中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018,51(18):3531-3541 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.009 收稿日期： 2018-03-08； 接受日期： 2018-05-16 基金項(xiàng)目： 國(guó)家“ 863”計(jì)劃（ 2013AA103004） 、科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（ Y2018PT85、 BSRF201602） 聯(lián)系方式： 魏曉然， E-mail： weixiaoran199216163.com。通信作者程瑞鋒， E-mail： chengruifengcaas.cn 輻射累積量控制的灌溉模式下溫室番茄生長(zhǎng)與水肥利用研究 魏曉然，程瑞鋒，楊其長(zhǎng)，和永康，張晨 （中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所 /農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081） 摘要： 【目的】在輻射累積量控制的灌溉模式下，探討不同灌溉量對(duì)番茄開花坐果期生長(zhǎng)和水肥利用效能的影響，為日光溫室番茄高效生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。 【方法】在內(nèi)嵌基質(zhì)土壟栽培條件下，以番茄“豐收”雜交種為供試品種，采用營(yíng)養(yǎng)液滴灌。灌溉模式分為常規(guī)時(shí)間間隔灌溉（以下稱“常規(guī)灌溉” ，CK）和輻射累積量控制灌溉兩種，其中輻射累積量控制的灌溉模式分為低灌溉量（T1） 、中灌溉量（T2）和高灌溉量（T3） ，研究不同灌溉模式和灌溉量的番茄開花坐果期生長(zhǎng)和水肥利用效能的差異。 【結(jié)果】相比于處理 CK，處理 T1、T2和 T3 的灌溉量分別減少了 39.3%、30.3%和 14.0%，而且灌溉量越大，基質(zhì)水分含量越高，處理 CKT3T2T1。輻射累積量控制的灌溉模式有利于番茄營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)，顯著提高了番茄生物量，相比于處理 CK，處理 T1、T2 和 T3 的番茄生物量分別提高了 57.1%、75.3%和 32.7%；其中，處理 T2 的番茄生物量達(dá)到 102.9 g/株，也顯著高于處理 T1 和 T3。輻射累積量控制的灌溉模式晴天的灌溉量多于陰天，而且中午的灌溉量多于早晨和下午，與植株對(duì)水肥的需求相匹配；此外，該灌溉模式有效節(jié)約了水肥，避免了水肥的浪費(fèi)，相比于處理 CK，在晴天和陰天時(shí)，處理 T3 的廢液排出率分別減少了 62.5%和 72.6%。該灌溉模式下的適宜灌溉量也顯著提高了番茄產(chǎn)量和灌溉水分利用效率，相比于處理 CK，處理 T2 的產(chǎn)量增加了 14.2%，達(dá)到 61.3 t hm-2，灌溉水分利用效率提高了 34.1%，灌溉量過少則抑制了植株產(chǎn)量的提高。 【結(jié)論】輻射累積量控制的灌溉模式能夠促進(jìn)番茄的生長(zhǎng)，有效節(jié)約了水肥。其中處理 T2 灌溉量 533.0 m3hm-2，可作為日光溫室番茄開花坐果期的參考營(yíng)養(yǎng)液灌溉量。 關(guān)鍵詞： 輻射累積量；灌溉量；水肥利用；開花坐果期；番茄 Research of the Irrigation Mode Controlled by Cumulative Radiation on Tomato Growth and Water and Fertilizer Utilization in Greenhouse WEI XiaoRan, CHENG RuiFeng, YANG QiChang, HE YongKang, ZHANG Chen (Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Energy Conservation and Waste Management of Agricultural Structures, Ministry of Agriculture, Beijing 100081) Abstract: 【 Objective】 Under the irrigation mode controlled by cumulative radiation, the objective of this paper was to study on the effects of different irrigation amount on tomato growth, water and fertilizer utilization in tomato flowering and fruit-set stage, so as to provide the scientific basis for tomato efficient production in Chinese solar greenhouse. 【 Method】 Under the condition of soil ridge substrate embedded cultivation to test “harvest” hybrid tomato by the nutrient solution drip irrigation, irrigation mode was divided into regular time interval irrigation (hereinafter referred to as “normal irrigation”, CK) and irrigation controlled by cumulative radiation, which was divided into low irrigation (T1), middle irrigation (T2) and high irrigation (T3). It researched on the irrigation modes and amount difference of growth, development, and water and fertilizer utilization in tomato flowering and fruit-set stage. 【 Result】 Compared with CK, the irrigation amount of T1, T2 and T3 reduced by 39.3%, 30.3% and 3532 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 51卷 14.0%, respectively. The greater irrigation amount was, the higher substrate moisture content was, as follow: CK T3 T2 T1. Irrigation mode controlled by cumulative radiation was better for tomato vegetative and reproductive growth, and significantly improved tomato biomass. Compared with treatment CK, the tomato biomass of T1, T2 and T3 had increased by 57.1%, 75.3% and 32.7%, respectively. Among them, the tomato biomass of treatment T2 was 102.9 gplant-1, which was also significantly higher than that of T1 and T3. Controlled by cumulative radiation, irrigation amount on sunny day was more than that on cloudy day, and irrigation amount on noon time was more than that on morning and afternoon, which was more consistent with the plants demand for water and fertilizer. Besides, it saved the water and fertilizer and avoided the waste of water and fertilizer. Compared with CK, the drainage rate of T3 on sunny and cloudy day reduced by 62.5% and 72.6%, respectively. The suitable irrigation amount controlled by cumulative radiation also significantly improved tomato yield and irrigation water utilization efficiency. Compared with CK, the tomato yield of T2 was improved by 14.2%, reached to 61.3 thm-2, and the irrigation water utilization efficiency was improved by 34.1%. Too little irrigation amount inhibited the production of plants. 【 Conclusion】 Irrigation mode controlled by cumulative radiation could promote growth and effectively save water and fertilizer. Among them, the irrigation amount of T2 was 533.0 m3hm-2, which could be used as a referenced nutrient solution for tomato flowering and fruit-set stage in Chinese solar greenhouse. Key words: cumulative radiation; irrigation amount; water and fertilizer utilization; flowering and fruit-set stage; tomato 0 引言 【研究意義】番茄是我國(guó)廣泛栽培的蔬菜種類之一，溫室栽培主要在冬季和春季種植，因?yàn)槠淇诟泻?，富含很多?duì)人體有益的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)， 如番茄紅素、 維生素A 等，還具有抗癌及預(yù)防早期癌細(xì)胞擴(kuò)散的功能1-2。水肥是影響番茄生長(zhǎng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，但長(zhǎng)期以來，設(shè)施番茄土壤栽培一直采用“糞大水勤，不用問人”的水肥管理模式，不但造成水肥的大量浪費(fèi)，而且對(duì)番茄生長(zhǎng)不利3-6。 無土栽培在日光溫室番茄栽培中應(yīng)用越來越普遍，合理的灌溉模式和灌溉量不但能夠確保根區(qū)有充足的水肥供應(yīng)，促進(jìn)番茄的生長(zhǎng)，而且能減少水肥的浪費(fèi)，防止基質(zhì)鹽分過多，是獲得日光溫室番茄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要保證4-9。因此，日光溫室中番茄無土栽培的營(yíng)養(yǎng)液灌溉模式和灌溉量研究具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】在國(guó)內(nèi)外設(shè)施栽培過程中，灌溉模式和灌溉量對(duì)番茄生長(zhǎng)和水肥利用的影響已有大量研究。蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量 Epan（ Ep）為參數(shù)估算灌溉量的模式，在溫室中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，而用能量平衡法估算參考作物蒸發(fā)蒸騰量 ET0是以能量平衡方程為基礎(chǔ)，當(dāng)用波紋（ Bowen， 1926）比表示顯熱與潛熱之間的比例關(guān)系時(shí)， 參考作物蒸發(fā)蒸騰量公式為： ET0=Rn/（ 1+） 式中， Rn為太陽(yáng)輻射累積量（ kJm-2）10-14。研究認(rèn)為，水肥灌溉量要與日光溫室番茄生長(zhǎng)的需求量相匹配， 生長(zhǎng)過程中水肥需求量呈先升高后降低的變化趨勢(shì)， 開花坐果階段是水肥需求的旺盛期， 充足的供給是番茄健康生長(zhǎng)的重要保證。而在番茄無土栽培中，灌水上限在85%90%間有利于番茄的生長(zhǎng)，是較為理想的溫室番茄開花坐果期灌溉上限指標(biāo)， 水分過高或過低都對(duì)番茄生長(zhǎng)不利，同時(shí)不利于水分利用效率的提高15-20。當(dāng)前研究大多是基于環(huán)境因子的灌溉模式， 這些環(huán)境因子都與番茄的蒸騰作用密切聯(lián)系， 如光輻射、 飽和蒸汽壓差、基質(zhì)電導(dǎo)率等12-13,21-22，而且研究表明，影響蒸騰作用的主要環(huán)境因子是光輻射，占到 70%13，其在很大程度上影響甚至直接決定日光溫室內(nèi)光溫環(huán)境， 還會(huì)引起番茄養(yǎng)分吸收量的改變， 光輻射與養(yǎng)分之間存在 “光肥平衡”關(guān)系23。因而輻射累積量控制的灌溉模式更加符合番茄對(duì)水分和養(yǎng)分的需求規(guī)律?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】?jī)?nèi)嵌基質(zhì)土壟栽培（圖 1）是日光溫室中一種新型無土栽培方法24，這種栽培方法能限制根系空間，減少水肥資源投入， 同時(shí)結(jié)合滴灌系統(tǒng)使用， 能有效提高水肥利用率， 而且冬季保溫性能優(yōu)越。 但是此種栽培方法底部鋪有地膜， 且日光溫室中多采用常規(guī)灌溉， 水肥的供給與番茄的需求不匹配，多余的水肥容易淤積在基質(zhì)里，造成作物根部的腐爛。目前，在內(nèi)嵌基質(zhì)土壟栽培條件下， 日光溫室中合理的灌溉模式和灌溉量尚需進(jìn)一步研究， 尤其是與常規(guī)灌溉模式相比， 采用輻射累積量控制的灌溉模式， 對(duì)促進(jìn)番茄的生長(zhǎng)以及水肥利用效能的影響尚不明確。 【擬解決的關(guān)鍵問題】本試驗(yàn)采用輻射累積量控制的灌溉模式，在內(nèi)嵌基質(zhì)土壟栽培條件下， 利用水肥一體機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化營(yíng)養(yǎng)液滴灌。 針對(duì)番茄花期和坐果期采取不同的灌溉量， 研究了其對(duì)番茄生長(zhǎng)以及水肥利用的影響， 以探討日光溫室番茄生產(chǎn)的營(yíng)養(yǎng)液灌溉模式和灌溉量， 并為進(jìn)一步建立日光溫室中合理的灌溉制度提供技術(shù)理論支持。 18 期 魏曉然等：輻射累積量控制的灌溉模式下溫室番茄生長(zhǎng)與水肥利用研究 3533 1 材料及方法 1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料 試驗(yàn)在北京市順義區(qū)大孫各莊鎮(zhèn)的節(jié)能型日光溫室（ 4013N， 11665E）中進(jìn)行，溫室長(zhǎng) 60 m，跨度 8 m，脊高 3.8 m，前屋面選用防水無滴膜覆蓋，后墻為磚墻。試驗(yàn)區(qū)在日光溫室東半側(cè)進(jìn)行，供試番茄品種為“豐收”雜交種，由瑞克斯旺（中國(guó)）種業(yè)提供。栽培基質(zhì)為配制的復(fù)合基質(zhì)，前期育苗和后期定植為同一配方，體積比為草炭蛭石珍珠巖 =1 1 1；基質(zhì)袋為無土栽培專用袋，規(guī)格為 100 cm 20 cm 12 cm，材質(zhì)為外白內(nèi)黑的 PE薄膜。 1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于 2017 年 8 月 20 日進(jìn)行番茄育苗， 9 月 7 日當(dāng)番茄處于“兩葉一心”時(shí)開始定植，雙行栽培，試驗(yàn)區(qū)兩側(cè)分別有兩壟保護(hù)行。 根據(jù)番茄的生育特點(diǎn)，將番茄分為苗期（ 2017 年 9 月 7 日至 10 月 20 日）、花期 （ 2017 年 10 月 21 日至 11 月 13 日） 、 坐果期 （ 2017年 11 月 14 日至 12 月 11 日）和采收期（ 2017 年 12月 12 日至 2018 年 2 月 5 日），試驗(yàn)時(shí)段為番茄花期和坐果期，采收期留 4 穗果后打頂。 1.2.1 栽培方式 試驗(yàn)選定內(nèi)嵌基質(zhì)土壟栽培， 壟距為 1.6 m，壟下寬 80 cm，上寬 25 cm，高 20 cm；內(nèi)嵌基質(zhì)袋長(zhǎng) 1 m，寬 20 cm，高 12 cm，每個(gè)基質(zhì)袋定植 4 株，株距 25 cm，每壟 5 個(gè)基質(zhì)袋，共定植 20 株苗，種植密度為 25 000 株 /hm2?；|(zhì)袋下方開孔，有廢液回收槽，回收槽的長(zhǎng)度為 5.5 m，用于回收廢液，廢液回收槽從北往南有一定坡度，且最南端連接收集桶，具體栽培方式如下圖 1。 Pipeline200mm120 mm圖 1 內(nèi)嵌基質(zhì)土壟栽培示意圖 Fig. 1 Schematic diagram of soil ridge substrate-embedded cultivation method 1.2.2 灌溉模式 試驗(yàn)灌溉模式設(shè)常規(guī)灌溉（ CK）和輻射累積量控制的灌溉（ T1、 T2、 T3），共 4 個(gè)處理， 3 次重復(fù)，其中處理 T1、 T2 和 T3 在番茄不同生育期采取不同的灌溉量。常規(guī)灌溉采用傳統(tǒng)的滴灌設(shè)備，按照時(shí)間間隔定時(shí)進(jìn)行灌溉。 輻射累積量控制的灌溉采用水肥一體機(jī)進(jìn)行，水肥一體機(jī)連接有太陽(yáng)輻射傳感器，太陽(yáng)輻射傳感器距離溫室地面 2.0 m， 距離后墻 4.5 m。 試驗(yàn)根據(jù)文獻(xiàn) 25和溫室光照情況設(shè)定輻射累積閾值 1 600 kJm-2，達(dá)到閾值時(shí)水肥一體機(jī)開始啟動(dòng)。 試驗(yàn)各處理均采用營(yíng)養(yǎng)液滴灌，每壟布置一條滴灌管，滴灌管直徑 20 mm，滴箭間距 25 cm，每個(gè)處理的滴灌管和滴箭規(guī)格相同，滴箭都位于植株根區(qū)附近，具體試驗(yàn)布置如下圖 2。 1.2.3 灌溉量 試驗(yàn)為確保幼苗的成活率， 定植后各處理均進(jìn)行一次灌溉，使基質(zhì)完全浸濕。苗期和采收期各處理采用相同的灌溉量，每天灌溉量分別為 4.3和 12.5 m3hm-2，總灌溉量為 179.3 和 700.0 m3hm-2。試驗(yàn)開始后，處理 CK 從 8： 00 16： 00，每隔 1 h 灌溉一次，花期和坐果期每次灌溉量分別為 1.3 和 2.3 m3hm-2，總灌溉量為 319.3 和 445.8 m3hm-2。處理 T1為低灌溉量，處理 T2 為中灌溉量，處理 T3 為高灌溉量， 3 個(gè)處理花期每次灌溉量分別為 2.0、 2.3 和 2.5 m3hm-2，總灌溉量為 199.8、 229.0 和 258.3 m3hm-2；3534 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 51卷 坐果期每次灌溉量分別為 2.3、 2.5 和 3.5 m3hm-2，總灌溉量為 264.8、 304.0 和 399.8 m3hm-2。 營(yíng)養(yǎng)液濃度按照日光溫室傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)配方管理，EC=2.2 dSm-1， pH=5.8。相比于處理 CK，處理 T1、T2、 T3 營(yíng)養(yǎng)液灌溉量分別減少了 39.3%、 30.3%、14.0%，具體灌溉量及養(yǎng)分用量如下表 1。 1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法 1.3.1 基質(zhì)水分含量測(cè)定 采用國(guó)產(chǎn)基質(zhì)專用高精度濕度傳感器（ TM-JZ01）測(cè)量基質(zhì)水分含量，插在根區(qū)附近，距離滴箭 10 cm?；|(zhì)水分含量采用多點(diǎn)數(shù)據(jù)記錄儀（ YM-T16）記錄，每隔 10 min 記錄一次。 1.3.2 番茄生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 株高和莖粗：從花期開始，每個(gè)處理標(biāo)記 12 株，每隔 7 d 測(cè)量基質(zhì)表面到最頂部葉片葉腋處的長(zhǎng)度， 記為株高； 用精度為 0.01 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量第一穗果下方 3 cm 處直徑，記為莖粗。 1.3.3 番茄生物量 在坐果期末期（ 12 月 4 日）開展破壞性測(cè)量，每個(gè)處理選取 4 株植株，然后在電熱鼓風(fēng)干燥箱（ DHG-9620-A） 105殺青 30 min，在 80烘至恒重，記錄植株干重。 1.3.4 番茄產(chǎn)量和灌溉水分利用效率 圖 2 試驗(yàn)布置示意圖 Fig. 2 Schematic diagram of experiment arrangement 表 1 灌溉量及養(yǎng)分用量 Table 1 The irrigation amounts and nutrient rates 施肥量 Nutrient rates（ kghm-2） 時(shí)期 Time 處理 Treatment 每次灌溉量 Each irrigation amount (m3hm-2) 總灌溉量 Total irrigation amount (m3hm-2) N P2O5K2O CK 1.3 319.3 51.8 28.9 83.1 T1 2.0 199.8 32.4 18.1 52.0 T2 2.3 229.0 37.2 20.8 59.6 花期 Flowering stage T3 2.5 258.3 41.9 23.4 67.2 CK 2.3 445.8 72.3 40.4 116.1 T1 2.3 264.8 43.0 24.0 68.9 T2 2.5 304.0 49.3 27.6 79.1 坐果期 Fruit-set stage T3 3.5 399.8 64.8 36.2 104.1 產(chǎn)量：番茄成熟時(shí)，每隔 7 d 采收一次，記錄每個(gè)處理的植株總產(chǎn)量。 灌溉量：每個(gè)處理滴灌灌溉的管路上都連接有旋翼式水表（ LXS-25E），用于記錄每個(gè)處理的灌溉量。 灌溉水分利用效率：灌溉水分利用效率的計(jì)算公式為： IWUE=Y/I 式中， IWUE（ irrigation water use efficiency）為灌溉水分利用效率（ kgm-3）； Y 為植株產(chǎn)量（ kg）； I 為灌溉量（ m3）。 1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析 方差分析采用 SPSS 18 數(shù)據(jù)處理軟件，不同處理 間的多重比較采用 Duncan 法，圖表中不同小寫字母表示在 =0.05 水平下差異顯著（ P=0.05），數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖采用 Excel 2010 和 GraphPad 軟件。 18 期 魏曉然等：輻射累積量控制的灌溉模式下溫室番茄生長(zhǎng)與水肥利用研究 3535 2 結(jié)果 2.1 不同處理的基質(zhì)水分含量變化 圖 3 和圖 4 分別為連續(xù)陰天和晴天基質(zhì)水分含 量變化情況， 11 月 13 日灌溉量增加導(dǎo)致基質(zhì)水分含量增加。由圖可知，不同處理的基質(zhì)水分含量都有差異，處理 CKT3T2T1，表明灌溉量越多，基質(zhì)水分含量越高。陰天時(shí)處理 CK 基質(zhì)水分含量一 基質(zhì)水分含量Substrate moisture content (%)圖 3 連續(xù)陰天基質(zhì)水分含量變化情況（ 2017 年 11 月 10 16 日 ） Fig. 3 Changed situation of substrate moisture content under continual overcast day（ Nov.10-Nov.16, 2017） CK T1 T2 T350607080901000:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00時(shí)刻 Oclock圖 4 連續(xù)晴天基質(zhì)水分含量變化情況（ 2017 年 12 月 5 11 日 ） Fig. 4 Changed situation of substrate moisture content under continual sunny day（ Dec.5-Dec.11, 2017） 3536 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 51卷 直在 90%以上，晴天時(shí)相對(duì)較低。在一天內(nèi)，基質(zhì)水分含量會(huì)隨灌溉的響應(yīng)呈現(xiàn)波動(dòng)，輻射累積量控制的灌溉模式變化幅度更大， 處理 T2 基質(zhì)水分含量在 80%上下波動(dòng)。 2.2 不同處理對(duì)番茄株高和莖粗的影響 由圖 5 可知，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，番茄株高和莖粗逐漸增大，但是不同處理間的增長(zhǎng)率不同。在 10月 21 日至 11 月 10 日番茄花期，處理 CK、 T1、 T2、T3 的株高增長(zhǎng)率分別為 67.3%、 52.8%、 75.4%、 69.2%，莖粗增長(zhǎng)率分別為 47.0%、 35.7%、 55.3%、 46.1%。在 11 月 17 日至 12 月 15 日番茄坐果期，處理 CK、T1、 T2、 T3 的株高增長(zhǎng)率分別為 46.8%、 39.6%、 26.3%、35.3%，莖粗增長(zhǎng)率分別為 12.7%、 25.5%、 13.5%、10.8%。由此可知，不同處理間的株高和莖粗增長(zhǎng)率有差異，在花期，處理 T2 株高和莖粗增長(zhǎng)率最大；在坐果期，處理 CK 株高增長(zhǎng)率最大，莖粗增長(zhǎng)率較小，而輻射累積量控制的灌溉模式株高增長(zhǎng)率相對(duì)降低，表明這個(gè)階段番茄的生長(zhǎng)主要集中在果實(shí)部位。 10.20 10.27 11.03 11.10 11.17 11.24 12.01 12.08 12.15CKT1T2T35010015020068101210.20 10.27 11.03 11.10 11.17 11.24 12.01 12.08 12.15日期 Date (Month-day) 日期 Date (Month-day)圖 5 不同處理對(duì)番茄株高和莖粗的影響 Fig. 5 Effects of different treatments on height and stem thickness of tomato plants 2.3 不同處理對(duì)番茄生物量的影響 由圖 6 可知，與處理 CK 相比，輻射累積量控制的灌溉模式顯著提高了番茄生物量，處理 T1、 T2 和T3 分別提高了 57.1%、 75.3%和 32.7%，其中處理 T2達(dá)到 102.9 g/株，顯著高于其他處理?？梢?，相比于常規(guī)灌溉，輻射累積量控制的灌溉模式顯著提高了番茄的生物量，而且過多或過少的灌溉量都會(huì)抑制番茄生物量的積累。 2.4 不同處理對(duì)水肥利用的影響 圖 7 為輻射累積量控制的連續(xù) 6 d 灌溉模式圖，12 月 1 3 日為陰天， 12 月 4 6 日為晴天。 由圖可知，輻射累積閾值為 1 600 kJm-2，每天的灌溉次數(shù)取決于一天中的總輻射值，晴天的總輻射值多于陰天，則灌溉次數(shù)多于陰天。此外，晴天時(shí)灌溉間隔的大小取決于輻射值的高低。在早晨和下午，太陽(yáng)輻射較低，需要約 2 h 達(dá)到閾值，灌溉間隔較大，灌溉量少；在中午，太陽(yáng)輻射較高，需要約 1 h 達(dá)到閾值，灌溉間隔較小，灌溉量大。 dbac020.040.060.080.0100.0120.0CK T1 T2 T3處理 Treatment圖 6 不同處理對(duì)番茄生物量的影響 Fig. 6 Effect of different treatments on tomato biomass 表 2 為連續(xù) 6 d 不同處理水肥灌溉量和廢液排出量情況，由表可知，輻射累積量控制的灌溉模式在不同天氣的灌溉量有差異，晴天的灌溉量多于陰天，而 18 期 魏曉然等：輻射累積量控制的灌溉模式下溫室番茄生長(zhǎng)與水肥利用研究 3537 0200400600800100012001400160018000:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00 0:00 8:00 16:00時(shí)刻 O clock輻射累積量 Cumulative radiation輻射累積量Cumulative radiation (kJm-2)虛線為光輻射累積閾值 The dotted line is cumulative solar radiation threshold 圖 7 輻射累積量控制的灌溉模式圖（ 12 月 16 日 ） Fig. 7 Irrigation pattern controlled by cumulative radiation (Dec.1-Dec.6) 表 2 不同灌溉模式下番茄灌溉量和廢液排出量情況 Table 2 Irrigation and drainage amount of tomato under different irrigation modes 灌溉量 Irrigation amount (m3hm-2) 排出量 Drainage amount (m3hm-2) 排出率 Drainage ratio (%) 日期 Date 天氣 Weather CK T1 T2 T3 CK T3 CK T3 Dec. 1 多云 Cloudy 21.3 10.6 11.8 17.1 10.2 1.8 47.9 10.5 Dec. 2 陰 Overcast 20.7 5.8 7.1 10.3 10.4 1.2 50.3 11.8 Dec. 3 陰 Overcast 21.4 7.7 9.4 13.5 11.1 2.5 51.8 18.8 Dec. 4 晴 Sunny 22.7 9.7 11.8 16.8 6.4 2.0 28.3 12.1 Dec. 5 晴 Sunny 22.3 9.7 11.8 16.8 6.1 1.5 27.4 8.7 Dec. 6 晴 Sunny 22.0 10.7 11.8 16.8 6.5 1.9 29.7 11.4 常規(guī)灌溉無差異。常規(guī)灌溉廢液排出量多于輻射累積量控制的灌溉，在晴天和陰天時(shí)，處理 CK 的廢液排出率平均值分別為 28.5%和 50.0%，處理 T3 分別為10.7%和 13.7%，處理 T1 和 T2 廢液排出量很少；相比于處理 CK，在晴天和陰天時(shí)，處理 T3 的廢液排出率分別減少了 62.5%和 72.6%?？梢?，相比于常規(guī)灌溉，輻射累積量控制的灌溉模式有效節(jié)約了水肥，避免了水肥的浪費(fèi)。 2.5 不同處理對(duì)產(chǎn)量和灌溉水分利用效率的影響 由圖 8 可知，與處理 CK 相比，處理 T2 的產(chǎn)量增加了 14.2%，達(dá)到 61.3 thm-2，處理 T1 的產(chǎn)量沒有顯著增加。從灌溉水分利用效率的角度分析，相比于處理 CK，處理 T1、 T2 和 T3 分別增加了 26.4%、 34.1%和 24.3%，處理 T2 達(dá)到 57.3 kgm-3?？梢姡啾扔诔Ｒ?guī)灌溉，輻射累積量控制的灌溉模式有利于番茄產(chǎn)量和灌溉水分利用效率的提高。 3 討論 3.1 輻射累積量控制的灌溉模式對(duì)基質(zhì)水分含量的影響 日光溫室番茄無土栽培過程中，基質(zhì)水分含量對(duì)植株的生長(zhǎng)有顯著影響，所以選擇合理的灌溉模式和 3538 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 51卷 產(chǎn)量Yield (thm-2)灌溉水分利用效率IWUE (kgm-3)圖 8 不同處理對(duì)產(chǎn)量和灌溉水分利用效率的影響 Fig. 8 Effects of different treatments on yield and irrigation water utilization efficiency 灌溉量尤為必要。在本試驗(yàn)中，陰天時(shí)處理 CK 基質(zhì)水分含量一直在 90%以上，分析原因主要是陰天植株蒸騰作用較弱，需水量較少，而且基質(zhì)水分傳感器與滴箭距離過近造成的，晴天時(shí)植株蒸騰作用較強(qiáng)，需水量較多，基質(zhì)水分含量顯著降低。 DUNWELL 和夏秀波等研究表明，基質(zhì)水分含量為 80%時(shí)最適宜無土栽培中番茄生長(zhǎng)26-27。輻射累積量控制的灌溉模式基質(zhì)水分含量低于常規(guī)灌溉，在一天內(nèi)隨灌溉的響應(yīng)呈現(xiàn)波動(dòng)， 處理 T2 基質(zhì)水分含量一直在 80%左右。 3.2 輻射累積量控制的灌溉模式對(duì)番茄株高、 莖粗和生物量的影響 基質(zhì)水分含量是影響株高和莖粗增長(zhǎng)率的關(guān)鍵因素，而灌溉模式和灌溉量對(duì)基質(zhì)水分含量有直接影響。侯加林和張燕等認(rèn)為，在番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛期，過多和過少的灌溉量會(huì)抑制株高和莖粗的增長(zhǎng)28-30； WANG 等研究結(jié)果證實(shí)，在番茄坐果期過多的灌溉量會(huì)使植株越來越“瘦高”31。在本試驗(yàn)中，花期處理 CK 因過多的灌溉量基質(zhì)水分含量過高，株高和莖粗增長(zhǎng)緩慢，而坐果期植株形成“徒長(zhǎng)現(xiàn)象”，生殖生長(zhǎng)則減弱。處理 T1 因過少的灌溉量營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)受到抑制， 而花期處理 T2 有最高的株高和莖粗增長(zhǎng)率，坐果期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)減弱，生殖生長(zhǎng)增強(qiáng)，有利于果實(shí)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累，表明輻射累積量控制的灌溉模式對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)有利，處理 T2 灌溉量最適宜。 番茄生物量的積累與基質(zhì)水分含量有密切聯(lián)系。WAN 等21研究表明，基質(zhì)水分過多，降低了根區(qū)氧的濃度，影響了植株酶的活性，進(jìn)而影響光合作用，使植株合成有機(jī)物的能力減弱。在本試驗(yàn)的結(jié)果中，與處理 CK 相比，輻射累積量控制的灌溉模式顯著提高了番茄生物量。處理 CK 和 T3 基質(zhì)水分含量過高，處理 T1 過低，都不利于番茄生物量的積累，而處理 T2 基質(zhì)水分含量適宜，番茄生物量最高。 3.3 輻射累積量控制的灌溉模式對(duì)水肥利用的影響 番茄在不同的天氣下對(duì)水肥需求狀況不同，灌溉量多少受灌溉模式直接影響。 HUNG 等20研究表明，輻射累積量控制的灌溉模式能滿足番茄變化的水肥需求，廢液的排出量較少。在本試驗(yàn)中，處理T3 的廢液排出量顯著少于處理 CK，處理 T1 和 T2廢液排出量很少。 ALBERTO 等8研究表明，常規(guī)灌溉在早晨和下午時(shí)灌溉量較多，超出了番茄的水肥需求，導(dǎo)致大量的廢液排出；中午番茄蒸騰作用較強(qiáng)，灌溉量不變，番茄可能遭受水壓，對(duì)其生長(zhǎng)不利。相比于晴天，陰天番茄蒸騰作用較弱，灌溉量也應(yīng)該較少，而常規(guī)灌溉沒有考慮天氣狀況，灌溉量超出了番茄的需求。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，輻射累積量控制的灌溉量取決于不同的天氣狀況，晴天的灌溉量顯著多于陰天，而常規(guī)灌溉的灌溉量保持不變。此外，在晴天的不同時(shí)間段，輻射累積量控制的灌溉量也不同，中午的灌溉量多于早晨和下午，而常規(guī)灌溉在一天的不同時(shí)間段灌溉量相同?？梢?，相比于常規(guī)灌溉，輻射累積量控制的灌溉模式與番茄對(duì)水肥的需求相匹配，而且節(jié)水節(jié)肥效果明顯。 18 期 魏曉然等：輻射累積量控制的灌溉模式下溫室番茄生長(zhǎng)與水肥利用研究 3539 3.4 輻射累積量控制的灌溉模式對(duì)產(chǎn)量和灌溉水分利用效率的影響 灌溉模式和灌溉量對(duì)產(chǎn)量和灌溉水分利用效率有顯著影響，前人研究認(rèn)為，虧缺灌溉會(huì)抑制番茄產(chǎn)量的提高32。處理 T1 番茄產(chǎn)量顯著小于處理 T2 和 T3，表明灌溉量過少降低了番茄的產(chǎn)量。而蔡?hào)|升等33研究表明，營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)量的增加，會(huì)導(dǎo)致灌溉水分利用效率的降低。本試驗(yàn)中處理 T1、 T2 和 T3 灌溉水分利用效率顯著高于處理 CK，而處理 T3 相比于處理 T2灌溉水分利用效率顯著降低，產(chǎn)量卻沒有顯著增加，表明輻射累積量控制的灌溉模式下處理 T2 是適宜灌溉量。 綜合考慮番茄生長(zhǎng)和水肥利用情況，推薦輻射累積量控制的灌溉模式下，處理 T2 為番茄開花坐果期的參考灌溉量，灌溉量為 533.0 m3hm-2。 4 結(jié)論 本研究表明，在日光溫室內(nèi)嵌基質(zhì)土壟栽培條件下，與常規(guī)灌溉相比，輻射累積量控制的灌溉模式有利于番茄營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)，顯著提高了番茄生物量、產(chǎn)量和灌溉水分利用效率；輻射累積量控制的灌溉模式有效節(jié)約了水肥，避免了水肥的浪費(fèi)，水肥的供給與植株的需求相匹配。其中，處理 T2番茄生物量、產(chǎn)量、灌溉水分利用效率分別達(dá)到102.9 g/株、 61.3 thm-2和 57.3 kgm-3， 灌溉量為 533.0 m3hm-2，可作為日光溫室番茄開花坐果期的參考營(yíng)養(yǎng)液灌溉量。 References 1 王秀康 , 邢英英 , 張富倉(cāng) . 膜下滴灌施肥番茄水肥供應(yīng)量的優(yōu)化研究 . 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) , 2016, 47(1): 141-150. 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