封閉式管道栽培番茄新技術(shù)節(jié)水性研究

史晉鵬　于平彬　陳海麗　武占會(huì)　劉明池

摘要：為研究新型全封閉式管道栽培模式對(duì)番茄品質(zhì)、產(chǎn)量以及水肥利用率的效果，以‘歐官番茄為試驗(yàn)材料，研究全封閉管道栽培與膜下滴灌土壤栽培2種栽培模式對(duì)番茄植株生長(zhǎng)、果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量、耗水量以及水分利用效率等方面的影響。結(jié)果表明，與膜下滴灌土培番茄相比全封閉管道栽培不僅促進(jìn)了番茄植株株高、莖粗，而且提高了番茄果實(shí)中可溶性糖、維生素C以及糖酸比，提高了番茄果實(shí)的風(fēng)味，增加了產(chǎn)量；在對(duì)番茄前四穗果的測(cè)產(chǎn)中，全封閉管道栽培模式比膜下滴灌土培高產(chǎn)15.0%，耗水量相應(yīng)減少764.0m³/hm²，水分利用效率提高了49.3%。

關(guān)鍵詞：全封閉管道培；生長(zhǎng)發(fā)育；品質(zhì)；產(chǎn)量；水分利用效率

中圖分類號(hào)：S626.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號(hào)：2014-0667

0引言

水資源短缺已成為全球性問題。中國(guó)人均水資源占有量?jī)H為世界人均水平的1/4，排在第121位，并呈進(jìn)一步減少趨勢(shì)。同時(shí)中國(guó)又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)用水是國(guó)內(nèi)用水大戶，約占總用水量70%，干旱缺水已成為國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要限制因素，節(jié)水農(nóng)業(yè)是解決水資源日趨緊缺的重要途徑。近年來，蔬菜栽培面積發(fā)展迅速，作為所有農(nóng)作物中需水量最大的作物，許多地區(qū)已采用微灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，但在實(shí)際生產(chǎn)中，仍然沒有達(dá)到水分的優(yōu)化管理和高效利用，因此，研究節(jié)水高效的蔬菜生產(chǎn)模式，是提高蔬菜作物生產(chǎn)效率的關(guān)鍵問題，在蔬菜生產(chǎn)中有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。

在20世紀(jì)80年代，隨著人們生活水平的提高，對(duì)蔬菜的需求日益增加，溫室面積也迅速擴(kuò)大，無土栽培逐漸應(yīng)用于生產(chǎn)中。由于無土栽培具有作物長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、病蟲害少、可避免土壤連作障礙等優(yōu)點(diǎn)，得到快速的推廣與發(fā)展，但隨之而來的還有資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等一系列的問題。全封閉管道營(yíng)養(yǎng)液栽培作為無土栽培的一種新模式，其全封閉性完全避免了地表的水分蒸發(fā)，減少了蔬菜整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期對(duì)水分的消耗，提高了水資源利用率，同時(shí)每個(gè)定植孔中的供液毛細(xì)管和管道內(nèi)部的弓背結(jié)構(gòu)保證了番茄植株生長(zhǎng)所需的氧氣，解決了根部環(huán)境中氣水比的矛盾。目前，國(guó)內(nèi)用管道栽培的果蔬主要有草莓、空心菜、芹菜、生菜、菠菜、韭菜等一些小型作物，并且存在營(yíng)養(yǎng)液溫度波動(dòng)太大等問題，但尚未見國(guó)內(nèi)有關(guān)利用全封閉管道栽培循環(huán)系統(tǒng)對(duì)番茄等常年生長(zhǎng)作物栽培的相關(guān)研究報(bào)道。筆者以番茄為試驗(yàn)材料，采用北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心自主研發(fā)的管道營(yíng)養(yǎng)液栽培新型栽培模式，通過與膜下滴灌土培相比較，分析其在番茄作物上的應(yīng)用效果和節(jié)水潛力。

1材料與方法

1.1供試材料

試驗(yàn)于2013年9月29日-2014年3月6日在北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心連棟溫室內(nèi)進(jìn)行。供試番茄品種為美國(guó)圣尼斯公司生產(chǎn)的‘歐官，為無限生長(zhǎng)型番茄。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)全封閉式管道營(yíng)養(yǎng)液栽培番茄與傳統(tǒng)的“M”畦膜下滴灌土壤栽培2個(gè)處理，分別記為T₁、T₂，每個(gè)處理3次重復(fù)?！癕”畦膜下滴灌栽培在定植前，結(jié)合整地每公頃施優(yōu)質(zhì)腐熟有機(jī)肥60000～75000kg、復(fù)合肥750kg，深翻20cm，平整土地后作畦，畦高15cm，畦面寬0.7m，溝寬0.5m，灌溉方式為膜下滴灌。肥水等日常管理依照節(jié)能日光溫室春番茄栽培技術(shù)規(guī)范管理，用水表記錄每次灌水時(shí)的用水量。全封閉式管道營(yíng)養(yǎng)液栽培采用24h不間斷供液模式，所用營(yíng)養(yǎng)液配方為在山崎配方的基礎(chǔ)上，結(jié)合北京市地區(qū)地下水質(zhì)進(jìn)行的改良配方，營(yíng)養(yǎng)液中各離子濃度如表1所示。管道間行距為80cm，定植孔間距為30cm，定植孔直徑為5cm。定植時(shí)沖洗干凈幼苗根部基質(zhì)，用海綿塊固定植株于定植孔中。在定植后番茄植株生長(zhǎng)前期營(yíng)養(yǎng)液的EC值保持在2.0左右，結(jié)果期EC值保持在2.8左右，pH保持在6.5+0.5。在營(yíng)養(yǎng)液池的供液口和回流液口分別安裝1個(gè)水表，記錄全封閉式管道營(yíng)養(yǎng)液栽培番茄的用水量。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)番茄植株株高用直尺測(cè)量，從植株基部和定植海綿接觸處為起點(diǎn)至植株生長(zhǎng)點(diǎn)為止；番茄植株莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量。

1.3.2番茄果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)第2和第3穗果采收時(shí)，選取各處理成熟度一致的番茄果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定。Vc含量采用2，6-二氯靛酚滴定法滴定；可滴定酸采用氫氧化鈉滴定法測(cè)定；可溶性糖采用蒽酮比色法測(cè)定；可溶性固形物含量用日本ATAGO公司的數(shù)字折射儀ACT-1E測(cè)定，并根據(jù)可溶性固形物與可滴定酸數(shù)據(jù)計(jì)算出果實(shí)中的糖酸比。

1.3.3番茄果實(shí)產(chǎn)量指標(biāo)當(dāng)番茄果實(shí)到紅熟期時(shí)，每重復(fù)選取7株進(jìn)行前4穗果的定株測(cè)產(chǎn)，并記錄番茄果實(shí)數(shù)量和單果重。

1.3.4番茄植株生長(zhǎng)期用水量及水分利用效率指標(biāo)測(cè)定用水表記錄番茄封閉式管道栽培每天的供液量、回液量和傳統(tǒng)土培每次灌溉時(shí)的用水量。水分利用效率是指作物單位面積的經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)量與該作物生育期耗水量的比值，表達(dá)式是WUE=G/（W₁-W₂），用kg/m₃表示，其中G是實(shí)際產(chǎn)量（kg/hm₂），W₁是在整個(gè)生長(zhǎng)期供液總量（L），W₂是在整個(gè)生長(zhǎng)期回液總量（L）。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)采用Excel2003整理，利用SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.12種栽培模式對(duì)番茄植株生長(zhǎng)的影響

2.1.12種栽培模式對(duì)番茄株高的影響由圖1可以看出，定植時(shí)各處理番茄植株平均株高為25cm左右，T₁從定植后植株株高始終高于T₂番茄植株株高，全封閉液流式管道培明顯縮短了番茄幼苗定植后的緩苗期；在定植后50天，T₁植株株高比T₂植株高17.22%，并且

2種栽培模式之間的植株株高有顯著性差異。

2.1.22種栽培模式對(duì)番茄植株莖粗影響從圖2可以看出，T₁番茄植株在定植后30天時(shí)莖粗低于T₂番茄植株的莖粗；在定植30天后，T₁番茄植株的莖粗增長(zhǎng)量明顯快于T₂番茄植株莖粗增長(zhǎng)量；在定植后50天，T₁植株莖粗比T₂植株莖粗高8.04%，且2個(gè)處理之間有顯著性差異。

2.22種栽培模式番茄品質(zhì)影響

第2和第3穗果采收時(shí)，對(duì)番茄品質(zhì)測(cè)定的結(jié)果如表2。

2.2.12種栽培模式對(duì)番茄Vc含量影響維生素c是人體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，維生素C含量是番茄果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。由表2可知，在第2、3穗果中，T₂番茄果實(shí)中維生素C的含量均高于T₂；第2穗果中T₁番茄果實(shí)中為維生素C的含量比T₂高19.55%；第3穗果中T₁番茄果實(shí)中維生素c的含量比T₂高23.04%，并且2種不同的栽培模式之間均有顯著性差異。

2.2.22種栽培模式對(duì)番茄可溶性糖含量影響由表2可知，在第2穗果中T₁番茄中可溶性糖的含量比T₂低25.91%；但第3穗果中T₁番茄中可溶性糖的含量比T₂高27.35%；2種不同的栽培模式之間有顯著性差異。

2.2.32種栽培模式對(duì)番茄可滴定酸含量影響由表2可知，在第2穗果中可滴定酸的含量與Vc含量的規(guī)律正好相反，T₁的果實(shí)中可滴定酸的含量比T₂低36.36%，并且有顯著性差異；在第3穗果中T₁和T₂之間沒有顯著性差異。

2.2.42種栽培模式對(duì)番茄糖酸比影響由表2可知，在第2、3穗果中，T₁番茄果實(shí)中糖酸比均高于T₂，第2穗果T₁番茄果實(shí)中糖酸比比T₂高54.4%；第3穗果中T₁比T₂高4.9%，并且2種不同的栽培模式之間均有顯著性差異。

2.32種栽培模式對(duì)影響番茄產(chǎn)量影響

試驗(yàn)于1月24日開始采收第1穗番茄，共采收4穗果。由表3可知，全封閉管道栽培番茄在單果重、每公頃產(chǎn)量等方面均高于膜下滴灌土壤栽培；番茄管道栽培的單果重和每公頃產(chǎn)量方面分別比膜下滴灌土培多5.3%和15.0%，并且2種不同的栽培模式之間均有顯著性差異。

2.42種栽培模式對(duì)番茄植株耗水量及水分利用率情況

由表4可知，管道營(yíng)養(yǎng)液栽培模式中水分利用效率為17.72kg/m³，膜下滴灌的水分利用效率為11.87kg/m³，T。比T：水分利用效率高49.3%。

3結(jié)論

與傳統(tǒng)的“M”畦膜下滴灌栽培模式相比，由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心自主研發(fā)的全封閉管道營(yíng)養(yǎng)液培新模式，可以及時(shí)更新營(yíng)養(yǎng)液，并長(zhǎng)期有效地保證營(yíng)養(yǎng)液中各離子濃度的平衡和長(zhǎng)期處于適宜的pH值；同時(shí)保證了均勻地供給每株植株所需的水分、營(yíng)養(yǎng)元素和氧氣；而管道內(nèi)的弓背使部分植株根系處于營(yíng)養(yǎng)液外部，使根部充分吸收水肥的同時(shí)，滿足了根系呼吸作用所需的氧氣，促進(jìn)了植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和植株的新陳代謝，促進(jìn)了植株的生長(zhǎng)和果實(shí)的發(fā)育，增加了果實(shí)的產(chǎn)量，提高了果實(shí)的品質(zhì)。

全封閉管道營(yíng)養(yǎng)液栽培在保證果實(shí)產(chǎn)量的同時(shí)，完全避免了水分的無效消耗，降低了番茄整個(gè)生長(zhǎng)期間的水分消耗量，大大提高了水分的利用效率。

4討論

前人研究表明管道栽培西瓜比基質(zhì)栽培生長(zhǎng)速度很快，結(jié)瓜早，成熟快，本試驗(yàn)在全封閉式管道營(yíng)養(yǎng)液培與傳統(tǒng)的“M”型畦膜下滴灌土壤栽培番茄對(duì)比中。由于全封閉液流式營(yíng)養(yǎng)液管道栽培中營(yíng)養(yǎng)液24h循環(huán)，可以及時(shí)更新營(yíng)養(yǎng)液，保證了營(yíng)養(yǎng)液中各離子濃度的平衡和長(zhǎng)期處于適宜的pH，增加植株根部環(huán)境中氧氣含量，同時(shí)每株植株都由一根供液毛細(xì)管供液，保證了充分均勻地供給每株植株所需的水分、營(yíng)養(yǎng)元素和氧氣；而管道內(nèi)的“弓背”結(jié)構(gòu)把部分植株根系處于營(yíng)養(yǎng)液外部，使根部充分吸收水肥的同時(shí)，滿足了根系呼吸作用所需的氧氣，解決了根部環(huán)境中氣水比的矛盾，促進(jìn)了植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和植株的新陳代謝，保證了植株的生長(zhǎng)和果實(shí)的發(fā)育，增加了產(chǎn)量，在提高番茄果實(shí)維生素C、可溶性糖和糖酸比、番茄產(chǎn)量等方面，全封閉式管道培表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。

在傳統(tǒng)的露地蔬菜栽培中，水分的消耗主要有植株蒸騰、植株吸收、地表蒸騰和地下滲漏幾個(gè)方面。膜下滴灌有效地降低了地表的水分蒸騰，但是為了保證植株的長(zhǎng)勢(shì)、果實(shí)的品質(zhì)和產(chǎn)量，不可避免地造成了水分在土壤中的滲漏；全封閉式管道營(yíng)養(yǎng)液栽培集DFT和NFT2種不同栽培模式各自的優(yōu)點(diǎn)，在保證果實(shí)產(chǎn)量的同時(shí)，完全避免了水分的無效消耗，大大提高了水分的利用效率，與膜下滴灌相比，全封閉管道栽培的水分利用效率提高了49.3%；同時(shí)全封閉栽培系統(tǒng)也避免了對(duì)環(huán)境的污染。全封閉式管道營(yíng)養(yǎng)液栽培是一種節(jié)水、高效的新型栽培模式，具有應(yīng)用和推廣價(jià)值。