不同水分处理对无土栽培番茄根系的影响

2022-04-27夏海波于晓蕾

山东水利 2022年2期

夏海波，于晓蕾，黄乾

（1.山东省水利科学研究院，山东济南 250014；2.山东省现代农业节水工程技术研究中心，山东济南 250014）

根系是植物吸收水分和养分的重要部分，在无土栽培基质中的分布状况及其根系特征参数的高低直接影响植株对基质中水分的吸收，从而影响植株地上部分的生长发育。对于冬暖式大棚内的番茄，灌水量的多少能影响番茄根系生物量及其在无土栽培基质中的分布。国内学者对根系的研究主要集中在土壤环境中作物根系，如栗岩峰[1]等研究表明番茄根系具有直根系特点，即主根与侧根主次分明，主根向下延伸强势，随深度的增加，整根根长密度快速递减；方志刚[2]等研究表明适当的水分灌溉和充分灌水量处理根量水平分布差异性不大；齐广平[3]等研究表明根系生物量随灌溉量减少而递增，随土壤深度加深而减少。目前对于无土栽培番茄根系的研究鲜有涉及，本试验通过研究不同水分处理对无土栽培番茄根系的影响，为无土栽培作物的需水规律研究提供理论依据。对无土栽培条件下蔬菜的水肥高效利用及提高生产效益具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

试验在莱芜区栖龙湾村蔬菜基地冬暖式大棚内的无土栽培种植沟内进行，采用的番茄品种为瑞星大宝，一条番茄种植沟种植2 行，每行种植21 株。全生育期各个处理肥料用量相同。固体基质采用草炭、蛭石、珍珠岩、椰康、牛粪发酵物等成分组成。

1.2 试验设计

每个试验小区布置6 个无土栽培种植沟，种植沟为梯形（上口40 cm，下口30 cm，深度40 cm）。种植沟内铺设0.12 mm 厚度的塑料薄膜作为隔水层与周围土壤隔开，沟内放置固体基质。每条种植沟布置2 条滴灌管。滴灌管置于基质表层，每两条一组，组内滴灌管间距0.4 m。种植沟内布置了TRIME 有机水分测管，测管长50 cm，底部与隔水薄膜接触，上部露出基质10 cm。将番茄生长期划分为定植—开花坐果期和结果期2 个试验阶段。在定植—坐果期，生育期较短，植株的根系尚浅，主要使用无土栽培表层基质的水分，各试验处理的水分上、下限相同，上限为田间持水率的100%，下限为田持的70%；从结果期开始，设田持的55%、65%和75%等三个水分处理下限，田持的85%和100%两个水分处理上限，共计6个处理。

1.3 指标测定及方法

1）根系体积：试验作物拔秧前，在每个处理中选取有代表性的3 株番茄植株，取其根系，采用排水法测量根系体积。取出量筒（具体的量筒规格根据样品的根系大小而定）注入适量水，记录下量筒读数。首先用滤纸吸干清洗根系时残留的水分，放入量筒内，并用玻棒将番茄根系全部浸泡入水里，再次记录下量筒读数，番茄样品根体积为两次数值之差。

2）根系鲜重、干重：鲜重采用天平测量，将清理好的根系置于天平上测量，取3 次平均值为样品鲜重：干重采用烘干法测量，将所采番茄样品根系放入烘箱中，首先在105 ℃下杀青30 min，再调至75 ℃进行烘干24 h，取出用天平称重，为番茄样品干重。

3）根系特征参数：在每个处理中选取有代表性的3 株番茄植株，6 组水分处理共计18 棵。采用水洗根法对番茄根系进行处理，用小水流冲洗将番茄根系中的栽培基质清理干净，在进行水洗根时，尽量把对毛根的破坏做到最小。对清理好的根系，采用根系专用扫描仪Epson V800 进行根系图像扫描，之后通过WinRHIZO 根系分析软件进行番茄根系的分析，从而获取不同处理番茄根系的特征参数，如总根长、根表面积、根尖数等见表1。

2 结果与分析

2.1 对番茄根系形态的影响

表1 给出了不同水分处理下番茄根系的特征参数。由表1 可以看出，基质上限为田持100%时的三组处理中，番茄各项根系参数均呈现随着水分下限增加逐步增加的趋势，水分处理T3 各项根系特征参数最大；基质上限为田持85%时的三组处理中，番茄各项根系参数均呈现随着水分下限上升先上升后下降的趋势，水分处理T5 各项根系特征参数最大。基质上限为田持100%的三组处理各参数平均值均小于基质上限为田持85%的三组处理的平均值。在无土栽培条件下可通过适当控制基质的水分上限含量来调节番茄根系的特征。

表1 不同水分处理下番茄根系特征参数

2.2 对番茄根系不同直径根长度的影响

图1 为不同水分处理下番茄根系不同直径根系长度的柱状图，由图1 可以看出番茄的根系主要集中在直径2 mm 以下，植株对栽培基质中的营养水分吸收起重要作用的毛根多为2 mm以下，各处理直径2 mm 以下根长占比均超过了根系总长度的35%。基质上限为田持100%的3组处理中，直径2 mm 以下的根系呈现随着水分下限的上升先上升后下降趋势，2～4 mm、4～6 mm、6～8 mm 直径的根系呈现趋势与2 mm 以下的根系一致，＞8 mm 直径的根系呈现随着水分下限的收到逐步收到的趋势；在水分上限为85%田间持水率的3 组处理中，直径2 mm 以下的根系呈现随着水分下限的上升先上升后下降趋势，2～4 mm、4～6 mm、6～8 mm 直径的根系呈现趋势与2 mm 以下的根系一致。＞8 mm 直径的根系均呈现随着水分下限的上升逐步上升的趋势。

图1 不同水分处理下番茄根系不同直径根系的长度

在总根长方面，基质上限为田持100%的三组处理中，水分处理T3 总根长最大，分别比T1、T2 高23.4%、7.2%。基质上限为田持85%的三组处理中，水分处理T5 总根长最大，分别比T4、T6高19.0%、2.5%。表明水分处理T3、T5 更有利于番茄根系的生长发育。

2.3 对番茄根系干重的影响

图2 为不同水分处理下番茄根系的干重柱状图。由图2 可以看出，基质上限为田持100%时，根系的单株平均干重随着基质水分下限的上升而上升，即T3（5.0 g/株）＞T2（5.72 g/株）＞T1（7.08 g/株），同时基质上限为田持85%的三个处理的根系干重大于基质上限为100%的三个处理，处理T5 单株根干重最大（8.98 g/株）。同理得出，不同基质水分处理的单株平均鲜重与干重具有相同的规律，番茄单株干重占鲜重的14.7～17.0%，当基质水分上限为85%时比基质水分饱和有利于番茄根系的生长发育。