膜下滴灌毛管布置方式和灌水量對溫室番茄早期產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

郭莉杰，曹紅霞，吳宣毅，李紅崢

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100；2. 山西省水利水電科學(xué)研究院，太原 030002)

近些年，隨著人們生活水平的提高，對食物品質(zhì)的要求逐步提高，人們不再滿足于“吃飽”還要“吃好”。番茄營養(yǎng)品質(zhì)較高，既可作蔬菜又可兼做水果，深受廣大消費(fèi)者喜愛，在反季節(jié)蔬菜栽培中占很大比例[1,2]。在中國西北干旱半干旱地區(qū)，水資源是制約設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，而番茄又屬于對水分要求較高的作物，在番茄生產(chǎn)過程中，如何灌、何時灌、灌多少，才能達(dá)到產(chǎn)量和品質(zhì)雙贏，這是一個亟需解決的課題。與傳統(tǒng)灌溉模式相比，膜下滴灌這種灌溉方式具有獨(dú)特優(yōu)勢，在國內(nèi)作物栽培中已經(jīng)得到了推廣[3,4]，但是在番茄大小行栽培中，滴灌毛管布置方式方面的研究鮮有報(bào)道。用蒸發(fā)皿累積蒸發(fā)量作為灌溉指導(dǎo)依據(jù)，在國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量研究[5]。番茄經(jīng)濟(jì)效益主要由產(chǎn)量、產(chǎn)量分布以及采收期和高價(jià)位市場收購期的重合度等因素決定，番茄成熟期與市場高價(jià)位時期重合度對最終經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的影響[5]。本試驗(yàn)選用20 cm標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿累積蒸發(fā)量作為灌水依據(jù)，設(shè)置1管1行和1管2行2種滴灌毛管布置方式，在蒸發(fā)皿系數(shù)選擇方面，參考趙偉霞等[6]的研究結(jié)果，尋求滴灌毛管布置方式和灌水量的較優(yōu)組合，以期在兼顧果實(shí)品質(zhì)的同時，獲得較高的早期產(chǎn)量，從而與市場高價(jià)位重合期盡可能延長，為指導(dǎo)番茄栽培實(shí)踐提供一定的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)在陜西省楊凌農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)綠百合果蔬專業(yè)合作社171號日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地地處關(guān)中平原，北緯34°17′、東經(jīng)108°01′，多年平均氣溫12.5 ℃，年均日照時數(shù)2 163.8 h，年均蒸發(fā)量1 500 mm，年平均降水量632 mm。試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地為重壤土，60 cm土層內(nèi)，黏粒(<2 μm)為21%，粉粒(2～20 μm)為58%，砂粒(≥20～2 000 μm)為21%，田間持水量(質(zhì)量含水量)為23.6%，干密度為1.35 g/cm3，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.41%，全氮含量1.65 g/kg, 全磷含量0.40 g/kg，全鉀含量1.79g/kg，土壤肥力較均一。溫室配有保溫草簾，通風(fēng)口，遮陽網(wǎng)，可以及時調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的太陽輻射強(qiáng)度、溫度及濕度[7]。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)番茄于2015年9月中旬育苗，2015年10月19日定植，留4穗果后摘心打頂，第4穗果成熟后即拉秧。全生育期劃分為3個階段[8](第1階段從定值至第1穗果坐果、第2階段從第1穗果坐果至第1穗果成熟、第3階段從第1穗果成熟至第4穗果成熟)，供試番茄品種為當(dāng)?shù)貜V泛栽植的HL-2109，采用當(dāng)?shù)氐湫偷膲艤细材しN植模式(壟寬80 cm，溝寬60 cm，溝深20 cm，番茄植株栽植在溝斜坡，行距45 cm)，株距35 cm。

試驗(yàn)小區(qū)包括2溝2壟(面積17.64 m2)，小區(qū)外2行作隔離行，內(nèi)2行做試驗(yàn)行，小區(qū)與小區(qū)之間埋設(shè)60 cm深的聚乙烯膜，用于防止小區(qū)之間水分與養(yǎng)分相互滲透，小區(qū)首部裝配水表和球閥，用于計(jì)量和控制灌水量。施肥按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)進(jìn)行，整地后均勻撒施腐熟雞糞作為基肥，追肥在每穗果食膨大前進(jìn)行，基肥實(shí)用量和追肥量均按當(dāng)?shù)赝扑]水平進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于溫室內(nèi)進(jìn)行膜下滴灌，滴頭間距為35 cm，滴頭流量為2.1 L/h，一次灌水延續(xù)時間為2～4 h(因?yàn)椴煌幚砻懿贾梅绞胶凸嗨坑兴町?。設(shè)滴灌毛管布置方式和蒸發(fā)皿系數(shù)2個因素。其中滴灌毛管布置方式包括2種：1行滴灌管控制1行番茄(滴灌毛管與番茄植株平行，距番茄植株水平距離為5 cm,即1管1行，G1)和1行滴灌管控制2行番茄(滴灌毛管布置在溝中間位置，與番茄種植行平行，即1管2行，G2)；蒸發(fā)皿系數(shù)設(shè)0.6(K1)、0.8(K2)、1.0(K3)、1.2(K4)4個水平。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共8個處理，即G1K1、G1K2、G1K3、G1K4、G2K1、G2K2、G2K3、G2K4處理，3個重復(fù)，共計(jì)24個小區(qū)。番茄定植時不同處理灌水量一致，均把計(jì)劃濕潤層即0～50 cm土層[2]灌至田間持水量，滴灌濕潤比取測定值0.8。澆完定植水后，于次日下午用土鉆取土，通過烘干稱重法測定土壤含水量。用放置在溫室中部，高度與番茄冠層高度一致的20 cm標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿記錄每日的蒸發(fā)量[6]，用累積蒸發(fā)量作為灌水依據(jù)。當(dāng)蒸發(fā)皿累積蒸發(fā)量達(dá)到21±2 mm時，土壤含水量達(dá)到田間持水量的75%±2%[2]，進(jìn)行灌水處理。此后的生育期，當(dāng)蒸發(fā)皿累積蒸發(fā)量達(dá)到21±2 mm時，進(jìn)行灌水處理。灌水量計(jì)算如下：

I=(∑EP)AKiP

式中：∑EP為蒸發(fā)皿的累計(jì)蒸發(fā)量；A為小區(qū)面積17.64 m2；Ki為蒸發(fā)皿系數(shù)(i=1,2,3,4)；P為滴灌濕潤比，測定值為0.8。

1.4 觀測項(xiàng)目及方法

在番茄第1穗果實(shí)成熟期，記錄各個采摘期及各處理的采摘量。采摘時，每個處理隨機(jī)選取5株長勢一致的植株，測定產(chǎn)量，算出平均單株產(chǎn)量，進(jìn)而根據(jù)種植密度，估算每公頃產(chǎn)量；測產(chǎn)后，每個處理隨機(jī)選取5個具有代表性的果實(shí)，先用蒸餾水清洗，然后打漿，測定其品質(zhì)指標(biāo)。維生素C采用鉬藍(lán)比色法[9]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[9]，有機(jī)酸采用NaOH滴定法測定[9]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和DPS數(shù)據(jù)處理軟件分析數(shù)據(jù)(見表1)，用Duncan新復(fù)極差檢驗(yàn)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Excel 2007作圖。

表1 不同處理的灌水時間和灌水量 mm

2 結(jié)果與分析

2.1 毛管布置方式和灌水量對番茄成熟時間的影響

圖1列出了各處理1穗果在各個采摘日期的采摘量。從圖1中可以看出，1管2行處理與1管1行處理相比，番茄成熟時間較早，最明顯的是在2月16日采摘時，1管1行各個處理均沒有成熟的番茄，而與之相對應(yīng)的1管2行處理均有成熟的番茄可以采摘。從埋設(shè)于30 cm土層的土壤溫度監(jiān)測裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)(本文沒有列出)可以看出，1管2行的平均土壤溫度高于1管1行處理，而在低溫季節(jié)茬口作物栽培中，土壤溫度對作物的生長發(fā)育有顯著影響，這與閆秋燕等[10]的研究結(jié)果一致。

圖1 各處理采摘時間及產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)Fig.1 The harvest date and yield of different treatments

2.2 毛管布置方式和灌水量對番茄早期產(chǎn)量的影響

從圖2可以看出，除了G2K4外，1管2行其余處理的早期產(chǎn)量均顯著高于1管1行相應(yīng)處理，其中G2K1、G2K2、G2K3分別比G1K1、G1K2、G1K3高出31.54%、32.49%、37.34%，這說明，不同的滴灌毛管布置方式對冬春茬番茄早期產(chǎn)量有顯著影響。在滴灌毛管布置方式相同情況下，隨著灌水量增加，番茄產(chǎn)量都呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢，這表明單純增加灌溉水量并不能使番茄早期產(chǎn)量持續(xù)增高，適宜的灌水量是獲得高產(chǎn)的保障。

圖2 各處理早期產(chǎn)量Fig.2 The earlier yield of different treatments 注：同列不同小寫字母表示不同處理間在α=0.05水平差異顯著。

2.3 毛管布置方式和灌水量對番茄早期品質(zhì)的影響

從表2可以看出，1管2行各處理的可溶性糖(除G2K1)、有機(jī)酸和VC值均顯著高于1管1行各個相應(yīng)處理，這說明1管2行這種毛管布置方式有利于形成高品質(zhì)早期番茄。在1管1行各個處理中，可溶性糖含量隨著灌水量增加呈現(xiàn)先增高后減少的趨勢，其中G1K2處理可溶性糖含量最高；VC含量也表現(xiàn)出相似的趨勢，但是最高的處理為G1K3；而有機(jī)酸含量是G1K1處理最高，G1K2、G1K3和G1K4之間沒有顯著差異，但3者均明顯低于G1K1處理，出現(xiàn)這種情況可能的原因是在1管1行這種滴灌毛管布置方式下，過多的灌水量不利于番茄果食中VC的合成與儲存。在1管2行的各個處理中，有機(jī)酸和VC均是G2K2最高，可溶性糖為G2K3較好。

表2 不同滴灌毛管布置方式和灌水量對番茄品質(zhì)的影響Tab.2 The response of fruit quality to irrigation layout and irrigation amount

注：同列不同大寫字母表示不同處理間在α=0.01水平差異顯著，同列不同小寫字母表示不同處理間在α=0.05水平差異顯著。

3 結(jié) 語

(1) 不同滴灌毛管布置方式和灌水量對冬春茬番茄成熟時間有明顯影響。當(dāng)?shù)喂嗝懿贾梅绞较嗤瑫r，隨著灌水量遞減，番茄成熟時間會有所提前；當(dāng)灌水量相同時，1管2行處理番茄成熟時間早于1管1行處理。

(2)不同滴灌毛管布置方式和灌水量對番茄早期產(chǎn)量有顯著影響。當(dāng)灌水量相同時，除G2K4外，1管2行其余各處理的早期產(chǎn)量均顯著高于1管1行各相應(yīng)處理；滴灌毛管布置方式相同時，番茄早期產(chǎn)量隨著灌水量增加呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢。

(3)不同滴灌毛管布置方式和灌水量對番茄品質(zhì)也有顯著影響。1管2行各處理番茄品質(zhì)要顯著好于1管1行相應(yīng)處理；當(dāng)灌水量相同時，除了1管1行處理的有機(jī)酸外，其余處理番茄的品質(zhì)指標(biāo)均隨著灌水量的增加呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢。

(4)綜上所述，1管2行既能減少滴灌毛管用量，減少成本投入，又可使冬春茬番茄成熟時間提前，使番茄收獲時間和市場高價(jià)位時段更多重合，增加收入，是較為理想的滴灌毛管布置方式。在綜合考慮早期產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的情況下，蒸發(fā)皿系數(shù)為0.8時，既可獲得高產(chǎn)又能兼顧品質(zhì)，是較為理想的蒸發(fā)皿系數(shù)。

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