地下水埋深及礦化度變化對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

趙君涵，佘冬立*，姚懷柱，張 俐

（1.河海大學(xué) 農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210098； 2.江蘇省農(nóng)村水利科技發(fā)展中心，南京 210029）

地下水埋深及礦化度變化對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

趙君涵1，佘冬立1*，姚懷柱2，張 俐1

（1.河海大學(xué) 農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210098； 2.江蘇省農(nóng)村水利科技發(fā)展中心，南京 210029）

【目的】探究地下水礦化度和埋深的變化對(duì)番茄的產(chǎn)量及品質(zhì)的影響?！痉椒ā坎捎猛林鶞y(cè)桶試驗(yàn)，試驗(yàn)配制3 種質(zhì)量濃度（0、2、4 g/L）的NaCl 溶液，設(shè)計(jì)3 種地下水埋深（90、70、50 cm），用以模擬不同礦化度及不同埋深的地下水，并對(duì)番茄的產(chǎn)量及品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，且利用綜合主成分分析的方法對(duì)番茄進(jìn)行評(píng)價(jià)。【結(jié)果】番茄單株產(chǎn)量、收獲指數(shù)、平均果質(zhì)量及果色指數(shù)（TCI）均隨地下水礦化度增加而顯著減小，隨地下水埋深增加而顯著增加；而番茄Vc、可溶性糖、總酸和可溶性固形物量均隨地下水礦化度增加而顯著增加，隨地下水埋深增加而顯著減少。綜合主成分分析結(jié)果顯示，番茄產(chǎn)量及品質(zhì)在地下水埋深為90、70 cm 及礦化度為0、2 g/L 的情況下表現(xiàn)較優(yōu)，90/0（地下水埋深：cm/礦化度：g/L）處理下得分最高。【結(jié)論】鹽分和地下水埋深對(duì)番茄的產(chǎn)量及品質(zhì)均有較大影響，低鹽深埋有利于番茄產(chǎn)量提高，但高鹽淺埋對(duì)于番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)改善有促進(jìn)作用，適宜的礦化度和埋深促進(jìn)番茄的生長(zhǎng)發(fā)育，使產(chǎn)量和品質(zhì)都能達(dá)到較優(yōu)水平。

地下水埋深；鹽分；番茄；主成分分析

0 引 言

【研究意義】我國(guó)濱海鹽堿土區(qū)面積約214 萬(wàn)hm2[1]，受海水侵襲的影響，沿海地區(qū)地下水普遍存在埋深淺、礦化度高的情況，地下水位隨海水潮汐波動(dòng)發(fā)生升降，其鹽分分布也因此發(fā)生變化[2]，導(dǎo)致土壤“脫鹽”、“反鹽”過(guò)程頻繁[3]，且地下水受氣候變化影響較大，其埋深及礦化度隨降水、蒸發(fā)等條件變化而變動(dòng)[4-5]；與此同時(shí)，地下水水位及其礦化度的波動(dòng)變化對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響機(jī)制復(fù)雜，而番茄是我國(guó)重要經(jīng)濟(jì)作物且具有一定耐鹽性，因此研究地下水鹽分及水位變化在番茄產(chǎn)量和品質(zhì)方面的影響對(duì)于濱海鹽堿地的開發(fā)利用具有重要意義?！狙芯窟M(jìn)展】目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于番茄對(duì)水鹽脅迫的響應(yīng)已有很多研究，果才佳等[6]模擬不同含鹽量鹽漬土，探究土壤含鹽量對(duì)番茄生理生態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)高鹽分處理對(duì)番茄生長(zhǎng)有明顯的抑制作用，高鹽會(huì)導(dǎo)致番茄產(chǎn)量降低和形狀縮??；姚玉濤等[7]在番茄花果期后以0、3、4、5、6 g/L 礦化度的水進(jìn)行重力滴灌，發(fā)現(xiàn)在微咸水灌溉下番茄葉片光合特性受到抑制，光合特性指標(biāo)Pn 和Tr在礦化度為6 g/L 時(shí)較0 g/L分別減少36.48%、55.72%；但同時(shí)鹽分可以提高番茄品質(zhì)，Taleisnik 等[8]在砂土栽培的番茄的生長(zhǎng)中后期用3 dS/m 的稀釋海水灌溉，發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)中可溶性固形物量、有機(jī)酸量等明顯提高?！厩腥朦c(diǎn)】目前少有研究在探究番茄對(duì)于鹽分變化響應(yīng)的同時(shí)將地下水位變化考慮進(jìn)去，而地下水埋深的變化對(duì)作物的生理生長(zhǎng)影響顯著，適宜的地下水水位有利于維持作物根區(qū)水分并促進(jìn)根部吸水[9-10]，而過(guò)高的地下水位易使作物發(fā)生漬害，導(dǎo)致作物減產(chǎn)甚至死亡[11]?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】濱海鹽堿土區(qū)地下水位變化頻繁，水鹽運(yùn)移情況復(fù)雜，本研究將地下水礦化度和埋深同時(shí)作為影響因素，模擬濱海地區(qū)地下水埋深和鹽分的動(dòng)態(tài)變化，探究二者對(duì)番茄的產(chǎn)量及品質(zhì)的影響規(guī)律，以期對(duì)濱海鹽土的利用和水分管理提供一定理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試土樣取自江蘇省南通如東縣東凌海堤外側(cè)豫東墾區(qū)（32°12' N，120°42' E），該區(qū)為典型海涂圍墾區(qū)，圍墾面積約2 067 hm2，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和，年平均降水量為1 044.7 mm，年平均蒸發(fā)量為1 367.9 mm，年平均氣溫15 ℃。土壤類型為粉沙壤土，沙粒（≥0.05～2 mm）32.4%，粉粒（≥0.002～0.05 mm）62.7%，黏粒（＜0.002 mm）4.9%，土壤初始鹽分為1.6 g/kg。

試驗(yàn)于2018 年4—8 月在河海大學(xué)江寧校區(qū)節(jié)水園區(qū)內(nèi)進(jìn)行（31°57'N，118°50'E）。該試驗(yàn)區(qū)地處亞熱帶濕潤(rùn)性氣候，年平均氣溫15.9 ℃，相對(duì)濕度75%。試驗(yàn)測(cè)桶高120 cm，內(nèi)徑為30 cm，取土口直徑為2.5 cm，按體積質(zhì)量1.35 g/cm3由底部填土，在測(cè)桶內(nèi)按照不同地下水位設(shè)計(jì)深度埋設(shè)暗管（50、70、90 cm），暗管穿過(guò)測(cè)桶內(nèi)部，傾角為1°～3°，形成地下水排水層，桶外暗管出口設(shè)有排水閥門，排水閥門用以控制地下水位，測(cè)桶給水閥門連接馬氏瓶，通過(guò)向馬氏瓶注水來(lái)滿足番茄生育期需水需求，具體尺寸見圖1。試驗(yàn)設(shè)置3 種不同地下水埋深（50、70、90 cm）和3種不同地下水礦化度（0、2、4 g/L），不同礦化度的地下水由添加不同質(zhì)量的NaCl 配制。試驗(yàn)共9 個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，共27 個(gè)測(cè)桶。

圖1 測(cè)桶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（單位：cm）Fig.1 Structures of Measuring barrel

供試品種為“美國(guó)903 大紅番茄”，番茄整個(gè)生育期可分為苗期（3 月10 日—4 月22 日）、開花坐果期（4 月23 日—6 月17 日）和成熟采摘期（6 月18 日—7 月23 日），于3 月10 日在溫室大棚中覆膜育苗，4 月23 日定植，并灌以5 L 移苗水。5 月1 日以復(fù)合肥（N∶P∶K 為15∶15∶15）12 g/株均勻地施在各測(cè)桶中，6 月2 日在植株坐果2 穗時(shí)進(jìn)行單整枝打頂，同時(shí)再次向每個(gè)測(cè)桶施尿素（含N46%）10 g、復(fù)合肥10 g，以保障番茄生育期內(nèi)的養(yǎng)分需求，為了明確地下水的埋深及礦化度對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，試驗(yàn)期間僅通過(guò)地下水供給植株生長(zhǎng)所需水量，并每隔5～9 d 于土層深度20 cm 處取土，通過(guò)烘干法測(cè)定含水率，以控制地下水埋深變化滿足試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，番茄生育期內(nèi)根系附近土壤含水率可見圖2。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 形態(tài)指標(biāo)測(cè)定

本試驗(yàn)通過(guò)番茄單株產(chǎn)量來(lái)表征植株果實(shí)收獲數(shù)量，果實(shí)采摘后進(jìn)行稱質(zhì)量，累計(jì)得各植株的果實(shí)質(zhì)量，即為各處理單株產(chǎn)量。通過(guò)收獲指數(shù)即果實(shí)產(chǎn)量與植株地上部總鮮物質(zhì)質(zhì)量的比值來(lái)表示果實(shí)收獲的質(zhì)量。將根部挖出并盡量保持根系完整，用清水洗凈，用剪刀將根、莖、葉分開，并稱量各部分鮮物質(zhì)質(zhì)量，分別裝入干燥的檔案袋中，置于烘箱內(nèi)，溫度調(diào)至105 ℃殺青2 h，再調(diào)至80 ℃烘24 h 至恒質(zhì)量，分別測(cè)定各處理植株的根、莖和葉干物質(zhì)質(zhì)量等指標(biāo)。

圖2 番茄生育期根系土壤（0～20 cm）含水率變化情況Fig.2 Changes of soil moisture content of root system in tomato growing period

1.2.2 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

測(cè)定單果質(zhì)量，同時(shí)用排水法測(cè)定單果體積，計(jì)算果實(shí)密度（果實(shí)質(zhì)量/單果體積）。選取形態(tài)適宜、無(wú)病蟲害的成熟果實(shí)，用游標(biāo)卡尺測(cè)定其最大縱徑和最大橫徑，計(jì)算果形指數(shù)。使用手持?jǐn)?shù)字折射計(jì)ACT-1E 測(cè)定番茄心室汁液中的可溶性固形物量。用蒽酮比色法[12]測(cè)定可溶性糖量。用NaOH 滴定法[12]測(cè)定總酸量。通過(guò)2,6-二氯靛酚滴定法[12]測(cè)定Vc量。

采用SP60 色差儀（X-RITE, Incorporated. M. I.,USA）在果身四周隨機(jī)選取 3 個(gè)點(diǎn)測(cè)定 CIE（Commision International d’Eclairage）顏色空間坐標(biāo)L、a、b[13]，用式（1）計(jì)算番茄果色指數(shù)（Tomato Color Index,TCI）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析利用SPSS 26.0 實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用事后多重比較（Duncan）分析不同處理間的差異性，數(shù)據(jù)的處理和繪圖主要通過(guò)Excel 等軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 地下水埋深與礦化度變化對(duì)番茄產(chǎn)量及外觀品質(zhì)的影響

2.1.1 番茄產(chǎn)量及收獲指數(shù)

由圖3 可看出，番茄單株產(chǎn)量及收獲指數(shù)在地下水埋深及礦化度變化下均呈顯著性差異，隨地下水埋深深度增加而增大，隨礦化度增大而減?。≒lt;0.05）。地下水埋深為90 cm 時(shí)，番茄單株產(chǎn)量隨地下水礦化度上升而降低最為明顯，礦化度為2、4 g/L 時(shí)番茄單株產(chǎn)量較0 g/L 分別下降40.2%、59.7%；地下水埋深為70、50 cm 時(shí)呈相同規(guī)律；在地下水礦化度為0 g/L時(shí)，番茄單株產(chǎn)量隨地下水埋深深度減少而下降最為明顯，番茄單株產(chǎn)量在地下水埋深為50 cm 處理下相比于地下水埋深90 cm 處理減小58.2%；相同礦化度處理下，番茄收獲指數(shù)在地下水埋深50 cm 處較70、90 cm 處顯著降低（Plt;0.05），且在地下水埋深50 cm處理下，收獲指數(shù)隨礦化度上升而減小最為明顯。綜上可知地下水礦化度的增加造成番茄減產(chǎn)，且地下水礦化度越高番茄減產(chǎn)程度越嚴(yán)重，同時(shí)地下水淺埋形成漬害也會(huì)造成番茄減產(chǎn)。

圖3 不同處理下番茄單株產(chǎn)量及收獲指數(shù)情況Fig.3 Yield per plant and harvest index of tomato under different treatments

2.1.2 番茄外觀品質(zhì)

表1 為不同處理下番茄外觀品質(zhì)情況，由表1 可知，不同地下水埋深及礦化度處理下番茄平均果質(zhì)量差異性顯著。番茄果質(zhì)量隨地下水埋深深度增加而增大，隨礦化度增大而減?。≒lt;0.01），番茄果質(zhì)量于90/0（地下水埋深：cm/礦化度：g/L）處理下最大，50/4 處理下最小，最大果質(zhì)量為最小果質(zhì)量3.47 倍，這與產(chǎn)量及收獲指數(shù)所呈規(guī)律相同，表明地下水淺埋和高礦化度使得番茄果實(shí)發(fā)育受抑制。番茄果實(shí)密度僅在深埋（90、70 cm）的條件下隨礦化度增大而減小（Plt;0.05），而在淺埋的條件下未與礦化度顯示出顯著相關(guān)性，同時(shí)也與地下水埋深無(wú)顯著性相關(guān)。果色指數(shù)隨礦化度增大而減小，70/0 處理為最大值；隨地下水水位上升，礦化度4 g/L 時(shí)果色指數(shù)較0 g/L 分別下降4.16%、4.75%、6.55%，番茄果色在地下水埋深深度減小過(guò)程中受礦化度影響愈發(fā)明顯，地下水淺埋降低了番茄果色品質(zhì)，不利于番茄果實(shí)高質(zhì)量生長(zhǎng)。

表1 不同處理下番茄外觀品質(zhì)情況Table 1 The appearance quality of tomatoes under different treatments

注 平均果質(zhì)量指標(biāo)下不同小寫字母表示各處理在0.01 水平上的差異顯著性；其余2 項(xiàng)指標(biāo)下不同小寫字母表示各處理在0.05 水平上的差異顯著性。

2.2 地下水埋深與礦化度變化對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

不同處理下番茄各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)見表2。番茄果實(shí)Vc、可溶性糖、總酸、可溶性固形物量均隨地下水埋深深度增加而降低，隨礦化度增大而增大（Plt;0.05），這4 項(xiàng)指標(biāo)均在處理50/4 達(dá)到最大值，在處理90/0 下為最小值。地下水埋深為70 cm 時(shí)，番茄Vc 量在礦化度為2、4 g/L 時(shí)，較0 g/L 時(shí)分別增加10.8%、33.1%，表明地下水鹽分增加使得番茄Vc量顯著上升；地下水礦化度為4 g/L 時(shí)，Vc 量在地下水埋深為70、50 cm 處較90 cm 處分別增加5.9%、11.9%，可知地下水淺埋有利于番茄Vc 量的積累。其余3 項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)也呈現(xiàn)出一致規(guī)律，表明在地下水含鹽相對(duì)較高及淺埋的情況下番茄相關(guān)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度較高從而增強(qiáng)了內(nèi)在品質(zhì)。

表2 不同處理下番茄各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)情況Table 2 Nutritional indicators of tomato under different treatments

注 不同小寫字母表示各處理在0.05 水平上的差異顯著性。

2.3 番茄產(chǎn)量及品質(zhì)評(píng)價(jià)

2.3.1 綜合主成分分析

主成分分析與評(píng)價(jià)是一種多元統(tǒng)計(jì)方法，將多個(gè)變量通過(guò)線性變化，在缺少損失原有指標(biāo)信息的情況下，實(shí)現(xiàn)減少變量個(gè)數(shù)與綜合評(píng)價(jià)的目的[14]，主成分在變差中占的比例越大，則對(duì)于最終的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果貢獻(xiàn)越大[15]，具體計(jì)算步驟如下。

若有n個(gè)試驗(yàn)處理，每個(gè)處理有p個(gè)測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)，記為x1,x2,…,xp，形成數(shù)據(jù)矩陣X：

1）若要改變逆指標(biāo)[14]性質(zhì)，使所有指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)方案作用同趨化，即在逆指標(biāo)前加負(fù)號(hào)，即xij=-xij。

2）將其轉(zhuǎn)化為無(wú)量綱數(shù)值，需對(duì)

進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，轉(zhuǎn)化為無(wú)量綱評(píng)價(jià)指標(biāo)。

式中：zij為xij的標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果。

式中：i, ,…,n；j, ,…,p。

3）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)指標(biāo)Zj=(Z1j，Z2j，…Znj)T的相關(guān)系數(shù)矩陣。

式中rjk表示品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Zj和Zk之間的相關(guān)性系數(shù)，其中k=, ,…,p。

4）根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣R的特征根及相應(yīng)的特征向量，計(jì)算第k個(gè)主成分fik。

式中zip(i= , ,…,n)表示標(biāo)準(zhǔn)化處理后的評(píng)價(jià)指標(biāo)。通常選擇累積方差貢獻(xiàn)率的少數(shù)m（mlt;p）個(gè)主成分作為代表進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

5）將選出的m個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，將少數(shù)m個(gè)主要主成分進(jìn)行線性組合，得到評(píng)價(jià)番茄品質(zhì)的綜合主成分Fi。

式中：Fi作為評(píng)價(jià)番茄品質(zhì)綜合主成分的指標(biāo)無(wú)需單位，為了評(píng)價(jià)更為直觀，可對(duì)Fi進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，使其值全部為正，轉(zhuǎn)換后的品質(zhì)綜合主成分表示為。

2.3.2 綜合主成分評(píng)價(jià)

本研究選擇以下能整體表征番茄種植品質(zhì)的8個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)變量，分別為單株產(chǎn)量（X1）、果色指數(shù)（X2）、收獲指數(shù)（X3）、果形指數(shù)（X4）、總酸（X5）、可溶性固形物（X6）、果實(shí)密度（X7）、可溶性糖（X8），應(yīng)用主成分分析法評(píng)價(jià)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)，用Excel 和SPSS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其中果形指數(shù)、總酸、可溶性固形物、可溶性糖為逆指標(biāo)，需進(jìn)行同趨化處理。

將番茄8 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的相關(guān)系數(shù)矩陣R如表3，所得特征值和對(duì)應(yīng)的特征向量見表4。結(jié)果表明，前2 個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為89.58%（大于85%），則可將原有8 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)減低為2 個(gè)，故選擇前2 個(gè)主成分?1和?2作為主要主成分。其中第一個(gè)主分量?1對(duì)原有信息的方差貢獻(xiàn)率達(dá)到67.44%，這一主成分主要包括了單株產(chǎn)量（X1）、果色指數(shù)（X2）、收獲指數(shù)（X3）、總酸（X5）、可溶性固形物（X6）和可溶性糖（X8）的變異信息；第二個(gè)主分量?2對(duì)原有信息的方差貢獻(xiàn)率達(dá)到22.14%，第二主成分則主要反應(yīng)了果形指數(shù)（X4）和果實(shí)密度（X7）的變異信息。

表3 番茄品質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù)的相關(guān)矩陣Table 3 Correlation matrix of tomato quality evaluation parameters

表5 為不同處理下番茄產(chǎn)量及品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果，可看出處理90/0 得分最高，較最低分值（處理50/4）增加467.92%。礦化度0 g/L 的處理下番茄綜合排名相對(duì)靠前，而高礦化度處理下番茄綜合評(píng)價(jià)排名靠后，這與前文礦化度對(duì)番茄產(chǎn)量及外觀品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)的規(guī)律一致，說(shuō)明低鹽對(duì)番茄生長(zhǎng)最為有利，鹽分雖然有利于番茄果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)提升，但對(duì)番茄產(chǎn)量及外觀的負(fù)影響過(guò)大。同時(shí)，不同地下水埋深處理下，90 cm 與70 cm 埋深評(píng)價(jià)結(jié)果相差不大，而50 cm 處理下番茄綜合主成分評(píng)價(jià)值顯著低于其他處理。由此可知，在地下水相對(duì)深埋且礦化度較低條件下，番茄果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)能夠達(dá)到較高水平。從表5 可以看出，處理90/2、處理70/2 的綜合排名相對(duì)靠前，說(shuō)明在地下水埋深≥70 cm 且礦化度≤2 g/L 的條件下，既保證番茄產(chǎn)量也能顯著提高番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

表4 主成分的系數(shù)和貢獻(xiàn)率Table 4 Coefficient and contribution rate of principal components

表5 番茄品質(zhì)綜合得分Table 5 Comprehensive tomato quality score

3 討 論

3.1 地下水埋深變化對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

本研究中番茄產(chǎn)量、收獲指數(shù)、平均果質(zhì)量等指標(biāo)隨地下水埋深深度增加而增大。此前關(guān)于地下水埋深對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究較少，但關(guān)于玉米、小麥、棉花等的研究都顯示出作物產(chǎn)量隨地下水埋深深度增加而增高的規(guī)律，有研究[16-18]認(rèn)為地下水埋深是通過(guò)影響根部發(fā)育從而影響作物生長(zhǎng)，地下水位過(guò)高會(huì)使得作物根部發(fā)生漬害，導(dǎo)致根部發(fā)育不良，致使作物產(chǎn)量下降，但地下水位適當(dāng)下降又有利于改善土壤通氣狀況，提高根部活力，從而促進(jìn)產(chǎn)量提升，因此地下水位的變化對(duì)作物的產(chǎn)量的影響較為復(fù)雜。然而，Vc、可溶性糖、可溶性固形物、總酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)隨地下水埋深增加而減少，有研究發(fā)現(xiàn)地下水淺埋有利于玉米營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累，且葉面積指數(shù)隨地下水埋深增加而減小[19]，因此地下水埋深的變化可能是通過(guò)影響番茄葉面積指數(shù)而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累；但也可能是由于淺埋形成漬害使得作物體內(nèi)活性氧自由基增多、膜脂過(guò)氧化程度加劇，引起生物膜滲透性增加[20-21]，刺激分泌可溶性糖、可溶性固形物等調(diào)節(jié)滲透性等物質(zhì)，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度升高。關(guān)于番茄生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)于地下水埋深變化的響應(yīng)有待進(jìn)一步研究。

3.2 地下水礦化度變化對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

本研究中番茄產(chǎn)量、收獲指數(shù)、平均果質(zhì)量等指標(biāo)隨地下水礦化度增大而減小。已有研究發(fā)現(xiàn)番茄產(chǎn)量、鮮果干質(zhì)量會(huì)隨鹽分的增高而減小[22-23]，表明鹽分的確是影響番茄產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，且含鹽量越高對(duì)番茄產(chǎn)量及外觀品質(zhì)影響越顯著。這可能是由于灌溉水?dāng)y帶鹽分進(jìn)入土壤，使得土壤水滲透勢(shì)減小，影響番茄根部吸水，而花果期正是地上部分生物量迅速積累的時(shí)期，番茄根部吸水困難則導(dǎo)致減產(chǎn)；也可能是灌溉水中的Na+、Cl-對(duì)番茄光合作用的抑制，Na+、Cl-使得葉綠素量降低[24]，所以破壞了番茄的光合機(jī)能，使得光合效率降低，最終影響番茄產(chǎn)量及外觀品質(zhì)。

本研究中番茄Vc、可溶性糖、總酸、可溶性固形物等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)均隨礦化度增大而增大，這與前人[25-26]所發(fā)現(xiàn)規(guī)律一致，表明鹽分刺激番茄產(chǎn)生可溶性滲透物來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓，以維持植株正常汲取養(yǎng)分，使得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)易于積累。不過(guò)也有發(fā)現(xiàn)指出這幾項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)并不是一直隨礦化度上升而增大[27-28]，當(dāng)?shù)V化度大于一定值后，會(huì)抑制作物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累，導(dǎo)致番茄Vc、可溶性糖、總酸、可溶性固形物等量下降，但本試驗(yàn)中這幾項(xiàng)指標(biāo)還未隨礦化度上升出現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是由于試驗(yàn)設(shè)計(jì)的礦化度還未達(dá)到臨界值，對(duì)于臨界礦化度值可做進(jìn)一步探究。

4 結(jié) 論

1）各處理中番茄單株產(chǎn)量、收獲指數(shù)、平均果質(zhì)量及番茄果色指數(shù)均隨地下水礦化度增加而顯著減小，隨地下水埋深深度增加而顯著增加（Plt;0.05）。地下水淺埋及高礦化度條件下，番茄果形明顯受到抑制，果色品質(zhì)降低，產(chǎn)量減少。

2）各處理中番茄Vc、可溶性糖、總酸和可溶性固形物量均隨地下水礦化度增加而顯著增加，隨地下水埋深增加而顯著減少（Plt;0.05）。鹽分對(duì)于番茄果實(shí)Vc、可溶性糖、總酸和可溶性固形物量生成有促進(jìn)作用，同時(shí)與高鹽分情況下番茄果實(shí)外形指數(shù)降低而使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)濃縮有關(guān)。

3）番茄產(chǎn)量及品質(zhì)在地下水埋深大于70 cm 及礦化度小于2 g/L 的條件下能夠維持在較高水平，同時(shí)可以保證番茄的經(jīng)濟(jì)效益，該結(jié)論可為沿海地區(qū)番茄的種植提供一定幫助。

[1]溫靜. 天津?yàn)I海新區(qū)鹽堿地景觀生態(tài)化設(shè)計(jì)研究[D]. 保定: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2008.

WEN Jing. Study on the ecological design of saline-alkali landscape in Tianjin Binhai new area[D]. Baoding: Hebei Agricultural University,2008.

[2] 王廣博, 徐翠蘭, 黃蕊, 等. 江蘇沿海地區(qū)圍墾動(dòng)態(tài)與土地利用變化驅(qū)動(dòng)力研究[J]. 河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2020(2): 163-170.

WANG Guangbo, XU Cuilan, HUANG Rui, et al. Research on driving forces of reclamation dynamics and land use change in coastal areas of Jiangsu Province[J]. Journal of Hohai University (Natural Sciences),2020(2): 163-170.

[3] 鄭一鵬, 佘冬立, 王洪德. 鈉鹽含量變化對(duì)海涂粉砂土工程邊坡土力學(xué)性質(zhì)的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2019, 33(2): 93-97.

ZHENG Yipeng, SHE Dongli, WANG Hongde. Effects of sodium salt content on soil mechanical properties of silty sandon engineering soil slope in coastal reclamation area[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2019, 33(2): 93-97.

[4] 侯國(guó)華, 高茂生, 黨顯璋, 等. 江蘇鹽城濱海地區(qū)淺層地下咸水的水鹽來(lái)源及咸化成因[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2021, 41(4): 48-59.

HOU Guohua, GAO Maosheng, DANG Xianzhang, et al. Water and salt sources and salinization of shallow saline groundwater in the coastal area of Yancheng, Jiangsu[J]. Marine Geology amp; Quaternary Geology,2021, 41(4): 48-59.

[5] 張巖, 付昌昌, 毛磊, 等. 江蘇鹽城地區(qū)地下水水化學(xué)特征及形成機(jī)理[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境, 2017, 26(4): 598-605.

ZHANG Yan, FU Changchang, MAO Lei, et al. Hydrochemical characteristics and formation mechanism of the groundwater in Yancheng, Jiangsu Province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2017, 26(4): 598-605.

[6] 果才佳, GAMARELDAWLA H D Agbna, 佘冬立. 生物炭施用對(duì)濱海鹽堿地番茄生長(zhǎng)與耗水規(guī)律的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)村水利水電,2021(7): 181-184, 191.

GUO Caijia, GAMARELDAWLA G H D, SHE Dongli. The effect of biochar application on tomato growth and water consumption in coastal saline alkaline soil[J]. China Rural Water and Hydropower, 2021(7):181-184, 191.

[7] 姚玉濤, 張國(guó)新, 孫葉爍, 等. 微咸水灌溉對(duì)設(shè)施番茄生長(zhǎng)以及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2021, 25(1): 48-53.

YAO Yutao, ZHANG Guoxin, SUN Yeshuo, et al. Effects of brackish water irrigation on growth, yield and quality of tomato in facility[J].Journal of Hebei Agricultural Sciences, 2021, 25(1): 48-53.

[8] TALEISNIK E. A saline irrigation regime for improving tomato fruit quality without reducing yield[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science American Society for Horticultural Science, 1988,113(2): 202.

[9] 李會(huì)杰, 易軍, 趙英, 等. 淺層地下水對(duì)玉米根區(qū)水分及根系吸水影響的數(shù)值模擬[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2015, 34(11): 35-38, 46.

LI Huijie, YI Jun, ZHAO Ying, et al. Effects of shallow groundwater table on root zone water and root water uptake of maize using numerical model[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2015, 34(11): 35-38, 46.

[10] 賈春青, 張瑞坤, 陳環(huán)宇, 等. 濱海鹽堿地地下水位對(duì)土壤鹽分動(dòng)態(tài)變化及作物生長(zhǎng)的影響[J]. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2018,35(4): 283-290.

JIA Chunqing, ZHANG Ruikun, CHEN Huanyu, et al. Impact of groundwater level on salt dynamics and crop growth in coastal saline soil[J]. Journal of Qingdao Agricultural University (Natural Science),2018, 35(4): 283-290.

[11] XU X, HUANG G H, SUN C, et al. Assessing the effects of water table depth on water use, soil salinity and wheat yield: Searching for a target depth for irrigated areas in the upper Yellow River Basin[J].Agricultural Water Management, 2013, 125: 46-60.

[12] 聶繼云. 果品質(zhì)量安全分析技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009.

[13] 陳金亮. 番茄果實(shí)生長(zhǎng)和糖分模擬及節(jié)水調(diào)質(zhì)優(yōu)化灌溉決策研究[D].北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué), 2016.

CHEN Jinliang. Modeling fruit growth and sugar accumulation and optimizing irrigation scheduling for improving water use efficiency and fruit quality of tomato[D]. Beijing: China Agricultural University, 2016.

[14] 王峰, 杜太生, 邱讓建. 基于品質(zhì)主成分分析的溫室番茄虧缺灌溉制度[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2011, 27(1): 75-80.

WANG Feng, DU Taisheng, QIU Rangjian. Deficit irrigation scheduling of greenhouse tomato based on quality principle component analysis[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2011, 27(1): 75-80.

[15] 吳殿廷, 吳迪. 用主成分分析法作多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)應(yīng)該注意的問(wèn)題[J]. 數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí), 2015, 45(20): 143-150.

WU Dianting, WU Di. Some problems in comprehensive evaluation of the principal component analysis[J]. Mathematics in Practice and Theory, 2015, 45(20): 143-150.

[16] 王曉紅, 侯浩波. 淺地下水對(duì)作物生長(zhǎng)規(guī)律的影響研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2006, 25(3): 13-16, 20.

WANG Xiaohong, HOU Haobo. The influence of shallow groundwater on crops growth laws[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2006, 25(3):13-16, 20.

[17] 郭楓, 郭相平, 袁靜, 等. 地下水埋深對(duì)作物的影響研究現(xiàn)狀[J]. 中國(guó)農(nóng)村水利水電, 2008(1): 63-66.

GUO Feng, GUO Xiangping, YUAN Jing, et al. Advances in effects research of groundwater level on crop[J]. China Rural Water and Hydropower, 2008(1): 63-66.

[18] 楊建鋒, 萬(wàn)書勤. 地下水對(duì)作物生長(zhǎng)影響研究[J]. 節(jié)水灌溉, 2002(2):36-38.

[19] 佘映軍, 李平, 白芳芳, 等. 地下水埋深與施氮水平對(duì)夏玉米生長(zhǎng)及硝態(tài)氮量的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2021, 40(4): 22-28.

SHE Yingjun, LI Ping, BAI Fangfang, et al. The combined effects of groundwater depth and nitrogen fertilization on yield of summer maize and nitrate distribution in soil[J]. Journal of Irrigation and Drainage,2021, 40(4): 22-28.

[20] AHMED S, NAWATA E, HOSOKAWA M, et al. Alterations in photosynthesis and some antioxidant enzymatic activities of mungbean subjected to waterlogging[J]. Plant Science, 2002, 163(1): 117-123.

[21] 李玲, 張春雷, 張樹杰, 等. 漬水對(duì)冬油菜苗期生長(zhǎng)及生理的影響[J].中國(guó)油料作物學(xué)報(bào), 2011, 33(3): 247-252.

LI Ling, ZHANG Chunlei, ZHANG Shujie, et al. Effects of waterlogging on growth and physiological changes of winter rapeseed seedling (Brassica napusL.)[J]. Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2011, 33(3): 247-252.

[22] 曹荷莉, 丁日升, 薛富嵐. 不同水鹽脅迫對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2019, 38(2): 29-35.

CAO Heli, DING Risheng, XUE Fulan. Growth and yield of tomato as impacted by salinity stress[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019,38(2): 29-35.

[23] CAMPOS C A B, FERNANDES P D, GHEYI H R, et al. Yield and fruit quality of industrial tomato under saline irrigation[J]. Scientia Agricola, 2006, 63(2): 146-152.

[24] 魯少尉, 齊飛, 李天來(lái). NaCl、單Na+、Cl-鹽脅迫對(duì)番茄葉片光合特性及蔗糖代謝的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 41(3): 107-112.

LU Shaowei, QI Fei, LI Tianlai. Effect of NaCl, Na+-salt and Cl-—salt stresses on photosynthetic characteristics and sucrose metabolism in tomato leaf[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2012, 41(3):107-112.

[25] 李丹, 萬(wàn)書勤, 康躍虎, 等. 濱海鹽堿地微咸水滴灌水鹽調(diào)控對(duì)番茄生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2020, 39(7): 39-50.

LI Dan, WAN Shuqin, KANG Yuehu, et al. Effects of water-salt regulation on tomato growth and quality under drip irrigation with brackish water in coastal saline-alkali soil[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(7): 39-50.

[26] YAN S H, GAO Y M, TIAN M J, et al. Comprehensive evaluation of effects of various carbon-rich amendments on tomato production under continuous saline water irrigation: Overall soil quality, plant nutrient uptake, crop yields and fruit quality[J]. Agricultural Water Management,2021, 255: 106 995.

[27] 龍振東. 非均勻鹽脅迫對(duì)番茄生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[D]. 昆明:昆明理工大學(xué), 2020.

LONG Zhendong. Effects of heterogeneous salt stress on tomato growth,yield and quality[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2020.

[28] 張繼峯, 王振華, 張金珠, 等. 滴灌下氮鹽交互對(duì)加工番茄熒光特性及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 53(5): 990-1 003.

ZHANG Jifeng, WANG Zhenhua, ZHANG Jinzhu, et al. The influences of different nitrogen and salt levels interactions on fluorescence characteristics, yield and quality of processed tomato under drip irrigation[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(5): 990-1 003.

The Change in Yield and Fruit Quality of Tomato as Affected by Groundwater Depth and Salinity in Coastal Regions

ZHAO Junhan1, SHE Dongli1*, YAO Huaizhu2, ZHANG Li1
(1. College of Agricultural Science and Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China;2.Development Center for Rural Water Conservancy and Technology of Jiangsu Province, Nanjing 210029, China)

【Objective】 Groundwater level in coastal saline-alkaline areas changes frequently due to the impact of tides. The associated water and salt movement in soil is hence more complicated than in other regions. This paper investigated the impact of groundwater depth and salinity on yield and fruit quality of tomato.【Method】The experiment was conducted in soil columns, with the groundwater table controlled at the depths of 90, 70, and 50 cm,respectively. Groundwater salinity was mimicked by NaCl concentration, which was controlled at 0, 2 and 4 g/L respectively. In each treatment, we measured the yield and fruit quality of the tomato. The treatments were compared using the principal component analysis and evaluation. 【Result】The tomato yield, harvest index, average fruit weight and color index all decreased significantly with the increase in groundwater salinity, while increased significantly with the increase in groundwater depth. These four indexes were maximized when the groundwater depth was 90 cm and the NaCl concentration was zero. In contrast, vitamin C, soluble sugar, total acid and soluble solid content all increased significantly with the increase in groundwater salinity, while decreased significantly with the increase in groundwater depth. These four indicators peaked when the groundwater depth was 50 cm and NaCl concentration was 4 g/L.【Conclusion】Comprehensive principal component analysis shows that the comprehensive quality of the tomato increased with groundwater depth and decreased as the groundwater salinity increased. The optimal for our experiment was groundwater depth is 90 cm and the NaCl concentration is zero.

groundwater depth; soil salinity; tomato; principal component analysis and evaluation

S641.2；S273.4

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021467

趙君涵, 佘冬立, 姚懷柱, 等. 地下水埋深及礦化度變化對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2022, 41(5): 90-96.

ZHAO Junhan, SHE Dongli, YAO Huaizhu, et al. The Change in Yield and Fruit Quality of Tomato as Affected by Groundwater Depth and Salinity in Coastal Regions[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(5): 90-96.

1672-3317（2022）05-0090-07

2021-11-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42177393）；江蘇省水利科技項(xiàng)目（2021054）

趙君涵（1998-），女。碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)水土工程研究。E-mail: 2507753605@qq.com

佘冬立（1980-），男。教授，博士生導(dǎo)師，博士，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)與水土過(guò)程模擬研究。E-mail: shedongli@hhu.edu.cn

責(zé)任編輯：趙宇龍