咸水灌溉对土壤盐分分布及设施番茄生理特性的影响

马嘉莹，王兴鹏，王洪博，王海瑞，李朝阳*

咸水灌溉对土壤盐分分布及设施番茄生理特性的影响

马嘉莹1,2，王兴鹏1,2，王洪博1,2，王海瑞1,2，李朝阳1,2*

（1.塔里木大学 水利与建筑工程学院，新疆 阿拉尔 843300；2.塔里木大学 现代农业工程重点实验室，新疆 阿拉尔 843300）

【目的】探明咸水灌溉对土壤盐分分布与设施番茄生长及生理的影响。【方法】本试验以南疆设施番茄为研究对象，设置4个灌溉水矿化度，分别为T1（2 g/L）、T2（4 g/L）、T3（6 g/L）和T4（8 g/L），并以淡水灌溉为对照（CK），开展咸水灌溉条件下设施番茄生理特性及土壤盐分分布的影响研究。【结果】在垂直方向上各处理土壤含盐量随土层深度增加逐渐减小，水平方向上盐分主要积聚在距离滴灌带20～40 cm处；结果末期盐分主要积聚在20～60 cm浅层土壤处，形成积盐区，且随着灌溉水矿化度增加积盐区逐渐扩大；2～4 g/L的咸水灌溉，对番茄株高茎粗生长具有一定的促进作用，对干物质量无显著影响，6～8 g/L咸水灌溉对作物生长抑制作用明显；当灌溉水矿化度为2 g/L，时叶绿素总量达到最大，灌溉水矿化度4 g/L时类胡萝卜素量达到最大；当灌溉水矿化度大于4 g/L时，植物器官内大量积累的活性氧已经超出保护酶的清除能力；2～4 g/L咸水灌溉在保证番茄产量的同时，可显著提高果实的品质。【结论】综合考虑设施番茄产量及品质，在淡水资源紧缺，地下咸水资源丰富的南疆地区，推荐采用2～4 g/L矿化度的咸水对设施番茄进行灌溉。

番茄；咸水；植株生长；叶片生理；产量；品质

0 引言

【研究意义】近年来，合理开发利用地下咸水资源发展农业灌溉已成为解决水资源危机的有效途径。国内外利用咸水资源进行农业灌溉已有近百年历史，合理利用咸水灌溉不会造成作物减产[1]。但不合理利用咸水灌溉会增加土壤的次生盐渍化风险[2]，当土壤含盐量积聚至植物的耐盐阈值，会导致植株出现水分失衡和渗透胁迫，进而影响其正常代谢，抑制作物生长[3]。因此，本文尝试将咸水资源在耕作精细，可控程度较高的设施番茄种植中进行合理开发利用，分析不同矿化度咸水灌溉对土壤盐分运移、设施番茄生长、生理特征、产量及品质的影响，确定适宜南疆设施番茄灌溉需求的咸水矿化度阈值，以期为南疆地区合理利用咸水资源提供理论依据，对保障南疆农业可持续发展具有重要的理论意义和应用价值。

【研究进展】国内外利用咸水进行农田灌溉的实践已经具有很长的历史，众多学者在咸水灌溉研究中虽然设置的灌溉水矿化度梯度有所不同，但得出咸水灌溉后土壤平均含盐量随灌溉水矿化度的提高逐渐增大的结果[4]。我国学者研究发现[5]经过连续2 a的咸水灌溉，发现土壤盐分主要集中分布在0～30 cm土壤中，作物根区土壤体积质量和盐分明显增加。咸水灌溉将盐分带入土壤，影响了作物根区土壤含盐量[6]，进而对作物的生长生理特性产生影响，其中短期内利用3 g/L矿化度的咸水灌溉对枸杞[7]滴灌虽使土壤盐分略有增加，但对枸杞产量影响不大，3～4 g/L矿化度咸水灌溉对设施番茄株高及茎粗生长没有明显抑制作用[8]。咸水灌溉显著降低了番茄叶片中可溶性糖量[9]，随灌溉水矿化度的升高番茄幼苗叶片中过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性均逐渐升高[10]，但Khan等[11]研究发现，耐盐性较强的作物在高浓度咸水灌溉下，可溶性糖量仍显著增大，由此可知不同作物耐盐性不同，进而可溶性糖对灌溉水矿化度的响应程度也不相同。生产实践证明，作物产量和品质的好坏直接受灌溉水矿化度的影响。陈素英等[12]研究咸水灌溉对冬小麦及夏玉米生长的影响发现，当灌溉水矿化度为2 g/L时小麦的产量达到最大，小麦和玉米的耐盐阈值分别为4 g/L和3 g/L。吴蕴玉等[13]研究发现，咸水灌溉条件下番茄果实的总酸、可溶性固形物和Vc量虽然有所提高，但单果质量却有所降低。

【切入点】目前，国内外对咸水灌溉的研究，主要集中在降水量较高或土壤盐渍化程度相对较低的地区，但适宜极端干旱和土壤盐渍化程度较高的南疆地区的灌溉阈值尚未明确，未完全了解咸水灌溉下作物耐盐机制。【拟解决的关键问题】鉴于此，本试验选用4组不同灌溉水矿化度对南疆设施番茄进行胁迫，进一步了解咸水灌溉对土壤盐分分布、作物生长、生理、产量和品质的影响。旨在揭示盐胁迫下番茄植株的生长生理指标的变化规律，以期为南疆地区设施农业合理利用咸水灌溉提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年3—7月在南疆塔里木大学水利与建筑工程学院现代农业重点实验室节水灌溉试验基地（40°20′47″—41°47′18″N，79°22′33″—81°53′45″E）连栋温室内进行，温室占地800 m2（长40 m，宽20 m）。试验地区海拔1 020 m，为温暖带极端大陆性干旱荒漠气候，气候干燥，蒸发量大，降水量稀少。年气温10.8～14.5 ℃，年降水量40.1～82.5 mm，年蒸发量1 976.6～2 558.9 mm。试验地土壤质地属砂壤土，0～80 cm土壤平均体积质量为1.43 g/cm3，平均田间持水率为0.26 g/g，平均土壤初始含盐量为1.06 g/kg。

1.2 试验设计

番茄选用当地常规品种“秦岭蔬越”，种植方式为1垄2行1带的起垄栽培模式，垄肩宽60 cm，垄高20 cm，垄间距60 cm，番茄幼苗定植在垄的两侧，株行距为30×40 cm，选用滴头间距为30 cm流量3.0 L/h的内镶贴片式滴灌带。小区总面积250 m2，每个小区长4.2 m，宽4 m，种植模式如图1所示。设置4个不同矿化度梯度的咸水灌溉处理，分别为T1（2 g/L）、T2（4 g/L）、T3（6 g/L）和T4（8 g/L），并以淡水灌溉为对照（CK），每个处理设3个重复，番茄全生育期灌水量为300 mm，灌水次数为8次。本试验根据南疆地区地下咸水离子成分，在试验地淡水（1.0～1.2 g/L）的基础上，灌溉水采取淡水和（Na2SO4）、（NaCl）、（NaHCO3）、（CaCl2）、（MgCl2）=8∶8∶1∶1∶1的化学药品混合配制成[14]。追肥采用水肥一体化，营养生长期以平衡肥（（N）∶（P2O5）∶（K2O）=15∶15∶15）为主，开花期和结果期以高钾肥（（N）∶（P2O5）∶（K2O）=12∶6∶40）为主，用量为45 kg/hm2，田间管理措施与当地生产实践保持一致，番茄生育期共122 d，于3月10日定植，6月3日留5层果打顶，试验于7月10日结束。

图1 种植模式

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤含盐量

采用电导法测定土壤含盐量：开花结果期（5月3日）和结果末期（7月3日）灌水24 h后利用土钻在距离滴灌带水平距离0、20、40、60 cm处进行取样，取样深度分别为10、20、40、60、80 cm，取样后烘干，烘干后土样经研磨后过20目筛，制作水土比5∶1浸提液并采用便携式电导仪（DDP-210）测定浸提液电导率（），最终利用烘干法标定出土壤含盐量与电导率的关系，换算土壤含盐量。标定结果如图2所示。

图2 烘干法标定结果

1.3.2 植株生长指标

株高、茎粗及干物质量：生育期末（7月3日）在每个试验小区内随机选择10株长势一致的番茄植株，从植株基部用卷尺测量株高；茎粗用电子游标卡尺测量并采用十字交叉法读数，并取其平均值；将植株从地面根部剪下105 ℃杀青30 min，然后75 ℃烘干至恒质量称量计算干物质量。

1.3.3 植株生理指标

在番茄开花结果期，每个试验小区中各选3株代表性植株，取其上部功能叶3片分别测定以下指标：叶绿素：采用95%乙醇提取、紫外分光光度计（BIOMATE160）法测定色素量；丙二醛（MDA）量：采用硫代巴比妥酸法[15]测定；脯氨酸（Pro）量：采用酸性茚三酮显色法[16]测定；可溶性糖量：采用蒽酮比色法[17]测定；蛋白质量：采用考马斯亮蓝G-250法[17]测定；抗氧化酶活性、过氧化物酶（POD）活性：采用愈创木酚比色法[15]测定；超氧化物歧化酶（SOD）活性：采用氮蓝四唑（NBT）光还原法[15]测定；过氧化氢酶（CAT）：采用高锰酸钾滴定法[15]测定。

1.3.4 番茄产量

产量在设施番茄进入采摘期后，每2～5 d人工摘收1次。每次收获时，每个小区番茄按行摘收并称质量。

1.3.5 番茄品质

在开花结果盛期（6月29日）进行第1次采摘，在各处理随机采6个鲜果样测定番茄果实的品质。可溶性固形物用手持折射仪（ATAGO－P32, Japan）测定；还原性糖用斐林试剂法测定[18]；硝酸盐用硫酸-水杨酸法测定[19]；Vc用二氯酚靛酚滴定法测定[20]。

1.4 数据处理及分析

采用Microsoft Excel 2018对数据进行整理分析，使用Origin 2018进行绘图，应用Spss 20.0-Duncan’s法检验处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 土壤盐分分布

不同灌溉水矿化度下番茄开花结果期和结果末期土壤含盐量动态变化如图3所示，各处理随生育期的推进在垂直方向上变化规律基本一致，土壤含盐量随土层深度增加逐渐减小，盐分主要聚集在浅层土壤；生育中期水平方向0～60 cm范围内土壤含盐量呈先增大后减小趋势，20～40 cm处土壤含盐量最大，土壤平均含盐量随灌溉水矿化度升高逐渐增大，其中T1处理和T2处理在浅层土壤20～40 cm处形成积盐区，T3、T4处理在0～40 cm土层距离滴灌带10～40 cm处形成椭球状积盐区；随生育期推进，水平方向盐分逐渐被淋洗至远离滴灌带处，土壤含盐量随水平距离提高逐渐增大，其中T1处理和T2处理积盐区水平方向运移至40～60 cm处，T3处理和T4处理土壤含盐量整体较高；表明随生育期推进咸水灌溉对滴灌带附近土壤具有一定淋洗作用，盐分淋洗至远离滴灌带位置，其中矿化度小于4 g/L时淋洗效果明显，滴灌带附近0～30 cm区域的土壤含盐量相对较低，形成低盐区，6～8 g/L淋洗作用明显减弱。整体来看，生育期末盐分主要积聚在浅层土壤，形成积盐区，且随着灌溉水矿化度的提高积盐区逐渐扩大，其中高质量浓度咸水灌溉土壤含盐量整体较大。由表1各土层平均积盐率可以看出，开花结果期各处理0～60 cm土壤积盐率均随土层深度增加呈先增大后减小趋势，在10～40 cm土层最大；结果末期T1处理积盐率变化规律与开花结果期基本一致，T2—T4处理积盐率随土层深度增加逐渐提高，CK积盐率在20～40 cm最大，T1处理积盐率在10～20 cm处最大；随生育期推进，CK的10～80 cm土壤积盐率逐渐减少，至生育期末0～10 cm和60～80 cm土壤处于脱盐状态，T1处理10～60 cm土壤积盐率逐增大，T2—T4处理0～80 cm土壤积盐率逐渐增大，增加幅度随灌溉水矿化度的增大逐渐提高。

图3 生育期内土壤含盐量

表1 不同处理下各土层平均积盐率

综上可知，随着矿化度的增加，灌溉水对土壤淋洗效果逐渐减弱，土壤含盐量及积盐区范围明显增大。分析认为，咸水灌溉对滴灌带附近土壤盐分具有不同程度淋洗作用，部分盐分运移至深层和远离滴灌带处，滴灌带附近土壤在灌水洗盐和蒸发积盐作用下，土壤盐分处于动态平衡状态，但距离滴灌带较远位置土壤淋洗效果较弱，在淋洗排盐和蒸发积盐作用下形成明显的积盐区。

2.2 咸水灌溉对植株生长指标的影响

从图4各处理番茄生育期末植株茎叶干物质量、株高和茎粗可知，生育期末茎叶干物质量随灌溉水矿化度的提高逐渐降低，T4处理最小达30.49 g，较CK减少75.08%；茎干物质量随灌溉水矿化度的提高呈先增加后减小的趋势，与CK相比，T1处理提高48.58%，T4处理减少47.28%；叶干物质量随灌溉水矿化度的提高呈逐渐减小的趋势；株高和茎粗随灌溉水矿化度提高呈先增加后减小趋势，在T2处理达到峰值，较CK分别增加了7.08%和9.25%。

图4 生育期末植株茎叶干物质量、株高和茎粗变化

综上可知，适宜矿化度范围内咸水（2～4 g/L）灌溉可以促进植株生长，但当灌溉水矿化度大于4 g/L时会显著抑制生长。

2.3 咸水灌溉对植株生理指标的影响

2.3.1 番茄叶片叶绿素

表2为不同处理对番茄结果期叶片的叶绿素a量、叶绿素b量、叶绿素总量和类胡萝卜素的影响。由表2可知，与CK相比，T1处理叶绿素a量显著增加，其他处理均差异不显著；T1处理叶绿素b量及叶绿素总量差异不显著，其他处理均显著减少；T4处理类胡萝卜素量差异不显著，其他处理均显著增加。且各处理叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量变化趋势一致，即随着灌溉水矿化度的增加均呈先增加后减小的规律。与CK相比，TI处理叶绿素总量增加12.93%，T2、T3、T4处理分别降低19.53%、24.10%、45.82%。可见，盐分胁迫会导致番茄叶片叶绿素的降解，且降解程度随着灌溉水矿化度的增加而增大。

表2 番茄结果期不同处理番茄叶片的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素

2.3.2 番茄叶片渗透调节物质量

在盐胁迫条件下植株能够积累有机物或无机物以提高细胞液浓度，降低渗透势而表现出的调节作用称为渗透调节[14]，较高的土壤含盐量容易对植株造成渗透胁迫，从而引起渗透调节物质的积累。从图5不同灌溉水矿化度下番茄叶片中丙二醛量（MDA）、脯氨酸量（Pro）、可溶性糖量和蛋白量可以看出，咸水灌溉对番茄叶片中MDA没有显著影响；叶片中Pro量随灌溉水矿化度的增加逐渐增加，T1、T2、T3、T4处理较CK分别增加13.18%、23.14%、142.88%和171.73%；可溶性糖量变化规律与脯氨酸量一致，T1、T2、T3、T4处理较CK分别增加20.90%、37.02%、53.90%和74.81%；低质量浓度咸水灌溉对番茄叶片蛋白量无显著影响，当灌溉水矿化度大于6 g/L时蛋白量显著增加。

图5 不同处理下渗透调节物质量

2.3.3 番茄叶片抗氧化酶系统

从图6不同灌溉水矿化度下番茄叶片抗氧化酶活性可以看出，咸水灌溉下番茄叶片SOD活性随灌溉水矿化度的提高呈先增大后减小的趋势，T2处理达到峰值，较CK增加15.92%；POD活性随灌溉水矿化度提高呈先减小后增大趋势，T1—T4处理较CK分别减小了17.73%、34.54%、32.87%和28.27%；CAT活性随灌溉水矿化度的提高逐渐增大，T4处理较CK增加50.26%。

图6 不同处理下叶片抗氧化酶量

综合来看，抗氧化酶活性变化说明番茄叶片在遭受盐胁迫时内部在不停地进行自我调节来适应和缓解逆境带来的伤害，当灌溉水矿化度小于4 g/L时，植株在自我调节能力范围内，随着灌溉水矿化度的增加逐渐超出番茄的调节能力，使其受到较严重的伤害。

2.4 咸水灌溉对番茄品质和产量的影响

从图7可知，咸水灌溉下设施番茄果实品质指标可知，设施番茄各项品质指标均随灌溉水矿化度的提高呈先增大后减小的趋势，与CK相比，咸水灌溉下可溶性固形物显著增加（<0.05），T2处理最大高了14.50%；可溶性糖量在T3处理下最大，提高了2.76%；硝酸盐量显著增加（<0.05），T2处理最大，提高了119.45%；Vc量显著增加（<0.05），T2处理最大，提高了107.41%。从表3不同灌溉水矿化度下番茄产量及品质等指标可以看出，果硬度在0.55～0.69 N之间，T1处理最大，较CK提高了11.29%；单株结果数及果硬度随灌溉水矿化度变化趋势均与产量一致，2～4 g/L咸水灌溉可显著提高单株结果数，单果质量与灌溉水矿化度负相关（相关系数为0.974 2）；产量随灌溉水矿化度的提高呈先增大后减小的趋势，T1处理的产量最高，达到36 046.90 kg/hm2，比CK显著增加9.09%；与相比CK，T2、T3、T4处理则显著降低（<0.05）。综合考虑番茄的产量和品质等指标，2～4 g/L矿化度的咸水灌溉，有利于番茄品质的提高及产量的形成。

图7 不同处理下番茄品质指标

表3 不同处理下番茄的产量等指标

3 讨论

本研究表明，土壤含盐量随土层深度增加逐渐减小，盐分主要聚集在浅层土壤，且随灌溉水矿化度的提高而增加，表明咸水灌溉会增加土壤含盐量，且土壤蒸发使得盐分在土壤表层聚集[21]。生育中期随滴灌带距离增加呈先增大后减小的趋势，这是因为不断进入土体的水分对土壤中的盐分有一定淋洗作用，可将土体中过多的盐分带出根区[22]，在毛细管作用下盐分在20～40 cm处积聚形成积盐区，且随灌溉水矿化度的提高积盐区范围不断向深层土壤扩散，随生育期推进，水平方向盐分逐渐被淋洗至远离滴灌带处，生育期末盐分主要积聚在0～20 cm浅层土壤，形成积盐区，且随着灌溉水矿化度的提高逐渐增大，其中高质量浓度咸水灌溉土壤含盐量整体较大。这与Pasternak等[23]经过连续2 a的咸水灌溉，发现土壤盐分主要集中分布在0～30 cm土壤中，作物根区土壤体积质量、盐分、pH值和土壤含水率明显增加的结果基本一致，众多学者在咸水灌溉研究中虽然设置的灌溉水矿化度梯度有所不同，但总体得出咸水灌溉后土壤平均含盐量随灌溉水矿化度的提高逐渐增大的结果[4]。但与李丹等[9]的研究发现咸水灌溉并没有增加土体的盐分，只是盐分在土体内进行了重新分布的结果不完全一致，这是可能因为本试验在日光温室内进行，未受到降水影响，因此经过多次咸水灌溉后，土壤含盐量显著增加。

土壤是作物赖以生存的物质基础，土壤含盐量对作物生长及生态平衡产生了严重的影响。植株生长发育对盐分胁迫非常敏感，可以通过生长指标来评价植株的耐盐能力和盐分胁迫程度[16]。本研究表明，灌溉水矿化度对植株生长影响较大，各处理间差异显著，利用矿化度2～4 g/L的微咸水灌溉会促进番茄株高茎粗，这与前人[24]研究结果适当盐分范围内的咸水灌溉可促进番茄生长的结论相一致；孟庆英等[25]研究发现，不同盐分浓度胁迫下番茄叶片叶绿素量先升高后降低然后趋于平稳，这与本研究一致。而万晓等[26]研究认为，随着盐分浓度提高，植株叶绿素量及总生物量逐渐降低，这与本研究发现随着灌溉水矿化度的提高总干物质量逐渐降低的趋势一致，但与本研究发现叶绿素和类胡萝卜素均随着灌溉水矿化度的增加均呈先增加后减小的规律不完全一致，主要原因是其试验期仅进行1次咸水灌溉，且仅对苗期番茄进行观测，试验期较短植株受盐分影响不显著。

盐胁迫影响植株的生长通过渗透胁迫过程实现。植株体内的可溶性糖、脯氨酸（Pro）等可溶性物质能通过细胞内渗透调节等方式缓解渗透胁迫。姜淼等[27]认为MDA量可以作为植株耐盐性的鉴定，且MDA 量与植株耐盐性呈负相关关系。李丹等[9]研究发现，咸水灌溉对番茄叶片MDA量无显著影响，这与本研究结果一致。周广生等[28]认为，脯氨酸的积累量与其耐盐性呈负相关关系，脯氨酸积累可能是植物受到盐害的表现，本研究也发现叶片Pro量随灌溉水矿化度的增加逐渐增加。可溶性糖是植株的主要渗透调节剂，也是合成其他有机溶质的碳架和能量来源，对细胞膜和原生质胶体起稳定作用[29]。有研究表明[30]在逆境胁迫下植株积累的可溶性糖越多，本研究同样发现，随灌溉水矿化度的增大可溶性糖量逐渐增加，说明灌溉水矿化度越高植株受到逆境伤害越大。可溶性蛋白为重要的渗透调节物质和营养物质，其增加和积累能提高细胞的保水能力，对细胞的生命物质及生物膜起到保护作用，因此经常用作筛选抗性的指标之一。本研究发现，蛋白量均随灌溉水矿化度的增加逐渐增加，番茄植株可以通过渗透调节物质的增加来适应一定的盐胁迫环境。而周丹丹等[31]通过盐分胁迫香樟和朴树幼苗研究发现，随着灌溉水矿化度的提高幼苗叶片的Pro、可溶性糖和蛋白量均表现出先增加后减小的趋势，可能是由于该试验灌溉水矿化度梯度与本试验设置不同，且不同植物的渗透调节物质缓解渗透胁迫具有一定的差异性[32]所致。当植株生长在正常环境中时，植株体内的活性氧（ROS）的产生与消除保持动态平衡状态，而当植株在遭受盐胁迫时会打破植物体内原有ROS代谢的平衡[33]，是植株遭受逆境损害的主要原因之一。只有提高或保持高水平逆境保护酶活性，才能去除ROS将其保持在低水平，防止ROS破坏生物膜的结构和功能[34]。随着灌溉水矿化度提高杜鹃叶片SOD活性先上升后下降，且显著高于对照[35]，这与本研究结果相似。本研究发现随灌溉水矿化度的提高果实中POD活性逐渐增大，植株叶片POD活性呈先减少后增加的趋势，当灌溉水矿化度达到4 g/L时最小。这与张海英[36]对辣椒芽苗的研究得出的在盐胁迫下，随着盐浓度升高，辣椒幼苗POD活性呈先下降后上升的趋势结果一致，推测番茄叶片在咸水灌溉条件下，SOD、POD、CAT之间存在协同作用，SOD与POD形成互补。

一定的盐分胁迫有利于提高设施番茄产量和果实的品质，Campos等[37]研究咸水灌溉对番茄产量品质的影响发现，灌溉水矿化度的增加造成经济效益和总产量分别减少11.9%和11.0%，但可溶性固体和可滴定酸度分别增加13.9%和9.4%。王相平等[38]认为作物产量随灌溉水矿化度的增加而降低，当灌溉水矿化度达1.5 g/L时可获得较高的产量。本研究表明，番茄产量随灌溉水矿化度的提高呈先增大后减小趋势，采用2 g/L的咸水灌溉时产量最佳，采用4 g/L的咸水灌溉时番茄的可溶性固形物量、硝酸盐量及Vc量均达到最佳，且与淡水灌溉相比，产量仅减少5.12%未达显著水平（＜0.05），然而杨文杰等[21]研究认为，不同盐分对番茄的产量没有显著影响，这与本研究发现，用2～4 g/L的咸水灌溉可以保证番茄产量，6～8 g/L的咸水灌溉番茄产量显著降低的结果有所不同，可能是由于其灌溉方式为膜下滴灌，灌水后盐分淋洗至深层土壤和垄间，而覆膜有效抑制了土壤蒸发，降低了盐分在作物根区积聚现象，弱化了灌溉水矿化度对作物的影响，另外，其灌水最大矿化度设置相对较低，仅为5 g/L，可能未找到灌溉水矿化度对作物产量的影响阈值，加上供试番茄品种不同，存在耐盐程度的差异，进而导致研究结果有所不同。综合以上分析表明，采用1～4 g/L的咸水灌溉对设施番茄的生长和产量是安全的。

4 结论

1）各处理生育期内垂直方向上土壤含盐量变化规律基本一致，即随土层深度增加逐渐减小；水平方向随生育期的推进，盐分逐渐向远离滴灌带处运移，生育期末盐分主要积聚在0～20 cm浅层土壤，形成积盐区，且随着灌溉水矿化度的提高逐渐扩大，高质量浓度咸水灌溉使土壤含盐量整体偏大。

2）2～4 g/L的咸水灌溉，对番茄株高茎粗生长具有一定的促进作用，对干物质量无显著影响，6～8 g/L咸水灌溉对番茄生长抑制作用明显；当灌溉水矿化度为2 g/L时叶绿素总量达到最大，4 g/L时类胡萝卜素量达到最大。

3）当灌溉水矿化度大于4 g/L时，植物器官内大量积累的活性氧已经超出保护酶的清除能力；2～4 g/L咸水灌溉在保证番茄产量的同时，可显著提高果实的品质。综合考虑土壤盐分、植株生长生理及产量初步认为，在淡水资源紧缺，而地下咸水资源丰富的南疆地区，可以尝试采用2～4 g/L矿化度的咸水对设施番茄进行灌溉。

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The Effects of Saline Water Irrigation on Soil Salinity and Physiology of Greenhouse Tomato

MA Jiaying1,2, WANG Xingpeng1,2, WANG Hongbo1,2, WANG Hairui1,2, LI Zhaoyang1,2*

(1. College of Water Conservancy and Civil Engineering, Tarim University, Alar 843300, China;2. Key Laboratory of Modern Agricultural Engineering, Tarim University, Alar 843300, China)

【Objective】Saline groundwater is a complementary water resource for irrigation in Xinjiang, but its application needs calculated management. The aim of this paper is to study the impact of saline water irrigation on soil salt content and physiology of greenhouse tomatoes.【Method】The experiment was conducted in southern Xinjiang, and the crop was drip-irrigated using water with salinity at 2 g/L (T1), 4 g/L (T2), 6 g/L(T3) and 8 g/L (T4), respectively. Fresh water irrigation was taken as the control (CK). The irrigation amount and irrigation frequency in all the treatments were the same. In each treatment, we measured soil salt content and physiological indexes of the crop. 【Result】Vertically, soil salt content decreased along the depth, regardless of the treatments; horizontally, soil salt accumulated in soil 20～40 cm away from the emitter. At the end of the growth period, salt accumulated predominantly in 20～60 cm soil layer. Salt accumulation area increased with the increase in irrigation water salinity. Irrigating with water salinity in 2～4 g/L promoted tomato growth and thickened its stems, despite of its insignificant effects on dry biomass. Increasing water salinity to 6～8 g/L inhibited crop growth. When water salinity was 2 g/L, the total chlorophyll and carotenoid contents in the crop maximized. When water salinity was greater than 4 g/L, a large amount of active oxygen accumulated in organs exceeded the scavenging capacity of the protective enzymes. Irrigation when water salinity was in 2～4 g/L improved both fruit yield and quality.【Conclusion】Considering salt distribution and plant growth, groundwater with salinity in the range of 2 to 4 g/L can be used as a complementary water resource to irrigate greenhouse tomatoes in southern Xinjiang.

tomato; salt water; plant growth; leaf physiology; yield; quality

1672 - 3317（2023）01 - 0064 - 09

S275.6；S274.1；S273.4

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022060

马嘉莹, 王兴鹏, 王洪博, 等. 咸水灌溉对土壤盐分分布及设施番茄生理特性的影响[J]. 灌溉排水学报, 2023, 42(1): 64-71, 99.

MA Jiaying, WANG Xingpeng, WANG Hongbo, et al. The Effects of Saline Water Irrigation on Soil Salinity and Physiology of Greenhouse Tomato[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(1):64-71, 99.

2012-01-28

塔里木大学校长基金创新团队项目（TDZKC202002）；国家自然科学基金项目（51669032）；兵团科技攻关项目（2018AB027）

马嘉莹（1998-），女。硕士研究生，主要从事灌溉排水理论与节水灌溉研究。E-mail: mjy980315@163.com

李朝阳（1986-），男。副教授，主要从事干旱区节水灌溉理论理论与技术研究。E-mail: lizhaoyang2i1@163.com

责任编辑：白芳芳