一种持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110771447 A(43)申请公布日 2020.02.11

(21)申请号 201911053550.9(22)申请日 2019.10.31

(71)申请人 浙江农林大学

地址 311300 浙江省杭州市临安区武肃街

666号(72)发明人 顾佳悦　徐秋芳　方伟　高竟　

严淑娴　冯歌林　(74)专利代理机构 杭州知闲专利代理事务所

(特殊普通合伙) 33315

代理人 万静(51)Int.Cl.

A01G 22/05(2018.01)A01G 24/15(2018.01)A01G 24/17(2018.01)

权利要求书1页 说明书6页 附图2页

CN 110771447 A(54)发明名称

一种持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法(57)摘要

本发明公开了一种持续干旱条件下提高番

包括：番茄移栽前，在茄作物抗旱性的栽培方法，

土壤中填埋块状农用岩棉，岩棉顶部距离土表5～10cm；所述块状农用岩棉的规格为长5～20cm，宽5～20cm，高5～20cm；块状农用岩棉与土壤的体积比为1:5～9；向土壤中施加基肥，并进行一次水分灌溉，使土壤中含水量达到田间持水量；对番茄进行栽培管理，并在栽培阶段不再进行水分灌溉，或当土壤中含水量低于田间持水量的30％时进行适量灌水；待番茄成熟后，收获番茄果实。本发明栽培方法能够提高番茄的抗旱性能，确保番茄在遭遇持续干旱胁迫的情况下仍能处于良好生长状态，提高持续干旱胁迫下番茄作物的产量。

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权　利　要　求　书

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1.一种持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法，其特征在于，包括：(1)番茄移栽前，在土壤中填埋块状农用岩棉，岩棉顶部距离土表5～10cm；所述块状农用岩棉的规格为长5～20cm，宽5～20cm，高5～20cm；以体积百分比计，块状农用岩棉与土壤的体积比为1:5～9；

(2)向土壤中施加基肥，并进行一次水分灌溉，使土壤中含水量达到田间持水量；(3)对番茄进行栽培管理，并在栽培阶段不再进行水分灌溉，或当土壤中含水量低于田间持水量的30％时进行适量灌水；待番茄成熟后，收获番茄果实。

2.如权利要求1所述的持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法，其特征在于，所述块状农用岩棉主要由玄武岩、高炉矿碴和白云石在高温下熔化成纤，容重70-100kg/m3，pH值为7-8，纤维直径≤50μm，孔隙度大于95％。

3.如权利要求1所述的持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法，其特征在于，所述块状农用岩棉的最大容积持水量为60～70％。

4.如权利要求1所述的持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法，其特征在于，所述番茄为樱桃番茄。

5.如权利要求1所述的持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法，其特征在于，步骤(1)中，所述块状农用岩棉的顶部距离土表10cm。

6.如权利要求1所述的持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法，其特征在于，步骤(1)中，所述块状农用岩棉的规格为长15cm、宽10cm、高10cm；以体积百分比计，块状农用岩棉与土壤的体积比为1:6。

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一种持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法

技术领域

[0001]本发明涉及蔬菜作物栽培技术领域，具体涉及一种持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法。

背景技术

[0002]当今水资源短缺已成为一个世界性难题，我国的干旱区面积占全国总面积的1/3，人均水资源占有量只有世界水平的1/4，是世界13个水资源贫乏国家之一。受气候差异影响，我国水资源南北时空分布极不均匀，西北地区常年面临干旱缺水问题，而在雨量充沛的南方降雨呈现明显的季节变化，因此部分地区也存在季节性干旱现象，上述情况均会对农业作物栽培产生不利影响。

[0003]土壤水分状况是影响植物生长的重要环境因素之一，迄今关于干旱胁迫对植物生理生化特性影响的研究较多，大量研究表明：干旱胁迫时，一方面植物细胞体内活性氧基团产生与清除的平衡状态被打破，导致大量活性氧基团在植物体内积累，引发和加剧植物细胞的质膜过氧化作用，从而对植物造成伤害；另一方面植物为保护自身免受逆境伤害会启动相应的保护系统，如抗氧化保护酶系统中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等在清除活性氧基团方面起着重要作用；植物体内的渗透调节物质(如脯氨酸)可保护植物细胞膜不受伤害，减少膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的渗出等。[0004]岩棉材料的应用研究始于20世纪60年代末，主要由玄武岩等天然矿物经高温熔融，离心喷吹等工序加工而成，具有容重小，毛细管孔隙发达的特点。目前在农林业生产方面的应用主要集中于经济效益较高的设施园艺上，如岩棉作为无土栽培的载体基质已在月季、甜瓜和冰菜等花卉蔬菜育苗上取得成功；或是将颗粒状岩棉作为土壤改良剂施入土壤，进行土壤改良。[0005]但是，对于岩棉材料是否对蔬菜产生影响，尤其是在干旱条件下，提高植物抗旱性方面是否有积极作用却尚未见报道。

发明内容

[0006]本发明提供了一种持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法，该栽培方法能够提高番茄的抗旱性能，确保番茄在遭遇持续干旱胁迫的情况下仍能处于良好生长状态，提高持续干旱胁迫下番茄作物的产量。[0007]具体技术方案如下：

[0008]一种持续干旱条件下提高番茄作物抗旱性的栽培方法，包括：[0009](1)番茄移栽前，在土壤中填埋块状农用岩棉，岩棉顶部距离土表5～10cm；[0010]所述块状农用岩棉的规格为长5～20cm，宽5～20cm，高5～20cm；以体积百分比计，块状农用岩棉与土壤的体积比为1:5～9；[0011](2)向土壤中施加基肥，并进行一次水分灌溉，使土壤中含水量达到田间持水量；[0012](3)对番茄进行栽培管理，并在栽培阶段不再进行水分灌溉，或当土壤中含水量低

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于田间持水量的30％进行适量灌水；待番茄成熟后，收获番茄果实。[0013]本发明以对水分较敏感的番茄植株为对象，在土壤中填埋块状农用岩棉，不仅提高了土壤的含水量，而且促进了番茄植株根系的生长，改善了番茄植株的生理生化特性，进而提高了番茄植株的抗旱能力，使得番茄在遭遇持续干旱胁迫的情况下仍能处于良好生长状态，提高了持续干旱胁迫下番茄作物的产量。[0014]进一步地，所述块状农用岩棉主要由玄武岩、高炉矿碴和白云石在高温下熔化成纤，容重70-100kg/m3，pH值为7-8，纤维直径≤50μm，孔隙度大于95％。[0015]进一步地，所述块状农用岩棉的最大容积持水量为60～70％。[0016]进一步地，所述番茄为樱桃番茄。[0017]作为优选，步骤(1)中，所述块状农用岩棉的顶部距离土表10cm。[0018]作为优选，步骤(1)中，所述块状农用岩棉的规格为长15cm、宽10cm、高10cm；以体积百分比计，块状农用岩棉与土壤的体积比为1:6。[0019]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0020](1)本发明以对水分较敏感的番茄植株为对象，在土壤中填埋块状农用岩棉，不仅提高了土壤的含水量，而且促进了番茄植株根系的生长，改善了番茄植株的生理生化特性，进而提高了番茄植株的抗旱能力，使得番茄在遭遇持续干旱胁迫的情况下仍能处于良好生长状态，提高了持续干旱胁迫下番茄作物的产量。[0021](2)本发明以对水分较敏感的番茄植株为对象，监测持续干旱条件下应用岩棉材料对植物生长和生理特性的影响，以期开发岩棉作为保水材料在农业上的新用途。附图说明

[0022]图1为实施例2中不同处理下土壤含水量的变化情况。[0023]图2为实施例2中不同处理下叶绿素含量(chl)、叶绿素a含量(chl a)和叶绿素b含量(chl b)以及叶绿素a含量和叶绿素b比值(chl a/b)的变化情况；[0024]其中，A为叶绿素含量(chl)，B为叶绿素a含量(chl a)，C为叶绿素b含量(chlb)，D为叶绿素a含量和叶绿素b的比值(chl a/b)。

[0025]图3为实施例2中不同处理下叶片相对含水量的变化情况。[0026]图4为实施例2中不同处理下叶片丙二醛含量的变化情况。

具体实施方式

[0027]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下列举的仅是本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不仅限于此。

[0028]下列实施例中采用的岩棉购自施可达岩棉股份有限公司，主要由玄武岩、高炉矿碴和白云石在高温下熔化成纤，容重70-100kg/m3，pH值为7-8，纤维直径≤50μm，孔隙度大于95％，不含重金属，其主要化学成分是CaO、MgO和SiO2等。加工过程中添加亲水性粘结剂，具有良好的亲水性。

[0029]实施例1岩棉特性的研究[0030]试验一：岩棉最大吸水能力试验[0031]具体方法：裁取一定体积(V0)干净的岩棉块于110℃的烘箱内烘至恒重，称重并记

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录质量为m0。将其慢慢浸入蒸馏水中，直至岩棉块上表面低于水面,加上一定质量的压块保证其完全浸没悬浮于水中，与水箱四周壁面均无接触。待岩棉块充分吸水后取出，沥除擦去表面浮水，立即称重并记录质量为m1。[0032]试验结果：通过岩棉最大吸水能力试验，得到岩棉最大吸水量为自重的11倍，最大容积持水量为64.64％；[0033]试验二：水分扩散室内模拟试验[0034]具体方法：裁取长30cm，宽10cm，高10cm的岩棉试件，充分吸水并去除表面浮水，放置于长30cm，宽30cm，高30cm的方形亚克力箱子底部角落，与箱底、箱隔贴合，填入过2mm筛的风干土(中壤土，容重1.32g·cm-3)，箱内土壤的总高度约20cm，水分测量探针(TZS-2X-G多参数水分记录仪)分别埋设于离岩棉垂直方向和水平方向的5、10cm处，选取每天10:00和16:00测定土壤含水量，共3次重复。[0035]试验结果：吸水饱和岩棉应用于土壤中，在垂直向上和水平方向均有水分扩散作用，且均能在一定时间内处于相对稳定状态。距岩棉垂直向上和水平方向5cm处最高土壤含水量高于10cm处土壤最高含水量，因此，岩棉埋设位置距离根系不宜太远。[0036]试验三：岩棉持肥能力试验[0037]具体方法：试验通过自制装置模拟岩棉吸持含养水分，并受到降雨淋溶的情况。取十个1L的塑料瓶瓶，截取中部15cm长度作为模拟用淋溶柱，另取十块大小相等圆柱形岩棉块(直径为10cm，厚度为5cm)并内嵌于淋溶柱内同一高度，于淋溶柱底部开口处包裹一层纱布，并以橡皮筋固定，以防止试验过程中岩棉块的脱落。将整个装置进行整体称重，记录重量值为g1。

[0038]配置一定浓度的氮、磷、钾肥溶液:分别取0.1g Ca(NO3)2和0.1g KH2PO4溶于1L水中配置成溶液。将各组装置浸没于对应溶液中(CK组直接浸于纯水中)，待岩棉充分持水后拿出，沥至无水分下滴后称重，记作g2。用铁架台将整个装置悬空固定。量取纯水，质量为1.5(g2-g1)，使用洗瓶对各组岩棉进行模拟淋溶，每组进行四次淋溶，每次均收集下渗液，用于淋溶液养分测定。[0039]试验结果：岩棉自身对养分基本没有吸附作用，主要通过使养分溶解于水的方式保持在岩棉内部，在发生水分更换时会较快被替换出来，具备间接持肥的能力，其持肥能力与肥料种类基本无关。[0040]实施例2[0041]1、试验材料[0042]供试土壤：浙江农林大学试验田0-20cm过2mm筛的表土，质地为粉壤土，与育苗基质充分混合，测得田间持水量为40％，pH 6.43，有机质14.07g/Kg，碱解氮89.78mg/kg，速效磷44.84mg/kg，速效钾435.65mg/kg。盆栽植物：樱桃番茄。[0043]2、试验方法

[0044]于2019年4月13日至7月12日，选取长势一致的番茄幼苗为试验材料进行盆栽试验。盆栽选用直径24cm、高27cm的塑料容器，每盆装过2mm筛的风干土6Kg，育苗基质600g，装盆前充分混合均匀。容器内各材料自下而上布设如下：盆底填土约3cm，向上10cm范围内埋设岩棉材料，最后覆土10cm，并在距土表5cm深处埋设水分传感器。[0045]采用完全随机区组试验设计，设置容器底部埋设块状岩棉(15*10*10cm)、侧边埋

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设片状岩棉(总体积同上)和惰性不吸水材料(15*10*10cm)三个处理水平，分别记为BB、SF和CK，每个处理3次重复，每个重复3盆，1盆备用，每盆种植1株，共30盆，于浙江农林大学温室大棚内进行培养，每周交换花盆位置，保证各处理光照一致，通过水分传感器原位测定土壤容积含水量变化。[0046]试验开始前，每个处理在1d内分两次等量灌水1600ml(田间持水量的67％)，即每次800ml，以使土壤和岩棉吸持部分水分，灌水之后进行干旱胁迫，即等试验各处理植株出现萎焉现象后少量浇水(每次200ml)，整个试验过程中保持土壤含水量在田间持水量的25％-40％，达到中重度胁迫水平，持续对植株进行干旱胁迫。[0047]3、测定指标及方法[0048](1)水分测定方法

[0049]采用托普云农TZS-2X-G多参数水分记录仪原位测定土壤含水量。[0050](1)生长和生理指标测定方法[0051]在初苗期、开花期、结果初期和结果末期等4个生长时期分别测定株高(用卷尺测定植株基部距土表2mm处到主茎顶部的高度)，地茎(用游标卡尺测定垂直距离土壤表面2mm处的番茄植株横径)，叶片数(选取长或宽大于2mm的叶片计数)，最大叶面积(每株选取3片最大叶片测定长宽两个方向最大值的乘积，取平均值表示)；结果末期拉苗时用流水冲松盆土，轻取植株，洗净吸干水分，测定单株鲜重(百分之一电子秤)和根长(选取主根用卷尺测定)。

[0052]每个处理取植株相同叶位约9片成熟叶片，经预处理后进行各生理指标的测定，重复3次。测定方法参考高俊风(2006)，叶绿素采用丙酮浸提紫外分光比色法，脯氨酸采用磺基水杨酸提取茚三酮显色法，叶片相对含水率采用烘干法，丙二醛采用硫代巴比妥酸法，过氧化物酶采用愈创木酚显色法测定。[0053](3)利用隶属函数法综合评价不同处理植株的抗旱性，其计算标准为：μij＝(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)，式中：μXij为i处理j指标的原始数据；ij为i处理j指标的隶属函数值；Xjmax、Xjmin为样品组j指标的最大和最小值。若某一指标与抗旱性为负相关，可用反函数计算其隶属函数值:μij＝1-(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)。[0054]利用EXCLE初步统计数据，通过IBM SPSS Statistics 22.0对数据进行显著性分析，并用originpro8.5进行图示化。[0055]4、结果与结论[0056](1)不同处理对土壤含水量变化的影响

[0057]本实施例所用岩棉材料最大容积持水量为64.64％，将总体积为1500cm3的岩棉材料埋入塑料容器土表10-20cm范围内，在连续少量灌水的条件下原位监测土壤容积含水量变化(如图1)。

[0058]由图1可知：同一处理水平下土壤容积含水量呈现下降趋势，BB和SF处理土壤容积含水量显著高于CK(P<0.05)，与CK相比，初苗期升高了32.96％，41.02％，开花期升高了41.45％，26.01％，结果初期升高了41.81％，29.61％，结果末期升高了40.72％，26.61％。[0059](2)不同处理对番茄植株生长的影响[0060]由表1可知：岩棉(BB和SF)处理番茄植株株高、地茎、叶片数、最大叶面积、根长和干重等均高于CK，且同一处理水平下植株株高、地茎和叶片数等逐渐增加，最大叶面积先增

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加后减小。结果末期，BB和SF处理番茄株高、叶片数，最大叶面积、干重和单株产量等显著高于CK(P<0.05)，与CK相比，株高增加了9.77％，7.76％，叶片数增加了17.52％，11.35％，最大叶面积增加了33.64％，35.44％，干重增加了13.26％，4.69％，产量增加了27.14％，16.65％。地下部干重虽无显著性差异，但与CK相比，BB和SF处理分别增加了14.41％，10.17％。BB处理植株根长显著高于CK(P<0.05)，SF与CK之间无显著差异(P<0.05)。与CK相比，BB处理根长增加了23.07％，说明BB处理有利于植株根的伸长。[0061]表1不同处理番茄幼苗生长指标的变化(n＝3)

[0062]

注：表中数据均为平均值±标椎误，同列不同首字母表示差异显著(P<0.05)。

[0064](3)不同处理对番茄植株生理特性的影响[0065]由图2可知，番茄植株叶绿素总量(Chl)、叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)含量和叶绿素a/叶绿素b比值(Chl a/b)总体均表现为BB>SF>CK。BB处理chl和chla含量在初苗期至结果初期较CK处理差异显著(P<0.05)：与CK相比，BB处理Chl含量在初苗期升高了25.87％，开花期升高了20.28％，结果初期升高了25.36％；Chl a含量在初苗期升高了22.67％，开花期升高了23.38％，结果初期升高了25.86％。同一处理水平下，生长期内Chl a含量呈折线波动变化，开花期含量最低；Chl b含量除在结果末期突增外总体变化幅度不大，不同处理间差异不显著(P>0.05)；Chl a/b比值在前三个时期相对稳定，结果末期骤降，达到最低值。

[0066]由图3可知：生长期内番茄叶片相对含水率(RWC)总体表现为BB>SF>CK，同一处理水平RWC含量呈现先升后降的趋势。初苗期和开花期BB处理叶片RWC含量较CK差异显著(P<0.05)，SF和CK处理之间无显著差异。与CK相比，初苗期升高了13.34％，开花期升高了5.64％。结果初期RWC含量不同处理间无显著差异(P>0.05)，但BB和SF处理的叶片RWC含量分别比CK高出11.37％，10.91％；随着胁迫时间的延长，植株叶片衰老加快，在结果末期RWC含量继续下降，不同处理间叶片RWC含量无显著差异(P>0.05)。[0067]由图4可知，生长期内番茄叶片MDA含量总体表现为BB[0063]

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理之间无显著差异(除结果末期)。与CK相比，初苗期降低了16.87％，开花期降低了23.07％，结果初期各处理间MDA含量无显著差异(P>0.05)，但相比开花期MDA含量增幅在45％-90％之间；结果末期BB和SF处理MDA含量分别较CK显著降低了26.54％，20.16％(P<0.05)。

[0068]植物抗旱性是一个复杂的综合性状，不同处理植株形态生长、生理生化参数各不相同，且各指标对抗旱性的贡献比重也不甚相同。当涉及多个处理，多个指标时，已不能仅凭单一指标来评价抗旱性大小，需对其进行综合分析。采用植物抗旱性评价中常用的模糊数学隶属函数法综合评价不同处理植株抗旱性。由表2可知，平均隶属函数值BB处理最高，SF处理次之，CK处理最低，不同处理植株抗旱性从强到弱依次为BB>SF>CK。[0069]表2不同处理番茄植株抗旱性综合评价

[0070]

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总结：在持续干旱条件下，与未加岩棉处理相比，岩棉材料的应用提高了番茄植株

株高、叶片数、最大叶面积、根长、鲜重、叶片相对含水量及叶绿素含量，减少了质膜过氧化产物丙二醛的积累，从而提高了植物的抗旱能力，块状岩棉(BB)处理植株表现的抗旱效果最佳。本发明结果在开发岩棉材料农业保水抗旱栽培技术应用方面具有重要意义。

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图3

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