负水头供不同营养液对温室樱桃番茄生长和产量的影响

毛思帅 胡跃高 薛绪掌 武新岩 张 芳，3 陈 菲

（1 北京农业智能装备技术研究中心，北京 100097；2 中国农业大学农学与生物技术学院，北京100193；3 西安理工大学，教育部西北水资源与环境生态重点实验室，陕西西安 710048）

近年来，无土栽培在克服连作障碍、拓展蔬菜种植领域、抵御不良环境、提高蔬菜种植的生产效率和经济效益等方面，具有常规土壤栽培难以比拟的优越性，在国内外蔬菜设施农业中发展迅速。无土栽培的核心是营养液的配制与管理（de Boodt ＆ Verdonck，1972；李秀民和方胜利，2008），蔬菜基质栽培中营养液采用滴灌的方式施入较好（Thompson et al.，2000）。滴灌是一种高效利用水分的方法（Papadopoulos，1985），能够降低由于渗漏而导致的营养液损失，尤其是N元素（Phene & Beale，1976），提高肥料利用效率（Phene et al.，1979；Miller et al.，1981）。但在常规生产中，营养液滴灌量较难控制，施入量过少，蔬菜产量较低；施入量过多，则会对植株产生一定的盐害，而且会产生一定的废液（Keng et al.，1979）。

负水头供水控水技术是将供水器埋入土壤中，利用植株水分生理特征和土壤张力特性，实现植株对水分连续自动获取，使土壤水分持续恒定地控制在某一水平（邹朝望 等，2007）。负水头控水技术直接供水已经成熟应用于番茄（李邵 等，2008a；李霞 等，2010）、黄瓜（万克江 等，2005；李邵 等，2010）、菠菜（耿伟 等，2006a）、菜豆（耿伟 等，2006b）等，而负水头技术供营养液应用于蔬菜研究刚刚起步，张伟娟（2010）研究表明负水头供营养液栽培优于常规栽培，但基质中易出现P、K 缺乏。

本试验将负水头供营养液与基质栽培结合，采用负水头供水控水盆栽装置供给不同营养液进行樱桃番茄（Lycopersicon esculentumvar.cerasiforme）栽培试验，通过调节装置的供水吸力值来持续稳定地控制栽培基质的湿度，避免了基质的干湿交替，使不同营养液下的基质含水率保持一致，研究不同浓度磷酸二氢钾营养液配方对盆栽樱桃番茄产量、品质、水肥利用效率的影响，以期为设施樱桃番茄栽培合理的营养液配方提供参考，同时对负水头供水控水盆栽装置供给营养液效果进行优化。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2010年5～8月在北京市农林科学院日光温室内进行，采用负水头供水控水盆栽装置供营养液，供水吸力统一设置为5 kPa。栽培基质配方为草炭∶硅藻土∶蛭石=2V∶2V∶1V，每盆装基质7 kg。栽培基质容重0.219 g·cm-3，总孔隙度80.5%，电导率0.98 mS·cm-1，有机质含量22.54%，全氮0.958%，全磷4.32 mg·kg-1，全钾330 mg·kg-1，pH值6.98。

以华南番茄营养液配方为参照，以配方中KH2PO4浓度136 mg·L-1为1 S 基准，共设置1 S、1.5 S、2 S、2.5 S 和3 S 5个KH2PO4浓度梯度处理，其余成分浓度均一致（表1），每个处理6次重复，随机排列。

表1 不同磷酸二氢钾（KH2PO4）浓度营养液配方 mg·L-1

供试樱桃番茄品种为黄宝石（北京市农林科学院蔬菜研究中心提供），5月9日定植，选取长势一致的植株，每盆定植1株。定植后即设定5 kPa 的供水吸力开始供营养液，定期进行整枝打杈，采收期为7月6日～8月11日，8月11日拉秧。

1.2 负水头供水控水盆栽装置原理

负水头供水控水盆栽装置是由盛土盆、陶瓷盘供水器、储水管和负压控制系统组成。其中负压控制系统由控压管与集气管连接组成。通过调节控压管的高度来提供土壤所需的不同负水头吸力值，从而精确调节和持续控制盆栽系统所需要的不同土壤含水量。通过读取每天集气管内水面下降的高度与储水管水面下降的高度，两者之和即为盆栽植物每天的蒸散量。当供水平衡时，集气管内主要由于水中溶解的气体逸出而导致水面下降，这种影响很小，此时集气管内水面下降的高度可忽略不计，故每天的蒸腾量即为储水管下降的高度值，根据储水管内径值，便可算出盆栽植株每日的实际蒸散量（邹朝望 等，2007；李邵 等，2008b）。

1.3 测定指标

1.3.1 株高、茎粗及叶面积 定植后，于5月28日、6月15日、7月3日、7月21日测定植株形态指标。株高用直尺测定从地面到生长点的高度；基部茎粗用游标卡尺测定；叶面积用叶面积仪LI-3000 测定。

1.3.2 产量、植株各部分生物量及根系活力 产量测定采用累积称质量法：每次采收后立即称质量，多次采收的果实质量累计相加即为樱桃番茄果实产量。

拉秧后，把植株分为根、茎、叶3部分，其中根系用水洗法获得，放入105℃烘箱中，进行30 min 的杀青，然后把烘箱温度调到75℃，2 d后取出称质量（张伟娟，2010）。

收获期用吸水纸吸干根上的水分，采用α-萘胺法（郑炳松，2006）测定根系活力。

1.3.3 植株营养液消耗量及水肥利用效率 定期（根据试验装置中营养液的消耗情况，水位下降80%时）从储水管的标尺上直接读取水位高度，根据储水管内径换算蒸散量，采用累积法计算樱桃番茄不同生育期及全生育期耗水（营养液）量。根据各处理营养液中N、P、K 浓度计算N、P、K 消耗量。

1.4 数据处理

采用STATEVIEW（SAS，2002）软件进行方差分析，其他分析在Excel 中进行。

2 结果与分析

2.1 不同营养液处理对樱桃番茄株高、茎粗的影响

由表2可知，营养液中的KH2PO4浓度对樱桃番茄各生育时期的株高与茎粗有显著影响，其中3 S处理的樱桃番茄株高、茎粗值最高。2.5 S 和3 S处理之间无显著差异，二者对樱桃番茄株高、茎粗的作用效果一致。这表明适当的KH2PO4浓度有利于提高樱桃番茄植株的长势。

表2 不同营养液处理对樱桃番茄株高、茎粗的影响

2.2 不同营养液处理对樱桃番茄叶面积的影响

图1为6月1日测定的樱桃番茄单株叶面积。差异显著性分析结果表明，不同KH2PO4浓度处理对樱桃番茄叶面积有显著影响。随着KH2PO4浓度的提高，樱桃番茄叶面积呈不断增加的趋势。叶面积最大的是3 S处理，为731.71 cm2。与1 S处理相比，1.5 S、2 S、2.5 S和3 S处理叶面积分别增加24.5%、23.1%、44.9%和51.1%。说明增施磷、钾肥有利于促进樱桃番茄叶片的生长，植株的生长也相对健壮。其中，2.5 S 和3 S处理之间差异较小，这表明二者对樱桃番茄叶面积的作用效果一致。

图1 不同营养液处理对樱桃番茄叶面积的影响

2.3 不同营养液处理对樱桃番茄营养液消耗量的影响

由图2可以看出，不同营养液处理下，不同时期樱桃番茄营养液消耗量存在差异。前期，随着营养液中KH2PO4浓度的提高，植株营养液消耗量不断增加，3 S处理植株营养液消耗量最大；后期，1 S 与1.5 S处理，2 S 与2.5 S处理之间植株营养液消耗量差异缩小。各处理樱桃番茄生育期内营养液消耗趋势基本一致，差异在于消耗速度，随着营养液中KH2PO4浓度的提高，消耗速度大体增加，后期1 S处理超过1.5 S处理。

图2 不同营养液处理对樱桃番茄营养液消耗量的影响

2.4 不同营养液处理对樱桃番茄果实产量及水肥利用效率的影响

从表3可以看出，营养液中KH2PO4浓度对樱桃番茄产量有显著影响，随着KH2PO4浓度的增加樱桃番茄果实产量增加，3 S、2.5 S处理与1 S处理相比产量差异达到显著水平，分别增产63.01%、61.16%，但二者之间无显著差异，说明二者的作用效果相当。

表3 不同营养液处理对樱桃番茄果实产量及水肥利用效率的影响

各处理植株的营养液消耗量以及N、P、K 消耗量均随KH2PO4浓度的增加呈上升趋势。KH2PO4浓度对P 利用效率有显著影响，对水分利用效率以及N、K 利用效率无显著影响。水分利用效率以及N 利用效率随着KH2PO4浓度的增加呈抛物线变化，2.5 S处理的水分利用效率以及N 利用效率最高，1 S处理最低。P 利用效率随着KH2PO4浓度的增加而降低，3 S、2.5 S、2 S处理与1 S处理相比差异达显著水平，但三者之间无显著差异，说明三者的作用效果相当。

2.5 不同营养液处理对樱桃番茄干物质积累的影响

由图3可知，在樱桃番茄各器官中，叶片干质量在总生物量积累中占最大，其次是茎秆，然后是根。负水头供营养液处理中，叶片干质量、茎秆干质量随着KH2PO4浓度的增加大体呈增加趋势，2 S处理略有降低，3 S处理叶片干质量、茎秆干质量最大。根干质量随着KH2PO4浓度的增加呈先降低后增加的趋势，2.5 S处理根干质量最低，但各处理之间差异较小，未达到显著差异水平。

图3 不同营养液处理对樱桃番茄不同器官干物质量的影响

2.6 不同营养液处理对樱桃番茄根系活力的影响

根系活力反映植物根系吸收与代谢能力的强弱，直接影响植株的抗逆性及地上部茎叶的生长和作物产量（Kramer ＆ Boyer，1995；段九菊 等，2008）。由图4可以看出，不同营养液处理下樱桃番茄根系活力呈抛物线变化，随着营养液中KH2PO4浓度的提高，根系活力呈先增加后降低的趋势。2.5 S处理的根系活力最高，而3 S处理的根系活力明显降低。说明营养液中的KH2PO4浓度可以影响植株根系活力，2.5 S处理更有利于提高樱桃番茄的根系活力。

图4 不同营养液处理对樱桃番茄根系活力的影响

3 结论与讨论

负水头供水控水装置供营养液，主要取决于植株生长所需的水分量，其优点在于能够做到持续供应，这样既能够避免肥料过多对植株产生的伤害，又能够满足植株生长发育所需要的肥料量。本试验利用这套装置研究不同磷酸二氢钾浓度营养液配方对樱桃番茄株高、茎粗、产量和水肥利用效率的影响。结果表明：不同磷酸二氢钾浓度营养液配方对樱桃番茄株高、茎粗影响显著，随着营养液中磷酸二氢钾浓度的增加，植株株高、茎粗有增加趋势，3 S处理植株的长势最佳。2.5 S处理与3 S处理间无显著差异。刘玉超（2003）研究发现利用深液流循环水培法，适当提高营养液中P 和K 的浓度，能明显促进番茄生长，其单株鲜质量、干质量、株高、茎粗均增大，叶绿素含量增加。

负水头供水控水技术条件下，不同磷酸二氢钾浓度营养液配方之间，樱桃番茄果实产量存在较大差异。2.5 S处理与3 S处理果实产量较高，与1 S处理相比分别显著增加63.01%、61.16%，且二者效果相当。各处理植株的营养液消耗量以及水肥利用效率存在差异，2.5 S处理下水分利用效率以及N、K 利用效率最佳。随着营养液KH2PO4浓度提高，樱桃番茄根系活力呈先增加后降低的趋势，2.5 S处理的根系活力最高。李邵（2010）研究发现营养液浓度是影响黄瓜根系活力的主要因子。进一步表明樱桃番茄生产与磷、钾的供应有密切的关系。

负水头供营养液处理中，樱桃番茄各器官干物质量无显著差异。叶片干质量、茎秆干质量随着KH2PO4浓度的增加呈增加趋势，2 S处理略有降低，3 S处理叶片干质量、茎秆干质量最大。Jiang 等（1991）、Chung 等（1992）、刘运武（1996）、丁洪和李生秀（1998）、Nanadal 等（1998）分别在水稻、大豆及甜菜等作物上也得到类似的结果。张伟娟（2010）研究表明：随着营养液浓度的增加，番茄地上部干质量（茎和叶）和耗水量呈现出逐渐增加的趋势。

综合比较各处理樱桃番茄植株的株高、茎粗、产量、水肥利用效率、根系活力，2.5 S处理（340 mg·L-1）这些指标表现均较好，可作为负水头供给营养液樱桃番茄栽培生产的推荐用量。

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