沈陽地區溫室番茄滴灌需水規律對長勢和產量影響研究

代永江

(沈陽市水利建筑勘測設計院有限公司，遼寧 沈陽 110000)

在當今水資源日益緊缺的背景下，灌溉費用日益增加，而作物需求量也不斷增加，這給灌溉科學提出了新的挑戰——實現經濟效益最大化與高產量豐收相結合。因此，如何將有限的灌溉用水在作物不同生育期實現優化配置，使灌溉效率最高，成為了農田節水灌溉的研究熱點。

日光溫室是當下一種高效節能的蔬菜保護地栽培設施，其采用人為設定的生產條件，在有效的單位面積上提高農業灌溉水利用效率。根據以往的設施栽培經驗，蔬菜的需水量較大，而實際的灌溉效率只達到20%～30%，其中作物有效的吸收水分只占25%左右。不科學的灌水制度和不恰當的灌水方式是浪費水資源的主要原因。因此，必須采用適宜灌溉方式，降低水資源浪費現象，減少不必要輸水損失，為農作物的生長發育、獲得高產、高收益創造必備條件。

非充分灌溉作為一種針對水資源緊缺的灌溉理念，其以作物的需水量為基礎，通過研究作物水分生長函數的目的是通過作物不同生育階段的需水量，確定水分虧缺的敏感時期，適量、適時進行灌溉，把有限的水源用在作物需水的關鍵時期，制定作物合理、科學的灌溉制度，用較少的灌水量獲得較高的作物產量，使有限的農業水資源產生最大的經濟效益。

本次試驗以番茄為研究對象，在溫室條件下采用大壟雙行膜下滴灌，與非充分灌溉理論相結合，針對番茄在沈陽地區整個生育期內的不同灌水下限展開研究，監測了土壤含水率、番茄生長指標、產量等各項指標，并基于監測數據進行了分析。

1 材料與方法

1.1 試驗處理與設計

1.1.1 試驗前準備及試驗布置

試驗所在地的沈陽重點灌溉試驗站位于蘇家屯區迎春北街31號，科研用地51.33畝。該地塊位置為東經123°19′，北緯41°39′，海拔高度38 m，可耕地面積約為25畝。試驗選用試驗站2號大棚，室內均為無柱式，骨架采用鋼平面桁架的形式。長度為54.7 m，寬度為7.5 m。

番茄種植品種選用當地品種，采用大壟雙行、南北向種植方式，株、行間距各為 0.5 m、0.5 m，每個小區根據大棚實際尺寸，規劃長為 7.5 m、壟上寬為 0.7 m，壟高為 0.2 m，相鄰兩壟中間有約為0.5 m 的操作行隔開，以避免相鄰小區的水分相互影響。試驗小區的中間鋪設一條長為 7.5 m滴灌帶(滴頭間距0.5 m)，同時在小區中間距毛管5 cm處安裝一根長度為100 cm的探管，以供TDR探測儀測量小區的土壤含水率。

1.1.2 試驗設計

為探尋提高日光溫室番茄水分利用效率的有效途徑，通過番茄滴灌試驗，設置了3 種灌水下限水平：50%田間持水量：重度水分虧缺(下文用I表示)；60%田間持水量：中輕度水分虧缺(下文用Ⅱ表示)；75%田間持水量：輕度水分虧缺(下文用Ⅲ表示)。整個生育期番茄灌水上限統一設定為 90%田間持水率(充分灌溉)為對照試驗CK。即：共4個處理(每個處理3壟)，每個處理3個重復，共12個小區(共計36壟)。各階段水分處理試驗方案見表1。

表1 溫室番茄灌水下限設計

通過測定生長、果實外觀、產量指標，研究了不同灌水下限對番茄植株生長、果實形態、產量的影響。

1.2 觀測指標與方法

1.2.1 番茄生長形態的測定

作物長勢的測定指標包括株高、莖粗，在緩苗期過后，每7天測定一次，逐棵測定。株高的測定采用米尺從番茄植株莖稈基部開始量取，待番茄植株拉秧后停止；莖粗的測定用十字交叉的方法分別量取后取平均值。

1.2.2 土壤水分的測定

土壤含水率采用TDR探測儀測量，定期采用土鉆取土、烘干法對TDR進行校正，以確保能夠準確的監測。時域反射儀測量精度2%～3%。灌水前后加測，并保證每隔5天測定1次土壤水分。每個小區選擇2個測點，用時域反射儀(TDR)的有機玻璃測管測定0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm深的土壤含水量。當所測得的數值低于試驗設定的土壤灌水下限時對該處理小區進行灌水，灌水前后加測一次。

表2 番茄各生育期階段的計劃濕潤層深度

1.2.3 作物產量的測定

果實成熟過程中，采用電子秤測量每個處理的總量，精度為0.01 g，換算成畝產，并在采收時定期采收番茄，測量其單株番茄鮮重、典型單果重，得出總產量。記錄采收日期、單株產量與單株成熟果實數目。

1.2.4 溫室溫濕度的測定

溫室內地溫采用地溫計進行測定，對每個處理的5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm土層溫度8:00和14:00各監測一次。

溫室內溫度和濕度采用溫濕度計進行測定，對溫室內溫度和濕度8:00和14:00各監測一次。

1.3 數據分析方法

(1)使用Excel對原始數據進行錄入、整理，線性回歸分析；

(2)數據分析過程中，采用SPSS軟件進行模型數據推求，包括相關分析、方差分析；

(3)繪圖過程中，采用Auto CAD軟件、Matlab軟件和Excel軟件作圖。

2 試驗結果分析

2.1 不同灌水條件下土壤水分對番茄株高的影響

株高是作物生長發育的一項基本指標，觀察不同施肥處理番茄植株株高發現，各處理株高變化趨勢基本相同，均呈現出“前矮后高”趨勢分布，在成熟期達到頂峰，株高基本保持不變，也是冠層結構對水分響應的主要體現，因此水分的過多或不足都會對株高產生影響，進而直接影響作物的光能利用和產量品質。

由圖1可以看出，不同水分處理下株高隨著生育期的變化呈現不同的趨勢；番茄株高前期處理 II 高于其他處理，但隨著番茄生育時期的變化，植株高度的生長變化為CK> III > II >I，結果期和盛果期期間植株CK和III高度較其他處理優勢明顯，造成這種結果的原因可能是開花結果期和結果盛期耗水強度大，因此CK和III植株快速生長。

由圖1和圖2可以看出，不同水分處理下株高生長速率隨著生育期的變化呈現不同的趨勢；株高生長速率從大到小依次的順序是：開花著果期>苗期>結果期>盛果期。

圖1 在整個生育期內番茄植株高度的變化

圖2 不同灌水條件下不同生育階段對番茄株高生長速率的影響

如表3、表4、表5、表6、表7，對番茄處在不同生育期內的不同灌水下限處理株高進行了方差分析，顯著性都小于0.05，達到了顯著水平，表明不同灌水處理對番茄株高有顯著影響。株高是植株直觀的生理指標，在一定程度上反映了作物根際對水分和養分吸收的優劣和植株的生長狀況。

表3 不同生育階段番茄株高生長速率的比較

表4 不同水分處理下番茄苗期株高方差分析表

表5 不同水分處理下番茄開花期株高方差分析表

表6 不同水分處理下番茄結果期株高方差分析表

表7 不同水分處理下番茄盛果期株高方差分析表

綜上，對于不同灌水處理的番茄，在生育前期，株高生長迅速，各處理間差異性顯著。可以看出處理CK和III對作物的植株高度作用明顯高于其他處理，給作物營養的積累提供了有力的保障。

2.2 不同灌水條件下土壤水分對番茄莖粗的影響

莖粗也是反映作物長勢強弱的重要指標。不同水分處理下莖粗生長速率隨著生育期的變化呈現不同的趨勢，莖粗生長速率從大到小依次的順序是：苗期>開花期>結果期>盛果期。膜下滴灌條件下番茄全生育期內莖粗的比較如表8所示，不同水分處理下番茄苗期、開花著果期、結果盛期、結果后期莖粗方差分析分別如表9、表10、表11、表12所示，膜下滴灌條件下不同生育階段對番茄莖粗生長速率的影響如圖4所示。

圖3 在整個生育期內番茄莖粗的變化

圖4 不同灌水條件下不同生育階段對番茄莖粗生長速率的影響

表8 不同生育階段番茄莖粗生長速率的比較

表9 不同水分處理下番茄苗期莖粗方差分析表

表10 不同水分處理下番茄開花期莖粗方差分析表

表11 不同水分處理下番茄結果期莖粗方差分析表

表12 不同水分處理下番茄盛果期莖粗方差分析表

所得結論如下：(1)不同水分處理對番茄苗期、開花期、結果期、盛果期莖粗生長速率在水平0.05下顯著不同。在苗期，I處理的莖粗生長速率最小(0.267 cm/d)，Ⅲ處理的莖粗生長速率最大(0.298 cm/d)，說明較高的土壤含水量有利于苗期莖粗的生長，但苗期耗水量小，所以莖粗生長速率變化較小。在結果后期植株莖粗基本無變化，說明番茄在結果后期莖稈基本停止生長，土壤含水量的變化對植株發育無太大影響。(2)各個生育期不同水分處理對番茄莖粗生長速率影響不同，其中苗期和盛果期影響差別不大，說明苗期和盛果期耗水量小。

2.3 不同灌水條件下土壤水分對番茄產量的影響

產量是衡量經濟作物的重要指標，通過產量可以得出不同灌水處理對番茄的影響。由表13可知，不同處理的產量大小為：III>CK>II>I，各灌水處理與處理I的產量比較分別增加：25.74%、47.61%、28.15%。根據不同的灌水量和灌水下限可知，處理III番茄產量最高，并且在不同灌水處理下番茄的單果均重最重、單株結果數量最多，為6.40個。說明對番茄灌水下限控制在75%時，有利于番茄增產。而灌水下限在50%時導致土壤生產能力降低，各項生理指標的構成因素在不同程度均有所降低，使番茄產量降低。

表13 不同水分處理下對番茄果實和產量的影響

如表14，對番茄產量和不同灌水處理做方差分析，顯著性為0.001，達到極顯著水平。說明不同灌水處理對番茄產量具有顯著影響，不同灌水處理影響著番茄長勢，并且最終影響番茄的產量。處理III產量最高，灌水制度更合理。

表14 不同水分處理下對番茄果實產量方差分析表

3 結語

本次試驗以番茄為研究對象，在溫室條件下采用大壟雙行膜下滴灌，針對番茄在沈陽地區整個生育期內的不同灌水下限展開研究。監測了土壤含水率、番茄生長指標、產量等各項指標。基于監測數據采用數理統計分析方法分析，得出以下結論：

(1) 不同的水分處理間，在生育前期，株高和莖粗均生長迅速，最后增長速率趨于平緩，但不同灌水處理間的差異十分顯著。

(2)在處理III(灌水下限控制在75%)時，番茄各項生理指標較好，且產量、單果均重、單株結果數量均大于其他灌水下限處理。因此，沈陽地區大棚種植番茄在滴灌條件下的適宜灌水下限為75%，即當土壤水分控制為田間持水量的75%，可達到高產、優質、節水的效果。