和總生物產量有所降低，但是根生物量、根冠比增加。西北地區溫室番茄的灌水量通常根據經驗確定，往往遠遠大于番茄生長實際所需的水量，不僅造成水資源的浪費，還會增加溫室濕度，誘發病蟲害，這也是造成該地區許多農戶“高投入、低產出”現狀的癥結所在。優化該地區溫室番茄的灌水模式，確定合理灌水量，對于指導農戶科學種植具有重要的現實意義。本文將交替隔溝灌溉應用于溫室番茄，采用蒸發皿累積蒸發量確定灌水量，研究溝灌方式和灌水量對溫室番茄株高、莖粗、葉面積以及根冠比的影響，以期為西北地區溫室番茄的合理灌溉提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在陜西省楊凌示范區綠百合果蔬專業合作社的日光溫室內進行，地處關中平原，東經34°17′、北緯108°01′、海拔527 m，年均日照時數2 163.8 h，年均蒸發量1 500 mm，年平均降水量632 mm，主要集中在夏秋季節，屬于半濕潤易旱區。試驗溫室為西北地區最常見的簡易土墻日光溫室，東西長70 m，南北寬8 m。溫室頂部設通風口，溫室前端設通風暗管，當溫室內溫度大于28 ℃或小于10 ℃時，通過打開或關閉通風口和通風暗管調節溫室內部環境。試驗溫室土壤為重壤土，0～60 cm土壤容重為1.38 g/cm3，田間持水率為23.87%。供試番茄品種為“HL2109”(Lycopersicon esculentum, HL2109)，為荷蘭最新培育的抗TY病毒病品種，長勢穩健，果形圓潤。番茄幼苗于2015年4月15日定植，采取壟植溝灌的栽培模式，番茄種植于壟上，壟頂寬10 cm，壟兩側為灌水溝，溝長6 m，溝頂寬60 cm，溝深15 cm，行距70 cm，株距35 cm，種植密度為4.1株/m2，溫室日常管理依據當地常規進行，番茄留四穗果打頂，2015年8月2日拉秧。溫室中央設置Φ20 cm標準蒸發皿，高度始終與冠層保持一致，從定植后開始每天早上8∶00測定蒸發皿日蒸發量。

1.2 試驗設計

試驗設溝灌方式和灌水量兩個因素，其中溝灌方式分為常規溝灌(CFI)和交替隔溝灌溉(AFI)，CFI灌水時每個灌水溝均灌水，AFI灌水時每隔一個溝進行灌水，本次灌1、3溝，下次灌2、4溝，依次交替；灌水量設4個水平，根據灌水間隔期Φ20標準蒸發皿累積蒸發量∑Ep，選取0.6 (K1)、0.8(K2)、1.0 (K3)、1.2(K4) 4個作物-皿系數Kcp，依據公式(1)來確定：

W=KcpA∑Ep

(1)

式中：W為試驗小區灌水量，m3；A為小區面積，m2。

試驗采用完全隨機區組設計，共8個處理，即CFI-K1、CFI-K2、CFI-K3、CFI-K4、AFI-K1、AFI-K2、AFI-K3、AFI-K4，每個處理3次重復，共24個小區，每個小區4溝4壟，小區與小區之間埋設有60 cm深的防滲膜。

定植當天為確保秧苗的成活，采用常規溝灌對各小區進行統一灌水，灌水量采用當地番茄定植時的經驗灌水量。為達到蹲苗效果，第一次灌水處理距定植的間隔時間較長，以后每當蒸發皿的累積蒸發量達到25±2mm時即進行灌水處理，各處理灌水情況見表1。

表1 全生育期各處理灌水情 mm

1.3 測定方法

株高、莖粗在打頂前每15 d測定一次，打頂后每20 d測定一次，株高采用卷尺測量，莖粗測量位置為第一花序附近固定點，采用數顯游標卡尺在垂直的兩個方向上測定兩次，取兩次測量的平均值作為莖粗。番茄全部采摘完拉秧時進行破壞性取樣，葉面積采用打孔稱重法測定，根系采用挖掘法取樣。將地上部分和清洗后的根系分別放入檔案袋內，在105 ℃下烘30 min殺青，并在75 ℃下烘至恒質量，用精度為0.01 g的電子天平稱取干質量。

1.4 數據分析

采用SPSS 22.0數據處理軟件進行方差分析(Duncan法)，SigmaPlot 12.5作圖。

2 結果與分析

2.1 溝灌方式和灌水量對番茄株高的影響

適宜的株高有利于株型的改善，使冠層分布合理[2]，同時也是協調作物營養生長和生殖生長的前提。從表2可以看出，溝灌方式和灌水量對番茄株高的影響都是隨著生育期的推進呈現出越來越顯著的效應，且溝灌方式對株高的影響效應滯后于灌水量的影響效應；溝灌方式和灌水量的耦合效應對各時期番茄株高的影響都不顯著。對拉秧前測定的番茄最終株高分析表明，相同灌水量下交替隔溝灌溉處理的株高都要比常規溝灌處理的低，交替隔溝灌溉對番茄的營養生長有一定的抑制作用；而在兩種溝灌方式下提高灌水量均會顯著增加番茄的株高，造成番茄植株的徒長。

表2 溝灌方式與灌水量對番茄株高的影響 cm

注：同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著；*表示在差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

2.2 溝灌方式和灌水量對番茄莖粗的影響

莖粗是反映了作物植株健壯程度的重要指標。表3為不同處理下番茄植株在不同時期的莖粗情況，可以看出，溝灌方式和灌水量對番茄植株莖粗的影響效應與株高類似，都表現出由不顯著到顯著最后極顯著的過程，其中溝灌方式對莖粗的影響效應到后期才表現顯著，而灌水量的影響效應在中期即表現顯著；溝灌方式和灌水量的耦合效應對各個時期的番茄莖粗也無顯著影響。從對番茄植株最終莖粗的影響分析，兩種溝灌方式下莖粗均在K2灌水量時達到最大，之后隨著灌水量的增加莖粗逐漸減小，同時過低的灌水量(K1)對莖粗的生長也表現出負效應，這與潘銅華[5]的研究結果基本一致。

2.3 溝灌方式和灌水量對番茄葉面積指數的影響

葉面積指數(Leaf Area Index，LAI)是反映作物群體結構的重要指標，合適的LAI能夠使作物充分利用光能。如果LAI過大會使作物群體的通風、透光性減弱，并且增加水分、養分的消耗；如果LAI過小，雖然有利于通風、透光，但同時也會導致光合作用的有效葉面積減少[6]。從圖1可以看出，相同溝灌方式下灌水量對番茄LAI的影響顯著，LAI均隨灌水量的增加而增加；在相同灌水量時AFI處理番茄的LAI雖比CFI大，但是差異均未達到顯著水平。

表3 溝灌方式與灌水量對番茄莖粗的影響 mm

圖1 溝灌方式與灌水量對番茄葉面積指數的影響Fig.1 Effect of furrow irrigation pattern and irrigation amount on leaf area index of tomato

2.4 溝灌方式和灌水量對番茄根冠比的影響

根冠比是反映作物長勢的重要指標。圖2為各處理番茄拉秧時的根冠比情況，可以看出，溝灌方式和灌水量對根冠比的影響顯著。相同溝灌方式下，根冠比都是隨灌水量的增加呈先增加后減小的趨勢，CFI下在K3灌水量時達到最大(0.070 6)，AFI下在K2灌水量下達到最大(0.073 4)。相同灌水量下AFI處理的根冠比顯著大于CFI處理(K3灌水量下除外)，這可能是由于AFI處理可以抑制作物地上部分的冗余生長，同時對根系進行干濕交替鍛煉，促進根系的生長發育造成的[7]。

圖2 溝灌方式與灌水量對番茄根冠比的影響Fig.2 Effect of furrow irrigation pattern and irrigation amount on root-canopy ration of tomato

3 結 語

控制作物根區水分供應模式和供應量、改變作物的生存環境是減少作物生長冗余、調節作物營養生長、使作物向著最優化方向發展的一種重要的管理手段[7]。本研究表明在溫室番茄上面應用交替隔溝灌溉，對番茄前期的株高、莖粗影響不顯著，但隨著生長階段的推進，在中后期其影響效應逐漸凸顯。對番茄最終的株高、莖粗以及根冠比的分析表明，交替隔溝灌溉能夠明顯抑制株高的生長，增加植株的莖粗，增大根冠比，即相較于常規溝灌，交替隔溝灌溉下的番茄植株明顯壯實。但是在本研究中，溝灌方式對LAI并未表現出明顯的影響，這和其他學者[8]的研究結果不太一致，可能是由于試驗作物不同導致群體結構有較大差異所引起。

依據蒸發皿蒸發量，通過選取合適的作物-皿系數Kcp確定作物的灌水量，在溫室滴灌番茄[9]、溫室地下滴灌黃瓜[10]上面已有報道，但在交替隔溝灌溉條件下依據蒸發皿蒸發量指導溫室番茄灌水的研究尚未有報道。本研究表明，灌水量對番茄的營養生長影響作用明顯，增加灌水量會顯著增加番茄的株高和LAI，容易造成番茄植株的徒長；莖粗在作物-皿系數Kcp由0.8增加到1.2過程中一直呈遞減的趨勢，但在Kcp為0.6的處理下莖粗同樣表現較小，可能是由于在Kcp取0.6時，番茄虧水嚴重，已對植株的正常生長造成影響；在CFI、AFI下根冠比隨灌水量的增加均表現出先增后減的趨勢，AFI-K2處理的根冠比在所有處理最大。

通過綜合分析溝灌方式和灌水量對番茄株高、莖粗、葉面積指數以及根冠比的影響表明，交替隔溝灌溉相較于常規溝灌更有利于番茄植株的生長；過高(Kcp取1.2)或過低(Kcp取0.6)的灌水量均不利于番茄植株的生長，適中的灌水量(Kcp取0.8或1.0)不僅會使番茄植株健壯，同時也會使LAI處于一個較為合理的大小。另外，本研究只是針對不同溝灌方式和灌水量對番茄生長指標的影響做了一些探討，而對番茄產量、品質的影響還在進一步的研究中。

[1] Tang L, Li Y, Zhang J. Physiological and yield responses of cotton under partial rootzone irrigation[J]. Field Crops Research. 2005,94(2-3):214-223.

[2] 杜太生，康紹忠，王振昌，等. 隔溝交替灌溉對棉花生長、產量和水分利用效率的調控效應[J]. 作物學報，2007,33(12):1 982-1 990.

[3] 杜社妮，梁銀麗，翟 勝，等. 不同灌溉方式對茄子生長發育的影響[J]. 中國農學通報，2005,(6):430-432.

[4] 張利東，高麗紅，張柳霞，等. 交替隔溝灌溉與施氮量對日光溫室黃瓜光合作用、生長及產量的影響[J]. 應用生態學報，2011,(9):2 348-2 354.

[5] 潘銅華. 溫室番茄長季節基質袋培水肥耦合效應研究[D]. 陜西楊凌：西北農林科技大學, 2015.

[6] 劉 浩. 溫室番茄需水規律與優質高效灌溉指標研究[D]. 北京：中國農業科學院, 2010.

[7] 孫景生，康紹忠，蔡煥杰，等. 交替隔溝灌溉提高農田水分利用效率的節水機理[J]. 水利學報，2002,(3):64-68.

[8] 杜社妮，白崗栓，梁銀麗. 灌溉方式對黃瓜生長、產量及水分利用效率的影響[J]. 浙江大學學報(農業與生命科學版)，2010,(4):433-439.

[9] Yuan B, Kang Y, Nishiyama S. Drip irrigation scheduling for tomatoes in unheated greenhouses[J]. Irrigation Science， 2001,20(3):149-154.

[10] Wang Z, Liu Z, Zhang Z, et al. Subsurface drip irrigation scheduling for cucumber (Cucumis sativus L.) grown in solar greenhouse based on 20 cm standard pan evaporation in Northeast China[J]. Scientia Horticulturae, 2009,123(1):51-57.