日光溫室水氮減量對(duì)番茄生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

張玲麗， 張學(xué)科

(1.銀川能源學(xué)院生物工程系，寧夏銀川 750105； 2.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，寧夏銀川 750021)

日光溫室是我國(guó)北方設(shè)施栽培的主要形式，因其能夠反季節(jié)供應(yīng)蔬菜、水果等園藝作物，在我國(guó)北方農(nóng)業(yè)發(fā)展中起著極其重要的作用[1]。寧夏設(shè)施農(nóng)業(yè)同其他省份一樣，近10年來(lái)飛速發(fā)展，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，1990年寧夏設(shè)施栽培面積僅為0.10萬(wàn)hm2，截至2016年底，設(shè)施面積已超過(guò)6萬(wàn)hm2[2]。在設(shè)施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，生產(chǎn)中出現(xiàn)了一些亟待解決的問(wèn)題，如次生鹽漬化加重、土傳病蟲(chóng)害蔓延、連作障礙明顯、水肥管理技術(shù)落后等，其中大水大肥問(wèn)題非常嚴(yán)重[3]。長(zhǎng)期大量施氮以及不合理的灌溉，導(dǎo)致蔬菜品質(zhì)下降[4]，土壤硝態(tài)氮淋失嚴(yán)重，不僅造成水肥資源浪費(fèi)，也極易造成地下水硝酸鹽污染[5]。為此，合理的水肥管理措施對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

前人關(guān)于不同灌溉對(duì)番茄生長(zhǎng)及產(chǎn)量影響的報(bào)道很多，研究表明，與傳統(tǒng)的溝灌相比，滴灌能顯著增加番茄生物量和產(chǎn)量[6-7]，水肥一體化技術(shù)，不僅能促進(jìn)番茄對(duì)養(yǎng)分(氮、磷、鉀)的吸收，同時(shí)能顯著提高肥料利用率[8]，可以節(jié)約氮肥20%～40%[9-10]，節(jié)約水分31%～37%[11]，產(chǎn)量提高 3.7%～12.5%[12]。

有研究報(bào)道，過(guò)量的氮投入對(duì)作物產(chǎn)量無(wú)明顯影響反而造成果實(shí)品質(zhì)的下降[13]。前人盡管關(guān)于滴灌條件下水、氮用量比例的研究很多，但在寧夏設(shè)施養(yǎng)分極不均衡的沙質(zhì)土壤條件下，適宜的水肥管理技術(shù)還不成熟，因此，本試驗(yàn)探究不同水、氮水平下日光溫室番茄生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的關(guān)系，尋求適宜的灌水量及施肥量，為寧夏水肥一體化技術(shù)提供理論與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在寧夏賀蘭山東麓農(nóng)墾農(nóng)業(yè)示范園區(qū)日光溫室進(jìn)行。試驗(yàn)溫室建于2008年，試驗(yàn)溫室為東西延長(zhǎng)，一面坡式，東西長(zhǎng)70 m、跨度8 m、北墻高1.8 m、脊高2.15 m、溫室用 0.065 mm 聚乙烯無(wú)滴膜覆蓋。主要栽培蔬菜以番茄、黃瓜、芹菜進(jìn)行輪作，采用高壟種植方式。溫室通過(guò)抽取獨(dú)立水井地下水進(jìn)行灌溉，試驗(yàn)前沿走道安裝主管線進(jìn)行溝灌，水質(zhì)屬微咸水(礦化度2.3 g/L)。

1.2 供試土壤

試驗(yàn)地耕層土壤(0～20 cm)質(zhì)地為沙質(zhì)壤土，試驗(yàn)前土壤pH值為7.75，全鹽量2.52 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量為11.4 g/kg，土壤礦質(zhì)態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量分別為78.2、198、 388 mg/kg，屬肥力中等偏低但氮素含量較高的土壤。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

試驗(yàn)為灌水量(W)、施氮量(N)2因素田間隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4個(gè)處理、1個(gè)對(duì)照，每處理重復(fù)3次，每重復(fù)小區(qū)面積為72.0 m2，對(duì)照小區(qū)面積為108 m2。

表1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試番茄品種為金鵬榮威，2016年1月雙行定植于定植于壟上，株行距為35 cm×50 cm，每小區(qū)6壟12行，壟間距 1.5 m，壟高15 cm，每小區(qū)間設(shè)1壟作為保護(hù)行，防止串水串肥。地膜覆蓋，地膜是聚乙烯料薄膜，厚度0.008 mm、寬度1.2 m。

各試驗(yàn)小區(qū)均以羊糞為底肥，用量為60 m3/hm2，于2015年12月底施入，氮肥按試驗(yàn)設(shè)計(jì)量施入，磷鉀肥按純量為450、600 kg/hm2施入。磷肥量與有機(jī)肥一起作為底肥一次性施入。氮肥和鉀肥作追肥分3次施入。追肥方法為對(duì)照按溝內(nèi)撒施、滴灌沖入施肥罐，水肥一體施入。

滴灌采用膜下滴灌，灌水時(shí)間依據(jù)天氣及張力計(jì)讀數(shù)確定，各處理灌水時(shí)間一致，灌水量通過(guò)水表控制。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 樣品采集 在番茄定植前取基礎(chǔ)土壤樣品，測(cè)定基本理化性狀；按小區(qū)記錄果實(shí)產(chǎn)量并在收獲時(shí)記錄番茄根、莖、葉生物量。收獲時(shí)取番茄根、莖、葉鮮樣品。

1.4.2 土樣測(cè)定 土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分采用以下常規(guī)方法測(cè)定[14]：全鹽含量——電導(dǎo)法、pH值——pH計(jì)、有機(jī)質(zhì)含量——重鉻酸鉀容量法、礦質(zhì)氮含量——連續(xù)流動(dòng)分析儀、速效磷含量——OsLen法、速效鉀含量——火焰光度法(FP640型)。

1.4.3 植物樣品 株高、莖粗——卷尺測(cè)定，根系吸收面積——乙烯蘭染色法，根系體積——排水法，生物量、產(chǎn)量——稱重法，可溶性固形物——糖度計(jì)法，有機(jī)酸——滴定法，硬度——硬度計(jì)法。果實(shí)成熟后按小區(qū)采摘記錄產(chǎn)量，最后計(jì)算總產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2007和SAS V8進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 減水減氮對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響

2.1.1 減水減氮對(duì)番茄地上部生長(zhǎng)的影響 不同水氮處理下番茄地上部生長(zhǎng)情況顯示，滴灌條件下番茄株高、莖粗均顯著高于CK(溝灌+習(xí)慣氮肥用量)(圖1)。在滴灌條件下，與減水20%處理相比，減水40%處理株高減少18.8%、莖粗增加9.4%；與施氮量減少25%的處理相比，施氮量減少50%的處理株高顯著減少，莖粗無(wú)顯著變化。由此可見(jiàn)，溝灌下大水大肥并未使番茄地上部有較大生長(zhǎng)量，滴灌更有利于其地上部生長(zhǎng)；沙質(zhì)土壤條件下較多的水分能使番茄生長(zhǎng)較高，減量施肥會(huì)影響番茄株高生長(zhǎng)。

2.1.2 減水減氮對(duì)番茄根系生長(zhǎng)的影響 盛果期不同水氮處理下番茄根系生長(zhǎng)情況表明，滴灌條件下番茄根系體積、吸收面積、比表面積和根長(zhǎng)均顯著高于CK(溝灌+習(xí)慣氮肥用量)(表2)。滴灌條件下減少水分，根系體積明顯增加，但其他參數(shù)無(wú)明顯變化；減氮對(duì)根系各參數(shù)均無(wú)明顯影響。沙質(zhì)土壤保水保肥性差，當(dāng)水分較少時(shí)，為吸取較多水分及養(yǎng)分，根系體積會(huì)增加，這是植物適應(yīng)逆境的表現(xiàn)。

表2 減水減氮對(duì)番茄盛果期根系特性的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小字母表示差異顯著水平(P<0.05)。表3、圖1、圖2同。

2.2 減水減氮對(duì)生物量及產(chǎn)量的影響

減水減氮對(duì)番茄各器官生物量累積影響顯著，結(jié)果見(jiàn)圖2。CK(溝灌+習(xí)慣氮肥用量)處理根、莖、葉、果實(shí)生物量均顯著低于滴灌條件下各處理。滴灌條件下，與灌水量減少20%的處理相比，灌水量減少40%的處理葉片生物量、果實(shí)產(chǎn)量均顯著降低；在施氮量減少25%的處理相比，施氮量減少50%的處理總生物量略有減少但產(chǎn)量并無(wú)顯著差異。由此結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，溝灌下大水大肥能夠維持一定的產(chǎn)量水平，與減水40%相比產(chǎn)量較高，但與滴灌下減少20%相比，產(chǎn)量明顯減少；從生物量各指標(biāo)看大水大肥下番茄生長(zhǎng)并非最佳。滴灌下減水20%時(shí)產(chǎn)量最高，番茄其他各器官生物比例也最佳，可見(jiàn)以產(chǎn)量為目標(biāo)，對(duì)沙質(zhì)土壤減水20%的灌水量較為合適。

2.3 減水減氮對(duì)番茄品質(zhì)的影響

不同水氮處理對(duì)番茄品質(zhì)有顯著影響，滴灌條件與溝灌相比，番茄各品質(zhì)指標(biāo)與減水減肥量密切相關(guān)(表3)。滴灌條件下不同減水量相比，減水40%后單果質(zhì)量、體積均明顯減小，但硬度、可溶性固形物含量明顯增加；不同減氮量相比減氮50%后單果粒質(zhì)量、體積、密度均明顯減少，其他指標(biāo)無(wú)明顯變化。由此可看出，不同灌水量對(duì)番茄品質(zhì)指標(biāo)影響很大，灌水量較少時(shí)表觀品質(zhì)指標(biāo)明顯降低，但營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)能夠提高；較少的施肥量會(huì)使表觀指標(biāo)減少，但不會(huì)影響番茄營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)。

3 討論與結(jié)論

在常規(guī)灌溉方式+習(xí)慣氮肥用量下，水、氮用量均為最大水平，但番茄產(chǎn)量、品質(zhì)均明顯低于滴灌條件下減水減氮的處理，可見(jiàn)，大量的水、氮投入并未得到較高的收益，反而造成水、氮資源的大量浪費(fèi)。與其他減水減肥的試驗(yàn)相比[14-15]，在保持產(chǎn)量不變的情況下，此研究能夠減少的水量較少，原因在于試驗(yàn)區(qū)土壤類型不同，對(duì)黏土或壤土來(lái)說(shuō)，保水保肥性強(qiáng)，因此在原溝灌水量的情況下可大幅減少灌水量，但對(duì)寧夏沙質(zhì)土壤來(lái)說(shuō)，沙土層較厚，水分極易發(fā)生滲漏，因此灌水量的減少幅度相對(duì)較小。另外本研究中滴灌條件下的用水量以滴灌為主，并非在植物生長(zhǎng)季完全采用滴灌，由于地下水礦化度高加之土壤存在輕到中度鹽漬化問(wèn)題，在生長(zhǎng)期每進(jìn)行3次滴灌后須進(jìn)行1次溝灌進(jìn)行洗鹽，因此從滴灌用水量來(lái)看也要比其他研究用水量多。

表3 減水減氮對(duì)溫室番茄品質(zhì)的影響

從本研究看到，滴灌條件下灌溉量減少20%番茄產(chǎn)量較高，減水40%番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較高；相同灌水量減肥并未明顯影響番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及表觀品質(zhì)。其他研究也有類似結(jié)果[16]，較高的灌水量能夠明顯提高作物產(chǎn)量，但較高的番茄品質(zhì)是在適宜的水肥供給水平下而非大水大肥[17-18]。在寧夏日光溫室生產(chǎn)中，目前正在推廣水肥一體技術(shù)，此技術(shù)在實(shí)施前期安裝管道、施肥罐等系統(tǒng)須有一定的經(jīng)濟(jì)投入，因此在目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀下，應(yīng)保證農(nóng)戶有較高的經(jīng)濟(jì)收益，在滴灌條件下減水20%+減肥40%在沙質(zhì)土壤日光溫室中值得推薦。