不同浓度微咸水与分根区交替灌溉上下限对设施番茄生长与品质的影响.pdf
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1、2023年36 卷7 期Vol.36No.7引用格式:张芙蓉,高艳明,李建设,胡莉.不同浓度微咸水与分根区交替灌溉上下限对设施番茄生长与品质的影响J西南农业学报,2 0 2 3,36(7):1465-1474.Zhang F R,Gao Y M,Li J S,Hu L.Effects of different concentrations of brackish water and upper and lower limits of alternate partial root-zone rrigationon growth and quality of tomato in facilitie
2、s J.Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2023,36(7):1465-1474.D0I:10.16213/ki.sc-jas.2023.7.014.西南农业学报Southwest China Journal of Agricultural Sciences不同浓度微咸水与分根区交替灌溉上下限对设施番茄生长与品质的影响1465张芙蓉,高艳明,李建设,胡莉(宁夏大学农学院,银川7 50 0 2 1)摘要:【目的】探究微咸水与分根区交替灌溉上下限在生产中对番茄光合特性、抗逆性、品质产量的影响,为微咸水贮量较大地区番茄高品质生产提供参
3、考。【方法】以大番茄TY1602为材料,在分根灌溉条件下,分别用淡水、微咸水(EC=2.5、3.3、4.1m S/cm)进行灌溉,设置两种田间最大持水量上下限,分别为AL侧(6 5%90%),R侧(35%50%)和BL侧(55%8 0%),R侧(2 5%40%),低于下限自动滴灌,达到上限停止滴灌。试验共设9个处理,CK:淡水,L侧(6 5%90%),R侧(6 5%90%);T1:淡水,A;T2:淡水,B;T3:2.5mS/cm,A;T4:2.5 mS/cm,B;T5:3.3 mS/cm,A;T6:3.3mS/cm,B;T7:4.1mS/cm,A;T8:4.1 mS/cm,B)。分析不同处理对
4、番茄光合特性、渗透调节物质、抗氧化酶、激素含量、品质产量的影响。【结果】与对照相比,随着微咸水EC值增大,植株的光合速率也随之增加,当EC值到达4.1mS/cm时,开始出现下降趋势,T6、T 8 处理的碳同化酶活性变化最显著,T7、T 8 处理显著提高叶片中抗逆指标的含量,T5、T 8 处理则显著提高果实中CTK、A BA 的含量,有效应对外界环境的胁迫。T7、T 8 处理的品质指标显著优于其他处理,风味表现良好,且水分利用率大幅提高,但产量下降较明显。【结论】处理T8的综合评价最好,在微咸水资源丰富、淡水资源短缺地区,可作为生产高品质番茄的灌水策略。关键词:番茄;微咸水;分根区交替灌溉;灌溉
5、上下限;光合特性;抗逆性;品质产量中图分类号:S641.2Effects of different concentrations of brackish water and upperand lower limits of alternate partial root-zone irrigationon growth and quality of tomato in facilitiesZHANG Fu-rong,GAO Yan-ming,LI Jian-she,HU Li(College of Agriculture,Ningxia University,Ningxia 750021,Chi
6、na)Abstract:ObjectiveThe effects of different concentrations of brackish water and the upper and lower limits of alternate partial root-zone ir-rigation on tomato photosynthetic characteristics,stress resistance,quality and yield in production were explored to provide reference forhigh-quality tomat
7、o production in regions with large reserves of brackish water.Method Taking TY1602 as the material under the condi-tion of alternate partial root-zone irrigation,fresh water and brackish water(EC=2.5,3.3,4.1 mS/cm)were used for rrigation.Twomaximum field water-holding capacities were set as upper an
8、d lower limits:A(65%-90%)on the left side and(35%-50%)on theright sideJ and B(55%-80%)on the left side and(25%-40%)on the right side.Automatic drip irrigation was performed when themoisture was below the lower limit;drip irrigation stopped when the moisture reached the upper limit.There were nine tr
9、eatments in total:CK fresh water,(65%-90%)on the left and right sides,T1(fresh water,A),T2(fresh water,B),T3(2.5 mS/cm,A),T4(2.5mS/cm,B),T5(3.3 mS/cm,A),T6(3.3 mS/cm,B),T7(4.1 mS/cm,A),T8(4.1 mS/cm,B).The effects of different treat-ments on tomato photosynthetic characteristics,osmoregulation substa
10、nces,antioxidant enzymes,hormone levels,quality and yield were ana-收稿日期:2 0 2 2-0 6-2 2基金项目:宁夏回族自治区中央引导地方科技发展专项(2 0 2 1FRD05018)第一作者:张芙蓉(1996),女,硕士,主要从事设施蔬菜无土栽培与营养施肥研究。E-mail:通讯作者:高艳明(196 3),女,教授,主要从事设施蔬菜无土栽培与营养施肥研究。E-mail:文献标识码:A文章编号:10 0 1-48 2 9(2 0 2 3)7-146 5-101466lyzed.Result Compared with th
11、e control group,as the EC value of brackish water increased,the photosynthetic rate of plants also in-creased.When the EC value reached 4.1 mS/cm,a decreasing trend began.The carbon assimilation enzyme activity changes in T6 and T8were the most significant.The stress resistance index in the leaves w
12、as significantly increased in the T7 and T8 treatments,while the contentsof CTK and ABA in the fruit were significantly increased in the T5 and T8 treatments,which effectively coped with external environmentalstress.The quality indicators of T7 and T8 treatments were significantly better than those
13、of other treatments,with good taste performance anda significant increase in water use efficiency.However,the yield decreased significantly.ConclusionTreatment T8 has the best comprehen-sive evaluation.In regions with rich reserves of brackish water and scarce fresh water resources,it can be used as
14、 a water-saving strategy forproducing high-quality tomatoes.Key words:Tomato;Brackish water;Alternate partial root-zone irrigation;Irrigation upper and lower limits;Photosynthetic characteristics;Stress resistance;Quality and yield【研究意义】目前,在微咸水贮量较大地区,解决水资源短缺的有效方法之一是合理开发利用微咸水。与传统淡水灌溉相比,微咸水能提供作物生长所需的水
15、分,但也会导致土壤中盐分增加,进而影响土地质量与作物生长,因此需把科学合理、高效安全地利用作为前提。作物根系分区灌溉是通过调控作物不同根区的土壤水分含量,使作物受环境影响产生内源激素,反馈优化气孔开度,实现生理节水。不同灌水上下限影响灌水定额和灌水时间,会引起一定时段内土壤水分亏缺,上限形成的复水过程也会对作物生长、产量与水分利用效率产生影响2。研究表明,在实际生产中安全利用微咸水,可有效提高作物产量、品质与水分利用效率。分根区交替灌溉作为生物节水技术和植物生理生化调控方式,可以充分挖掘作物的生理节水潜力,在不牺牲作物光合产物积累的前提下,产生根源信号、调节气孔开度、减少棵间蒸发和作物蒸腾耗水
16、3。同时在控制生长余、调节果实品质等方面也有明显效果。确定合理的灌溉上下限用于指导灌溉可以协调作物水分供需关系,对提高作物养分和水分利用效率及水分管理具有重要意义。【前人研究进展】近年来,许多学者在干旱胁迫及盐胁迫下对番茄果实品质产量和番茄植株叶片光合能力、抗逆性等方面做了大量研究,杨静等4研究表明,温室番茄实行微咸水简易渗灌,叶片光合等生理活动能维持在较高水平,蒸腾效率提高且果实产量提高,品质也有明显的提升。朱成立等5研究表明,咸淡水交替灌溉可减轻盐胁迫对植物造成的伤害,降低植物细胞内的活性氧水平,使细胞内抗氧化酶活性、丙二醛含量、可溶性糖含量降低。王磊6 研究表明,分根区交替灌溉能维持银杏
17、较高的叶绿素含量、光能转换率,促进脯氨酸、多胺、黄酮等的积累,充分发挥植物本身节水潜力。张艺灿等7 研究表明,在分根区交替亏缺灌溉处理下,显著刺激根系脱落酸和油菜素内酯含量的增加。李波等8 研究发现,较少的灌溉上下限会使蒸腾和光合作用之间的关系难以协调,而交替灌西南农业学报溉可协调此矛盾。Kirda等9研究发现,控制性根系分区交替灌溉处理可提高番茄叶片组织中脱落酸浓度,使番茄植株在干旱胁迫条件下能增加产量,同时提高收获指数。【本研究切入点】在番茄种植中,分别采用微咸水根区交替灌溉和不同灌溉上下限灌溉的研究较多,两者均有提高节水效益和果实品质的效果,但缺少微咸水根区交替灌溉与不同灌溉上下限组合的
18、交叉合作与融合。【拟解决的关键问题】本试验以番茄为材料、不同浓度微咸水与分根区灌溉上下限为处理,研究其对番茄光合能力、抗逆性及品质产量的影响,探究合理范围内的微咸水浓度与水分上下限,为实际生产中微咸水的利用以及节水灌溉提供理论依据。1材料与方法1.1材料与试验设计试验于2 0 2 1年8 月至2 0 2 2 年1月在宁夏园艺产业园科研开发区2 号日光温室内进行。供试番茄品种为TY1602,采用基质栽培,基质容重为0.38g/cm田间最大持水量为6 6.0 0%,每株番茄留4穗果,去顶,采用营养液浇灌管理。为实现分根区交替灌溉,试验采用分根箱种植,用泡沫板将分根箱沿槽长方向均匀分为R、L两部分,
19、番茄定植于中间泡沫板的定植孔内,在R和L侧各铺设一条滴灌带分别进行灌溉。利用由土壤水分传感器、土壤温湿度数据采集终端、灌溉控制器三部分组成的田间灌溉系统(浙江金枫谷数据服务有限公司提供)实现对基质含水量上下限的精准控制。试验所用地下淡水(EC=0.97 mS/cm)为温室原井水,微咸水是在温室原地下淡水的基础上添加工业盐配制而成。试验采用双因素试验设计,因素1为水质,分别是EC值为2.5、3.3、4.1 mS/cm的微咸水。因素2为分根区滴灌上下限,灌溉上下限为基质相对含水量,分别是A灌溉条件(分根区一侧灌溉上限90%,下限6 5%,另一侧灌溉上限50%,下限35%)和B36卷7期处理Trea
20、tmentCKT1T2T3T4T5T6T7T8灌溉条件(分根区一侧灌溉上限8 0%,下限55%,另一侧灌溉上限40%,下限2 5%)。低于下限自动滴灌,达到上限停止滴灌。对照为淡水滴灌,分根区两侧灌溉上限均为9 0%,下限均为6 5%。共9 个处理,3次重复。试验方案如表1所示。1.2指标测定1.2.1番茄叶片光合指标及碳同化酶测定盛果期测定光合指标,在晴天上午10:0 0 左右,采用LI-6800光合仪,对叶片进行蒸腾速率(Transpirationrate,T,)净光合速率(Net photosynthetic rate,P,)、胞间 CO,浓度(Intercellular CO,conc
21、entration,C)、气孔导度(Stomatal conductance,G,)测定。盛果期通过试剂盒测定叶片碳同化酶活性,包括 Rubisco 活化酶(Rubisco activase,R CA)、果糖-1,6-二磷酸酶(Fructose-1,6-diphosphatase,FBPase)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase,RuBPCase)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(Sedum heptose-1,7-bisphosphatase,SBPase)、转酮醇酶(Transketolase,TK)。其活性测定参照上海之
22、礼试剂盒测定方法。1.2.2番茄叶片逆境指标测定丙二醛(Malondi-aldehydecontent,MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸显色法,游离脯氨酸(Prolinecontent,Pro)含量测定采用酸性三酮法,可溶性蛋白(Catalase activity)含量测定采用考马斯亮蓝(G-250)染色法,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase activity,SO D)活性测定采用氮蓝四唑(NBT)法,过氧化物酶(Peroxi-dase activity,POD)活性测定采用愈创木酚法,过氧化氢酶(Catalase activity,CAT)活性测定采用紫外吸收法10-
23、12 张芙蓉等:不同浓度微咸水与分根区交替灌溉上下限对设施番茄生长与品质的影响微咸水电导率(mS/cm)Brackish waterconductivity0.97(淡水)2.503.304.101467表1试验设计Table 1 Test schemeL侧L side灌溉上限(%)灌溉下限(%)Upper limitLower limitof rrigationof irrigation9065906580559065805590658055906580551.2.3番茄果实激素测定番茄盛果期通过试剂盒测定果实中乙烯(Ethylene,ET H)、细胞分裂素(Cy t o k i n i n
24、,CT K)、脱落酸(Abscisic acid,A BA)含量。测定参照上海之礼试剂盒测定方法。1.2.4番茄果实品质指标测定在番茄盛果期每个处理随机摘取6 个第二穗果用于果实品质指标的测定,可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定,Vc含量采用钼蓝比色法测定,有机酸含量采用NaOH滴定法测定,可溶性固形物含量采用数显糖度计测定,以可溶性糖比有机酸表示糖酸比10。1.2.5番茄产量及植物水分利用效率测定在番茄果实成熟后,采收成熟度一致的番茄果实,记录平均单果质量、单株产量,并对各小区产量进行统计汇总,折合成6 6 7 m产量。植物叶片水分利用效率(WUE)为叶片净光合速率(P.)与气孔导度(G)之比
25、13。1.3数据处理与统计分析利用Excel 2019、O r i g i n 2 0 19进行数据处理、图表绘制,用 SPSS 20.0 进行差异显著性分析(Duncan法 P0.05)。2结果与分析2.1不同处理对番茄叶片光合特性的影响由图1可知,CK组番茄叶片的T,均显著高于其他处理,T6处理最低,与CK相比降低6 0.46%。T7处理番茄叶片的P,最大,较CK高55.17%,T1、T2处理与 CK无显著差异,其他处理均显著高于对照。T8处理番茄叶片胞间C,值显著高于其他处理,T3处理最低,为341.7 5 mol/(m s),但与CK、T 6 处理无显著差异。CK和T1处理番茄叶片R侧
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