水培控制根际温度对夏季设施番茄生长有何影响？
水培控制根际温度对夏季设施番茄生长的影响
导读
为了解水培控制根际温度对高气温下番茄植株生长的影响，试验采用深液流循环式水培（DFT），设置了22、28（对照CK）、34℃三个营养液温度（即根际温度，简称根温RT），对2个番茄品种（'新星101’和'Counter’）进行为期40天的根际控温试验。结果表明：在平均气温为38℃的高温下，适当的根际降温（22℃）能明显促进番茄根部和地上部的长势。处理40天时，降温处理番茄主根长度和主根粗分别比对照处理增加了12%、18%，茎粗、茎高和叶数分别比对照增加了12%、8%和6.5%，叶长宽乘积比对照增加了约23%。过高的根际温度（34℃）则使番茄植株整体衰弱，植株低矮瘦弱，叶片小而薄、色偏淡偏黄、叶缘有卷曲。2个品种表现基本一致。
中国是番茄生产大国，番茄也是中国北方设施栽培的主要蔬菜种类。然而，番茄晚春、早秋的设施种植，特别是其夏季设施栽培中，经常会遇到高气温的危害。气温超过32℃，番茄则生长缓慢，40℃时就停止生长，高气温严重地影响番茄正常的生长发育、产量和品质。高气温伴随的高地温，可能对番茄的生长发育危害更大。高地温强烈地影响着植株根部和地上部的生长及整个植株的生存。因为根对相对稳定的生长环境的惯性适应，对热胁迫很敏感；高地温能加速根的老化，使酶钝化，影响根吸收水分和矿质营养、根内物质合成和输送内源激素等功能，进而影响植株地上部的生长发育。可见，在高地温的环境中，根系对植株的生存起着关键的作用。随着科技的迅速发展，对植株根部环境的控制成为可能。试验通过深液流循环式水培控制根际温度，设置不同根际温度，就根际温度对高气温下番茄营养生长的影响进行研究，为缓解夏季设施番茄栽培中的高温危害提供相关的试验依据。
材料与方法
试验材料和地点
以耐热品种'新星101’（广东省农业科学院蔬菜研究所提供）和不耐热品种'Counter’（荷兰温室专用番茄品种）为试验材料，水培控制根际温度试验在山西农业大学设施农业工程中心的非对称三连跨日光温室内进行。
试验设计
水培育苗，待植株80%现蕾后，移栽于水培槽（长2m，宽1m，高0.15m）内进行深液流循环式水培（DFT）栽培，营养液深5cm，暖气热水循环泵220V、225W，根据营养液中溶氧（一般在4~5mg/L）可三档调速，采用山崎番茄营养液。定植以后，营养液的浓度基本控制在1个单位的山崎番茄营养液。
自行设计了水培控制根温装置系统。试验中的高气温是北方夏季温室内的自然高温（试验期间测定气温平均为38℃），根温（RT，营养液温度）设置3个处理：T1处理RT为22±1℃，采用冰块降温，是番茄生理上最适宜生长的根温；T2处理RT为28±1℃，作对照CK，基本上是北方夏季温室番茄生产的根际自然温度；T3处理RT为34±1℃，采用电热线控制根际高温，即设施栽培中由高气温可能产生的高根温。试验采用二因素随机区组设计，重复3次，每次重复26株。待缓苗后，于每天10:00~17:00进行根温控制，其余时段自然管理。阴雨天照常进行根温控制。试验共进行了40天（6月14日~7月23日）。
测定项目与方法
定株测量的生长指标有：株高、茎粗、叶数（叶长≥5cm计为1片叶）、番茄第1花序上第1叶片的叶长宽乘积。以上各指标每水培槽测量5株，每处理重复3次。
整株间隔取样测量的生长指标：主根长度、主根粗。每次各处理的每个水培槽各选取生长具代表性植株1株，每处理重复3次。
各项指标每10天测量1次。
数据处理与制图
采用SASversion8e统计分析软件和Microsoftexcel2003进行统计分析，采用Microsoftexcel2003进行制图。
结果与分析
根温对高气温下番茄主根生长的影响
图1是根温对番茄主根长度影响的动态变化。在根温处理10天时，T3高根温处理的主根长度小于对照T2处理，且两者差异极显著（P＜0.01，下同）；从根温处理20天后开始，二者差异更明显，在根温处理40天时，T3处理比T2处理平均减少了19.46%，并且品种'新星101’和'Counter’结果一致。降温的T1处理与T2处理相比较，从根温处理20天后开始，二者的主根长度差异也更明显，在根温处理40天时，T1处理的主根长度大于对照T2处理12%，两者差异极显著；'新星101’和'Counter’两个品种结果一致。
图2是根温对番茄主根粗的影响。在根温处理10天时，T1处理的主根粗就大于T2处理且差异显著显著（P＜0.05，下同），随后二者差异更明显。在根温处理40天时，T1处理大于T2处理18%，两者差异极显著。T3处理则比T2处理减少了6.5%，但差异不显著，'新星101’和'Counter’两个品种结果一致。
上述结果说明，在高气温下降低根温，可以从纵向和横向2个方向来促进番茄植株主根的生长，形成强大的根系，促进植株对水和矿质营养的吸收及其向地上部的运输。在高根温下，'新星101’主根长度和主根粗的降幅比'Counter’的都要小，这是其较强耐热性在根部生长的体现。
根温对高气温下番茄茎生长的影响
图3和图4分别是根温对高气温下番茄茎高和茎粗影响的动态变化。根温处理40天时，茎粗和茎高都是T1处理＞T2处理＞T3处理；茎粗T1处理比T2处理增加了11.6%，T3比T2减少了3.9%；茎高T1处理比T2处理增加了8%，T3比T2减少了2%；两个品种在茎粗和茎高的结果都一致。这说明在高气温下降低根温，不仅直接促进了植株根系的生长，也间接促进了茎的生长。在高根温下，'新星101’这2个指标的降幅比'Counter’的都要小。
根温对高气温下番茄叶片生长的影响
图5和图6分别是根温对番茄叶片数和叶片长宽乘积影响的动态变化。
由图5可以看出，在处理40天时，降温的T1处理叶片数显著大于对照T2处理，T3高根温处理则和T2处理差异不显著，此时，'新星101’的T1、T2、T3处理的叶片数分别为25.2、23.7、23.1片，'Counter’分别为24.8、23.3、22.6片。
由图6叶片的长宽乘积看，处理10天时，T1处理的叶长宽乘积极显著大于T2处理；此后，叶片叶长宽乘积的增大变得缓慢。处理20天时，'新星101’和'Counter’的T1处理叶长宽乘积分别比T2处理增加了22.39%和24%，T3处理则极显著小于T2处理11.65%和12.44%。
在高根温下，'新星101’这2个叶片相关指标的降幅比'Counter’的都要小；体现了其地上部同样具有较强的耐热性。
讨论
试验是在夏季高温时段（10:00~17:00）、平均气温为38℃的情况下，采用深液流循环式水培（DFT）进行的根温处理。在根温处理40天试验结束时，各处理间的外部形态存在明显的差异。
与对照T2处理相比，T3高根温处理植株低矮瘦弱，叶片小而薄、色偏淡偏黄、叶缘有卷曲，降温的T1处理则明显好于对照T2处理，与地上部相比，处理间根部的差异更是明显。与对照T2处理相比，高温的T3处理根系小而短，侧根数目少、发黄，降温的T1处理主根长度和主根粗都极显著大于T2处理。
这些结果与Tan等对生菜、冯玉龙等对番茄和苋菜、Dodd等对辣椒、裴红宾等对小麦等的研究结果一致。王玉海和橘昌司在高根温（26℃/37℃和37℃/37℃，气温/根温）下发现，黄瓜的株高、叶面积、比叶重、根生长都显著降低，特别是在37℃/37℃下降低程度更大，品种'Sangoh’的降低程度小于品种'SharpI’，体现了较强的耐热性；试验耐热品种'新星101’与不耐热品种'Counter’在试验范围的差异不是很明显。Rhonda等对1叶和4叶期的香瓜研究表明，在根温（25、30、35、40、45℃）处理12天，当根温大于35℃时，叶片数线性降低；Dodd等对辣椒的研究发现，与根温20±2℃相比，生长在温室的自然根际高温（25~40℃）下，叶片数较少、叶面积较小。
为此从试验的结果以及相关的研究报道可知，高根温不仅影响了根部的生长，也影响了地上部的生长，导致番茄的长势大幅下降。结论认为夏季进行水培生产，一定要注意营养液的降温。
作者：宋敏丽( 太原师范学院生物系 ）