温室番茄不同灌水方式试验研究

2016-03-24张栓堂焦艳平王福田武兰春刘伊明

节水灌溉 2016年10期

张栓堂，焦艳平，王福田，武兰春，刘伊明

(1.河北省水利科学研究院，石家庄 050051；2.河北省农业节水工程技术研究中心，石家庄 050051；3.国家半干旱农业工程技术研究中心，石家庄 050051)

许多研究表明，棚室生产中采用适用的灌水方式及科学的灌溉制度[1-6]，可以有效改善棚室生产环境，提高灌溉水利用效率，改善作物品质，提高作物产量。国内外许多学者研究发现，通过观测作物冠层蒸发皿蒸发量，建立蒸发皿蒸发量与灌水量的关系，可以有效指导灌溉生产实践。河北石家庄早春茬日光温室滴灌，灌水周期为2 d，Φ20蒸发皿系数为0.8时，番茄的产量、品质及灌溉水利用效率最为理想[7]。西北地区温室内Φ20蒸发皿系数为0.6时，甜瓜的株高、茎粗、总生物量、根冠比最优[8]。全面考虑甘蔗产量、品质和灌溉利用效率，广西地区甘蔗灌水量采用冠层Φ20蒸发皿系数1.0时效果最好[9]。樱桃西红柿日光温室滴灌条件下，A级蒸发皿系数苗期0.1，开花坐果期0.65，盛果期1.76，盛果后期2.06最适用北京地区推广使用[10]。

本研究通过采用覆膜滴灌、覆膜沟灌和传统覆膜小畦田灌溉3种灌溉方式进行试验，研究不同灌水方式以及不同蒸发皿系数的灌水量对作物生长及灌溉水利用效率的影响，不同灌水方式对对棚室环境的影响，为棚室番茄合理灌溉提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2013年8月-2014年1月在廊坊市永清县农户合作社温室内进行。位于北纬39°13′，东经116°27′，海拔12 m，属暖温带半干旱大陆性季风气候区，年均降雨量547.6 mm左右，年均气温11.5 ℃，年均日照时数2 740 h，年均风速3.0 m/s，无霜期183 d。温室内耕作层土壤质地为沙壤土，土壤干密度为1.50 g/cm3，田间持水率0.173 m3/m3，0～20 cm土层有机质为12.94 g/kg, 全氮0.89 g/kg，全磷0.89 g/kg，碱解氮50.40 mg/kg，速效磷17.65 mg/kg，速效钾191.50 mg/kg。

1.2 材料与方法

供试番茄品种为荷兰8号，国外引进无限粉红番茄，中早熟品种。2013年8月20日移栽，缓苗后全部蹲苗，10月11日第一穗果径2cm左右开始处理，10月27日开始采摘，2014年1月18日拉秧结束试验。番茄株高25 cm时使用线绳缠棵吊在温室内的钢丝上，单干整枝，第一花序上有三四朵花开放时喷洒番茄灵(20～50 mg/kg) 。第一花序果长成正常大小时打掉其下老叶，留5-6穗果打顶。供试日光温室室内东西长72 m，南北宽10 m。温室内垄长9.2 m，垄高0.15 m，番茄株距0.33 m。试验设计包括膜下滴灌3个处理，膜下沟灌1个处理，传统覆膜畦田灌作为对照。

(1)起垄覆膜方式。膜下滴灌起垄方式：垄肩宽60 cm，垄间距120 cm。地膜覆盖垄肩，作物在垄肩中间两侧定植，一垄双行作物，垄肩中间铺设滴灌带，滴头间距0.3 m，滴头流量2.4 L/h；覆膜沟灌起垄方式：垄肩宽60 cm，垄肩内开沟，作物在垄沟两侧的垄肩上定植，一垄双行作物，垄间距120 cm。地膜覆盖垄肩。垄沟内接受肥水供应；传统覆膜畦田灌溉起垄方式：垄肩宽40 cm，垄间距120 cm。地膜覆盖垄肩，作物在垄肩两侧畦田边定植，整个未覆膜的畦田田面接受水肥供应。供试温室布置试验栽培垄60垄，其中膜下滴灌36垄，膜下沟灌12垄，传统覆膜畦灌12垄。3种起垄方式如图1所示。

图1 不同灌水方式的起垄模式

(2)灌水设计。番茄试验期内，灌水量根据放置在番茄冠层顶部Φ20 cm标准蒸发皿蒸发量计算：

W=KcpAEp

(1)

式中：W为小区灌水量；Kcp为蒸发皿系数，本次试验设计Kcp为0.8、1.0和1.2；A为小区面积；Ep为两次灌水时间间隔内的蒸发皿累积蒸发量，mm。

膜下滴灌处理设计包括3个灌水量处理，每个处理灌水量分别为室内20 cm小型蒸发皿水面蒸发量的0.8倍(Ep0.8)、1.0倍(Ep1.0)、1.2倍(Ep1.2)，灌水周期设置为3 d。膜下沟灌和传统畦田灌溉处理，每7～10 d灌一次水，灌水量为20 cm小型蒸发皿水面蒸发量的1.0倍(Ep1.0)。不同处理统一灌定植水和缓苗水10 mm后，第一穗果核桃大小后灌第一水20 mm，然后根据试验设计开始处理，采收一个月前停止灌水。

本次对比试验布置在同一个温室，为防止不同试验处理间空气温湿度的影响，膜下滴灌、膜下沟灌的试验布置在温室西侧，传统畦田灌溉布置在温室东侧，利用塑料苫布膜在温室中间建立一道苫布屏风，用以保持温室东西两侧温湿度的相对独立性。为防止不同试验处理间水分交换，在不同处理间的垄沟内埋入50 cm深的塑料薄膜相隔。温室灌溉系统由一套施肥过滤首部管道系统控制，不同处理间由水表、闸阀控制灌溉流量。

(3)施肥设计。不同处理的番茄追肥品种和追肥量保持一致。底肥为统一施用农家肥7.5～12 万kg/hm2+磷酸二铵750 kg/hm2；追肥为缓苗水施尿素75 kg/hm2，果实膨大后开始定量施肥，膜下滴灌3 d一次，每次15 kg/hm2尿素和24 kg/hm2硫酸钾，膜下沟灌和传统畦田灌溉根据灌溉周期长短计算每次施肥量，施肥量和膜下滴灌保持相同。

1.3 测试内容与方法

(1)温室内气温、地温、湿度。棚内安装地温表、干湿度计，每日8∶00、14∶00、20∶00观测。

(2)蒸发皿蒸发量。室内中央番茄冠层顶部放置可调节高度的 20 cm标准蒸发皿，每日8∶00观测蒸发量。

(3)负压计读数。棚内滴灌带下0.2 m深度处安装真空表式负压计，每日8∶00观测读数。

(4)番茄株高、叶面积。不同处理固定6株作物，每7 d测1次株高、所有叶片的叶长和叶宽，计算叶面积。

(5)番茄产量。每次采收后，产量称重，计入表格。

2 结果与分析

2.1 不同处理的灌水量和土壤基质势的变化

2.1.1不同处理的灌水量

不同处理的单次灌水量如图2所示，膜下滴灌分为3个灌水量处理，分别为0.8、1.0和1.2倍蒸发皿累计蒸发量，膜下沟灌和传统覆膜畦田灌的灌水量为1.2倍蒸发皿累计蒸发量。整个试验期蒸发皿累计蒸发量为194 mm，日平均蒸发量为2.1 mm，蒸发皿3日累积最大蒸发量达到25.0 mm，3日累积最小蒸发量为1.0 mm。考虑移栽和灌溉处理开始的两次灌水量，膜下滴灌3个处理累积灌水量分别为195.2、234和272.8 mm，膜下沟灌和传统覆膜畦田灌的累计灌水量和Ep1.2滴灌处理相同。

图2 不同处理灌水量变化趋势

2.1.2不同处理土壤基质势变化情况

图3为不同处理栽培行内株间20 cm 深度处土壤基质势的变化过程。温室内土壤水分不受降雨的影响，土壤基质势完全受灌溉水分的控制。5个灌水方式和处理的土壤基质势的最低值都为-10～-25 kPa，对于沙壤土和壤土而言，土壤含水量均属于较高状态。但由于覆膜滴灌属于高频小流量灌水方式，每3 d为1个灌水周期，土壤水分一致处于较高的水势状态，利于作物对水分需求。膜下沟灌和传统覆膜畦田灌溉采用6～10 d的灌水周期，20 cm深度处土壤基质势较覆膜滴灌有所降低，土壤水分出现干湿交替的现象，在一定程度可能影响了番茄的生长发育。

图3 不同处理土壤基质势变化

2.2 不同处理温室内环境变化

2.2.1不同处理对温室地温的影响

图4中所示为覆膜滴灌、覆膜沟灌和覆膜畦田灌3种灌水方式下8∶00、14∶00和20∶00栽培垄上10 cm深度处地温的变化情况。从图4中可以看出，在每日的08∶00、14∶00和20∶00这3个时间点，与沟灌和畦田灌比较，滴灌处理并没有明显提高温室地温。3种灌水方式下，温室地温的变化规律几乎相同，8∶00地温最低，20∶00地温次之，14∶00地温最高。整个生育期，3种灌水方式的地温保持在14～28 ℃，定植初期温室内地温偏高，随着室外自然气温降低，室内地温逐渐降低，番茄整个生育期内温室地温基本属于番茄生育期适宜地温范围。

图4 不同处理温室内地温的变化

2.2.2不同处理对温室空气湿度的影响

图5中所示为膜下灌溉(膜下滴灌和膜下沟灌)与膜外畦田灌两类灌水模式下08∶00、14∶00和20∶00温室内不同隔断内空气湿度的变化情况。从图5中可以看出，在每日的08∶00、14∶00和20∶00这3个时间点，与膜下灌溉比较，由于在裸露的小畦田内采用地面灌溉方式，传统覆膜地面畦田灌明显导致室内空气湿度增加。另外，番茄整个生育期，所有处理的温室内湿度大部分都处于50%～100%，生育后期室内湿度偏高。冬季温室湿度增加，会引起番茄病虫害的发作，影响番茄生长及商品品质。

图5 不同处理温室内空气湿度的变化

2.3 不同处理对番茄生长的影响

2.3.1不同灌水方式对番茄株高的影响

图6表示不同灌水处理番茄株高随时间的变化过程。可以看出，在番茄的整个生育期内，所有处理的株高变化趋势相似，随着生育期的推进，株高不断增加，生长早期增加迅速，中后期由营养生长转变为生殖生长为主，植株第五花序后开始打顶，株高生长缓慢。灌水量越多，番茄株高越高，但不同处理之间株高差异不显著。

图6 不同灌水处理番茄株高的变化

2.3.2不同灌水方式对番茄叶面积的影响

从图7中可以看出，不同处理的叶面积发展动态基本一致，随生育期的不断推移而增加。8月20日番茄移栽缓苗后，植株缓慢生长。10月上旬和中旬，植株进入快速生长阶段，枝繁叶茂。10月下旬，随着老叶的摘除以及打顶摘心，叶面积增加缓慢。不同灌水处理之间，Ep1.2和Ep1.0处理的叶面积指数高于其他处理。

图7 不同水处理番茄叶面积指数的变化

2.4 不同处理对番茄产量、灌溉水利用效率的影响

从表1中可以看出，不同处理番茄产量没有随着灌水量的增加直线提高，覆膜滴灌Ep1.2处理产量低于覆膜滴灌Ep1.0处理产量，但二者之间差异不显著。相同灌水量下，膜下滴灌产量最高，传统覆膜沟灌产量最低，三者之间差异显著(P=在秋冬茬口的日光温室内，与膜下沟灌和传统覆膜畦田灌溉比较，覆膜滴灌一定程度降低了温室湿度，保持了土壤水分一直处于较高的水势范围，使番茄产量和灌溉水利用效率达到最高。采用覆膜滴灌时，灌水周期为3 d，蒸发皿系数取1.0时，产量和灌溉水利用效率最高，推荐作为该茬口番茄滴灌的灌溉制度技术指标。