沈阳地区温室番茄滴灌需水规律对长势和产量影响研究

代永江

(沈阳市水利建筑勘测设计院有限公司，辽宁 沈阳 110000)

在当今水资源日益紧缺的背景下，灌溉费用日益增加，而作物需求量也不断增加，这给灌溉科学提出了新的挑战——实现经济效益最大化与高产量丰收相结合。因此，如何将有限的灌溉用水在作物不同生育期实现优化配置，使灌溉效率最高，成为了农田节水灌溉的研究热点。

日光温室是当下一种高效节能的蔬菜保护地栽培设施，其采用人为设定的生产条件，在有效的单位面积上提高农业灌溉水利用效率。根据以往的设施栽培经验，蔬菜的需水量较大，而实际的灌溉效率只达到20%～30%，其中作物有效的吸收水分只占25%左右。不科学的灌水制度和不恰当的灌水方式是浪费水资源的主要原因。因此，必须采用适宜灌溉方式，降低水资源浪费现象，减少不必要输水损失，为农作物的生长发育、获得高产、高收益创造必备条件。

非充分灌溉作为一种针对水资源紧缺的灌溉理念，其以作物的需水量为基础，通过研究作物水分生长函数的目的是通过作物不同生育阶段的需水量，确定水分亏缺的敏感时期，适量、适时进行灌溉，把有限的水源用在作物需水的关键时期，制定作物合理、科学的灌溉制度，用较少的灌水量获得较高的作物产量，使有限的农业水资源产生最大的经济效益。

本次试验以番茄为研究对象，在温室条件下采用大垄双行膜下滴灌，与非充分灌溉理论相结合，针对番茄在沈阳地区整个生育期内的不同灌水下限展开研究，监测了土壤含水率、番茄生长指标、产量等各项指标，并基于监测数据进行了分析。

1 材料与方法

1.1 试验处理与设计

1.1.1 试验前准备及试验布置

试验所在地的沈阳重点灌溉试验站位于苏家屯区迎春北街31号，科研用地51.33亩。该地块位置为东经123°19′，北纬41°39′，海拔高度38 m，可耕地面积约为25亩。试验选用试验站2号大棚，室内均为无柱式，骨架采用钢平面桁架的形式。长度为54.7 m，宽度为7.5 m。

番茄种植品种选用当地品种，采用大垄双行、南北向种植方式，株、行间距各为 0.5 m、0.5 m，每个小区根据大棚实际尺寸，规划长为 7.5 m、垄上宽为 0.7 m，垄高为 0.2 m，相邻两垄中间有约为0.5 m 的操作行隔开，以避免相邻小区的水分相互影响。试验小区的中间铺设一条长为 7.5 m滴灌带(滴头间距0.5 m)，同时在小区中间距毛管5 cm处安装一根长度为100 cm的探管，以供TDR探测仪测量小区的土壤含水率。

1.1.2 试验设计

为探寻提高日光温室番茄水分利用效率的有效途径，通过番茄滴灌试验，设置了3 种灌水下限水平：50%田间持水量：重度水分亏缺(下文用I表示)；60%田间持水量：中轻度水分亏缺(下文用Ⅱ表示)；75%田间持水量：轻度水分亏缺(下文用Ⅲ表示)。整个生育期番茄灌水上限统一设定为 90%田间持水率(充分灌溉)为对照试验CK。即：共4个处理(每个处理3垄)，每个处理3个重复，共12个小区(共计36垄)。各阶段水分处理试验方案见表1。

表1 温室番茄灌水下限设计

通过测定生长、果实外观、产量指标，研究了不同灌水下限对番茄植株生长、果实形态、产量的影响。

1.2 观测指标与方法

1.2.1 番茄生长形态的测定

作物长势的测定指标包括株高、茎粗，在缓苗期过后，每7天测定一次，逐棵测定。株高的测定采用米尺从番茄植株茎秆基部开始量取，待番茄植株拉秧后停止；茎粗的测定用十字交叉的方法分别量取后取平均值。

1.2.2 土壤水分的测定

土壤含水率采用TDR探测仪测量，定期采用土钻取土、烘干法对TDR进行校正，以确保能够准确的监测。时域反射仪测量精度2%～3%。灌水前后加测，并保证每隔5天测定1次土壤水分。每个小区选择2个测点，用时域反射仪(TDR)的有机玻璃测管测定0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm深的土壤含水量。当所测得的数值低于试验设定的土壤灌水下限时对该处理小区进行灌水，灌水前后加测一次。

表2 番茄各生育期阶段的计划湿润层深度

1.2.3 作物产量的测定

果实成熟过程中，采用电子秤测量每个处理的总量，精度为0.01 g，换算成亩产，并在采收时定期采收番茄，测量其单株番茄鲜重、典型单果重，得出总产量。记录采收日期、单株产量与单株成熟果实数目。

1.2.4 温室温湿度的测定

温室内地温采用地温计进行测定，对每个处理的5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm土层温度8:00和14:00各监测一次。

温室内温度和湿度采用温湿度计进行测定，对温室内温度和湿度8:00和14:00各监测一次。

1.3 数据分析方法

(1)使用Excel对原始数据进行录入、整理，线性回归分析；

(2)数据分析过程中，采用SPSS软件进行模型数据推求，包括相关分析、方差分析；

(3)绘图过程中，采用Auto CAD软件、Matlab软件和Excel软件作图。

2 试验结果分析

2.1 不同灌水条件下土壤水分对番茄株高的影响

株高是作物生长发育的一项基本指标，观察不同施肥处理番茄植株株高发现，各处理株高变化趋势基本相同，均呈现出“前矮后高”趋势分布，在成熟期达到顶峰，株高基本保持不变，也是冠层结构对水分响应的主要体现，因此水分的过多或不足都会对株高产生影响，进而直接影响作物的光能利用和产量品质。

由图1可以看出，不同水分处理下株高随着生育期的变化呈现不同的趋势；番茄株高前期处理 II 高于其他处理，但随着番茄生育时期的变化，植株高度的生长变化为CK> III > II >I，结果期和盛果期期间植株CK和III高度较其他处理优势明显，造成这种结果的原因可能是开花结果期和结果盛期耗水强度大，因此CK和III植株快速生长。

由图1和图2可以看出，不同水分处理下株高生长速率随着生育期的变化呈现不同的趋势；株高生长速率从大到小依次的顺序是：开花着果期>苗期>结果期>盛果期。

图1 在整个生育期内番茄植株高度的变化

图2 不同灌水条件下不同生育阶段对番茄株高生长速率的影响

如表3、表4、表5、表6、表7，对番茄处在不同生育期内的不同灌水下限处理株高进行了方差分析，显著性都小于0.05，达到了显著水平，表明不同灌水处理对番茄株高有显著影响。株高是植株直观的生理指标，在一定程度上反映了作物根际对水分和养分吸收的优劣和植株的生长状况。

表3 不同生育阶段番茄株高生长速率的比较

表4 不同水分处理下番茄苗期株高方差分析表

表5 不同水分处理下番茄开花期株高方差分析表

表6 不同水分处理下番茄结果期株高方差分析表

表7 不同水分处理下番茄盛果期株高方差分析表

综上，对于不同灌水处理的番茄，在生育前期，株高生长迅速，各处理间差异性显著。可以看出处理CK和III对作物的植株高度作用明显高于其他处理，给作物营养的积累提供了有力的保障。

2.2 不同灌水条件下土壤水分对番茄茎粗的影响

茎粗也是反映作物长势强弱的重要指标。不同水分处理下茎粗生长速率随着生育期的变化呈现不同的趋势，茎粗生长速率从大到小依次的顺序是：苗期>开花期>结果期>盛果期。膜下滴灌条件下番茄全生育期内茎粗的比较如表8所示，不同水分处理下番茄苗期、开花着果期、结果盛期、结果后期茎粗方差分析分别如表9、表10、表11、表12所示，膜下滴灌条件下不同生育阶段对番茄茎粗生长速率的影响如图4所示。

图3 在整个生育期内番茄茎粗的变化

图4 不同灌水条件下不同生育阶段对番茄茎粗生长速率的影响

表8 不同生育阶段番茄茎粗生长速率的比较

表9 不同水分处理下番茄苗期茎粗方差分析表

表10 不同水分处理下番茄开花期茎粗方差分析表

表11 不同水分处理下番茄结果期茎粗方差分析表

表12 不同水分处理下番茄盛果期茎粗方差分析表

所得结论如下：(1)不同水分处理对番茄苗期、开花期、结果期、盛果期茎粗生长速率在水平0.05下显著不同。在苗期，I处理的茎粗生长速率最小(0.267 cm/d)，Ⅲ处理的茎粗生长速率最大(0.298 cm/d)，说明较高的土壤含水量有利于苗期茎粗的生长，但苗期耗水量小，所以茎粗生长速率变化较小。在结果后期植株茎粗基本无变化，说明番茄在结果后期茎秆基本停止生长，土壤含水量的变化对植株发育无太大影响。(2)各个生育期不同水分处理对番茄茎粗生长速率影响不同，其中苗期和盛果期影响差别不大，说明苗期和盛果期耗水量小。

2.3 不同灌水条件下土壤水分对番茄产量的影响

产量是衡量经济作物的重要指标，通过产量可以得出不同灌水处理对番茄的影响。由表13可知，不同处理的产量大小为：III>CK>II>I，各灌水处理与处理I的产量比较分别增加：25.74%、47.61%、28.15%。根据不同的灌水量和灌水下限可知，处理III番茄产量最高，并且在不同灌水处理下番茄的单果均重最重、单株结果数量最多，为6.40个。说明对番茄灌水下限控制在75%时，有利于番茄增产。而灌水下限在50%时导致土壤生产能力降低，各项生理指标的构成因素在不同程度均有所降低，使番茄产量降低。

表13 不同水分处理下对番茄果实和产量的影响

如表14，对番茄产量和不同灌水处理做方差分析，显著性为0.001，达到极显著水平。说明不同灌水处理对番茄产量具有显著影响，不同灌水处理影响着番茄长势，并且最终影响番茄的产量。处理III产量最高，灌水制度更合理。

表14 不同水分处理下对番茄果实产量方差分析表

3 结语

本次试验以番茄为研究对象，在温室条件下采用大垄双行膜下滴灌，针对番茄在沈阳地区整个生育期内的不同灌水下限展开研究。监测了土壤含水率、番茄生长指标、产量等各项指标。基于监测数据采用数理统计分析方法分析，得出以下结论：

(1) 不同的水分处理间，在生育前期，株高和茎粗均生长迅速，最后增长速率趋于平缓，但不同灌水处理间的差异十分显著。

(2)在处理III(灌水下限控制在75%)时，番茄各项生理指标较好，且产量、单果均重、单株结果数量均大于其他灌水下限处理。因此，沈阳地区大棚种植番茄在滴灌条件下的适宜灌水下限为75%，即当土壤水分控制为田间持水量的75%，可达到高产、优质、节水的效果。