滴灌控制土壤水分對日光溫室番茄生長及產量的影響

□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）

滴灌控制土壤水分對日光溫室番茄生長及產量的影響

□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番茄生長發(fā)育以及產量的影響。結果表明，只有適宜的土壤含水量才有利于番茄植株生長和產量提高；各生育階段的水分脅迫對番茄的生育和產量均會造成不利影響，其中以中期缺水對產量影響最大。根據番茄不同生育階段的生理特性及其需水特征確定其相應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；產量

0 引言

近幾年，隨著現代農業(yè)生產的發(fā)展，滴灌作為農業(yè)灌溉中的一項新技術，逐步應用于日光溫室蔬菜栽培，但由于灌溉過程中，多以經驗為主，缺乏科學的量化指標，使滴灌的節(jié)水、增產等優(yōu)勢難以充分發(fā)揮。因此，研究日光溫室蔬菜節(jié)水灌溉制度，達到節(jié)水高產已成為生產實踐中迫切需要解決的問題。番茄是全世界栽培最為普遍的果菜之一。我國有大面積溫室、塑料大棚及其他保護地設施栽培。全國各地普遍種植，并且栽培面積仍在繼續(xù)擴大。因而研究日光溫室番茄在不同灌水處理下的產量及水分利用效率，可為制定科學合理的灌溉制度、日光溫室番茄栽培的水分管理提供理論依據。

有關番茄的生長發(fā)育狀況和產量的影響，以及灌水指標、灌溉制度，國內外學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)時番茄的生長發(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公式計算）對溫室番茄生長、產量和水分生產率的影響，結果表明，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）研究認為番茄的灌水下限應為田間持水量的68%，該點有利于番茄的生長發(fā)育和產量提高。Gamayun.L.M（1980）研究表明，在番茄的全生育期，土壤含水量60%開始灌水產量較高。在前人研究成果的基礎上，本文通過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其生長、產量及水分利用效率的影響，分析番茄節(jié)水和優(yōu)質高產的機理，為進一步擬定合理的灌溉制度提供一定的理論依據。

1 試驗設計與方法

1.1 試驗設計

試驗于2015年在惠北水利科學試驗站的日光溫室中進行，溫室共劃分為25個小區(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，定植后各處理均進行一次灌水，水分處理試驗從定植后35 d開始進行。每小區(qū)栽兩行，行距×株距為0.50 m×0.40 m，在每行上鋪設滴灌管，滴頭間距與株距相同。各處理灌水量由水表控制，當測定的土壤含水量值降到設計范圍內時開始對該處理進行灌水。

試驗將番茄生育期劃分為3個階段：前期（3.90～4.20），中期（4.21～5.31），后期（6.1～7.12）。每個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（前期沒有高水分處理）。共設置9個處理，由于在實際過程中很難控制灌水下限，所以每個處理均設一個5%范圍值（為田間持水率的百分數），每個處理2個重復。試驗處理見表1。

表1 試驗處理設置表

1.2 試驗觀測內容與研究方法

采用烘干法測定土壤含水量，取土至表層以下100 cm，每20 cm取樣，每7 d測定1次，耗水量采用水量平衡法計算：

各處理選擇3株發(fā)育正常的植株定期觀測，記錄番茄生育期內重要特征出現的時間，觀測項目主要有葉面積、株高，以反映作物的生長發(fā)育進程。

水分利用效率是指單位水量消耗所生產的經濟產品數量[9]，在實際計算時，作物水分利用效率可由同一面積上收獲的經濟產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濟產品數量[9]，其計算公式如下：

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為作物產量(kg·hm-2)；ETa為作物實際耗水量(m3·hm-2)；I為灌水總量(m3·hm-2)。

2 試驗結果與分析

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度，由表2可知，各生育階段耗水強度不同，不同階段的耗水強度不僅受氣象因素的影響，同時也受作物生理生態(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%，相應的日平均耗水強度分別為1.68、5.37、5.98 mm/d。前期耗水強度較小，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。進入中期，隨著氣溫的升高及莖葉的生長和葉片數的增加，耗水強度逐漸增大。番茄耗水強度高峰在后期，該期植株株高、葉面積都達到最大值，此時處在盛夏，又處在結果盛期，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，導致耗水強度增大，高于后期。處理T8、T9分別是后期水分虧缺處理，耗水強度較小，低于中期。

不同水分處理的耗水量見表2，番茄全生育期耗水量的變化整體上呈現出遞增趨勢。從總耗水量來看，番茄任何一個生育階段水分虧缺或過大都會影響整個生育期的總耗水量。水分虧缺則總耗水量小，水分大則總耗水量大。

2.2 不同水分處理對番茄生長的影響

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達到最大值，隨后株高基本保持不變。

前期水分處理對番茄株高的影響如圖1a所示：定植后35d之內3個處理株高沒有顯著差別是因為對前期水分處理從第36d開始，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。進入中期，T4處理表現出復水后的補償效應，株高增長速率明顯高于T2，在這段時間內幾乎接近T1。但最終株高的大小順序為T1＞T4＞T2。

中期進行土壤水分處理對番茄株高的影響如圖1b所示：總體增長趨勢是中期比前期平緩，番茄前期以營養(yǎng)生長為主，中期是營養(yǎng)生長與生殖生長并進時期，此期番茄果實膨大吸收水分和養(yǎng)分，導致株高增長緩慢。4個處理番茄株高在前期沒有差別，中期開始進行水分處理后，4個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，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個處理株高沒有明顯差異，變化趨勢基本一致，這是因為在對番茄后期進行水分處理之前已對番茄打頂，人為的停止番茄株高的增長。后期水分處理停止對番茄株高的測量。

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（LAI）

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

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

圖2 不同階段水分處理日光溫室番茄葉面積指數的變化圖

2.3 不同水分處理對番茄產量和水分利用效率的影響

表3 不同水分處理對番茄產量和水分利用效率的影響表

選取處理T4做為對照，各處理相對于處理T4的產量百分數如表3所示，處理T2、T6、T9與處理T4相比分別減產：21. 5%、24.2%、17.4%，這表明不同生育階段的水分虧缺都會造成番茄嚴重減產。一般認為灌水量大，產量就高，但試驗表明灌水量大，產量不一定高。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。處理T5、T8,分別減產：22. 0%、9.1%，同樣是低水分處理，但對番茄產量的影響卻相差很大，可見，番茄中期對缺水最為敏感，對產量影響也最大，此期為其需水臨界期，需確保水分供應。

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，產量比較低。處理T3產量高，WUE也高，但IWUE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比分析，可知，處理T4為最優(yōu)處理，產量、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，不僅可以提高番茄產量，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，從而達到節(jié)水增產。

3 結論

研究并掌握作物與水的關系及在不同生育過程中的作用，針對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適宜的土壤含水量范圍可以實現節(jié)水高產的良好效果。試驗結果表明，不同生育階段的水分處理不同，對番茄的株高、葉面積、產量及水分利用效率的影響不同。水分虧缺抑制番茄生長并影響產量的提高。中期缺水對番茄產量影響最大，此期為其需水臨界期，為實現高產需確保水分供應。

當土壤含水量范圍控制在前期58%～63%、中期68%～73%、后期68%～73%時，番茄產量及水分利用效率高，實現了節(jié)水高產的目標，為更好的節(jié)約灌水，達到番茄增產增收提供實驗依據。

[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量、水分利用效率的關系[J].中國農業(yè)科學，2006，39(2)：425-432

（責任編輯：韋詩佳）

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1673-8853（2016）10-0029-03

2016-08-15