不同水分處理對無土栽培番茄根系的影響

夏海波，于曉蕾，黃 乾

（1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014；2.山東省現代農業節水工程技術研究中心，山東 濟南 250014）

根系是植物吸收水分和養分的重要部分，在無土栽培基質中的分布狀況及其根系特征參數的高低直接影響植株對基質中水分的吸收，從而影響植株地上部分的生長發育。對于冬暖式大棚內的番茄，灌水量的多少能影響番茄根系生物量及其在無土栽培基質中的分布。國內學者對根系的研究主要集中在土壤環境中作物根系，如栗巖峰[1]等研究表明番茄根系具有直根系特點，即主根與側根主次分明，主根向下延伸強勢，隨深度的增加，整根根長密度快速遞減；方志剛[2]等研究表明適當的水分灌溉和充分灌水量處理根量水平分布差異性不大；齊廣平[3]等研究表明根系生物量隨灌溉量減少而遞增，隨土壤深度加深而減少。目前對于無土栽培番茄根系的研究鮮有涉及，本試驗通過研究不同水分處理對無土栽培番茄根系的影響，為無土栽培作物的需水規律研究提供理論依據。對無土栽培條件下蔬菜的水肥高效利用及提高生產效益具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗在萊蕪區棲龍灣村蔬菜基地冬暖式大棚內的無土栽培種植溝內進行，采用的番茄品種為瑞星大寶，一條番茄種植溝種植2 行，每行種植21 株。全生育期各個處理肥料用量相同。固體基質采用草炭、蛭石、珍珠巖、椰康、牛糞發酵物等成分組成。

1.2 試驗設計

每個試驗小區布置6 個無土栽培種植溝，種植溝為梯形（上口40 cm，下口30 cm，深度40 cm）。種植溝內鋪設0.12 mm 厚度的塑料薄膜作為隔水層與周圍土壤隔開，溝內放置固體基質。每條種植溝布置2 條滴灌管。滴灌管置于基質表層，每兩條一組，組內滴灌管間距0.4 m。種植溝內布置了TRIME 有機水分測管，測管長50 cm，底部與隔水薄膜接觸，上部露出基質10 cm。將番茄生長期劃分為定植—開花坐果期和結果期2 個試驗階段。在定植—坐果期，生育期較短，植株的根系尚淺，主要使用無土栽培表層基質的水分，各試驗處理的水分上、下限相同，上限為田間持水率的100%，下限為田持的70%；從結果期開始，設田持的55%、65%和75%等三個水分處理下限，田持的85%和100%兩個水分處理上限，共計6個處理。

1.3 指標測定及方法

1）根系體積：試驗作物拔秧前，在每個處理中選取有代表性的3 株番茄植株，取其根系，采用排水法測量根系體積。取出量筒（具體的量筒規格根據樣品的根系大小而定）注入適量水，記錄下量筒讀數。首先用濾紙吸干清洗根系時殘留的水分，放入量筒內，并用玻棒將番茄根系全部浸泡入水里，再次記錄下量筒讀數，番茄樣品根體積為兩次數值之差。

2）根系鮮重、干重：鮮重采用天平測量，將清理好的根系置于天平上測量，取3 次平均值為樣品鮮重：干重采用烘干法測量，將所采番茄樣品根系放入烘箱中，首先在105 ℃下殺青30 min，再調至75 ℃進行烘干24 h，取出用天平稱重，為番茄樣品干重。

3）根系特征參數：在每個處理中選取有代表性的3 株番茄植株，6 組水分處理共計18 棵。采用水洗根法對番茄根系進行處理，用小水流沖洗將番茄根系中的栽培基質清理干凈，在進行水洗根時，盡量把對毛根的破壞做到最小。對清理好的根系，采用根系專用掃描儀Epson V800 進行根系圖像掃描，之后通過WinRHIZO 根系分析軟件進行番茄根系的分析，從而獲取不同處理番茄根系的特征參數，如總根長、根表面積、根尖數等見表1。

2 結果與分析

2.1 對番茄根系形態的影響

表1 給出了不同水分處理下番茄根系的特征參數。由表1 可以看出，基質上限為田持100%時的三組處理中，番茄各項根系參數均呈現隨著水分下限增加逐步增加的趨勢，水分處理T3 各項根系特征參數最大；基質上限為田持85%時的三組處理中，番茄各項根系參數均呈現隨著水分下限上升先上升后下降的趨勢，水分處理T5 各項根系特征參數最大?；|上限為田持100%的三組處理各參數平均值均小于基質上限為田持85%的三組處理的平均值。在無土栽培條件下可通過適當控制基質的水分上限含量來調節番茄根系的特征。

表1 不同水分處理下番茄根系特征參數

2.2 對番茄根系不同直徑根長度的影響

圖1 為不同水分處理下番茄根系不同直徑根系長度的柱狀圖，由圖1 可以看出番茄的根系主要集中在直徑2 mm 以下，植株對栽培基質中的營養水分吸收起重要作用的毛根多為2 mm以下，各處理直徑2 mm 以下根長占比均超過了根系總長度的35%。基質上限為田持100%的3組處理中，直徑2 mm 以下的根系呈現隨著水分下限的上升先上升后下降趨勢，2～4 mm、4～6 mm、6～8 mm 直徑的根系呈現趨勢與2 mm 以下的根系一致，＞8 mm 直徑的根系呈現隨著水分下限的收到逐步收到的趨勢；在水分上限為85%田間持水率的3 組處理中，直徑2 mm 以下的根系呈現隨著水分下限的上升先上升后下降趨勢，2～4 mm、4～6 mm、6～8 mm 直徑的根系呈現趨勢與2 mm 以下的根系一致。＞8 mm 直徑的根系均呈現隨著水分下限的上升逐步上升的趨勢。

圖1 不同水分處理下番茄根系不同直徑根系的長度

在總根長方面，基質上限為田持100%的三組處理中，水分處理T3 總根長最大，分別比T1、T2 高23.4%、7.2%?；|上限為田持85%的三組處理中，水分處理T5 總根長最大，分別比T4、T6高19.0%、2.5%。表明水分處理T3、T5 更有利于番茄根系的生長發育。

2.3 對番茄根系干重的影響

圖2 為不同水分處理下番茄根系的干重柱狀圖。由圖2 可以看出，基質上限為田持100%時，根系的單株平均干重隨著基質水分下限的上升而上升，即T3（5.0 g/株）＞T2（5.72 g/株）＞T1（7.08 g/株），同時基質上限為田持85%的三個處理的根系干重大于基質上限為100%的三個處理，處理T5 單株根干重最大（8.98 g/株）。同理得出，不同基質水分處理的單株平均鮮重與干重具有相同的規律，番茄單株干重占鮮重的14.7～17.0%，當基質水分上限為85%時比基質水分飽和有利于番茄根系的生長發育。

圖2 不同水分處理番茄根系干重

3 結論

1）在無土栽培條件下黃瓜可以通過適當控制水分上，下限含量調節根系分步。當相同水分下限條件下，上限為田持100%處理的番茄根系形態參數小于水分上限為田持85%的處理。

2）基質上限為田持100%的三組處理中，水分處理T3 更有利于番茄根系的生長發育；基質上限為田持85%的三組處理中，水分處理T5 更有利于黃瓜根系的生長發育。

3）基質上限為田持100%時，根系的單株平均干重隨著基質水分下限的上升而上升。