滴灌灌水控制下限對溫室番茄產量、品質、水分利用效率的影響

祁金虎+張玉龍

摘要：采用溫室小區栽培試驗的方法，設置4個滴灌灌水處理，其控制下限土壤水吸力分別為20、30、35、40 kPa，各處理灌水控制上限土壤水吸力均為6 kPa。研究了滴灌不同灌水處理對番茄產量、品質、水分利用效率的影響。結果表明，在溫室肥力較低的棕壤試驗地上，灌水控制上限、下限土壤水吸力分別為6、30 kPa時，番茄節水、高產、優質、省工效果最佳。

關鍵詞：溫室；滴灌；灌水控制下限；產量；水分利用效率

中圖分類號： S641207文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（201412-0198-03

在我國，種植業結構調整和經濟利益驅動，使蔬菜成為了繼糧食作物之后的第二大類農作物[1]。以溫室和塑料大棚為主體的設施農業，因其經濟效益遠高于露地農業，面積正在逐年增加。2008年我國設施蔬菜面積約為3347萬hm2，相比1980年增長了近500倍，約占全國蔬菜總種植面積的187%。以遼寧省為例，2009年設施蔬菜面積接近533萬hm2，占總耕地面積的133%，約為2005年的4倍。由于蔬菜栽培設施內部長期處于一種封閉或半封閉狀態，高溫、高蒸發且不能接納降水，從高產、高效、防病、環保及防止土壤退化等多方面對生產過程中的水分調控提出了更高要求。

滴灌作為設施農業中的一種新型灌溉技術，自20世紀70年代引入[JP2]我國以來，推廣應用面積逐年增加[4-5]。相對于傳統灌溉方式，滴灌具有良好的節水增產效果，但如何通過調控灌水指標以確保增產、優化節水效果成為溫室滴灌技術推廣的重要研究內容。以往研究主要集中在若干種灌溉方法節水、增產效果的比較上，而關于確定溫室滴灌適宜灌水控制下限的研究相對較少[6-9]。本研究以滴灌條件下溫室番茄為對象，研究不同灌水控制下限、灌水定額對番茄品質、節水增產效果的影響，以期為優化溫室滴灌灌水技術指標提供理論依據。

1材料與方法

11試驗時間、地點

試驗于2012年在沈陽農業大學試驗基地進行。番茄于5月4日定植并澆緩苗水，5月26日開始水分處理試驗，8月6日拉秧。

12試驗材料

供試土壤為棕壤，0～30 cm土層土壤有機質含量為1087 g/kg；全氮、全磷、全鉀含量分別為136、043、2216 g/kg；速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為5682、5254、8877 mg/kg；容重為156 g/cm3。因該溫室于2012年建成并投入使用，土壤基礎養分含量相對較低。供試作物為番茄，品種為佳源大粉。灌溉均采用滴灌方法進行。滴灌帶選用市售普通滴灌帶，其上2出水孔間距為30 cm。

13試驗設計

試驗共設4個處理，其灌水控制下限土壤水吸力值分別設定為20、30、35、40 kPa；灌水控制上限相同，均為土壤水吸力值6 kPa。每處理3次重復，試驗小區隨機排列。為防止水分相互滲透，各小區之間用埋深60 cm的塑料薄膜隔開。試驗過程中，每天08：00使用張力計（澳大利亞ICT公司生產觀測20 cm深處的土壤水吸力變化情況，當各處理土壤水吸力值達到或超出所設定的灌水控制下限土壤水吸力值時開始灌水，單次灌水量由下式算出：

[J（]Q= （θ2-θ1×H×R×S。[J][JY]（1

式中：Q為小區單次灌水量；H為計劃濕潤層厚度，設定為30 cm；R為計劃濕潤比，即計劃濕潤層土壤中灌水后實際濕潤體積占總體積的比例，設定為05；S為小區面積，為16 m2；θ2、θ1分別為灌水控制上限、灌水控制下限土壤水吸力值所對應的土壤體積含水量，用下式求得[10]：

[J（]θ=0521 2×[1+（6382 4×h11500 5]-0009 4。[J][JY]（2

式中：θ為土壤體積含水量；h為土壤水吸力。該公式是通過測定試驗地計劃濕潤層內的土壤樣品的持水特征曲線得到。

各灌水處理施用基肥的種類、數量相同，即整地時撒施腐熟牛糞1875 t/hm2、腐熟雞糞25 t/hm2。定植時溝施磷酸二銨、硫酸鉀各600 kg/hm2，尿素150 kg/hm2。于番茄第1穂果實膨大期和第2穗果實膨大期追肥2次，每次追施尿素 150 kg/hm2。其他田間管理措施同當地溫室栽培。

14測定項目與方法

番茄坐果后每株保留3穗，每穗留3～4個果，待成熟后用稱質量法計產。番茄果實中可溶性固形物、維生素C、可溶性糖、有機酸含量分別采用阿貝折光儀、2，6-二氯酚靛酚法、蒽酮法、標準堿液滴定法測定。番茄生育期內灌水量用水表計量，水分利用效率為總產量與總灌水量的比值。

15數據分析

采用SPSS 160軟件對試驗數據進行方差分析；采用Excel 2003軟件對試驗數據進行繪圖分析。

2結果與分析

21灌溉指示層土壤水分吸力

土壤水分是最活躍的土壤肥力因素之一，它不僅能滿足作物需水要求，而且還會影響土壤養分狀況、水肥氣熱的調控[10]。番茄根系主要集中在0～30 cm土層，20 cm深處土壤含水量基本可以反映出番茄的需水情況。從圖1可以看出，各處理20 cm深處土層土壤水分吸力均呈周期性變化趨勢，且隨著灌水控制下限土壤水吸力值的增大變幅增加、變動周期縮短。灌水控制下限土壤水吸力20、30、35、40 kPa處理的番茄全生育期內灌水次數分別為15、13、12、11次，與之對應的平均灌水周期分別為387、458、497、544 d。從圖1還可以看出，定植后28 d水分處理開始時土壤吸力值較高，而定植69 d時追施化學肥料、控制土壤水分含量致使土壤水吸力值上升，出現最大值。

[F（W10][TPQJH1tif][F]

22灌水量

從表1可以看出，隨著灌水控制下限土壤水吸力值的增大，灌水定額逐漸增加，灌溉定額逐漸降低。灌水控制下限土壤水吸力值越小，一方面達到相同灌水控制上限所需的灌水定額越小，另一方面由于番茄全生育期內土壤含水量水平越高，土壤水分表層蒸發和深層滲漏的累積量越大，灌溉定額就越大。灌水控制下限土壤水吸力值越大，一方面達到相同灌水控制上限所需的灌水定額越大，另一方面番茄全生育期內土壤含水量水平越低，土壤水分的表層蒸發和深層滲漏累積量越小，灌溉定額越小。endprint

23番茄品質

231維生素C含量

維生素C廣泛存在于新鮮蔬菜、水果中，是一種良好的天然抗氧化劑，生物體內多種代謝作用需其參與完成[11]。從表2可以看出，隨著灌水控制下限土壤水吸力值的增大，番茄果實維生素C含量逐漸增加。灌水控制下限土壤水吸力40 kPa處理番茄果實維生素C含量顯著高于20、30、35 kPa處理，分別是它們的151、133、120倍。灌水控制下限土壤水吸力35 kPa處理番茄果實維生素C含量顯著高于20 kPa處理，但與30 kPa處理的番茄維生素C含量差異不顯著。這說明適當調控灌水控制下限土壤水吸力值有利于改善番茄果實維生素C含量水平。

232可溶性固形物含量

番茄可溶性固形物（SSC含量是指番茄汁液中溶質的質量比例，對達成番茄高產優質目標起著關鍵作用，就加工品種番茄而言，SSC每增加1%就相當于增加了25%營養產量[12]。從表2可以看出，灌水控制下限土壤水吸力35 kPa處理番茄果實SSC含量略高于20、30、40 kPa 處理，但并未達到顯著性差異。這說明調控灌水控制下限土壤水吸力對番茄果實SSC含量的影響較小。

233可溶性糖、有機酸、糖酸比

可溶性糖和有機酸占番茄果實干質量的60%以上，二者是反映番茄果實品質的重要指標[13]。實踐證明，良好的風味必須在較高的含糖量基礎上有適宜的糖酸比，適宜糖酸比為69～108[14]。從表2中可以看出，灌水控制下限土壤水吸力40 kPa處理番茄果實可溶性糖含量要顯著高于20、30、35 kPa處理，分別是它們的124、128、129倍。4個處理間有機酸含量差異不顯著。灌水控制下限土壤水吸力40 kPa處理的糖酸比顯著高于20、30、35 kPa處理，分別是它們的127、135、136倍，而20、30、35 kPa處理間糖酸比無顯著差異。這可能是因為該溫室剛建成使用，基礎肥力水平相對較低，不利于番茄可溶性糖積累所致。另外，各處理間可溶性固形物含量差異均不顯著。

3結論與討論

31結論

在新建成使用、土壤類型為棕壤、肥力相對較低的溫室內，以番茄為供試作物，將耕層土壤的灌水控制上限水吸力設定為6 kPa，開展滴灌灌水控制下限試驗。結果表明：隨著灌水控制下限土壤水吸力的增加，灌溉定額和灌水次數減少；適宜的灌水控制下限有利于提高番茄果實維生素C、可溶性糖含量及糖酸比，而SSC含量、有機酸含量受灌水控制下限的影響較小；番茄產量、水分利用效率隨著灌水控制下限土壤水吸力的增加均呈拋物線狀變化，其最大值均出現在灌水控制下限土壤水吸力值30 kPa處。從生產實際出發，綜合考慮節水、高產、優質、經濟效益、勞動生產率等多種因素，在溫室土壤肥力較低的條件下，滴灌栽培番茄，灌水控制上限土壤水吸力為6 kPa時，灌水控制下限土壤水吸力以30 kPa為宜。

32討論

321灌溉定額與番茄產量、水分利用效率的關系

本研究表明，并非灌溉定額越大，番茄產量、水分利用效率就越高，相反的是番茄產量減少、水分利用效率降低，這與前人研究結果[16]是一致的，即認為在作物達到最大產量后再繼續增加灌水量對作物產量影響很小，甚至會造成減產、水分浪費。灌水控制下限土壤水吸力值小，灌水時土壤尚相對濕潤，一次灌入農田的水量少，但頻繁灌水會造成番茄營養生長階段長勢過盛，生殖生長時間縮短，使番茄產量減小，水分利用效率降低。而灌水控制下限土壤水吸力值大，灌水時土壤相對干燥，一次灌入農田的水量多，在灌水間隔內番茄可能會受到水分脅迫，灌水后又可能造成短期土壤水分含量過高而不利于番茄生長，且地表水分蒸發量和深層滲漏量都會增加，甚至導致耕層土壤養分被大量淋洗而向下移動，結果使番茄產量降低。

322灌水控制下限土壤水吸力與灌水次數的關系

灌水次數、灌水周期、灌水時間是作物灌溉制度的主要內容。在灌水控制上限固定的條件下，灌水控制下限土壤水吸力小，灌水定額小，灌水次數必然增加。反之則灌水次數減少。本研究得到的灌水控制下限土壤水吸力20、30、35、40 kPa處理的灌水次數分別為15、13、12、11次，灌水周期分別為387、458、497、544 d，這足以說明上述觀點。理論上說，灌水后將耕層土壤含水量控制在較低水平時，少量多次灌水能夠減少水分蒸發和滲漏損失，提高水分利用效率；而實際上少量多次灌水不僅不能節水，還因灌水過于頻繁，造成了水分浪費、勞動成本增加。因此合理地確定灌水控制下限、上限，對作物增產、節約灌溉用水和提高勞動生產效率至關重要。

[HS2][HT85H]參考文獻：[HT8SS]

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