基于环境因子驱动的温室番茄土壤栽培超前决策灌溉模型的验证及其关系分析

为验证超前决策灌溉模型在土壤栽培中的科学性,筛选基于超前决策灌溉模型的最优灌溉量组合,以Penman-Monteith模型为对照(PM处理),分别在番茄的开花坐果期和果实膨大期设置超前决策灌溉模型计算灌溉量(ET)的3个水平(0.8 ET、1.0 ET、1.2 ET),共计10个处理,通过春秋两茬试验,分析比较不同灌溉模型对土壤含水量、番茄生理指标、产量、品质与水分利用效率的影响,并利用熵权-TOPSIS法评价不同处理番茄的综合指标。结果表明:与对照相比,超前决策灌溉模型处理土壤含水量的波动较小,光合能力、植株产量与水分利用效率显著提高。运用熵权-TOPSIS综合分析法进行排序,T2-3处理(开花坐果期使用1.0 ET灌溉,果实膨大期使用1.2 ET进行灌溉)排第1位,秋茬番茄PM处理(使用PM模型进行灌溉)排在第8位,春茬温室番茄PM处理排在第10位。秋茬与春茬温室番茄最优处理T2-3相较于PM处理,叶片的净光合速率提高约9.7%和24.3%,蒸腾速率降低约16.5%和14.6%,产量和水分利用效率分别提升了4.7%、8.7%与0.8%、9.5%。研究结果表明在温室番茄的土壤栽培中,无论是春季还是秋季,超前决策灌溉模型比PM模型灌溉精度高;且在开花坐果期使用1.0 ET灌溉、果实膨大期使用1.2 ET进行灌溉为超前决策灌溉模型最优的灌溉量组合。     

灌溉量与灌溉频率对番茄根系生长、产量和营养元素吸收的影响

【目的】明确不同灌溉量和灌溉频率以及二者交互作用对番茄根系生长发育和营养元素吸收的影响,探究二者调节番茄产量和水分利用效率的机制。【方法】试验在塑料大棚内进行,以金棚14-8番茄为试材,用20 cm标准蒸发皿累积蒸发量（AE）作为灌溉依据,设置低量（0.8AE）、中量（1.0AE）和高量（1.2AE） 3种灌溉量,以蒸发皿累积蒸发量分别达到(10±2) mm时灌水（高频）和(20±2) mm时灌水（低频） 2种灌溉频率,共6个处理。通过测定灌溉前后土壤体积含水量,番茄的根长、根表面积、根体积、根系活力,植株不同器官干鲜质量,产量及植物营养元素累积量等指标,综合分析各指标间的相关性以及番茄根系生长、产量、水分利用效率和营养元素吸收对灌溉量与灌溉频率的响应。【结果】灌溉量和灌溉频率对灌溉前后0～40 cm土层的土壤体积含水量、根系形态指标和根系活力均有显著影响,二者的交互作用对番茄果实膨大期的根长、根体积以及开花坐果期和果实膨大期的根系活力有显著影响。从开花坐果期到果实成熟期,番茄的根长、根表面积、根体积及G1根（根直径≤0.5 mm）、G2根（根直径＞0.5 mm~≤2 mm）和G3根（根直径＞2 mm）总长不断增加。在果实成熟期,高量高频处理的番茄根长（3 522.16 cm）、根表面积（984.35 cm²）、G1根总长（2 458.53 cm）、G2根总长（1 023.25 cm）最大,高量低频处理的番茄根体积（24.35 cm³）最大。从开花坐果期到果实成熟期,番茄根系活力不断降低,开花坐果期高量低频处理番茄的根系活力最强（根系活力为211.91 mg/(g·h））,果实成熟期不同处理的根系活力差异不显著。降低灌溉量可以提高番茄果实鲜质量占比,果实成熟期低量低频处理的番茄果实鲜质量占比最大（64.74%）,但不同处理间果实干质量占比差异不显著,随着生育期推进,根、茎、叶的干鲜质量占比逐渐下降。增加灌溉量可以提高番茄植株K、N、P 3种元素累积量,高量高频处理的番茄K（6 687.22 mg/株）、N（7 220.38 mg/株）、P（2 006.84 mg/株）累积量最高,分别较其他处理提高了1.89%～26.57%,6.63%～35.40%,8.92%～33.97%。灌溉量和灌溉频率对番茄果实产量和水分利用效率有显著影响,二者的交互作用对番茄果实产量有显著影响。在所有处理中,高量高频处理的番茄果实产量最高（93.93 t/hm²）,较其他处理提高了8.68%～34.47%;低量高频处理的番茄水分利用效率（31.33 kg/m³）最高,较其他处理提高了2.62%～23.54%。根系形态指标中的根长、根表面积、G1根总长、G2根总长与植株全K、全N、全P累积量和番茄产量呈显著正相关。【结论】高量高频灌溉可以提高番茄果实膨大期和成熟期的根长、根表面积、根体积、G1根总长和G2根总长,优化根系结构,提高番茄吸收水分和营养元素的能力,最终获得了最大的番茄果实产量和较高的水分利用效率。     

空气湿度对灰霉菌侵染番茄叶片组织结构分析及抗氧化系统的影响

空气湿度对番茄灰霉病的发生有显著性影响。为了探明空气湿度对灰霉菌侵染番茄叶片的过程与机理,本研究以‘金棚14-6’番茄为材料,观察分析了高空气相对湿度(80%～95%)和低空气相对湿度(65%～80%)对灰霉菌侵染番茄叶片表型变化、细胞学差异、形态结构变化、活性氧含量和抗氧化酶的影响。结果表明：高湿接种60 h大量芽管伸长出现在叶片下表皮细胞并分化菌丝,叶肉细胞间隙分布了大量的菌丝并伴随病斑出现,灰霉菌在60 h完成侵染;低湿接种108 h芽管伸长出现在叶片下表皮并分化菌丝,叶肉细胞间隙有少量菌丝分布,没有明显病斑出现。随着灰霉菌的侵染,低湿与高湿相比栅栏组织和海绵组织结构从整齐紧密变为排列疏松的时间滞后;高湿和低湿处理的叶片厚度、栅栏组织和海绵组织厚度均呈先上升后下降的变化趋势,侵染后期低湿处理的叶片组织结构厚度显著高于高湿。随着接菌时间延长,高湿和低湿的活性氧含量和抗氧化酶活性处于相对活跃的调整、适应的变化过程,大致呈先上升后下降趋势,而对照和接菌相比无显著差异,变化趋势维持在基本的振幅上。研究显示灰霉菌发生的环境条件：湿度80%～95%和侵染完成时间60 h,即控制高空气湿度的持...