掺气滴灌对温室番茄气孔导度的影响

赵蕊

摘 要：本试验采用文丘里循环曝气系统向灌溉水中掺入空气的方法，以粉红冠军番茄为研究对象，试验土壤类型为洛阳红粘土，滴灌方式为掺气滴灌和不掺气滴灌，每七天测定番茄的气孔导度来探索掺气灌溉对温室盆栽番茄生长发育的影响，以确定掺气滴灌能否促进番茄的生长发育及促进效果。

关键词：掺气滴管；温室番茄；气孔导度

我国是一个农业大国，近年来农业取得了较大的突破，水资源紧缺以成为制约我国农业经济发展的主要限制因素。大力发展节水农业灌溉是提高农用用水效率的重要手段。水、肥、光、热、气作为作物生长的5大外部因素，各因素之间相互作用、共同制约着作物生长发育。长期以来，科学研究专注于水、肥及水肥耦合对作物生长发育的影响，对光、热的研究较少，对气的研究就更少。气体作为影响作物生长发育的因素之一，其重要性是不可取代的。

番茄，果实营养丰富，是全世界种植面积较广的蔬菜作物之一，随着设施蔬菜生产的发展，番茄栽培面积不断扩大，现已成为我国主要的栽培蔬菜之一。

番茄种植应以突出品质和产量为主，与灌溉方式和水量有很大关系。常规的沟灌有许多弊端，为解决这些问题，许多专家建议推广地下滴灌，为进一步改善滴灌条件下作物根际通气状况，掺气灌溉（Aeration irrigation）应运而生。掺气灌溉指的是，利用一定掺气设备将含O2体通入到作物根区土壤，改善根区生长环境，促使植株生长发育以提高产量和品质的新型高效节水灌溉方法。它不但能节水、增产、提高品质，还能改良土壤，提高了土地生产量，有利于缓解当前农业用水紧缺，将成为未来节水灌溉的发展方式之一。因此，探究掺气灌溉对植物生长发育和产量的影响，对于调控根区环境措施，制定掺气灌溉模式，改变传统灌溉方式，以提高温室番茄等设施农作物的产量和品质具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验时间是2013年3月至5月，在河南省郑州市华北水利水电大学农业用水高效实验场温室内进行温室跨度9.6米，总面积537.6平方米。所处地理位置为东径113°14′，北纬34°43′。该地属暖温带亚湿润季风气候，年平均气温14.3℃，多年平均降雨量632mm，无霜期220天，全年日照时间约2400小时，年均相对湿度29%。实验过程中，给土壤曝气的气体为空气（O2含量21%，氮气含量78%，其他1%）。

试验用土分别为洛阳棕壤土、驻马店砂姜黑土、南阳黄褐土。土壤的理化性状如表1。本试验的供试材料为番茄，品种为红粉冠军。番茄的生育期分为4个时期，分别为：发芽期、幼苗期、始花坐果期、结果期。称12.96克尿素、5.82克KH2PO4，混合溶于200ml水中，均匀的倒入土样中，风干后拌匀，装入土中，灌水下限55—60%，灌水上限80—85%。番茄定植时秧苗处于3叶1心至4叶1心，浇透底水，定植后在盆上覆膜，土面蒸发可忽略。

试验以掺气灌溉与不掺气灌溉为对照条件，灌水水平根据已有的研究，分别设为田间持水量的80%，；土壤选用三种类型；灌水方式统一使用地下滴灌，滴头埋深10cm，距定植点10cm，采用称重法控制灌水水平，灌水周期均为4d/次。洛阳土壤中的植株编号为LY1--LY12，其中编号1到6的植株灌溉过程不掺气，编号7到12的植株灌溉过程掺气。

2 番茄气孔导度的测定及结果

2.1 番茄气孔导度的测定方法

每隔7天对每个处理中长势较好的番茄采用动态气孔计AP4测定，以各处理面向阳光健康生长的中层完全展开叶作为测定目标，选择晴天10：00--16：00为测定时段，每隔2个小时测定一次。

2.2对番茄叶片气孔导度的影响

气孔是作物蒸腾过程中水蒸气由体内排到体外的重要出口，亦是光合作用与呼吸作用和外界气体进行交换的重要通道。气孔的开闭程度，可以直接影响到作物蒸腾作用、光合作用及呼吸作用的进行。气孔可以根据外界光照强度、CO2浓度、气温等因素的变化来调节期开度的大小，以使植物在损失水分较少的情况下，来获得最多的CO2。而气孔导度就是衡量气孔开闭程度的量化指标。光合速率的大小与作物的水分状况密切相关，土壤含水量降低，气孔导度减小，最终导致叶片扩散阻力增大，CO2扩散受阻，直接影响光合速率。作物的水分变化会直接引起其内部生理特性的变化，研究表明掺气灌溉条件下番茄气孔导度比较高（葛彩莲等 2011）。因此，分析研究气孔导度对作物叶片的光合作用和蒸腾作用有重要意义。

2.3 结果与分析

根际掺气滴灌对LY组番茄叶片气孔导度日变化影响测试结果见图1；

上图可看出气孔导度的变化曲线呈“V”型。气孔阻力是一个重要的生理学指标，其变化影响着CO2的交换。可以看出，上午10：00左右数值较大，第二次高峰出现在16：00左右，也是一天中的最大值。这是因为上午10：00过后，气温升高，大气蒸发加剧使其相对湿度下降，光照强度增强，气温升高，番茄叶片蒸腾速率增大，叶片内的水分开始亏缺，此时气孔关闭，进行调节作用，所以气孔导度下降明显；12点到14点之间气孔导度值较小且变化趋势趋于平缓，下午随着太阳辐射减弱，导度值又逐渐增加，但在不同的观测日其增加的時刻和增加的幅度有所不同；而在下午随着光强减弱，气温降低，蒸腾作用减弱，气孔导度又有所升高。并且进行掺气滴灌处理的植株比不掺气处理的植株的气孔导度大，说明掺气滴灌可以有效提高叶片活力，有利于植株进行光合作用和蒸腾作用，从而促进作物的生长。

3 结论与建议

根际掺气滴灌与不掺气对比，能够促进番茄根系生长发育，提高了番茄根系活力，改善作物根区土壤微环境。这说明掺气滴灌可以有效缓解灌溉造成的根际缺氧现象，这也为大田作物掺气灌溉提供了理论依据。本文通过设置掺气与不掺气滴灌的对比来研究掺气滴灌对番茄生长的影响，得到以下结论：通气对各处理番茄气孔导度影响不显著，对番茄气孔导度的影响较小。一般情况下，根际通气可提高植株根系活力，促进植株生长，在一定程度上提高作物的气孔导度，但植株气孔阻力主要受外界环境条件（光照、温度）和气孔阻力等因素的影响，与这些因素相比，掺气滴灌对番茄气孔阻力的影响较小。

根区环境的检验是关键，为了进一步探究掺气滴灌的高产高效机理，提出切实可行的掺气滴灌模式，应进一步研究掺气灌溉条件下根区土壤水分动态变化规律，根区土壤温度变化规律，根系呼吸变化情况，各个生育期根系活力变化规律和土壤酶及土壤微生物的活性。

参考文献

[1]贺献林主编.温室番茄异常诊断及高效栽培新技术.北京：中国农业出版社，2005，39--49

[2]何华，康绍忠.地下滴灌的经济与环境效益研究综述.西北农业大学学报，2000，28（3）：79--83

[3]葛彩莲，蔡焕杰，王健.加氧滴灌对日光温室番茄生育末期各项生育指标和水分利用率的影响.干旱地区农业研究，2011，29（6）：12--17

[4]原保忠，康跃虎.番茄滴灌在日光温室内耗水规律的初步研究.节水灌溉，2000，（3）：25--27