滴灌控制土壤水分对日光温室番茄生长及产量的影响

2016-11-30李明慧张俊峰河南省豫东水利工程管理局三义寨分局

河南水利与南水北调 2016年10期

□黄凯 □李明慧 □张俊峰（河南省豫东水利工程管理局三义寨分局）

□黄凯 □李明慧 □张俊峰（河南省豫东水利工程管理局三义寨分局）

在日光温室中研究滴灌条件下不同土壤水分控制下限对番茄生长发育以及产量的影响。结果表明，只有适宜的土壤含水量才有利于番茄植株生长和产量提高；各生育阶段的水分胁迫对番茄的生育和产量均会造成不利影响，其中以中期缺水对产量影响最大。根据番茄不同生育阶段的生理特性及其需水特征确定其相应适宜的土壤含水量范围（占田间持水量的百分比）为：前期58%～63%，中期68%～73%，后期68%～73%。

日光温室；滴灌；番茄生长；产量

0 引言

近几年，随着现代农业生产的发展，滴灌作为农业灌溉中的一项新技术，逐步应用于日光温室蔬菜栽培，但由于灌溉过程中，多以经验为主，缺乏科学的量化指标，使滴灌的节水、增产等优势难以充分发挥。因此，研究日光温室蔬菜节水灌溉制度，达到节水高产已成为生产实践中迫切需要解决的问题。番茄是全世界栽培最为普遍的果菜之一。我国有大面积温室、塑料大棚及其他保护地设施栽培。全国各地普遍种植，并且栽培面积仍在继续扩大。因而研究日光温室番茄在不同灌水处理下的产量及水分利用效率，可为制定科学合理的灌溉制度、日光温室番茄栽培的水分管理提供理论依据。

有关番茄的生长发育状况和产量的影响，以及灌水指标、灌溉制度，国内外学者已做了大量的研究。Smajstrata等研究了不同土壤水分吸力(10,15,20kPa)时番茄的生长发育状况。Harmanto等人（2005）研究了不同滴灌水平（灌溉制度分别为100%、75%、50%和25%ETc，ETc采用Peman-Monteith公式计算）对温室番茄生长、产量和水分生产率的影响，结果表明，温室番茄的最优需水量为75%ETc，并推荐热带温室番茄的灌水量为4.10～5.60 mm/d。Borin.M（1990）研究认为番茄的灌水下限应为田间持水量的68%，该点有利于番茄的生长发育和产量提高。Gamayun.L.M（1980）研究表明，在番茄的全生育期，土壤含水量60%开始灌水产量较高。在前人研究成果的基础上，本文通过探讨日光温室番茄栽培中不同生育阶段不同水分处理方式对其生长、产量及水分利用效率的影响，分析番茄节水和优质高产的机理，为进一步拟定合理的灌溉制度提供一定的理论依据。

1 试验设计与方法

1.1 试验设计

试验于2015年在惠北水利科学试验站的日光温室中进行，温室共划分为25个小区，小区面积7 m2×1 m2。幼苗在2015年3月9日定植，为确保幼苗的成活率，定植后各处理均进行一次灌水，水分处理试验从定植后35 d开始进行。每小区栽两行，行距×株距为0.50 m×0.40 m，在每行上铺设滴灌管，滴头间距与株距相同。各处理灌水量由水表控制，当测定的土壤含水量值降到设计范围内时开始对该处理进行灌水。

试验将番茄生育期划分为3个阶段：前期（3.90～4.20），中期（4.21～5.31），后期（6.1～7.12）。每个生育阶段土壤水分采用高、中、低、水分亏缺4种土壤含水量下限控制水平（前期没有高水分处理）。共设置9个处理，由于在实际过程中很难控制灌水下限，所以每个处理均设一个5%范围值（为田间持水率的百分数），每个处理2个重复。试验处理见表1。

表1 试验处理设置表

1.2 试验观测内容与研究方法

采用烘干法测定土壤含水量，取土至表层以下100 cm，每20 cm取样，每7 d测定1次，耗水量采用水量平衡法计算：

各处理选择3株发育正常的植株定期观测，记录番茄生育期内重要特征出现的时间，观测项目主要有叶面积、株高，以反映作物的生长发育进程。

水分利用效率是指单位水量消耗所生产的经济产品数量[9]，在实际计算时，作物水分利用效率可由同一面积上收获的经济产品总量除以消耗的总水量得到：

灌溉水利用效率是指单位灌溉水量消耗所增加的经济产品数量[9]，其计算公式如下：

以上式中，WUE为水分利用效率（kg·m-3）；IWUE为灌溉水利用效率（kg·m-3）；Ya为作物产量(kg·hm-2)；ETa为作物实际耗水量(m3·hm-2)；I为灌水总量(m3·hm-2)。

2 试验结果与分析

2.1 番茄耗水量与耗水规律

表2 不同水分处理番茄各生育阶段耗水量表

表2给出了不同水分处理番茄各生育阶段耗水量及耗水强度，由表2可知，各生育阶段耗水强度不同，不同阶段的耗水强度不仅受气象因素的影响，同时也受作物生理生态发育和土壤水分状况的影响。水分适宜的番茄，全生育期总耗水量542.22 mm,各时段耗水量占全生育期耗水量的百分比分别为13.00%、39.58%、47.42%，相应的日平均耗水强度分别为1.68、5.37、5.98 mm/d。前期耗水强度较小，此期气温低，苗小，土壤蒸发和叶面蒸腾都处在低耗水阶段。进入中期，随着气温的升高及茎叶的生长和叶片数的增加，耗水强度逐渐增大。番茄耗水强度高峰在后期，该期植株株高、叶面积都达到最大值，此时处在盛夏，又处在结果盛期，所以耗水量大。其它处理情况由表可以看出，处理T3、T8、T9后期耗水强度都小于中期，这是由于处理T3中期是丰水处理，土壤水分控制下限高于后期，灌水量大，耗水量也大，导致耗水强度增大，高于后期。处理T8、T9分别是后期水分亏缺处理，耗水强度较小，低于中期。

不同水分处理的耗水量见表2，番茄全生育期耗水量的变化整体上呈现出递增趋势。从总耗水量来看，番茄任何一个生育阶段水分亏缺或过大都会影响整个生育期的总耗水量。水分亏缺则总耗水量小，水分大则总耗水量大。

2.2 不同水分处理对番茄生长的影响

2.2.1 株高

图1给出了不同生育阶段水分处理温室番茄株高的变化，从图中可以看出，随着生育阶段的推移，各处理番茄株高均不断增大，定植后77 d达到最大值，随后株高基本保持不变。

前期水分处理对番茄株高的影响如图1a所示：定植后35d之内3个处理株高没有显著差别是因为对前期水分处理从第36d开始，处理T1灌水后株高明显高于处理T4、T2，中、后期3者水分处理一样。进入中期，T4处理表现出复水后的补偿效应，株高增长速率明显高于T2，在这段时间内几乎接近T1。但最终株高的大小顺序为T1＞T4＞T2。

中期进行土壤水分处理对番茄株高的影响如图1b所示：总体增长趋势是中期比前期平缓，番茄前期以营养生长为主，中期是营养生长与生殖生长并进时期，此期番茄果实膨大吸收水分和养分，导致株高增长缓慢。4个处理番茄株高在前期没有差别，中期开始进行水分处理后，4个处理株高差异逐渐明显，土壤水分控制下限越高，株高越大，土壤水分控制下限越低，株高越小，即：T3＞T4＞T5＞T6。这表明，水分充足条件下有利于番茄株高生长，水分亏缺条件下番茄株高明显受到抑制。

番茄后期水分处理株高如图1c所示：4个处理株高没有明显差异，变化趋势基本一致，这是因为在对番茄后期进行水分处理之前已对番茄打顶，人为的停止番茄株高的增长。后期水分处理停止对番茄株高的测量。

图1 不同阶段水分处理日光温室番茄株高的变化图

2.2.2 叶面积指数（LAI）

番茄叶面积指数表现为：前期小，中期大，后期小的变化规律，呈现“S”型曲线变化。前期由于植株个体矮小，叶片数较少，叶面积指数也较小，进入中期，植株生长旺盛，叶片数增多，叶面积增大，叶面积指数几乎成直线上升，到中后期叶面积达到最大，叶面积指数也达到最大，此后，由于群体趋于封闭，下部叶片接受光越来越少，加之植株逐渐衰老，下部叶片逐渐黄化和脱落，叶面积指数逐渐变小。

由图2可知：前期、中期水分处理对番茄叶面积指数的影响，与对番茄株高的影响相似。叶面积指数随着土壤含水量的增大而增大。前期处理T1、T4灌水后叶面积指数明显高于前期不灌水的处理T2。中期水分处理叶面积指数的结果是：T3＞T4＞T5＞T6。后期水分处理对番茄叶面积指数的影响不大，各处理比较接近，进入后期番茄以生殖生长为主，叶面积基本都达到最大，叶面积的增长速率减缓，所以各水分处理之间对比差异不大。

图2 不同阶段水分处理日光温室番茄叶面积指数的变化图

2.3 不同水分处理对番茄产量和水分利用效率的影响

表3 不同水分处理对番茄产量和水分利用效率的影响表

选取处理T4做为对照，各处理相对于处理T4的产量百分数如表3所示，处理T2、T6、T9与处理T4相比分别减产：21. 5%、24.2%、17.4%，这表明不同生育阶段的水分亏缺都会造成番茄严重减产。一般认为灌水量大，产量就高，但试验表明灌水量大，产量不一定高。处理T1、T3、T7都属于高水分处理，但与处理T4相比都有不同程度的减产。处理T5、T8,分别减产：22. 0%、9.1%，同样是低水分处理，但对番茄产量的影响却相差很大，可见，番茄中期对缺水最为敏感，对产量影响也最大，此期为其需水临界期，需确保水分供应。

表3还给出了日光温室番茄不同水分处理的灌水量、耗水量、水分利用效率及灌溉水利用效率，由表3可知，处理T7的耗水量和灌水量均为最大，但是，WUE、IWUE都小，产量也低。处理T6的耗水量和灌水量均为最小，虽然WUE、IWUE大，但是，产量比较低。处理T3产量高，WUE也高，但IWUE却低于处理T4，就节水灌溉而言，处理T4更优于处理T3。综合以上所有处理对比分析，可知，处理T4为最优处理，产量、WUE、IWUE分别为66958.10 kg/hm2、12.35 kg·m-3、30.82 kg·m-3，适宜番茄生长，不仅可以提高番茄产量，而且可以提高日光温室番茄的水分利用效率、灌溉水利用效率，从而达到节水增产。

3 结论

研究并掌握作物与水的关系及在不同生育过程中的作用，针对作物的不同生育阶段的生理特性及其需水特征确定其相应适宜的土壤含水量范围可以实现节水高产的良好效果。试验结果表明，不同生育阶段的水分处理不同，对番茄的株高、叶面积、产量及水分利用效率的影响不同。水分亏缺抑制番茄生长并影响产量的提高。中期缺水对番茄产量影响最大，此期为其需水临界期，为实现高产需确保水分供应。

当土壤含水量范围控制在前期58%～63%、中期68%～73%、后期68%～73%时，番茄产量及水分利用效率高，实现了节水高产的目标，为更好的节约灌水，达到番茄增产增收提供实验依据。

[1]张辉，张玉龙，虞娜，等.温室膜下滴灌灌水控制下限与番茄产量、水分利用效率的关系[J].中国农业科学，2006，39(2)：425-432

（责任编辑：韦诗佳）