去电子水灌溉对设施番茄产量、品质及水分利用率的影响.pdf

文章编号 1007 4929 2020 11 0020 05 去电子水灌溉对设施番茄产量 品质 及水分利用率的影响 朱 敏 1 李 彬 2 1 内蒙古机电职业技术学院 呼和浩特 010070 2 内蒙古农牧业科学院 呼和浩特 010070 摘 要 为了探究去电子水灌溉对设施番茄生长的影响 以 毛粉 802 为研究材料 分析不同去电子水灌溉量下 番茄产量 品质及水分利用率的变化 结果表明 去电子水灌溉可明显促进设施番茄生长 提高水分利用率 与普通 灌溉水 CK 相比 等量去电子水 T2 灌溉的设施番茄净光合速率 Pn 气孔导度 Gs 胞间二氧化碳 Ci 浓度 蒸 腾速率 Tr 单株产量 Vc 含量 糖酸比 番茄红素含量及水分利用率分别显著提升 9 56 14 29 4 75 7 52 11 99 13 28 7 80 6 76 和 7 96 可滴定酸含量显著降低 5 88 P 0 05 综合考虑设施番茄产量 品质及水 分利用率 建议去电子水灌溉用量为 3 120 m 3 hm 2 关键词 去电子水灌溉 设施番茄 产量 品质 水分利用率 中图分类号 S275 9 文献标识码 A Effects of Irrigation with De electronic Water on Yield Quality and Water use Efficiency of Tomato Grown in Greenhouse ZHU Min 1 LI Bin 2 1 Inner Mongolia Institute of Mechatronic Technology Hohhot 010070 China 2 Inner Mongolia Autonomous egion Academy of Agriculture and Stockbreeding Sciences Hohhot 010070 China Abstract In order to explore the effects of de electronic water on the growth of tomato grown in greenhouse maofen 802 was selected as experimental material to analyze the effect of different de electronic water irrigation volume on yield quality and water use efficiency The results showed that de electronic water could obviously promote the growth of tomato grown in greenhouse and improve water use efficiency Compared with normal water CK the Pn Gs Ci Tr yield per plant Vc content sugar acid ratio lycopene content and water use efficiency of tomato grown in greenhouse with the same irrigation amount of de electronic water T2 were significantly improved by 9 56 14 29 4 75 7 52 11 82 13 28 7 80 6 76 and 7 96 respectively but the titrated acid content was significantly reduced by 5 88 P 0 05 Comprehensively considering yield quality and water use efficiency of tomato grown in greenhouse the recommend irrigation amount of de electronic water was 3 120 m 3 hm 2 Key words de electronic water irrigation tomato grown in greenhouse yield quality water use efficiency 收稿日期 2020 06 02 基金项目 国家重点研发计划项目 2016YFC0400305 内蒙古自然科学基金项目 2017BS0514 作者简介 朱 敏 1981 女 讲师 主要从事水利工程教学与科学研究工作 E mail 209959209 qq com 中国淡水资源较为缺乏 其中 农业淡水用量占到总用量 的 70 以上 1 近年来 随着全球气候变暖和设施农业面积的 逐年增大 淡水资源愈发紧张 已成为制约农业可持续发展的 主要因素之一 2 3 因此 在有限的灌溉水条件下 采用节水灌 溉技术提高作物水资源利用效率 发展高效节水农业对未来农 业发展具有重要意义 番茄 Solanum lycopersicum 是全球的主要蔬菜作物之一 营养价值丰富 广受人们欢迎 其设施栽培面积位居世界之 首 4 目前 关于设施番茄节水灌溉技术前人进行了大量的研 究 如 膜下滴灌 5 亏缺灌溉 6 增氧滴灌 7 水肥耦合 8 及 再生水灌溉 9 等 但实际生产中仍存在水资源浪费 产量低 品 质欠佳的现象 开展简便高效的节水灌溉技术集成势在必行 灌溉水活化水技术是一种新兴的农业节水技术 通过磁化或去 电子手段使普通灌溉水的理化性状 如表面张力 pH 黏滞力 渗透性等 发生变化 提高水分子活性 有助于矿物质溶解和植 物根系吸收 从而提高作物水肥利用率和改善土壤生态环 02 节水灌溉 2020 年第 11 期 jsgu cbpt cnki net 境 10 11 灌溉水活化技术具有效率高 成本低 无污染及操作 简便等优势 近年来愈发受到科研工作者的关注 贾昊等研究 表明 磁化水灌溉可明显促进灵武长枣生长 提高单株产量 改 善果实品质 12 王艳会等研究表明 去电子水灌溉对冬小麦产 量及水分利用效率具有明显的提升作用 13 韦开等研究表明 去电子水灌溉不仅有助于促进棉花生长和提高水分利用率 而 且对缓解土壤盐分胁迫具有一定的改善作用 14 然而 目前 关于活化水在设施番茄栽培中的研究尚未见相关报道 因此 本研究以 毛粉 802 番茄品种为试验材料 研究去 电子水灌溉对设施番茄产量 品质及水分利用率的影响 以期 为去电子水应用于设施番茄栽培提供一定的科学依据 为设施 番茄节水灌溉提供一定的技术借鉴 1 材料与方法 1 1 试验材料 试验于 2018 年 8 月在内蒙古农牧科学院试验基地日光温 室内开始设施 试验用番茄品种为 毛粉 802 购自西安世佳 种业有限公司 8 月 16 日 选取大小一致 籽粒饱满种子用 10 次氯酸钠溶液浸泡杀菌 采用 72 穴穴盘进行育苗 基质 按 V 椰糠 V 草炭 V 蛭石 V 珍珠岩 2 1 1 1 比例配制 9 月 15 日进行定植 温室土壤容重 有机质 全氮 全磷及全钾含量分 别为 1 41 g cm 3 6 52 g kg 0 77 g kg 0 41 g kg 和 10 85 g kg 去电子水由去电子处理器 型号 W600DELF 制成 购自韩国 亚美华 北京 环境科技发展有限公司 当水流经过去电子处 理器时 接地电极通过导线将水中负电荷和电子导入地下 从 而制成去电子水 1 2 试验方法 1 2 1 试验设计 试验共设置灌溉水类型和灌溉量 2 个因素 灌溉水类型 包括普通水和去电子水 采用膜下滴灌方式进行灌溉 普通水 灌溉量按当地灌溉水平设定为 4 170 CK m 3 hm 2 去电子水灌 溉量设定 4 个水平 分别为 4 620 T1 4 170 T2 3 120 T3 和 2 535 T4 m 3 hm 2 共 5 个处理 具体灌水时期和灌水量参 见表 1 灌溉水系统包括去电子处理系统 塑料水桶 1 000 L 自吸喷射泵 滴灌系统及水表组成 由自吸喷射泵负责将水 桶中的水导入滴灌系统 水表负责控制灌水量 每处理小区面 表 1 各处理灌溉量 Tab 1 Irrigation volume of each treatment 处理 各生育期灌水量 mL 株 1 d 1 缓苗后至 盛花期 09 22 11 01 盛花期至 盛果期 11 02 01 01 盛果期至 采收期 01 02 02 17 总灌溉量 m 3 hm 2 CK 300 400 700 4 170 T1 350 450 750 4 620 T2 300 400 700 4 170 T3 250 300 500 3 120 T4 4170 250 400 2 535 积为 6 25 m 1 5 m 9 375 m 2 株 行距分别为 30 和 50 cm 3 次 重复 随机区组 各小区间由苯板严格隔离 其余田间管理措施 保持一致 1 2 2 测定指标及方法 定植后 60 d 从每个处理中选取 10 株测定生长指标 株 高 茎粗分别采用直尺和数显游标卡尺测定 叶片数采用计数 法测定 定植后 70 d 晴天 选择各处理相同部位的 3 个叶片 于 9 30 11 30 采用 Li 6400XT 型便携式光合作用仪 美国 LI CO 公司 测定净光合速率 Pn 气孔导度 Gs 胞间 CO 2 浓度 Ci 及蒸腾速率 Tr 每个处理测定 3 株 分别于定植后 95 115 135 和 155 d 采收各小区番茄并测定产量 计算单果重 和单株产量 并按公式 1 计算水分利用率 选取各处理第 2 穗 成熟果实 定植后 115 d 进行番茄营养品质测定 维生素 C Vc 可滴定酸 可溶性糖 可溶性固形物 番茄红素含量分别 采用钼蓝比色法 酸碱滴定法 蒽酮比色法 便携式数显糖度计 和高效液相色谱法 HPLC 并按公式 2 计算糖酸比 水分利用率 kg m 3 产量 kg hm 2 灌水量 m 3 hm 2 1 糖酸比 可溶性糖含量 可滴定酸含量 2 1 3 数据处理及分析方法 采用 Microsoft Excel 2013 软件进行数据处理和作图 采用 SPSS 18 0 软件进行差异显著性分析 2 结果与分析 2 1 去电子水灌溉对番茄植株生长的影响 由表 2 可知 去电子水灌溉可显著促进番茄植株生长 P 0 05 与 4 170 m 3 hm 2 普通水灌溉 CK 相比 4 170 m 3 hm 2 去电子水灌溉 T2 的番茄株高 茎粗及叶片数分别提升 5 25 3 77 和 13 46 均达到显著差异水平 P 0 05 去电 子水灌溉量为 3 120 m 3 hm 2 T3 时 番茄株高 茎粗及叶片数 分别较 CK 降低 2 10 1 41 和 0 70 但差异均未达到显著 水平 P 0 05 而去电子水灌溉量为 4 620 m 3 hm 2 T1 时 番 茄株高 茎粗及叶片数分别较 CK 显著提升 10 11 7 70 和 24 70 P 0 05 这说明 去电子水灌溉对番茄植株生长具 有明显的促进效果 以 T1 处理促进效果最佳 其次为 T2 和 T3 表 2 去电子水灌溉对设施番茄植株生长的影响 Tab 2 Effects of de electronic water irrigation on the growth of tomato in facility 处理 株高 cm 茎粗 mm 叶片数 片 株 1 CK 165 85 4 02c 13 51 0 05c 28 75 1 52c T1 182 62 4 71a 14 55 0 06a 35 85 2 02a T2 174 55 4 33b 14 02 0 02b 32 62 1 65b T3 162 36 3 56c 13 32 0 04c 28 55 1 22c T4 153 65 3 35d 12 82 0 02d 24 16 1 48d 注 表中同列不同小写字母表示差异达到显著水平 P 0 05 2 2 去电子水灌溉对番茄光合参数的影响 由图 1 可知 去电子水灌溉可显著提升番茄叶片的光合作 12去电子水灌溉对设施番茄产量 品质及水分利用率的影响 朱 敏 李 彬 用能力 P 0 05 与 4 170 m 3 hm 2 普通水灌溉 CK 相比 4 170 m 3 hm 2 去电子水灌溉 T2 的番茄 Pn Gs Ci 及 Tr 分别 显著提升 9 56 14 29 4 75 和 7 52 P 0 05 去电子水 灌溉量为 3 120 m 3 hm 2 T3 时 番茄 Pn Gs Ci 及 Tr 则分别较 CK 降低 1 17 3 57 0 91 和 1 78 均未达到显著水平 P 0 05 去电子水灌溉为 4 620 m 3 hm 2 T1 的番茄 Pn Gs Ci 及 Tr 分别较 CK 显著提升 18 51 25 00 9 37 和 13 86 P 0 05 这说明 去电子水灌溉对番茄叶片光合能力具有明显的 提升作用 以 T1 处理提升幅度最大 其次为 T2 和 T3 注 图中不同字母表示差异达到显著差异水平 P 0 05 下同 图 1 去电子水灌溉对设施番茄光合参数的影响 Fig 1 Effects of de electronic water irrigation on the photosynthetic parameters of tomato in facility 2 3 去电子水灌溉对番茄产量的影响 由图 2 可知 去电子水灌溉可显著提升番茄单果重和单株 产量 P 0 05 与 CK 相比 T2 处理的番茄平均单果重和单株 产量分别显著提升 7 58 和 11 99 P 0 05 T3 处理的番茄 平均单果重和单株产量则分别较 CK 降低 2 88 和 3 15 均 未达到显著水平 P 0 05 与 CK 相比 T1 处理的番茄平均单 果重和单株产量分别显著提升 10 97 和 19 87 P 0 05 这 说明 去电子水灌溉对番茄单果重和产量具有明显的提升作 用 以 T1 处理单果重和产量最大 其次为 T2 和 T3 图 2 去电子水灌溉对设施番茄产量的影响 Fig 2 Effects of de electronic water irrigation on the field of tomato in facility 2 4 去电子水灌溉对番茄品质的影响 由图 3 可知 去电子水灌溉可明显提升番茄品质 P 0 05 与 CK 相比 T2 处理的番茄 Vc 含量 糖酸比及番茄红素 含量分别显著提升 13 28 7 80 和 6 76 P 0 05 可滴定 酸含量显著降低 5 88 P 0 05 可溶性糖及可溶性固形物含 量则无显著变化 P 0 05 T3 处理的番茄 Vc 可溶性糖 可溶 性固形物 番茄红素含量及糖酸比分别较 CK 显 著 提 升 28 88 9 71 9 27 21 35 和 5 56 P 0 05 而可滴定酸 22 去电子水灌溉对设施番茄产量 品质及水分利用率的影响 朱 敏 李 彬 含量则无显著变化 P 0 05 与 CK 相比 T1 处理的番茄 Vc 可滴定酸 可溶性糖 可溶性固形物含量及糖酸比分别显著降 低 22 52 11 76 18 75 10 70 和 7 93 P 0 05 而番茄 红素含量差异则未达到显著水平 P 0 05 这说明 去电子水 灌溉对番茄品质具有明显的提升作用 以 T3 处理品质最佳 其 次为 T2 和 T1 图 3 去电子水灌溉对设施番茄果实品质的影响 Fig 3 Effects of de electronic water irrigation on the quality of tomato in facility 2 5 去电子水灌溉对番茄水分利用率的影响 由图 4 可知 去电子水可显著提升番茄灌溉水利用率 P 0 05 普通水灌溉量为 4 170 kg hm 2 时 番茄灌溉水利用率 达到 33 78 kg m 3 与 CK 相比 T1 T2 T3 和 T4 处理的番茄灌 溉水利用率分别提升 8 14 7 96 29 37 和 37 69 均达到 显著差异水平 P 0 05 这说明 去电子水对番茄灌溉水利用 率具有明显提升作用 以 T4 处理提升幅度最大 其次为 T3 和 T1 3 讨论与结论 水分是植物生长发育的必须物质 不仅是植物吸收和运输 养分物质的载体 而且是光合作用 呼吸作用及有机质合成与 分解等代谢活动的重要参与物质 15 活化水通过磁化或去电 图 4 去电子水对设施番茄灌溉水利用率的影响 Fig 4 Effects of de electronic water irrigation on the irrigation water efficiency of tomato in facility 32去电子水灌溉对设施番茄产量 品质及水分利用率的影响 朱 敏 李 彬 子等手段使普通水理化性状发生改变 从而对植物生长发育产 生一定影响 贾昊等研究表明 采用 ADS 1800 磁强磁化水灌 溉可明显促进设施长枣生长发育 提高单株产量 12 王艳会等 研究表明 与普通水灌溉相比 等量去电子水灌溉可明显加速 冬小麦生长 产量显著提升 22 20 13 王洪波等研究表明 磁 化水灌溉可加速土壤盐分淋洗 玉米产量增加 16 2 16 本研 究发现 去电子水灌溉可明显促进设施番茄植株生长 显著提 升设施番茄光合效率和产量 与普通灌溉水相比 等量去电子 水灌溉的番茄株高 茎粗 叶片数 单果重和单株产量分别显著 提升 5 25 3 77 13 46 7 58 和 11 99 P 0 05 本结 果与贾昊等 12 王艳会等 13 及王洪波等 16 研究结果一致 其 原因包括 一方面 去电子水黏滞力和表面张力降低 渗透性及 扩散性能提升 从而提升土壤持水能力 促进土壤中矿质元素 的溶解和运输 提高植株生物量和作物产量 17 另一方面 去 电子水灌溉对番茄光合效率提升具有明显的促进作用 Pn Gs Ci 和 Tr 分别显著提升 9 56 14 29 4 75 7 52 P 0 05 从而增加光合产物积累量 促进生长发育 提高产量 此外 土壤盐渍化是设施栽培面临的常见问题之一 而去电子 水灌溉可以改善土壤水盐运移 加速盐分淋洗 降低耕作层盐 分含量 从而有助于缓解盐胁迫对植物生长的抑制 16 18 这可 能也是去电子水灌溉促进设施番茄生长的重要原因之一 尚待 进一步研究证实 果蔬品质形成不仅由品种遗传特性决定 而且与植株生长 环境和人为调控密切相关 贾昊等研究表明 采用 ADS 1800 磁强磁化水灌溉可显著提升设施长枣品质 可溶性固形物及可 溶性糖含量 较 CK 分别增加了 5 5 和 4 38 12 王洪波等研 究表明 磁化水灌溉明显提升玉米品质 可溶性糖 蛋白质及淀 粉含量分别较 CK 提升 38 2 39 6 和 12 8 16 王渌等研 究表明 磁化水灌溉能显著提高冬枣果实品质 维生素 C 花青 素及还原糖含量均明显提升 20 本研究发现 去电子水灌溉可 显著提升设施番茄品质 与普通灌溉水相比 T3 处理的番茄 Vc 可溶性糖 可溶性固形物 番茄红素含量及糖酸比分别显著 提升 28 88 9 71 9 27 21 35 和 5 56 P 0 05 而可滴 定酸含量则无显著变化 P 0 05 本结果与贾昊等 12 王洪 波等 16 及王渌等 20 研究结果一致 其原因包括 一方面 去电 子水有助于植株对营养元素吸收 促进果实营养物质合成 17 另一方面 去电子水灌溉对可提高植株光合效率 光合产物增 多 也是提高品质的重要原因之一 本研究中 去电子水灌溉显著提升番茄灌溉水利用率 以 T4 提升幅度最大 其次为 T3 T3 处理的水分利用率虽然不及 T4 但番茄产量和品质显著优于 T4 处理 同时 T3 处理的番茄 产量虽然显著低于 T2 处理 但是水分利用率及果实品质显著 高于 T2 处理 因此 建议生产中以去电子水灌溉量为 3 120 m 3 hm 2 为宜 可节水 1 050 m 3 hm 2 参考文献 1 赵志成 杨显贺 李清明 等 不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生 理特性及水分利用效率的影响 J 生态学报 2014 34 22 6 597 6 605 2 DU T S KANG S Z ZHANG J H Water saving and crop quality improvement of alternate partial root zone irrigation and application of isotope technology in the research of crop water use plant J Physiol ogy Journal 2011 47 9 823 830 3 彭 澎 梁 龙 李海龙 等 我国设施农业现状 问题与发展建 议 J 北方园艺 2019 43 5 161 168 4 季延海 李炎艳 武占会 等 灌溉量对限根栽培番茄生长和品 质的影响 J 中国蔬菜 2019 10 19 25 5 李旭峰 孙西欢 马娟娟 等 膜下滴灌不同水分处理对温室番 茄根系活力和水分利用率的影响 J 节水灌溉 2019 12 53 57 6 Bogale A Nagle M Latif S et al egulated deficit irrigation and partial root zone drying irrigation impact bioactive compounds and an tioxidant activity in two select tomato cultivars Scientia Horticulturae 2016 213 115 124 7 徐达勋 不同增氧滴灌方法对温室樱桃番茄产量 品质及光合作 用的影响 J 江苏农业学报 2020 36 1 152 3 120 8 邢英英 张富仓 张 燕 等 滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产 量 品质和水氮利用的影响 J 中国农业科学 2015 48 4 713 726 9 李 平 胡 超 樊向阳 等 减量追氮对再生水灌溉设施番茄 根层土壤氮素利用的影响 J 植物营养与肥料学报 2013 19 4 972 979 10 穆 艳 赵国庆 赵巧巧 等 活化水灌溉在农业生产中的应用 研究进展 J 农业资源与环境学报 2019 36 4 403 411 11 李 铮 不同水处理对番茄幼苗生长及其质量的影响 D 沈 阳 沈阳农业大学 2016 32 34 12 贾 昊 李 玲 曹 兵 磁化水灌溉对设施灵武长枣生长与果 实品质的影响 J 核农学报 2019 33 11 2 280 2 286 13 王艳会 赵国庆 王全九 等 去电子水灌溉对冬小麦生长及其 水分利用的影响 J 农业环境科学学报 2020 39 5 953 963 14 韦 开 去电子微咸水膜下滴灌水盐运移及棉花生长特征研究 D 西安 西安理工大学 2018 49 51 15 苍 晶 李 唯 植物生理学 M 北京 高等教育出版社 2017 16 王洪波 王成福 吴 旭 等 磁化水滴灌对土壤盐分及玉米产 量品质的影响 J 土壤 2018 50 4 762 768 17 张立红 磁化水灌溉促进作物增产机理的 MD 模拟研究 J 青 岛大学学报 自然科学版 2005 18 1 58 63 18 王全九 许紫月 单鱼洋 等 去电子处理微咸水矿化度对土壤 水盐运移特征的影响 J 农业工程学报 2018 34 4 125 132 19 朱练峰 张均华 禹盛苗 等 磁化水灌溉促进水稻生长发育提 高产量和品质 J 农业工程学报 2014 30 19 107 114 20 王 渌 郭建曜 刘秀梅 等 磁化水灌溉对冬枣生长及品质的 影响 J 园艺学报 2016 43 4 653 662 42 去电子水灌溉对设施番茄产量 品质及水分利用率的影响 朱 敏 李 彬