不同封孔方式對番茄緩苗期土壤水鹽分布及番茄生長的影響①

霍軼珍，丁春蓮*，王文達，李生勇，郭彥芬

(1 河套學院土木工程系，內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000；2 內(nèi)蒙古自治區(qū)河套灌區(qū)灌溉排水工程技術研究中心，內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000)

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)屬于典型的鹽漬化灌區(qū)，由于灌區(qū)年降雨量稀少，蒸發(fā)強度大，且引黃灌溉地下水位較高，使得土壤鹽堿化程度日益加劇[1-2]。番茄是河套灌區(qū)主要的經(jīng)濟作物，但受土壤鹽堿化日益加重的影響，導致番茄成活率、產(chǎn)量及質量明顯下降[3-4]，成為了制約灌區(qū)番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。有研究表明，地膜覆蓋后，明顯改善了土壤的水熱鹽狀況，使得作物產(chǎn)量和水分利用效率顯著提高，從而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中被廣泛應用[5-9]。但由于番茄屬于移栽定植的種植方式，地膜覆蓋后，改變了土壤水鹽的運移通徑，易造成土壤鹽分向定植孔處積聚，從而威脅番茄幼苗的生長和成活[10]。因此，如何避免鹽分表聚，提高番茄幼苗的成活率，保證幼苗正常生長發(fā)育，是急需要解決的技術問題。本研究在前人的研究基礎上，通過設置不封孔和沙封孔兩個處理，并與傳統(tǒng)土封孔方式對比研究不同封孔方式對土壤水鹽分布特征及幼苗生長發(fā)育和成活率的影響，旨在為灌區(qū)番茄種植提供技術支撐，對灌區(qū)番茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于內(nèi)蒙古巴彥淖爾市臨河區(qū)城關鎮(zhèn)河套學院灌排實驗基地進行，該地區(qū)多年平均降雨量140 mm，蒸發(fā)量2 306.5 mm，平均氣溫6.8 ℃，平均日照時數(shù)3 229.9 h，無霜期130 d 左右，屬典型的中溫帶干旱大陸性氣候。試驗區(qū)以粉砂壤土為主，0 ～100 cm 土壤平均容重1.51 g/cm3，土壤田間持水量為0.239 cm3/cm3，灌溉水源為黃河水，平均礦化度0.6 ～0.8 g/L。

1.2 試驗設計

番茄采用壟作溝灌的種植方式，利用一體式開溝機開溝覆膜，溝內(nèi)及壟面兩側進行覆膜，壟面寬90 cm，溝頂寬20 cm，溝深20 cm，壟面兩側覆膜寬30 cm，地膜選用0.008 mm 厚聚乙烯農(nóng)用地膜，膜寬120 cm。溝底每隔150 cm 打一孔洞并覆土，孔洞直徑10 cm 左右，以便灌溉水入滲。供試番茄苗選用當?shù)爻Ｒ?guī)品種石番97-10，于當?shù)販厥遗镔徺I成苗。種植方式為每壟種植2 行，行距70 cm，株距50 cm，開溝覆膜時于壟面施入氯化鉀37.5 kg/hm2，磷酸二銨375 kg/hm2。

試驗以定植苗孔土封孔為對照，設置不封孔和沙封孔兩個處理，采用小區(qū)試驗，3 次重復。番茄幼苗定植后土封孔和沙封孔兩個處理分別采用淤灌土和細沙將苗孔空隙填滿。待緩苗期過后，3 個處理均用土進行封孔。5 月21 日選取長勢相近且健壯的幼苗進行移栽，幼苗以長出5 ～ 6 片葉片時移栽為宜。移栽后需及時在苗孔內(nèi)澆水，每孔100 ml；5 月26 日澆緩苗水，每孔70 ml；6 月1 日進行膜上灌溉，灌水定額750 m3/hm2。

1.3 測定項目及方法

采用土鉆分別在番茄棵間中間位置和距定植孔中心2.5 cm 處取土測定番茄棵間和根系區(qū)域土壤含水量和土壤鹽分，取樣深度為0 ～ 10、10 ～ 20、20 ～30、30 ～ 40、40 ～ 60、60 ～ 80 和80 ～ 100 cm 共7 層，各處理3 次重復。土壤含水量采用烘干稱重法；采用電導率儀進行電導率的測定，然后根據(jù)經(jīng)驗公式[11]換算為全鹽量：

式中：Q為土壤全鹽質量分數(shù)，g/kg；EC 為土壤1：5浸提液在25 ℃ 時的電導率值，mS/cm。

番茄緩苗期后取樣測定番茄株高、莖粗、根系長度并統(tǒng)計成活率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Mircrosoft Excel 2003 進行數(shù)據(jù)的處理并進行圖表的繪制，利用SPSS17.0 進行試驗數(shù)據(jù)的方差檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同封孔方式對土壤水分的影響

由圖1 可知，不同處理番茄棵間各土層含水量變化趨勢一致，且處理間無顯著性差異(P＞0.05)。由于壟上及灌水溝均覆膜，從而切斷了土壤水分與大氣間的交換渠道。在灌溉水上滲及溫度梯度的作用下，下層土壤中水分向上運移到地表處時，受隔膜效應影響，土壤水分冷凝后返回地表，使得表層0 ～ 10 cm土壤含水量處于較高水平，此階段各處理含水量在204.2 ～ 207.4 g/kg；溝灌過程中，由于兩側覆膜，土壤水分以下滲為主，側滲及上滲土壤水分較少，同時在水分向上運移的作用下，使得10 ～ 20 cm 土壤水分明顯低于其他各土層，而20 ～ 30 cm 土壤含水量處于較高水平。40 cm 以下土體由于受外界影響較弱，同時灌區(qū)開始灌溉，地下水位較高，各土層含水量隨土層深度的增加呈遞增趨勢。

對比不同處理間番茄根系區(qū)土壤含水量可知，土封孔土壤表層0 ～ 10 cm 含水量平均較不封孔和沙封孔高12.82% 和9.61%，10 ～ 20 cm 平均高11.39% 和10.13%，差異性顯著(P＜0.05)，但不封孔和沙封孔間差異性不顯著(P＞0.05)。這主要是由于地表覆蓋切斷水分垂向蒸發(fā)渠道后，定植苗孔成為了土壤水分蒸發(fā)的唯一通道[12]。土封孔由于在定植水及緩苗水的作用下，使得覆蓋土壤與番茄苗基質達到了水分平衡，毛管相通成為一體，土壤的蓄水能力較強，在下層土壤水分上移的補給作用下，土壤水分處于較高水平；沙封孔由于沙粒間空隙較大，不能與番茄苗基質有效結合形成毛管，從而得不到下層土壤水分的有效供給，同時沙子的持水性較弱，土壤水分蒸發(fā)較快，因此，含水率較低；不封孔由于番茄苗基質完全裸露于大氣中，蒸發(fā)量大，同時基質與苗孔土壤未能有效結合，不能形成毛管連接，從而不能有效得到下層土壤水分的供應[13]，土壤含水量較低，與杜社妮等[14]的研究結果基本一致。下層土壤受封孔方式影響較弱，各處理30 cm 以下土層含水量水平相當，無顯著性差異(P＞0.05)，且隨土層深度的增加呈遞增趨勢。

圖1 不同封孔方式下番茄棵間(A)及根系區(qū)(B)土壤水分含量Fig. 1 Soil moistures in tomato root zones (A) and between plants(B) under different sealing methods

2.2 不同封孔方式對土壤鹽分的影響

河套灌區(qū)屬于典型的鹽漬化灌區(qū)，且在5、6 月份氣溫相對較高，土壤水分蒸發(fā)強烈，鹽隨水走，向表層積聚，返鹽現(xiàn)象嚴重，不同程度威脅作物的生長。但由于試驗田地表受地膜覆蓋影響，阻斷了水分垂向蒸發(fā)通道，鹽分向上層土壤遷移量較少，且表層土壤經(jīng)過前一年的秋澆灌溉，土壤鹽分被有效淋洗到深層土壤，含鹽量較低，為番茄緩苗提供了相對淡化的土壤環(huán)境[15]。由圖2 可知，各處理番茄棵間0 ～ 40 cm 表層土壤鹽分含量呈現(xiàn)逐層遞減趨勢，且處理間無顯著性差異(P＞0.05)。而深層40 cm 以下各處理土壤含鹽量隨土層深度增加呈現(xiàn)遞增趨勢，這一方面受灌水淋洗鹽分的影響，另一方面由于灌區(qū)灌溉，地下水礦化度較高，受淺層地下水補給的作用，使得深層土壤鹽分含量較高。

對比各處理根系區(qū)土壤含鹽量可知，土壤表層0 ～30 cm 含鹽量差異較大。表層0 ～ 10 cm 和10 ～ 20 cm土壤含鹽量以土封孔最高，分別較不封孔和沙封孔高30.17%、34.64% 和30.26%、28.29%，差異性顯著(P＜0.05)，而不封孔和沙封孔間差異性不顯著(P＞0.05)；這主要是由于土封孔與番茄苗基質結合形成了毛管，而定植苗孔為土壤水分垂向蒸發(fā)的唯一通道，在強烈的蒸發(fā)作用下，鹽隨水走，向表層積聚現(xiàn)象嚴重，而沙封孔和不封孔由于均未形成有效毛管，不能得到下層土壤水分的有效供給，土壤相對干燥，蒸發(fā)強度低，因此表層積鹽量較少[16]。20 ～ 30 cm 土壤含鹽量以不封孔最高，分別較沙封孔和土封孔高 14.81% 和25.68%，差異性顯著(P＜0.05)；沙封孔較土封孔高9.46%，差異性顯著(P＜0.05)，這可能與灌溉水淋洗鹽分效果不同有關[14]。30 cm 以下各處理土壤含鹽量變化趨勢一致，且差異性不顯著(P＞0.05)。

圖2 不同封孔方式下番茄棵間(A)及根系區(qū)(B)土壤鹽分含量Fig. 2 Soil salt contents in tomato root zones (A) and between plants (B) under different sealing methods

2.3 不同封孔方式對番茄幼苗生長的影響

不同封孔方式不同程度影響了土壤水鹽的分布，進而影響番茄幼苗的生長發(fā)育。由表1 可知，不同封孔方式未對番茄植株的生長造成嚴重影響，3種封孔方式下番茄幼苗株高和莖粗相當，無顯著性差異(P＞0.05)。由于番茄根系的生長具有向水性，而土封孔表層土壤水分含量較高，因此扎根較淺；而不封孔和沙封孔由于表層土壤水分含量相對較低，扎根較深，平均較土封孔深13.74% 和9.16%，差異性顯著(P＜0.05)，沙封孔和不封孔間差異性不顯著(P＞0.05)。有研究表明，番茄根系生長最適宜的土壤含水量為田間持水量的60% ～ 80%，且為中等耐鹽植物[3,17]，因此適宜的土壤水鹽條件是保證其成活的基礎。研究發(fā)現(xiàn)，不封孔和沙封孔表層0 ～ 20 cm 土壤含水量均在田間持水率的75% ～ 80% 之間，而土封孔含水量高于田間持水率的80%，不適宜番茄根系的生長發(fā)育；同時對比發(fā)現(xiàn)，土封孔表層0 ～ 20 cm 土壤含鹽量顯著高于不封孔和沙封孔處理，從而抑制了番茄幼苗的生長和成活，不封孔和沙封孔番茄幼苗成活率分別較土封孔高10.36% 和11.06%，差異性顯著(P＜0.05)，不封孔和沙封孔差異性不顯著(P＞0.05)。

表1 不同封孔方式下番茄幼苗生長指標Table1 Growth indexes of tomato seedlings under different sealing methods

3 結論

1)各處理棵間土壤水分、土壤鹽分差異性不顯著。不封孔和沙封孔根系區(qū)土壤含水量和含鹽量較土封孔顯著降低，0 ～ 10 cm 和10 ～ 20 cm 含水量平均較土封孔低12.82%、9.61% 和11.39%、10.13%，為番茄幼苗的生長提供了適宜的土壤水分條件；含鹽量平均較土封孔低 30.17%、34.64% 和 30.26%、28.29%，抑制了土壤鹽分表聚，為幼苗的生長提供了相對淡化的土壤環(huán)境。

2)不同處理間番茄植株生長狀況基本一致，株高和莖粗指標差異性不顯著。由于不封孔和沙封孔適宜的土壤水鹽環(huán)境，促進了幼苗根系的生長，并顯著提高了幼苗成活率，不封孔和沙封孔處理幼苗扎根深度平均較土封孔深13.74% 和9.16%，幼苗成活率提高10.36% 和11.06%。因此，綜合考慮，河套灌區(qū)番茄定植栽培宜采用不封孔或沙封孔。