根系分區(qū)交替滴灌周期對番茄生長的影響

盧江海

（江西省水利科學院，江西南昌 330029）

根系分區(qū)交替滴灌（Alternate Partial Rootzone Drop Irrigation，APRDI）是利用作物遺傳和生態(tài)生理特性及干旱脅迫信號（ABA）的響應機制，通過水分調(diào)控，以達到節(jié)水高效、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和提高水分利用效率目的的控制灌溉技術。

番茄需水量較高，不同的灌水方式對番茄生長影響顯著。番茄生長指標的狀況直接反映了番茄光合產(chǎn)物的量，而番茄體內(nèi)的各種代謝都離不開水分的參與。因此以溫室番茄為試驗對象，研究在番茄根系分區(qū)交替滴灌下不同的交替周期對番茄生長指標的影響，以期為番茄根系分區(qū)交替滴灌最優(yōu)模式的分析和確定提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013 年2 月至2014 年8 月在河海大學節(jié)水園區(qū)連棟玻璃溫室內(nèi)進行，試驗土壤為原始土壤耕作層，屬于人為土壤后熟土，土壤質(zhì)地為黏壤土。土壤基礎肥力為全氮含量0.612 g·kg-1，全磷含量10.289 mg·kg-1，速效磷平均含量2.927 mg·kg-1，速效氮含量88.810 mg·kg-1。每小區(qū)種植1 行，行距75 cm，株距50 cm，種植密度為3 萬株/hm2。每個小區(qū)長10.00 m、寬0.75 m。

采用滴灌技術，在滴灌系統(tǒng)支管前分別安裝壓力表和水表，毛管上布設壓力補償內(nèi)鑲式滴灌管（Φ=16 mm），流量為1.6 L·h-1，滴頭間距50 cm，在每一個毛管前加裝閥門，灌水量由首部的水表控制。系統(tǒng)安裝時，將毛管鋪設在距植株15 cm 處進行灌溉。溫室內(nèi)設置水面蒸發(fā)計量設備，采用水面蒸發(fā)法計算植株騰發(fā)量，根據(jù)騰發(fā)量確定灌水量進行灌溉，通過閥門控制進行灌水，以實現(xiàn)根系分區(qū)交替滴灌。

1.2 試驗材料

試驗材料為番茄，品種為金美來。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

試驗區(qū)總面積約為63 m2，布置于溫室內(nèi)的蔬菜種植區(qū)。試驗的灌水方式為根系分區(qū)交替滴灌，試驗共包括9 個處理、1 個對照（CK），每個處理有6 個重復，對照CK 灌水方式為傳統(tǒng)的畦灌。ET0（Evapotranspiration）為每次灌水前的植株騰發(fā)量。試驗期間，溫室內(nèi)設置水面蒸發(fā)計量設備，采用水面蒸發(fā)法計算植株騰發(fā)量。番茄APRDI 下不同交替周期處理設計如表1 所示。

表1 番茄根系分區(qū)交替滴灌處理設計

1.3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

每個處理隨機選取6株長勢均勻的植株作為重復，收獲后，每個處理選取有代表性的植株3 株，對葉干重、莖干重、根干重等項目分別進行測定：根系采用挖掘法取樣，所挖土體長30 cm、寬30 cm、深30 cm。將根系洗凈后和其莖稈一起放置在烘箱內(nèi)用105 ℃烘2 h消毒，再用80 ℃的溫度烘至24 h，測其各自的干重并計算其根冠比，同時用常規(guī)方法測定地上各部分的干物質(zhì)量，根密度的計算是以上述3 株番茄單位土體內(nèi)根系干重表示。

2 結果與分析

2.1 APRDI 下交替周期對番茄葉片數(shù)的影響

葉片的主要生理功能為進行光合作用、蒸騰作用、儲藏作用及吸收作用，葉片的生長情況可以直接反映植株的生長情況［1-2］。圖1 反映了不同生育階段各處理番茄葉片數(shù)情況，從圖1 中可以看出，在50%ET0灌水量處理下，A1B1、A1B2、A1B3這3 種處理在整個生長階段葉片數(shù)均未出現(xiàn)顯著性差異，但看以看出交替周期延長了，葉片數(shù)也隨之增加；在75%ET0灌水量處理下，在苗期A2B1和A2B2葉片數(shù)出現(xiàn)顯著性差異，處理A2B1葉片數(shù)明顯比處理A2B2葉片數(shù)要少，但A2B1和A2B3、A2B2和A2B3未出現(xiàn)顯著性差異，在結果后期A2B3和A2B1、A2B3葉片數(shù)出現(xiàn)顯著性差異。在開花坐果期和結果盛期處理之間未出現(xiàn)顯著性差異。從整個生育階段上看，葉片數(shù)隨著交替周期的延長而增加；100%ET0灌水量處理下，A3B1、A3B2、A3B3這3 種處理和對照CK 在整個生長階段未出現(xiàn)顯著性差異。3 種交替周期處理之間葉片數(shù)雖未出現(xiàn)顯著性差異，但葉片數(shù)也隨著交替周期的延長而增加。從番茄整個生育階段看在相同的水分處理下，葉片數(shù)隨著交替周期的延長而增加。

圖1 不同生育階段土壤水分調(diào)控對番茄葉片數(shù)的影響

2.2 APRDI 下交替周期對根系生長的影響

植物通過根系從土壤中吸取水肥來滿足自身生長的需要，植物體內(nèi)各種代謝過程都有根系的參與，植物的生長離不開根系［3］。由于通常陸生植物的根系都長在土壤中，土壤的各種物理化學特性直接會影響根系的生長，土壤中水分含量的多少作土壤特性之一對植物根系的生長及分布有著很大的影響。表2 顯示了APRDI 不同的交替滴灌周期處理對番茄主根長、根系干重、地上干物質(zhì)重、根冠比和根系密度變化情況。從根長生長情況來看，由于過度的水分虧缺已經(jīng)對番茄根系的生長產(chǎn)生了嚴重的抑制作用，在50%ET0灌水量下3 種交替周期處理未出現(xiàn)顯著性差異，75%ET0灌水量下處理A2B1與A2B3出現(xiàn)顯著性差異，根長與交替周期成正比，100%ET0灌水量下處理A3B3和A3B2、A3B1出現(xiàn)顯著性差異，處理A3B3和對照CK 出現(xiàn)顯著性差異，根長比對照要長83.4%。適度的水分虧缺下，延長交替周期有助于根系的生長。

表2 不同灌水處理番茄根冠干物質(zhì)的積累與分配

2.3 APRDI 下交替周期對番茄干物質(zhì)的影響

從地上干物質(zhì)重來看，3 種灌水量處理下的3 種交替周期處理之間未出現(xiàn)顯著性的差異，100%ET0、75%ET0灌水處理與對照CK 也未出現(xiàn)顯著性差異，75%ET0、50%ET0灌水下的12 d、18 d 的交替周期處理干物質(zhì)明顯比6 d 的交替周期有提高，在水分虧缺下延長交替周期有助于作物的地上干物質(zhì)的積累；從根系干重來看，在50%ET0灌水量處理下得3 種交替周期處理未出現(xiàn)顯著性差異，75%ET0灌水量處理下A2B1和A2B2、A2B3出現(xiàn)顯著性差異；100%ET0灌水量處理下3 種處理未出現(xiàn)顯著性差異，但處理A3B1和對照CK 出現(xiàn)顯著性差異，處理A3B1根重要比對照CK 重68.8%，根系干重與根長趨勢類似。

2.4 APRDI 下交替周期對番茄根冠比的影響

不同供水處理的根系長度、根冠比及根、冠生物量體現(xiàn)了光合產(chǎn)物的積累和分配模式的變化，它既受遺傳特性決定，也受環(huán)境影響，影響根冠比的因素有很多，水分就是其中之一［4］。當土壤中水分充足時，植物地上部分生長旺盛，光合產(chǎn)物積累較多，根冠比降低；當土壤中水分不足時，植物地上部生長受到抑制，根部在水分競爭中取得優(yōu)勢，根冠比增大。利用植物的這一特點，對土壤水分進行人為的調(diào)節(jié)，成為優(yōu)化作物根冠比的一種重要手段［5］。

從根冠比來看，50%ET0灌水量處理下處理A1B1和處理A1B3出現(xiàn)顯著性差異，處理A1B1比處理A1B3要高75.9%，根冠比隨著交替周期的延長明顯降低，說明過度的水分虧缺已經(jīng)對番茄根系的生長產(chǎn)生了嚴重的抑制作用，不利于根系的活動與生長，使根冠比降低，不利于番茄的生長。其他灌水量處理未出現(xiàn)顯著性差異，相同灌水下處理間的根冠比隨著交替周期的延長有提高的趨勢，說明只有在適度的水分虧缺下，延長交替周期才能最有效地優(yōu)化根冠比；從根系密度看，根系密度主要與根系干重有關，所以根系與根系干重所呈現(xiàn)的規(guī)律一致。

3 結論與討論

試驗研究了根系分區(qū)交替滴灌周期對番茄的生長生理指標的影響，不同交替周期對番茄不同生理指標影響不同，研究結果如下。

1）3 種交替周期處理之間葉片數(shù)雖未出現(xiàn)顯著性差異，但葉片數(shù)隨著交替周期的延長而增加，從番茄整個生育階段看在相同的水分處理下，葉片數(shù)隨著交替周期的延長而增加；從根冠比來看，50%ET0灌水量處理下處理A1B1和處理A1B3出現(xiàn)顯著性差異，處理A1B1比處理A1B3要高75.9%，根冠比隨著交替周期的延長明顯降低，說明過度的水分虧缺已經(jīng)對番茄根系的生長產(chǎn)生了嚴重的抑制作用，不利于根系的活動與生長，使根冠比降低，不利于番茄的生長，75%ET0和100%ET0灌水量處理未出現(xiàn)顯著性差異，且根冠比隨著交替周期的延長有提高的趨勢。

2）水分虧缺和延長交替周期可以影響作物葉片的氣孔導度，降低作物的水分蒸騰，提高作物的水分利用效率，改善和優(yōu)化作物的生長指標。但過度的水分虧缺不利于作物生長，會對作物生長產(chǎn)生嚴重的抑制作用，只有合理的水分虧缺和適宜的交替周期，才能有效提高番茄葉片數(shù)、優(yōu)化根冠比。