加气灌溉对温室番茄生长、产量及品质的.doc

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1、精品论文加气灌溉对温室番茄生长、产量及品质的影响温改娟，蔡焕杰5（西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西 杨凌 712100） 摘要：采用温室小区对照试验，设置三个不同作物-皿系数 Kcp（Kcp=0.8、Kcp=1.0、Kcp=1.2） 和两个加气灌水频率（1 次/3d、1 次/6d）共组成 6 个处理，均以对应的不加气灌溉为对照， 比较不同处理对番茄植株生长及果实产量和品质的影响。结果表明在相同的灌溉频率及灌水 量下，加气灌溉可以提高番茄的生长量、产量及品质，加气灌溉的番茄株高较不加气灌溉增10加 1.44%、茎粗增加 3.02%、产量增加 19.49%；加气灌溉对温室番茄

2、的生长、产量和品质均 有利。加气灌溉处理时，在相同的灌水量条件下，1 次/6d 较 1 次/3d 的加气灌水频率，株高 增加了 8.08%，茎粗增加了 6.33%，产量增加了 26.01%。 关键词：温室番茄；加气灌溉；产量；品质；作物-皿系数中图分类号：S275.915Research on greenhouse tomato under Aerated SubsurfaceIrrigationWEN Gaijuan, CAI Huanjie(The Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid Area

3、of Ministry of20Education, Northwest AF University, Shaanxi YangLing 712100)Abstract: This article studied the controlled trials of greenhouse tomatoes , set three irrigation frequency level (Kcp=0.8, Kcp=1.0, Kcp=1.2) and aeration irrigation frequency (1/3d, 1/6d) of a total of six processing, all

4、with the non-aeration irrigation for comparison, comparing different treatments on tomato plant growth ,fruit yield and quality. The Results showed that Aeration can25improve the increment、the yield and quality of tomato, the plant height increased by 1.44%, stemdiameter increased by 3.03%, the yiel

5、d increased by 19.49%；Aerated irrigation conducive to thegreenhouse tomato stem diameter, plant height growth, and is beneficial to tomato. Aerated aerated irrigation treatments, in the same amount of irrigation conditions, 1/6d irrigation frequency better than 1/3d irrigation frequency, 8.08% incre

6、ased in plant height, 6.33% increased in Stem30diameter, 26.01% increased in production.Keywords: Greenhouse Tomato; Aeration; yield; quality; crop - pan coefficient0引言番茄是人们喜爱的蔬菜之一, 但其在田间栽培中常因灌溉不当发生根际低氧胁迫问题,35严重影响了番茄果实的产量和品质1。赵旭,李天来等2的研究表明, 根际低氧处理 45d时, 果 实的果糖、葡萄糖和蔗糖含量均显著低于对照, 这可能是由于长期的低氧处理, 叶片碳水化 合

7、物运输受阻,影响了光合产物向果实的运输, 果实中糖积累下降,抑制了番茄果实的发育。 地下滴灌条件下由于滴头对局部土壤过度的冲刷，植物根系缺氧现象尤其明显，Silberbush 等3 研究了滴灌条件下土壤灌层中氧气的分布情况，发现滴头中心区域的氧气扩散率40（oxygen division rate）最低。因此，如何改变地下滴灌中根系土壤气体环境具有重要意义。基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20110204130004)；国家自然科学基金（50779059）； 国家自然科学基金重点项目（50939005）；西北农林科技大学留学人员科研项目 Z111020909 作者简介：温改娟

8、，（1986-)，女，硕士，农业水利工程。通信联系人：蔡焕杰，（1962-），男，教授，农业节水。E-mail: caihj- 7 -1试验材料与方法1.1 试验区概况试验于西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室的智能温室内进行。实验 于（10804E，3420N)进行，所处地理位置属半干旱偏湿润区，年均日照时数为 2163.8h，45无霜期 210d。温室结构为房脊型，长 36m、宽 10.3m、高 4m，内设自动气象观测站，可对温室内的常规气象资料进行监测。试验以优质番茄品种魁冠 B108 为试验材料。试验番茄采用营养钵育苗，秧苗处于 3 叶1 心至 4 叶 1 心时定植，定植时

9、浇透底水，定植后在垄上覆膜。垄与垄之间用埋深 100cm 的 塑料膜隔开,防止侧渗。试验区土壤为娄土,干容重为 1.35g/cm。501.2 试验设计试验设计分为三个试验因素，分别为灌水频率的 2 个水平：I1（1 次/3d），I2（1 次/6d）， 灌水量的 3 个水平作物-皿系数 Kcp1（0.8），Kcp2 (1.0)和 Kcp3 (1.2），加气的 2 个水平 A0(加 气)，A1（不加气）,分别以不加气灌溉的为对照，每个处理有 20 个重复，共计 12 个处理分 别为 T1：A0I1Kcp1、T2：A0I1Kcp2、T3：A0I1Kcp3、T4：A0I2Kcp1、T5：A0I2Kcp

10、2、T6：A0I2Kcp3、55CK1：A1I1Kcp1、CK2：A1I1Kcp2、CK3：A1I1Kcp3、CK4：A1I2Kcp1、CK5：A1I2Kcp2、CK6：A1I2Kcp3。具体设计方法如下表 1 所示：表 1 试验布置表Tab.1 Testing arrangement加气处理灌水量(Kcp)灌水频率不加气处理灌水量(Kcp)灌水频率T10.8CK10.8T21.0CK21.0T31.21次/3dCK31.21次/3dT40.8CK40.8T51.0CK51.0T61.21次/6dCK61.21次/6d60番茄秧苗于 2012 年 4 月 5 日定植，定值时每个处理灌相同的保苗

11、水（5L）,统一采用地下滴灌的灌水方式，滴头埋深为 15 cm，距定植点 10cm。垄间距为 80cm,株距为 40cm。加 气方式为：于滴灌管上安装文丘里管注射器，在灌水的同时进行加气形成水气混合模式进行 灌溉。65番茄生育阶段具体划分为:苗期(4 月 5 日-4 月 15 日) ,开花坐果期(4 月 16 日- 5 月 2 日),果实膨大期(5 月 3 日-6 月 10 日)和成熟期 6 月 11 日-7 月 25 日) , 结束时间为 2012 年 7 月 25 日，全生育期约为 109 天。灌溉水量采用 20 蒸发皿的蒸发量控制,以每天早上 08: 00 测定的两次灌水间隔内累 积蒸发

12、量数值为灌溉标准其计算式4-6由式（1）表示:70I= A*Kcp *Ep（1）式中: I 表示单个滴头每次的灌水量，mL；A 为单个灌水器控制的小区面积, m；本试 验中 A= 0. 8 m *0. 4 m = 0. 32m；Ep 表示两次灌水间隔内累积蒸发量值，mm；Kcp 为蒸发 皿系数。加气方式采用 Mazzei584 作为加气设备，其主要是利用文丘里原理通过前后压力差产生75射流，造成喉管负压，使强劲的水流与空气混合喷射，搅拌均匀、完全，产生的气泡多而细 腻,溶气效率高。根据实际测定，该设备在灌水压力差 14m 水头时水气比约为 1:1，本研究采用此压力差为灌水压力，于滴灌管上安装文

13、丘里管注射器，在灌水的同时进行加气形成水气混合模式进行加气灌溉。1.3 试验观测内容及方法808590951001051101.3.1株高、茎粗用钢直尺或卷尺测量番茄株高，定植 10 d 后开始观测，每隔 7 d 测 1 次；采用千分尺量 取番茄第 2-3 片叶间茎干直径，用十字交叉法分别量取后取平均值，每个处理量随机选取10 株测定，并做标记。1.3.2番茄单果质量采用电子天平(感量为 0.01 g) 称量。果实成熟后，将每个处理标记的 10 株番茄的果实 分别测定，求其平均作为每个处理的单果质量。1.3.3番茄品质对每个处理所标记的 10 株番茄的果实采摘测定单果质量后，再进行品质测定。采

14、用 WAY22S 型阿贝折射仪测定番茄果实中的可溶性固形物含量, 用钼蓝比色法、蒽 酮比色法分别测定番茄果实的维生素 C 和可溶性总糖含量，硬度用意大利 BREUZZI 果实 硬度计 FT327 型测定，有机酸用酸碱滴定法测定7。1.3.4水分利用效率用公式 番茄水分利用效率=番茄果实重量/番茄总需水量计算得出。1.4 数据处理用 Excel 软件处理数据作图分析。2试验结果与分析2.1 加气灌溉对温室番茄株高的影响分析加气灌溉频率对番茄株高的影响（图 1）可以看出，在 1 次/6d 的加气灌溉频率下， 番茄株高大于 1 次/3d 的灌溉频率的番茄株高，T4 处理番茄株高较 T1 处理增加了

15、11.49%， T5 处理番茄株高较 T2 处理增加了 16.25%，T6 处理番茄株高较 T3 处理增加了 3.5%。即 1 次/6d 灌溉频率处理（T4、T5、T6）较 1 次/3d 灌溉频率处理(T1、T2、T3)对番茄株高生长 更有利，同时，T5 较 T2 增长幅度更高一些，也就是说 Kcp=1.0 时对番茄株高生长更有利。 分析 1 次/6d 灌溉频率下加气灌溉对番茄株高的影响（图 2）可以看出，在 1 次/6d 加气灌溉 频率下，各加气处理番茄的株高均大于不加气处理，T4 处理番茄株高较 CK4 增加了 2.83%， T5 处理番茄株高较 CK5 增加了 13.18%，T6 处理番

16、茄株高较 CK6 增加了 2.3%，即在灌溉 频率为 1 次/6d 的试验条件下，各加气处理番茄的株高均大于不加气处理，而且在 Kcp=1.0 时表明加气灌溉可以促进番茄生长。以上分析表明各个处理中，1 次/6d（Kcp=1.0）的加气灌溉方式有利于番茄茎干的生长,有利于番茄的生物量积累。115120125130图 1 1 次/3d与1 次/6d 加气灌溉对株高的影响 图 2 1 次/6d 加气灌溉对株高的影响Fig. 1 1/3d and 1/6d aeration to the effect of plant heightFig. 2 1 /6d aeration to the effec

17、t of plant height2.2 加气灌溉对温室番茄茎粗的影响分析加气灌溉频率对番茄茎粗的影响（图 3）可以看出，1 次/6d 的灌溉频率下番茄茎粗 大于 1 次/3d 的灌溉频率，T4 处理番茄茎粗较 T1 增加了 3.77%，T5 处理番茄茎粗较 T2 增 加了 12.55%，T6 处理番茄茎粗较 T3 增加了 2.66%，而 1 次/3d 灌溉处理（T1、T2、T3）和1 次/6d 灌溉处理(T4、T5、T6)的番茄茎粗在试验组内差异不明显，同时，T5 较 T2 增长幅 度远大于另外两组，也就是说 Kcp=1.0 时对番茄茎粗生长更有利。在分析 1 次/6d 灌溉频率 下，加气灌

18、溉对番茄茎粗的影响（图 4）可以看出，各加气处理番茄茎粗均大于不加气的 CK 处理，即在 1 次/6d 的灌溉频率下，加气处理番茄的茎粗均大于不加气处理，其中 T4 处 理番茄茎粗较 CK4 增加了 0.67%，T5 处理番茄茎粗较 CK5 增加了 9.60%，T6 处理番茄茎 粗较 CK6 增加了 3.01%。同时，T5 较 CK5 增长幅度远大于另外两组，也就是说 Kcp=1.0 时 对番茄茎粗生长更有利以上分析表明各个处理中，1 次/6d（Kcp=1.0）的加气灌溉方式有利于番茄茎干的生长,有利于番茄的生物量积累。135图 3 1 次/3d 与 1 次/6d 加气灌溉对茎粗的影响 图 4

19、 1 次/6d 加气灌溉对株高的影响Fig.3 1/3d and 1/6d aeration to the effect of Stem diameteFig.4 1/6d aeration to the effect of Stem diameter1401451501551601652.3 加气灌溉对温室番茄产量及水分利用效率的影响分析不同处理对温室番茄产量及水分利用效率的影响（图 5、图 6）可以看出：在相同 的灌水频率条件下，番茄单株果重 T2 处理大于 T1 处理大于 T3 处理，同时，番茄单株果重 T5 处理大于 T4 处理大于 T6 处理，说明蒸发皿系数取 Kcp=1.0 的处理

20、对产量的积累大于 Kcp=0.8 的处理大于 Kcp=1.2 的处理。加气处理的 T1、T2、T3 和加气处理的 T4、T5、T6 的番茄单株果重和水分利用效率分 别都大于不加气处理的 CK1、CK2、CK3 和 CK4、CK5、CK6，即说明不管灌水频率是 1 次/3d 还是 1 次/6d 加气处理的番茄单株果重和水分利用效率都高于相同情况的不加气处理。 这与甲宗霞、牛文全7的研究结果加气使番茄水分利用率比对照提高了 16. 97%的结果是一 致的；各加气处理的番茄单株果质量与对应的不加气处理分别提高了 13.99%、22.25%、15.12%、22.27%、23.35%、20.92%；而且

21、 T5 较 T2 增长幅度大于另外两组，也就是说 Kcp=1.0时对番茄茎粗生长更有利。各加气处理的番茄水分利用效率与对应的不加气处理分别提高了21.27%、26.46%、16.26%、17.82%、30.46%、28.65%；而且 T5 较 T2 增长幅度大于另外两 组，也就是说 Kcp=1.0 时对番茄茎粗生长更有利。同时，T4、T5、T6 加气处理优于 T1、T2、 T3 的加气处理，即说明灌水频率是 1 次/6d 的加气试验处理对番茄产量及水分利用效率都 优于 1 次/3d 的加气试验处理。综合分析后可知：T5（1 次/6d 加气灌溉，Kcp=1.0）处理对温室番茄的产量和水分利用 效

22、率最优。图 5 不同处理对产量的影响 图 6 不同处理对水分利用效率的影响Fig. 5 Different treatment on the influence of the productionFig. 6 Different treatment on the influence ofWater use efficiency2.4 加气灌溉对温室番茄品质的影响分析不同处理对温室番茄果实品质的影响（表 2）可以看出，各个加气处理的番茄 Vc 含量、可溶性固形物含量分别都高于对应的不加气处理，加气处理较不加气的 Vc 含量平均 增加 15.73%，可溶性固形物含量平均增加 3.89%；说明加气灌

23、溉可以提高番茄 Vc 含量和可 溶性固形物的含量。而糖酸比却呈现相反的变化规律，各加气处理的酸糖比平均较不加气处 理降低 21.89%，说明加气灌溉降低了番茄的糖酸比。番茄 Vc 含量可以作为衡量果实品质的 一项重要指标，灌水频率为 1 次/6d（Kcp=1.0）的加气灌溉处理即 T2 处理的番茄 Vc 含量为39.77 mg/hg 高于不同灌水量处理的 T1 和 T3，T5 处理的番茄 Vc 含量为 42.86 mg/hg 高于不 同灌水量处理的 T4 和 T6，对照组中的 CK2 番茄 Vc 含量为 32.58 mg/hg 高于不同灌水量处精品论文170175理的 CK1 和 CK3；CK

24、5 处理的番茄 Vc 含量为 32.03mg/hg 也明显高于不同灌水量处理的 CK4和 CK6，番茄有机酸含量是影响番茄口感的重要指标，T2 处理的有机酸含量为 9.6%，T5 处理的有机酸含量为 11.04%，均明显高于其对应的仅灌水量不同的处理组。同时，对照组 CK2 的番茄有机酸含量为 7.34%，CK5 处理的番茄有机酸含量为 8.9%，也明显高于其对应 的仅灌水量不同的处理组。通过以上各指标的分析可以看出，加气处理对提高番茄品质的效果很明显，同时，T5（1 次/6d 加气灌溉，Kcp=1.0）处理对温室番茄的产量和水分利用效率最优。表 2 不同处理对温室番茄品质的影响Tab.2 E

25、ffect of different treatments on fruit quality处理Treatments有机酸/%Organic acids可溶性固形物含 量/%dissolvable solid糖酸比/%acid-sugar ratioVC 含量/mg100g-1VC contentT19.037.970.8837.13T29.608.200.8539.77T38.257.770.9437.89T410.148.370.8328.54T511.049.900.9042.86T69.357.370.7930.58CK17.007.601.0926.36CK27.347.901.08

26、35.58CK36.617.431.1328.07CK47.777.771.0032.03CK58.909.631.0827.77CK67.667.300.9530.291801851901953结语本研究通过对温室番茄的形态指标、产量及品质的测定，分析了加气、滴头埋深及灌水 频率对温室番茄的影响，主要结论有：在相同的灌溉频率及灌水量下，加气灌溉可以提高番茄的生长量、产量及品质，加气灌 溉的番茄株高较不加气灌溉增加 1.44%、茎粗增加 3.02%、产量增加 19.49%；加气灌溉有利 于温室番茄茎粗、株高的生长，并且对番茄的产量和品质均有利。加气灌溉处理时，在相同的灌水量条件下，1 次/6d

27、 灌水频率下番茄的株高、茎粗、产 量大于 1 次/3d 的加气灌水频率，株高增加了 8.08%，茎粗增加了 6.33%，产量增加了 26.01%。在相同的加气灌水频率条件下，Kcp=1.0 的灌水量处理对温室番茄的生长、产量和水分 利用效率最优。有利于提高作物的生长量、产量和品质。综合分析可知，在本研究所设置的 12 组处理中，T5 处理（Kcp=1.0、1 次/6d 的加气灌 水频率）对温室番茄的生长量、果实产量及品质最好，这在一定程度上也为温室番茄根区灌 溉方式提供了一定的技术参考。本研究结果间接表明加气灌溉通过向作物根区加气，可以有 效地解决根区的缺氧问题。通气处理能够促进作物吸收土壤内

28、的养分,郭超和牛文全8-9的研 究结果（根际通气能够增强盆栽玉米的根系活力, 促进植株的生长发育）也证实了这一点。 本研究结果还表明, 加气灌溉条件下的番茄生长量、果实产量及品质明显优于不加气的常规 灌溉, 这与甲宗霞等10的研究结论一致, 说明加气灌溉是高效的节水灌溉模式。由于本试验 没有具体进行各个生育期适宜的加气频率研究,因此,今后还需开展此方面的进一步研究。精品论文参考文献 (References)2002052102151 Sayre, K.D, M. Ginke,l S. Rajaram, and I.Ortiz Monasterio, Water logging losses i

29、n spring break wheat: effect of time on onset of expression. Annu. Wheat New slett. 1994, 40: 165-171.2 赵旭,李天来等，根际低氧胁迫对番茄植株叶片和果实碳水化合物代谢的影响.作物杂志.2012（2）:19-22.3 Silberbush M, B Gornat, Goldberg D. Effect of irrigation from a point source (trickling) on oxygen flux and on root extension in the soil.Pl

30、ant and Soil, 1979, 52: 507-514.4 刘 杰,蔡焕杰,陈新明，等.根区加气对温室小型西瓜形态指标和产量及品质的影响J.节水灌溉，2010，11（24):24-27.5 卢泽华，蔡焕杰，王 健.加气灌溉对温室番茄生长及产量的影响J.节水灌溉,2011,10(24):67-70.6 张 敏,蔡焕杰,刘 杰,陈新明,等.根系通气对温室甜瓜生长特性的影响J.节水灌溉,2010,10(29);19-22. 7 甲宗霞, 牛文全,张 璇.通气灌溉对番茄产量与品质的影响.灌溉排水学报，2011，30(4):13-17.8 郭 超，牛文全.根际通气对盆栽玉米生长与根系活力的影响.中国生态农业学报,2010，18（）;119411989 牛文全,郭 超.根际土壤通透性对玉米水分和养分吸收的影响.应用生态学报,2010，21(11):27852791.10 甲宗霞 , 牛文全, 张璇，根际通气对盆栽番茄生长及水分利用率的影响. 干旱地区农业研究.2011.11(29);18-23.