封闭式管道栽培番茄新技术节水性研究

史晋鹏　于平彬　陈海丽　武占会　刘明池

摘要：为研究新型全封闭式管道栽培模式对番茄品质、产量以及水肥利用率的效果，以‘欧官番茄为试验材料，研究全封闭管道栽培与膜下滴灌土壤栽培2种栽培模式对番茄植株生长、果实品质和产量、耗水量以及水分利用效率等方面的影响。结果表明，与膜下滴灌土培番茄相比全封闭管道栽培不仅促进了番茄植株株高、茎粗，而且提高了番茄果实中可溶性糖、维生素C以及糖酸比，提高了番茄果实的风味，增加了产量；在对番茄前四穗果的测产中，全封闭管道栽培模式比膜下滴灌土培高产15.0%，耗水量相应减少764.0m³/hm²，水分利用效率提高了49.3%。

关键词：全封闭管道培；生长发育；品质；产量；水分利用效率

中图分类号：S626.5 文献标志码：A 论文编号：2014-0667

0引言

水资源短缺已成为全球性问题。中国人均水资源占有量仅为世界人均水平的1/4，排在第121位，并呈进一步减少趋势。同时中国又是一个农业大国，农业用水是国内用水大户，约占总用水量70%，干旱缺水已成为国内农业发展的重要限制因素，节水农业是解决水资源日趋紧缺的重要途径。近年来，蔬菜栽培面积发展迅速，作为所有农作物中需水量最大的作物，许多地区已采用微灌、滴灌等节水灌溉技术，但在实际生产中，仍然没有达到水分的优化管理和高效利用，因此，研究节水高效的蔬菜生产模式，是提高蔬菜作物生产效率的关键问题，在蔬菜生产中有着长远的意义。

在20世纪80年代，随着人们生活水平的提高，对蔬菜的需求日益增加，温室面积也迅速扩大，无土栽培逐渐应用于生产中。由于无土栽培具有作物长势强、产量高、品质好、病虫害少、可避免土壤连作障碍等优点，得到快速的推广与发展，但随之而来的还有资源浪费、环境污染等一系列的问题。全封闭管道营养液栽培作为无土栽培的一种新模式，其全封闭性完全避免了地表的水分蒸发，减少了蔬菜整个生长发育期对水分的消耗，提高了水资源利用率，同时每个定植孔中的供液毛细管和管道内部的弓背结构保证了番茄植株生长所需的氧气，解决了根部环境中气水比的矛盾。目前，国内用管道栽培的果蔬主要有草莓、空心菜、芹菜、生菜、菠菜、韭菜等一些小型作物，并且存在营养液温度波动太大等问题，但尚未见国内有关利用全封闭管道栽培循环系统对番茄等常年生长作物栽培的相关研究报道。笔者以番茄为试验材料，采用北京市农林科学院蔬菜研究中心自主研发的管道营养液栽培新型栽培模式，通过与膜下滴灌土培相比较，分析其在番茄作物上的应用效果和节水潜力。

1材料与方法

1.1供试材料

试验于2013年9月29日-2014年3月6日在北京市农林科学院蔬菜研究中心连栋温室内进行。供试番茄品种为美国圣尼斯公司生产的‘欧官，为无限生长型番茄。

1.2试验设计

本试验设计全封闭式管道营养液栽培番茄与传统的“M”畦膜下滴灌土壤栽培2个处理，分别记为T₁、T₂，每个处理3次重复。“M”畦膜下滴灌栽培在定植前，结合整地每公顷施优质腐熟有机肥60000～75000kg、复合肥750kg，深翻20cm，平整土地后作畦，畦高15cm，畦面宽0.7m，沟宽0.5m，灌溉方式为膜下滴灌。肥水等日常管理依照节能日光温室春番茄栽培技术规范管理，用水表记录每次灌水时的用水量。全封闭式管道营养液栽培采用24h不间断供液模式，所用营养液配方为在山崎配方的基础上，结合北京市地区地下水质进行的改良配方，营养液中各离子浓度如表1所示。管道间行距为80cm，定植孔间距为30cm，定植孔直径为5cm。定植时冲洗干净幼苗根部基质，用海绵块固定植株于定植孔中。在定植后番茄植株生长前期营养液的EC值保持在2.0左右，结果期EC值保持在2.8左右，pH保持在6.5+0.5。在营养液池的供液口和回流液口分别安装1个水表，记录全封闭式管道营养液栽培番茄的用水量。

1.3测定项目及方法

1.3.1番茄植株生长指标番茄植株株高用直尺测量，从植株基部和定植海绵接触处为起点至植株生长点为止；番茄植株茎粗用游标卡尺测量。

1.3.2番茄果实品质指标第2和第3穗果采收时，选取各处理成熟度一致的番茄果实进行品质测定。Vc含量采用2，6-二氯靛酚滴定法滴定；可滴定酸采用氢氧化钠滴定法测定；可溶性糖采用蒽酮比色法测定；可溶性固形物含量用日本ATAGO公司的数字折射仪ACT-1E测定，并根据可溶性固形物与可滴定酸数据计算出果实中的糖酸比。

1.3.3番茄果实产量指标当番茄果实到红熟期时，每重复选取7株进行前4穗果的定株测产，并记录番茄果实数量和单果重。

1.3.4番茄植株生长期用水量及水分利用效率指标测定用水表记录番茄封闭式管道栽培每天的供液量、回液量和传统土培每次灌溉时的用水量。水分利用效率是指作物单位面积的经济学产量与该作物生育期耗水量的比值，表达式是WUE=G/（W₁-W₂），用kg/m₃表示，其中G是实际产量（kg/hm₂），W₁是在整个生长期供液总量（L），W₂是在整个生长期回液总量（L）。

1.4数据统计与分析

试验原始数据采用Excel2003整理，利用SPSS软件对试验数据进行方差分析。

2结果与分析

2.12种栽培模式对番茄植株生长的影响

2.1.12种栽培模式对番茄株高的影响由图1可以看出，定植时各处理番茄植株平均株高为25cm左右，T₁从定植后植株株高始终高于T₂番茄植株株高，全封闭液流式管道培明显缩短了番茄幼苗定植后的缓苗期；在定植后50天，T₁植株株高比T₂植株高17.22%，并且

2种栽培模式之间的植株株高有显著性差异。

2.1.22种栽培模式对番茄植株茎粗影响从图2可以看出，T₁番茄植株在定植后30天时茎粗低于T₂番茄植株的茎粗；在定植30天后，T₁番茄植株的茎粗增长量明显快于T₂番茄植株茎粗增长量；在定植后50天，T₁植株茎粗比T₂植株茎粗高8.04%，且2个处理之间有显著性差异。

2.22种栽培模式番茄品质影响

第2和第3穗果采收时，对番茄品质测定的结果如表2。

2.2.12种栽培模式对番茄Vc含量影响维生素c是人体所必需的营养物质之一，维生素C含量是番茄果实品质的重要指标之一。由表2可知，在第2、3穗果中，T₂番茄果实中维生素C的含量均高于T₂；第2穗果中T₁番茄果实中为维生素C的含量比T₂高19.55%；第3穗果中T₁番茄果实中维生素c的含量比T₂高23.04%，并且2种不同的栽培模式之间均有显著性差异。

2.2.22种栽培模式对番茄可溶性糖含量影响由表2可知，在第2穗果中T₁番茄中可溶性糖的含量比T₂低25.91%；但第3穗果中T₁番茄中可溶性糖的含量比T₂高27.35%；2种不同的栽培模式之间有显著性差异。

2.2.32种栽培模式对番茄可滴定酸含量影响由表2可知，在第2穗果中可滴定酸的含量与Vc含量的规律正好相反，T₁的果实中可滴定酸的含量比T₂低36.36%，并且有显著性差异；在第3穗果中T₁和T₂之间没有显著性差异。

2.2.42种栽培模式对番茄糖酸比影响由表2可知，在第2、3穗果中，T₁番茄果实中糖酸比均高于T₂，第2穗果T₁番茄果实中糖酸比比T₂高54.4%；第3穗果中T₁比T₂高4.9%，并且2种不同的栽培模式之间均有显著性差异。

2.32种栽培模式对影响番茄产量影响

试验于1月24日开始采收第1穗番茄，共采收4穗果。由表3可知，全封闭管道栽培番茄在单果重、每公顷产量等方面均高于膜下滴灌土壤栽培；番茄管道栽培的单果重和每公顷产量方面分别比膜下滴灌土培多5.3%和15.0%，并且2种不同的栽培模式之间均有显著性差异。

2.42种栽培模式对番茄植株耗水量及水分利用率情况

由表4可知，管道营养液栽培模式中水分利用效率为17.72kg/m³，膜下滴灌的水分利用效率为11.87kg/m³，T。比T：水分利用效率高49.3%。

3结论

与传统的“M”畦膜下滴灌栽培模式相比，由北京市农林科学院蔬菜研究中心自主研发的全封闭管道营养液培新模式，可以及时更新营养液，并长期有效地保证营养液中各离子浓度的平衡和长期处于适宜的pH值；同时保证了均匀地供给每株植株所需的水分、营养元素和氧气；而管道内的弓背使部分植株根系处于营养液外部，使根部充分吸收水肥的同时，满足了根系呼吸作用所需的氧气，促进了植株对营养物质的吸收和植株的新陈代谢，促进了植株的生长和果实的发育，增加了果实的产量，提高了果实的品质。

全封闭管道营养液栽培在保证果实产量的同时，完全避免了水分的无效消耗，降低了番茄整个生长期间的水分消耗量，大大提高了水分的利用效率。

4讨论

前人研究表明管道栽培西瓜比基质栽培生长速度很快，结瓜早，成熟快，本试验在全封闭式管道营养液培与传统的“M”型畦膜下滴灌土壤栽培番茄对比中。由于全封闭液流式营养液管道栽培中营养液24h循环，可以及时更新营养液，保证了营养液中各离子浓度的平衡和长期处于适宜的pH，增加植株根部环境中氧气含量，同时每株植株都由一根供液毛细管供液，保证了充分均匀地供给每株植株所需的水分、营养元素和氧气；而管道内的“弓背”结构把部分植株根系处于营养液外部，使根部充分吸收水肥的同时，满足了根系呼吸作用所需的氧气，解决了根部环境中气水比的矛盾，促进了植株对营养物质的吸收和植株的新陈代谢，保证了植株的生长和果实的发育，增加了产量，在提高番茄果实维生素C、可溶性糖和糖酸比、番茄产量等方面，全封闭式管道培表现出明显优势。

在传统的露地蔬菜栽培中，水分的消耗主要有植株蒸腾、植株吸收、地表蒸腾和地下渗漏几个方面。膜下滴灌有效地降低了地表的水分蒸腾，但是为了保证植株的长势、果实的品质和产量，不可避免地造成了水分在土壤中的渗漏；全封闭式管道营养液栽培集DFT和NFT2种不同栽培模式各自的优点，在保证果实产量的同时，完全避免了水分的无效消耗，大大提高了水分的利用效率，与膜下滴灌相比，全封闭管道栽培的水分利用效率提高了49.3%；同时全封闭栽培系统也避免了对环境的污染。全封闭式管道营养液栽培是一种节水、高效的新型栽培模式，具有应用和推广价值。