椰糠栽培番茄耗水量与气象因子相关性研究

岳焕芳，程 明，徐厚成，安顺伟，孟范玉，王志平，胡潇怡

(北京市农业技术推广站，北京 100029)

0 引 言

与常规的土壤栽培设施农业相比, 无土栽培产量高、品质优、劳动强度低、整体效益较好等优点, 具有150余年的发展历程，在推动园艺、农业及林业的生产发展和农业现代化方面发挥了举足轻重的作用[1]。椰糠颗粒较粗，有较强的吸收力，排水保肥能力优良，成为一种新型的蔬菜无土栽培基质。蔬菜椰糠栽培在我国已经有60多年的历史，但迄今还局限于一些观摩性展示性的农业园区，大规模的生产性普及鲜有报道[2]，精准的水肥管理是限制其发展的一项重要因素。

水分是影响温室作物产量及品质的主要因素之一[3]，根据作物需求进行水分养分供应研究是无土基质栽培技术的关键，掌握作物耗水量对于提高水资源利用效率和制定科学的灌溉制度具有重要意义[4]。番茄具有口感好营养高等有点，在日光温室中得到广泛种植[5]，很多学者研究制定了不同种植条件下的番茄灌溉制度，刘学军等制定了日光温室土栽春茬番茄全生育期适宜的膜下滴灌灌水次数为29 次，平均灌水周期为4～5 d，平均次灌水量210 m3/hm2，适宜的灌溉定额为6 150 m3/hm2[6]，焦永刚等人研究了棉籽皮与蛭石按体积比1∶1比例混合的复合基质条件下，番茄每次灌水量为375 m3/hm2, 整个生育期灌水总量为6 000 m3/hm2[7]。很多学者研究结果都表明耗水量与气象因子之间存在一定的相关性，可以利用气象因子指导田间灌溉，冶永新等人[8]选择新疆吐鲁番地区日光温室番茄为研究对象，利用实测茎流数据及环境气象资料，分析了在开花坐果期番茄植株蒸腾变化规律及其与环境气象因子的关系；提出了吐鲁番地区日光温室番茄的灌溉制度。李珊等人使用BP 神经网络对番茄需水量进行模拟，结果表明回归方程法能够较为准确地模拟日光温室水日蒸发量和基质水分日蒸发量[9]。但是，目前针对椰糠栽培条件下番茄灌溉制度研究缺乏，尚没有适宜的灌溉量和灌溉频率的数据，本研究旨在摸清无土栽培春茬番茄椰糠栽培条件下，整个生育期具体耗水量，确定与气象因子的关系，建立灌溉量决策支持系统, 得出相应的数学模型,以期对番茄在不同季节不同天气状况下的灌溉量进行指导。

1 试验材料和方法

1.1 试验地点

试验地设在北京市顺义区木林镇王泮庄村绿富农基地。东经116°65′，北纬40°13′，在日光温室内开展试验。供试番茄品种为“迪安娜”，采用育苗移栽方式，1月12日播种，2月29日完成定植，6月26日拉秧。采用椰糠基质(在Fibre Dust公司购买)，小行距为10 cm，大行距为1.6 m，株距为30 cm，植株密度约为30 900 株/hm2。

1.2 试验方法

采用水量平衡法测定番茄的耗水量[10]，水量平衡法的基本原理是根据计算区域内水重的收入和支出的差额来推算作物蒸发蒸腾量，水量平衡方程如下：

ET=G1-G2-G3+(I-B-E)

(1)

式中：ET为每天每颗番茄蒸发蒸腾量，kg；G1、G2分别为每天每棵的植株和基质总的重量差值，kg；G3为每天每棵植株鲜重变化，kg；I为每天每棵的灌溉量，kg；B为每天每棵的回水量，kg；E为回水蒸发量，kg。

1.3 项目测定

第一、测定番茄逐日的耗水量变化：①每天上午9∶00 称取基质和番茄植株的总重量；②称取单个基质条(6颗番茄)回水量；③测定所选基质条内6根滴箭单位时间内的出水量，确定每天单个试验基质条的灌溉量；④记录蒸发皿损失水重量，从而计算出每天回水的蒸发损失量；⑤每30 d，取3棵番茄植株称取鲜重，平均至每一天的鲜重变化。第二、测定各生育时期番茄逐小时耗水量变化：分别选择苗期3～4片叶，开花期10片叶，结果期15片叶、成熟采摘期(叶片数量稳定之后)从上午9∶00开始，到下午6∶00结束，测定每个小时的植株重量变化。注：称量耗水量日变化当天不浇水，每个生育期各选择晴天和阴天测定两次重复。第三、在日光温室内安装HOBO 气象站，每隔10 min采集一次温度、相对湿度、光辐射等气象因子数据，将耗水量与气象因子进行相关性分析。

2 结果分析

2.1 无土栽培春茬番茄逐日和逐小时耗水量

表1为无土栽培春茬番茄逐日和逐小时不同生育时期耗水量，从图中可以看出，整个生育期耗水量呈现增加的趋势，苗期逐日耗水量为94.1 mL/株，开花期为539.2 mL/株，结果期为746.8 mL/株。苗期逐小时耗水量为17.1 mL/株，开花期逐小时耗水量为44.4 mL/株，结果期逐小时耗水量为76.4 mL/株。逐日耗水量整个生育期呈现逐渐增加的趋势，单株的逐日耗水量变化范围是21.3～1 913.1 mL，单株整个生育期累计耗水40.0 L。逐小时耗水量日变化趋势是先增加后下降，下午1∶00左右为每日的耗水高峰期，整个生育期平均逐小时耗水量为50.9 mL。

2.2 无土栽培春茬日光温室内环境因子

图2为日光温室内平均温度、平均相对湿度、每天累计光辐射能的变化趋势图，从图2中得出，温室内温度趋势平稳，整个生育期最低温度为13.0 ℃，最高温度为26.9 ℃，番茄最适生长温度为20～25 ℃，3月份温度偏低，平均温度为20.4 ℃，5、6月份较适宜番茄生长，平均温度分别为21.1 ℃和23.6 ℃。相对湿度的变化范围是24.7%～96.0%，整个生育期平均相对湿度为71.1%。整个每天的累计光辐射能平均为1 239.8 J/cm2。

2.3 无土栽培番茄不同生育期耗水量和气象因子的关系

表1、表2分别为番茄不同生育期群体日耗水量、小时耗水量与气象因子相关性分析，从表1中数据可以，番茄的日耗水量、小时耗水量与平均温度、累计光辐射能均呈正相关，与平均相对湿度呈负相关。小时耗水量比日耗水量与气象因子相关性强，开花期和结果期的相关性强于苗期，日耗水量只与累计光辐射能呈现极显著的正相关关系，相关性系数分别为：0.64*、0.74*、0.74*；逐小时的耗水量与累计光辐射能呈现极显著的相关性，系数分别为：0.85*、0.91**、0.87**。

图3为无土栽培春茬番茄耗水量与累计光辐射能的关系，将无土栽培春茬番茄耗水量与气象因子进行相关性分析，得出耗水量与累计光辐射能相关性最强，光照强度是指作物单位面积上接受的光通量,它是影响作物生长的一个重要因素。苗期番茄逐日耗水量与累计光辐射的关系为y=0.082 2x-3.331(R2=0.403 1，0.635**)，开花期番茄逐日耗水量与累计光辐射的关系为y=0.467x-38.34 2(R2=0.540 2，0.735**)，结果期番茄逐日耗水量与累计光辐射的关系为y=0.733 9x-102.92(R2=0.551 9，0.743**)，苗期番茄逐小时平均耗水量与每小时累计光辐射的关系为y=0.324 7x-7.611 9(R2=0.718 5，0.848**)，开花期番茄逐小时耗水量与每小时累计光辐射的关系为y=0.278 6x+9.647 9(R2= 0.835 7，0.914**)，结果期番茄逐小时耗水量与每小时累计光辐射的关系为y=0.386 3x+23.452(R2=0.752 1，0.867**)。

图1 无土栽培春茬番茄逐日和逐小时不同生育时期耗水量

图2 无土栽培春茬日光温室内气象因子

生育时期相关性日耗水量/(mL·株-1)累计光辐射能/(J·cm-2)平均温度/℃平均相对湿度/%苗期日耗水量1.000.64*0.37-0.60累计光辐射能0.64*1.000.50-0.65平均温度0.370.501.00-0.41平均相对湿度-0.60-0.65-0.411.00开花期日耗水量1.000.74*0.26-0.58累计光辐射能0.74*1.000.39*-0.46平均温度0.260.39*1.00-0.17平均相对湿度-0.58-0.46-0.171.00结果期日耗水量1.000.74**0.40*-0.29累计光辐射能0.74**1.000.39*-0.52平均温度0.40*0.39*1.00-0.27平均相对湿度-0.29-0.52-0.271.00

表2 番茄不同生育期群体小时耗水量与气象因子相关性分析

图3 无土栽培春茬番茄耗水量与累计光辐射能的关系

3 结果与讨论

试验结果表明，供试番茄的日耗水量在21.3～1 913.1 mL/株，整个生育期耗水总量为40.0 L/株，70%的耗水集中在结果期，与黎健荣[11]、孔德杰[12]等人研究结果相同。耗水量与气象因子之间存在线性关系，其中，光辐射能与耗水量相关性最强，与前人研究结果一致，周继华等人研究结果表明番茄耗水量与光照强度呈显著相关[13]，马福生在红掌的试验结果表明日耗水量与光合有效辐射和太阳辐射呈极显著的线性正相关关系[14]，光照对蒸腾速率的影响首先是引起气孔的开放,减少气孔阻力,促进气孔的开启,从而增强蒸腾作用,蒸腾速率加大。其次,光照可以提高大气与叶子温度,增加叶内外蒸汽压差,加快蒸腾速率。当光照强度增加时,作物的蒸腾速率将相应增加当光照强度降低时,蒸腾速率将相应降低，光照对作物的蒸腾速率有直接影响,从而对作物的水分散失也有很大影响。试验制定了不同生育时期的灌溉模型，黄红霞[15]曾在土栽条件下制定了番茄依据气象因子的灌溉模型，验证了其可行性，本试验得出椰糠栽培春茬番茄苗期、开花期、结果期逐小时耗水量与累计光辐射能的线性方程式分别为y=0.082 2x-3.331，y=0.467x-38.342，y=0.733 9x-102.92，为下一步无土椰糠栽培春茬番茄灌溉决策的制定提供了数据支撑，未来可实现利用可量化的气象因子，智能化科学灌溉。

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