0 引 言

自然降水的不规律性与作物的关键需水期不一致，显著影响作物的生长发育[1]。通过调节和管理作物用水，开展多变低水条件下作物产量品质变化的研究，是探索稳产、优质、节水栽培措施的有效途径。其中，干湿交替灌溉，是指在作物生育过程中，进行灌水、落干重复循环的灌溉方式。该技术是通过对植物根系施加干旱处理，来诱导自身的干旱调节潜能的一种节水增产技术，已在水稻[2-3]、玉米[4-5]、小麦[6]栽培上进行示范，且节水效果明显。番茄（Solanum lycopersicumL.）是中国设施栽培面积最大的蔬菜之一，关于干湿交替灌溉对番茄产量、品质的影响，有待进一步研究。

硅被认定为植物的有益元素[7]。前人研究表明，施硅可促进豇豆根系[8]及黄瓜幼苗[9]的生长。硅不仅影响植物的生长，还可显著影响其发育进程和产量品质。施硅可显著提高甘蔗干物质质量分数和产量[10]，还可通过调节水稻植株C/N值，改善初级代谢，提高水稻产量[11]。玉米施硅后，硝酸盐水平降低，产量品质均显著提高[12]。硅尚未被证实是植物生长的必需营养元素，但逆境条件下其调控植物抗逆性的能力已被广泛报道[13]。Zhu等[14]提出，施硅可作为一种提高植物抗旱性从而减轻干旱胁迫的负面影响的有效策略。硅可提高番茄对盐胁迫的耐受性[15-16]，笔者前期试验，也证实硅能显著提高番茄的抗旱能力[17]。因此，逆境条件下，硅对番茄抗逆能力的调控较为显著。

关于节水灌溉影响作物生理特性的研究，结论不尽相同[18-19]。一种观点认为，干旱胁迫可降低作物产量[20]。另一种观点则认为，适度干旱胁迫利于光合速率的提高，重度干旱胁迫才对光合不利[21]。光合作用是干物质积累的核心，干物质积累则是作物产量形成的基础。尽管干湿交替灌溉可以充分发挥根区信号反馈控制，实现生理节水，但番茄对干湿交替的灌溉方式的响应如何，且在该灌溉技术下施硅对番茄产量品质有何影响，鲜见报道。由于硅在土壤中广泛分布，为探明干湿交替条件下番茄的施硅效应，本课题组采用营养液水培方式，以自行设计的一种潮汐式灌溉试验装置模拟干湿交替的灌溉方式，研究干湿交替条件下施硅对番茄产量品质形成的影响，为探索番茄灌溉新途径及发展设施农业高效节水栽培提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 潮汐式灌溉试验装置

设计1种虹吸式水培装置（图1）：包含具有储存营养液的水培壳的水培装置本体、设置为与水培壳连通并且作用于水培壳的营养液虹吸排出的虹吸管道，通过虹吸管道，使水培壳的营养液进行潮汐流动。

注：1、2、3、4、5、6、7分别代表 PVC变径管、“N”型虹吸管道、潜水泵、“U”型PVC管、定植孔方穴、定植孔、定植孔间隔。Note: 1,2,3,4,5,6,7 respectively refers to PVC variable diameter pipe, “N” type siphon pipe, submersible pumps, “U” type PVC pipe, square hole in site of field setting, site of field setting, site of field settinginterval.图1 潮汐式灌溉试验装置Fig.1 Ebb-and -flow irrigation test system

1.2 潮汐式灌溉试验装置设计关键

潜水泵与安装微电脑自动控时开关的电路相接，根据设定时间间歇通电供水。在出水口设计了“N”型虹吸管道（图1b），当U型PVC管栽培槽管道内液位低于“N”型虹吸管道（图2a），最高点时，“N”型虹吸管道的液面低于最高点，虹吸作用不发生，U型PVC管栽培槽管道内可驻留液位较深的营养液；如图（图2b），当U型PVC管栽培槽管道内液位高于“N”型虹吸管道最高点时，“N”型虹吸管道的液面高于最高点，虹吸作用发生，将U型栽培槽内的营养液逐渐排入贮液桶，实现植根部的水、气相循环，栽培槽管道末端设计了PVC变径管，保持了管道底部有3～4 cm的浅液层，防止停电等短时性故障引起的供水不足，其工作原理是如图（图2c），在虹吸作用引起的栽培槽内营养液回流过程的后期，由于在出液口处的栽培槽末端连接PVC变径管，减小栽培槽的口径，使出水口管道的下液面高于栽培槽管道的上液面，从而保障栽培槽有3～4 cm的浅液层，防止断电等短时性故障的供水不足。

图2 “N”型虹吸管道工作原理Fig.2 Working principle of “N” type siphon pipe

1.3 试验处理设计

试验在在山东农业大学蔬菜试验站日光温室内进行。供试番茄品种为‘金棚1号’，用无硅水配制的Hoagland营养液水培育苗，于种子播后40 d后，将幼苗定植于PVC栽培槽内继续以营养液进行水培，植株第4果穗坐果后打顶。试验设3个处理，分别为：充分供水对照（CK）、干湿交替处理（T1）、干湿交替条件下施硅处理（T2），具体措施如表1。试验用无硅水由广东仟净公司生产，硅质量分数小于8.3×10-5mmol/L，所用硅源为Na2SiO3·9H2O，通过加入Na2SO4平衡不同处理营养液的Na+质量分数和渗透势，营养液pH值用0.01 mol/L的H2SO4和NaOH调节至6.0左右。