痕量灌溉管不同埋深对日光温室栽培番茄品质和产量的影响

时间：2024-05-25

丛丽君，汪生林，李建设，高艳明，陈书霞

(1. 西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100；2.宁夏大学农学院，银川 750021)

丛丽君1，汪生林2，李建设2，高艳明2，陈书霞1

(1. 西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100；2.宁夏大学农学院，银川 750021)

为确定日光温室栽培条件下，痕量灌溉管道的适宜埋深，以‘粉太郎1号’番茄品种为试材，将痕量灌溉管分别设置0、15、30 cm不同埋深，以滴灌(CK)为对照。研究在不同埋深处理下痕量灌溉对番茄生长、产量及品质的影响。结果表明，灌溉管埋深15 cm长势较好，地上部干、鲜质量分别较对照提高20.6%、33.3%；灌溉管埋深0、15、30 cm小区的产量分别比常规滴灌提高5.61%、73.1%、41.5%。综合各项指标，痕量灌溉管道埋深15 cm是该试验条件下日光温室栽培番茄较适宜的埋设深度。

痕量灌溉；不同埋深；番茄；产量

干旱一直是制约农业发展的主要气象灾害[1]。近50 a来，中国北方一些地区降水量明显减少[2]，对社会经济发展及人民生活造成严重影响。随着人口增长、城镇化和社会经济的快速发展，水资源利用矛盾日益尖锐[3]。因此，面对日趋加重的水资源短缺与用水矛盾。国内外相关产业逐步发展成微灌、滴灌、渗灌等节水灌溉种类[4]，但是这些灌溉方式需要人们根据植物的生长状况和土壤含水量来确定是否需要灌溉，且管道很容易堵塞，影响植物生长。为解决上述问题，中国科研工作者在渗灌的基础上研发了一种新型的节水灌溉技术——痕量灌溉技术[5]。研究表明，与世界最先进的节水技术滴灌相比，在同等条件下痕量灌溉技术可节水 40%～70%[6]。目前，痕量灌溉技术在生菜[7]、番茄[8]、温室大桃[9]、茄子[10]等植物的相关试验中已得到应用，但痕量灌溉管不同埋深对日光温室番茄产量和品质的影响还鲜有报道。本试验以番茄为材料，以滴灌为对照，研究痕量灌溉管道不同埋深对日光温室番茄产量与品质的影响，以期为痕量灌溉在农业生产中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验地点试验在宁夏贺兰园艺产业园科研开发区11号日光温室中进行。供试温室长80 m，跨度 7 m。温室内平均气温25.2 ℃，最高气温47.5 ℃，最低温度9.5 ℃；相对湿度平均值为66.0%，最高湿度为96.7%，最低湿度为17.5%；露点温度平均值为17.2 ℃，最高露点温度为28.3 ℃，最低露点温度为20.9 ℃。

1.1.2 供试品种及栽培方式供试番茄品种为‘粉太郎1号’。采用育苗移栽。2015-05-31定植，2015-08-06开始采收，2015-10-08拉秧。栽植时挖长、宽、深分别为30、30、40 cm的沟进行限根栽培，沟内铺无纺布，每沟施有机肥40 kg、黄腐酸钾1 kg、沃夫特0.5 kg、三环重钙0.3 kg、磷酸二铵1 kg、帝益肥1 kg、硫酸钾1 kg作为基肥。单行栽培，行距1.5 m，株距20 cm，每沟定植28株，定植密度为33 350株/hm2，生育期施用宁夏大学研发的番茄配方肥。

1.2 试验设计

采用完全随机区组设计。设常规滴灌为对照组(CK)，痕灌管埋深设0 cm(T1)、15 cm(T2)、30 cm(T3)3个处理。每个处理重复3次，每个处理面积为80 m2。各处理单位面积灌溉用水量为0.391 3 m3/m2。每行设置2根痕量管，以滴灌为对照，滴灌管每行设置1根。管理方式与常规管理相同。

1.3 测定指标及方法

每小区随机选6株植株进行测量。株高、茎粗、叶片数等指标参照《番茄种质资源描述规范和数据标准》[11]进行测定。叶绿素采用SPAD-502 叶绿素仪进行测定。产量统计按小区进行，记录每次采收的果实数和单果质量。

维生素C质量分数测定采用钼蓝比色法[12]，可溶性固形物测定采用TD-45数显糖度计，干物质积累量测定采用烘干法[13]。果酸质量分数测定采用酸碱滴定法[14]，可溶性总糖测定采用蒽酮比色法[12]。

1.4 数据处理

利用IBM SPASS Statistics 20.0统计软件进行数据处理，采用Duncan’s(D)方法进行多重比较，采用Excel 2007进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 痕量灌溉管不同埋深对番茄生长特性的影响

2.1.1 对番茄地上、地下干鲜质量及根冠比的影响表1结果表明，番茄地上、地下部干鲜质量对管道不同埋深的变化趋势相一致，均是埋深15 cm处理最大，埋深30 cm处理次之，埋深0 cm 最小。埋深15 cm与30 cm处理的地上部分鲜质量分别比CK提高20.6%和9.1%，但未与CK达到显著差异。埋深15 cm与30 cm处理的地下鲜质量分别比CK降低17.5%和8.5%。地上、地下部干质量最大时的埋深均为15 cm，地上部较CK增加33.3%。地下部比最低的埋深0 cm高出78.7%。3个埋深处理中，埋深0 cm处理地上、地下干鲜质量均最小，但根冠比最大，可能由于滴灌和痕量灌溉水分供应速率与供应时间不同，痕量灌溉水流速度慢，但能长时间供水。埋深0 cm处理下由于地表蒸发而使较深层根系水分供应较少，植株吸收水分不充足。植株根部与冠部对水分胁迫的反应程度不同，根生长速率的下降小于冠部，造成根冠比明显增加。

表1 痕量灌溉管不同埋深处理的番茄地上、地下干鲜质量及根冠比Table 1 Tomato dry and fresh mass of over ground,underground part and root cap ratio in pipe depth of trace irrigation

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。
Note:Different letters in same column are significantly different (P<0.05). The same as below.

2.1.2 对番茄株高、茎粗和叶片数的影响番茄株高和叶片数对管道不同埋深处理的规律一致，即随着管道埋深的增加有降低趋势，而茎粗随着管道埋深的增加有增加的趋势。如表2所示，番茄植株的株高、茎粗和叶片数均随着植株的生长发育不断增加。不同管道埋深处理下番茄的株高和叶片数均表现为T2>T1>T3，而茎粗则表现较为复杂，前期为T2>T3>T1，后期(8月11日)则变为T3>T2>T1。在栽植后50 d(7月21日)，处理T3的株高和叶片数显著降低，分别较CK降低39.3%和17.6%。T2处理的茎粗显著升高，较CK升高14.1%。随着生育期的增加，不同处理间的差异逐渐减小，至生长末期(8月11日)，T1株高平均为150.75 cm，T2、T3分别为157.98 cm和137.63 cm，分别与CK相差26.65 cm、19.42 cm和39.63 cm。

2.1.3 对番茄叶绿素SPAD值、坐果率和发病率的影响表3显示，番茄坐果率与发病率对管道埋深的变化规律一致，即随着管道埋深的增加有先增加后降低的趋势；番茄叶片内叶绿素SPAD值随着管道埋深的增加有降低的趋势。不同管道埋深处理下的番茄坐果率表现为T2>T3>T1，发病率为T2>T1>T3，而叶绿素SPAD值为T1>T2>T3。T2处理的坐果率最高，达86.29%。T1、T2、T3处理的发病率分别为16.83%、17.17%、14.17%，其中T3处理与CK相比差异显著，比CK降低16.65%。T1、T2处理的番茄植株的叶绿素SPAD都比CK高，分别较CK增长10.51%、5.57%。

表2 痕量灌溉管不同埋深处理的番茄株高、茎粗及叶片数Table 2 Tomato’s stem height, diameter of stem and number of leaves in pipe depth of trace irrigation

表3 不同处理番茄叶绿素SPAD值、发病率和坐果率Table 3 SPAD value of chlorophyll,morbidity rate and fruit setting rate under different treatments

2.2 痕量灌溉管不同埋深对番茄产量的影响

合适的管道埋深能显著提高番茄产量。定植后66 d，T1、T2、CK处理果实开始采收，T3处理于定植后76 d后开始采收。图1显示，采收期前期(8月6日-8月20日)，不同管道埋深处理的番茄的果实产量为T1>T2>T3,其中T1处理最高；而T2处理与CK产量相当。随着生育期的延长，番茄开始进入盛果期，各处理的果实产量都明显增加。其中T2、T3处理增长速率较快，至9月20日，T1、T2、T3的果实产量分别达到41 411、64 430、47 342 kg/hm2，较滴灌处理分别增长 6.8%、66.1%、22.0%，T2处理最高。采收后期T2、T3处理继续保持较强的结实能力，于10月2日产量分别达到 76 387.4和62 423.2 kg/hm2，比滴灌处理增长73.1%、41.5%；而T1处理的产量仅比对照增长5.61%。

图1 不同处理累积产量Fig.1 Cumulative production of different treatment

2.3 痕量灌溉管不同埋深对番茄果实纵横径发育的影响

番茄果实纵横径的发育可以分为3个阶段。前期果实大小生长迅速，纵横径增长速率较大；中期果实肥大速率缓慢，纵横径增长较慢；后期果实大小基本不变，开始由绿熟期向转色期转变。如图2所示，各处理的果实横径在前期都保持较快的生长速率，处理之间的横径差距较小；中期果实横径的肥大速率开始产生变化，T3依然保持较高的增长速率，T2与滴灌处理增长较慢，T1最小；后期果实横径大小基本确定，增长速率几乎为零，不同管道埋深处理下果实横径各处理表现为T3>T2>CK>T1。如图3所示，番茄果实纵径的发育规律与横径基本一致，即前期保持较快生长速率，差距小，中期增长速度发生变化，后期变化均趋于稳定。各处理下果实纵径表现为T3>T2>CK>T1。但各处理果实纵径间的差距较横径间的小。

2.4 痕量灌溉管不同埋深对番茄果实品质的影响

从表4可以看出，在不同管道埋深处理下各指标的变化规律基本一致，即随着管道埋深的增加有降低的趋势。不同管道埋深处理下番茄果实维生素C质量分数表现为T1>T3>T2，其余各指标表现为T1>T2>T3。不同指标在痕量灌溉管道埋深0 cm处理下的维生素C、可溶性糖、有机酸和可溶性固形物分别较滴灌处理升高28.9%、42.4%、25.0%和41.4%，其中可溶性糖、有机酸、可溶性固形物差异均显著。T2处理下的维生素C、可溶性糖、可溶性固形物分别较CK增长15.8%、17.0%、1.7%。T3处理下的有机酸质量摩尔浓度最低，较CK降低17.2%。

图2 不同处理果实纵径发育情况 Fig.2 Fruit vertical diameter under different treatments

图3 不同处理果实横径发育情况Fig.3 Transverse diameter of fruit of different treatments

表4 不同埋深处理的番茄果实品质Table 4 Fruit quality under different treatments

3 讨论

关于节水灌溉，国内外已经开展了大量的工作，并取得显著效果[15-16]。研究表明节水灌溉条件下少量水既能满足作物代谢需水，提高植物的抗逆性，又由于诱导了植物补偿吸水的特性，使水分利用效率显著提高[17-19]。本研究中，在痕量灌溉条件下，15 cm 埋深处理茎粗明显增加，但叶片数无明显变化，同时埋深15 cm处理显著提高叶片叶绿素SPAD值，较对照处理提高5.57%，增强番茄叶片的光合作用，进而提高番茄产量。根据灌溉对象生长发育规律及生产的实际需要，有目的地限制供水，使作物经受轻度水分胁迫，在特定时期限制作物某些方面的生长发育，达到既节水又增产的目的[20]。研究表明，与沟灌相比，利用地下滴灌可使苜蓿的水分利用效率提高 20%；与大水漫灌相比，地下滴灌可以在少用40%灌溉水的情况下提高约 20%苜蓿产量[21]。最新型的节水灌溉技术——痕量灌溉[22]，具有抗堵塞能力及更节水的特点，同时实现了植物主动吸水，恰当地满足植物的需水需求。本研究证明埋深15 cm处理地上部鲜质量较对照提高20.6%，这与沈富等[23]的研究一致。沈富研究证明痕量灌溉管道埋深5 cm、15 cm处理在产量不受影响的条件下，灌水量分别减少 51.9%、52.8%；水分生产效率分别提高50.9%、60.0%。据报道[10]，痕量灌溉管埋深 10 cm、20 cm 和 30 cm 处理与对照表面覆土处理相比，茄子产量分别提高 14.7%、6.2%和 5.0%，与本研究结果基本一致。本试验中15 cm埋深处理的产量最高，较滴灌处理提高73.1%。而埋深30 cm前期产量最低，但后期累积产量高于滴灌和埋深0 cm，比滴灌提高41.5%。痕量灌溉管不同埋深处理产量均高于滴灌处理，这与杨明宇等[10]的研究报道基本一致，但与周继华等[8]研究结果有差异，可能是由于品种、土壤状况等试验条件不同所致。

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(责任编辑：潘学燕 Responsible editor:PAN Xueyan)

Effects of Pipe Depth of Trace Irrigation on Yield and Quality of Tomato in Solar Greenhouse.

CONG Lijun1, WANG Shenglin2,LI Jianshe2,GAO Yanming2and CHEN Shuxia1.

(1.College of Horticulture, Northwest A&F University, Yangling Shaanxi 712100,China;2.School of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021,China )

With drip irrigation (CK) as the control under the condition of solar greenhouse cultivation, we determined suitable depth of trace irrigation pipeline in tomato greenhouse, buried depths of trace irrigation pipeline were set to 0 cm (T1), 15 cm (T2) and 30 cm (T3) , and tomato variety ‘Powder No.1’ was used to study the effects of trace irrigation on growth, yield and quality of tomato at different buried depths. The results showed that, compared with CK, the dry and fresh mass of T1 treatment increased by 20.6% and 33.3% , while the yield increased by 5.61%, 73.1% and 41.5% respectively under the treatments of T1, T2 and T3. Based on each index of the experiment, the suitable buried depth of trace irrigation pipeline was 15 cm.

Trace irrigation pipe; Depth; Tomato;Yield

2016-03-28 Returned 2016-05-20

Science-technology Support Plan of the Ningxia Hui Autonomous Region(No.201322N05).

CONG Lijun，female，master student.Research area:vegetable cultivation.E-mail:clj-608@sohu.com

CHEN Shuxia,female,professor.Research area:vegetable cultivation and biological technology.E-mail:shuxiachen@nwsuaf.edu.cn

日期：2017-06-29

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170629.1108.030.html

2016-03-28

2016-05-20

宁夏回族自治区科技支撑计划项目(201322N05)。

丛丽君，女，在读硕士，研究方向为蔬菜栽培。E-mail:clj-608@sohu.com 通信作者：陈书霞，女，教授，主要从事蔬菜生理与生物技术研究。E-mail:shuxiachen@nwsuaf.edu.cn

S626.9；S275.9