咸淡水轮灌对滨海盐碱地设施番茄产量及品质的影响

丁守鹏，张国新，姚玉涛，孙叶烁，杨雅华

（河北省农林科学院滨海农业研究所，河北 唐山 063200）

0 引言

河北滨海地区是环渤海地区主要设施蔬菜产区，但该区是中国地下淡水资源匮乏区，2018年以来，随着滨海区地下淡水封井禁压采政策实施，淡水资源更趋紧张，淡水资源短缺成为制约区域发展的瓶颈[1]。开发新的灌溉水源已成为解决水资源危机普遍关注的问题，滨海地区微咸水分布广，储量大，因此丰富的微咸水资源越来越得到人们的重视，如何研究利用微咸水进行灌溉是解决灌溉水资源短缺的重要措施之一[2-4]。番茄是需水量较大作物，是本区域主要的设施蔬菜，具有较强的耐盐特性，有调查表明北方设施蔬菜生产耗水1.2万m3/hm2，且主要来源于地下淡水[5]。有研究表明[6-8]，适量咸水灌溉不会引起番茄产量降低，而且还可以在一定程度上提高番茄品质，因此研究咸水灌溉对番茄生长及产量的影响具有重要意义，对区域番茄等蔬菜可持续生产意义重大。依托盐碱地，如何合理利用地下咸水资源进行设施果蔬生产，对滨海区高效农业发展及资源可持续开发利用意义重大。

国内外在微咸水灌溉适应性等方面的研究逐渐成熟，微咸水灌溉主要有微咸水直接灌溉、咸淡水混合灌溉、咸淡水交替灌溉3种模式[9]。MINHAS等人通过大量的试验证明，在同样盐分的水平下，咸淡水交替灌溉的作物产量高于咸淡水混灌的产量，是一种较为适宜的灌溉方式。咸淡水轮灌作为将微咸水与淡水联合运用的一种灌溉模式，既可以节约淡水资源，提高水资源利用效率，又可以控制土壤盐分的积累，降低盐分对作物的抑制作用[10-15]。朱成立[16-17]研究发现，咸淡水轮灌次数比1:2处理下土壤盐分含量低，能保证一定的产量，可用于指导实际生产。

缺乏针对性、规范性的咸水灌溉制度，是影响该区设施番茄等果蔬咸水利用的主要问题。目前课题组已完成了全生育期微咸水持续灌溉、不同时期咸水灌溉研究，本研究以咸淡水轮灌为切入点，以期为该区形成较完整的咸水灌溉制度提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区地处环渤海的唐山曹妃甸新城，属于大陆型季风气候，年平均气温10.8～12.6℃，无霜期180～188天，年降雨量600～700 mm，降雨集中分布在6—9月，约占全年降雨量的81.7%，土壤类型为盐化潮土，盐分以NaCl为主，综合改良后耕层盐分降至3 g/kg左右，土壤容重1.38～1.46 g/cm3。

1.2 试验设计

试验在河北省农林科学院滨海农业研究所滨海重盐碱地示范基地日光温室进行。供试番茄品种为‘普罗旺斯’。2021年2月3日育苗，3月25日移栽。番茄单垄种植，垄高15～20 cm、垄宽30 cm，种植行长6.0 m，行距0.7 m，移栽株距0.4 m，试验小区面积4.2 m2。每种植行铺设单排滴头孔距20 cm的滴灌管，移栽后20天进行种植行黑膜覆盖。咸水给水方式采用重力式滴灌，在距离地面2.0 m高处设置4个圆柱形水桶，水桶净高0.7 m，直径60 cm，水桶容积为200 L。番茄3穗果打顶，病虫害防治等日常管理按照当地习惯进行。

试验采用完全随机区组设计，设4个处理，以全生育期灌溉淡水为对照(CK)，咸淡水轮灌处理为：咸淡水次数1:1(T1)、2:1(T2)、3:1(T3)、4:1(T4)，每个处理3次重复。具体灌溉方案如表1所示，在第一穗果实直径3 cm左右开始处理，每株灌溉2 L。试验所用微咸水为海盐调配，矿化度为5 g/L。

表1 各处理咸水淡水灌溉试验方案

1.3 指标测定

1.3.1 生长指标 每个处理定5株苗，在拉秧期，进行茎叶鲜重、根鲜重调查，结果取平均值。其中茎叶鲜重为拉秧期地上茎叶鲜重总和；根鲜重为根部20 cm见方土体的根系生物量。

1.3.2 产量指标 在采摘期，进行5株结果数及总产量调查统计，计算单果重。

1.3.3 品质指标 在盛果期，采集第二穗果实样品，每处理取成熟果5个，采用四等分法，打碎混匀，用WYT-J型手持折光仪测定可溶性固形物含量，用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，用氢氧化钠滴定法测定有机酸含量，用2,6-二氯靛酚滴定法测定维生素C含量，计算糖酸比（可溶性糖含量与有机酸含量的比值）。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Office 2016及SPSS17.0软件对试验数据进行处理与分析，采用(one-way ANOVA)进行方差分析及显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同咸淡水轮灌处理对番茄生长指标的影响

从番茄茎叶干鲜重影响看（表2），咸淡水轮灌处理下，各处理茎叶鲜重均高于淡水处理(CK)，T1、T2处理可以显著提高茎叶鲜重，分别较CK处理提高25.3%、21.6%，T2处理茎叶干重显著高于其他处理，干重较对照分别增加37.8%，从根系干鲜重影响看，各处理根干鲜重均高于淡水处理(CK)，T2处理可以显著提高根鲜重，较CK处理提高36.5%；T1、T2处理可以显著提高根干重，分别较CK处理提高36.6%、26.0%，其他处理的根干鲜重与CK处理差异不显著。其他处理变幅不大，处理间及与对照差异均不显著。

表2 不同处理对番茄生物量的影响 g/株

植物根系是活跃的吸收器官和合成器官，根系的发育情况能反映植物的部分抗逆性及地上部茎叶的生长。综上分析认为，咸淡水交替灌溉相较于持续淡水灌溉，能够提高植株生物量，其中咸淡水灌溉次数比为1:1和2:1时，对植物生物量积累较为明显。

2.2 不同咸淡水轮灌处理对番茄产量指标的影响

由表3可知，咸淡水轮灌灌溉模式下，随咸水灌溉次数增加，除T1处理外番茄产量出现了下降，其中T3处理产量最低，其次是T4处理，2个处理与CK处理间差异均达显著水平，T2、T3、T4处理较CK处理分别下降2.7%、99.7%和33.3%。单果重是衡量产量及果实商品性的重要指标，从表2看出，咸淡水轮灌处理下，T1、T2处理单果重较对照无明显变化，T3、T4处理均出现降低。较对照降低幅度25.3%、28%，达显著水平。其他处理较对照总体变化不大，各处理间差异均不显著。

表3 不同处理对番茄产量指标的影响

2.3 不同咸淡水轮灌处理对番茄品质指标的影响

由表4可知，咸淡水轮灌处理可不同程度地提高番茄果实可溶性固形物含量，各处理的可溶性固形物含量较CK处理的增幅在4.8%～13.2%，其中T3处理的可溶性固形物含量最高，显著高于对照，其他处理间差异未达到显著水平。从咸水对果实维生素C指标影响看，除T3外，各处理可不同程度地提高番茄果实维生素C含量，较CK处理的增幅在6.4%～12.2%，4个咸水处理与对照差异均不显著。在可溶性糖含量方面，除T1处理外，其他处理均可提高番茄果实可溶性糖含量，其中T3、T4处理可以显著提高可溶性糖含量，较CK处理分别提高24.4%、15.2%，达显著水平。在有机酸含量方面，随着灌溉咸水次数的增加，番茄的有机酸含量无明显变化规律，其中，其中T1处理的有机酸含量最低，较CK处理降低10.2%，与CK相比，其他处理的有机酸含量均高于CK处理，5个处理较对照差异未达显著水平。

表4 不同处理对番茄果实品质的影响

2.4 不同咸淡水轮灌处理对土壤电导率的影响

图1为不同咸淡水轮灌处理下番茄收获后土壤表层盐分分布情况，可以看出，咸水灌溉后明显影响了土壤含盐量，同时灌溉咸水次数越多，土壤盐分积累越多。CK处理的土壤表层盐分含量最低，，除T1与CK处理间差异不显著外，其他3个处理与之差异显著，T2、T3和T4处理较CK分别下降79.7%、95.9%、100%。

图1 不同处理对土壤电导率的影响

3 讨论与结论

咸淡水轮灌技术是针对咸水和淡水并存的地区，通过咸水和淡水的联合利用，达到既灌溉作物而不致对作物的产量和土壤产生破坏，又有效地利用了当地水资源，缓解水资源缺乏的矛盾[18-20]。

田萍等[21]研究发现，使用微咸水直接灌溉、咸淡水混灌，咸淡水轮灌3种不同的微咸水灌溉方式，对番茄产量和果实品质影响不同，其中在微咸水与淡水按次轮灌为灌溉方式下，番茄产量最高。黄金瓯等[22]研究了不同咸淡水处理对棉花生长及产量的影响，结果表明咸水和轮灌处理下，单株棉花地上部干物质、单位面积铃数和籽棉产量显著高于淡水处理，分别达32%、20%和22%，咸淡水轮灌一定程度上促进了棉花根系生长，缓解盐害离子对棉花造成的生长胁迫。OMER等研究了苦咸水灌溉对盐生植物蒸散、生长和离子吸收的影响，结果表明2种参加试验物种的干生物量及产量差异不显著。马保国等[23]在小麦咸淡轮灌与灌淡水操作试验表明，冬后关键期咸淡轮灌比灌淡水处理茎叶干物质积累量较多的转移到籽粒中，灌浆速度快，两者籽粒产量无显著差异。本研究发现在咸淡水轮灌处理下咸淡水灌溉次数比为1:1和2:1时，对植物生物量积累较为明显，咸水提高了表层土壤的水势，使根系从表层土壤吸水变得困难，根系需向下生长吸收深层土壤水分，当咸水灌溉次数过多时，抑制了根系的生长。在产量方面，本研究中咸淡水灌溉次数比为1:1和2:1时产量及单果重均影响不大，随咸水灌溉次数增加，单果重和产量均显著低于对照，说明番茄在果实成熟期主要是生殖生长，抗盐胁迫能力增强，但随着土壤盐分的增加，在高浓度的溶质环境中，番茄有限的营养物质向根系运输，保证自身处于相对适宜的生长状态。

可溶性固形物、可溶性糖、有机酸、维生素C均是反应番茄营养品质的重要指标，MOGY等[24]发现25 mmol/L NaCl处理的樱桃番茄在不影响产量的情况下比淡水浇灌的单果重高，50、75 mmol/L NaCl处理的樱桃番茄可溶性固形物含量，酸度和硬度增加，提高了果实风味，但产量有所降低。李娟等[25]研究了微咸水灌溉方式对设施番茄品质的影响，得出微咸水直接灌溉和按次轮灌番茄显著提高了葡萄糖和果糖积累，同时降低了成熟果实各部位淀粉的含量，果实品质最好。黄翠华等[26]研究了不同生长阶段咸水灌溉对樱桃番茄产量及品质影响，结果表明在营养生长期与生殖生长期直接咸水浇灌番茄可溶性糖含量最高；在生殖生长期使用淡水而在营养生长期使用咸水果实可溶性糖含量显著高于淡水浇灌。从本试验结果看，不咸淡水轮灌处理下，品质指标表现不同，咸淡水灌溉次数比为1:1下，显著增加了维生素C含量，次数比为3:1增加果实固形物，可溶性糖，本研究与前人研究结果大体相似。

因此，在滨海盐碱地淡水资源匮乏的地区，可根据咸水的矿化度选择合适的交替灌溉模式降低番茄减产，减少农业损失。本研究咸淡水次数比1:1和2:1时为在一定程度上保证番茄正常生长产量稳定，并提高了果实品质，是合理有效的灌溉模式。由于本试验为留三穗果的春季设施生产番茄，与大田存在一定差异，后期需进一步开展大田试验研究。