灌溉方式對(duì)櫻桃番茄水分生理的影響

吳燕　梁銀麗

摘要[目的]探索櫻桃番茄對(duì)不同灌溉方式下水分生理的反應(yīng)，為番茄栽培過程中合理用水提供理論依據(jù)。[方法] 采用小區(qū)試驗(yàn)，研究了6種灌溉方式（Ⅰ.常規(guī)溝灌；Ⅱ.交替溝灌；Ⅲ.固定灌溉種植行；Ⅳ.固定灌溉操作行；Ⅴ.前期采用常規(guī)溝灌，結(jié)果期采用交替溝灌；Ⅵ.前期采用交替溝灌，結(jié)果期采用常規(guī)溝灌）對(duì)其生理、生態(tài)及水分生產(chǎn)率的影響。[結(jié)果] 從結(jié)果期葉綠素相對(duì)含量來看，處理Ⅴ<處理Ⅱ<處理Ⅳ<處理 Ⅰ，達(dá)到極顯著差異水平；其他處理之間不顯著。處理Ⅵ整個(gè)結(jié)果期葉綠素相對(duì)含量變化起伏較平緩。處理Ⅵ的凈光合速率與蒸騰速率提前于常規(guī)溝灌的峰值，分別為6.76 、8.51 mmol/（m2·s）且大于對(duì)照值。從氣孔導(dǎo)度日平均變化來看，處理Ⅵ﹥處理Ⅲ﹥處理Ⅱ差異顯著。[結(jié)論] 前期交替溝灌結(jié)果期常規(guī)溝灌處理的整個(gè)生育期葉綠素相對(duì)含量變化起伏較平緩，有利于光合作用的進(jìn)行和光合產(chǎn)物的積累，有能力抵抗逆境脅迫的傷害，表現(xiàn)出一定的抗逆性，是一種好的節(jié)水灌溉方式，在以后的生產(chǎn)中可以加以推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞櫻桃番茄；灌溉方式；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào)S641.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2017）30-0051-04

Abstract[Objective] Water physiology of cherry tomato was explored under different irrigation methods in order to provide theory basis for reasonably using water in tomato planting.[Method]A plot experiment was carried out to study the effects of six different irrigation methods on physiological characters ，ecology and water use efficiency of cherry tomato during fruit stage. Six irrigation methods were as followings ： whole irrigation （Ⅰ）， alternative irrigation （Ⅱ）， growth row irrigation （Ⅲ）， operated row irrigation （Ⅳ）， early whole irrigation and later alternative irrigation （Ⅴ）， early alternative irrigation and later whole irrigation （Ⅵ）. [Result]During fruiting period，the order of chlorophyll relative content was as follows：treatment Ⅴ< treatment Ⅱtreatment Ⅲ > treatment Ⅱ，difference of three treatments was not significant .[Conclusion]Early alternative irrigation and later whole irrigation not only have the ability to resist stress damage， but also showed some resistance， it is a good way of water-saving irrigation， can be applied in production in the future.

Key wordsCherry tomato；Irrigation method； Physiological index

櫻桃番茄（Lycopersicum esculentum Mill var.cerasiforme Alef） 屬普通番茄亞種的一個(gè)變種，起源于美洲安第斯山一帶，其果實(shí)似櫻桃，品質(zhì)好，糖度及維生素C含量高于普通番茄，維生素PP的含量居果蔬之首。它是設(shè)施和露地春秋季栽培的重要果菜類型之一，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的大眾蔬菜之一， 是我國栽培面積較大的蔬菜之一。在櫻桃番茄生產(chǎn)中，由于長期受高溫、強(qiáng)光、干旱等環(huán)境因子的脅迫，番茄不能發(fā)揮應(yīng)有的增產(chǎn)潛力，影響穩(wěn)產(chǎn)與高產(chǎn)，最終導(dǎo)致產(chǎn)量較低，品質(zhì)較差。櫻桃番茄對(duì)水分較敏感，因體內(nèi)水分狀況不同，使機(jī)體的多種代謝活動(dòng)發(fā)生改變；水分不足，在很大程度上影響櫻桃番茄的需光特性，主要是葉片的凈光合率（Pn）降低，葉片的耐光性減弱，飽和光強(qiáng)下降。維護(hù)適宜的含水量，對(duì)提高光能利用率、維持較高的光合生產(chǎn)能力是非常重要的。蔬菜栽培過程中土壤水分的管理是蔬菜高產(chǎn)栽培的關(guān)鍵技術(shù)[1-2]，針對(duì)灌溉方式對(duì)作物生長發(fā)育影響的研究?jī)H限于糧食作物[3-4]，灌溉方式對(duì)蔬菜生理特性的研究?jī)H限于噴灌、滲灌、滴灌這幾種技術(shù)含量高的灌溉方式[5-9]。有關(guān)番茄的研究報(bào)道很多， 但對(duì)多種地面局部灌溉方式的結(jié)合利用研究極少。為此，筆者研究了不同灌溉方式下櫻桃番茄生長過程中的某些生理變化特點(diǎn)，旨在為櫻桃番茄節(jié)水、優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)的蔬菜栽培提供理論依據(jù)和科學(xué)的栽培技術(shù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所試驗(yàn)場(chǎng)日光溫室中進(jìn)行。溫室頂部覆蓋棚膜以隔離自然降雨。小區(qū)

面積24 m2（6 m×4 m），相鄰小區(qū)間用埋深為60 cm的隔水墻隔開，以防止水分側(cè)滲。土壤容重1.26 g/cm3，有機(jī)質(zhì)18.2 g/kg，堿解氮85 mg/kg，速效磷25.0 mg/kg，速效鉀216 mg/kg，pH 7.9。

1.2灌溉方式的設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6種灌溉方式，處理 Ⅰ：常規(guī)溝灌，種植行和操作行同時(shí)灌溉。處理 Ⅱ：交替溝灌，種植行和操作行交替灌溉。處理Ⅲ：固定溝灌種植行。處理 Ⅳ：固定溝灌操作行。處理Ⅴ：前期常規(guī)溝灌結(jié)果期交替溝灌。處理Ⅵ： 前期交替溝灌結(jié)果期常規(guī)溝灌。定植后澆穩(wěn)苗水，4月30日開始進(jìn)行水分處理，處理Ⅴ、Ⅵ改變灌溉方式的時(shí)間是5月20日，8月8日試驗(yàn)結(jié)束。各處理僅灌溉方式不同，灌溉次數(shù)及各項(xiàng)管理措施均一致。

1.3栽培管理方法

試驗(yàn)品種為千禧櫻桃番茄，營養(yǎng)缽育苗。4月2日按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)篩選葉齡為4葉的幼苗定植。每小區(qū)起3個(gè)寬度為70 cm的定植壟，每壟側(cè)面留50 cm的操作行，每壟定植2行， 行距60 cm，株距為50 cm。每小區(qū)施基肥：按照75 kg/hm2計(jì)算，施入肥料K2SO4、三料P肥和尿素混合肥；在定植前和結(jié)果初期每小區(qū)每種施肥162 g。

1.4測(cè)定項(xiàng)目及方法

光合特性的測(cè)定：采用美國Li-Cor公司生產(chǎn)的Li-6400光合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定櫻桃番茄結(jié)果期（5月9月至8月7日）葉片凈光合速率（Pn）、葉片蒸騰速率、葉片水分利用率、葉片氣孔導(dǎo)度及細(xì)胞間CO2濃度。每處理3株，測(cè)定部位為番茄倒數(shù)第3～4葉片。于07：00—17：00測(cè)定。

葉片生理指標(biāo)的測(cè)定：用 BERC-502型手持式葉綠素儀測(cè)定生育期番茄SPAD值。在櫻桃番茄的結(jié)果初期（5月29日至6月22日）、結(jié)果中期（6月23日至7月9日）、結(jié)果末期（7月10日至8月7日）分別測(cè)定葉片保護(hù)酶的含量，每小區(qū)選3株，每株取3片成熟度一致的葉片。運(yùn)用Excel及SAS 6.0 軟件分析處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與分析

2.1灌溉方式對(duì)櫻桃番茄葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用的原料之一，葉片的葉綠素含量常作為一項(xiàng)指標(biāo)來反映不利環(huán)境對(duì)作物產(chǎn)量的影響。

由表1可以看出，結(jié)果初期各處理葉綠素相對(duì)含量均低于對(duì)照，且處理Ⅱ和處理 Ⅰ（CK）差異極顯著，其他處理與CK差異不顯著。隨著生育期延長，結(jié)果盛期各處理葉綠素相對(duì)含量降低幅度加大，處理Ⅵ下降緩慢且比CK提高了0.9%；處理Ⅵ>處理 Ⅰ>處理Ⅴ，差異極顯著。結(jié)果盛期葉綠素相對(duì)含量降低，可能原因是隨著植物體內(nèi)水分的降低，葉片中氮素向果實(shí)中轉(zhuǎn)移，造成含氮量下降，葉片變薄，單位葉面積的全氮含量相對(duì)降低，而氮素又是葉綠素分子的組成成分，植株葉色表現(xiàn)為由濃綠色變?yōu)闇\綠色。結(jié)果末期處理Ⅳ<處理Ⅴ<處理Ⅲ，3個(gè)處理與CK差異極顯著，且處理Ⅲ、處理Ⅳ葉綠素含量持續(xù)下降，分別比處理 Ⅰ 降低了11%和13%；其他處理均有升高且小于對(duì)照。說明處理Ⅵ、處理Ⅱ、處理Ⅴ隨著果實(shí)的成熟，葉片仍有較強(qiáng)的葉綠素合成能力。

從整個(gè)結(jié)果期平均值看，葉綠素相對(duì)含量處理Ⅴ<處理Ⅱ<處理Ⅳ<處理 Ⅰ，與CK差異達(dá)到極顯著；其他處理差異不顯著。結(jié)果表明，處理Ⅵ整個(gè)結(jié)果期葉綠素相對(duì)含量變化起伏平緩，說明這種灌溉方式下水分供應(yīng)充足有利于葉綠素形成，對(duì)葉綠素含量的合成和分解影響不大。

2.2灌溉方式對(duì)櫻桃番茄光合特性的影響葉片凈光合速率是衡量植物葉片光合特性最重要的指標(biāo)之一。凈光合速率是許多因素共同作用的結(jié)果[12]。植物的光合作用本身對(duì)水分的需求并不多，但水分供應(yīng)的多少會(huì)影響其他物質(zhì)代謝和氣體交換，這些會(huì)直接或者間接影響光合作用。

從表2可以看出，結(jié)果初期處理 Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ凈光合速率顯著高于處理Ⅲ、Ⅳ。在結(jié)果初期，交替隔溝灌溉可以滿足植株根系生長發(fā)育的需水要求，植株本身的光合能力不受抑制。固定灌溉種植行或操作行時(shí)，部分土體長期供水不足，植株的生長發(fā)育收到抑制，進(jìn)而影響到櫻桃番茄的凈光合速率。 結(jié)果盛期及末期的凈光合速率，處理Ⅵ>處理 Ⅰ 且顯著高于其他處理，差異顯著。結(jié)果盛期植株需水強(qiáng)度高，交替灌溉與固定灌溉種植行或操作行已經(jīng)不能滿足櫻桃番茄地上部對(duì)水分的需求，因此光合能力受到進(jìn)一步抑制。

作物蒸騰耗水受土壤水分供應(yīng)狀況、作物生理需水特性和氣候條件等多種因素的影響。從表2可知，不同生育期相同灌溉處理下的蒸騰速率變化表現(xiàn)出先緩慢上升再緩慢下降的趨勢(shì)，比光合速率變化規(guī)律明顯。結(jié)果初期各處理蒸騰速率的差異明顯，處理Ⅴ>處理Ⅲ>處理Ⅵ>處理 Ⅰ（CK），表明此階段植株蒸騰速率的主要影響因子是太陽輻射，水分脅迫造成的影響沒有得到充分體現(xiàn)。結(jié)果盛期及結(jié)果末期的蒸騰速率，處理Ⅵ>處理 Ⅰ，顯著高于其余4種處理，水分脅迫導(dǎo)致葉片蒸騰速率下降。

氣孔是植物蒸騰過程中水汽的主要出口，也是光合作用吸收空氣中CO2的主要進(jìn)口。氣孔開閉可以控制水分的蒸騰和植物的光合作用。氣孔的運(yùn)動(dòng)狀況一定程度反映了植物體內(nèi)的代謝情況，是植物的重要抗旱特征[13]。

從表2可以看出，結(jié)果初期，處理Ⅱ、Ⅵ的氣孔導(dǎo)度顯著高于對(duì)照，說明水分含量適中時(shí)有利于提高氣孔導(dǎo)度。結(jié)果盛期、末期的氣孔導(dǎo)度，處理Ⅵ與處理 Ⅰ 差異不顯著，與其他差異顯著。這反映出固定灌溉種植行或操作行、交替隔溝灌溉在結(jié)果后期不能滿足植株地上部分需水要求，水分脅迫進(jìn)一步加劇，此階段充分供水十分關(guān)鍵。

2.3灌溉方式對(duì)櫻桃番茄光合特性日變化規(guī)律的影響

2.3.1灌溉方式對(duì)櫻桃番茄凈光合速率日變化規(guī)律的影響（測(cè)定時(shí)間為6月2日）。

從圖1可以看出，不同灌溉處理的櫻桃番茄均表現(xiàn)為上午光合速率逐漸升高，在12∶00左右達(dá)到一天中最大值，到中午后急速下降。結(jié)果期番茄葉片凈光合速率日變化：除了處理Ⅵ是雙峰曲線，中午有明顯的“午休”現(xiàn)象，其他處理為單峰曲線。處理Ⅵ第一峰值出現(xiàn)在11：30左右，為24.10 μmol/（m2·s），大于對(duì)照且比CK提前1 h；午休時(shí)間短暫，第二峰值出現(xiàn)在13：30—14：00，為21.90 μmol/（m2·s）。其他處理均呈現(xiàn)單峰曲線，在12∶30左右凈光合速率達(dá)到峰值，且處理 Ⅱ>處理 Ⅰ（CK）>處理 Ⅳ>處理 Ⅲ，即有交替溝灌的灌溉方式光合速率峰值25.40 μmol/（m2·s）大于對(duì)照23.93 μmol/（m2·s）；處理Ⅴ的峰值在13：30出現(xiàn)，為23.90 μmol/（m2·s）大于對(duì)照。各處理峰值出現(xiàn)以后光合速率下降較迅速，僅處理Ⅵ凈光合速率下降幅度小。一般認(rèn)為作物在水分脅迫下光合受抑，是由于氣孔關(guān)閉，CO2進(jìn)入受阻所致。說明在中午和下午高溫時(shí)段，處理Ⅵ有利于減輕“午休”的影響，而且不影響根系的吸水還可以提高下午櫻桃番茄葉片的光合速率。

2.3.2灌溉方式對(duì)葉片蒸騰速率日變化規(guī)律的影響。

從圖2可知，處理Ⅵ的蒸騰速率為雙峰曲線，處理Ⅵ的第一峰值在11：30左右出現(xiàn)；第二峰值在13：30，兩峰值分別為6.76、8.51 mmol/（m2·s）。處理 Ⅱ 比處理Ⅵ的第二峰值提前1 h，且蒸騰速率大于對(duì)照值13.13 mmol/（m2·s），處理 Ⅲ 的第一峰值在11：30出現(xiàn)，第二峰值在13：30。處理 Ⅴ>處理 Ⅰ>處理 Ⅳ 為單峰曲線，處理Ⅴ、處理 Ⅰ 的峰值出現(xiàn)在13：30，處理 Ⅳ 在11：30；而下午的蒸騰速率處理 Ⅵ可見， 前期交替溝灌結(jié)果期常規(guī)溝灌處理的凈光合速率和蒸騰速率日變化的第一峰值出現(xiàn)的時(shí)間明顯提前于常規(guī)溝灌的峰值。

2.3.3灌溉方式對(duì)櫻桃番茄葉片氣孔導(dǎo)度日變化的影響。

氣孔的運(yùn)動(dòng)狀況一定程度反映了植物體內(nèi)的代謝情況，而它反映的靈敏度也是植物的一個(gè)重要抗旱特征[13]。

從圖3可知，處理Ⅵ的葉片氣孔導(dǎo)度日變化為雙曲線，第一峰值在11：30 前后出現(xiàn)，為0.331 mmol/（m2·s），第二峰值在13：30出現(xiàn)，為0.29 mmol/（m2·s）；其他處理為單峰曲線。處理Ⅲ、處理Ⅳ的峰值在11：30 前后出現(xiàn)，處理Ⅱ峰值0.37 mmol/（m2·s）比處理 Ⅰ 推遲1 h，而處理 Ⅴ 推遲2 h，峰值在13：30左右出現(xiàn)。從整日平均變化來看：處理 Ⅵ>處理 Ⅲ>處理 Ⅱ，雖沒有處理 Ⅰ 的氣孔導(dǎo)度大，但與處理 Ⅰ 差異顯著。

2.3.4灌溉方式對(duì)櫻桃番茄葉片細(xì)胞間CO2濃度日變化的影響。

從圖4可知，各處理胞間CO2濃度為單峰曲線，在12：30 前后達(dá)其谷值，且胞間CO2濃度值都小于對(duì)照；處理Ⅲ胞間CO2濃度推后 1 h出現(xiàn)谷值。

3結(jié)論

結(jié)果初期各處理葉綠素相對(duì)含量均低于對(duì)照，且處理 Ⅱ 和處理 Ⅰ 差異極顯著，其他差異不顯著。結(jié)果中期處理 Ⅵ>處理 Ⅰ>處理 Ⅴ，差異極顯著，處理 Ⅵ 比CK（處理 Ⅰ）提高了0.9%，其他差異不顯著。結(jié)果末期處理 Ⅳ<處理 Ⅴ<處理 Ⅲ與處理 Ⅰ 差異極顯著，且處理 Ⅳ 比處理 Ⅰ 降低了13%。從整個(gè)結(jié)果期來看，處理 Ⅴ<處理 Ⅱ<處理 Ⅳ<處理 Ⅰ，達(dá)到極顯著差異水平。在整個(gè)結(jié)果期，處理 Ⅵ 葉綠素相對(duì)含量變化起伏平緩。

處理 Ⅵ 的凈光合速率與蒸騰速率第一峰值在11：30左右出現(xiàn)，第一峰值出現(xiàn)的時(shí)間明顯提前于常規(guī)溝灌的峰值，大于對(duì)照值，分別為6.76、8.51 mmol/（m2·s）。從氣孔導(dǎo)度日平均變化來看：處理 Ⅵ>處理 Ⅲ>處理 Ⅱ；雖沒有處理 Ⅰ 的氣孔導(dǎo)度大，但與處理 Ⅰ 差異顯著。說明前期交替灌溉結(jié)果期常規(guī)灌溉條件下，植株生長發(fā)育過程中的需水要求得到很好的滿足，受到水分脅迫程度較輕。

4討論

各處理 Pn 主要受氣孔變化限制，可見氣孔限制是影響其變化的主要因素；在午間表現(xiàn)出氣孔之外即葉肉因素對(duì)Pn的限制，在土壤水分含量較低的情況下，葉片的氣孔開度將減小， 降低葉片的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，從而降低植株體對(duì)水分的消耗。處理Ⅵ因水分狀況得到改善，溫度降低，光照減弱，葉肉光合活性得到恢復(fù)。植株的生長也比較旺盛，所以凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度都相應(yīng)地增加。番茄的需水規(guī)律表現(xiàn)為前期小、盛期大、后期小，需水高峰出現(xiàn)在結(jié)果盛期。結(jié)果盛期植株迅速長大，生長狀況逐漸由營養(yǎng)生長、生殖生長并進(jìn)轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨成L為主，果實(shí)大量成熟，需水量最大；結(jié)果后期植株體逐漸轉(zhuǎn)向衰老，內(nèi)部生理活動(dòng)亦減緩，需水強(qiáng)度不斷下降。

如何調(diào)整灌溉方式克服櫻桃番茄生產(chǎn)過程中水分脅迫進(jìn)而提高櫻桃番茄的品質(zhì)與產(chǎn)量值得深入研究。需進(jìn)一步研究地上部冠層溫濕度、土壤微生物及其環(huán)境變化對(duì)灌溉方式的響應(yīng)，探討灌溉方式對(duì)土傳病蟲害防治的作用，進(jìn)一步明確前期交替溝灌、結(jié)果期常規(guī)溝灌對(duì)商品價(jià)值提高的作用。以優(yōu)化傳統(tǒng)灌溉方式，建立高產(chǎn)、高效、適用的節(jié)水灌溉方法。

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