隔溝灌溉溫室番茄優化水氮耦合模式綜合評價

王雪梅，曹紅霞，韓紅亮

(1.楊凌職業技術學院水利工程學院，陜西 楊凌 712100； 2.西北農林科技大學水利與建筑工程學院；陜西 楊凌 712100 )

我國西北地區農業生產過程中，尤其是在溝灌方式下，灌溉水利用效率偏低、灌溉和施肥不合理、土壤硝化嚴重、蔬菜總體質量較低、而且也沒有明確提出有關溝灌蔬菜的水肥高效利用的模式，這一系列問題將嚴重制約我國農業的可持續發展[1-3]。劉小剛等指出玉米最佳的水氮耦合組合為施氮量240 kg/hm2，灌水量1 485.71 m3/hm2[4]。有利于番茄生長發育的最佳水肥組合為灌水量2 722.5 ～2 837.0 m3/hm2，施肥量265.5～294.5 kg/hm2[5]。滴灌方式下，灌水量為2 270.6 m3/hm2與施氮量為373.7 kg/hm2是番茄最佳水肥組合[6]。金盞花的最高產量出現在灌水量為3 600 m3/hm2、施氮量為270 kg/hm2的組合，且產量較其他處理達顯著差異。葉黃素含量最高為11.7%出現在灌水量3 600 m3/hm2與施氮量90 kg/hm2和灌水量3 000 m3/hm2與施氮量270 kg/hm2的處理。品種NK08-5的金銀花最佳水氮組合為灌水量3 600 m3/hm2，施氮量 90 kg/hm2[7]。然而目前的研究，針對于我國西北地區溝灌番茄并沒有提出優化的灌水量和施肥量，為此，本文借鑒多指標綜合評價方法確定出一種或幾種比較優化的水氮耦合管理模式。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2012年5月5日-2012年8月19日在陜西省楊凌區秦嶺山現代農業股份有限公司的日光溫室內進行。試驗區土壤質地為中壤土，1m深土層內的田間持水量(質量含水率)和干容重分別為24%和1.34 g/cm3，土壤肥力中等均一，其中，有機質含量為16.09 g/kg，全氮含量為1.15 g/kg，全磷含量為1.18 g/kg，全鉀含量20.26 g/kg。

試驗材料為番茄(美粉先鋒)。種植模式采用梯形溝等行距密植栽培法，壟頂寬15 cm，壟底寬為25 cm，溝頂寬35 cm，溝底寬25 cm，溝深15 cm，溝長6.5 m,行距50 cm，株距40 cm，植密度為2 008株/畝。番茄于5月5日定植，7月3日摘心，8月19日拉秧。試驗過程中，均采用統一的耕作和病蟲害防治。

1.2 試驗設計

試驗設置固定隔溝灌溉(FFI)和交替隔溝灌溉(AFI)兩種灌溉方式，每種灌溉方式下采取2因素2水平完全組合形式，2因素包括灌水量和追氮量，灌水量設W1和W2 (W2為W1灌水定額的75%)2個灌水水平，追氮量設N1(150 kg/hm2)和N2(0 kg/hm2)2個施氮水平。共設置8個處理(詳見表1)，每個處理5個重復。

整個試驗過程中，W1灌溉定額為129.50 mm，W2灌溉定額為102.13 mm。定植前將全部有機肥(雞糞：15 t/hm2)和磷肥(純P：150 kg/hm2)作為基肥一次性施入；鉀肥(純K)和氮肥(純N)均按150 kg/hm2施入。追肥時，各處理均追等量鉀肥(180 kg/hm2)，而N1追150 kg/hm2、N2為0 kg/hm2，且平均分三次在番茄第二、三、四穗果的果實膨大期追完。追肥方式為隨水施入，且每次追肥在固定的溝內進行即為追肥溝，其余為不追肥溝。

表1 不同處理組合形式

1.3 評價方法

多指標綜合評價方法是利用多指標綜合指數的理論及方法，將所選擇的有代表性的若干個指標綜合成一個指數, 從而對事物的發展狀況做出綜合的評價[8]。

2 結果與分析

2.1 綜合評價的過程和結果

表2為番茄參與綜合評價的9項指標。其中，產量、水分利用效率和平均單果重為番茄的產量和水分利用效率的綜合指標，其余的為番茄的品質指標。

表2 參與綜合評價的主要指標Xij

2.1.1各指標的無量綱化處理

本文應運極值標準化法進行無量綱轉化。設指標集X={Xij}。

轉換的公式為：

(1)

(2)

式中：max(Xj)為指標集每一指標列中的最大值；min(Xj)為指標集每一指標列中的最小值；Xij為無量綱化處理前指標列中的指標；Zij為無量綱化處理后指標列中的指標。經過式(1)和(2)對番茄主要指標進行無量綱化，結果見表3。

2.1.2各指標權數的確定

本文采用標準差系數權數法確定各指標的權數。計算方法和步驟如下：

表3 參與綜合評價指標的無量綱化Zij

(1)各指標標準值的均值。

(3)

(2)各指標標準值的標準差。

(4)

(3)各指標標準值的標準差系數。

(5)

(4)各指標的權數。

(6)

按標準差系數權數法(3)、(4)、(5)、(6)式確定各指標的權數。具體結果見表4、表5、表6。

表4 參與綜合評價9項指標的權數Wj

表5 產量等3項評價指標權數Wj

表6 品質6項評價指標權數Wj

2.1.3評價值的綜合處理

按照式(7)將指標進行綜合處理得到番茄最終的評價。具體排名見表7。

(7)

3 結 論

產量等3項指標綜合排名，排名前四的分別為低水低氮T8(AFI)、高水高氮T5(AFI)、高水高氮T1(FFI)、高水低氮T6(AFI)。品質6項指標綜合排名，排名前四的分別為高水低氮T6(AFI)、低水高氮T3(FFI)、低水高氮T7(AFI)、高水高氮T5(AFI)。9項指標綜合排名，排名前四的分別為高水低氮T6(AFI)、高水高氮T5(AFI)、低水低氮T8(AFI)、高水高氮T1(FFI)。

表7 不同處理番茄綜合指標排名

產量等3項指標最優的處理為T8(AFI)，灌水量為1 010.67 m3/hm2，施氮量為150 kg/hm2；品質最優的處理為T6(AFI)，灌水量為1 238.12 m3/hm2，施氮量為150 kg/hm2；番茄9項綜合評價最優的處理為T6(AFI)，灌水量為1 238.12 m3/hm2，施氮量為150 kg/hm2。在大部分水氮組合下，交替隔溝灌提高了番茄的產量和水分利用效率和番 茄品質而優于固定隔溝灌。

4 討 論

交替隔溝灌高氮處理T5土壤硝態氮殘留量大于低氮處理T6，果實的硝酸鹽含量T6

根據前面的結論(灌水量相同，增加氮肥可增加番茄果實中硝酸鹽含量；施氮量相同，減少灌水量可增加番茄果實中硝酸鹽含量)和番茄果實硝酸鹽含量可知，最大番茄果實硝酸鹽含量(308.28 mg/kg)顯著小于優化硝酸鹽回歸值426.21 mg/kg[7]，而且，優化的果實硝酸鹽含量所對應的灌水量為2 735.25 m3/hm2，施氮量為264.6 kg/hm2，這比本文所得出的優化水氮組合的灌水量和施氮量分別增加了92%和76%，因此，為了尋找最理想的水氮耦合組合，有必要再開展增加灌水水平和施氮水平的試驗。

[1] 陳振德. 不同收獲期對蔬菜硝酸鹽含量的影響[J]. 中國蔬菜，1989,(3)：8-10.

[2] 韓茂莉. 論西部開發的可持續性進程[J]. 北京大學學報：哲學社會科學版，2003,40(3)：109-116.

[3] 張志斌. 關于我國設施蔬菜生產可持續發展的探討[J]. 沈陽農業大學學報，2000,31(1)：15-17.

[4] 劉小剛，張富昌，田育豐. 交替隔溝灌溉和施氮對玉米根區水氮遷移的影響[J]. 中國農業科學，2008,41(7)：2 025-2 032.

[5] 陳碧華，郜慶爐，楊和連，等. 日光溫室膜下滴灌水肥耦合技術對番茄生長發育的影響[J]. 廣東農業科學，2008,(8)：63-65，78.

[6] 袁麗萍，米國全，趙靈芝，等. 水氮耦合供應對日光溫室番茄產量和品質的影響[J]. 中國土壤與肥料，2008,(2)：69-73.

[7] 趙繼榮，雷耀湖，何慶祥，等. 水氮耦合對金盞花產量和葉黃素含量變化的影響[J]. 南方農業學報，2011,42(8)：923-925.

[8] 鐘 霞，鐘懷軍. 多指標綜合評價方法及應用[J]. 內蒙古大學學報(人文社會科學版)，2004,36(4)：107-111.

[9] 陳碧華，郜慶爐，楊和連，等. 水肥耦合對番茄果實中硝酸鹽含量的影響[J]. 河南科技學院學報(自然科學版)，2008,36(2)：26-28

[10] 沈明珠，翟寶杰，東惠茹，等. 蔬菜硝酸鹽累積的研究----Ι.不同蔬菜硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的評價[J]. 園藝學報，1982,9(4)：41-48.