□黃 凱 □李明慧 □張俊峰（河南省豫東水利工程管理局三義寨分局）

滴灌控制土壤水分對(duì)日光溫室番茄生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

□黃 凱 □李明慧 □張俊峰（河南省豫東水利工程管理局三義寨分局）

在日光溫室中研究滴灌條件下不同土壤水分控制下限對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育以及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，只有適宜的土壤含水量才有利于番茄植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量提高；各生育階段的水分脅迫對(duì)番茄的生育和產(chǎn)量均會(huì)造成不利影響，其中以中期缺水對(duì)產(chǎn)量影響最大。根據(jù)番茄不同生育階段的生理特性及其需水特征確定其相應(yīng)適宜的土壤含水量范圍（占田間持水量的百分比）為：前期58%～63%，中期68%～73%，后期68%～73%。

日光溫室；滴灌；番茄生長(zhǎng)；產(chǎn)量

0 引言

近幾年，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，滴灌作為農(nóng)業(yè)灌溉中的一項(xiàng)新技術(shù)，逐步應(yīng)用于日光溫室蔬菜栽培，但由于灌溉過(guò)程中，多以經(jīng)驗(yàn)為主，缺乏科學(xué)的量化指標(biāo)，使滴灌的節(jié)水、增產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)難以充分發(fā)揮。因此，研究日光溫室蔬菜節(jié)水灌溉制度，達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)已成為生產(chǎn)實(shí)踐中迫切需要解決的問(wèn)題。番茄是全世界栽培最為普遍的果菜之一。我國(guó)有大面積溫室、塑料大棚及其他保護(hù)地設(shè)施栽培。全國(guó)各地普遍種植，并且栽培面積仍在繼續(xù)擴(kuò)大。因而研究日光溫室番茄在不同灌水處理下的產(chǎn)量及水分利用效率，可為制定科學(xué)合理的灌溉制度、日光溫室番茄栽培的水分管理提供理論依據(jù)。

有關(guān)番茄的生長(zhǎng)發(fā)育狀況和產(chǎn)量的影響，以及灌水指標(biāo)、灌溉制度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已做了大量的研究。Smajstrata等研究了不同土壤水分吸力(10,15,20kPa)時(shí)番茄的生長(zhǎng)發(fā)育狀況。Harmanto等人（2005）研究了不同滴灌水平（灌溉制度分別為100%、75%、50%和25%ETc，ETc采用Peman-Monteith公式計(jì)算）對(duì)溫室番茄生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率的影響，結(jié)果表明，溫室番茄的最優(yōu)需水量為75%ETc，并推薦熱帶溫室番茄的灌水量為4.10～5.60 mm/d。Borin.M（1990）研究認(rèn)為番茄的灌水下限應(yīng)為田間持水量的68%，該點(diǎn)有利于番茄的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量提高。Gamayun.L.M（1980）研究表明，在番茄的全生育期，土壤含水量60%開(kāi)始灌水產(chǎn)量較高。在前人研究成果的基礎(chǔ)上，本文通過(guò)探討日光溫室番茄栽培中不同生育階段不同水分處理方式對(duì)其生長(zhǎng)、產(chǎn)量及水分利用效率的影響，分析番茄節(jié)水和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的機(jī)理，為進(jìn)一步擬定合理的灌溉制度提供一定的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年在惠北水利科學(xué)試驗(yàn)站的日光溫室中進(jìn)行，溫室共劃分為25個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積7 m2×1 m2。幼苗在2015年3月9日定植，為確保幼苗的成活率，定植后各處理均進(jìn)行一次灌水，水分處理試驗(yàn)從定植后35 d開(kāi)始進(jìn)行。每小區(qū)栽兩行，行距×株距為0.50 m×0.40 m，在每行上鋪設(shè)滴灌管，滴頭間距與株距相同。各處理灌水量由水表控制，當(dāng)測(cè)定的土壤含水量值降到設(shè)計(jì)范圍內(nèi)時(shí)開(kāi)始對(duì)該處理進(jìn)行灌水。

試驗(yàn)將番茄生育期劃分為3個(gè)階段：前期（3.90～4.20），中期（4.21～5.31），后期（6.1～7.12）。每個(gè)生育階段土壤水分采用高、中、低、水分虧缺4種土壤含水量下限控制水平（前期沒(méi)有高水分處理）。共設(shè)置9個(gè)處理，由于在實(shí)際過(guò)程中很難控制灌水下限，所以每個(gè)處理均設(shè)一個(gè)5%范圍值（為田間持水率的百分?jǐn)?shù)），每個(gè)處理2個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)處理見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)處理設(shè)置表

1.2 試驗(yàn)觀測(cè)內(nèi)容與研究方法

采用烘干法測(cè)定土壤含水量，取土至表層以下100 cm，每20 cm取樣，每7 d測(cè)定1次，耗水量采用水量平衡法計(jì)算：

各處理選擇3株發(fā)育正常的植株定期觀測(cè)，記錄番茄生育期內(nèi)重要特征出現(xiàn)的時(shí)間，觀測(cè)項(xiàng)目主要有葉面積、株高，以反映作物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程。

水分利用效率是指單位水量消耗所生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品數(shù)量[9]，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，作物水分利用效率可由同一面積上收獲的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品總量除以消耗的總水量得到：

灌溉水利用效率是指單位灌溉水量消耗所增加的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品數(shù)量[9]，其計(jì)算公式如下：

以上式中，WUE為水分利用效率（kg·m-3）；IWUE為灌溉水利用效率（kg·m-3）；Ya為作物產(chǎn)量(kg·hm-2)；ETa為作物實(shí)際耗水量(m3·hm-2)；I為灌水總量(m3·hm-2)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 番茄耗水量與耗水規(guī)律

表2 不同水分處理番茄各生育階段耗水量表

表2給出了不同水分處理番茄各生育階段耗水量及耗水強(qiáng)度，由表2可知，各生育階段耗水強(qiáng)度不同，不同階段的耗水強(qiáng)度不僅受氣象因素的影響，同時(shí)也受作物生理生態(tài)發(fā)育和土壤水分狀況的影響。水分適宜的番茄，全生育期總耗水量542.22 mm,各時(shí)段耗水量占全生育期耗水量的百分比分別為13.00%、39.58%、47.42%，相應(yīng)的日平均耗水強(qiáng)度分別為1.68、5.37、5.98 mm/d。前期耗水強(qiáng)度較小，此期氣溫低，苗小，土壤蒸發(fā)和葉面蒸騰都處在低耗水階段。進(jìn)入中期，隨著氣溫的升高及莖葉的生長(zhǎng)和葉片數(shù)的增加，耗水強(qiáng)度逐漸增大。番茄耗水強(qiáng)度高峰在后期，該期植株株高、葉面積都達(dá)到最大值，此時(shí)處在盛夏，又處在結(jié)果盛期，所以耗水量大。其它處理情況由表可以看出，處理T3、T8、T9后期耗水強(qiáng)度都小于中期，這是由于處理T3中期是豐水處理，土壤水分控制下限高于后期，灌水量大，耗水量也大，導(dǎo)致耗水強(qiáng)度增大，高于后期。處理T8、T9分別是后期水分虧缺處理，耗水強(qiáng)度較小，低于中期。

不同水分處理的耗水量見(jiàn)表2，番茄全生育期耗水量的變化整體上呈現(xiàn)出遞增趨勢(shì)。從總耗水量來(lái)看，番茄任何一個(gè)生育階段水分虧缺或過(guò)大都會(huì)影響整個(gè)生育期的總耗水量。水分虧缺則總耗水量小，水分大則總耗水量大。

2.2 不同水分處理對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響

2.2.1 株高

圖1給出了不同生育階段水分處理溫室番茄株高的變化，從圖中可以看出，隨著生育階段的推移，各處理番茄株高均不斷增大，定植后77 d達(dá)到最大值，隨后株高基本保持不變。

前期水分處理對(duì)番茄株高的影響如圖1a所示：定植后35d之內(nèi)3個(gè)處理株高沒(méi)有顯著差別是因?yàn)閷?duì)前期水分處理從第36d開(kāi)始，處理T1灌水后株高明顯高于處理T4、T2，中、后期3者水分處理一樣。進(jìn)入中期，T4處理表現(xiàn)出復(fù)水后的補(bǔ)償效應(yīng)，株高增長(zhǎng)速率明顯高于T2，在這段時(shí)間內(nèi)幾乎接近T1。但最終株高的大小順序?yàn)門1＞T4＞T2。

中期進(jìn)行土壤水分處理對(duì)番茄株高的影響如圖1b所示：總體增長(zhǎng)趨勢(shì)是中期比前期平緩，番茄前期以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，中期是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并進(jìn)時(shí)期，此期番茄果實(shí)膨大吸收水分和養(yǎng)分，導(dǎo)致株高增長(zhǎng)緩慢。4個(gè)處理番茄株高在前期沒(méi)有差別，中期開(kāi)始進(jìn)行水分處理后，4個(gè)處理株高差異逐漸明顯，土壤水分控制下限越高，株高越大，土壤水分控制下限越低，株高越小，即：T3＞T4＞T5＞T6。這表明，水分充足條件下有利于番茄株高生長(zhǎng)，水分虧缺條件下番茄株高明顯受到抑制。

番茄后期水分處理株高如圖1c所示：4個(gè)處理株高沒(méi)有明顯差異，變化趨勢(shì)基本一致，這是因?yàn)樵趯?duì)番茄后期進(jìn)行水分處理之前已對(duì)番茄打頂，人為的停止番茄株高的增長(zhǎng)。后期水分處理停止對(duì)番茄株高的測(cè)量。

圖1 不同階段水分處理日光溫室番茄株高的變化圖

2.2.2 葉面積指數(shù)（LAI）

番茄葉面積指數(shù)表現(xiàn)為：前期小，中期大，后期小的變化規(guī)律，呈現(xiàn)“S”型曲線變化。前期由于植株個(gè)體矮小，葉片數(shù)較少，葉面積指數(shù)也較小，進(jìn)入中期，植株生長(zhǎng)旺盛，葉片數(shù)增多，葉面積增大，葉面積指數(shù)幾乎成直線上升，到中后期葉面積達(dá)到最大，葉面積指數(shù)也達(dá)到最大，此后，由于群體趨于封閉，下部葉片接受光越來(lái)越少，加之植株逐漸衰老，下部葉片逐漸黃化和脫落，葉面積指數(shù)逐漸變小。

由圖2可知：前期、中期水分處理對(duì)番茄葉面積指數(shù)的影響，與對(duì)番茄株高的影響相似。葉面積指數(shù)隨著土壤含水量的增大而增大。前期處理T1、T4灌水后葉面積指數(shù)明顯高于前期不灌水的處理T2。中期水分處理葉面積指數(shù)的結(jié)果是：T3＞T4＞T5＞T6。后期水分處理對(duì)番茄葉面積指數(shù)的影響不大，各處理比較接近，進(jìn)入后期番茄以生殖生長(zhǎng)為主，葉面積基本都達(dá)到最大，葉面積的增長(zhǎng)速率減緩，所以各水分處理之間對(duì)比差異不大。

圖2 不同階段水分處理日光溫室番茄葉面積指數(shù)的變化圖

2.3 不同水分處理對(duì)番茄產(chǎn)量和水分利用效率的影響

表3 不同水分處理對(duì)番茄產(chǎn)量和水分利用效率的影響表

選取處理T4做為對(duì)照，各處理相對(duì)于處理T4的產(chǎn)量百分?jǐn)?shù)如表3所示，處理T2、T6、T9與處理T4相比分別減產(chǎn)：21. 5%、24.2%、17.4%，這表明不同生育階段的水分虧缺都會(huì)造成番茄嚴(yán)重減產(chǎn)。一般認(rèn)為灌水量大，產(chǎn)量就高，但試驗(yàn)表明灌水量大，產(chǎn)量不一定高。處理T1、T3、T7都屬于高水分處理，但與處理T4相比都有不同程度的減產(chǎn)。處理T5、T8,分別減產(chǎn)：22. 0%、9.1%，同樣是低水分處理，但對(duì)番茄產(chǎn)量的影響卻相差很大，可見(jiàn)，番茄中期對(duì)缺水最為敏感，對(duì)產(chǎn)量影響也最大，此期為其需水臨界期，需確保水分供應(yīng)。

表3還給出了日光溫室番茄不同水分處理的灌水量、耗水量、水分利用效率及灌溉水利用效率，由表3可知，處理T7的耗水量和灌水量均為最大，但是，WUE、IWUE都小，產(chǎn)量也低。處理T6的耗水量和灌水量均為最小，雖然WUE、IWUE大，但是，產(chǎn)量比較低。處理T3產(chǎn)量高，WUE也高，但I(xiàn)WUE卻低于處理T4，就節(jié)水灌溉而言，處理T4更優(yōu)于處理T3。綜合以上所有處理對(duì)比分析，可知，處理T4為最優(yōu)處理，產(chǎn)量、WUE、IWUE分別為66958.10 kg/hm2、12.35 kg·m-3、30.82 kg·m-3，適宜番茄生長(zhǎng)，不僅可以提高番茄產(chǎn)量，而且可以提高日光溫室番茄的水分利用效率、灌溉水利用效率，從而達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)。

3 結(jié)論

研究并掌握作物與水的關(guān)系及在不同生育過(guò)程中的作用，針對(duì)作物的不同生育階段的生理特性及其需水特征確定其相應(yīng)適宜的土壤含水量范圍可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水高產(chǎn)的良好效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同生育階段的水分處理不同，對(duì)番茄的株高、葉面積、產(chǎn)量及水分利用效率的影響不同。水分虧缺抑制番茄生長(zhǎng)并影響產(chǎn)量的提高。中期缺水對(duì)番茄產(chǎn)量影響最大，此期為其需水臨界期，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)需確保水分供應(yīng)。

當(dāng)土壤含水量范圍控制在前期58%～63%、中期68%～73%、后期68%～73%時(shí)，番茄產(chǎn)量及水分利用效率高，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水高產(chǎn)的目標(biāo)，為更好的節(jié)約灌水，達(dá)到番茄增產(chǎn)增收提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

[1]張輝，張玉龍，虞娜，等.溫室膜下滴灌灌水控制下限與番茄產(chǎn)量、水分利用效率的關(guān)系[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39(2)：425-432

（責(zé)任編輯：韋詩(shī)佳）

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2016-08-15