【目的】探索根区水分变化对加工番茄根系生长的调节作用,加深对番茄生长发育及产量形成调节作用的理解,明确干旱、半干旱区膜下滴灌加工番茄产量及水分生产效率的生理调节机制,为加工番茄增加产量,提高水分利用效率,进一步优化灌溉制度提供参考。【方法】以加工番茄品种里格尔87-5为试验材料,采用自动采集与传输系统控制根区土壤含水量,形成根区不同土壤水分状况,用根钻取样法、图象分析技术结合大田试验研究根区水分变化对加工番茄的根系分布及植株地上部分的调控效应。【结果】(1)膜下滴灌加工番茄不同水分处理根区水分含量显著影响根系耗水强度。充分灌溉处理根区含水量始终最高,过量灌溉后在土壤表层形成的积水层因无效蒸腾导致田间耗水量最大,因而根系耗水强度也最大,显著地增加了根系生物量,调亏灌溉处理处理则由于水分亏缺,根系耗水强度主要依赖于灌溉,结果显著地降低了根系生物量,适水灌溉处理根系耗水强度居中,但根系生物量与充分灌溉无显著差异。(2)膜下滴灌加工番茄根系下扎深度可达80cm,用指数方程能很好地模拟根系的垂直分布。开花坐果期,番茄根系干物重在0~30cm土层内随不同处理根区含水量的升高而递增,盛果期,各处理根系干物重在0~30cm土层内达到最大值,其中适水滴灌处理根干物重达到639.31g/m3,充分滴灌处理为574.17g/m3,调亏灌溉处理最小为477.43g/m3,结果后期,调亏灌溉处理在60~80 cm土层根系干物重分布比例显著高于其余两个处理,但不同水分处理对该土层内的根长密度的分布没有显著影响。加工番茄根系横向分布比例随着根区土壤含水量的增加,根系分布的集中区域逐渐离滴灌带,根系生长以滴灌带为中心斜向发展。(3)不同水分处理加工番茄根系根长密度在0~30cm土层内随根区土壤含水量的升高而递增,两个时期不同处理根长密度变化不大,垂直方向根长密度平均值为0.16cm/cm3~0.20cm/cm3,适水灌溉在40~60cm土层内根长密度相对较高;水平方向上根长密度为0.0513cm/cm3~0.2803cm/cm3,不同处理根系的表面积先增加后减少,调亏处理在出苗后45d和60d调亏灌溉处理根系表面积显著高于其余两个处理,出苗后80d适水处理根系表面积显著高于调亏灌溉和充分灌溉处理,且根系表面积下降相对缓慢,但不同水分对加工番茄根系直径的影响不大。(4)水分亏缺显著地降低了调亏灌溉处理叶片气孔导度、CAP、叶片水势、LAI、根系干物重和株高、却显著增加了叶绿素含量,不同叶位叶片间气孔导度达极显著差,不同水分处理叶片水势达到极显著差异。各处理叶片水势大小依次为幼叶>顶叶>老叶。(5)加工番茄根量与耗水量、RAI与LAI、耗水量与地上部干物质积累量、根系生物量和地上部各器官生物量之间存在不同程度的相关性;根系性状与产量水分利用效率间均具有显著的相关性,采用二次曲线拟合效果较好。(6)水分亏缺缩短生育期,充分灌溉则推迟生育进程。调亏灌溉处理与适水灌溉处理相比,生育期分别平均提前了10天,充分灌溉处理与适水处理灌溉处理相比则推迟了3天。【结论】(1)加工番茄在开花初期灌前根区土壤相对含水量维持在60%~65%,开花坐果期维持在75%~80%,结果期以80%~85%结果后期又降至60%~65%的相对田间持水量较为适宜,根系发育较为合理,茄株根系吸水能力较强,叶面积指数相对维持较高,干物质日均积累量相对较高,平均单果重为39.0g,单株果实产量达到3479g。(2)加工番茄根冠比随根区分含量的升高呈现降低的趋势,开花初期处于轻度胁迫(60~65%)处理的根冠比、产量和水分利用效率均优于充分灌溉和调亏灌溉。