賈永國,王淑貞,張曉磊,王淑芬
(1.河北省水資源研究與水利技術(shù)試驗推廣中心,河北 石家莊 050061;2.河北地質(zhì)大學(xué),河北 石家莊 050011)
茄子為茄科茄屬植物,在我國設(shè)施蔬菜栽培中種植面積和產(chǎn)量均居第3 位。目前有關(guān)設(shè)施茄子的研究多集中在栽培方面,其中在設(shè)施茄子節(jié)水灌溉方面研究較多。葉瀾濤等[1]研究認(rèn)為,溫室滴灌條件下茄子的全生育期灌溉定額為137.9 mm,每次灌水19.7 mm,共灌溉7 次。何寶銀等[2]研究認(rèn)為,日光溫室秋冬茬茄子的適宜灌水次數(shù)為28~38 次,平均灌水周期為7~8 d,每次灌水量280 m3/hm2,全生育期適宜的灌溉定額為7 800~10 650 m3/hm2。賈永國等[3]研究發(fā)現(xiàn),在膜下滴灌條件下,日光溫室茄子定植緩苗后生長逐漸加速,耗水量隨之加大,茄子產(chǎn)量與總耗水量之間呈二次曲線關(guān)系,茄子整個生育期的最佳耗水量為205.06 mm。鄒吉余等[4]研究認(rèn)為,滴灌條件下,茄子灌水下限在開花著果期控制在田間持水量的55%~65%、結(jié)果期控制在田間持水量的65%~75%時,生育期需水量最小,水分利用效率最高。仝國棟等[5]研究發(fā)現(xiàn),滴灌條件下不同灌溉定額處理對日光溫室茄子冠層發(fā)育、根系生長、果實產(chǎn)量及品質(zhì)均有顯著影響。梁媛媛[6]通過分析不同土壤水分控制下限對滴灌條件下溫室茄子形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)、品質(zhì)、耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率等的影響,建立了茄子產(chǎn)量與耗水量的關(guān)系曲線,并提出了溫室茄子各生育階段適宜的節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)土壤水分控制指標(biāo)。趙瑩等[7]研究發(fā)現(xiàn),小管出流條件下茄子生育期內(nèi)的耗水量隨著灌水量的增加而增加,耗水規(guī)律呈現(xiàn)前期小、中期大、后期最大的趨勢。李桓等[8]研究了各生育期不同灌水下限對茄子生長、產(chǎn)量及水分利用效率的影響,結(jié)果顯示,苗期、開花結(jié)果期、成熟采摘期的最適宜灌水下限分別為田間持水量的60%、65%和70%。劉根紅等[9]研究發(fā)現(xiàn),茄子產(chǎn)量隨著灌水量的增加呈先增加后降低的變化,其中灌水量為8 250 m3/hm2時茄子產(chǎn)量最高,達(dá)到159 253.5 kg/hm2。楊振宇[10]研究發(fā)現(xiàn),開花后隨著生育期的延長,茄子植株總耗水量呈明顯的增大趨勢,其中開花坐果期耗水量最小,盛果期耗水量最大。Senyigit 等[11]研究表明,溫室滴灌條件下,茄子灌水量為95.2~238.7 mm 時蒸散量為93.1~466.3 mm,但當(dāng)灌溉水量超過茄子需水量時,產(chǎn)量會下降。Sánchez等[12]研究表明,竇谷中部旱季茄子的最佳需水量為841 mm,滴灌時每株灌水量為8 L/d 時凈產(chǎn)出最高。Chartzoulakis 等[13]研究顯示,滴灌條件下日光溫室茄子品種Delica 的土壤水勢保持在20 kpa 以上時,土壤最大蒸散量為0.5~4.5 mm/d,相當(dāng)于生育期灌溉定額為380 mm。但截至目前,不同灌溉定額對早春茬茄子生物學(xué)性狀影響的研究鮮見報道。在滴灌條件下研究不同灌溉定額對日光溫室茄子農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響,以期確定溫室茄子滴灌的最佳灌溉定額,為華北地區(qū)溫室茄子滴灌技術(shù)的制定提供理論依據(jù)。
試驗地位于石家莊市西北郊區(qū),代表太行山山前沖積扇中部平原區(qū),地理位置東經(jīng) 114°26′、北緯 38°06′,海拔72 m;年平均氣溫12.8 ℃,多年平均降水量534.4 mm,日照時數(shù)2 758 h,無霜期194 d;地下水埋深26 m 以下;土壤質(zhì)地為粉質(zhì)壤土,0~1 m 土層平均容重(干) 為1.66 g/cm3、田間持水量為22.58%,0~40 cm 耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機質(zhì)1.36%、速效氮184.2 mg/kg、速效磷 92.6 mg/kg、速效鉀120 mg/kg。
茄子品種為圓雜5 號。2015 年1 月下旬穴盤容器育苗;4~5 片真葉時大小行定植于薄膜日光溫室內(nèi),大行距70 cm、小行距50 cm,株距40 cm,栽培密度28 570 株/hm2。茄子采用滴灌方式灌水,苗期均灌溉2 次,分別于結(jié)果初期和采收期進(jìn)行不同的灌溉次數(shù)處理,每次的灌溉定額均為22.5 mm,全生育期灌溉定額設(shè)5 個處理(表1)。小區(qū)面積4.5 m×8.0 m,隨機區(qū)組設(shè)計,3 次重復(fù)。每個小區(qū)邊緣均設(shè)保護(hù)行。
表1 不同處理的茄子灌溉次數(shù)和灌溉定額Table 1 Irrigation times and quota of eggplant in different treatments
茄子定植后,每小區(qū)隨機選擇有代表性的植株5株掛牌標(biāo)記。自定植當(dāng)天開始,每7 d 測量1 次株高、地徑粗、葉長和葉寬。用卷尺測量株高(莖基部到植株生長點的高度);用游標(biāo)卡尺測量地徑粗度(莖基部的直徑);用直尺測量植株上具有光合作用葉片的葉長和最大葉寬,計算葉面積[14]和葉面積指數(shù)(LAI):
葉面積=葉長×葉寬×校正系數(shù)
LA1=植株葉面積/植株占地面積
茄子果實成熟后,各處理單獨收獲、計產(chǎn)。每小區(qū)分別采摘門茄、對茄、八面風(fēng)茄各20 個,測定果實性狀指標(biāo)。用游標(biāo)卡尺測量果實的橫徑和縱徑;用電子天平稱量單果重;統(tǒng)計商品率(可出售果實占全部果實的比例);將樣品置于烘箱內(nèi),先105 ℃殺青30 min,再75 ℃烘干至恒重,稱量干重,計算含水率。
利用Exeel 2010 軟件進(jìn)行圖表處理;利用SPSS 20統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析,采用LSD 新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。
不同灌溉定額處理的茄子生育期株高生長均呈苗期增長緩慢、結(jié)果前期生長快速、結(jié)果后期增長逐漸減緩的趨勢(圖1)。茄子定植后隨著植株生長,其耗水量逐漸增大,T1處理由于苗期后不再灌水,水分虧缺嚴(yán)重,導(dǎo)致茄子正常生長受到明顯抑制,最終株高最低,僅36 cm;T5處理由于水分過多,造成植株貪青旺長,結(jié)果后期直至拉秧株高仍在增長,最終株高最大;其他3 個處理結(jié)果后期株高雖然仍在增長,但是增速已經(jīng)放緩,其中T4處理的株高較為適宜。
圖1 不同灌溉定額對日光溫室茄子株高的影響Fig.1 Effects of different irrigation quota on plant height of eggplant in greenhouse
不同灌溉定額處理的茄子生育期地徑粗度生長均呈苗期增長快速、結(jié)果前期生長逐漸減緩、結(jié)果后期生長趨于穩(wěn)定至基本停止的趨勢(圖2)。苗期至開花結(jié)果期是地徑粗度生長的高峰期,此時水分虧缺會抑制茄子的莖粗生長。在不同的處理中,T3處理的莖粗最大;T1處理由于水分脅迫,植株不能正常生長,致使地徑粗度最??;T5處理由于水分過多,植株旺長,致使地徑粗度也較細(xì);其他處理地徑粗度居中。
圖2 不同灌溉定額對日光溫室茄子地徑粗度的影響Fig.2 Effects of different irrigation quota on the ground diameter of eggplant in greenhouse
不同灌溉定額處理的茄子生育期LAI 變化趨勢有所差異,除T5處理呈一直增大外,其他處理均呈先增加后降低的單峰曲線(圖3)。茄子苗期植株矮小,葉片小且數(shù)量少,LAI 相應(yīng)較小。苗期之后,隨著植株快速生長,不同灌溉定額處理的茄子LAI 變化出現(xiàn)差異:T1處理水分脅迫嚴(yán)重,植株不能正常生長,LAI始終最小,在結(jié)果前期達(dá)到峰值;T5處理水分過多,植株貪青,至拉秧期LAI 仍在增大;其他3 個處理LAI 呈直線上升趨勢并持續(xù)到結(jié)果前期,結(jié)果后期LAI 增長逐漸減緩,在采收盛期達(dá)到峰值,之后由于植株逐漸衰老、部分葉片老化脫落,LAI 均開始下降,其中T3處理降速較快、T4處理次之、T2處理速較慢,整個生育期以T4處理的LAI 較為適宜。
圖3 不同灌溉定額對日光溫室茄子葉面積指數(shù)的影響Fig.3 Effects of different irrigation quota on the LAI of eggplant in greenhouse
灌溉定額對茄子果實性狀和產(chǎn)量均有極顯著的影響(表2)。不同灌溉定額處理的茄子縱徑順序為T4>T2>T5>T3>T1,除 T1處理極顯著較低外,其他處理之間差異均不顯著;橫徑和商品率順序均為 T4>T2>T5>T3>T1,單果重順序為 T4>T2>T3>T5>T1,其中 T4與 T2處理差異不顯著,但二者均與其他3 個處理差異達(dá)到了極顯著水平;含水率順序為 T4>T5>T3>T2>T1,其中 T4與 T5處理差異不顯著,但二者均與其他3 個處理差異達(dá)到了顯著水平;產(chǎn)量順序為 T4>T5>T3>T2>T1,不同處理之間差異均達(dá)到了顯著水平??梢钥闯觯琓4處理的茄子果實性狀最好,產(chǎn)量最高。T1處理水分虧缺嚴(yán)重,明顯抑制果實發(fā)育,果實性狀和產(chǎn)量均極顯著低于其他處理。
表2 不同灌溉定額對日光溫室茄子果實性狀及產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of different irrigation quota on fruit traits and yield of eggplant in greenhouse under different irrigation conditions
株高和地徑粗度是反映作物生長狀況的重要指標(biāo),地徑粗度還能反映植株的健壯程度。本研究中,茄子苗期灌溉定額處理相同,定植后株高和莖粗差異較??;此后,隨著生育進(jìn)程,不同灌溉定額處理的株高和莖粗出現(xiàn)較大差異。溫室茄子苗期為3 月中旬至4 月上旬,持續(xù)時間較短(30 d 左右),此時溫室內(nèi)溫度相對較低,植株尚處于恢復(fù)階段,根系不發(fā)達(dá),植株相對較小,耗水量也較少,少量的水分供應(yīng)便可滿足植株生長的需要,因此,水分脅迫對開花坐果前的株高和莖粗影響不大。到開花坐果期,茄子進(jìn)入營養(yǎng)生長與生殖生長并進(jìn)階段,此時植株也逐漸長大,對水分的需求量明顯增多,水分虧缺(T1處理)會嚴(yán)重影響植株的正常生長,因此株高和莖粗最?。籘5處理由于水分過多,造成植株貪青旺長,株高最大,但莖粗較細(xì);其他3 個處理株高較大、地徑較粗,其中T4處理的株高較為適宜,T3處理的地徑始終最粗。
LAI 可以較好地反映作物的群體結(jié)構(gòu),適宜的LAI可使茄子充分利用光、熱、水等資源,在一定程度上提高產(chǎn)量并改善品質(zhì)。LAI 過大,植株通風(fēng)透光性差,影響光合產(chǎn)物的合成,并加大水分和養(yǎng)分的消耗,使得營養(yǎng)生長旺盛、生殖生長減弱,造成產(chǎn)量降低。LAI 過小,雖然可以提高植株的通風(fēng)透光性,但總光合面積減少,影響光合產(chǎn)物的形成與積累,最終產(chǎn)量也不高。土壤水分狀況對茄子LAI 具有明顯的調(diào)控作用,本研究中,茄子整個生育期以T4處理的LAI 較為適宜。
充足的水分供應(yīng)是保證茄果正常發(fā)育不可缺少的條件。土壤中水分充足,不僅可以促進(jìn)果實充分發(fā)育,還可以使果皮鮮嫩,具有光澤,提高茄果的商品價值。而土壤水分不足時,植株生長緩慢,引起落花落果,果皮粗糙,品質(zhì)變劣。本研究結(jié)果表明,T4處理的茄果縱徑、橫徑和單果重均最大,商品率和產(chǎn)量最高。