不同負壓供水灌溉對番茄產量及水分利用效率的影響

黃夢琪

(楊凌職業技術學院，陜西 楊凌 712100)

負壓灌溉是一種將灌水器埋入地下以實現作物對水分連續自動獲取的節水灌溉技術，這種灌水技術無能耗且無需提水加壓。作物由于根系的吸水作用使土壤水勢下降，而負壓灌溉技術正是以土壤水勢(即土壤吸力)作為水分進入根際土壤為動力來實現作物對水分的連續自動獲取，以滿足整個生育期的水分需要[1～4]。目前的田間灌水方式不僅浪費了水資源，還使得土壤溫度降低，甚至還造成傷根、土壤肥力流失及板結等現象，并且棵間蒸發增大。負壓灌溉技術可以減小土壤棵間蒸發、水分滲漏等問題，并極大地提高水分利用效率，從而實現節水的目的[5～7]。

番茄是我國設施栽培的主要蔬菜種類之一，其全生育期需水量大，為獲得較高產量，往往出現過量灌溉[7]，而我國又是農業大國且水資源短缺，為更好地提高灌溉水的水分利用效率實現節約用水，又能有效解決當前設施農業灌水中對蔬菜的有效水分控制，筆者試驗采用負壓灌溉技術對盆栽番茄植株產量、耗水規律及水分利用效率進行了探究，以期為溫室栽培作物在負壓灌溉技術條件時提供一些理論參考。

1 材料與方法

試驗于2019-2020年在西北農林科技大學教育部旱區農業水土工程重點實驗室的灌溉試驗站(東徑108°24′，北緯34°20′，海拔521m)進行。由于試驗為溫室盆栽試驗，故不考慮地下水和降雨的補給量，負壓灌溉可直接為根系層補水，且每次灌溉量少，因此地表徑流量和深層滲漏量不予考慮。供試品種為農粉果3號，為雜交種，早春茬番茄,于2019 年3月21日定苗，7月18日拔秧整地；秋冬茬番茄于2019 年7月31日定苗，12月16日拔秧整地。試驗盆的尺寸選擇高42 cm，底部直徑30 cm的塑料盆，土壤水分保持至田間持水量，肥料、生根粉、殺蟲劑與土壤充分混勻后一次性施入，選擇長勢較好的番茄幼苗移栽至盆中并澆足定根水，每盆移栽2棵，待還苗后通過負壓灌溉裝置實現番茄對水分的連續自動獲取。

試驗設置 1 項常規灌溉處理(T1)作為對照，4 項不同負壓處理(T2、T3、T4 和 T5)分別為 0，-5，-10 和-20kPa，每個處理設置 5 個重復。常規灌水每次澆水 1L，將土壤平均含水量控制在田間持水量70%～85%。水分利用效率(WUE) =生物產量(gDW)/耗水量(kg)[2]。

2 結果與分析

2.1 不同負壓供水灌溉下土壤含水率的變化

通過對各處理土壤含水率變化情況分析可知(圖1)，對照灌水處理T1的土壤含水率變化起伏較大，采用負壓灌水方式的處理隨著負壓的增大，土壤含水率呈降低趨勢。T2、T3、T4處理的平均土壤含水率與對照處理相比分別高出了110.7%、80.3%和32.5%，與對照處理T1相比，T5處理土壤含水率降低了30.1%，而且T5處理的供水量小于其蒸散量，土壤含水率也呈持續下降的趨勢，這說明隨著生育期的推進供水負壓值過大是不利于土壤水分供應的。通過觀察發現T2、T3、T4處理土壤含水率的變化波動很小，負壓供水系統對作物的供水是持續、平穩的。

圖1 土壤含水率變化情況

2.2 不同負壓供水灌溉對盆栽番茄產量的影響

通過分析發現，盆栽番茄春茬和秋茬的產量在不同負壓供水灌溉下變化規律相似(圖2)，其中處理 T2、T3、T4處理之間番茄產量無顯著差異，但是均高于T1、T5處理。由圖2可知不同負壓供水灌溉處理中，番茄產量隨著負壓的增大呈先增大后減小的變化趨勢，T2、T3、T4處理與T1處理相比春茬分別增產32%、98%、67%，而T5處理與T1處理相比番茄產量減少了37.2%；秋茬T2、T3、T4處理與T1處理相比分別增產28.9%、101%、82.3%，與T1處理相比T5處理的產量也有所下降，這說明不同負壓值供水會影響盆栽番茄的產量，但是試驗發現選擇適當的供水負壓值，是能夠獲得較高產量的(如圖2，不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著)。

圖2 不同負壓灌溉下盆栽番茄產量變化

2.3 不同負壓供水灌溉下盆栽番茄耗水量的變化規律

根據試驗觀察得知(表1)，在番茄全生育期間，隨著時間的推移，盆栽番茄的階段耗水量變化規律呈現為先升高后降低。通過對番茄各生育期耗水量對比發現，在苗期，負壓供水灌溉處理T2、T3、T4、T5的階段耗水量均低于對照處理T1，降低幅度為 24.3%～25.7%(P<0.05)，試驗還發現坐果期和開花期的階段耗水量均要高于其他生育期，各處理在這兩個生育期的耗水量可占到全生育期耗水量的 32.8%～43.6%(春茬)和30.3%～41.1%(秋茬)，這說明坐果期和開花期是番茄生長需水量最大的生育時期，也是番茄是否能健康生長并獲得高產的重要時期，因此，在這兩個時期應給予番茄充分的水分和養分。

表1 不同負壓供水灌溉對盆栽番茄耗水量的影響

2.4 不同負壓供水灌溉下盆栽番茄的供水量及水分利用效率

由供水量隨時間變化分析發現(圖3、圖4)，T1～T5處理的供水速率呈現為“快-慢-快”的趨勢，不同處理累積供水量均表現為T3處理﹥T2處理﹥T4處理﹥T1處理﹥T5處理，春茬和秋茬T2、T3、T4處理較T1處理供水量分別高出了128.3%、93.1%、20.6%%、和103.5%、87.8%、21.4%，土壤平均含水率分別高出了131.3%、79.1%、28.3%和128.7%、77.3%、26.9%，這說明春茬和秋茬的不同負壓灌溉處理中T4處理的節水效果較好，由此也可知適當的灌水負壓值控制灌溉可以達到平衡供水和節水的目的。

圖3 供水量隨時間的變化情況(春茬)

圖4 供水量隨時間的變化情況(秋茬)

隨時間的推移，番茄總耗水量(T1～T5處理的)逐漸增加，春茬和秋茬的番茄總耗水量在不同供水負壓條件下，均是T3 處理最高，且明顯高于T4和T5處理。至收獲時，T3處理春茬和秋茬的總耗水量分別達5 719 cm3和6 102 cm3，較T4處理高 53.9%和59.8% ，較T5 處理高68.1%和63.7%。這說明隨著供水負壓值的降低，番茄的總耗水量呈下降趨勢。通過分析還發現，負壓灌溉各處理中，T2、T3、T4處理番茄總耗水量與T1處理相比，春茬提高了60.5%、84.1%、15.3%，秋茬提高了79.4%、57.1%、19.2%；T2、T4、T5處理的水分利用效率與T1相比春茬提高了12.1%、9.4%、7.9%，秋茬提高了13.2%、8.9%、7.4%，而T3處理雖然耗水量最大但是同時產量最高，水分利用效率也最高，分別高出對照T1處理20.6%和22.7%。

表2 不同負壓灌溉對盆栽番茄產量及水分利用效率的影響

3 結論

作物要實現增產，灌溉是先決條件。如何進行合理灌溉并充分提高水分利用效率，是目前節水農業研究的關鍵問題[8～9]。番茄是我國普遍種植的蔬菜，也是目前設施農業的主要農產品之一，為了保證在節水灌溉方式下植株正常生長并獲得較高產量，在番茄的整個生育期需保證持續有效的供水。筆者試驗對盆栽番茄在0.0～-20.0 kPa 的負壓供水灌溉條件下的生長發育及水分利用效率進行了研究，結果顯示隨著供水負壓值的降低，番茄的水分利用效率有所提高，但生物產量下降，而各處理中產量以-20.0 kPa處理為最低。因此，分析不同供水負壓對番茄生長、水分利用效率及產量的影響，適宜的供水負壓值為-10.0 kPa。

筆者試驗中的盆栽番茄階段耗水量的變化規律為先上升后下降，階段耗水量表現為座果期和開花期最高，可占到全生育期總耗水量的 32.8%～43.6%(春茬)和30.3%～41.1%(秋茬)，說明這兩個時期是番茄健康生長需水關鍵期，水分和養分供給不足會影響番茄的生物產量。

筆者試驗以溫室盆栽作物為研究對象，而且這種栽培方式種植面積小，不受天氣、降水等環境條件的影響，且負壓灌溉屬于局部灌水，每次灌水量小，這避免了傳統灌溉中管道、部件等損壞等現象，因此筆者研究成果可在溫室栽培作物及設施農業發展中推廣。