膜下滴灌条件下焉耆盆地工业番茄需水规律及灌溉制度研究

1张勇，2李冰

（1新疆塔里木河流域和田管理局，新疆 和田 848000；2新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆 库尔勒 841000）

关键词：滴灌　工业番茄　需水规律　灌溉制度

1 引言

新疆气候干旱，降水稀少，蒸发量大，农业灌溉受到水资源问题的严重制约［1-2］。一方面水资源的缺乏限制了农业生产，另一方面不合理的灌溉方式造成了水资源的浪费，在水资源匮乏的状况下，如何节水增产是全疆、全国乃至全世界关注的问题［3］。滴灌是节水农业中最有效的措施之一，它集灌溉施肥于一体，能适时、适量地向作物供水、施肥，为作物生长提供良好的空间小气候，同时具有节水节能、省肥等优点，而且有利于作物产量和水分及肥料利用率的提高［4-6］。目前，工业番茄已成为新疆又一大经济作物，北疆的奎屯、石河子、昌吉以及南疆的库尔勒、阿克苏等地均有一定规模的种植［7-9］。研究工业番茄滴灌节水技术，确立合理的灌溉制度，从而保证工业番茄种植的可持续发展。

目前，国内外对工业番茄需水规律与灌溉制度的研究较少。Yohannes［10］、Tadesse［11］的研究表明，滴灌番茄的产量和水分利用率均比沟灌高，果实大小和植株高度也有相同趋势。蔡焕杰［12］等将膜下滴灌灌溉制度的研究与调亏灌溉相结合，对作物的生长发育性状和产量进行了初步的试验研究。王勤礼［13］等对张掖市加工型番茄的需水规律和灌溉制度做了研究，结果表明：花果期耗水量大，应充分保证其阶段灌水量，在全生育期内，最适宜的灌水次数为4次，灌溉定额为2700～3300m3/hm2。

根据焉耆盆地工业番茄膜下滴灌试验，本研究系统探讨不同水分处理下工业番茄的生长状况、需水规律的影响，以及不同水分处理对工业番茄产量和水分利用效率的影响，为当地工业番茄膜下滴灌制度提供理论依据。

2 材料与方法

本试验为大田滴灌试验，滴灌用水为井水。试验地面积32.5亩分为4个滴灌区，各滴灌区面积分别为8.24亩、8.24亩、8.54亩和7.48亩。每个滴灌区由一条支管控制滴水，选用边缝式滴灌带，在进口处安装滴灌系统的首端，主要包括水压表、水量计量表、过滤器和施肥装置，使用潜水泵供水，设8个滴灌处理，大试验小样本，全部为单毛管滴灌，各处理的灌溉方案如表1、表2所示，每个处理设3个重复，表中为每个处理的统计值。

供试品种为石番15号，试验地地势平坦，土壤质地为下潮灰潮土，pH值8.5；试验于2009年4月初育苗，4月23日移栽定植，定植后追肥尿素5kg/667m2、磷酸二铵12kg/667m2、三料磷8kg/667m2、三元复合肥15kg/667m2，施深26cm。整个生育期追施氮肥2次，分别在开花期和结果盛期，成熟收获时各滴灌小区单独计产。土壤水分测定采用烘干法，每小区设3点，在每次灌水前及灌水结束一天后，取土深度为1m，每隔20cm测定土壤含水量。作物实际耗水量根据《灌溉试验规范》（SL 13—2015）规定，用水量平衡法［14］确定。

3 结果与分析

3.1 不同水分处理下工业番茄的需水规律分析

3.1.1 不同水分处理下工业番茄各生育阶段的耗水特点

不同作物在不同生育期对水分需求不同。作物的耗水量不仅是田间水分平衡的主要组成部分，也是制订灌溉制度的前提。耗水模系数的大小主要受日耗水量和生育阶段长短两个因素的影响，它不仅反映出了作物各生育阶段的需水特性与要求，也反映出不同生育阶段对水分的敏感程度和灌溉的重要性。

利用水量平衡方程式计算了工业番茄各个阶段和全生育期的灌水量与耗水量，结果见表3、图1及图2。可以看出，各处理耗水量受灌水量的影响较大，耗水量随灌水量的增加而增加。膜下滴灌工业番茄耗水量和耗水强度呈抛物线形，生育期前期小，结果盛期达到最高，日均耗水达5.25mm/d，结果后期又变小。各阶段耗水来看排列顺序为：结果盛期>移栽后苗期>开花着果期>结果后期。

图1 膜下滴灌工业番茄各生育阶段耗水量

图2 膜下滴灌工业番茄各日耗水强度

3.1.2 工业番茄各生育阶段作物系数Kci的确定

依据工业番茄的生长习性将工业番茄的生育阶段划分为4个生育阶段（n=4），即：移栽后苗期、开花结果期、结果盛期、结果后期。利用2010年生育期内的实测气象资料，计算加工番茄各生育阶段内每天的ET0，经平均后得各阶段的参考作物蒸腾蒸发量ET0，结果如表4所示，从表中可以看出工业番茄在结果盛期的作物系数较大，值为1.1，结果后期的作物系数为0.9，苗期的最小为0.5。说明工业番茄在结果盛期的腾发量大于参考作物的腾发量，在结果后期与参考作物的腾发量基本相当。

3.1.3 膜下滴灌番茄耗水量与产量的关系

作物耗水量与产量之间的关系是确定作物的经济灌溉定额、适宜的灌水时间和灌溉优化配置的基础。图3为膜下滴灌工业番茄产量与耗水量的关系曲线，结果表明两者呈单峰曲线关系。耗水量在一定范围时，膜下滴灌工业番茄产量随着耗水量的增加而增加；但当耗水量增加到一定程度时，产量随耗水量增加而减少。处理1耗水量最低，产量也最低。处理4耗水量最大，但产量却不是最高，说明耗水量过高或过低都不利于产量的形成。处理3产量最高，处理内各重复平均为18243kg/hm2。处理3比处理1、处理2、处理4产量分别高于34%、15.3%和3.3%。膜下滴灌工业番茄产量与耗水量的拟合模型为：

模型求得：当膜下滴灌工业番茄耗水量为402.8mm时，所对应的产量最高，可达180168.32kg/hm2。

3.2 滴水次数、滴水量对工业番茄产量的影响

对各工业番茄滴灌处理产量构成因子进行了方差分析及显著性检验（F0.05），从表5可以看出，各滴灌处理间工业番茄产量差异均达显著水平，其中滴灌次数为14次的处理1～4工业番茄产量显著高于滴灌次数为12次的处理5～8，滴灌次数为14次的处理产量均达到了120t/hm2以上的水平，其中灌溉定额为390mm的处理3最高达为182.4t//hm2，而且处理1～4平均产量明显比处理5～8增加了20.3%；表明工业番茄在滴灌模式下，在灌水定额相同的条件下，不同的滴水次数对工业番茄产量的影响不同，滴灌次数显著影响工业番茄的产量，在滴灌次数较多的情况下产量随着灌水量的增加而增加。

各滴灌处理对株数、单株果数、单果重均有显著性影响，从表5可知对单果重影响最明显，各滴灌处理间差异均达到了显著水平，各滴灌处理对单果重的影响与对产量的影响变化趋势基本相同，滴灌次数14次灌水定额为450mm的处理4单果重最重达74.5g，且处理1～4平均单果重明显比处理5～8提高了13%，表明工业番茄生育期内进行较多次的滴灌有利于工业番茄浆果重量的增加，且单果重量与产量成明显正相关。各滴灌处理对株数、单株果数的影响远没有对单果重和产量影响差异大，在两者的影响变化上，变化规律不明显。

3.3 焉耆盆地滴灌条件下节水灌溉制度的优化及膜下滴灌模式评价

节水农业要解决的关键问题是提高自然降水和灌溉水的利用效率［15］，采用滴灌技术，节水效果是显著的，在减少灌溉量同时能有效提高土壤水的利用效率，降低总耗水量。

从表6可看出，工业番茄不同滴灌处理间灌水利用效率随灌水量的增加而降低，与滴灌次数呈正相关，在相同灌水量条件下滴灌次数为14次的处理1～4明显高于灌次数为12次处理5～8，随滴灌次数和灌水量的变化，灌水利用效率表现为处理2＞处理3＞处理1＞处理5＞处理4＞处理7＞处理6＞处理8，说明处理2是兼顾高产和节水的最佳灌溉方式。分析整个生育期不同生育期内灌水定额和滴水次数对产量和灌水利用效率的影响可知：在工业番茄秧苗灌定植水后，苗期不适合灌较多的水，在植株进入以果实生长为中心后，则再进行少量多次的灌水，可达到高效用水的目的，其中进入果实期后多次适量的滴水有利于提高产量。

在本试验过程中，采用的膜下滴灌技术为工业番茄生长提供了适宜的生长环境，可使生育期提前，与地面灌相比能有效地实现增产和节水，同时还明显地改善了果实的品质。通过2009年在焉耆盆地开展的一年大田试验，发现膜下滴灌技术具备以下优势：

（1）生长过程中工业番茄对水、肥、药的利用更直接，利用率更高，用少量的水和适量的肥便可获得较高的产量，增产增收效益明显。

（2）膜下滴灌省去了斗渠、农渠、毛渠，土地利用率增加，灌溉均匀，土壤不易板结，田间杂草少，一定程度上降低了田间灌水的劳动量和生产成本。

（3）膜下滴灌能有效杜绝深层渗漏损失，将水通过滴灌系统一滴一滴向有限的土壤空间供水，仅在作物根区进行局部灌溉提高灌溉水利用率。

（4）膜下滴灌能有效调节根系活动层土壤温度和水分状况，促使地温变化比较平稳，生育前期具有明显的增温作用，加快生育进程，能有效抵抗低温带来的不利影响，夏季地温过高时可降低土温，抑制土壤水分的蒸发。

（5）膜下滴灌有很好的洗盐压碱作用，在滴水补墒的同时水分纵横向运动强，在淡化的湿润区内为根系创造低盐环境，有利于植株生长和发育。

4 结论

（1）在大田膜下滴灌条件下，滴灌灌溉定额应控制在4000m3/hm2左右，相同灌溉量下滴灌次数为14次的处理产量和灌水利用效率明显高，因此在一定程度上焉耆盆地工业番茄滴灌量可根据当地河流来水量的多少加以调控，同时增加滴水次数对滴灌工业番茄增产节水较为有利。

（2）工业番茄的产量随灌水量的增加而增加，但幅度逐渐减小，在灌溉定额大于4000m3/hm2，产量随灌水量增加已不明显，为报酬递减阶段，此时，单靠增加水量来实现增产已变得十分有限，必须辅以其他的农业措施。

（3）工业番茄苗期需水量相对少，此期主要是减少棵间蒸发，促进根系发育，适度控制灌水，应少量少滴；进入果实期后需水量大，植株营养和生殖生长并进，新陈代谢快，是产量形成的关键时期，宜增加灌水量，采取少量多滴方式有利于产量形成；进入成熟期后工业番茄生长缓慢，相对需水量减小，但为增加产量也应多次适量地滴水。

参考文献

[1] Li X，Jin M，Huang J，et al.The soil-water flow system beneath a cotton field in arid north-west China，serviced by mulched drip irrigation using brackish water [J].Hydrogeology Journal，2015，23（1）：35-46.

［2］ Chen W P，Hou Z N，Wu L S，et al.Evaluating salinity distribution in soil irrigated with saline water in arid regions of northwest China［J］.Agricultural Water Management，2010，97（12SI）：2001-2008.

［3］ Danierhan S，Shalamu A，Tumaerbai H，et al.Effects of emitter discharge rates on soil salinity distribution and cotton （Gossypium hirsutum L.） yield under drip irrigation with plastic mulch in an arid region of Northwest China［J］.Journal of Arid Land，2013，5（1）：51-59.

［4］ 王秀康，邢英英，张富仓.膜下滴灌施肥番茄水肥供应量的优化研究［J］.农业机械学报，2016，47（1）：1-13.

［5］ 姚任科.不同灌溉方式下施钾方式对设施土壤钾素分布和番茄产量、品质的影响［D］.沈阳：沈阳农业大学，2016.

［6］ 侯薇.大田膜下滴灌高效节水工程体系的构建与应用意义解读［J］.河南水利与南水北调，2015（19）：58-59.

［7］ 马贞.新疆番茄产业发展问题研究［D］.吉林大学，2013.

［8］ 张晓宏，王著龙，盛建东.滴灌加工番茄测土配方施肥效果分析［J］.中国农学通报，2014，30（13）：225-229.

［9］ 李玉义，逄焕成，陈阜，等.膜下滴灌对加工番茄水分利用效率与品质的影响［J］.灌溉排水学报，2009（4）：83-86.

［10］ Yohannes F，Tadesse T.Effect of drip and furrow irrigation and plant spacing on yield of tomato at Dire Dawa，Ethiopia［J］.Agricultural Water Management，1998，35（3）：201-207.

［11］ Tadesse T，Nichols M A，Fisher K J.Nutrient conductivity effects on sweet pepper plants grown using a nutrient film technique 1.Yield and fruit quality［J］.New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science，1999，27（3）：229-237.

［12］ 秦山茸.不同农业节水灌溉措施条件下农作物需水量的试验研究［J］.水利技术监督，2017（3）：82-85.

［13］ 屈富山.滴灌供水系统自动化节水控制设计方法［J］.水利规划与设计，2016（1）：105-108.

［14］ 张潜.甘肃省石羊河流域农业节水模式研究［J］.水利规划与设计，2015（11）：6-8.

［15］ 杨书君，高本虎.低压管道输水灌溉技术在灌区节水改造中的设计与应用［J］.水利技术监督，2014（1）：61-64.