不同加氣方式和灌水量對(duì)滴灌加工番茄耗水及生長(zhǎng)的影響

張健利，王振華，陳瀟杰，王天宇，宗 睿，陳 睿

(1.石河子大學(xué) 水利建筑工程學(xué)院，新疆石河子 832000；2.現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832000)

水、肥、氣、熱作為保障土壤肥力的重要因素，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，傳統(tǒng)的灌溉模式通常會(huì)忽略氣這一重要因素[1]。土壤通氣性不足會(huì)造成作物根區(qū)低氧脅迫，對(duì)作物生理生長(zhǎng)帶來(lái)不利影響，進(jìn)而引起作物減產(chǎn)[2]。近年以來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的迅速發(fā)展，由此帶來(lái)機(jī)械壓實(shí)的副作用也逐步顯現(xiàn)，機(jī)械壓實(shí)可導(dǎo)致土壤顆粒排列更為緊密，土壤孔隙度降低，通氣性和水分入滲率下降[3]，從而導(dǎo)致土壤固、液、氣三相比發(fā)生改變，進(jìn)而影響作物生長(zhǎng)[4]。膜下灌溉因封閉的邊界條件阻礙了周邊環(huán)境與膜下土壤的氣體交換,從而對(duì)土壤微生物活性和作物根系呼吸造成了一定的障礙[5]。較高的灌溉水平造成土壤水分過(guò)多，從而使土壤中氧氣的擴(kuò)散速率下降[6]。長(zhǎng)期低氧脅迫下根系有氧呼吸受阻，呼吸代謝緩慢，植物缺乏足夠的能量維持正常生長(zhǎng)[7]。

為緩解因機(jī)械壓實(shí)以及薄膜覆蓋導(dǎo)致的土壤供氧不足的情況，增氧灌溉通過(guò)滴灌將富含氧氣的水氣混合物輸送至作物根區(qū)可有效緩解作物根區(qū)通氣性不良問(wèn)題[8]，進(jìn)而緩解因根系缺氧對(duì)作物造成生理生長(zhǎng)、產(chǎn)量等方面的影響。該技術(shù)已在棉花[9]、番茄[10]等眾多作物上得到廣泛應(yīng)用。Bhattarai等[2]通過(guò)對(duì)重黏土條件下的番茄進(jìn)行通氣，結(jié)果表明，較不加氣處理，重黏土加氣處理下的番茄鮮質(zhì)量增加了21%。Goorahoo等[11]通過(guò)文丘里管對(duì)辣椒進(jìn)行加氣，與地下滴灌處理比較，加氣滴灌處理下辣椒產(chǎn)量提升了4.3%。肖衛(wèi)華等[12]研究了化學(xué)加氧和機(jī)械加氧對(duì)煙草的影響，結(jié)果表明，兩種加氧方式均能促進(jìn)煙草根系生長(zhǎng)，提升煙葉產(chǎn)量。加氣灌溉作為一種綠色增產(chǎn)技術(shù)，可有效解決低氧脅迫問(wèn)題，起到增產(chǎn)和改善品質(zhì)的作用。其中，利用化學(xué)試劑加氣灌溉，該技術(shù)簡(jiǎn)便、快捷，但局限性較強(qiáng)，運(yùn)輸和儲(chǔ)存不便，且施用不當(dāng)可能會(huì)對(duì)作物造成危害和改變土壤中生物的構(gòu)成[1]。利用文丘里器進(jìn)行加氣灌溉時(shí)，管道內(nèi)出現(xiàn)水氣分布不均勻現(xiàn)象，且隨距離增加灌溉水中氣體含量下降[13]，但因其成本相對(duì)低廉，對(duì)作物無(wú)危害，是目前國(guó)際上應(yīng)用較為廣泛的加氣技術(shù)。

以往研究主要集中于溫室大棚的研究[14]，在中國(guó)西北干旱地區(qū)，對(duì)于大田條件下不同加氣方式的研究較少。本文采用對(duì)比試驗(yàn)，基于4個(gè)灌水水平和2種加氣方式，主要研究不同水氣組合模式對(duì)加工番茄耗水規(guī)律及生長(zhǎng)特性的影響，以便找出適宜北疆滴灌加工番茄的最佳水氣組合模式，為當(dāng)?shù)厮蕷鉄峁喔妊芯亢蛯?shí)踐提供理論 參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年5-8月開(kāi)展，試驗(yàn)田位于新疆石河子市石河子大學(xué)試驗(yàn)場(chǎng)農(nóng)二連(85°59′45″E，44°19′26″N，海拔412 m)。年均降雨量、蒸發(fā)量分別為207 mm和1 660 mm。試驗(yàn)田地下水埋深>8 m，土壤為中壤土，土壤物理粘粒(< 0.01 mm)含量>21%，80 cm土層內(nèi)平均土壤體積質(zhì)量為1.55 g·cm-3，田間持水量為18.65%(質(zhì)量含水率)。2020年加工番茄種植期間氣象數(shù)據(jù)如圖1所示。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于5月4日-8月22日進(jìn)行，全生育期為110 d。試驗(yàn)作物品種為加工番茄‘3166’，是當(dāng)?shù)爻Ｓ闷贩N。種植方式為一膜兩管四行，地膜采用寬為1.45 m的聚乙烯材質(zhì)塑料地膜，2條以色列制造的耐特菲姆滴灌管，其間距0.85 m，滴灌管埋深15 cm，滴頭設(shè)計(jì)流量3.2 L·h-1，滴頭間距0.30 m。加工番茄株距0.4 m，行距0.35 m。試驗(yàn)所用加氣施肥設(shè)備由蓄水池、1.5 m3水桶、水泵、回流管、Mazzei1078型文丘里管、旋翼式水表、壓力表、施肥罐和輸配水管道系統(tǒng)組成。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)踐和其他學(xué)者研究[15]，確定加工番茄灌溉制度(表1)。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)灌水水平(W1:5 400 m3·hm-2，W2:4 950 m3·hm-2，W3:4 500 m3·hm-2，W4:4 050 m3·hm-2)和2種加氣方式(物理加氣O1、化學(xué)加氣O2)，以不加氣為對(duì)照(S)，共12個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，每處理下試驗(yàn)小區(qū)面積為26.65 m2(13 m×2.05 m)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2所示。依據(jù)加工番茄品種特性，施肥量定為：尿素250 kg·hm-2(N：46.4%)，氯化鉀150 kg·hm-2(K2O：57%)和磷酸一銨180 kg·hm-2(P2O5：60.5%)，各處理施肥量均一致。試驗(yàn)區(qū)的打藥、除草等田間管理措施均保持一致。

表1 加工番茄生育期灌溉制度

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

物理加氣方式為：利用文丘里管產(chǎn)生負(fù)壓差的原理，將空氣吸入管道內(nèi)以水氣混合液的形式進(jìn)行灌溉，當(dāng)灌水壓力0.1 MPa時(shí)，該過(guò)程制成的摻氣水其摻氣比例約為15%，此時(shí)灌溉水中溶解氧濃度約15 mg·L-1[16]?；瘜W(xué)加氣方式為：利用固體過(guò)碳酸鈉溶于水產(chǎn)生氧氣進(jìn)行增氧，灌溉時(shí)將固體過(guò)碳酸鈉添加到裝有1.5 m3水的水桶中進(jìn)行灌溉，水中溶解氧濃度用哈希水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀HQ30D實(shí)時(shí)測(cè)定, 每隔10 min測(cè)定一次。經(jīng)測(cè)定水桶中溶解氧濃度初始值為8.375 mg·L-1，加入過(guò)碳酸鈉后保證水中溶解氧濃度高于初始濃度的10%，使其溶解氧濃度保持在 9.256 mg·L-1以上，若不滿足條件，則停止灌水及時(shí)增氧。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 作物耗水量計(jì)算 采用農(nóng)田水量平衡法[17]計(jì)算作物生育階段耗水量ET1-2，公式為：

式中:ET1-2為階段作物耗水量(mm)；n和i分別為土壤的層次總數(shù)和層次序數(shù)；γi和Hi分別為第i層土壤的干體積質(zhì)量和厚度；Wi1和Wi2分別為第i層土壤在時(shí)段初和時(shí)段末的質(zhì)量含水率(%)；M和P分別為時(shí)段內(nèi)的灌水量和有效降雨量(mm)、K和C分別為時(shí)段內(nèi)的地下水補(bǔ)給量和排水量(mm)(試驗(yàn)田地下水埋深>8 m，故無(wú)地下水補(bǔ)給；本試驗(yàn)采用滴灌，不會(huì)產(chǎn)生排水或者很小，忽略不計(jì))。

1.4.2 土壤水分測(cè)定 采用土鉆取土烘干法測(cè)定加工番茄各生育期的土壤含水率，各處理于灌水前后2 d進(jìn)行取土，取樣點(diǎn)位于滴灌帶下，取樣深度0～80 cm，每10 cm土層進(jìn)行土樣采集。各處理3次重復(fù)求其平均值作為土壤質(zhì)量含水率。

1.4.3 葉綠素含量測(cè)定 在加工番茄各個(gè)生育階段，各處理選取長(zhǎng)勢(shì)相當(dāng)?shù)?個(gè)重復(fù)，于晴朗天氣11:00-13:00，利用 SPAD-502 葉綠素測(cè)定儀測(cè)定加工番茄頂部第2片完全展開(kāi)葉的葉綠素 含量。

1.4.4 莖、葉干物質(zhì)測(cè)定 在加工番茄果實(shí)收獲前每個(gè)處理選擇3株長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株，進(jìn)行植株破壞，將地上部分的莖、葉分別稱取鮮質(zhì)量，放入烘箱中于105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒量，用電子天平稱其干質(zhì)量。

1.4.5 果實(shí)形態(tài)和單果質(zhì)量測(cè)定 加工番茄成熟收獲期，每個(gè)處理選取6株植株秤其單株質(zhì)量，每株植株再選取3顆長(zhǎng)勢(shì)均勻的果實(shí)，用游標(biāo)卡尺測(cè)其橫、縱徑，用精度為0.01 g的電子秤稱量單果質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用Origin 2019軟件作圖，應(yīng)用Spss Statistics 26進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氣處理對(duì)加工番茄耗水量和耗水模數(shù)的影響

表3為不同處理下不同階段加工番茄耗水量(ET)和耗水模數(shù)(EP)。由表可以看出，加工番茄耗水量在膨大一期最大，苗期次之，成熟期最低。相同灌溉方式下，加工番茄的耗水量均隨灌水量的增加而增大。以全生育期耗水量進(jìn)行分析，W1灌溉水平下耗水量達(dá)到最大，W2、W3和W4水平較W1水平耗水量分別減少了6.45%、12.20%和18.34%；物理加氣條件下耗水量提升最明顯，物理加氣和化學(xué)加氣較不加氣處理耗水量分別增加13.65%和9.27%；水氣組合處理下，加工番茄耗水量增幅效果最大為W2O1處理，W2O1較W2S處理耗水量增大16.09%，最小為W4O2處理，W4O2較W4S處理耗水量增大 7.10%。加氣對(duì)不同生長(zhǎng)階段耗水量提升幅度表現(xiàn)為：膨大期一期>膨大二期>花期>成熟期>苗期，且物理加氣效果優(yōu)于化學(xué)加氣效果。在膨大一期、膨大二期、花期、成熟期和苗期，物理加氣較不加氣處理耗水量分別增加17.04%、16.47%、13.44%、11.73%和8.75%；而化學(xué)加氣較不加氣處理耗水量分別增加12.48%、11.80%、9.30%、7.30%和4.66%。

耗水模數(shù)是指作物某一生長(zhǎng)階段耗水量占整個(gè)生育期耗水總量的百分比，反映了作物各生長(zhǎng)階段對(duì)水分需求的敏感程度。由表3看出，不同水氣處理下加工番茄各生長(zhǎng)階段耗水模數(shù)與耗水量變化規(guī)律相似。各處理耗水模數(shù)均在果實(shí)膨大一期達(dá)到最高水平，為25.51%～26.83%，平均為26.30%，說(shuō)明該生長(zhǎng)階段為加工番茄整個(gè)生育期內(nèi)需水關(guān)鍵期；耗水模數(shù)第二次高峰出現(xiàn)在苗期，由于該生長(zhǎng)階段持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，造成耗水模數(shù)較大，各處理耗水模數(shù)為20.61%～21.80%，平均為21.04%；在成熟期，因植株對(duì)水分需求量下降，耗水模數(shù)降低至最低水平，各處理耗水模數(shù)為15.71%～17.02%，平均為16.16%。

表3 不同水氣處理下加工番茄耗水量和耗水模數(shù)

由以上分析可知，加工番茄耗水量、耗水模數(shù)在膨大一期和苗期較大，應(yīng)保證充足的灌水；加氣提高了加工番茄耗水量，且物理加氣效果優(yōu)于化學(xué)加氣效果；加氣對(duì)膨大期耗水量的提升效果最明顯，而對(duì)成熟期和苗期耗水量的提升較低。

2.2 不同水氣處理對(duì)加工番茄土壤水分的影響

圖2為不同水氣處理?xiàng)l件下，0～80 cm土層土壤含水率變化趨勢(shì)。從圖中可以看出：相同加氣方式下，各生育階段各層土壤含水率隨灌水量的增大而增大。在加工番茄苗期至膨大期，各處理土壤含水率均隨土壤深度的增加整體呈先增大后減小趨勢(shì)。苗期和花期，根系吸水能力較弱且根系生長(zhǎng)發(fā)育尚未完全，30～40 cm土層水分波動(dòng)較小，含水率最大值分布在40～50 cm土層范圍內(nèi)。膨大期是加工番茄需水最大時(shí)期，由于該時(shí)期根系生長(zhǎng)旺盛且根系主要分布于30～40 cm土層，導(dǎo)致30～60 cm土層水分波動(dòng)較大，含水率最大值分布在50～60 cm土層范圍內(nèi)。成熟期由于氣溫下降土面蒸發(fā)減弱和地膜覆蓋作用導(dǎo)致表層0～10 cm含水率較高，且該階段加工番茄根系對(duì)土壤水分吸收能力減弱，各處理0～80 cm土層含水率分布較為均勻，含水率最大值分布在60～70 cm土層范圍內(nèi)。

相較于不加氣處理，加氣灌溉使土壤水分含量不同程度降低。在苗期和花期，相較與不加氣處理，物理加氣使0～80 cm土層土壤平均含水率分別降低4.36%和5.55%；化學(xué)加氣使其分別降低3.29%和4.12%%。在膨大一期，根系吸水活動(dòng)最強(qiáng)，含水率變化最明顯，物理加氣和化學(xué)加氣較不加氣處理0～80 cm平均含水率降低 6.38%和5.32%。在成熟期，物理加氣和化學(xué)加氣較不加氣處理0～80 cm平均含水率分別降低 5.02%和3.71%。

綜上，加氣處理降低了0～80 cm土層平均含水率，且物理加氣處理下0～80 cm土層平均含水率低于化學(xué)加氣處理，其中在膨大一期物理加氣處理下含水率降低變化最明顯。

2.3 不同水氣處理對(duì)加工番茄葉綠素含量的影響

由表4可以看出，全生育期內(nèi)，葉綠素相對(duì)含量隨加工番茄的生長(zhǎng)呈先增大后減小趨勢(shì)，在膨大期達(dá)到最大值。灌水和加氣(苗期除外)對(duì)葉綠素含量影響極顯著(P<0.01)，水氣交互作用僅對(duì)花期和膨大期影響顯著(P<0.05)。整個(gè)生育期，葉綠素含量在同一灌水量下表現(xiàn)為O1>O2>S。在膨大期，W2灌溉水平下葉綠素含量達(dá)到最大，W1、W3和W4水平較W2水平葉綠素含量分別減少9.75%、5.45%和17.22%。物理加氣較化學(xué)加氣更能提高加工番茄葉綠素含量，物理加氣和化學(xué)加氣較不加氣處理葉綠素含量分別提高5.75%和3.05%。同時(shí)，W2O1處理葉片葉綠素含量達(dá)到最大，較不加氣處理(W2S)葉綠素含量提升9.22%。

表4 不同水氣處理下加工番茄不同生育期葉綠素含量(SPAD值)

由以上分析可知，物理加氣對(duì)葉片葉綠素含量提升最顯著，W2灌溉水平下葉片葉綠素含量達(dá)到最大(苗期除外)，最大值為W2O1處理。

2.4 不同水氣處理對(duì)加工番茄干物質(zhì)積累的 影響

由表5可以看出，不同水氣處理顯著影響成熟期加工番茄的干物質(zhì)分配。物理加氣和化學(xué)加氣處理加工番茄莖、葉和地上干物質(zhì)量均高于不加氣處理，且物理加氣處理下莖、葉和地上干物質(zhì)量最大。對(duì)地上部干物質(zhì)量進(jìn)行分析，地上部干物質(zhì)量隨灌水量的升高而升高，在W1水平下達(dá)到最大，W2、W3和W4水平較W1水平地上部干物質(zhì)量分別下降3.10%、9.26%和14.56%。物理加氣和化學(xué)加氣較不加氣處理地上干物質(zhì)量分別增加4.13%和2.05%。4個(gè)灌水水平下，W2水平物理加氣對(duì)地上干物質(zhì)積累量提升幅度最大，W2O1較W2S處理地上部干物質(zhì)量提升 6.45%。而低灌溉水平下(W4)，物理加氣對(duì)地上干物質(zhì)積累量促進(jìn)作用不明顯，W4O1與W4S無(wú)顯著性差異(P>0.05)。

表5 不同水氣處理下加工番茄干質(zhì)量

由以上分析可知，物理加氣對(duì)地上干物質(zhì)的積累最顯著；W1灌溉水平下地上干物質(zhì)積累量達(dá)到最大，最大值為W1O1處理。加氣后對(duì)干物質(zhì)積累量提升幅度大的水氣處理為W2O1處理。

2.5 不同水氣處理對(duì)加工番茄果實(shí)形態(tài)的影響

灌溉水平、加氣方式對(duì)加工番茄果實(shí)形態(tài)的影響見(jiàn)表6。灌溉水平和加氣方式對(duì)果實(shí)縱、橫徑、單果質(zhì)量均有極顯著影響(P<0.01)。交互作用下，灌溉水平和加氣方式對(duì)果實(shí)縱、橫徑、單果質(zhì)量有顯著影響(P<0.05)。隨灌水量增大，加工番茄的縱徑、橫徑、單果質(zhì)量均呈先增大后減少趨勢(shì)，且均在W2水平下果實(shí)縱徑、橫徑、單果質(zhì)量達(dá)到最大。W1、W3和W4水平較W2水平果實(shí)縱徑分別降低4.16%、1.54%和9.00%，果實(shí)橫徑分別降低5.65%、2.25%和12.33%，單果質(zhì)量分別降低10.19%、5.41%和17.34%。與不加氣處理相比，物理加氣處理下果實(shí)縱徑、橫徑和單果質(zhì)量分別提高2.46%、6.71%和6.71%，化學(xué)加氣處理下果實(shí)縱徑、橫徑和單果質(zhì)量分別提高1.62%、2.15%和3.58%。低灌溉水平下(W4)，加氣對(duì)果實(shí)縱徑、橫徑和單果質(zhì)量均無(wú)顯著性提高(P>0.05)。

由以上分析可知，物理加氣對(duì)加工番茄果實(shí)形態(tài)和單果質(zhì)量的提升最明顯，W2灌溉水平加工番茄果實(shí)形態(tài)和單果質(zhì)量達(dá)到最大，最大值為W2O1處理。

3 討 論

3.1 加氣和灌水量對(duì)加工番茄不同生長(zhǎng)階段土壤水分和耗水量的影響

不同深度土壤含水率變化可以反映出植株根部對(duì)水分吸收的變化。本研究表明，在苗期，加氣處理對(duì)土壤含水率的影響最小，這是由于植株生長(zhǎng)前期弱小，對(duì)氧的需求量較少，受土壤空氣的影響不明顯，根際氣體對(duì)植株的影響不占主導(dǎo)地位[18]；但通過(guò)對(duì)耗水量分析發(fā)現(xiàn)，在苗期各處理下的耗水量較大，這是因?yàn)樵诿缙陔A段持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，灌水次數(shù)少，造成在該生育階段耗水需求較大，因此在苗期應(yīng)保證充足的灌水。隨生育期推進(jìn)，灌水頻率增加，植株對(duì)氧氣的需求量加大，根際連續(xù)性缺氧對(duì)植株生長(zhǎng)的影響越來(lái)越顯著[18]。在果實(shí)膨大一期，加氣處理對(duì)土壤含水率的影響最大，這是由于膨大期植株根系旺盛，加氣提高了根系的吸水能力，使其加氣處理下平均含水率明顯低于不加氣處理，這與劉杰等[19]研究結(jié)果相似，根區(qū)通氣會(huì)促進(jìn)根系吸水, 根系吸水量就會(huì)相應(yīng)增加, 水分利用效率就會(huì)提高；同時(shí)該階段各處理耗水量達(dá)到最大，這是因?yàn)樵撋L(zhǎng)階段是作物需水關(guān)鍵期，生殖器官快速生長(zhǎng)，對(duì)水分需求增大，故在該生長(zhǎng)階段也需保證充足的灌水。在成熟期，加氣處理對(duì)土壤含水率的影響較小，這是由于該期植株根系活力下降，受土壤根際氣體的影響較??；同時(shí)該階段耗水量為整個(gè)生育期最小，說(shuō)明在成熟期植株對(duì)水分的需求下降，因此在成熟期可適當(dāng)減少水量的供應(yīng)?？v觀各個(gè)生育階段，加氣灌溉處理下土壤平均含水率明顯低于不加氣灌溉處理，這與朱艷等[20]研究結(jié)果相似。通過(guò)對(duì)土壤水分和耗水量的分析，可優(yōu)化調(diào)整不同水氣組合在不同生長(zhǎng)階段的實(shí)施方案：(1)因加氣對(duì)膨大一期的土壤水分影響最大，花期和膨大二期次之，苗期和成熟期影響最小，故膨大一期應(yīng)保證必要的加氣，苗期和成熟期可考慮不加氣。(2)在苗期和膨大期(一期、二期)需水較大，故應(yīng)保證充足灌水，而成熟期可適當(dāng)減少灌水量，本試驗(yàn)W1灌溉水平在成熟期的灌水量可適當(dāng)下調(diào)，并且通過(guò)對(duì)單果質(zhì)量分析發(fā)現(xiàn)，W2灌溉水平下單果質(zhì)量最大，因此本試驗(yàn)W2灌溉水平可參考作為適宜北疆滴灌加工番茄的溉灌水量。

3.2 不同水氣處理對(duì)加工番生理生長(zhǎng)的影響

葉綠素作為光合作用的重要元素，其含量的高低將影響作物對(duì)光能的吸收和轉(zhuǎn)化，從而影響葉片的光合作用，進(jìn)而制約作物干物質(zhì)的積累和產(chǎn)量的形成[21]。Drew等[22]研究表明缺氧會(huì)導(dǎo)致根系線粒體進(jìn)行糖酵解而不產(chǎn)生ATP，進(jìn)而造成缺氧癥。植株根部缺氧嚴(yán)重時(shí)，反映到個(gè)體水平上，則是生長(zhǎng)形態(tài)的變化，研究表明，低氧脅迫會(huì)導(dǎo)致植物生長(zhǎng)緩慢，植株矮小，葉片過(guò)早衰老，生物量降低等[23]，而通氣增氧可以有效改善這一狀況。本研究表明，加氣因素對(duì)苗期葉綠素含量無(wú)顯著影響，可能是由于苗期根系沒(méi)有完全發(fā)育，對(duì)氧的需求量較少，植株生長(zhǎng)受土壤空氣的影響不顯著[19]。自花期開(kāi)始，隨灌水頻率的增加和根系的生長(zhǎng)，根系對(duì)缺氧的敏感程度增大，在膨大期加氣處理對(duì)葉綠素的提升最為明顯，這與盧澤華等[10]研究結(jié)果相似，即苗期加氣處理對(duì)番茄生長(zhǎng)生理影響較小，對(duì)后期加氣處理的影響較大，且水氣交互因素在花期和膨大期影響顯著，故在植株生長(zhǎng)花期和膨大期應(yīng)保持良好的土壤通氣性。本研究結(jié)果表明，W1水平與物理加氣組合處理下干物質(zhì)積累量達(dá)到最大，但果實(shí)形態(tài)和單果質(zhì)量并非最大，說(shuō)明高灌溉水平下物理加氣造成植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺、植株徒長(zhǎng)，導(dǎo)致果實(shí)形態(tài)和單果質(zhì)量下降。W2灌溉水平與物理加氣組合處理下，既避免了因水氣過(guò)多造成的植株徒長(zhǎng)，也使果實(shí)形態(tài)和單果質(zhì)量達(dá)到了最大，說(shuō)明物理加氣條件下，適量減少灌溉定額是可行的灌溉方案。

3.3 不同加氣方式效果的探討

本試驗(yàn)中，不同加氣方式對(duì)加工番茄耗水、土壤水分及生長(zhǎng)的影響不同，可能有以下原因：(1)化學(xué)試劑過(guò)碳酸鈉產(chǎn)生的鈉離子可能對(duì)根系造成脅迫使其吸水能力下降，即隨著土壤中鹽堿濃度的增加會(huì)導(dǎo)致作物根系發(fā)生傷流，大量的氨基酸類、無(wú)機(jī)離子以及植物激素類從植物根部流失，進(jìn)而影響根系的生理代謝，使植物吸收水分受到影響[24]，最終造成植株生長(zhǎng)生理等方面的差異。(2)不同加氣方式造成的加氣量不同，物理加氣具有穩(wěn)定、持續(xù)的加氣的效果，文丘里器吸入的氧氣量較為均勻，而化學(xué)加氣采用人工定時(shí)加入化學(xué)試劑，穩(wěn)定性、持續(xù)性不易保證且灌溉水中溶解氧濃度小于物理加氣水中溶解氧濃度，故物理加氣效果優(yōu)于化學(xué)加氣效果，最終造成各方面影響有所不同。因此，若保證相同的加氣量，試驗(yàn)結(jié)果是否產(chǎn)生差異，仍需要進(jìn)一步探究。

4 結(jié) 論

加氣提高了加工番茄耗水量，各生長(zhǎng)階段耗水量提升幅度表現(xiàn)為：膨大一期>膨大二期>花期>成熟期>苗期，加氣降低0～80 cm土層平均土壤含水率。物理加氣相比化學(xué)加氣增加了耗水量，降低了土壤含水率，提高了加工番茄葉片葉綠素含量、地上干物質(zhì)量和果實(shí)形態(tài)及單果質(zhì)量。W1灌溉水平下，加工番茄耗水量和地上干物質(zhì)量最大，W2灌溉水平下，加工番茄葉片葉綠素含量、果實(shí)形態(tài)和單果質(zhì)量最大。

綜上，合理的水氣組合模式既能避免水分過(guò)多造成的植株徒長(zhǎng)，也可使產(chǎn)量達(dá)到最大，因此，基于新疆干旱少雨，4 950 m3·hm-2灌溉水平與物理加氣是本試驗(yàn)較為適宜的水氣組合模式，可為北疆滴灌加工番茄加氣灌溉實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。