我国第二大优质加工番前（Lycopersicon esculentum)生产基地D_2]，但该区域地处干旱、半干旱荒漠草原带，无灌 溉便无农业产出。随着国家施用方式对黄河流域水资源调配，河 套灌区灌溉水日趋短缺，但另一方面浪费又很普遍， 亟需开展节水灌溉。聚丙稀酰胺(PAM)是一种线型、水 溶性高分子化合物，在农业生产中常作为土壤结构调理 剂，可调节土壤结构，增加水分人渗，提高水分利用率， 具有保水、保土、保肥、增产等效用。有关PAM在农 业生产中的应用研究较多[7_13]，但在番茄生产中应用较 少。现通过PAM不同施用方式对土壤水分及番前生长的影响，寻找PAM在番茄生产中的最佳施用方式，为节 水栽培及番茄高产、稳产提供理论依据^
1材料与方法
1.1试验地概况
试验地位于内蒙古自治区巴彦淖尔盟的磴口县 坝愣村，地处河套灌区西部，年均气温7. 6°C，无霜期 136〜144 d，年降雨量142. 7 mm，年蒸发量2 381. 8 mm。
试验地土壤为灌淤土，土层厚度1.0〜L 5 m，田间持水 量23.23%，凋萎系数11.07%，耕层土壤有机质约 10.0 g/kg，0〜80 cm 土层土壤容重为 1. 48 g/cm3，地下 水位3_ 0 m以下。番前定植前0〜80 cm 土层土壤含水 率平均为22. 06%(折合水层厚度261. 24 mm)。
1-2试验材料
供试材料为PAM，白色粉末，分子量为1 200万Da (Da表示一个碳12原子质量的1/12),具有一定的保水 作用[7a4]。参照前人的研究结果[8 ^]，PAM施用量为 45 kg/hm2。供试番茄品种为“石番97-10”。供试番茄5
月加日定植，定植时番茄苗为五叶一心，带基质移栽。
PAM不同处理的施用方法、小区设计、农艺措施、 施肥量、灌水量、灌水时期参照耿桂俊等[2]的试验。试验 设5个处理，不施PAM为对照，番茄移栽前开沟（深 10 cm，宽15 on)施化肥，磨平小沟，覆盖地膜，然后使用 点播器移栽番茄。沟施在开沟施肥时将PAM与化肥一 同施在沟内;混施是在开沟施化肥前将PAM均匀撒施 在番茄定植行上，然后再开沟施化肥;穴施是在开沟施 化肥后，在距离番茄定植处10 cm用点播器穴施PAM。 撒施是在开沟施化肥、磨平小沟后将PAM撒施在定植 行上。单垄为1小区，定植番茄80株，长20 m。随机区 组设计，每个小区为1个处理，3次重复。
釆用垄沟栽培，垄宽1〇〇 cm，沟深20 cm，宽20 on， 沟内及垄两侧覆30 cm宽的地膜。垄上定植2行番 前，行距70 cm，株距50 cm，南北行向，定植密度为 33 333株/hm2。施肥量磷酸二铵375. 0 kg/hm2，氯化钾 37*5 kg/hm2。试验地进行沟灌，分别在番茄缓苗期、苗 期、开花期、坐果期、果实转色期各灌水1次，每次灌水 20 _，生育期内共灌水100 mm。
1.4项目测定
1.4.1 土壤水分与降水量在番茄苗期(6月6日）、开 花期(7月2日灌水前)、幼果期(8月21日灌水前)、拉秧 期(9月28日）测定土壤水分。测定方法、测定深度、水 分换算和降水量测定等参照耿桂俊等[2]的方法。
1.4.2生物量开花期（7月2日）、幼果期（8月21 日）、拉秧期(9月28日）常规方法测定番茄茎、叶(包括 枯叶)生物量及果实生物量（包含幼果及拉秧前的青 果），分层挖掘番茄根系，测定根系分布状况与生物量。 采收期测定番茄产量及果实含水量，折算为果实生 物量。
1.4.3光合速率番茄开花期、幼果期选晴朗日，于上 午9:30〜10:30时，利用LI-6400便携式光合仪测定植株 顶部第3片功能叶的光合速率及蒸腾速率，每个处理测 定5株。测定时以该仪器携带的人工光源、控温设备和 CQ气源，维持光强在1 000 jtxmol • m—2 • s_1，C〇t浓度 为 400 jurnol • m—2 • s-1，叶温 25X：，大气水气压(VPD) 1 100 Pa.
L 4. 4水分利用率试验地高低一致，平坦，土壤质地 均一，无渗漏、无地下水补给及水分的水平运动,根据番 茄生长期间的有效降水量、灌溉量和生物量计算田间耗 水量、水分利用效率[2^13]。WUE=B/Et。式中, WUE:水分利用效率，kg • mnT1 • hnT2);B:地上部生 物总量，kg/hm2;Et:田间耗水量，mm。Et = p+I 士 Ah。式中，Et:田间耗水量，mm;P:生育期间的有效降 水量，_山生育期间的灌水水量，mm; Ah:生育期间土 壤水含量的变化，mm。式中，P:有效降水量，
降水有效利用系数;P'降水量，mm。当一次降水 量或24 h降水量<5. 0 mm，人为0;当5* 0 mm<降水量 <50 mm 时，X 为 1_ 00;当50. 0 mm<C降水量<150. 0 mm 时，入为〇* 75〜0• 85;当降水量〉150, 0 mm时，X为0. 7。 1.5数据分析
试验数据先用SPSS 10.0软件进行单因素方差分 析;如果有显著差异，则采用Duncan’s检验进行多重 比较。
2结果与分析
2.1不同处理对土壤水分影响
不同处理的土壤水分表现为苗期、开花期较高，幼 果期、拉秧期较低。缓苗期连续3d降水25.2 mm(图 1)，灌水2(X0 mm(5月27日）。不同处理苗期（6月6 日）0〜80 cm 土层土壤含水量基本在235〜250 mm，撒 施、穴施处理显著高于对照（PC0.05)。苗期耕层(0〜 20 cm)对照土壤水分为45* 23 mm，混施47_ 78 mm，沟 施 48. 46 mm，穴施 52, 36 mm，撒施 54. 24 mm，穴施、撒 施极显著高于对照，显著高于混施、沟施。施用PAM提 高了苗期的土壤水分。
降水:从定植到拉秧共降水94.8 mm,其中有效降 水4 mm，苗期及采收期相对较多，开花期、坐果期相
对较少(图1)。
时间Time/月-日
图1番茄生长期间降水置
Fig, 1 Precipitation during tomato growing stages
开花期(7月2日）0〜80 cm 土层土壤水含量基本 维持在223〜240 _，撒施、混施显著高于对照。开花期 耕层土壤水分对照为42.16 mm，撒施47.18 mm，混施为 45, 48 mm，穴施为46.11 mm，沟施为44. 23 mm，均显著 高于对照。
幼果期（8月21日）无有效降水，灌水仅40 mm (7月2日20 mm，8月12日20 mm)。幼果期0〜80 cm
土层土壤水分基本在150〜175 _，沟施、混施显著高于
对照，穴施、撒施极显著高于对照。幼果期对照耕层土 壤水分为19. 47 mm，混施21.16 nun，穴施26. 60 mm，沟 施23. 90 mm，撒施议29 _，撒施、穴施、沟施极显著高 于对照，混施显著高于对照。幼果期(8月21日）到拉秧 期（9月28日）灌水20 mm(8月30日），有效降水37, 2 mm。拉狭期0〜80 cm 土层土壤水含量各处理基本维持 在150〜170 mm，沟施、混施、穴施均极显著高于撒施，撒 施略低于对照。
表1番前不同生长期0〜80 cm 土层土壤水分
TJtble 1Soil moisture in 0^80 cm soil layer during
tomato different growth stage
施用方法 Application method
生育时期
Growth stage对照
CK混施
Mixing穴施
Holing沟施 撤施 Furrowing Broadcasting
苗期 Seeding stage236,6240. 4247. 7241. 9249. 7
开花期 Flowering stage223. 1234. 7227,9230. 6240. 1
幼果期 Fruiting stage15L8155.9167.6164,6172, 2
拉狭期 Roots pulling out stage157.4162. 3159.8im 3151. 1
!• 2不同处理对番茄光合速率及蒸腾速率的影响
开花期撒施的光合速率显著高于对照、穴施和混 艇，极显著高于沟施;对照、穴施的光合速率极显著高于 勾施，显著高于混施。幼果期撒施的光合速率极显著高 F沟施，显著高于穴施、混施;穴施、混施显著低于对照， 勾施极显著低于对照。撒施提高了光合速率，沟施、混 拒降低了光合速率(图2a)。
开花期撒施的蒸腾速率显著高于其它处理，且极显 I高于混施;对照、穴施、混施的蒸腾速率显著高于沟 电。幼果期撒施与对照的蒸腾速率显著高于混施，混施 艮著高于沟施;且撒施、对照、穴施极显著高于沟施。撒 挺在开花期提高了叶片的蒸腾速率，而沟施则降低了蒸 _速率，且幼果期达到极显著差异水平(图2b)。
一.srr.uulounl/iis 3:u<u^uxsosqd
10.5
图2不同处理对番茄光合速率与蒸腾速率的影晌
2.3不同处理对番茄生长状况的影响
开花期不同处理的株高、茎粗、根系深度、根系分布 幅度、根系生物量均表现为撒施、穴施和对照极显著高 于沟施和混施;果实(幼果）生物量为对照、撒施极显著 高于其它处理，且其它处理间存在极显著差异。不同处 理的茎秆生物量、叶片生物量之间的差异较大，存在着 极显著或显著差异。撒施的地上部生物量极显著高于 对照和穴施，对照和穴施极显著高于混施与沟施，混施 显著高于沟施。
幼果期撒施的株高极显著高于对照、混施、穴施，沟 施则极显著低于对照及混施、穴施。幼果期撒施、穴施 的茎粗较高，对照居中，混施、穴施较低。幼果期撒施、 穴施、对照根系分布较深，混施、沟施较浅;撒施、穴施的 根系生物量较大，分布较广，而混施、沟施的较小且较 窄。果实(幼果)生物量为撒施、穴施、对照的较大，混施、 沟施的较小。茎秆生物量、叶片生物量为撒施、穴施的 较大，对照居中，混施、沟施的较小，不同处理间存在显 著或极显著差异(表2)。拉秧期不同处理的株高无显著 差异，茎粗为撒施的较高，穴施、对照居中，混施、沟施较 小。拉秧期番茄根系分布深度、幅度为撒施、穴施较深， 对照居中，混施、沟施较浅且分布幅度较小。根系、果 实、茎秆生物量为撒施 > 对照 > 穴施 > 混施 > 沟施，叶
片生物量为撒施>穴施>对照>沟施>混施，不同处理 间存在显著或极显著差异。
2.4不同处理对番茄产量的影响
撒施的番茄产量比对照提高了 la 57%，而穴施则 降低了 2.80%，混施降低了 10.66%，沟施降低了 17.96%。撒施的产量极显著高于对照，穴施与对照基本 处于同一水平，而混施、沟施极显著低于对照(图3)。
2/ S1Att+L
2 10 T1 1 1
9 8 7 £
aA
B
bB
do
对照混施穴施 沟施 撤施
CKMixing Holeing Funowmg Bnoodcastnig
PA峨用方式
图3不同处理对番茄产量的影响
Fig. 3 Tomato yields of different treatments
2.5不同处理对水分利用效率的影响
番茄定植到拉秧期灌水量为KXX0 _，有效降水 量为88. 4 _。撒施的耗水量显著高于沟施，水分利用 效率极显著高于对照和穴施，对照、穴施极显著高于混
Fig. 2 Photosynthentic rate and transpiration rate of tomato with different treatments
表2不同处理对番茄不同生长期生长状况的影响
Table 2Growth condition of different treatments during differentgrowing stages
生长时期处理
Treatments株高 茎粗 Plant height Stem diameter /cm /cm根系深度 Root depth
/cm根系幅度 Root range
/cm根系生物量 Root biomass
/g果实生物量 Fruit biomass
/g茎秆生物量 Stalks biomass
/g叶片生物量 I^eaf biomass
/g地上部生物量 Overground parts biomass/ g
对照 Control59. 4aA1. 46aA26. OaA15. 6bA8. 24bA0. 64 aA17, 91cB24, 55bB43. lOhB
开花期混施Mixing51. 5bBL 31bB22. 5bB12. 6cB7. 12cB0. 17cC12. 83dD18, 61cC31* 61cC
Flowering穴施Holing61. 8aAh 48aA27. 2aA17* 2a A9. 18a A0. 36 bB19. 62 bAB23. 77bB43. 75bB
stage沟施 Furrowing48, 5bBL 26bB2L 2bB12. 5cB6. 54dB0. 05dD10. 35eE16. 95dC27. 35dC
撒施 Broadcasting62. 5aA1.52aA26. 5aA16, 5abA9. 31aA0• 63 aA21. 64 aA27. 73aA50. OOaA
对照 Control65. 2bB1. 58bAB27. 2aA18. 3bB9. 48bA79. 53aA57. 41cB86. 40bB223. 34bA
幼果期混施Mixing64. 9bB1. 49cB23. 2bB15.9cC8, 49 cC70. 35bB51. 35dC70, 38cC192. 08cB
Young fruiting穴施Holing64. lbB1. 64aA28. laA2L 6aA9. 66aA78. 31 aA67. 12bA94. 65aAB240. 08bA
stage沟施 Funrowing56. lcC1. 43cB23. 4bB15.5cC8. 48cC69. 24bB50, 75dC72. 60cC192. 59cB
撒施 Broadcasting76- laAL 68aA27. 9aA2L 2aA10. 13aA81. 64aA72. 53aA98. 05aA252. 22aA
对照 Control75. 2aA1. 61bcAB34. 5bB24. 3bA15, 2bAB284. 11 bB78. 31aAB79. 82bA440. 24bB
拉秧期混施Mixing73. 8aA1* 56cB29. OcC21.4cC13‘lcC239. 76cC65. 41cC66. 43cB371. 6cC
Roots pulling穴施Holing74, 5aAh 66bAB40. 2aA26. laA14. 5 bB282. 67bB71. 8bBC85. 64aA440. llbB
out stage沟施 Furrowing73, 5aA1. 52 cB30- 5cC20. 5cC12. 8cC229. 60cC58. 8dD67. 63cB356. 03cC
撒施 Broadcasting78. 2aA1. 75aA38. 9aA25. 6aA16. 7aA329. 38aA81. 62aA87. 46aA498, 46 aA
注:拉秧期的果实生物量包含了采收期的成熟果实生物量及拉秧期的未成熟果实(青旲)生物量。
表3不同处理水分利用效率
Table 3WUE of different treatments
处理
Treatments0〜80 cm 土壤水分
Soil moisture in 0^80 cm soil layer/mm
移栽前 拉秧期 Before transplanting Roots pulling out stage有效降水量 田间灌水量 Effective precipitation Field irrigation / mm /mm耗水量 总生物量 水分利用效率 Water consumption Total biomass WUE
/mm /kg * hm—2 /kg * hm—2 • mm—1
对照 Control266. 9157. 488,4100.0297. 9ab14 674. 5249* 26bB
混施Mixing266. 9162, 388.4100.0293. Oab12 386. 5442. 27cC
穴施Holing266.9159. 888. 4100.0295. Sab14 670.1949. 65hB
询施 Furrowing 266. 9170. 388,4100.0285. 0b11 867, 5541. 64cC
撒施 Broadcasting 266. 9151.188.4100. 0304. 2a16 615.1754. 62aA
施、沟施(表3)。撒施提高了土壤水分利用率，沟施、混 施则降低了土壤水分利用率。
3讨论与结论
河套灌区施用FAM提高了土壤水分，特别是在干 旱的幼果期提高了土壤水分，这与黄占斌等、杜社妮等 的研究结果一致[7_11]。施用PAM提高了土壤水分，为番 茄生长，特别是根系生长提供了相对良好的条件[16]。
PAM撒施于地表，遇水后溶解，其分子同土壤颗粒 通过絮凝作用和对土壤分散颗粒的团聚作用，使土壤微 团聚体组成发生变化，促进土壤水分人渗，提高土壤水 分含量[17]，且灌水后还可在土壤表层形成一层薄膜，阻 碍土壤水分蒸发，减少土壤水分无效消耗。PAM沟施、 混施、穴施于土壤，因其自身的分子链较长，在絮凝土壤 的同时，长链尾部会堵塞土壤颗粒间的孔隙，减少土壤 水分入渗，从而减少土壤水分含量，降低土壤通透性，抑
制番茄生长。试验地土壤为灌淤土，土壤含盐量较高， 特别是土壤中的Mg2—、Ca2+等金属阳离子可降低PAM 的吸水倍率;PAM沟施、混施、穴施于土壤，PAM可吸附 土壤的K+、NH4 +等速效养分，影响番茄生长。PAM混 施、沟施于土壤，降低了 PAM的保水性,降低了土壤肥 力及土壤通透性，因而番茄的光合能力降低，生长状况 较差，产量降低。沟施的效果较混施差，主要是沟施的 保水区相对集中，在灌溉干旱的交替过程中，不能及时 供给番茄水分。PAM穴施于土壤，其保水区更加集中， 同时其对土壤通透性、土壤肥力影响的区域较小，且距 番茄定植区相对较远，因而对番茄生长影响较小，无显 著的增产或减产作用。河套灌区番茄生产中的最大问 题是干旱，撒施PAM提高了土壤水分，因而撒施PAM 的番茄根系生长量大，光合速率高，番茄生物量、产量 高，水分利用效率高。
番茄移栽前土壤施用PAM，均提髙了土壤水分。 其中撒施、穴施的效果较强，沟施、混施较弱。撒施PAM 提高了叶片的光合速率及蒸腾速率，而沟施、混施则降 低了叶片的光合速率及蒸腾速率。撒施番茄产量提高 了 10. 57%，沟施、混施、穴施则减产了 17.96%、1(X 66%、 2.80%。撒施PAM极显著提高了土壤水分利用效率， 沟施、混施则极显著降低了水分利用效率，穴施对土壤 水分利用效率无显著影响。在河套灌区番茄生产中， PA1V[应采用撒施，可提高番茄产量及水分利用效率。