• ISSN 1008-505X
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日光温室冬春茬番茄优化滴灌肥水管理参数研究

李若楠 黄绍文 史建硕 王丽英 唐继伟 袁硕 任燕利 郭丽

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日光温室冬春茬番茄优化滴灌肥水管理参数研究

    作者简介: 李若楠 E-mail:liruonan2004@163.com;
    通讯作者: 黄绍文, E-mail:huangshaowen@caas.cn ; 王丽英, E-mail:wangliying5@163.com
  • 基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFD0201000);现代农业产业技术体系建设专项(CARS-23-B02);河北省农林科学院科学技术研究与发展计划项目(2018130101);河北省农林科学院农业资源高效利用与绿色增长创新团队项目(F17R01)。

Optimization of water and fertilization management parameters for winter-spring tomato under greenhouse drip irrigation condition

    Corresponding author: HUANG Shao-wen, E-mail:huangshaowen@caas.cn ;WANG Li-ying, E-mail:wangliying5@163.com ;
  • 摘要: 【目的】合理的滴灌肥水管理是提高番茄生产效益的重要技术。本文研究了番茄不同生育阶段适宜的滴灌参数,为优化关键期肥水施用,确定简便量化滴灌方案,实现设施番茄肥水精量化管理提供科学依据。【方法】供试作物为日光温室冬春茬番茄,品种为荷兰瑞克斯旺1404。灌水方式为滴灌,除基肥外,追肥随水滴施。试验设低量、中量、高量3个灌水量 (分别以W1、W2、W3表示) 和低量、中量、高量3个施肥量 (分别以F1、F2、F3表示),共9个水肥组合处理。W2水量和F2肥量为滴灌番茄相对适宜水肥用量。在F2下,W1、W2、W3处理安装土壤水盐原位监测设备,实时监测0—100 cm土体水分变化。【结果】1) 随着滴灌水量的增加,番茄产量、养分吸收量、土壤含水量显著增加,但品质显著降低,土壤养分呈现向深层迁移趋势。与W1处理相比,W2和W3处理总产量增加6.8%~12.0%,单果增重6.8%~8.6%,全株N、P2O5、K2O吸收量分别增加5.9%~11.7%、8.9%~20.3%、8.0%~8.3%,主根区0—40 cm土体开花至拉秧期间平均体积含水量增加3.5~5.9个百分点,但果实Vc含量降低4.6%~17.0%,可溶性固形物含量降低5.4%~9.7%,0—40 cm土体硝态氮残留量降低17.4%~37.6%,0—20 cm土层有效磷含量降低16.5%~26.2%,而20—40 cm土层有效磷、速效钾含量分别增加5.0%~32.0%、4.3%~8.8%。2) 随着滴灌施肥量的增加,冬春茬番茄产量略有提升,养分吸收量和表层土壤养分残留量显著增加,而果实硝酸盐、可滴定酸、Vc、可溶性固形物含量没有显著变化。与F1处理相比,F2和F3处理总产量仅增加2.0%~3.1%,全株N、P2O5、K2O吸收量分别增加6.0%~14.7%、7.5%~15.7%、11.9%~19.7%,0—40 cm土体硝态氮、有效磷、速效钾残留量分别增加71.7%~218.9%、28.9%~57.6%、0.9%~11.3%。3) 综合水肥效应,供试条件下W2F1处理能保证较高产量和较优品质,同时降低土壤养分残留,为较合理的肥水组合处理;若仅考虑产量效应,以W3F3处理最优。【结论】冬春茬番茄主根区0—40 cm土体相对含水量“适宜值”/“控制下限”在第1、2、3、4、5穗果座果时,分别为69%/62%、78%/67%、78%/67%、87%/77%、87%/77%;在第5穗果膨大至直径3~4 cm、6~7 cm及采收前三个时期,分别为87%/77%、69%/62%、56%/50%。第4穗果实形成期间 (5月份),1~5穗果实同时膨大,此时滴灌肥水管理对产量的形成较为关键。在与供试条件相近的温室,推荐冬春茬番茄 (保留5穗果实) 在基施商品有机肥22.5 t/hm2基础上,开花期和果实形成期分别选择N–P2O5–K2O配比接近22–12–16和19–6–25的全水溶滴灌专用肥,从第1穗果开花至坐果开始滴灌肥水,10~12天滴灌1次,水量依次控制在90、195、195、270、270、270、195、120 m3/hm2,施肥量依次控制在37.5、75、75、75~150、75~150、75~150、75、75 kg/hm2,定苗缓苗水按常规管理进行,能保证较高产量水平140~150 t/hm2
  • 图 1  中等施肥水平下不同灌水量处理0—100 cm土体日均含水量变化

    Figure 1.  Daily variation of soil volumetric water contents at 0–100 cm soil depth under different drip-irrigation rates with moderate level of fertilization

    表 1  温室冬春茬番茄单次滴灌水量与施肥量

    Table 1.  Water and fertilizer amounts of each fertigation during winter-spring tomato season inside greenhouse

    生育时期
    Growth stage
    滴灌水量Irrigation rate (m3/hm2) 施肥量Fertilizer rate (kg/hm2)
    W1 W2 W3 F1 F2 F3
    定植至开花期Seedling to flowering stage 90.0 135.0 180.0 37.5 75.0 112.5
    花后至拉秧期Flowering to vine removing 120.0 195.0 270.0 75.0 150.0 225.0
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    表 2  不同灌水量处理冬春茬番茄主根区0—40 cm土体滴灌期间平均土壤体积含水量 (%)

    Table 2.  Average soil volumetric water contents during each drip irrigation period under different irrigation rates at 0−40 cm soil depth

    灌水处理 Irrigation treatment 灌溉施肥期Fertigation period (m/d) 开花至拉秧Flowering to vine removing
    1st
    (4/1—4/15)
    2nd
    (4/15—4/26)
    3rd
    (4/26—5/7)
    4th
    (5/7—5/17)
    5th
    (5/17—5/27)
    6th
    (5/27—6/7)
    7th
    (6/7—6/16)
    8th
    (6/16—7/4)
    W1 20.0 a (78%) 19.0 b (74%) 16.8 b (66%) 15.0 b (59%) 14.4 b (56%) 13.8 b (54%) 13.9 b (54%) 13.8 b (54%) 15.9 b (62%)
    W2 20.9 a (81%) 21.0 ab (81%) 20.3 ab (79%) 19.6 a (76%) 19.1 a (74%) 18.4 a (71%) 18.7 a (72%) 17.7 ab (68%) 19.4 ab (75%)
    W3 23.0 a (89%) 23.2 a (90%) 22.9 a (89%) 22.4 a (87%) 22.4 a (87%) 21.3 a (83%) 21.0 a (81%) 19.2 a (74%) 21.8 a (84%)
    注(Note):括号内数字为相对含水量值;同列数据后不同字母代表处理间在 0.05 水平差异显著。Relative water contents are displayed in parentheses;Data within columns followed by different letters indicate significant differences among the irrigation treatments at the 0.05 level.
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    表 3  不同肥水用量下冬春茬番茄收获后0—20 cm和20—40 cm土层土壤养分残留量 (mg/kg)

    Table 3.  Residual available nutrient contents in 0−20 cm and 20−40 cm layers of soil as affected by different drip-irrigation and fertilizer rates after tomato harvest

    处理
    Treatment
    0—20 cm 20—40 cm
    硝态氮
    Nitrate N
    有效磷
    Olsen-P
    速效钾
    Available K
    硝态氮
    Nitrate N
    有效磷
    Olsen-P
    速效钾
    Available K
    滴灌量 (W)
    Drip-irrigation rate
    W1 74.3 a 18.4 a 140.0 a 48.6 a 8.2 a 116.4 b
    W2 56.4 b 15.3 b 141.7 a 40.1 b 8.6 a 121.4 ab
    W3 46.4 b 13.6 b 140.3 a 30.7 c 10.8 a 126.7 a
    施肥量 (F) Fertilizer rate F1 30.1 C 12.2 C 132.5 B 19.7 C 7.5 A 117.8 A
    F2 51.7 B 15.8 B 141.9 AB 36.8 B 9.9 A 118.9 A
    F3 95.3 A 19.3 A 147.5 A 62.8 A 10.1 A 127.8 A
    PP value
    W 0.0100** 0.0045** 0.9437 0.0002** 0.3765 0.113
    F < 0.0001** 0.0001** 0.0344* < 0.0001** 0.3606 0.0873
    W × F 0.3473 0.1121 0.9385 0.0681 0.4791 0.7334
    注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. **—P ≤ 0.01.
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    表 4  第4~8次滴灌期间及全生育期番茄产量 (t/hm2)

    Table 4.  Fruit yields of tomato in the 4th – 8th fertigation periods and the total yield

    处理
    Treatment
    灌溉施肥阶段Fertigation period (m/d) 总产量
    Total yield
    4th (5/7—5/17) 5th (5/17—5/27) 6th (5/27—6/7) 7th (6/7—6/16) 8th (6/16—7/4)
    滴灌量 (W) Drip-irrigation rate W1 7.4 a 32.1 a 35.5 b 38.6 c 22.2 a 135.7 b
    W2 6.1 a 31.0 a 41.8 a 43.4 b 22.7 a 145.0 a
    W3 5.4 a 32.9 a 40.8 a 48.6 a 24.3 a 152.0 a
    施肥量 (F) Fertilizer rate F1 7.0 A 30.7 A 38.1 A 43.3 A 22.8 A 141.8 A
    F2 5.9 A 32.8 A 39.9 A 43.6 A 22.5 A 144.7 A
    F3 6.1 A 32.6 A 40.1 A 43.6 A 23.9 A 146.3 A
    PP value
    W 0.1857 0.4886 0.0081** < 0.0001** 0.3661 0.0029**
    F 0.5655 0.3394 0.5439 0.9779 0.6537 0.5358
    W × F 0.2104 0.2569 0.6392 0.9649 0.5295 0.9059
    注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. **—P ≤ 0.01.
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    表 5  第4~8次滴灌期间及全生育期番茄单果平均重 (g)

    Table 5.  Averaged single fruit weight of tomato in the 4th – 8th fertigation periods and the whole season

    处理
    Treatment
    灌溉施肥阶段Fertigation period (m/d) 全生育期
    Whole season
    4th (5/7—5/17) 5th (5/17—5/27) 6th (5/27—6/7) 7th (6/7—6/16) 8th (6/16—7/4)
    滴灌量 (W) Drip-irrigation rate W1 157.6 a 211.9 a 188.1 b 185.1 b 144.2 a 180.8 b
    W2 176.8 a 227.1 a 204.7 a 198.4 a 145.4 a 193.1 a
    W3 185.2 a 233.6 a 206.5 a 205.8 a 145.0 a 196.4 a
    施肥量 (F) Fertilizer rate F1 169.9 A 222.9 A 201.8 A 196.0 A 144.8 A 189.7 A
    F2 176.0 A 228.9 A 198.1 A 196.8 A 143.5 A 190.6 A
    F3 173.7 A 220.8 A 199.4 A 196.7 A 146.3 A 190.0 A
    PP value
    W 0.1874 0.0894 0.0094** 0.0012** 0.9593 0.0078**
    F 0.9144 0.6788 0.8094 0.9817 0.8030 0.9813
    W × F 0.8126 0.5716 0.7947 0.9409 0.4707 0.8180
    注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. **—P ≤ 0.01.
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    表 6  第4~8次滴灌期间及全生育期番茄果实数(No./plant)

    Table 6.  Tomato fruit number per plant in the 4th – 8th fertigation periods and the total fruit number

    处理
    Treatment
    灌溉施肥阶段Fertigation period (m/d) 全生育期
    Total
    4th (5/7—5/17) 5th (5/17—5/27) 6th (5/27—6/7) 7th (6/7—6/16) 8th (6/16—7/4)
    滴灌量 (W) Drip-irrigation rate W1 1.5 a 5.1 a 6.3 a 6.9 b 5.2 a 25.0 a
    W2 1.2 ab 4.6 b 6.8 a 7.3 b 5.2 a 25.1 a
    W3 1.1 b 4.7 ab 6.6 a 7.9 a 5.6 a 25.8 a
    施肥量 (F) Fertilizer rate F1 1.4 A 4.6 A 6.3 A 7.3 A 5.2 A 24.9 A
    F2 1.2 A 4.8 A 6.7 A 7.4 A 5.3 A 25.3 A
    F3 1.2 A 4.9 A 6.7 A 7.4 A 5.5 A 25.6 A
    PP value
    W 0.0481* 0.0417* 0.0773 0.0047** 0.4034 0.2659
    F 0.3922 0.3835 0.1291 0.9922 0.7797 0.4088
    W × F 0.1481 0.4799 0.4857 0.9257 0.3756 0.6577
    注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. **—P ≤ 0.01.
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    表 7  不同滴灌肥水用量下番茄果实硝酸盐、可滴定酸、Vc和可溶性固形物含量

    Table 7.  Fruit qualities of drip irrigated tomato as affected by different irrigation and fertilizer rates

    处理
    Treatment
    硝酸盐 (mg/kg)
    Nitrate
    可滴定酸 (%)
    Titratable acid
    Vc
    (mg/100 g)
    可溶性固形物 (%)
    Soluble solids
    果实水分 (%)
    Fruit water
    滴灌量 (W)
    Drip-irrigation rate
    W1 119.7 a 0.4 a 16.6 a 5.4 a 95.5 b
    W2 115.5 a 0.4 a 15.8 a 5.1 b 95.7 b
    W3 121.0 a 0.4 a 13.8 b 4.9 b 95.9 a
    施肥量 (F) Fertilizer rate F1 114.3 A 0.4 A 15.8 A 5.1 A 95.7 A
    F2 117.8 A 0.4 A 15.0 A 5.2 A 95.7 A
    F3 124.2 A 0.4 A 15.4 A 5.1 A 95.8 A
    PP value
    W 0.8787 0.4185 0.0023** 0.0036** 0.0060**
    F 0.6829 0.4486 0.5209 0.9045 0.6460
    W × F 0.8749 0.2803 0.5394 0.7593 0.9313
    注(Note):同列数值后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level;**—P ≤ 0.01.
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    表 8  不同滴灌肥水用量对番茄果实可溶性糖含量的交互效应分析

    Table 8.  Interaction of drip-irrigation and fertilizer rates on fruit soluble sugar content of tomato

    滴灌量 (W)
    Drip-irrigation rate
    施肥量 (F)
    Fertilizer rate
    可溶性糖含量 (mg/g)
    Soluble sugar content
    F1 W1 43.7 a
    W2 36.6 c
    W3 37.2 c
    F2 W1 39.8 abc
    W2 37.7 c
    W3 36.6 c
    F3 W1 38.7 bc
    W2 42.9 ab
    W3 38.3 bc
    P P value
    W 0.0553
    F 0.3340
    W × F 0.0376*
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small letters indicate significant differences among treatments at the 0.05 level.*—P < 0.05.
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    表 9  不同滴灌肥水用量下番茄养分总吸收量 (kg/hm2)

    Table 9.  Total nutrients uptakes of tomato as affected by different drip- irrigation and fertilizer rates

    处理Treatment N P2O5 K2O
    滴灌量 (W)
    Drip-irrigation rate
    W1 229.2 c 65.1 c 386.9 b
    W2 242.6 b 70.9 b 417.7 a
    W3 256.0 a 78.3 a 419.0 a
    施肥量 (F) Fertilizer rate F1 226.9 C 66.3 C 369.0 C
    F2 240.6 B 71.3 B 413.0 B
    F3 260.2 A 76.7 A 441.6 A
    PP value
    W 0.0003** < 0.0001** 0.0277*
    F < 0.0001** 0.0003** < 0.0001**
    W × F 0.3953 0.1163 0.9696
    注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. *—P ≤ 0.05;**—P ≤ 0.01.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-24
  • 网络出版日期:  2019-06-28
  • 刊出日期:  2019-06-01

日光温室冬春茬番茄优化滴灌肥水管理参数研究

    作者简介:李若楠 E-mail:liruonan2004@163.com
    通讯作者: 黄绍文, huangshaowen@caas.cn
    通讯作者: 王丽英, wangliying5@163.com
  • 1. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京 100081
  • 2. 河北省农林科学院农业资源环境研究所,石家庄 050051
  • 基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFD0201000);现代农业产业技术体系建设专项(CARS-23-B02);河北省农林科学院科学技术研究与发展计划项目(2018130101);河北省农林科学院农业资源高效利用与绿色增长创新团队项目(F17R01)。
  • 摘要: 【目的】合理的滴灌肥水管理是提高番茄生产效益的重要技术。本文研究了番茄不同生育阶段适宜的滴灌参数,为优化关键期肥水施用,确定简便量化滴灌方案,实现设施番茄肥水精量化管理提供科学依据。【方法】供试作物为日光温室冬春茬番茄,品种为荷兰瑞克斯旺1404。灌水方式为滴灌,除基肥外,追肥随水滴施。试验设低量、中量、高量3个灌水量 (分别以W1、W2、W3表示) 和低量、中量、高量3个施肥量 (分别以F1、F2、F3表示),共9个水肥组合处理。W2水量和F2肥量为滴灌番茄相对适宜水肥用量。在F2下,W1、W2、W3处理安装土壤水盐原位监测设备,实时监测0—100 cm土体水分变化。【结果】1) 随着滴灌水量的增加,番茄产量、养分吸收量、土壤含水量显著增加,但品质显著降低,土壤养分呈现向深层迁移趋势。与W1处理相比,W2和W3处理总产量增加6.8%~12.0%,单果增重6.8%~8.6%,全株N、P2O5、K2O吸收量分别增加5.9%~11.7%、8.9%~20.3%、8.0%~8.3%,主根区0—40 cm土体开花至拉秧期间平均体积含水量增加3.5~5.9个百分点,但果实Vc含量降低4.6%~17.0%,可溶性固形物含量降低5.4%~9.7%,0—40 cm土体硝态氮残留量降低17.4%~37.6%,0—20 cm土层有效磷含量降低16.5%~26.2%,而20—40 cm土层有效磷、速效钾含量分别增加5.0%~32.0%、4.3%~8.8%。2) 随着滴灌施肥量的增加,冬春茬番茄产量略有提升,养分吸收量和表层土壤养分残留量显著增加,而果实硝酸盐、可滴定酸、Vc、可溶性固形物含量没有显著变化。与F1处理相比,F2和F3处理总产量仅增加2.0%~3.1%,全株N、P2O5、K2O吸收量分别增加6.0%~14.7%、7.5%~15.7%、11.9%~19.7%,0—40 cm土体硝态氮、有效磷、速效钾残留量分别增加71.7%~218.9%、28.9%~57.6%、0.9%~11.3%。3) 综合水肥效应,供试条件下W2F1处理能保证较高产量和较优品质,同时降低土壤养分残留,为较合理的肥水组合处理;若仅考虑产量效应,以W3F3处理最优。【结论】冬春茬番茄主根区0—40 cm土体相对含水量“适宜值”/“控制下限”在第1、2、3、4、5穗果座果时,分别为69%/62%、78%/67%、78%/67%、87%/77%、87%/77%;在第5穗果膨大至直径3~4 cm、6~7 cm及采收前三个时期,分别为87%/77%、69%/62%、56%/50%。第4穗果实形成期间 (5月份),1~5穗果实同时膨大,此时滴灌肥水管理对产量的形成较为关键。在与供试条件相近的温室,推荐冬春茬番茄 (保留5穗果实) 在基施商品有机肥22.5 t/hm2基础上,开花期和果实形成期分别选择N–P2O5–K2O配比接近22–12–16和19–6–25的全水溶滴灌专用肥,从第1穗果开花至坐果开始滴灌肥水,10~12天滴灌1次,水量依次控制在90、195、195、270、270、270、195、120 m3/hm2,施肥量依次控制在37.5、75、75、75~150、75~150、75~150、75、75 kg/hm2,定苗缓苗水按常规管理进行,能保证较高产量水平140~150 t/hm2

    English Abstract

    • 华北平原地区水资源匮乏,地下水超采严重[1-2]。蔬菜生产耗水量大。科学合理的滴灌技术能将肥水维持在蔬菜根区,减少肥水深层渗漏,在保证高产的同时,提高肥水利用效率。然而,目前菜农滴灌肥水管理多凭经验,存在盲目、粗放问题。对山东寿光滴灌设施蔬菜生产调查显示,单季平均灌水量为8300 m3/hm2,N、P2O5、K2O平均用量为1295、909、1296 kg/hm2 (n=61),大大超出蔬菜实际需求[3]。研究设施蔬菜关键生育期滴灌参数,优化建立简便量化滴灌肥水管理方案,有利于推动蔬菜肥水管理合理化。

      番茄是华北平原地区设施蔬菜主栽种类。关于温室番茄滴灌适宜水量研究较多。一些研究依据番茄需水量设计滴灌水量。参考作物蒸发蒸腾量 (ET0) 作为需水量估算参数,可采用Penman-Monteith公式直接计算,其修正后能用于日光温室种植条件[4-6]。但是ET0的计算需使用气象数据,而北方传统日光温室内部空间较小,安装气象站容易影响周围蔬菜生长。番茄根系较浅,主要分布在0—30 cm土体[7-8]。一些研究采用番茄主根区土壤含水量[9-10]、水吸力值[11]或基质势[12]作为灌溉依据,可通过田间原位安装的土壤水分监测装置测定,不会对蔬菜生长造成影响。本研究采用单杆多节式土壤水盐传感器,可实现每小时记录0—10、10—20、20—30、30—40、40—60、60—80和80—100 cm土层含水量,用以分析番茄不同生育阶段产量对灌水量的弹性响应,为优化滴灌灌水参数提供技术支持。

      推荐合理的滴灌肥量应在合理滴灌水量下综合考虑作物产量水平和根区土壤养分供应。在不同土壤肥力下,滴灌设施番茄产量水平76~120 t/hm2,滴灌水量1006~3470 m3/hm2,施N 180~414、P2O5 90~225、K2O 112~442 kg/hm2较适宜[13-18]。目前多数研究番茄产量偏低,与菜农实际生产水平相差较大。而本研究番茄产量达到134~152 t/hm2,还未见该产量水平下滴灌适宜肥水用量的研究结果。此外,现有番茄滴灌肥水研究多以合理化总用量为主,鲜见基于不同生育阶段的适宜灌水量和施肥量研究,缺乏既科学合理又方便农民操作的滴灌水肥管理方案。

      本研究以优化滴灌冬春茬番茄肥水施用为目标,采用团队多年研发的黄博系列滴灌专用肥,通过设计低、中、高水平肥水用量组合处理,研究肥水用量对产量、品质、养分供应与利用的影响,剖析不同生育阶段产量与土壤含水量、灌水量、施肥量的响应关系,优化滴灌肥水施用参数,建立简便量化的滴灌方案,为设施番茄肥水精量化管理提供科学依据。

      • 供试温室位于河北省农林科学院大河试验园区,为钢混结构塑料薄膜日光温室,长56 m、宽9 m。蔬菜种植区长54 m、宽7.5 m。试验起始时间为2016年8月。供试土壤类型为粘壤质石灰性褐土。0—20 cm土层土壤基础理化性质如下:有机质10.6 g/kg,NO3-N 12.0 mg/kg,Olsen-P 16.3 mg/kg,NH4OAc-K 110 mg/kg,pH 8.2 (水土比2.5∶1,25℃);在20—40 cm土层,有机质9.2 g/kg,NO3-N 12.1 mg/kg,Olsen-P 11.2 mg/kg,NH4OAc-K 86.0 mg/kg,pH 8.2。0—10、10—20、20—30、30—40 cm土层土壤田间持水量分别为体积含水量的23.7%、25.0%、26.9%、27.7%。

      • 供试温室2017年冬春茬种植番茄。采用滴灌灌水方式。试验共设低量、中量、高量3个灌水量 (分别以W1、W2、W3表示) 和低量、中量、高量3个施肥量 (分别以F1、F2、F3表示),共9个肥水组合处理。W2水量和F2肥量是根据研究团队在河北、天津等地多年研究结果设计的,为滴灌番茄相对适宜水肥用量。各处理施肥量和灌水量见表1

        表 1  温室冬春茬番茄单次滴灌水量与施肥量

        Table 1.  Water and fertilizer amounts of each fertigation during winter-spring tomato season inside greenhouse

        生育时期
        Growth stage
        滴灌水量Irrigation rate (m3/hm2) 施肥量Fertilizer rate (kg/hm2)
        W1 W2 W3 F1 F2 F3
        定植至开花期Seedling to flowering stage 90.0 135.0 180.0 37.5 75.0 112.5
        花后至拉秧期Flowering to vine removing 120.0 195.0 270.0 75.0 150.0 225.0

        供试有机肥为商品有机肥,试验开始前各处理基施有机肥22.5 t/hm2(鲜基量,干基N、P2O5、K2O含量分别为1.73%、0.96%、2.03%,含水量13.1%),基肥N、P2O5、K2O施入量为338、188、397 kg/hm2。供试滴灌肥料为团队多年研发的黄博系列全水溶滴灌专用肥。番茄定植至开花期间施用高氮型滴灌专用肥1次 (4月1日),其N–P2O5–K2O为22–12–16,并含有螯合态微量元素 (TE) 和海藻酸钾、植物诱抗蛋白等生物刺激物 (BS)。开花后至拉秧期间施用高钾型滴灌专用肥7次 (4月15日、4月26日、5月5日、5月17日、5月27日、6月7日和6月16日),其N–P2O5–K2O养分含量为19–6–25,并含有TE、BS。F1、F2、F3处理追施N–P2O5–K2O总量分别为108–36.0–137、216–72.0–274、324–108–412 kg/hm2。番茄定苗水和缓苗水按照常规管理进行,共滴水520 m3/hm2。生育期内配合施肥滴水8次,未滴灌清水。W1、W2、W3处理总灌水量分别为1450、2020、2590 m3/hm2

        试验为随机区组排列,各处理设计3次重复。试验小区面积为15 m2(7.5 m × 2.0 m)。试验开始前,小区内保持原状土,在小区四周开挖沟槽放入4 mm PVC板,埋深100 cm,进行小区隔离。在F2处理下,W1、W2、W3处理 (共9个小区) 安装土壤水盐原位监测设备,单杆多节式水盐传感器,内含7层水盐同测传感探头 (巍图科技),每小时监测记录0—10、10—20、20—30、30—40、40—60、60—80和80—100 cm土层水分和盐分含量变化,用以分析各生育阶段土壤含水量变化情况。

        供试番茄品种为荷兰瑞克斯旺1404,定植时间2月22日,拉秧时间7月4日。每小区种植行距0.67 m,株距0.5 m。试验由具有蔬菜栽培经验的技术人员进行日常管理,包括除草、定期喷药预防病害虫。

      • 番茄每次收获记录各小区产量和果实个数 (5月10日、5月14日、5月16日、5月21日、5月24日、5月27日、5月30日、6月4日、6月8日、6月11日、6月16日、6月22日、6月25日、6月27日、6月30日、7月4日),实收实产。各小区选取5株植株,采集全生育期打下叶片,烘干测定干重。拉秧期各小区选取两株代表性样品,分根、茎、叶,60℃烘干,测定干重。选取盛果期商品果实测定硝酸盐、可滴定酸、Vc、可溶性固形物、可溶性糖和水分含量。植株和果实干样研磨成粉测定全氮、全磷、全钾含量。拉秧期采集0—20和20—40 cm土壤样品,每小区10钻制备混合样,风干后测定硝态氮、有效磷、速效钾含量。

        植株和果实样品均用硫酸–过氧化氢消煮,全氮用蒸馏定氮法测定,全磷用钼锑抗比色法测定,全钾用原子吸收分光光度计测定[19]。果实硝酸盐采用紫外分光光度法测定;可滴定酸采用0.1 mol/L NaOH滴定法测定;Vc采用2,6-二氯靛酚滴定法测定;可溶性固形物采用ATAGOPAL-1手持式折射仪测定;可溶性糖采用硫酸–蒽酮比色法测定。土壤硝态氮采用2 mol/L KCl浸提,紫外分光光度法测定;土壤有效磷采用0.5 mol/L碳酸氢钠溶液浸提,钼锑抗比色法测定;土壤速效钾采用1 mol/L醋酸铵溶液浸提,火焰光度计测定;土壤电导率采用水土比5∶1,电导率仪测定;土壤pH采用水土比2.5∶1,pH计测定[19]。田间持水量采用原位饱灌后,由土壤水分原位监测设备软件作物水盐廓线监测分析系统 (IrriScan) 分析得出。

      • 本研究采用Microsoft Excel 2010软件进行数据处理与图表制作。采用SAS软件两因素方差分析对数据进行统计,在仅主效应显著时,不对交互效应下水肥组合处理进行多重比较,直接由主效应中最优水量处理与最优肥量处理得到最优肥水组合处理。

      • 图1显示中等施肥量 (F2) 条件下,不同灌溉量处理土壤水分在不同深度随生育期的变化。滴灌期间,W1、W2、W3处理0—100 cm土体平均日均土壤体积含水量分别为12.2%~16.4%、15.5%~21.4%、19.1%~24.0%。与W1处理相比,W2处理10—20、20—30、30—40、40—60、60—80、80—100 cm土层平均日均土壤体积含水量分别增加2.7、4.5、6.9、3.8、2.1、0.7个百分点;W3处理0—10、10—20、20—30、30—40、40—60、60—80、80—100 cm土层平均体积含水量分别增加3.8、4.7、5.6、9.5、6.9、7.1、5.8个百分点。

        图  1  中等施肥水平下不同灌水量处理0—100 cm土体日均含水量变化

        Figure 1.  Daily variation of soil volumetric water contents at 0–100 cm soil depth under different drip-irrigation rates with moderate level of fertilization

        将番茄开花至拉秧期划分为8个阶段,分别对应第1至第8次滴灌肥水。分析番茄8个阶段主根区 (0—40 cm土体) 土壤含水量变化发现,W1、W2、W3处理各监测时期0—40 cm土体平均体积含水量分别在13.8%~20.0%(相对含水量54%~78%)、17.7%~21.0%(相对含水量68%~81%)、19.2%~23.2%(相对含水量74%~90%)(表2)。与W1处理相比,W2处理8个阶段0—40 cm土体平均体积含水量增幅为0.9~4.7个百分点,W3处理对应增幅为3.0~7.9个百分点。第4~7次肥水管理期间,W1与W2处理0—40 cm土体平均含水量差异显著;从第2次肥水管理开始,W1与W3处理0—40 cm土体平均含水量差异显著。

        表 2  不同灌水量处理冬春茬番茄主根区0—40 cm土体滴灌期间平均土壤体积含水量 (%)

        Table 2.  Average soil volumetric water contents during each drip irrigation period under different irrigation rates at 0−40 cm soil depth

        灌水处理 Irrigation treatment 灌溉施肥期Fertigation period (m/d) 开花至拉秧Flowering to vine removing
        1st
        (4/1—4/15)
        2nd
        (4/15—4/26)
        3rd
        (4/26—5/7)
        4th
        (5/7—5/17)
        5th
        (5/17—5/27)
        6th
        (5/27—6/7)
        7th
        (6/7—6/16)
        8th
        (6/16—7/4)
        W1 20.0 a (78%) 19.0 b (74%) 16.8 b (66%) 15.0 b (59%) 14.4 b (56%) 13.8 b (54%) 13.9 b (54%) 13.8 b (54%) 15.9 b (62%)
        W2 20.9 a (81%) 21.0 ab (81%) 20.3 ab (79%) 19.6 a (76%) 19.1 a (74%) 18.4 a (71%) 18.7 a (72%) 17.7 ab (68%) 19.4 ab (75%)
        W3 23.0 a (89%) 23.2 a (90%) 22.9 a (89%) 22.4 a (87%) 22.4 a (87%) 21.3 a (83%) 21.0 a (81%) 19.2 a (74%) 21.8 a (84%)
        注(Note):括号内数字为相对含水量值;同列数据后不同字母代表处理间在 0.05 水平差异显著。Relative water contents are displayed in parentheses;Data within columns followed by different letters indicate significant differences among the irrigation treatments at the 0.05 level.
      • 表3显示,灌水量和施肥量显著影响0—40 cm土体硝态氮含量,但二者交互作用不显著。分析各主效应因素发现,与W1处理相比,W2、W3处理0—40 cm土体硝态氮含量显著降低,降幅分别为17.4%~24.1%、36.9%~37.6%;W2、W3处理0—20 cm土层有效磷含量显著降低,降幅分别为16.5%、26.2%,而20—40 cm土层有效磷含量分别增加5.0%、32.0%,20—40 cm土层速效钾含量分别增加4.3%、8.8%。

        表 3  不同肥水用量下冬春茬番茄收获后0—20 cm和20—40 cm土层土壤养分残留量 (mg/kg)

        Table 3.  Residual available nutrient contents in 0−20 cm and 20−40 cm layers of soil as affected by different drip-irrigation and fertilizer rates after tomato harvest

        处理
        Treatment
        0—20 cm 20—40 cm
        硝态氮
        Nitrate N
        有效磷
        Olsen-P
        速效钾
        Available K
        硝态氮
        Nitrate N
        有效磷
        Olsen-P
        速效钾
        Available K
        滴灌量 (W)
        Drip-irrigation rate
        W1 74.3 a 18.4 a 140.0 a 48.6 a 8.2 a 116.4 b
        W2 56.4 b 15.3 b 141.7 a 40.1 b 8.6 a 121.4 ab
        W3 46.4 b 13.6 b 140.3 a 30.7 c 10.8 a 126.7 a
        施肥量 (F) Fertilizer rate F1 30.1 C 12.2 C 132.5 B 19.7 C 7.5 A 117.8 A
        F2 51.7 B 15.8 B 141.9 AB 36.8 B 9.9 A 118.9 A
        F3 95.3 A 19.3 A 147.5 A 62.8 A 10.1 A 127.8 A
        PP value
        W 0.0100** 0.0045** 0.9437 0.0002** 0.3765 0.113
        F < 0.0001** 0.0001** 0.0344* < 0.0001** 0.3606 0.0873
        W × F 0.3473 0.1121 0.9385 0.0681 0.4791 0.7334
        注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. **—P ≤ 0.01.

        与F1处理相比,F2、F3处理0—40 cm土体硝态氮含量显著增加,增幅分别为71.7%~86.9%、217%~219%;F2、F3处理0—20 cm土层有效磷含量显著增加,增幅分别为28.9%、57.6%;F3处理0—20 cm土层速效钾含量显著增加,增幅为11.3%。滴灌肥量对20—40 cm土层有效磷和速效钾含量没有显著影响。

      • 分析不同滴灌水肥量对番茄产量 (表4) 及其构成因素 (表5表6) 的影响发现,水肥交互作用未显著影响产量、单果重和果实数。对各主效应因素分析表明,与W1处理相比,W2、W3处理番茄总产量和单果重显著增加,增产分别达6.8%、12.0%,单果增重6.8%、8.6%;W2、W3处理果实个数也呈增加趋势,增幅分别为0.1、0.8个/株。与F1处理相比,F2、F3处理增产2.0%~3.1%,果实增加0.4~0.7个/株,单果增重0.2%~0.5%,但处理间差异不显著。

        表 4  第4~8次滴灌期间及全生育期番茄产量 (t/hm2)

        Table 4.  Fruit yields of tomato in the 4th – 8th fertigation periods and the total yield

        处理
        Treatment
        灌溉施肥阶段Fertigation period (m/d) 总产量
        Total yield
        4th (5/7—5/17) 5th (5/17—5/27) 6th (5/27—6/7) 7th (6/7—6/16) 8th (6/16—7/4)
        滴灌量 (W) Drip-irrigation rate W1 7.4 a 32.1 a 35.5 b 38.6 c 22.2 a 135.7 b
        W2 6.1 a 31.0 a 41.8 a 43.4 b 22.7 a 145.0 a
        W3 5.4 a 32.9 a 40.8 a 48.6 a 24.3 a 152.0 a
        施肥量 (F) Fertilizer rate F1 7.0 A 30.7 A 38.1 A 43.3 A 22.8 A 141.8 A
        F2 5.9 A 32.8 A 39.9 A 43.6 A 22.5 A 144.7 A
        F3 6.1 A 32.6 A 40.1 A 43.6 A 23.9 A 146.3 A
        PP value
        W 0.1857 0.4886 0.0081** < 0.0001** 0.3661 0.0029**
        F 0.5655 0.3394 0.5439 0.9779 0.6537 0.5358
        W × F 0.2104 0.2569 0.6392 0.9649 0.5295 0.9059
        注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. **—P ≤ 0.01.

        表 5  第4~8次滴灌期间及全生育期番茄单果平均重 (g)

        Table 5.  Averaged single fruit weight of tomato in the 4th – 8th fertigation periods and the whole season

        处理
        Treatment
        灌溉施肥阶段Fertigation period (m/d) 全生育期
        Whole season
        4th (5/7—5/17) 5th (5/17—5/27) 6th (5/27—6/7) 7th (6/7—6/16) 8th (6/16—7/4)
        滴灌量 (W) Drip-irrigation rate W1 157.6 a 211.9 a 188.1 b 185.1 b 144.2 a 180.8 b
        W2 176.8 a 227.1 a 204.7 a 198.4 a 145.4 a 193.1 a
        W3 185.2 a 233.6 a 206.5 a 205.8 a 145.0 a 196.4 a
        施肥量 (F) Fertilizer rate F1 169.9 A 222.9 A 201.8 A 196.0 A 144.8 A 189.7 A
        F2 176.0 A 228.9 A 198.1 A 196.8 A 143.5 A 190.6 A
        F3 173.7 A 220.8 A 199.4 A 196.7 A 146.3 A 190.0 A
        PP value
        W 0.1874 0.0894 0.0094** 0.0012** 0.9593 0.0078**
        F 0.9144 0.6788 0.8094 0.9817 0.8030 0.9813
        W × F 0.8126 0.5716 0.7947 0.9409 0.4707 0.8180
        注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. **—P ≤ 0.01.

        表 6  第4~8次滴灌期间及全生育期番茄果实数(No./plant)

        Table 6.  Tomato fruit number per plant in the 4th – 8th fertigation periods and the total fruit number

        处理
        Treatment
        灌溉施肥阶段Fertigation period (m/d) 全生育期
        Total
        4th (5/7—5/17) 5th (5/17—5/27) 6th (5/27—6/7) 7th (6/7—6/16) 8th (6/16—7/4)
        滴灌量 (W) Drip-irrigation rate W1 1.5 a 5.1 a 6.3 a 6.9 b 5.2 a 25.0 a
        W2 1.2 ab 4.6 b 6.8 a 7.3 b 5.2 a 25.1 a
        W3 1.1 b 4.7 ab 6.6 a 7.9 a 5.6 a 25.8 a
        施肥量 (F) Fertilizer rate F1 1.4 A 4.6 A 6.3 A 7.3 A 5.2 A 24.9 A
        F2 1.2 A 4.8 A 6.7 A 7.4 A 5.3 A 25.3 A
        F3 1.2 A 4.9 A 6.7 A 7.4 A 5.5 A 25.6 A
        PP value
        W 0.0481* 0.0417* 0.0773 0.0047** 0.4034 0.2659
        F 0.3922 0.3835 0.1291 0.9922 0.7797 0.4088
        W × F 0.1481 0.4799 0.4857 0.9257 0.3756 0.6577
        注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. **—P ≤ 0.01.

        番茄采收期间对应第4~8次肥水管理。滴灌水量对第6、7次肥水期间采收产量影响显著。W2、W3较W1处理第6次肥水期间产量、单果重显著增加,增幅分别为15.0%~18.0%、8.8%~9.8%。W3较W1、W2处理第7次肥水期间产量、果实个数显著增加,增幅分别为12.0%~25.9%、0.6~1.0个/株。滴灌肥量未显著影响番茄不同生育阶段产量及构成因素。

      • 分析不同滴灌水肥用量对番茄品质指标 (表7表8) 的影响发现,水肥交互作用未显著影响果实硝酸盐、可滴定酸、Vc和可溶性固形物含量。对各主效应因素分析,与W1处理相比,W2、W3处理果实可溶性固形物含量显著降低,降幅分别为5.4%、9.7%;W3处理果实Vc含量显著降低,降幅为17.0%;W2、W3处理果实硝酸盐和可滴定酸含量没有显著变化。滴灌施肥量未显著影响果实硝酸盐、可滴定酸、Vc、可溶性固形物含量及果实水分含量。

        表 7  不同滴灌肥水用量下番茄果实硝酸盐、可滴定酸、Vc和可溶性固形物含量

        Table 7.  Fruit qualities of drip irrigated tomato as affected by different irrigation and fertilizer rates

        处理
        Treatment
        硝酸盐 (mg/kg)
        Nitrate
        可滴定酸 (%)
        Titratable acid
        Vc
        (mg/100 g)
        可溶性固形物 (%)
        Soluble solids
        果实水分 (%)
        Fruit water
        滴灌量 (W)
        Drip-irrigation rate
        W1 119.7 a 0.4 a 16.6 a 5.4 a 95.5 b
        W2 115.5 a 0.4 a 15.8 a 5.1 b 95.7 b
        W3 121.0 a 0.4 a 13.8 b 4.9 b 95.9 a
        施肥量 (F) Fertilizer rate F1 114.3 A 0.4 A 15.8 A 5.1 A 95.7 A
        F2 117.8 A 0.4 A 15.0 A 5.2 A 95.7 A
        F3 124.2 A 0.4 A 15.4 A 5.1 A 95.8 A
        PP value
        W 0.8787 0.4185 0.0023** 0.0036** 0.0060**
        F 0.6829 0.4486 0.5209 0.9045 0.6460
        W × F 0.8749 0.2803 0.5394 0.7593 0.9313
        注(Note):同列数值后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level;**—P ≤ 0.01.

        表 8  不同滴灌肥水用量对番茄果实可溶性糖含量的交互效应分析

        Table 8.  Interaction of drip-irrigation and fertilizer rates on fruit soluble sugar content of tomato

        滴灌量 (W)
        Drip-irrigation rate
        施肥量 (F)
        Fertilizer rate
        可溶性糖含量 (mg/g)
        Soluble sugar content
        F1 W1 43.7 a
        W2 36.6 c
        W3 37.2 c
        F2 W1 39.8 abc
        W2 37.7 c
        W3 36.6 c
        F3 W1 38.7 bc
        W2 42.9 ab
        W3 38.3 bc
        P P value
        W 0.0553
        F 0.3340
        W × F 0.0376*
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small letters indicate significant differences among treatments at the 0.05 level.*—P < 0.05.

        水肥交互作用对果实可溶性糖含量影响显著。在F1和F2处理下,随着滴灌水量的增加,可溶性糖含量逐渐降低,其中F1处理下可溶性糖含量下降显著;在F3处理下,随着滴灌水量的增加,可溶性糖含量先升后降,以W2处理可溶性糖含量最高。分析某一灌水量下不同施肥量对果实可溶性糖含量的影响发现,在W1处理下,随着滴灌肥量的增加,可溶性糖含量逐渐降低;在W2处理下,随着滴灌肥量的增加,可溶性糖含量显著增加;在W3处理下,滴灌肥量对可溶性糖含量没有显著影响。W1F1处理果实可溶性糖含量最高。

      • 表9表明,肥水交互作用未显著影响番茄全生育期养分吸收量。对各主效应因素分析,与W1处理相比,W2、W3处理全株N、P2O5、K2O吸收量显著增加,W2处理对应增幅分别为5.9%、8.9%、8.0%,W3处理对应增幅分别为11.7%、20.3%、8.3%。与F1处理相比,F2、F3处理全株N、P2O5、K2O吸收量显著增加,F2处理对应增幅分别为6.0%、7.5%、11.9%,F3处理对应增幅分别为14.7%、15.7%、19.7%。

        表 9  不同滴灌肥水用量下番茄养分总吸收量 (kg/hm2)

        Table 9.  Total nutrients uptakes of tomato as affected by different drip- irrigation and fertilizer rates

        处理Treatment N P2O5 K2O
        滴灌量 (W)
        Drip-irrigation rate
        W1 229.2 c 65.1 c 386.9 b
        W2 242.6 b 70.9 b 417.7 a
        W3 256.0 a 78.3 a 419.0 a
        施肥量 (F) Fertilizer rate F1 226.9 C 66.3 C 369.0 C
        F2 240.6 B 71.3 B 413.0 B
        F3 260.2 A 76.7 A 441.6 A
        PP value
        W 0.0003** < 0.0001** 0.0277*
        F < 0.0001** 0.0003** < 0.0001**
        W × F 0.3953 0.1163 0.9696
        注(Note):同列数据后不同小写字母、大写字母分别代表灌水量处理间、施肥量处理间差异达到 5% 显著水平 Values followed by different small and capital letters represent significant differences among irrigation rates and among fertilizer rates at the 0.05 level,respectively. *—P ≤ 0.05;**—P ≤ 0.01.
      • 在供试条件下,冬春茬番茄按中、高灌水量进行滴灌相对适宜。土壤水分监测探头配套作物水盐廓线监测分析系统 (IrriScan),得出供试番茄生育期内平均根系深度44 cm。低、中、高水量处理分别以增加0—20、0—40、0—60 cm土体含水量为主。比较根系深度和灌溉深度发现,低水量处理为不充分灌溉;中水量下灌溉相对充分,但在第7次肥水管理期间出现阶段性减产;高水量处理为充分灌溉,但存在阶段性过量问题,生育期内均按高水量进行滴灌易导致土壤水分和养分的深层渗漏。

        明晰不同生育阶段产量与根区土壤含水量响应关系,分阶段优化滴灌水量,有利于在节水的同时保证番茄高产稳产。本研究第6、7次肥水期间采收的产量对灌水量响应显著。按照第1穗果约2~3个/株、第2~5穗果约5~6个/株估算,第6、7次肥水期间主要为第3、4穗果集中采收期。每穗果从开花到开始采收为约35~40天。据此推算第3穗果形成主要受第2~5次肥水管理影响,期间中量灌水处理产量最高,对应0—40 cm土体平均相对含水量为78%,为该阶段适宜土壤含水量。同样,第4穗果形成主要受第3~6次肥水管理影响,期间高水量处理产量最高,对应0—40 cm土体平均相对含水量为87%,为该阶段适宜土壤含水量。

        进一步分析发现,第4、5、8次肥水期间采收产量对灌水量没有显著响应。第1~2穗果主要在第4~5次肥水期间采收,其形成主要受第1~4次肥水管理影响,低水量下0—40 cm土体平均相对含水量为69%,为该阶段适宜土壤含水量。第5穗果实主要在第8次肥水期间采收,其形成主要受第4~7次肥水管理影响,低水量下0—40 cm土体平均相对含水量56%,为该阶段适宜土壤含水量。本研究显示水分亏缺能提升番茄果实品质,这与低水量下果实水分含量降低有关 (表7)。邢英英等[13]研究也表明,增大灌水量显著降低番茄Vc、番茄红素和可溶性糖含量,增加水分对番茄各品质指标有稀释作用。

        综合上述结果,考虑到冬春茬番茄果实重叠膨大的情况,主根区0—40 cm土体平均相对含水量,在第1(4月上旬)、2(4月中旬)、3(4月下旬)、4(5月上旬)、5(5月中旬) 穗果座果时,分别在69%、78%、78%、87%、87%较适宜;在第5穗果膨大至果实直径3~4 cm (5月下旬)、膨大至果实直径6~7 cm (6月上旬)、采收前 (6月中旬),分别在87%、69%、56%较为适宜。第4穗果实形成期间 (5月份),1~5穗果实同时膨大,滴灌肥水管理较为关键。对番茄不同生育阶段适宜土壤水分供应研究较少,本研究结果所得合理灌溉指标精细,符合冬春茬番茄需水量先增后降的总趋势[20]

      • 低水量下番茄第3穗果显著减产,对应第3穗果形成期间0—40 cm土体平均相对含水量64%,表明该土壤含水量已经限制番茄第3穗果形成。进一步分析,中量水处理第3穗果产量最高,对应0—40 cm土体相对含水量在67%~93%(均值) 波动,表明土壤含水量下限控制在相对含水量67%时第3穗果产量不受影响。中水量下第4穗果显著减产,对应第4穗果形成期间0—40 cm土体平均相对含水量75%,该土壤含水量已经限制番茄第4穗果形成。高水量第4穗果产量最高,期间0—40 cm土体相对含水量在77%~99%(均值) 波动,表明土壤含水量下限控制在相对含水量77%时第4穗果产量不受影响。第1~2穗和第5穗果实形成对供试水量没有明显响应,期间低水量下0—40 cm土体相对含水量分别在62%~74%和50%~62%(均值) 波动,表明土壤含水量下限控制在相对含水量62%和50%时,对应第1~2穗和第5穗果实产量不受影响。

        综上,冬春茬番茄主根区0—40 cm土体相对含水量下限,在第1、2、3、4、5穗果座果时,分别控制在62%、67%、67%、77%、77%较适宜;在第5穗果膨大至果实直径3~4 cm、膨大至果实直径6~7 cm和采收前,分别控制在77%、62%和50%较为适宜。研究显示,河南滴灌温室春茬番茄优质、高产、高效的土壤水分控制下限为苗期田间持水量的60%~65%,开花座果期和成熟采摘期分别为田间持水量的70%~75%和60%~65%[21-22]。河西地区日光温室越冬茬番茄膜下滴灌适宜灌水下限为田间持水量的60%[23]。陕西大棚膜下滴灌春茬番茄合理的灌溉下限为50%田间持水量[10]。陕西沙壤土滴灌冬春茬番茄较适宜的灌溉下限为田间持水量的75%[9]。北京滴灌温室番茄灌溉控制下限为60%田间持水量[24]。本研究所得滴灌温室番茄灌溉下限较前人结果进一步细化。

      • 根据蔬菜集约化种植区灌溉条件,参考本研究所得滴灌冬春茬番茄不同生育阶段土壤适宜含水量和灌水下限,合理选择肥水管理模式。为实现番茄高产并方便菜农肥水管理,本研究推荐冬春茬番茄 (保留5穗果实) 简便量化滴灌方案如下:定苗水、缓苗水按照常规管理进行,共520 m3/hm2;第1穗果开花至座果滴灌1次,90 m3/hm2(参考开花期W1水量);第2穗果座果滴灌1次,195 m3/hm2(参考果实形成期W2水量);第3穗果座果滴灌1次,195 m3/hm2(参考果实形成期W2水量);第4穗果座果滴灌1次,270 m3/hm2(参考果实形成期W3水量);第5穗果座果滴灌1次,270 m3/hm2(参考果实形成期W3水量);第5穗果膨大至果实直径3~4 cm滴灌1次,270 m3/hm2(参考果实形成期W3水量);第5穗果膨大至果实直径6~7 cm滴灌1次,195 m3/hm2(参考果实形成期W2水量);第5穗果采收前滴灌1次,120 m3/hm2(参考果实形成期W1水量)。综上,冬春茬番茄全生育期滴灌水量2125 m3/hm2,可实现产量145~150 t/hm2。研究显示,冬春茬/春茬番茄产量水平76~110 t/hm2,适宜的滴灌水量在2500~3500 m3/hm2[5, 13-15]。与前人研究结果相比,本研究中番茄产量高,而推荐的滴灌水量进一步下降。

      • 在供试条件下,低肥量为滴灌冬春茬番茄较适宜施肥量。增加施肥量对产量、品质的提升没有显著效果,反而增加土壤养分残留量。番茄产量在141.8~146.3 t/hm2,为高产水平,形成该产量吸收了N 227~260、P2O5 66.3~76.7、K2O 369~442 kg/hm2(表9)。按照每形成1000 kg产量,番茄需N 2.27、P2O5 1.0、K2O 4.37 kg (n= 151) 计算[25],形成140~150 t/hm2产量需要N 318~340、P2O5 140~150、K2O 612~656 kg/hm2。供试番茄养分吸收量较理论需求量偏低,表明在供试条件下番茄养分需求有一定弹性。

        有机肥作为基肥投入总养分量为N 338、P2O5 188、K2O 397 kg/hm2,按照40% N、70% P2O5和90% K2O为当季有效养分[26],估算有机肥提供的当季可利用养分量为N 135、P2O5 131、K2O 357 kg/hm2。有机肥可利用养分与各处理追施养分相加,得到低肥量处理当季可利用养分总量为N 243、P2O5 167、K2O 494 kg/hm2,最接近番茄实际吸收量,这是中肥量、高肥量处理虽然追肥量增加100~200%,但是产量并未显著增加的原因。中肥量处理可利用养分总量为N 351、P2O5 203、K2O 632 kg/hm2,最接近理论上的需求量,可见试验最初设计中的肥量为相对适宜施肥量也较为合理。邢英英等[13]研究显示,在中低土壤肥力下,滴灌春茬番茄灌水2795 m3/hm2,施N 180 kg/hm2、P2O5 90.0 kg/hm2、K2O 112 kg/hm2,能获得较高产量 (91.1 t/hm2)、氮肥利用率及较低土壤硝态氮残留。在中高土壤肥力下,冬春茬番茄平均产量约110 t/hm2,滴灌水量2960~3470 m3/hm2,基施鸡粪N 210 kg/hm2,合理的化肥N量为204 kg/hm2[14]。在中低土壤肥力下,冬春茬番茄产量76.0~120.4 t/hm2,滴灌水量2523~2665 m3/hm2,基施有机肥基础上推荐施N 250~300 kg/hm2[15]。在中高土壤肥力下,秋冬茬番茄产量82.0~84.0 t/hm2,滴灌水量1006 m3/hm2,配合施N 337 kg/hm2、P2O5 343 kg/hm2、K2O 442 kg/hm2较适宜[16]。在中低土壤肥力下,秋冬茬番茄产量90.0~120 t/hm2,滴灌水量1260~1350 m3/hm2,推荐施N 225 kg/hm2,推荐施磷不宜超过P2O5 225 kg/hm2[17-18]。在中低土壤肥力下,番茄产量50~60 t/hm2,推荐施N 270~360 kg/hm2[27]。本研究中番茄产量较高,施肥量较为合理。

        综合上述结果,中低土壤肥力,基施商品有机肥22.5 t/hm2下,开花期和果实形成期分别选择N–P2O5–K2O配比接近22–12–16和19–6–25的全水溶滴灌专用肥,生育期内滴肥8次,单次施肥量75 kg/hm2,能保证冬春茬番茄高产。考虑到第4穗果实形成期间 (5月份) 为冬春茬番茄肥水管理关键时期,配合上述简便量化滴水方案,可进一步优化不同生育阶段滴灌施肥量:第1~8次滴灌灌水分别配合施肥37.5 kg/hm2、75 kg/hm2、75 kg/hm2、75~150 kg/hm2、75~150 kg/hm2、75~150 kg/hm2、75 kg/hm2、75 kg/hm2。如果降低有机肥基施量,可适当增加番茄生育前期滴灌肥量。

      • 冬春茬番茄主根区0—40 cm土体相对含水量“适宜值”/“控制下限”在第1(4月上旬)、2(4月中旬)、3(4月下旬)、4(5月上旬)、5(5月中旬) 穗果座果时,分别为69%/62%、78%/67%、78%/67%、87%/77%、87%/77%较适宜;在第5穗果膨大至果实直径3~4 cm (5月下旬)、膨大至果实直径6~7 cm (6月上旬)、采收前 (6月中旬),分别为87%/77%、69%/62%、56%/50%较为适宜。

        冬春茬番茄基施商品有机肥22.5 t/hm2,开花期和果实形成期分别选择N–P2O5–K2O配比接近22–12–16和19–6–25的全水溶滴灌专用肥,从第1穗果开花至坐果起,滴灌肥水8次,10~12天滴灌1次,水量依次控制在90、195、195、270、270、270、195、120 m3/hm2,肥量依次控制在37.5、75、75、75~150、75~150、75~150、75、75 kg/hm2,定苗缓苗水按常规管理进行,能保证产量140~150 t/hm2

    参考文献 (27)

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