滴灌灌水控制下限对温室番茄产量、品质、水分利用效率的影响

祁金虎+张玉龙

摘要：采用温室小区栽培试验的方法，设置4个滴灌灌水处理，其控制下限土壤水吸力分别为20、30、35、40 kPa，各处理灌水控制上限土壤水吸力均为6 kPa。研究了滴灌不同灌水处理对番茄产量、品质、水分利用效率的影响。结果表明，在温室肥力较低的棕壤试验地上，灌水控制上限、下限土壤水吸力分别为6、30 kPa时，番茄节水、高产、优质、省工效果最佳。

关键词：温室；滴灌；灌水控制下限；产量；水分利用效率

中图分类号： S641207文献标志码： A

文章编号：1002-1302（201412-0198-03

在我国，种植业结构调整和经济利益驱动，使蔬菜成为了继粮食作物之后的第二大类农作物[1]。以温室和塑料大棚为主体的设施农业，因其经济效益远高于露地农业，面积正在逐年增加。2008年我国设施蔬菜面积约为3347万hm2，相比1980年增长了近500倍，约占全国蔬菜总种植面积的187%。以辽宁省为例，2009年设施蔬菜面积接近533万hm2，占总耕地面积的133%，约为2005年的4倍。由于蔬菜栽培设施内部长期处于一种封闭或半封闭状态，高温、高蒸发且不能接纳降水，从高产、高效、防病、环保及防止土壤退化等多方面对生产过程中的水分调控提出了更高要求。

滴灌作为设施农业中的一种新型灌溉技术，自20世纪70年代引入[JP2]我国以来，推广应用面积逐年增加[4-5]。相对于传统灌溉方式，滴灌具有良好的节水增产效果，但如何通过调控灌水指标以确保增产、优化节水效果成为温室滴灌技术推广的重要研究内容。以往研究主要集中在若干种灌溉方法节水、增产效果的比较上，而关于确定温室滴灌适宜灌水控制下限的研究相对较少[6-9]。本研究以滴灌条件下温室番茄为对象，研究不同灌水控制下限、灌水定额对番茄品质、节水增产效果的影响，以期为优化温室滴灌灌水技术指标提供理论依据。

1材料与方法

11试验时间、地点

试验于2012年在沈阳农业大学试验基地进行。番茄于5月4日定植并浇缓苗水，5月26日开始水分处理试验，8月6日拉秧。

12试验材料

供试土壤为棕壤，0～30 cm土层土壤有机质含量为1087 g/kg；全氮、全磷、全钾含量分别为136、043、2216 g/kg；速效氮、速效磷、速效钾含量分别为5682、5254、8877 mg/kg；容重为156 g/cm3。因该温室于2012年建成并投入使用，土壤基础养分含量相对较低。供试作物为番茄，品种为佳源大粉。灌溉均采用滴灌方法进行。滴灌带选用市售普通滴灌带，其上2出水孔间距为30 cm。

13试验设计

试验共设4个处理，其灌水控制下限土壤水吸力值分别设定为20、30、35、40 kPa；灌水控制上限相同，均为土壤水吸力值6 kPa。每处理3次重复，试验小区随机排列。为防止水分相互渗透，各小区之间用埋深60 cm的塑料薄膜隔开。试验过程中，每天08：00使用张力计（澳大利亚ICT公司生产观测20 cm深处的土壤水吸力变化情况，当各处理土壤水吸力值达到或超出所设定的灌水控制下限土壤水吸力值时开始灌水，单次灌水量由下式算出：

[J（]Q= （θ2-θ1×H×R×S。[J][JY]（1

式中：Q为小区单次灌水量；H为计划湿润层厚度，设定为30 cm；R为计划湿润比，即计划湿润层土壤中灌水后实际湿润体积占总体积的比例，设定为05；S为小区面积，为16 m2；θ2、θ1分别为灌水控制上限、灌水控制下限土壤水吸力值所对应的土壤体积含水量，用下式求得[10]：

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

式中：θ为土壤体积含水量；h为土壤水吸力。该公式是通过测定试验地计划湿润层内的土壤样品的持水特征曲线得到。

各灌水处理施用基肥的种类、数量相同，即整地时撒施腐熟牛粪1875 t/hm2、腐熟鸡粪25 t/hm2。定植时沟施磷酸二铵、硫酸钾各600 kg/hm2，尿素150 kg/hm2。于番茄第1穂果实膨大期和第2穗果实膨大期追肥2次，每次追施尿素 150 kg/hm2。其他田间管理措施同当地温室栽培。

14测定项目与方法

番茄坐果后每株保留3穗，每穗留3～4个果，待成熟后用称质量法计产。番茄果实中可溶性固形物、维生素C、可溶性糖、有机酸含量分别采用阿贝折光仪、2，6-二氯酚靛酚法、蒽酮法、标准碱液滴定法测定。番茄生育期内灌水量用水表计量，水分利用效率为总产量与总灌水量的比值。

15数据分析

采用SPSS 160软件对试验数据进行方差分析；采用Excel 2003软件对试验数据进行绘图分析。

2结果与分析

21灌溉指示层土壤水分吸力

土壤水分是最活跃的土壤肥力因素之一，它不仅能满足作物需水要求，而且还会影响土壤养分状况、水肥气热的调控[10]。番茄根系主要集中在0～30 cm土层，20 cm深处土壤含水量基本可以反映出番茄的需水情况。从图1可以看出，各处理20 cm深处土层土壤水分吸力均呈周期性变化趋势，且随着灌水控制下限土壤水吸力值的增大变幅增加、变动周期缩短。灌水控制下限土壤水吸力20、30、35、40 kPa处理的番茄全生育期内灌水次数分别为15、13、12、11次，与之对应的平均灌水周期分别为387、458、497、544 d。从图1还可以看出，定植后28 d水分处理开始时土壤吸力值较高，而定植69 d时追施化学肥料、控制土壤水分含量致使土壤水吸力值上升，出现最大值。

[F（W10][TPQJH1tif][F]

22灌水量

从表1可以看出，随着灌水控制下限土壤水吸力值的增大，灌水定额逐渐增加，灌溉定额逐渐降低。灌水控制下限土壤水吸力值越小，一方面达到相同灌水控制上限所需的灌水定额越小，另一方面由于番茄全生育期内土壤含水量水平越高，土壤水分表层蒸发和深层渗漏的累积量越大，灌溉定额就越大。灌水控制下限土壤水吸力值越大，一方面达到相同灌水控制上限所需的灌水定额越大，另一方面番茄全生育期内土壤含水量水平越低，土壤水分的表层蒸发和深层渗漏累积量越小，灌溉定额越小。endprint

23番茄品质

231维生素C含量

维生素C广泛存在于新鲜蔬菜、水果中，是一种良好的天然抗氧化剂，生物体内多种代谢作用需其参与完成[11]。从表2可以看出，随着灌水控制下限土壤水吸力值的增大，番茄果实维生素C含量逐渐增加。灌水控制下限土壤水吸力40 kPa处理番茄果实维生素C含量显著高于20、30、35 kPa处理，分别是它们的151、133、120倍。灌水控制下限土壤水吸力35 kPa处理番茄果实维生素C含量显著高于20 kPa处理，但与30 kPa处理的番茄维生素C含量差异不显著。这说明适当调控灌水控制下限土壤水吸力值有利于改善番茄果实维生素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质的质量比例，对达成番茄高产优质目标起着关键作用，就加工品种番茄而言，SSC每增加1%就相当于增加了25%营养产量[12]。从表2可以看出，灌水控制下限土壤水吸力35 kPa处理番茄果实SSC含量略高于20、30、40 kPa 处理，但并未达到显著性差异。这说明调控灌水控制下限土壤水吸力对番茄果实SSC含量的影响较小。

233可溶性糖、有机酸、糖酸比

可溶性糖和有机酸占番茄果实干质量的60%以上，二者是反映番茄果实品质的重要指标[13]。实践证明，良好的风味必须在较高的含糖量基础上有适宜的糖酸比，适宜糖酸比为69～108[14]。从表2中可以看出，灌水控制下限土壤水吸力40 kPa处理番茄果实可溶性糖含量要显著高于20、30、35 kPa处理，分别是它们的124、128、129倍。4个处理间有机酸含量差异不显著。灌水控制下限土壤水吸力40 kPa处理的糖酸比显著高于20、30、35 kPa处理，分别是它们的127、135、136倍，而20、30、35 kPa处理间糖酸比无显著差异。这可能是因为该温室刚建成使用，基础肥力水平相对较低，不利于番茄可溶性糖积累所致。另外，各处理间可溶性固形物含量差异均不显著。

3结论与讨论

31结论

在新建成使用、土壤类型为棕壤、肥力相对较低的温室内，以番茄为供试作物，将耕层土壤的灌水控制上限水吸力设定为6 kPa，开展滴灌灌水控制下限试验。结果表明：随着灌水控制下限土壤水吸力的增加，灌溉定额和灌水次数减少；适宜的灌水控制下限有利于提高番茄果实维生素C、可溶性糖含量及糖酸比，而SSC含量、有机酸含量受灌水控制下限的影响较小；番茄产量、水分利用效率随着灌水控制下限土壤水吸力的增加均呈抛物线状变化，其最大值均出现在灌水控制下限土壤水吸力值30 kPa处。从生产实际出发，综合考虑节水、高产、优质、经济效益、劳动生产率等多种因素，在温室土壤肥力较低的条件下，滴灌栽培番茄，灌水控制上限土壤水吸力为6 kPa时，灌水控制下限土壤水吸力以30 kPa为宜。

32讨论

321灌溉定额与番茄产量、水分利用效率的关系

本研究表明，并非灌溉定额越大，番茄产量、水分利用效率就越高，相反的是番茄产量减少、水分利用效率降低，这与前人研究结果[16]是一致的，即认为在作物达到最大产量后再继续增加灌水量对作物产量影响很小，甚至会造成减产、水分浪费。灌水控制下限土壤水吸力值小，灌水时土壤尚相对湿润，一次灌入农田的水量少，但频繁灌水会造成番茄营养生长阶段长势过盛，生殖生长时间缩短，使番茄产量减小，水分利用效率降低。而灌水控制下限土壤水吸力值大，灌水时土壤相对干燥，一次灌入农田的水量多，在灌水间隔内番茄可能会受到水分胁迫，灌水后又可能造成短期土壤水分含量过高而不利于番茄生长，且地表水分蒸发量和深层渗漏量都会增加，甚至导致耕层土壤养分被大量淋洗而向下移动，结果使番茄产量降低。

322灌水控制下限土壤水吸力与灌水次数的关系

灌水次数、灌水周期、灌水时间是作物灌溉制度的主要内容。在灌水控制上限固定的条件下，灌水控制下限土壤水吸力小，灌水定额小，灌水次数必然增加。反之则灌水次数减少。本研究得到的灌水控制下限土壤水吸力20、30、35、40 kPa处理的灌水次数分别为15、13、12、11次，灌水周期分别为387、458、497、544 d，这足以说明上述观点。理论上说，灌水后将耕层土壤含水量控制在较低水平时，少量多次灌水能够减少水分蒸发和渗漏损失，提高水分利用效率；而实际上少量多次灌水不仅不能节水，还因灌水过于频繁，造成了水分浪费、劳动成本增加。因此合理地确定灌水控制下限、上限，对作物增产、节约灌溉用水和提高劳动生产效率至关重要。

[HS2][HT85H]参考文献：[HT8SS]

[1][（#]王敬国 设施菜田退化土壤修复与资源高效利用[M] 北京：中国农业大学出版社，2011

[2]农业部 中国农业统计资料[M] 北京：中国农业出版社，2008

[3]张玉龙 保护地作物栽培节水灌溉[M] 沈阳：沈阳出版社，2010

[4]Meshkat M，Warner R C，Workman S R Evaporation reduction potential in an undisturbed soil irrigated with surface drip and sand tube irrigation[J] Trans of the ASAE，2000，43（1：79-86

[5]逄焕成 我国节水灌溉技术现状与发展趋势分析[J] 中国土壤与肥料，2006（5：1-6

[6]许贵民，刘育慧，栾雨时，等 塑料大棚黄瓜节水灌溉的研究[J] 农业工程学报，1990，6（2：56-63

[7]Sharma S G Effect of drip and furrow irrigation and nitrogen levels on yield and net returns of Tinda[J] PV Research Journal， 1996，20endprint