根系分区交替滴灌周期对番茄生长的影响

卢江海

（江西省水利科学院，江西南昌 330029）

根系分区交替滴灌（Alternate Partial Rootzone Drop Irrigation，APRDI）是利用作物遗传和生态生理特性及干旱胁迫信号（ABA）的响应机制，通过水分调控，以达到节水高效、高产优质和提高水分利用效率目的的控制灌溉技术。

番茄需水量较高，不同的灌水方式对番茄生长影响显著。番茄生长指标的状况直接反映了番茄光合产物的量，而番茄体内的各种代谢都离不开水分的参与。因此以温室番茄为试验对象，研究在番茄根系分区交替滴灌下不同的交替周期对番茄生长指标的影响，以期为番茄根系分区交替滴灌最优模式的分析和确定提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2013 年2 月至2014 年8 月在河海大学节水园区连栋玻璃温室内进行，试验土壤为原始土壤耕作层，属于人为土壤后熟土，土壤质地为黏壤土。土壤基础肥力为全氮含量0.612 g·kg-1，全磷含量10.289 mg·kg-1，速效磷平均含量2.927 mg·kg-1，速效氮含量88.810 mg·kg-1。每小区种植1 行，行距75 cm，株距50 cm，种植密度为3 万株/hm2。每个小区长10.00 m、宽0.75 m。

采用滴灌技术，在滴灌系统支管前分别安装压力表和水表，毛管上布设压力补偿内镶式滴灌管（Φ=16 mm），流量为1.6 L·h-1，滴头间距50 cm，在每一个毛管前加装阀门，灌水量由首部的水表控制。系统安装时，将毛管铺设在距植株15 cm 处进行灌溉。温室内设置水面蒸发计量设备，采用水面蒸发法计算植株腾发量，根据腾发量确定灌水量进行灌溉，通过阀门控制进行灌水，以实现根系分区交替滴灌。

1.2 试验材料

试验材料为番茄，品种为金美来。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

试验区总面积约为63 m2，布置于温室内的蔬菜种植区。试验的灌水方式为根系分区交替滴灌，试验共包括9 个处理、1 个对照（CK），每个处理有6 个重复，对照CK 灌水方式为传统的畦灌。ET0（Evapotranspiration）为每次灌水前的植株腾发量。试验期间，温室内设置水面蒸发计量设备，采用水面蒸发法计算植株腾发量。番茄APRDI 下不同交替周期处理设计如表1 所示。

表1 番茄根系分区交替滴灌处理设计

1.3.2 数据统计

每个处理随机选取6株长势均匀的植株作为重复，收获后，每个处理选取有代表性的植株3 株，对叶干重、茎干重、根干重等项目分别进行测定：根系采用挖掘法取样，所挖土体长30 cm、宽30 cm、深30 cm。将根系洗净后和其茎秆一起放置在烘箱内用105 ℃烘2 h消毒，再用80 ℃的温度烘至24 h，测其各自的干重并计算其根冠比，同时用常规方法测定地上各部分的干物质量，根密度的计算是以上述3 株番茄单位土体内根系干重表示。

2 结果与分析

2.1 APRDI 下交替周期对番茄叶片数的影响

叶片的主要生理功能为进行光合作用、蒸腾作用、储藏作用及吸收作用，叶片的生长情况可以直接反映植株的生长情况［1-2］。图1 反映了不同生育阶段各处理番茄叶片数情况，从图1 中可以看出，在50%ET0灌水量处理下，A1B1、A1B2、A1B3这3 种处理在整个生长阶段叶片数均未出现显著性差异，但看以看出交替周期延长了，叶片数也随之增加；在75%ET0灌水量处理下，在苗期A2B1和A2B2叶片数出现显著性差异，处理A2B1叶片数明显比处理A2B2叶片数要少，但A2B1和A2B3、A2B2和A2B3未出现显著性差异，在结果后期A2B3和A2B1、A2B3叶片数出现显著性差异。在开花坐果期和结果盛期处理之间未出现显著性差异。从整个生育阶段上看，叶片数随着交替周期的延长而增加；100%ET0灌水量处理下，A3B1、A3B2、A3B3这3 种处理和对照CK 在整个生长阶段未出现显著性差异。3 种交替周期处理之间叶片数虽未出现显著性差异，但叶片数也随着交替周期的延长而增加。从番茄整个生育阶段看在相同的水分处理下，叶片数随着交替周期的延长而增加。

图1 不同生育阶段土壤水分调控对番茄叶片数的影响

2.2 APRDI 下交替周期对根系生长的影响

植物通过根系从土壤中吸取水肥来满足自身生长的需要，植物体内各种代谢过程都有根系的参与，植物的生长离不开根系［3］。由于通常陆生植物的根系都长在土壤中，土壤的各种物理化学特性直接会影响根系的生长，土壤中水分含量的多少作土壤特性之一对植物根系的生长及分布有着很大的影响。表2 显示了APRDI 不同的交替滴灌周期处理对番茄主根长、根系干重、地上干物质重、根冠比和根系密度变化情况。从根长生长情况来看，由于过度的水分亏缺已经对番茄根系的生长产生了严重的抑制作用，在50%ET0灌水量下3 种交替周期处理未出现显著性差异，75%ET0灌水量下处理A2B1与A2B3出现显著性差异，根长与交替周期成正比，100%ET0灌水量下处理A3B3和A3B2、A3B1出现显著性差异，处理A3B3和对照CK 出现显著性差异，根长比对照要长83.4%。适度的水分亏缺下，延长交替周期有助于根系的生长。

表2 不同灌水处理番茄根冠干物质的积累与分配

2.3 APRDI 下交替周期对番茄干物质的影响

从地上干物质重来看，3 种灌水量处理下的3 种交替周期处理之间未出现显著性的差异，100%ET0、75%ET0灌水处理与对照CK 也未出现显著性差异，75%ET0、50%ET0灌水下的12 d、18 d 的交替周期处理干物质明显比6 d 的交替周期有提高，在水分亏缺下延长交替周期有助于作物的地上干物质的积累；从根系干重来看，在50%ET0灌水量处理下得3 种交替周期处理未出现显著性差异，75%ET0灌水量处理下A2B1和A2B2、A2B3出现显著性差异；100%ET0灌水量处理下3 种处理未出现显著性差异，但处理A3B1和对照CK 出现显著性差异，处理A3B1根重要比对照CK 重68.8%，根系干重与根长趋势类似。

2.4 APRDI 下交替周期对番茄根冠比的影响

不同供水处理的根系长度、根冠比及根、冠生物量体现了光合产物的积累和分配模式的变化，它既受遗传特性决定，也受环境影响，影响根冠比的因素有很多，水分就是其中之一［4］。当土壤中水分充足时，植物地上部分生长旺盛，光合产物积累较多，根冠比降低；当土壤中水分不足时，植物地上部生长受到抑制，根部在水分竞争中取得优势，根冠比增大。利用植物的这一特点，对土壤水分进行人为的调节，成为优化作物根冠比的一种重要手段［5］。

从根冠比来看，50%ET0灌水量处理下处理A1B1和处理A1B3出现显著性差异，处理A1B1比处理A1B3要高75.9%，根冠比随着交替周期的延长明显降低，说明过度的水分亏缺已经对番茄根系的生长产生了严重的抑制作用，不利于根系的活动与生长，使根冠比降低，不利于番茄的生长。其他灌水量处理未出现显著性差异，相同灌水下处理间的根冠比随着交替周期的延长有提高的趋势，说明只有在适度的水分亏缺下，延长交替周期才能最有效地优化根冠比；从根系密度看，根系密度主要与根系干重有关，所以根系与根系干重所呈现的规律一致。

3 结论与讨论

试验研究了根系分区交替滴灌周期对番茄的生长生理指标的影响，不同交替周期对番茄不同生理指标影响不同，研究结果如下。

1）3 种交替周期处理之间叶片数虽未出现显著性差异，但叶片数随着交替周期的延长而增加，从番茄整个生育阶段看在相同的水分处理下，叶片数随着交替周期的延长而增加；从根冠比来看，50%ET0灌水量处理下处理A1B1和处理A1B3出现显著性差异，处理A1B1比处理A1B3要高75.9%，根冠比随着交替周期的延长明显降低，说明过度的水分亏缺已经对番茄根系的生长产生了严重的抑制作用，不利于根系的活动与生长，使根冠比降低，不利于番茄的生长，75%ET0和100%ET0灌水量处理未出现显著性差异，且根冠比随着交替周期的延长有提高的趋势。

2）水分亏缺和延长交替周期可以影响作物叶片的气孔导度，降低作物的水分蒸腾，提高作物的水分利用效率，改善和优化作物的生长指标。但过度的水分亏缺不利于作物生长，会对作物生长产生严重的抑制作用，只有合理的水分亏缺和适宜的交替周期，才能有效提高番茄叶片数、优化根冠比。