不同灌溉方式对设施樱桃番茄生长及品质的影响

牛 宁，郭金芬，景 博，蒋希瑶，赵明伟，刁 明

(石河子大学农学院园艺系/特色果蔬栽培生理与种质资源利用新疆生产建设兵团重点实验室，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意义】樱桃番茄(LycopersiconesculentumMill.)，为茄科番茄属栽培番茄的一个变种，是以成熟多汁浆果为产品的1年生草本植物[1]，因果实成串且酷似樱桃而得名[2]。樱桃番茄果形多样，具有很高的营养价值，含有人体所必需的营养元素和抗氧化物质，主要包括钙、镁、铁、锌以及番茄红素、β-胡萝卜素、黄酮类物质和VC[3-4]，其果汁中含有微量的甘汞[5-6]。新疆农业属典型的荒漠绿洲灌溉农业，太阳辐射量大，光照充足，降雨量小，蒸发量大、昼夜温差大，有效积温高，非常有利于樱桃番茄干物质、可溶性固形物的积累以及番茄红素的生成，是适宜种植樱桃番茄的区域之一。樱桃番茄生长发育对温度要求较高，生产上以保温采光、设施设备和配套技术完善的日光温室为主，进行周年生产。樱桃番茄植株生长发育对矿质营养的需求主要来自土壤及施肥，但传统的樱桃番茄生产由于土壤连作，过量施肥(尤其施用氮肥)，缺少精准水肥管理经验，使得樱桃番茄的产量、品质和种植效益严重下降。因此，设施无土栽培成为提高樱桃番茄产量和品质的重要方式。【前人研究进展】魏代芳等[7]、高敏[8]、李英等[9]介绍了樱桃番茄无土栽培的育苗、定植、病虫害防治等田间管理技术；孙世海等[10]、林春华等[11]研究发现采用固体基质和有机肥配方施肥的方式能显著提高无土栽培樱桃番茄的产量；Bautista Jesus等[12]研究发现使用营养液与粉状有机矿物肥能显著提高无土栽培樱桃番茄的品质；Elena Coyago-Cruz等[13]研究发现调亏灌溉影响樱桃番茄的产量与品质，国内也引进了很多无土栽培技术[14-17]。潮汐式灌溉是针对用水和营养液栽培提出的一种节水高效的新型灌溉方式[18]，通过控制系统定时将水或者营养液从底部缓慢注入育苗槽，待水或者营养液由下而上浸润整个基质时，再将剩余的水或营养液抽回储液罐[19]。潮汐式灌溉成为无土栽培灌溉的主要方式[20-21]。【本研究切入点】目前，在黄瓜、辣椒等栽培中潮汐式灌溉的研究较多[22-24]，但在樱桃番茄栽培上的研究还鲜有报道。高艳明等[25]研究发现，与顶部洒水灌溉相比，潮汐灌溉处理的黄瓜植株生长势强，壮苗指数高，节水24.0%～33.72%。张黎等[24]发现与滴灌栽培相比，潮汐灌溉处理的八仙花生长快、品质好。研究不同灌溉方式对设施樱桃番茄生长及品质的影响。【拟解决的关键问题】设计基于水肥一体化的无土栽培模式中不同灌溉方式，系统分析不同灌溉方式对樱桃番茄生长、品质及光合作用的影响，为新疆设施无土栽培樱桃番茄的水肥精准管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试品种为高糖樱桃番茄，属于无限生长型，生育期长，需肥量大，耐肥力强。2019年7月5日采用72孔穴盘播种育苗，2019年8月10日幼苗长至3～4片真叶时选择长势均匀一致的健壮苗定植于装有椰糠的V型潮汐式槽，种植行距为1.6 m，株距为25 cm，采用单蔓方式整枝。栽培基质椰糠购于新疆科创天达农业工程有限公司，潮汐式灌溉与滴灌设备引自与上海孙桥溢佳农业技术股份有限公司，营养液使用江苏绿港现代农业发展有限公司研发的番茄椰糠种植专用A、B肥。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验于2019年7～12月在新疆石河子大学农学院试验站节能日光温室中(44°30′N，86°03′E)进行。营养液的用量因植株大小及栽培季节而异[26]，基质保持湿润，供液的pH值控制在6.5～7.5，每隔4～6 d用电导率仪测定营养液的EC(电导率)值，番茄幼苗期EC值控制在0.8～1.3 ms/cm，生长期EC值控制在2.0～2.5 ms/cm，盛果期EC值控制在2.5～3.0 ms/cm。试验设置3个处理：处理1，滴灌，苗期2次/d，开花期3～4次/d，结果期4～5次/d，每次浇灌时间为10 min；处理2，潮汐式灌溉，1次/4 d，每次浇灌时间为10 min。处理3，滴灌与潮汐式灌溉相结合，以4 d为1周期循环灌溉，潮汐式灌溉当天不进行滴灌，剩余3 d滴灌，滴灌方式与处理一相同。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 基质理化性质

参照《土壤农化分析》的方法测定基质的理化性质[27-29]。所用椰糠pH值为6.98，EC值为0.54 ms/cm，容重为0.23 g/cm3，持水孔隙为39.57%，通气孔隙为11.45%，总孔隙度为51.02%。

1.2.2.2 植株生长量、干物质积累及产量

定植后每隔 7～10 d破坏性取样，每次取样重复3次，苗期取样4～5株，其他生育期3株。每次取样后，记录株高、茎粗、叶面积，分别称量地上部茎、叶、果鲜质量，在105℃烘箱内杀青15 min，72℃下烘干至恒质量，计算干物质量。每次整枝去掉的叶、枝和采收的果实都分别称量其鲜、干重。试验期间提前规划测产区，每小区随机选取不同穗的10个果实测定单果重，统计10株樱桃番茄的单株产量。

1.2.2.3 果实品质

盛果期时，每处理采摘1～3穗大小均匀、着色统一的成熟果实测定品质，重复3次。考马斯亮蓝法用于可溶性蛋白含量的测定、斐林试剂法用于测定可溶性糖、根据国际标准GB/T12456-2008酸度和国际标准GB10474-98.4.2.4甲醇-甲苯抽提法分别测定可滴定酸和番茄红素、手持式折射计(VR-112)测定可溶性固形物积累量、2, 6-二氯酚靛滴定法测定VC含量。

1.2.2.4 植株光合作用

LI-6400型光合仪用于测定樱桃番茄不同生育期的瞬时光合速率。光合仪设置为开放气路，以LED光作为光源，且设置不同梯度光量子通量密度(photon flux density，PFD)，控制叶室温度为25℃。选取自顶端至基部第3～5片真叶进行测量。分别选取植株上、中、下部功能叶(上部倒数第3片叶，下部从底部上数第3片叶以及中部花、果实附近叶片)进行光合作用-光响应曲线的测定，以确定各生育期功能叶片的最大光合速率(PLMX)，每处理重复3次。

1.3 数据处理

用Excel 2013统计数据，SPSS 21软件对数据进行分析，Duncan’s新复极差法用于差异显著性检验(P<0.05)，ORIGIN PRO 8.5软件用于绘图。数据结果以平均值±标准差(Mean±SD)表示。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉方式对樱桃番茄生长与产量影响

2.1.1 不同灌溉方式对樱桃番茄生长形态影响

研究表明，不同灌溉方式对不同生育期樱桃番茄生长形态有着不同程度的影响。苗期至开花期各处理樱桃番茄的株高差异较小，处理1樱桃番茄的株高在开花期至坐果期要高于其它处理，盛果期达到310.82 mm，盛果期处理2番茄的株高最低，为252.16 mm；灌溉方式对苗期至开花期樱桃番茄叶面积的影响差异不明显，坐果期以后，处理1樱桃番茄叶面积迅速增长，明显高于其他处理，盛果期时达到10.99 dm2，处理2叶面积最小，为7.41 dm2；各灌溉方式对樱桃番茄的茎粗从苗期至开花期增长最快，处理2高于处理1、3。图1

图1 不同灌溉方式对不同生育期樱桃番茄生长形态的变化

不同灌溉方式对不同生育期樱桃番茄干鲜重有着不同程度的影响。处理1的地上部分鲜重显著高于其它处理，分别为处理2、3的1.59与1.28倍，处理2地上部分鲜重最低，为1 208.83 g；处理3的地上部分干重要显著高于处理2，是处理2的1.49倍，但是与处理1无显著性差异；地下鲜重3处理之间无显著性差异，处理1最大，为213.50 g，处理3最小，为169.64 g；地下干重在处理3下最大，为9.85 g，显著高于处理2，与处理1无显著性差异。表1

2.1.2 不同灌溉方式对樱桃番茄果实商品性与果实产量的影响

不同灌溉方式对樱桃番茄果实果型有不同程度的影响，处理1的果横径要显著高于其处理3，是处理3的1.19倍，与处理2无显著性差异，果长、果实壁厚及果实硬度各处理之间无显著性差异，处理3下果型指数显著高于处理1、2，分别为处理1、2的1.23和1.19倍。表2

表2 不同灌溉方式下樱桃番茄果实商品性变化

不同灌溉方式对樱桃番茄产量也有影响。处理3单果重显著高于处理1、2，分别提高了44.04%、34.16%，处理1的单果重最低；处理3单株产量显著高于处理1、2，分别提高了31.68%、21.89%，同样处理1单株产量最低；处理3的折合产量显著高于处理1、2，分别提高了28.51%、19.70%，处理1折合产量最低。表3

表3 不同灌溉方式下樱桃番茄产量变化

2.2 不同灌溉方式对樱桃番茄营养品质的影响

研究表明，不同灌溉方式对樱桃番茄营养品质存在着不同程度的影响。处理3可溶性固形物含量显著高于其余处理，为12.95%，其次是处理2，处理1的可溶性固形物含量最低，为10.01%；各处理的可溶性蛋白含量、有机酸含量和番茄红素含量及VC含量无显著性差异；处理2的可溶性糖含量显著高于其他处理，为25.19 mg/g FW，处理1与处理3之间无显著性差异，处理1可溶性糖含量最低，为21.22 mg/g FW。图2

图2 不同灌溉方式下樱桃番茄营养品质变化

2.3 不同灌溉方式对樱桃番茄光合作用的影响

2.3.1 不同灌溉方式对樱桃番茄光合参数影响

研究表明，不同灌溉方式对樱桃番茄光合参数有不同程度的影响，处理2、3净光合速率显著高于处理1，为14.81 μmol·CO2/(m2·s)，处理2、3之间无显著性差异，处理1净光合速率最低，为8.20 μmol·CO2/(m2·s)；气孔导度处理3显著高于其余处理，为0.17 mol·H2O/(m2·s)，其余处理之间无显著性差异，处理2下气孔导度最低，为0.09 mol·H2O/(m2·s)；胞间CO2浓度处理3显著高于处理1、2，为289.33 μmol·CO2/mol，处理2显著高于处理1，处理1胞间CO2浓度最低，为180.14 μmol·CO2/mol；蒸腾速率处理3显著高于处理1、2，为3.02 mmol·H2O/(m2·s)，处理2显著高于处理1，处理1胞间CO2浓度最低，为1.99 mmol·H2O/(m2·s)。图3

图3 不同灌溉方式下樱桃番茄光合参数变化

2.3.2 不同灌溉方式对樱桃番茄光响应曲线的影响

研究表明，不同灌溉方式对樱桃番茄光响应曲线有着不同程度的影响，随着光强的增加，各处理樱桃番茄净光合速率呈现增长的趋势，在光强达到2 000 μmol/(m2·s)时，处理2净光合速率出现下降的趋势。随着光强增加，净光合速率从高到低分别为处理3、2与1；随着光照强度的增加，各处理气孔导度的变化趋势与净光合速率一致，当光强达到2 000 μmol/(m2·s)时，处理2的气孔导度要高于处理1；在光照强度小于1 000 μmol/(m2·s)时，处理1的蒸腾速率最大，其次是要高于处理3、处理2，当光照强度在1 000 μmol/(m2·s)至2 000 μmol/(m2·s)时，处理3的蒸腾速率增速最大；樱桃番茄胞间CO2浓度在光强500 μmol/(m2·s)以内随光照强度增加而急速下降，当光照强度达到1 000 μmol/(m2·s)时，各处理樱桃番茄的胞间CO2浓度开始缓慢上升，且处理1的胞间CO2浓度最高，其次是处理3，处理2的胞间CO2浓度最低。 图4

图4 不同灌溉方式下樱桃番茄光响应曲线变化

3 讨 论

目前在潮汐灌溉对植物生长的影响、潮汐灌溉设备设计等方面做了相关探索[30-31]。高艳明等[25]在黄瓜潮汐灌溉育苗上研究表明，对黄瓜株高、茎粗等影响的主次顺序为灌溉频率、灌水量、灌水时间。刘宏久等[32]在番茄潮汐灌溉育苗上报道对番茄植株鲜重、植株干重、壮苗指数影响最大的是灌溉频率，对灌溉量影响最大的是灌溉方式。试验设置的3个处理主要区别在于灌溉频率，滴灌与潮汐式灌溉相结合的灌溉方式在对樱桃番茄形态指标的作用与高艳明等[25]报道一致，表明灌溉频率在调控株型上起主要作用。而对番茄茎粗、鲜质量和干质量的影响与刘宏久等[33]报道有差异，从根系生长情况来看，处理3能较好的满足根系需肥能力，生长最优。在潮汐式灌溉下黄瓜、西葫芦[34]植株保持较高的光合速率，与试验结论一致，潮汐式灌溉可促进番茄幼苗根系生长，进而増强幼苗干物质积累和光合作用。光合作用是植物积累能量和物质的基础,水分是光合作用的重要原料,营养液灌溉量的减少会造成水分的亏缺,进而导致植物光合作用减慢,影响光合产物积累[35]。研究表明，随着灌溉量与灌溉频率的增加，明显增加了樱桃番茄净光合速率及蒸腾速率，与于文颖等[36]研究结果一致，原因可能是灌溉量的减少导致光合速率下降主要是受气孔因素限制,灌溉量的降低引起气孔导度下降、CO2反应受阻,导致叶片光合能力降低。

可溶性固形物(TSS)，还原糖(RS)，有机酸(OA)，糖/酸含量比(SAR)，VC(VC)，硬度(Fn)，色指数(CI)与线性蒸散在开花和果实发育阶段(II期)和果实成熟阶段(III期)的季节蒸散量(ET)和ET亏缺相关[35]。研究发现，不同灌溉方式下的樱桃番茄的VC、可溶性蛋白、有机酸、番茄红素的含量无显著性差异，但是随着灌溉量的增加，可溶性固形物含量增加，可溶性糖含量在处理2下含量最高，与哈婷等[37]研究结果不一致，原因可能是糖含量的变化主要受SPS、SS 2种合成酶以及AI、NI 2种分解酶的影响，随着果实的成熟合成酶含量逐渐降低，代谢酶的含量逐渐升高；并且灌溉量的增加显著降低了合成酶的含量，提高了代谢酶的含量，致使成熟果实中可溶性糖含量降低，所以处理3下樱桃番茄的可溶性糖含量显著低于处理2[39]。研究中随着灌水量的增加，产量呈上升趋势，与哈婷等[38]研究结果不一致，处理3下的灌水量使椰糠水分达到饱和状态，有利于根系对水分和养分的吸收，水分利用率达到最高。

4 结 论

4.1滴灌处理下樱桃番茄的生长形态长势最好，成熟期鲜干重较其他2个处理最大。

4.2滴灌与潮汐式相结合处理下樱桃番茄果型呈椭圆状，产量最高(1 080.74 kg/mu)。滴灌处理下樱桃番茄可溶性蛋白(1.92 mg/g)、番茄红素(3.49%)、有机酸含量(0.018 mg/g)、VC含量(0.21 mg/g)最高，潮汐式灌溉可溶性糖含量(25.20 mg/g)最高，滴灌与潮汐式相结合处理下可溶性固形物(12.86%)最高。滴灌与潮汐式相结合处理下光合参数都显著高于滴灌处理与潮汐式灌溉处理。

4.3滴灌与潮汐式灌溉相结合的灌水方式最适宜樱桃番茄的生长，具有较高的灌溉水分利用效率，且果实品质最优，产量最高。