沟灌方式与灌水量对温室番茄生长指标的影响

李红峥，曹红霞，吴宣毅，郭莉杰

(西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西 杨凌 712100)

0 引 言

温室番茄是我国西北地区主要种植的一种反季节蔬菜，近年来种植面积不断扩大，已成为该地区许多农户经济收入的重要来源。提高番茄产量、增加农民收入是目前研究的重点，而植株良好的生长状况是番茄获得高产的关键。许多研究表明交替隔沟灌溉会对作物的生长造成影响，Tang[1]、杜太生[2]等的研究表明，交替隔沟灌溉可以显著抑制棉花株高的生长；杜社妮[3]等在研究沟灌方式对茄子生长的影响时表明，株高和叶面积在生长发育初期是交替隔沟灌溉大于常规沟灌，而在中后期是常规沟灌大于交替隔沟灌溉；张利东[4]等指出在交替隔沟灌溉下黄瓜植株的株高和总生物产量有所降低，但是根生物量、根冠比增加。西北地区温室番茄的灌水量通常根据经验确定，往往远远大于番茄生长实际所需的水量，不仅造成水资源的浪费，还会增加温室湿度，诱发病虫害，这也是造成该地区许多农户“高投入、低产出”现状的症结所在。优化该地区温室番茄的灌水模式，确定合理灌水量，对于指导农户科学种植具有重要的现实意义。本文将交替隔沟灌溉应用于温室番茄，采用蒸发皿累积蒸发量确定灌水量，研究沟灌方式和灌水量对温室番茄株高、茎粗、叶面积以及根冠比的影响，以期为西北地区温室番茄的合理灌溉提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在陕西省杨凌示范区绿百合果蔬专业合作社的日光温室内进行，地处关中平原，东经34°17′、北纬108°01′、海拔527 m，年均日照时数2 163.8 h，年均蒸发量1 500 mm，年平均降水量632 mm，主要集中在夏秋季节，属于半湿润易旱区。试验温室为西北地区最常见的简易土墙日光温室，东西长70 m，南北宽8 m。温室顶部设通风口，温室前端设通风暗管，当温室内温度大于28 ℃或小于10 ℃时，通过打开或关闭通风口和通风暗管调节温室内部环境。试验温室土壤为重壤土，0～60 cm土壤容重为1.38 g/cm3，田间持水率为23.87%。供试番茄品种为“HL2109”(Lycopersicon esculentum, HL2109)，为荷兰最新培育的抗TY病毒病品种，长势稳健，果形圆润。番茄幼苗于2015年4月15日定植，采取垄植沟灌的栽培模式，番茄种植于垄上，垄顶宽10 cm，垄两侧为灌水沟，沟长6 m，沟顶宽60 cm，沟深15 cm，行距70 cm，株距35 cm，种植密度为4.1株/m2，温室日常管理依据当地常规进行，番茄留四穗果打顶，2015年8月2日拉秧。温室中央设置Φ20 cm标准蒸发皿，高度始终与冠层保持一致，从定植后开始每天早上8∶00测定蒸发皿日蒸发量。

1.2 试验设计

试验设沟灌方式和灌水量两个因素，其中沟灌方式分为常规沟灌(CFI)和交替隔沟灌溉(AFI)，CFI灌水时每个灌水沟均灌水，AFI灌水时每隔一个沟进行灌水，本次灌1、3沟，下次灌2、4沟，依次交替；灌水量设4个水平，根据灌水间隔期Φ20标准蒸发皿累积蒸发量∑Ep，选取0.6 (K1)、0.8(K2)、1.0 (K3)、1.2(K4) 4个作物-皿系数Kcp，依据公式(1)来确定：

W=KcpA∑Ep

(1)

式中：W为试验小区灌水量，m3；A为小区面积，m2。

试验采用完全随机区组设计，共8个处理，即CFI-K1、CFI-K2、CFI-K3、CFI-K4、AFI-K1、AFI-K2、AFI-K3、AFI-K4，每个处理3次重复，共24个小区，每个小区4沟4垄，小区与小区之间埋设有60 cm深的防渗膜。

定植当天为确保秧苗的成活，采用常规沟灌对各小区进行统一灌水，灌水量采用当地番茄定植时的经验灌水量。为达到蹲苗效果，第一次灌水处理距定植的间隔时间较长，以后每当蒸发皿的累积蒸发量达到25±2mm时即进行灌水处理，各处理灌水情况见表1。

表1 全生育期各处理灌水情 mm

1.3 测定方法

株高、茎粗在打顶前每15 d测定一次，打顶后每20 d测定一次，株高采用卷尺测量，茎粗测量位置为第一花序附近固定点，采用数显游标卡尺在垂直的两个方向上测定两次，取两次测量的平均值作为茎粗。番茄全部采摘完拉秧时进行破坏性取样，叶面积采用打孔称重法测定，根系采用挖掘法取样。将地上部分和清洗后的根系分别放入档案袋内，在105 ℃下烘30 min杀青，并在75 ℃下烘至恒质量，用精度为0.01 g的电子天平称取干质量。

1.4 数据分析

采用SPSS 22.0数据处理软件进行方差分析(Duncan法)，SigmaPlot 12.5作图。

2 结果与分析

2.1 沟灌方式和灌水量对番茄株高的影响

适宜的株高有利于株型的改善，使冠层分布合理[2]，同时也是协调作物营养生长和生殖生长的前提。从表2可以看出，沟灌方式和灌水量对番茄株高的影响都是随着生育期的推进呈现出越来越显著的效应，且沟灌方式对株高的影响效应滞后于灌水量的影响效应；沟灌方式和灌水量的耦合效应对各时期番茄株高的影响都不显著。对拉秧前测定的番茄最终株高分析表明，相同灌水量下交替隔沟灌溉处理的株高都要比常规沟灌处理的低，交替隔沟灌溉对番茄的营养生长有一定的抑制作用；而在两种沟灌方式下提高灌水量均会显著增加番茄的株高，造成番茄植株的徒长。

表2 沟灌方式与灌水量对番茄株高的影响 cm

注：同列数据后不同小写字母表示在0.05水平差异显著；*表示在差异显著(P<0.05)；**表示差异极显著(P<0.01)，下同。

2.2 沟灌方式和灌水量对番茄茎粗的影响

茎粗是反映了作物植株健壮程度的重要指标。表3为不同处理下番茄植株在不同时期的茎粗情况，可以看出，沟灌方式和灌水量对番茄植株茎粗的影响效应与株高类似，都表现出由不显著到显著最后极显著的过程，其中沟灌方式对茎粗的影响效应到后期才表现显著，而灌水量的影响效应在中期即表现显著；沟灌方式和灌水量的耦合效应对各个时期的番茄茎粗也无显著影响。从对番茄植株最终茎粗的影响分析，两种沟灌方式下茎粗均在K2灌水量时达到最大，之后随着灌水量的增加茎粗逐渐减小，同时过低的灌水量(K1)对茎粗的生长也表现出负效应，这与潘铜华[5]的研究结果基本一致。

2.3 沟灌方式和灌水量对番茄叶面积指数的影响

叶面积指数(Leaf Area Index，LAI)是反映作物群体结构的重要指标，合适的LAI能够使作物充分利用光能。如果LAI过大会使作物群体的通风、透光性减弱，并且增加水分、养分的消耗；如果LAI过小，虽然有利于通风、透光，但同时也会导致光合作用的有效叶面积减少[6]。从图1可以看出，相同沟灌方式下灌水量对番茄LAI的影响显著，LAI均随灌水量的增加而增加；在相同灌水量时AFI处理番茄的LAI虽比CFI大，但是差异均未达到显著水平。

表3 沟灌方式与灌水量对番茄茎粗的影响 mm

图1 沟灌方式与灌水量对番茄叶面积指数的影响Fig.1 Effect of furrow irrigation pattern and irrigation amount on leaf area index of tomato

2.4 沟灌方式和灌水量对番茄根冠比的影响

根冠比是反映作物长势的重要指标。图2为各处理番茄拉秧时的根冠比情况，可以看出，沟灌方式和灌水量对根冠比的影响显著。相同沟灌方式下，根冠比都是随灌水量的增加呈先增加后减小的趋势，CFI下在K3灌水量时达到最大(0.070 6)，AFI下在K2灌水量下达到最大(0.073 4)。相同灌水量下AFI处理的根冠比显著大于CFI处理(K3灌水量下除外)，这可能是由于AFI处理可以抑制作物地上部分的冗余生长，同时对根系进行干湿交替锻炼，促进根系的生长发育造成的[7]。

图2 沟灌方式与灌水量对番茄根冠比的影响Fig.2 Effect of furrow irrigation pattern and irrigation amount on root-canopy ration of tomato

3 结 语

控制作物根区水分供应模式和供应量、改变作物的生存环境是减少作物生长冗余、调节作物营养生长、使作物向着最优化方向发展的一种重要的管理手段[7]。本研究表明在温室番茄上面应用交替隔沟灌溉，对番茄前期的株高、茎粗影响不显著，但随着生长阶段的推进，在中后期其影响效应逐渐凸显。对番茄最终的株高、茎粗以及根冠比的分析表明，交替隔沟灌溉能够明显抑制株高的生长，增加植株的茎粗，增大根冠比，即相较于常规沟灌，交替隔沟灌溉下的番茄植株明显壮实。但是在本研究中，沟灌方式对LAI并未表现出明显的影响，这和其他学者[8]的研究结果不太一致，可能是由于试验作物不同导致群体结构有较大差异所引起。

依据蒸发皿蒸发量，通过选取合适的作物-皿系数Kcp确定作物的灌水量，在温室滴灌番茄[9]、温室地下滴灌黄瓜[10]上面已有报道，但在交替隔沟灌溉条件下依据蒸发皿蒸发量指导温室番茄灌水的研究尚未有报道。本研究表明，灌水量对番茄的营养生长影响作用明显，增加灌水量会显著增加番茄的株高和LAI，容易造成番茄植株的徒长；茎粗在作物-皿系数Kcp由0.8增加到1.2过程中一直呈递减的趋势，但在Kcp为0.6的处理下茎粗同样表现较小，可能是由于在Kcp取0.6时，番茄亏水严重，已对植株的正常生长造成影响；在CFI、AFI下根冠比随灌水量的增加均表现出先增后减的趋势，AFI-K2处理的根冠比在所有处理最大。

通过综合分析沟灌方式和灌水量对番茄株高、茎粗、叶面积指数以及根冠比的影响表明，交替隔沟灌溉相较于常规沟灌更有利于番茄植株的生长；过高(Kcp取1.2)或过低(Kcp取0.6)的灌水量均不利于番茄植株的生长，适中的灌水量(Kcp取0.8或1.0)不仅会使番茄植株健壮，同时也会使LAI处于一个较为合理的大小。另外，本研究只是针对不同沟灌方式和灌水量对番茄生长指标的影响做了一些探讨，而对番茄产量、品质的影响还在进一步的研究中。

[1] Tang L, Li Y, Zhang J. Physiological and yield responses of cotton under partial rootzone irrigation[J]. Field Crops Research. 2005,94(2-3):214-223.

[2] 杜太生，康绍忠，王振昌，等. 隔沟交替灌溉对棉花生长、产量和水分利用效率的调控效应[J]. 作物学报，2007,33(12):1 982-1 990.

[3] 杜社妮，梁银丽，翟 胜，等. 不同灌溉方式对茄子生长发育的影响[J]. 中国农学通报，2005,(6):430-432.

[4] 张利东，高丽红，张柳霞，等. 交替隔沟灌溉与施氮量对日光温室黄瓜光合作用、生长及产量的影响[J]. 应用生态学报，2011,(9):2 348-2 354.

[5] 潘铜华. 温室番茄长季节基质袋培水肥耦合效应研究[D]. 陕西杨凌：西北农林科技大学, 2015.

[6] 刘 浩. 温室番茄需水规律与优质高效灌溉指标研究[D]. 北京：中国农业科学院, 2010.

[7] 孙景生，康绍忠，蔡焕杰，等. 交替隔沟灌溉提高农田水分利用效率的节水机理[J]. 水利学报，2002,(3):64-68.

[8] 杜社妮，白岗栓，梁银丽. 灌溉方式对黄瓜生长、产量及水分利用效率的影响[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版)，2010,(4):433-439.

[9] Yuan B, Kang Y, Nishiyama S. Drip irrigation scheduling for tomatoes in unheated greenhouses[J]. Irrigation Science， 2001,20(3):149-154.

[10] Wang Z, Liu Z, Zhang Z, et al. Subsurface drip irrigation scheduling for cucumber (Cucumis sativus L.) grown in solar greenhouse based on 20 cm standard pan evaporation in Northeast China[J]. Scientia Horticulturae, 2009,123(1):51-57.