利用咸淡水混合灌溉对纳米比亚沙漠番茄的影响及研究成果

为解决干旱地区淡水短缺问题，研究人员探究海水 - 淡水混合灌溉对番茄生长的影响，发现适度使用咸水有潜力且番茄糖含量增加。

　　在全球人口持续增长的大背景下，农业生产面临着巨大的挑战。据预测，2022 年世界人口已达 80 亿，到 2050 年预计将增长至 90 - 100 亿 。这使得农业生产压力剧增，未来 30 年内需要增产 50% 才能满足需求。然而，干旱地区的农业发展却困难重重，土壤盐渍化和淡水短缺是两大主要障碍。全球约有 8 亿公顷土地受盐渍化影响，而干旱地区主要依靠咸水和微咸水灌溉，这严重限制了盐敏感作物（glycophytes）的生长。同时，农业用水占据了大部分淡水资源，进一步加剧了淡水的稀缺性。

在纳米比亚，大部分土地干旱，年降雨量极低，部分地区仅 20 毫米，与大西洋沿岸地区相似，传统农业生产难以开展。但如果能合理利用咸水、微咸水和处理后的废水等淡水替代品，这些干旱沿海地区就有可能扩大农业生产规模、提高生产力。虽然直接用海水灌溉还不现实，但在一些国家，利用咸水进行园艺和小规模农业生产已展现出一定潜力。

为了探索咸水灌溉的可行性，纳米比亚大学（University of Namibia）的研究人员开展了一项研究，评估海水 - 淡水混合物在纳米布沙漠风沙土中，结合有机肥和塑料覆盖进行番茄滴灌的潜力。研究成果发表在《Discover Agriculture》上。

研究人员采用了一系列关键技术方法。实验在纳米比亚大学 Sam Nujoma 校区的研究基地进行，土壤为风沙土（Arenosols）。他们设置了不同的处理组，主要包括不同的海水掺入水平（0%、5%、10% 和 20% v/v），以及是否使用塑料覆盖和有机肥添加。实验采用随机完全区组设计的裂区裂区试验，每个处理组设置三个重复。在实验过程中，使用重力滴灌系统为番茄幼苗浇水，并根据植物和土壤的湿度情况主观调整灌溉量。研究人员还测定了多种指标，如植物生物量、叶绿素含量、果实产量、果实糖含量以及果实中的重金属含量等。

研究结果如下：

1. 对生物量和产量的影响：海水掺入水平从 0 到 20% 对番茄植株生物量没有显著影响（P>0.05），但显著影响了番茄的新鲜产量（P<0.05）。20% 海水掺入水平下番茄植株生物量最低（23.8 g），0% 海水掺入水平下生物量最高（35.2 g / 株）。有机肥添加显著增加了植株生物量（P<0.05），添加有机肥的植株生物量为 36.1 g，未添加的仅为 21.5 g / 株。在产量方面，0% 海水掺入水平下番茄的总新鲜产量最高（6910 g / 株），20% 海水掺入水平下最低（2496 g / 株）。添加有机肥使番茄产量提高了 29.58%，同时对可销售产量和不可销售产量也有显著影响（P<0.05）。塑料覆盖对产量损失率有显著影响（P<0.05），有塑料覆盖时产量损失率为 22.5%，无覆盖时为 28.7%。
2. 对叶绿素含量的影响：叶绿素含量（以 SPAD 单位衡量）虽然不受各因素显著影响（P>0.05），但总体趋势是 0% 海水掺入时叶绿素含量最低（21.5），20% 海水掺入时最高（24.9）。添加有机肥的植株叶绿素含量略高于未添加的植株，分别为 23.6 和 22.8。
3. 对果实糖含量的影响：海水添加和有机肥添加显著影响番茄果实的糖含量（P<0.05）。随着海水掺入水平增加，糖含量升高，20% 海水掺入时糖含量达到 7.64，相比 0% 海水掺入时的 5.1 增加了 49.8%。添加有机肥的果实糖含量平均为 7.06，未添加的为 6.08。
4. 对果实重金属含量的影响：研究测定了番茄果实中铬（Cr）、锌（Zn）、镉（Cd）、铅（Pb）、镍（Ni）等重金属的浓度，其中 Cd、Pb、Ni 低于检测限，仅 Cr 和 Zn 的浓度受海水掺入水平显著影响，Zn 的浓度还受塑料覆盖影响。20% 海水掺入水平下 Cr 浓度最高（7.05 mg/kg），0% 时最低；塑料覆盖下 Cr 平均浓度为 2.52 mg/kg，未添加有机肥时为 2.05 mg/kg。Zn 浓度在 20% 海水掺入时最高（20.3 mg/kg），但 10% 海水掺入时最低（16.7 mg/kg） 。

研究结论和讨论部分指出，淡水在农业中的供应日益紧张，探索替代水源至关重要。本研究中，滴灌方式使海水掺入对植株生物量无显著影响，但高海水掺入量显著降低了番茄产量。盐胁迫会导致植物气孔关闭，减少二氧化碳吸收，影响果实产量，同时海水中的 Na 和 Cl 离子会干扰光合作用。不过，添加有机肥能提高番茄对盐胁迫的耐受性，增加植株生物量和产量，还能减少有害盐分的转运，促进植物生理活动。塑料覆盖在本研究中未显示出明显积极效果，推测可能与沙漠沙质土壤保水保肥能力差有关。此外，在高盐条件下番茄果实糖含量增加，这对生产风味更佳、适合加工的番茄具有重要意义。虽然研究中番茄果实 Cr 和 Zn 浓度未超过世界卫生组织推荐的最大允许水平，但仍需定期监测海水灌溉土壤中重金属的积累情况。

总的来说，该研究表明在纳米比亚这样的干旱地区，适度使用 5 - 10% 的咸水进行番茄滴灌虽会导致产量降低，但番茄果实糖含量增加，具有一定的应用潜力。后续还需要进一步研究咸水与其他作物的适配性，以及监测土壤盐分积累和滴灌系统堵塞等问题。