咸淡水輪灌對(duì)濱海鹽堿地設(shè)施番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

丁守鵬，張國(guó)新，姚玉濤，孫葉爍，楊雅華

（河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所，河北 唐山 063200）

0 引言

河北濱海地區(qū)是環(huán)渤海地區(qū)主要設(shè)施蔬菜產(chǎn)區(qū)，但該區(qū)是中國(guó)地下淡水資源匱乏區(qū)，2018年以來(lái)，隨著濱海區(qū)地下淡水封井禁壓采政策實(shí)施，淡水資源更趨緊張，淡水資源短缺成為制約區(qū)域發(fā)展的瓶頸[1]。開發(fā)新的灌溉水源已成為解決水資源危機(jī)普遍關(guān)注的問(wèn)題，濱海地區(qū)微咸水分布廣，儲(chǔ)量大，因此豐富的微咸水資源越來(lái)越得到人們的重視，如何研究利用微咸水進(jìn)行灌溉是解決灌溉水資源短缺的重要措施之一[2-4]。番茄是需水量較大作物，是本區(qū)域主要的設(shè)施蔬菜，具有較強(qiáng)的耐鹽特性，有調(diào)查表明北方設(shè)施蔬菜生產(chǎn)耗水1.2萬(wàn)m3/hm2，且主要來(lái)源于地下淡水[5]。有研究表明[6-8]，適量咸水灌溉不會(huì)引起番茄產(chǎn)量降低，而且還可以在一定程度上提高番茄品質(zhì)，因此研究咸水灌溉對(duì)番茄生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響具有重要意義，對(duì)區(qū)域番茄等蔬菜可持續(xù)生產(chǎn)意義重大。依托鹽堿地，如何合理利用地下咸水資源進(jìn)行設(shè)施果蔬生產(chǎn)，對(duì)濱海區(qū)高效農(nóng)業(yè)發(fā)展及資源可持續(xù)開發(fā)利用意義重大。

國(guó)內(nèi)外在微咸水灌溉適應(yīng)性等方面的研究逐漸成熟，微咸水灌溉主要有微咸水直接灌溉、咸淡水混合灌溉、咸淡水交替灌溉3種模式[9]。MINHAS等人通過(guò)大量的試驗(yàn)證明，在同樣鹽分的水平下，咸淡水交替灌溉的作物產(chǎn)量高于咸淡水混灌的產(chǎn)量，是一種較為適宜的灌溉方式。咸淡水輪灌作為將微咸水與淡水聯(lián)合運(yùn)用的一種灌溉模式，既可以節(jié)約淡水資源，提高水資源利用效率，又可以控制土壤鹽分的積累，降低鹽分對(duì)作物的抑制作用[10-15]。朱成立[16-17]研究發(fā)現(xiàn)，咸淡水輪灌次數(shù)比1:2處理下土壤鹽分含量低，能保證一定的產(chǎn)量，可用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

缺乏針對(duì)性、規(guī)范性的咸水灌溉制度，是影響該區(qū)設(shè)施番茄等果蔬咸水利用的主要問(wèn)題。目前課題組已完成了全生育期微咸水持續(xù)灌溉、不同時(shí)期咸水灌溉研究，本研究以咸淡水輪灌為切入點(diǎn)，以期為該區(qū)形成較完整的咸水灌溉制度提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)地處環(huán)渤海的唐山曹妃甸新城，屬于大陸型季風(fēng)氣候，年平均氣溫10.8～12.6℃，無(wú)霜期180～188天，年降雨量600～700 mm，降雨集中分布在6—9月，約占全年降雨量的81.7%，土壤類型為鹽化潮土，鹽分以NaCl為主，綜合改良后耕層鹽分降至3 g/kg左右，土壤容重1.38～1.46 g/cm3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所濱海重鹽堿地示范基地日光溫室進(jìn)行。供試番茄品種為‘普羅旺斯’。2021年2月3日育苗，3月25日移栽。番茄單壟種植，壟高15～20 cm、壟寬30 cm，種植行長(zhǎng)6.0 m，行距0.7 m，移栽株距0.4 m，試驗(yàn)小區(qū)面積4.2 m2。每種植行鋪設(shè)單排滴頭孔距20 cm的滴灌管，移栽后20天進(jìn)行種植行黑膜覆蓋。咸水給水方式采用重力式滴灌，在距離地面2.0 m高處設(shè)置4個(gè)圓柱形水桶，水桶凈高0.7 m，直徑60 cm，水桶容積為200 L。番茄3穗果打頂，病蟲害防治等日常管理按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣進(jìn)行。

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)處理，以全生育期灌溉淡水為對(duì)照(CK)，咸淡水輪灌處理為：咸淡水次數(shù)1:1(T1)、2:1(T2)、3:1(T3)、4:1(T4)，每個(gè)處理3次重復(fù)。具體灌溉方案如表1所示，在第一穗果實(shí)直徑3 cm左右開始處理，每株灌溉2 L。試驗(yàn)所用微咸水為海鹽調(diào)配，礦化度為5 g/L。

表1 各處理咸水淡水灌溉試驗(yàn)方案

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo) 每個(gè)處理定5株苗，在拉秧期，進(jìn)行莖葉鮮重、根鮮重調(diào)查，結(jié)果取平均值。其中莖葉鮮重為拉秧期地上莖葉鮮重總和；根鮮重為根部20 cm見方土體的根系生物量。

1.3.2 產(chǎn)量指標(biāo) 在采摘期，進(jìn)行5株結(jié)果數(shù)及總產(chǎn)量調(diào)查統(tǒng)計(jì)，計(jì)算單果重。

1.3.3 品質(zhì)指標(biāo) 在盛果期，采集第二穗果實(shí)樣品，每處理取成熟果5個(gè)，采用四等分法，打碎混勻，用WYT-J型手持折光儀測(cè)定可溶性固形物含量，用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量，用氫氧化鈉滴定法測(cè)定有機(jī)酸含量，用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定維生素C含量，計(jì)算糖酸比（可溶性糖含量與有機(jī)酸含量的比值）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Office 2016及SPSS17.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，采用(one-way ANOVA)進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同咸淡水輪灌處理對(duì)番茄生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從番茄莖葉干鮮重影響看（表2），咸淡水輪灌處理下，各處理莖葉鮮重均高于淡水處理(CK)，T1、T2處理可以顯著提高莖葉鮮重，分別較CK處理提高25.3%、21.6%，T2處理莖葉干重顯著高于其他處理，干重較對(duì)照分別增加37.8%，從根系干鮮重影響看，各處理根干鮮重均高于淡水處理(CK)，T2處理可以顯著提高根鮮重，較CK處理提高36.5%；T1、T2處理可以顯著提高根干重，分別較CK處理提高36.6%、26.0%，其他處理的根干鮮重與CK處理差異不顯著。其他處理變幅不大，處理間及與對(duì)照差異均不顯著。

表2 不同處理對(duì)番茄生物量的影響 g/株

植物根系是活躍的吸收器官和合成器官，根系的發(fā)育情況能反映植物的部分抗逆性及地上部莖葉的生長(zhǎng)。綜上分析認(rèn)為，咸淡水交替灌溉相較于持續(xù)淡水灌溉，能夠提高植株生物量，其中咸淡水灌溉次數(shù)比為1:1和2:1時(shí)，對(duì)植物生物量積累較為明顯。

2.2 不同咸淡水輪灌處理對(duì)番茄產(chǎn)量指標(biāo)的影響

由表3可知，咸淡水輪灌灌溉模式下，隨咸水灌溉次數(shù)增加，除T1處理外番茄產(chǎn)量出現(xiàn)了下降，其中T3處理產(chǎn)量最低，其次是T4處理，2個(gè)處理與CK處理間差異均達(dá)顯著水平，T2、T3、T4處理較CK處理分別下降2.7%、99.7%和33.3%。單果重是衡量產(chǎn)量及果實(shí)商品性的重要指標(biāo)，從表2看出，咸淡水輪灌處理下，T1、T2處理單果重較對(duì)照無(wú)明顯變化，T3、T4處理均出現(xiàn)降低。較對(duì)照降低幅度25.3%、28%，達(dá)顯著水平。其他處理較對(duì)照總體變化不大，各處理間差異均不顯著。

表3 不同處理對(duì)番茄產(chǎn)量指標(biāo)的影響

2.3 不同咸淡水輪灌處理對(duì)番茄品質(zhì)指標(biāo)的影響

由表4可知，咸淡水輪灌處理可不同程度地提高番茄果實(shí)可溶性固形物含量，各處理的可溶性固形物含量較CK處理的增幅在4.8%～13.2%，其中T3處理的可溶性固形物含量最高，顯著高于對(duì)照，其他處理間差異未達(dá)到顯著水平。從咸水對(duì)果實(shí)維生素C指標(biāo)影響看，除T3外，各處理可不同程度地提高番茄果實(shí)維生素C含量，較CK處理的增幅在6.4%～12.2%，4個(gè)咸水處理與對(duì)照差異均不顯著。在可溶性糖含量方面，除T1處理外，其他處理均可提高番茄果實(shí)可溶性糖含量，其中T3、T4處理可以顯著提高可溶性糖含量，較CK處理分別提高24.4%、15.2%，達(dá)顯著水平。在有機(jī)酸含量方面，隨著灌溉咸水次數(shù)的增加，番茄的有機(jī)酸含量無(wú)明顯變化規(guī)律，其中，其中T1處理的有機(jī)酸含量最低，較CK處理降低10.2%，與CK相比，其他處理的有機(jī)酸含量均高于CK處理，5個(gè)處理較對(duì)照差異未達(dá)顯著水平。

表4 不同處理對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

2.4 不同咸淡水輪灌處理對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

圖1為不同咸淡水輪灌處理下番茄收獲后土壤表層鹽分分布情況，可以看出，咸水灌溉后明顯影響了土壤含鹽量，同時(shí)灌溉咸水次數(shù)越多，土壤鹽分積累越多。CK處理的土壤表層鹽分含量最低，，除T1與CK處理間差異不顯著外，其他3個(gè)處理與之差異顯著，T2、T3和T4處理較CK分別下降79.7%、95.9%、100%。

圖1 不同處理對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

3 討論與結(jié)論

咸淡水輪灌技術(shù)是針對(duì)咸水和淡水并存的地區(qū)，通過(guò)咸水和淡水的聯(lián)合利用，達(dá)到既灌溉作物而不致對(duì)作物的產(chǎn)量和土壤產(chǎn)生破壞，又有效地利用了當(dāng)?shù)厮Y源，緩解水資源缺乏的矛盾[18-20]。

田萍等[21]研究發(fā)現(xiàn)，使用微咸水直接灌溉、咸淡水混灌，咸淡水輪灌3種不同的微咸水灌溉方式，對(duì)番茄產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)影響不同，其中在微咸水與淡水按次輪灌為灌溉方式下，番茄產(chǎn)量最高。黃金甌等[22]研究了不同咸淡水處理對(duì)棉花生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明咸水和輪灌處理下，單株棉花地上部干物質(zhì)、單位面積鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量顯著高于淡水處理，分別達(dá)32%、20%和22%，咸淡水輪灌一定程度上促進(jìn)了棉花根系生長(zhǎng)，緩解鹽害離子對(duì)棉花造成的生長(zhǎng)脅迫。OMER等研究了苦咸水灌溉對(duì)鹽生植物蒸散、生長(zhǎng)和離子吸收的影響，結(jié)果表明2種參加試驗(yàn)物種的干生物量及產(chǎn)量差異不顯著。馬保國(guó)等[23]在小麥咸淡輪灌與灌淡水操作試驗(yàn)表明，冬后關(guān)鍵期咸淡輪灌比灌淡水處理莖葉干物質(zhì)積累量較多的轉(zhuǎn)移到籽粒中，灌漿速度快，兩者籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著差異。本研究發(fā)現(xiàn)在咸淡水輪灌處理下咸淡水灌溉次數(shù)比為1:1和2:1時(shí)，對(duì)植物生物量積累較為明顯，咸水提高了表層土壤的水勢(shì)，使根系從表層土壤吸水變得困難，根系需向下生長(zhǎng)吸收深層土壤水分，當(dāng)咸水灌溉次數(shù)過(guò)多時(shí)，抑制了根系的生長(zhǎng)。在產(chǎn)量方面，本研究中咸淡水灌溉次數(shù)比為1:1和2:1時(shí)產(chǎn)量及單果重均影響不大，隨咸水灌溉次數(shù)增加，單果重和產(chǎn)量均顯著低于對(duì)照，說(shuō)明番茄在果實(shí)成熟期主要是生殖生長(zhǎng)，抗鹽脅迫能力增強(qiáng)，但隨著土壤鹽分的增加，在高濃度的溶質(zhì)環(huán)境中，番茄有限的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向根系運(yùn)輸，保證自身處于相對(duì)適宜的生長(zhǎng)狀態(tài)。

可溶性固形物、可溶性糖、有機(jī)酸、維生素C均是反應(yīng)番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，MOGY等[24]發(fā)現(xiàn)25 mmol/L NaCl處理的櫻桃番茄在不影響產(chǎn)量的情況下比淡水澆灌的單果重高，50、75 mmol/L NaCl處理的櫻桃番茄可溶性固形物含量，酸度和硬度增加，提高了果實(shí)風(fēng)味，但產(chǎn)量有所降低。李娟等[25]研究了微咸水灌溉方式對(duì)設(shè)施番茄品質(zhì)的影響，得出微咸水直接灌溉和按次輪灌番茄顯著提高了葡萄糖和果糖積累，同時(shí)降低了成熟果實(shí)各部位淀粉的含量，果實(shí)品質(zhì)最好。黃翠華等[26]研究了不同生長(zhǎng)階段咸水灌溉對(duì)櫻桃番茄產(chǎn)量及品質(zhì)影響，結(jié)果表明在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期與生殖生長(zhǎng)期直接咸水澆灌番茄可溶性糖含量最高；在生殖生長(zhǎng)期使用淡水而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期使用咸水果實(shí)可溶性糖含量顯著高于淡水澆灌。從本試驗(yàn)結(jié)果看，不咸淡水輪灌處理下，品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)不同，咸淡水灌溉次數(shù)比為1:1下，顯著增加了維生素C含量，次數(shù)比為3:1增加果實(shí)固形物，可溶性糖，本研究與前人研究結(jié)果大體相似。

因此，在濱海鹽堿地淡水資源匱乏的地區(qū)，可根據(jù)咸水的礦化度選擇合適的交替灌溉模式降低番茄減產(chǎn)，減少農(nóng)業(yè)損失。本研究咸淡水次數(shù)比1:1和2:1時(shí)為在一定程度上保證番茄正常生長(zhǎng)產(chǎn)量穩(wěn)定，并提高了果實(shí)品質(zhì)，是合理有效的灌溉模式。由于本試驗(yàn)為留三穗果的春季設(shè)施生產(chǎn)番茄，與大田存在一定差異，后期需進(jìn)一步開展大田試驗(yàn)研究。