不同灌溉方式對設施櫻桃番茄生長及品質的影響

牛 寧，郭金芬，景 博，蔣希瑤，趙明偉，刁 明

(石河子大學農學院園藝系/特色果蔬栽培生理與種質資源利用新疆生產建設兵團重點實驗室，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】櫻桃番茄(LycopersiconesculentumMill.)，為茄科番茄屬栽培番茄的一個變種，是以成熟多汁漿果為產品的1年生草本植物[1]，因果實成串且酷似櫻桃而得名[2]。櫻桃番茄果形多樣，具有很高的營養價值，含有人體所必需的營養元素和抗氧化物質，主要包括鈣、鎂、鐵、鋅以及番茄紅素、β-胡蘿卜素、黃酮類物質和VC[3-4]，其果汁中含有微量的甘汞[5-6]。新疆農業屬典型的荒漠綠洲灌溉農業，太陽輻射量大，光照充足，降雨量小，蒸發量大、晝夜溫差大，有效積溫高，非常有利于櫻桃番茄干物質、可溶性固形物的積累以及番茄紅素的生成，是適宜種植櫻桃番茄的區域之一。櫻桃番茄生長發育對溫度要求較高，生產上以保溫采光、設施設備和配套技術完善的日光溫室為主，進行周年生產。櫻桃番茄植株生長發育對礦質營養的需求主要來自土壤及施肥，但傳統的櫻桃番茄生產由于土壤連作，過量施肥(尤其施用氮肥)，缺少精準水肥管理經驗，使得櫻桃番茄的產量、品質和種植效益嚴重下降。因此，設施無土栽培成為提高櫻桃番茄產量和品質的重要方式。【前人研究進展】魏代芳等[7]、高敏[8]、李英等[9]介紹了櫻桃番茄無土栽培的育苗、定植、病蟲害防治等田間管理技術；孫世海等[10]、林春華等[11]研究發現采用固體基質和有機肥配方施肥的方式能顯著提高無土栽培櫻桃番茄的產量；Bautista Jesus等[12]研究發現使用營養液與粉狀有機礦物肥能顯著提高無土栽培櫻桃番茄的品質；Elena Coyago-Cruz等[13]研究發現調虧灌溉影響櫻桃番茄的產量與品質，國內也引進了很多無土栽培技術[14-17]。潮汐式灌溉是針對用水和營養液栽培提出的一種節水高效的新型灌溉方式[18]，通過控制系統定時將水或者營養液從底部緩慢注入育苗槽，待水或者營養液由下而上浸潤整個基質時，再將剩余的水或營養液抽回儲液罐[19]。潮汐式灌溉成為無土栽培灌溉的主要方式[20-21]。【本研究切入點】目前，在黃瓜、辣椒等栽培中潮汐式灌溉的研究較多[22-24]，但在櫻桃番茄栽培上的研究還鮮有報道。高艷明等[25]研究發現，與頂部灑水灌溉相比，潮汐灌溉處理的黃瓜植株生長勢強，壯苗指數高，節水24.0%～33.72%。張黎等[24]發現與滴灌栽培相比，潮汐灌溉處理的八仙花生長快、品質好。研究不同灌溉方式對設施櫻桃番茄生長及品質的影響。【擬解決的關鍵問題】設計基于水肥一體化的無土栽培模式中不同灌溉方式，系統分析不同灌溉方式對櫻桃番茄生長、品質及光合作用的影響，為新疆設施無土栽培櫻桃番茄的水肥精準管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試品種為高糖櫻桃番茄，屬于無限生長型，生育期長，需肥量大，耐肥力強。2019年7月5日采用72孔穴盤播種育苗，2019年8月10日幼苗長至3～4片真葉時選擇長勢均勻一致的健壯苗定植于裝有椰糠的V型潮汐式槽，種植行距為1.6 m，株距為25 cm，采用單蔓方式整枝。栽培基質椰糠購于新疆科創天達農業工程有限公司，潮汐式灌溉與滴灌設備引自與上海孫橋溢佳農業技術股份有限公司，營養液使用江蘇綠港現代農業發展有限公司研發的番茄椰糠種植專用A、B肥。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗于2019年7～12月在新疆石河子大學農學院試驗站節能日光溫室中(44°30′N，86°03′E)進行。營養液的用量因植株大小及栽培季節而異[26]，基質保持濕潤，供液的pH值控制在6.5～7.5，每隔4～6 d用電導率儀測定營養液的EC(電導率)值，番茄幼苗期EC值控制在0.8～1.3 ms/cm，生長期EC值控制在2.0～2.5 ms/cm，盛果期EC值控制在2.5～3.0 ms/cm。試驗設置3個處理：處理1，滴灌，苗期2次/d，開花期3～4次/d，結果期4～5次/d，每次澆灌時間為10 min；處理2，潮汐式灌溉，1次/4 d，每次澆灌時間為10 min。處理3，滴灌與潮汐式灌溉相結合，以4 d為1周期循環灌溉，潮汐式灌溉當天不進行滴灌，剩余3 d滴灌，滴灌方式與處理一相同。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 基質理化性質

參照《土壤農化分析》的方法測定基質的理化性質[27-29]。所用椰糠pH值為6.98，EC值為0.54 ms/cm，容重為0.23 g/cm3，持水孔隙為39.57%，通氣孔隙為11.45%，總孔隙度為51.02%。

1.2.2.2 植株生長量、干物質積累及產量

定植后每隔 7～10 d破壞性取樣，每次取樣重復3次，苗期取樣4～5株，其他生育期3株。每次取樣后，記錄株高、莖粗、葉面積，分別稱量地上部莖、葉、果鮮質量，在105℃烘箱內殺青15 min，72℃下烘干至恒質量，計算干物質量。每次整枝去掉的葉、枝和采收的果實都分別稱量其鮮、干重。試驗期間提前規劃測產區，每小區隨機選取不同穗的10個果實測定單果重，統計10株櫻桃番茄的單株產量。

1.2.2.3 果實品質

盛果期時，每處理采摘1～3穗大小均勻、著色統一的成熟果實測定品質，重復3次。考馬斯亮藍法用于可溶性蛋白含量的測定、斐林試劑法用于測定可溶性糖、根據國際標準GB/T12456-2008酸度和國際標準GB10474-98.4.2.4甲醇-甲苯抽提法分別測定可滴定酸和番茄紅素、手持式折射計(VR-112)測定可溶性固形物積累量、2, 6-二氯酚靛滴定法測定VC含量。

1.2.2.4 植株光合作用

LI-6400型光合儀用于測定櫻桃番茄不同生育期的瞬時光合速率。光合儀設置為開放氣路，以LED光作為光源，且設置不同梯度光量子通量密度(photon flux density，PFD)，控制葉室溫度為25℃。選取自頂端至基部第3～5片真葉進行測量。分別選取植株上、中、下部功能葉(上部倒數第3片葉，下部從底部上數第3片葉以及中部花、果實附近葉片)進行光合作用-光響應曲線的測定，以確定各生育期功能葉片的最大光合速率(PLMX)，每處理重復3次。

1.3 數據處理

用Excel 2013統計數據，SPSS 21軟件對數據進行分析，Duncan’s新復極差法用于差異顯著性檢驗(P<0.05)，ORIGIN PRO 8.5軟件用于繪圖。數據結果以平均值±標準差(Mean±SD)表示。

2 結果與分析

2.1 不同灌溉方式對櫻桃番茄生長與產量影響

2.1.1 不同灌溉方式對櫻桃番茄生長形態影響

研究表明，不同灌溉方式對不同生育期櫻桃番茄生長形態有著不同程度的影響。苗期至開花期各處理櫻桃番茄的株高差異較小，處理1櫻桃番茄的株高在開花期至坐果期要高于其它處理，盛果期達到310.82 mm，盛果期處理2番茄的株高最低，為252.16 mm；灌溉方式對苗期至開花期櫻桃番茄葉面積的影響差異不明顯，坐果期以后，處理1櫻桃番茄葉面積迅速增長，明顯高于其他處理，盛果期時達到10.99 dm2，處理2葉面積最小，為7.41 dm2；各灌溉方式對櫻桃番茄的莖粗從苗期至開花期增長最快，處理2高于處理1、3。圖1

圖1 不同灌溉方式對不同生育期櫻桃番茄生長形態的變化

不同灌溉方式對不同生育期櫻桃番茄干鮮重有著不同程度的影響。處理1的地上部分鮮重顯著高于其它處理，分別為處理2、3的1.59與1.28倍，處理2地上部分鮮重最低，為1 208.83 g；處理3的地上部分干重要顯著高于處理2，是處理2的1.49倍，但是與處理1無顯著性差異；地下鮮重3處理之間無顯著性差異，處理1最大，為213.50 g，處理3最小，為169.64 g；地下干重在處理3下最大，為9.85 g，顯著高于處理2，與處理1無顯著性差異。表1

2.1.2 不同灌溉方式對櫻桃番茄果實商品性與果實產量的影響

不同灌溉方式對櫻桃番茄果實果型有不同程度的影響，處理1的果橫徑要顯著高于其處理3，是處理3的1.19倍，與處理2無顯著性差異，果長、果實壁厚及果實硬度各處理之間無顯著性差異，處理3下果型指數顯著高于處理1、2，分別為處理1、2的1.23和1.19倍。表2

表2 不同灌溉方式下櫻桃番茄果實商品性變化

不同灌溉方式對櫻桃番茄產量也有影響。處理3單果重顯著高于處理1、2，分別提高了44.04%、34.16%，處理1的單果重最低；處理3單株產量顯著高于處理1、2，分別提高了31.68%、21.89%，同樣處理1單株產量最低；處理3的折合產量顯著高于處理1、2，分別提高了28.51%、19.70%，處理1折合產量最低。表3

表3 不同灌溉方式下櫻桃番茄產量變化

2.2 不同灌溉方式對櫻桃番茄營養品質的影響

研究表明，不同灌溉方式對櫻桃番茄營養品質存在著不同程度的影響。處理3可溶性固形物含量顯著高于其余處理，為12.95%，其次是處理2，處理1的可溶性固形物含量最低，為10.01%；各處理的可溶性蛋白含量、有機酸含量和番茄紅素含量及VC含量無顯著性差異；處理2的可溶性糖含量顯著高于其他處理，為25.19 mg/g FW，處理1與處理3之間無顯著性差異，處理1可溶性糖含量最低，為21.22 mg/g FW。圖2

圖2 不同灌溉方式下櫻桃番茄營養品質變化

2.3 不同灌溉方式對櫻桃番茄光合作用的影響

2.3.1 不同灌溉方式對櫻桃番茄光合參數影響

研究表明，不同灌溉方式對櫻桃番茄光合參數有不同程度的影響，處理2、3凈光合速率顯著高于處理1，為14.81 μmol·CO2/(m2·s)，處理2、3之間無顯著性差異，處理1凈光合速率最低，為8.20 μmol·CO2/(m2·s)；氣孔導度處理3顯著高于其余處理，為0.17 mol·H2O/(m2·s)，其余處理之間無顯著性差異，處理2下氣孔導度最低，為0.09 mol·H2O/(m2·s)；胞間CO2濃度處理3顯著高于處理1、2，為289.33 μmol·CO2/mol，處理2顯著高于處理1，處理1胞間CO2濃度最低，為180.14 μmol·CO2/mol；蒸騰速率處理3顯著高于處理1、2，為3.02 mmol·H2O/(m2·s)，處理2顯著高于處理1，處理1胞間CO2濃度最低，為1.99 mmol·H2O/(m2·s)。圖3

圖3 不同灌溉方式下櫻桃番茄光合參數變化

2.3.2 不同灌溉方式對櫻桃番茄光響應曲線的影響

研究表明，不同灌溉方式對櫻桃番茄光響應曲線有著不同程度的影響，隨著光強的增加，各處理櫻桃番茄凈光合速率呈現增長的趨勢，在光強達到2 000 μmol/(m2·s)時，處理2凈光合速率出現下降的趨勢。隨著光強增加，凈光合速率從高到低分別為處理3、2與1；隨著光照強度的增加，各處理氣孔導度的變化趨勢與凈光合速率一致，當光強達到2 000 μmol/(m2·s)時，處理2的氣孔導度要高于處理1；在光照強度小于1 000 μmol/(m2·s)時，處理1的蒸騰速率最大，其次是要高于處理3、處理2，當光照強度在1 000 μmol/(m2·s)至2 000 μmol/(m2·s)時，處理3的蒸騰速率增速最大；櫻桃番茄胞間CO2濃度在光強500 μmol/(m2·s)以內隨光照強度增加而急速下降，當光照強度達到1 000 μmol/(m2·s)時，各處理櫻桃番茄的胞間CO2濃度開始緩慢上升，且處理1的胞間CO2濃度最高，其次是處理3，處理2的胞間CO2濃度最低。 圖4

圖4 不同灌溉方式下櫻桃番茄光響應曲線變化

3 討 論

目前在潮汐灌溉對植物生長的影響、潮汐灌溉設備設計等方面做了相關探索[30-31]。高艷明等[25]在黃瓜潮汐灌溉育苗上研究表明，對黃瓜株高、莖粗等影響的主次順序為灌溉頻率、灌水量、灌水時間。劉宏久等[32]在番茄潮汐灌溉育苗上報道對番茄植株鮮重、植株干重、壯苗指數影響最大的是灌溉頻率，對灌溉量影響最大的是灌溉方式。試驗設置的3個處理主要區別在于灌溉頻率，滴灌與潮汐式灌溉相結合的灌溉方式在對櫻桃番茄形態指標的作用與高艷明等[25]報道一致，表明灌溉頻率在調控株型上起主要作用。而對番茄莖粗、鮮質量和干質量的影響與劉宏久等[33]報道有差異，從根系生長情況來看，處理3能較好的滿足根系需肥能力，生長最優。在潮汐式灌溉下黃瓜、西葫蘆[34]植株保持較高的光合速率，與試驗結論一致，潮汐式灌溉可促進番茄幼苗根系生長，進而増強幼苗干物質積累和光合作用。光合作用是植物積累能量和物質的基礎,水分是光合作用的重要原料,營養液灌溉量的減少會造成水分的虧缺,進而導致植物光合作用減慢,影響光合產物積累[35]。研究表明，隨著灌溉量與灌溉頻率的增加，明顯增加了櫻桃番茄凈光合速率及蒸騰速率，與于文穎等[36]研究結果一致，原因可能是灌溉量的減少導致光合速率下降主要是受氣孔因素限制,灌溉量的降低引起氣孔導度下降、CO2反應受阻,導致葉片光合能力降低。

可溶性固形物(TSS)，還原糖(RS)，有機酸(OA)，糖/酸含量比(SAR)，VC(VC)，硬度(Fn)，色指數(CI)與線性蒸散在開花和果實發育階段(II期)和果實成熟階段(III期)的季節蒸散量(ET)和ET虧缺相關[35]。研究發現，不同灌溉方式下的櫻桃番茄的VC、可溶性蛋白、有機酸、番茄紅素的含量無顯著性差異，但是隨著灌溉量的增加，可溶性固形物含量增加，可溶性糖含量在處理2下含量最高，與哈婷等[37]研究結果不一致，原因可能是糖含量的變化主要受SPS、SS 2種合成酶以及AI、NI 2種分解酶的影響，隨著果實的成熟合成酶含量逐漸降低，代謝酶的含量逐漸升高；并且灌溉量的增加顯著降低了合成酶的含量，提高了代謝酶的含量，致使成熟果實中可溶性糖含量降低，所以處理3下櫻桃番茄的可溶性糖含量顯著低于處理2[39]。研究中隨著灌水量的增加，產量呈上升趨勢，與哈婷等[38]研究結果不一致，處理3下的灌水量使椰糠水分達到飽和狀態，有利于根系對水分和養分的吸收，水分利用率達到最高。

4 結 論

4.1滴灌處理下櫻桃番茄的生長形態長勢最好，成熟期鮮干重較其他2個處理最大。

4.2滴灌與潮汐式相結合處理下櫻桃番茄果型呈橢圓狀，產量最高(1 080.74 kg/mu)。滴灌處理下櫻桃番茄可溶性蛋白(1.92 mg/g)、番茄紅素(3.49%)、有機酸含量(0.018 mg/g)、VC含量(0.21 mg/g)最高，潮汐式灌溉可溶性糖含量(25.20 mg/g)最高，滴灌與潮汐式相結合處理下可溶性固形物(12.86%)最高。滴灌與潮汐式相結合處理下光合參數都顯著高于滴灌處理與潮汐式灌溉處理。

4.3滴灌與潮汐式灌溉相結合的灌水方式最適宜櫻桃番茄的生長，具有較高的灌溉水分利用效率，且果實品質最優，產量最高。