水質(zhì)處理對(duì)霧培抗堵性能及番茄生長(zhǎng)的影響

侯詩(shī)宇，肖娟，楊杰，彭志慧，李艷麗

（太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024）

0 引 言

氣霧栽培作為無(wú)土栽培技術(shù)的一種，該技術(shù)不使用土壤及其他基質(zhì)，通過(guò)將營(yíng)養(yǎng)液霧化直接噴射在農(nóng)作物根系上，使得作物可以攝取足夠的養(yǎng)分、水分以及氧氣，為農(nóng)作物創(chuàng)造最佳的根域環(huán)境。氣霧栽培以其可以擴(kuò)展不可再生的耕地資源[1]、具有優(yōu)良的節(jié)水節(jié)肥率[2]與提高農(nóng)作物產(chǎn)量[3]等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于反季節(jié)蔬菜的生產(chǎn)。番茄是種植分布最廣、年產(chǎn)量最高、食用人數(shù)最多的蔬菜之一，以其獨(dú)特的風(fēng)味、豐富的營(yíng)養(yǎng)化合物與微量元素含量受到人們的喜愛(ài)[4]。目前已有研究證明，氣霧栽培可以促進(jìn)番茄根系生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)吸收[5]，還可增加果實(shí)產(chǎn)量[6]。

霧化灌水器易堵塞是制約氣霧栽培技術(shù)推廣應(yīng)用的主要因素。由于氣霧栽培常選用壓力補(bǔ)償式噴頭，內(nèi)部流道復(fù)雜，發(fā)生輕微堵塞不易清理，使堵塞情況日益嚴(yán)重，極大地增加了氣霧栽培的成本，不利于農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。針對(duì)灌水器堵塞問(wèn)題及解決方案，前人已有大量研究，大致分為控制堵塞物質(zhì)來(lái)源、提升自身抗堵能力以及有效清除堵塞物質(zhì)三方面[7]。由于氣霧栽培系統(tǒng)一經(jīng)投入使用較難拆開(kāi)清理，且拆開(kāi)停止灌溉導(dǎo)致農(nóng)作物缺少水分養(yǎng)分供給，一般通過(guò)控制堵塞物質(zhì)來(lái)源即提升灌溉水質(zhì)來(lái)預(yù)防堵塞。Aali等[8]發(fā)現(xiàn)對(duì)微咸水磁化可以軟化水質(zhì)改變水的物理化學(xué)性質(zhì)以有效預(yù)防化學(xué)堵塞，且張佳等[9]發(fā)現(xiàn)磁化水灌溉可以有效提升番茄生長(zhǎng)性能、酶活性和根系活力；張鐘莉莉等[10]發(fā)現(xiàn)微咸水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)生的沉淀常以化學(xué)沉淀為主，加入適量的無(wú)機(jī)酸性試劑調(diào)節(jié)pH至6.0～6.5左右可以有效防止沉淀生成；胡世平等[11]研究發(fā)現(xiàn)使用檸檬酸調(diào)節(jié)pH至7.0以下對(duì)Ba2+、Ca2+等陽(yáng)離子有較好地阻垢效果，且靳琇等[12]已有研究證明適量的檸檬酸可以促進(jìn)番茄幼苗生長(zhǎng)與積累生物量。

目前通過(guò)改善灌溉水質(zhì)以預(yù)防堵塞生成已有大量研究，根據(jù)目前結(jié)論，發(fā)現(xiàn)常用的水質(zhì)處理方法為磁化處理、調(diào)酸處理等，同時(shí)目前的水質(zhì)處理研究大多為滴灌條件下如何預(yù)防堵塞生成，而如何在對(duì)農(nóng)作物不造成消極影響的情況下改善霧培條件下的堵塞問(wèn)題少有研究。因此，本文以霧培番茄為研究對(duì)象，采用磁化、無(wú)機(jī)酸調(diào)酸、檸檬酸調(diào)酸這三種水質(zhì)處理方式，分析不同的水質(zhì)處理方式對(duì)霧培番茄生長(zhǎng)指標(biāo)、果實(shí)指標(biāo)以及果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響，同時(shí)跟蹤記錄3種水質(zhì)處理下霧培灌水器的堵塞情況，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，初步探索利于霧培番茄生長(zhǎng)并且有效防止霧培灌水器堵塞的水質(zhì)處理方式，為進(jìn)一步促進(jìn)氣霧栽培技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展與推廣提供理論及技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2022年7-10月份北京市昌平區(qū)流村鎮(zhèn)沙幫基地內(nèi)日光溫室中進(jìn)行，屬于溫帶季風(fēng)氣候，試驗(yàn)期間正值夏季至早秋，日照充足，平均氣溫14 ℃，降水量122.4 mm。

1.2 供試材料

供試作物為大粉番茄，氣霧栽培灌水器為（WP41+PJ201）十字霧化噴頭，工作壓力0.25 MPa，流量為50 L/h。栽培番茄所用肥料為無(wú)土栽培番茄專用肥料，具體成分見(jiàn)表1。

表1 無(wú)土栽培番茄肥料配方Tab.1 Soilless cultivation tomato fertilizer formula

試驗(yàn)灌溉水源為昌平區(qū)自來(lái)水有限責(zé)任公司提供，pH值為7.5～7.7，一般化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 供試水源化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果Tab.2 Test results of chemical composition of water sources

水質(zhì)處理裝置為管外強(qiáng)磁水處理器（磁化強(qiáng)度0.4 T）；水質(zhì)處理試劑分別為稀鹽酸溶液除垢劑和食品級(jí)一水檸檬酸除垢劑。

1.3 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置分為栽培系統(tǒng)與供液系統(tǒng)，主要由儲(chǔ)液桶、水泵、過(guò)濾器、定時(shí)控制器、壓力表、流量表、減壓閥等組成。

栽培系統(tǒng)：于溫室內(nèi)起北高南低，長(zhǎng)4.5 m、寬80 cm、深25 cm且坡度大于5%的栽培槽，栽培槽南端安裝PVC管用以營(yíng)養(yǎng)液回流，并安裝濾網(wǎng)，栽培槽底部鋪兩層防水塑料膜，做好底部與回流處的防滲漏，做到既不漏水又能順利回流，不會(huì)在栽培壟內(nèi)大量積水。栽培槽頂部用厚2.5 cm的苯板覆蓋，苯板上鋪設(shè)黑色塑料膜，苯板上以40 cm的間距打直徑為5 cm的小孔用以定植番茄幼苗。栽培槽內(nèi)距頂部10 cm鋪設(shè)4.5 m長(zhǎng)進(jìn)液管，在進(jìn)液管上以40 cm間距均勻安裝霧化噴頭，每條管安裝10個(gè)噴頭，與苯版上定植孔交錯(cuò)排列，使得每株番茄都可以被充分灌溉。

供液系統(tǒng)：于每條栽培壟末端以半地下式安放儲(chǔ)液桶，與栽培系統(tǒng)的回流管道相連，水泵通過(guò)定時(shí)控制器控制啟閉，進(jìn)水口處安裝120目過(guò)濾器，出水口處依次安裝減壓閥、壓力表、流量表，后與栽培系統(tǒng)的進(jìn)液管相連。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2022年7月中旬，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致且根莖較為粗壯的番茄幼苗洗凈根部后定植。將番茄生長(zhǎng)期分為緩苗期（7 d左右，不計(jì)入試驗(yàn)時(shí)間），苗期（0～20 d），開(kāi)花結(jié)果期（20～45 d），盛果期（45 d之后），不同生長(zhǎng)期根據(jù)番茄植株生長(zhǎng)需要調(diào)配不同EC值營(yíng)養(yǎng)液。緩苗期用清水噴灌，于緩苗期末期通過(guò)減壓閥調(diào)節(jié)各壓力表讀數(shù)為0.25 MPa，并將流量表讀數(shù)清零。苗期以EC值為0.8～1.0 mS/cm營(yíng)養(yǎng)液噴灌，20日左右進(jìn)入開(kāi)花結(jié)果期EC值調(diào)高至1.4～1.6 mS/cm，45日左右進(jìn)入盛果期EC值調(diào)高為2.2～2.4 mS/cm，噴灌溉頻率為每5 min噴灌1 min，灌溉時(shí)間為每日5:00至21:00，共16 h，并進(jìn)行水質(zhì)處理。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，見(jiàn)表3，分別為T1（磁化水質(zhì)，供液管外安裝強(qiáng)磁水處理器）、T2（無(wú)機(jī)酸處理，營(yíng)養(yǎng)液濃度達(dá)到預(yù)設(shè)EC值后加入稀鹽酸除垢劑調(diào)節(jié)pH至5.8～6.0）、T3（有機(jī)酸處理，營(yíng)養(yǎng)液濃度達(dá)到預(yù)設(shè)EC值后加入食品級(jí)一水檸檬酸除垢劑調(diào)節(jié)pH至5.8～6.0）以及CK（僅以營(yíng)養(yǎng)液灌溉，不做水質(zhì)處理），每個(gè)處理3次重復(fù)，進(jìn)行完全隨機(jī)試驗(yàn)。

表3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.3 Experimental design

1.5 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.5.1 番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)

緩苗期結(jié)束后各處理隨機(jī)挑選3株番茄掛牌標(biāo)記，并統(tǒng)一測(cè)定一次生長(zhǎng)指標(biāo)，之后每10 d測(cè)定一次。

（1）株高與莖粗。株高使用卷尺自番茄植株基部至植株生長(zhǎng)最高點(diǎn)測(cè)量；莖粗使用電子游標(biāo)卡尺于高于植株基部2 cm處測(cè)量。

（2）葉面積修正系數(shù)與最大葉面積。隨機(jī)選取10個(gè)葉片，測(cè)量其葉長(zhǎng)葉寬，之后通過(guò)紙重法測(cè)量其葉面積，將紙重法測(cè)得葉面積與對(duì)應(yīng)葉長(zhǎng)葉寬之積做比平均后得出番茄植株的葉面積修正系數(shù)為0.79。每次挑選每株最大展開(kāi)葉，使用卷尺測(cè)其葉長(zhǎng)L、葉寬W，由式（1）與葉面積修正系數(shù)計(jì)算得出最大葉面積。

1.5.2 番茄果實(shí)體積與質(zhì)量

待番茄第二穗果完全成熟時(shí)，摘取第二穗果全部果實(shí)，各處理摘得果實(shí)隨機(jī)任取3顆，使用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量其橫徑、縱徑、高，3組數(shù)據(jù)相乘所得數(shù)據(jù)代表番茄果實(shí)體積；使用電子稱測(cè)量其果實(shí)鮮質(zhì)量；鮮質(zhì)量測(cè)量完畢后，用烘箱105 ℃殺青40 min，之后調(diào)節(jié)烘箱溫度為60 ℃，每隔8 h取出番茄測(cè)定一次質(zhì)量，直至連續(xù)3次番茄質(zhì)量相同為止，將末次所測(cè)質(zhì)量作為番茄果實(shí)干質(zhì)量。

1.5.3 番茄果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

待番茄第二穗果全部采摘完畢，各處理隨機(jī)任取3顆果實(shí)，測(cè)定其可溶性總糖含量（蒽酮比色法）、維生素C含量（碘量法）以及全氮含量（凱式滴定法）。

1.5.4 霧化噴頭堵塞情況

于進(jìn)入苗期開(kāi)始灌溉營(yíng)養(yǎng)液并進(jìn)行水質(zhì)處理的第一日18:00記錄水表讀數(shù)，通過(guò)計(jì)算得出當(dāng)日各處理平均流量q0j，作為各組霧化噴頭初始平均流量。此后每日18:00記錄讀數(shù)，并計(jì)算出當(dāng)日各處理平均流量qij。由于儲(chǔ)液桶半埋深于地下，水溫偏差不大，且通過(guò)減壓閥以及壓力表控制各處理工作壓力相同，故溫度與壓力對(duì)流量的影響忽略不計(jì)。通過(guò)式（2）計(jì)算各處理霧化噴頭相對(duì)堵塞流量Rbf作為評(píng)價(jià)灌水器堵塞情況的指標(biāo)。

式中：各符號(hào)腳標(biāo)，i表示試驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間，j用以區(qū)分不同試驗(yàn)組。

按照國(guó)際抗堵塞標(biāo)準(zhǔn)，一般灌水器相對(duì)堵塞流量大于25%時(shí)，認(rèn)為發(fā)生了堵塞情況，因此，將灌水器的堵塞情況分為4種進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別為未堵塞（Rbf≤25%）；一般堵塞（25%＜Rbf≤50%）；嚴(yán)重堵塞（50%＜Rbf≤75%）；完全堵塞（75%＜Rbf≤100%）[13]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS軟件和origin2022b進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水質(zhì)處理對(duì)番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

圖1為各處理番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)隨時(shí)間的變化曲線，其中番茄植株株高增長(zhǎng)總體呈現(xiàn)由快變慢的變化趨勢(shì)，其中T1，T2，CK 3組植株株高生長(zhǎng)速度減小幅度并不明顯，T3處理在定植后7～27 d長(zhǎng)勢(shì)最快，增長(zhǎng)量為47.52 cm，與其他3組差異顯著，27 d后生長(zhǎng)速度有所衰減，低于其他3組生長(zhǎng)速度，且與其他組植株株高差異越來(lái)越小，57 d后T1、T2、CK植株株高先后超過(guò)T3處理，至77 d，T2、T3兩組株高均顯著低于T1，且T3處理最低與CK有顯著差異，只有115.93 cm，T1處理株高最高，高達(dá)143.90 cm。

圖1 不同水質(zhì)處理番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)隨時(shí)間變化趨勢(shì)Fig.1 Variation trend of plant height and stem thickness of tomato under different wate treatments

由圖1所示，番茄植株莖粗生長(zhǎng)趨勢(shì)較為一致，均由快變慢。7～17 d，T1組莖粗增長(zhǎng)量最高，為2.6 mm，與T2、CK差異顯著，與T3無(wú)顯著差異，說(shuō)明T1處理在苗期對(duì)番茄植株莖粗生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。27 d后，4組植株莖粗均無(wú)顯著性差異，試驗(yàn)?zāi)┢赥1處理莖粗生長(zhǎng)量最高，T2次之，CK組在末期僅高于T3。這說(shuō)明整體來(lái)看，在苗期對(duì)番茄植株莖粗表現(xiàn)促進(jìn)作用的T1處理對(duì)番茄植株整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期莖粗無(wú)顯著促進(jìn)作用，T3對(duì)番茄植株莖粗的生長(zhǎng)有抑制作用，但不明顯。

根據(jù)圖1中番茄植株葉面積隨時(shí)間變化的四條曲線斜率可知，4組處理的番茄植株葉面積變化趨勢(shì)較為一致，27 d之前，苗期4組番茄植株葉面積增長(zhǎng)較快，其中T3處理葉面積增長(zhǎng)量最多，說(shuō)明T3處理對(duì)苗期番茄植株葉面積生長(zhǎng)有促進(jìn)作用；27～47 d，4組處理番茄植株葉面積增長(zhǎng)速度有所衰減；47 d后，進(jìn)入果實(shí)膨大期，所測(cè)4組處理番茄植株最大葉面積基本長(zhǎng)至番茄單葉面積最大值，葉面積大小隨時(shí)間變化不明顯。

不同處理對(duì)不同時(shí)期番茄植株各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)的影響見(jiàn)表4。整體來(lái)看，各水質(zhì)處理對(duì)番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)的影響主要體現(xiàn)在影響植株株高，對(duì)莖粗有影響但不顯著，對(duì)番茄植株葉面積無(wú)顯著影響。在苗期T1、T2、T3均對(duì)苗期番茄植株株高生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，其中T3最為顯著，T2處理與T1處理相比對(duì)苗期番茄植株莖粗生長(zhǎng)存在抑制作用，但兩組處理與CK均無(wú)顯著性差異，對(duì)番茄植株莖粗影響不大；進(jìn)入結(jié)果期，T3處理番茄植株株高生長(zhǎng)速度明顯下降，且株高與T1、T2兩組已無(wú)顯著性差異，番茄植株莖粗與葉面積均無(wú)顯著性差異；盛果期T2、T3處理對(duì)番茄植株株高存在抑制作用，其中T3處理組番茄植株株高最低，與T1、CK均存在顯著性差異，T2處理與CK相比，對(duì)番茄的抑制作用不顯著，4組處理之間莖粗與葉面積仍無(wú)顯著性差異。

表4 不同水質(zhì)處理對(duì)不同時(shí)期番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)的影響Tab.4 Effects of different water treatments on growth indexes of tomato plants in different periods

綜合分析，調(diào)節(jié)水質(zhì)對(duì)番茄植株的生長(zhǎng)的影響主要體現(xiàn)在影響番茄植株株高的生長(zhǎng)，苗期T3處理對(duì)番茄植株生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用，這是由于適量的檸檬酸根離子對(duì)苗期番茄植株生根有一定的促進(jìn)作用，通過(guò)促進(jìn)番茄幼苗前期生根影響番茄植株在苗期生長(zhǎng)較快，植株株高增長(zhǎng)量較多，這一結(jié)果與靳琇等[12]研究發(fā)現(xiàn)檸檬酸促進(jìn)番茄幼苗生長(zhǎng)與積累生物量的結(jié)論相一致；苗期之后，隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的逐漸增大，T2、T3處理調(diào)節(jié)pH所需酸的用量增多，由于T3使用檸檬酸，電離程度較弱，因此檸檬酸用量更多，使得T3營(yíng)養(yǎng)液濃度遠(yuǎn)高于T1、CK，過(guò)高的營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)番茄植株生長(zhǎng)表現(xiàn)出抑制作用，使得番茄植株生長(zhǎng)速度不斷降低，直至試驗(yàn)最后番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)最低。T1、T2、CK3組植株苗期生長(zhǎng)情況無(wú)顯著差異，且長(zhǎng)勢(shì)基本一致，直至末期T1與T2有顯著差異，均與CK無(wú)顯著差異，說(shuō)明T1、T2兩組處理對(duì)番茄植株生長(zhǎng)無(wú)抑制作用，T1處理比T2處理更有利于番茄植株的生長(zhǎng)。綜上所述，苗期適宜的檸檬酸調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液pH處理會(huì)促進(jìn)番茄植株的生長(zhǎng)，但后期隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的逐漸升高，調(diào)酸加入的過(guò)多的檸檬酸使得營(yíng)養(yǎng)液濃度過(guò)高，對(duì)番茄植株生長(zhǎng)的體現(xiàn)出抑制作用，磁化水處理與無(wú)機(jī)調(diào)酸處理對(duì)番茄植株生長(zhǎng)均無(wú)顯著影響。

2.2 不同水質(zhì)處理對(duì)番茄果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

如表5所示，T1處理番茄體積最大，顯著高于其他3組，為310.79 cm2，CK組果實(shí)體積次之，為257.39 cm2，但與T2、T3無(wú)顯著差異；T1處理番茄果實(shí)鮮質(zhì)量最大，為183.87 g，CK處理番茄果實(shí)鮮質(zhì)量次之，為158.43 g，兩組呈顯著性差異，T1處理果實(shí)鮮質(zhì)量較CK提高16%，T2、T3兩組處理鮮質(zhì)量無(wú)顯著差異，分別為143.67 g及131.37 g，T2與T1差異顯著，T3與T1、CK兩兩之間差異顯著；4組處理果實(shí)干質(zhì)量，其中T1干質(zhì)量最大，為22.87 g，CK組次之，T1、CK兩組顯著高于T2、T3，T3為4組果實(shí)干質(zhì)量最小，僅有15.33 g；4組處理果實(shí)含水率間無(wú)顯著性差異，其中T2、T3兩組含水率較高，分別為89.14%和88.39%，T1處理較小，為87.63%，CK組最小，為86.13%。

表5 不同水質(zhì)處理對(duì)番茄果實(shí)體積及質(zhì)量的影響Tab.5 Effects of different water treatments on the volume and quality of tomato

不同水質(zhì)處理對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響如表6所示，4組不同的水質(zhì)處理方式在總糖、維生素C以及全氮含量3方面均無(wú)顯著差異?？偺呛緾K組最高，為7.32 g/100g，T2組最低，為6.17 g/(100 g)；維生素C含量T3最高，為20.41 mg/(100 g)，CK組最低，為17.72 mg/(100 g)；全氮含量T1組最高，為0.135%，CK組最低為0.125%。這說(shuō)明不同水質(zhì)處理對(duì)番茄果實(shí)的品質(zhì)均無(wú)顯著影響。

表6 不同水質(zhì)處理對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響Tab.6 Effects of different water treatments on fruit quality of tomato

綜上所述，不同水質(zhì)處理對(duì)番茄果實(shí)體積、鮮質(zhì)量及干質(zhì)量影響顯著，對(duì)含水率無(wú)顯著影響，說(shuō)明磁化處理對(duì)于番茄果實(shí)體積以及果實(shí)質(zhì)量均有積極影響，T2、T3處理的果實(shí)質(zhì)量均顯著低于CK組，說(shuō)明調(diào)酸處理對(duì)果實(shí)質(zhì)量存在消極影響，綜合考慮番茄單果質(zhì)量以及品質(zhì)等指標(biāo)，T1處理最優(yōu)。

2.3 霧化噴頭抗堵塞試驗(yàn)分析

不同水質(zhì)處理方式下霧化噴頭相對(duì)堵塞出流量與霧化時(shí)間的關(guān)系如圖2所示，由圖2中可以看出隨著霧化時(shí)間的延長(zhǎng)，不同水質(zhì)處理下的霧化噴頭相對(duì)堵塞流量均逐漸增大，其中，T2堵塞程度最輕，Rbf為17.68%，T1次之，Rbf為18.09%，T3堵塞情況略有加重，Rbf為21.9%，接近于一般堵塞，CK的堵塞情況最為嚴(yán)重，于第62日達(dá)到一般堵塞（EC＞25%），且到試驗(yàn)結(jié)束Rbf為33.0%。根據(jù)灌水器堵塞評(píng)價(jià)方法認(rèn)為，在試驗(yàn)期內(nèi)，T1、T2、T3均未發(fā)生堵塞，CK發(fā)生一般堵塞。

圖2 霧化噴頭相對(duì)堵塞流量與霧化時(shí)間的關(guān)系Fig.2 The relationship between relative blocking flow of atomizing nozzle and atomizing time

由于番茄不同生理發(fā)育期配給的營(yíng)養(yǎng)液濃度不同，因此對(duì)霧化噴頭Rbf與霧化時(shí)間進(jìn)行分段擬合，發(fā)現(xiàn)不同水質(zhì)處理方式下霧化噴頭Rbf與霧化時(shí)間在番茄不同的生理發(fā)育期均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，即：

式中：t為霧化時(shí)間；a、b均為常數(shù)。

擬合結(jié)果見(jiàn)表7。a為擬合直線的斜率，代表霧化噴頭堵塞情況加劇的快慢。4組試驗(yàn)處理番茄苗期堵塞較快，番茄開(kāi)花坐果期有所減慢，番茄果實(shí)膨大期又加快且比番茄苗期堵塞更快，4組霧化噴頭堵塞程度對(duì)霧化時(shí)間的增加均呈現(xiàn)出“敏感—微敏感—極度敏感”的動(dòng)態(tài)規(guī)律。結(jié)合圖，4組霧化噴頭在苗期與開(kāi)花結(jié)果期營(yíng)養(yǎng)液EC值增大時(shí)，a反而變小，這與劉國(guó)宏等[14]，Pei等[15]研究微潤(rùn)灌與滴灌發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)灌水器的堵塞情況隨灌溉時(shí)間的增加呈現(xiàn)出分段線性變化的規(guī)律一致，且在開(kāi)花坐果期結(jié)束時(shí)堵塞情況無(wú)太大差別，說(shuō)明前兩段時(shí)期營(yíng)養(yǎng)液的濃度不高，霧化時(shí)間仍是影響霧化噴頭堵塞的主要因素。4組處理中，T2，T3在前兩段時(shí)期堵塞情況較其他兩組嚴(yán)重，霧化時(shí)間每延長(zhǎng)1 d，苗期堵塞程度分別增加0.26%和0.248%，均高于CK，這是由于營(yíng)養(yǎng)液濃度較小，pH對(duì)堵塞的影響不明顯，為調(diào)節(jié)pH加入的檸檬酸與稀鹽酸反而增大了營(yíng)養(yǎng)液中的離子濃度，使得霧化噴頭的堵塞情況增加；開(kāi)花結(jié)果期堵塞程度分別增加0.144%和0.185%，T2低于CK，T3高于CK，這是由于營(yíng)養(yǎng)液濃度增大，調(diào)節(jié)pH對(duì)堵塞的影響有所體現(xiàn)，但由于檸檬酸電離常數(shù)低，酸性較鹽酸弱，因此調(diào)節(jié)到相同pH檸檬酸的用量多，使得營(yíng)養(yǎng)液中離子濃度更大，反而體現(xiàn)不出檸檬酸對(duì)堵塞的作用；進(jìn)入盛果期，營(yíng)養(yǎng)液濃度增量大，各組霧化噴頭堵塞程度對(duì)霧化時(shí)間的敏感性均有不同程度的增強(qiáng)，其中CK最為嚴(yán)重，霧化時(shí)間每延長(zhǎng)1 d，堵塞程度加劇1%，T2、T3在濃度較高時(shí)抗堵塞作用均有所體現(xiàn)，霧化時(shí)間每延長(zhǎng)1 d，堵塞程度分別加劇0.38%、0.49%。通過(guò)整個(gè)灌溉期來(lái)看：T1在3段灌溉期a值均低于CK，說(shuō)明通過(guò)磁化斷裂水中氫鍵減少絡(luò)合物生成這一方式在各個(gè)濃度下均表現(xiàn)出良好的抗堵塞作用；T2在苗期加劇了堵塞作用，在后兩段表現(xiàn)出抗堵塞作用，且到試驗(yàn)期最后噴頭堵塞程度最輕；T3在前2段由于檸檬酸電離程度低，加劇了霧化噴頭的堵塞，在濃度較高時(shí)體現(xiàn)出了調(diào)節(jié)pH的抗堵塞作用，霧化噴頭堵塞情況在3種水質(zhì)處理中最為嚴(yán)重。

表 7 不同階段霧化噴頭相對(duì)堵塞流量與霧化時(shí)間線性擬合Tab.7 Linear fitting of relative blockage flow rate and atomization time of atomizing nozzle in different stages

3 討 論

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)霧培番茄進(jìn)行防堵塞水質(zhì)預(yù)處理，探究3種水質(zhì)處理對(duì)霧化灌水器堵塞預(yù)防效果以及對(duì)霧培番茄的生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量以及果實(shí)品質(zhì)的影響，進(jìn)而說(shuō)明何種水質(zhì)處理方式有實(shí)際農(nóng)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

研究結(jié)果表明，苗期適宜的檸檬酸調(diào)酸水質(zhì)處理方式對(duì)番茄植株的生長(zhǎng)有顯著的積極影響，這與靳琇等[12]的結(jié)論基本一致；隨著番茄生長(zhǎng)進(jìn)入開(kāi)花結(jié)果期和盛果期，T2處理番茄植株生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)越來(lái)越小，至試驗(yàn)期最后顯著低于CK組，這是由于營(yíng)養(yǎng)液濃度不斷增大，兩種調(diào)酸處理所用酸也隨之增多，檸檬酸由于電離程度較弱，用量更多，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)液濃度過(guò)高，對(duì)番茄植株根系造成高濃度鹽分脅迫，導(dǎo)致番茄植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)液吸收較為困難，這與柳美玉等[16]研究發(fā)現(xiàn)番茄養(yǎng)分吸收效率隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的增大而先增大后減小的結(jié)果相一致；而無(wú)機(jī)調(diào)酸處理與磁化處理對(duì)番茄植株生長(zhǎng)均無(wú)顯著影響，磁化處理略優(yōu)于無(wú)機(jī)調(diào)酸處理和CK，這與張佳等[9]研究發(fā)現(xiàn)磁化水灌溉增強(qiáng)番茄植株吸收養(yǎng)分和水分的能力的結(jié)論相似。

本研究發(fā)現(xiàn)，磁化水處理對(duì)霧培番茄的單果體積、質(zhì)量有顯著的積極影響，這與鄭劍超等[17]的研究結(jié)果相一致；T2、T3對(duì)番茄果實(shí)的單果體積、鮮質(zhì)量及干質(zhì)量表現(xiàn)出不同程度的消極影響，說(shuō)明調(diào)酸處理對(duì)番茄果實(shí)的生長(zhǎng)有抑制作用，這可能是由于調(diào)酸處理在盛果期營(yíng)養(yǎng)液濃度過(guò)高，使得番茄根系收到高濃度脅迫，養(yǎng)分和水分吸收能力降低，從而影響了果實(shí)的生長(zhǎng)，T3處理的果實(shí)體積及質(zhì)量略低于T2處理，這可能是由于T3組檸檬酸用量多，使?fàn)I養(yǎng)液濃度高于T2，對(duì)番茄果實(shí)生長(zhǎng)影響更大。3種水質(zhì)處理方式對(duì)番茄果實(shí)的總糖含量、維生素C含量以及全氮含量均無(wú)顯著影響，綜合番茄的單果質(zhì)量以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量分析，磁化水處理更有利于番茄果實(shí)的生長(zhǎng)。

通過(guò)對(duì)4組試驗(yàn)組每日流量的跟蹤記錄，發(fā)現(xiàn)4組試驗(yàn)組堵塞情況隨時(shí)間的變化趨勢(shì)相似，均為“快—慢—快”，這與劉國(guó)宏等[14]的研究結(jié)論基本一致；在番茄幼苗期，營(yíng)養(yǎng)液濃度低，此時(shí)灌水器堵塞情況受營(yíng)養(yǎng)液濃度影響較為敏感，兩組調(diào)酸處理單位時(shí)間堵塞增量均高于CK；進(jìn)入番茄開(kāi)花結(jié)果期，營(yíng)養(yǎng)液濃度升高，營(yíng)養(yǎng)液pH對(duì)堵塞的影響有所體現(xiàn)，T2組單位時(shí)間堵塞增量低于CK，由于檸檬酸電離程度較弱，提高了營(yíng)養(yǎng)液的濃度，使得T3組堵塞情況比CK嚴(yán)重；進(jìn)入盛果期，營(yíng)養(yǎng)液濃度再次升高，T1、T2、T3堵塞情況均比CK有所改善，其中T1、T2兩組堵塞情況相似，T3較為嚴(yán)重，這說(shuō)明在營(yíng)養(yǎng)液濃度較高時(shí)，3組處理較CK均能改善霧化灌水器堵塞情況，T1、T2兩組效果較好。

相比于磁化水處理，檸檬酸調(diào)酸處理對(duì)番茄果實(shí)的生長(zhǎng)抑制作用與檸檬酸跟離子本身的化學(xué)性質(zhì)和檸檬酸調(diào)酸對(duì)改善霧化灌水器的堵塞情況效果不良均可能有關(guān)，這一機(jī)理仍需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

綜合整個(gè)試驗(yàn)周期的番茄生長(zhǎng)情況、結(jié)果情況以及灌水器的堵塞情況，采用T1處理即磁化水有利于霧培番茄的生長(zhǎng)發(fā)育以及霧化灌水器的日常使用；在番茄幼苗期于低濃度營(yíng)養(yǎng)液中添加適量檸檬酸能促進(jìn)番茄幼苗前期的生長(zhǎng)發(fā)育，而營(yíng)養(yǎng)液濃度較高時(shí)檸檬酸的用量對(duì)番茄果實(shí)生長(zhǎng)的抑制效果顯著，因此在整個(gè)生育期均使用磁化水，苗期加入適量檸檬酸，開(kāi)花結(jié)果期及以后停止加入檸檬酸這一方式對(duì)霧培番茄生長(zhǎng)以及灌水器防止堵塞最為有利。