丁守鵬，張國新，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)是中國地下淡水資源匱乏區(qū)，2018年以來，隨著濱海區(qū)地下淡水封井禁壓采政策實施，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普遍關(guān)注的問題，濱海地區(qū)微咸水分布廣，儲量大，因此豐富的微咸水資源越來越得到人們的重視，如何研究利用微咸水進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m3/hm2，且主要來源于地下淡水[5]。有研究表明[6-8]，適量咸水灌溉不會引起番茄產(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番茄生長及產(chǎn)量的影響具有重要意義，對區(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行設(shè)施果蔬生產(chǎn)，對濱海區(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等人通過大量的試驗證明，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)實際生產(chǎn)。

缺乏針對性、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、不同時期咸水灌溉研究，本研究以咸淡水輪灌為切入點，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 試驗區(qū)概況

試驗區(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 試驗設(shè)計

試驗在河北省農(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6.0 m，行距0.7 m，移栽株距0.4 m，試驗小區(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?shù)亓?xí)慣進行。

試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)4個處理，以全生育期灌溉淡水為對照(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)，每個處理3次重復(fù)。具體灌溉方案如表1所示，在第一穗果實直徑3 cm左右開始處理，每株灌溉2 L。試驗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方案

1.3 指標測定

1.3.1 生長指標 每個處理定5株苗，在拉秧期，進行莖葉鮮重、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 在采摘期，進行5株結(jié)果數(shù)及總產(chǎn)量調(diào)查統(tǒng)計，計算單果重。

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

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

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

2 結(jié)果與分析

2.1 不同咸淡水輪灌處理對番茄生長指標的影響

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，處理間及與對照差異均不顯著。

表2 不同處理對番茄生物量的影響 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。綜上分析認為，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，對植物生物量積累較為明顯。

2.2 不同咸淡水輪灌處理對番茄產(chǎn)量指標的影響

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個處理與CK處理間差異均達顯著水平，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)量及果實商品性的重要指標，從表2看出，咸淡水輪灌處理下，T1、T2處理單果重較對照無明顯變化，T3、T4處理均出現(xiàn)降低。較對照降低幅度25.3%、28%，達顯著水平。其他處理較對照總體變化不大，各處理間差異均不顯著。

表3 不同處理對番茄產(chǎn)量指標的影響

2.3 不同咸淡水輪灌處理對番茄品質(zhì)指標的影響

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，顯著高于對照，其他處理間差異未達到顯著水平。從咸水對果實維生素C指標影響看，除T3外，各處理可不同程度地提高番茄果實維生素C含量，較CK處理的增幅在6.4%～12.2%，4個咸水處理與對照差異均不顯著。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%，達顯著水平。在有機酸含量方面，隨著灌溉咸水次數(shù)的增加，番茄的有機酸含量無明顯變化規(guī)律，其中，其中T1處理的有機酸含量最低，較CK處理降低10.2%，與CK相比，其他處理的有機酸含量均高于CK處理，5個處理較對照差異未達顯著水平。

表4 不同處理對番茄果實品質(zhì)的影響

2.4 不同咸淡水輪灌處理對土壤電導(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)是針對咸水和淡水并存的地區(qū)，通過咸水和淡水的聯(lián)合利用，達到既灌溉作物而不致對作物的產(chǎn)量和土壤產(chǎn)生破壞，又有效地利用了當?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，對番茄產(chǎn)量和果實品質(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棉花生長及產(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32%、20%和22%，咸淡水輪灌一定程度上促進了棉花根系生長，緩解鹽害離子對棉花造成的生長脅迫。OMER等研究了苦咸水灌溉對鹽生植物蒸散、生長和離子吸收的影響，結(jié)果表明2種參加試驗物種的干生物量及產(chǎn)量差異不顯著。馬保國等[23]在小麥咸淡輪灌與灌淡水操作試驗表明，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，對植物生物量積累較為明顯，咸水提高了表層土壤的水勢，使根系從表層土壤吸水變得困難，根系需向下生長吸收深層土壤水分，當咸水灌溉次數(shù)過多時，抑制了根系的生長。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)量均顯著低于對照，說明番茄在果實成熟期主要是生殖生長，抗鹽脅迫能力增強，但隨著土壤鹽分的增加，在高濃度的溶質(zhì)環(huán)境中，番茄有限的營養(yǎng)物質(zhì)向根系運輸，保證自身處于相對適宜的生長狀態(tài)。

可溶性固形物、可溶性糖、有機酸、維生素C均是反應(yīng)番茄營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標，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，同時降低了成熟果實各部位淀粉的含量，果實品質(zhì)最好。黃翠華等[26]研究了不同生長階段咸水灌溉對櫻桃番茄產(chǎn)量及品質(zhì)影響，結(jié)果表明在營養(yǎng)生長期與生殖生長期直接咸水澆灌番茄可溶性糖含量最高；在生殖生長期使用淡水而在營養(yǎng)生長期使用咸水果實可溶性糖含量顯著高于淡水澆灌。從本試驗結(jié)果看，不咸淡水輪灌處理下，品質(zhì)指標表現(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時為在一定程度上保證番茄正常生長產(chǎn)量穩(wěn)定，并提高了果實品質(zhì)，是合理有效的灌溉模式。由于本試驗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，后期需進一步開展大田試驗研究。