不同水分處理對無土栽培番茄根系的影響

夏海波，于曉蕾，黃 乾

（1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014；2.山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水工程技術(shù)研究中心，山東 濟南 250014）

根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要部分，在無土栽培基質(zhì)中的分布狀況及其根系特征參數(shù)的高低直接影響植株對基質(zhì)中水分的吸收，從而影響植株地上部分的生長發(fā)育。對于冬暖式大棚內(nèi)的番茄，灌水量的多少能影響番茄根系生物量及其在無土栽培基質(zhì)中的分布。國內(nèi)學者對根系的研究主要集中在土壤環(huán)境中作物根系，如栗巖峰[1]等研究表明番茄根系具有直根系特點，即主根與側(cè)根主次分明，主根向下延伸強勢，隨深度的增加，整根根長密度快速遞減；方志剛[2]等研究表明適當?shù)乃止喔群统浞止嗨刻幚砀克椒植疾町愋圆淮?；齊廣平[3]等研究表明根系生物量隨灌溉量減少而遞增，隨土壤深度加深而減少。目前對于無土栽培番茄根系的研究鮮有涉及，本試驗通過研究不同水分處理對無土栽培番茄根系的影響，為無土栽培作物的需水規(guī)律研究提供理論依據(jù)。對無土栽培條件下蔬菜的水肥高效利用及提高生產(chǎn)效益具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗在萊蕪區(qū)棲龍灣村蔬菜基地冬暖式大棚內(nèi)的無土栽培種植溝內(nèi)進行，采用的番茄品種為瑞星大寶，一條番茄種植溝種植2 行，每行種植21 株。全生育期各個處理肥料用量相同。固體基質(zhì)采用草炭、蛭石、珍珠巖、椰康、牛糞發(fā)酵物等成分組成。

1.2 試驗設計

每個試驗小區(qū)布置6 個無土栽培種植溝，種植溝為梯形（上口40 cm，下口30 cm，深度40 cm）。種植溝內(nèi)鋪設0.12 mm 厚度的塑料薄膜作為隔水層與周圍土壤隔開，溝內(nèi)放置固體基質(zhì)。每條種植溝布置2 條滴灌管。滴灌管置于基質(zhì)表層，每兩條一組，組內(nèi)滴灌管間距0.4 m。種植溝內(nèi)布置了TRIME 有機水分測管，測管長50 cm，底部與隔水薄膜接觸，上部露出基質(zhì)10 cm。將番茄生長期劃分為定植—開花坐果期和結(jié)果期2 個試驗階段。在定植—坐果期，生育期較短，植株的根系尚淺，主要使用無土栽培表層基質(zhì)的水分，各試驗處理的水分上、下限相同，上限為田間持水率的100%，下限為田持的70%；從結(jié)果期開始，設田持的55%、65%和75%等三個水分處理下限，田持的85%和100%兩個水分處理上限，共計6個處理。

1.3 指標測定及方法

1）根系體積：試驗作物拔秧前，在每個處理中選取有代表性的3 株番茄植株，取其根系，采用排水法測量根系體積。取出量筒（具體的量筒規(guī)格根據(jù)樣品的根系大小而定）注入適量水，記錄下量筒讀數(shù)。首先用濾紙吸干清洗根系時殘留的水分，放入量筒內(nèi)，并用玻棒將番茄根系全部浸泡入水里，再次記錄下量筒讀數(shù)，番茄樣品根體積為兩次數(shù)值之差。

2）根系鮮重、干重：鮮重采用天平測量，將清理好的根系置于天平上測量，取3 次平均值為樣品鮮重：干重采用烘干法測量，將所采番茄樣品根系放入烘箱中，首先在105 ℃下殺青30 min，再調(diào)至75 ℃進行烘干24 h，取出用天平稱重，為番茄樣品干重。

3）根系特征參數(shù)：在每個處理中選取有代表性的3 株番茄植株，6 組水分處理共計18 棵。采用水洗根法對番茄根系進行處理，用小水流沖洗將番茄根系中的栽培基質(zhì)清理干凈，在進行水洗根時，盡量把對毛根的破壞做到最小。對清理好的根系，采用根系專用掃描儀Epson V800 進行根系圖像掃描，之后通過WinRHIZO 根系分析軟件進行番茄根系的分析，從而獲取不同處理番茄根系的特征參數(shù)，如總根長、根表面積、根尖數(shù)等見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 對番茄根系形態(tài)的影響

表1 給出了不同水分處理下番茄根系的特征參數(shù)。由表1 可以看出，基質(zhì)上限為田持100%時的三組處理中，番茄各項根系參數(shù)均呈現(xiàn)隨著水分下限增加逐步增加的趨勢，水分處理T3 各項根系特征參數(shù)最大；基質(zhì)上限為田持85%時的三組處理中，番茄各項根系參數(shù)均呈現(xiàn)隨著水分下限上升先上升后下降的趨勢，水分處理T5 各項根系特征參數(shù)最大?；|(zhì)上限為田持100%的三組處理各參數(shù)平均值均小于基質(zhì)上限為田持85%的三組處理的平均值。在無土栽培條件下可通過適當控制基質(zhì)的水分上限含量來調(diào)節(jié)番茄根系的特征。

表1 不同水分處理下番茄根系特征參數(shù)

2.2 對番茄根系不同直徑根長度的影響

圖1 為不同水分處理下番茄根系不同直徑根系長度的柱狀圖，由圖1 可以看出番茄的根系主要集中在直徑2 mm 以下，植株對栽培基質(zhì)中的營養(yǎng)水分吸收起重要作用的毛根多為2 mm以下，各處理直徑2 mm 以下根長占比均超過了根系總長度的35%?；|(zhì)上限為田持100%的3組處理中，直徑2 mm 以下的根系呈現(xiàn)隨著水分下限的上升先上升后下降趨勢，2～4 mm、4～6 mm、6～8 mm 直徑的根系呈現(xiàn)趨勢與2 mm 以下的根系一致，＞8 mm 直徑的根系呈現(xiàn)隨著水分下限的收到逐步收到的趨勢；在水分上限為85%田間持水率的3 組處理中，直徑2 mm 以下的根系呈現(xiàn)隨著水分下限的上升先上升后下降趨勢，2～4 mm、4～6 mm、6～8 mm 直徑的根系呈現(xiàn)趨勢與2 mm 以下的根系一致。＞8 mm 直徑的根系均呈現(xiàn)隨著水分下限的上升逐步上升的趨勢。

圖1 不同水分處理下番茄根系不同直徑根系的長度

在總根長方面，基質(zhì)上限為田持100%的三組處理中，水分處理T3 總根長最大，分別比T1、T2 高23.4%、7.2%?；|(zhì)上限為田持85%的三組處理中，水分處理T5 總根長最大，分別比T4、T6高19.0%、2.5%。表明水分處理T3、T5 更有利于番茄根系的生長發(fā)育。

2.3 對番茄根系干重的影響

圖2 為不同水分處理下番茄根系的干重柱狀圖。由圖2 可以看出，基質(zhì)上限為田持100%時，根系的單株平均干重隨著基質(zhì)水分下限的上升而上升，即T3（5.0 g/株）＞T2（5.72 g/株）＞T1（7.08 g/株），同時基質(zhì)上限為田持85%的三個處理的根系干重大于基質(zhì)上限為100%的三個處理，處理T5 單株根干重最大（8.98 g/株）。同理得出，不同基質(zhì)水分處理的單株平均鮮重與干重具有相同的規(guī)律，番茄單株干重占鮮重的14.7～17.0%，當基質(zhì)水分上限為85%時比基質(zhì)水分飽和有利于番茄根系的生長發(fā)育。

圖2 不同水分處理番茄根系干重

3 結(jié)論

1）在無土栽培條件下黃瓜可以通過適當控制水分上，下限含量調(diào)節(jié)根系分步。當相同水分下限條件下，上限為田持100%處理的番茄根系形態(tài)參數(shù)小于水分上限為田持85%的處理。

2）基質(zhì)上限為田持100%的三組處理中，水分處理T3 更有利于番茄根系的生長發(fā)育；基質(zhì)上限為田持85%的三組處理中，水分處理T5 更有利于黃瓜根系的生長發(fā)育。

3）基質(zhì)上限為田持100%時，根系的單株平均干重隨著基質(zhì)水分下限的上升而上升。