實用型滴灌模式在溫室番茄生產上的應用效果分析

梁新書，張金良，廉曉娟，楊 軍，張余良，王正祥，王 艷

(天津市農業資源與環境研究所，天津 300192)

滴灌作為一種高效利用水肥資源的灌溉方式日益被種植者接受，目前，滴灌已廣泛應用在日光溫室蔬菜生產中[1]。近年來，有關設施蔬菜滴灌方面的研究也有很多，主要涉及滴灌土壤濕潤體[2,3]、滴灌灌水量[4,5]、灌水頻率[6,7]、水鹽運移[8,9]及滴頭間距和流量[10,11]等方面，但是，滴灌灌溉制度有很強的地區差異性，與當地的氣候、土壤、作物類型等因素均密切相關[12]，再加上當地的氣候在不同年份間也存在很大差異，以往基于蔬菜需水需肥規律的水肥管理制度在指導生產實踐方面還存在一定的局限性。隨著現代節水及農業現代化的需求，為了使灌溉制度更好地與土壤、作物及氣候等條件更加有機結合，如何實行變量水肥決策受到越來越多關注，已成為現代水肥管理研究方面的熱點。

天津是資源型缺水城市，人均本地水資源僅為160 m3，為全國人均占有量的 1/15[13]。目前，天津設施蔬菜發展迅速，到2012年，設施蔬菜面積已達到4 萬hm2[14]，但是，在天津設施蔬菜生產中實用型的滴灌灌溉制度的研究卻少見報到，生產中仍依據傳統的灌水制度來使用滴灌設備，不能與氣候變化相結合，如此使滴灌的優越性大大折損，水肥利用率依舊特別低。蔬菜變量水肥管理往往基于土壤水分的測量和評價進行灌溉決策，而土壤基質勢能夠很好地反映土壤水分狀況，用張力計可及時測量土壤基質勢的變化，從而制定相應的水肥管理策略。基于上述原因，本試驗以溫室番茄為研究對象，以傳統滴灌模式為對照，系統研究了以張力計讀數制定的實用型滴灌模式對番茄生長、產量、水肥利用率及土壤環境的影響，旨在為制定天津濱海地區溫室番茄實用的滴灌水肥管理制度提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗溫室基本概況

試驗于2016年3月11-2016年7月10日在天津市北辰區雨農蔬菜種植專業合作社8號日光溫室進行。日光溫室長度70 m，室內跨度9.8 m，后墻高2.2 m，脊高3.6 m。供試土壤為重黏土，砂粒、粉粒及黏粒的比例分別為1.3%、30.7%及68.0%。水解氮含量196.7 mg/kg，速效磷 116.0 mg/kg， 速效鉀573.3 mg/kg，有機質2.8%，全鹽0.38%，pH 7.81，容重為1.2 g/cm3，田間持水量(FC)為30.8%。定植前撒施商品有機肥22.5 t/hm2，過磷酸鈣750 kg/hm2，用旋耕機翻耕。做畦方式為傳統的高平畦，畦寬80 cm，溝寬50 cm。供試作物為番茄，兩葉一心的番茄幼苗于2016年3月11日定植，每畦兩行，行內株距為45 cm，畦內行距40 cm，種植密度為34 890 株/hm2。

1.2 試驗設計

定植后灌水75 mm，一周后澆緩苗水12 mm，待第一穗果坐住(4月26日)后開始處理。試驗共分2個處理：

傳統滴灌模式(CK)：按照當地農民溫室番茄滴灌管理習慣進行水肥控制，結果前期(5月30日之前)氮磷鉀比例為20∶15∶15，結果中后期氮磷鉀比例為10∶5∶35。

實用型滴灌模式[Practical drip irrigation mode (PDM)]：借助張力計(北京奧特思達科技有限公司生產)監測土壤墑情，每天早上9∶00當番茄結果期15 cm土層深張力計讀數大于35 kPa時，進行定量灌水施肥。每次灌水定額為5 mm，每次施純N濃度為120 mg/L，氮磷鉀比例為1∶0.3∶1.5，肥料種類為尿素、磷酸二氫鉀和硝酸鉀。

每個小區面積為3.9 m×7.5 m，每個處理3次重復，隨機區組排列。兩處理均采用滴灌系統，滴頭間距為30 cm，并安裝了精度為0.000 1 m3的水表。試驗過程中除水肥管理不同外，其余田間管理均與當地農民常規管理一致，具體灌溉施肥制定見圖1。

圖1 番茄傳統滴灌模式和實用型滴灌模式的具體灌溉施肥制度

1.3 測定項目與方法

1.3.1 植株生長參數測定

處理后到番茄植株摘心期間每隔7 d每小區選取3株代表性植株測定番茄的生長量。用米尺測量株高；用游標卡尺測量莖粗；記錄葉片數。

1.3.2 經濟產量及水肥利用率的測定

分別統計每小區番茄的產量，折算成每公頃的產量。分別記錄各處理下番茄整個生長期的灌水與施肥總量，結合番茄產量計算水肥利用率。灌溉水利用效率為每公頃番茄產量與灌水總量的比值；肥料偏生產力為每公頃番茄產量與純N、P2O5及K2O投入量之和的比值。

1.3.3 番茄品質的測定

在番茄采收盛期每小區選取商品性一致的果實若干，分析果實維生素C、硝酸鹽、可溶性總糖、可滴定酸度及糖酸比。Vc含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定，硝酸鹽含量采用分光光度法測定，可溶性總糖采用費林指示劑滴定法測定，可滴定酸采用NaOH滴定法測定。

1.3.4 測定拉秧后土壤的理化性質

在番茄拉秧期取土樣，分別取0～20、20～40及40～60 cm土層土樣分析土壤堿解氮、速效磷 、速效鉀、全鹽、pH 值及含水量。堿解氮采用堿解擴散法測定， 有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗顯色法測定，速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計法測定，全鹽含量采用重量法測定，pH值采用電位法測定，土水比為1∶2.5，含水量測定采用烘干法。

1.4 數據處理與分析

數據處理采用Excel 2010以及Spss 17.0，兩處理方差分析采用獨立樣本t檢驗在p<0.05水平上進行比較。

2 結果與分析

2.1 番茄植株生長參數

從番茄生長參數的數據表1可以得出，隨著處理時間的延長，傳統滴灌模式和實用型滴灌模式兩處理在株高、莖粗及葉片數方面均沒有顯著差異。這說明實用型滴灌模式水肥投入的減少并沒有造成對番茄生長不利的影響。

表1 傳統滴灌模式和實用型滴灌模式對番茄生長參數的影響

注：表中數據為平均值±標準誤差，表中同列數據不同小寫字母表示5%差異顯著，下同。

2.2 番茄產量、灌溉水利用率和肥料偏生產力

從表2數據看，與傳統滴灌模式相比，實用型滴灌模式處理可實現節水40.4%，節肥45.6%的效果，番茄果實產量顯著提高8.6%，灌溉水利用率顯著提高82.1%，肥料偏生產力顯著提高99.5%。本試驗中，與傳統滴灌模式相比，實用型滴管模式的兩次灌水施肥間隔是變化的，間隔時間的長短受該階段棚室內的環境及番茄長勢影響，從而做到了變量水肥管理。傳統滴灌模式共灌水9次，施肥4次，實用型滴灌模式共灌水施肥17次。在番茄坐果期，采用張力計進行監測土壤含水量的變化，當張力計度數大于35 kPa時，此時土壤相對含水量約為75%田間持水量，灌溉5 mm，能使供給的水分和養分保持在根層(0～30 cm土層)，并且根層土壤相對含水量維持在75%～100%FC范圍內，完全能夠滿足番茄對水分的需求實現豐產[15,16]，因此，保持根層水分供應強度與植株耗水強度相一致是番茄增產和提高水分利用效率的重要原因之一。

表2 兩種滴灌模式對番茄灌溉水利用率和肥料偏生產力的影響

2.3 番茄果實品質

從番茄果實品質數據表3可以得出，與傳統滴灌模式相比，實用型滴灌模式處理對果實維生素C含量、硝酸鹽含量、可溶性總糖含量、可滴定酸含量及糖酸比均沒有產生顯著影響。這說明實用型滴灌模式水肥投入的減少并沒有造成對番茄果實品質不利的影響。

表3 傳統滴灌模式和實用型滴灌模式對番茄品質的影響

2.4 番茄拉秧后不同土層土壤理化性質

從不同土層土壤理化性狀的數據圖2可以看出，番茄拉秧后，相比于傳統滴灌模式，實用型滴灌模式處理顯著降低了0～20 cm土層的堿解氮、速效磷、速效鉀含量及全鹽含量，其他土層理化性狀數據差異不顯著，有效避免了表層土壤養分的累積及鹽漬化，防止土壤質量進一步惡化[17,18]。另外，實用型滴灌模式處理可顯著降低深層土壤(20～40 cm)的土壤含水量，避免土壤水分向下運移造成水分浪費，這與前人的研究結果基本一致[19,20]。說明實用型滴灌模式可降低表層土壤養分的累積及水分的向下滲漏，是一種有效保護土壤環境的水肥管理方式。

圖2 傳統滴灌模式和實用型滴灌模式對拉秧后不同土層土壤理化性質的影響

3 結 語

土壤含水量的有效性跟土壤結構有關，不同類型的土壤，適合番茄生長的土壤含水量下限值也不一致，所以利用土壤含水量高低確定土壤水分的有效性，實用性比較差。但張力計可以測量土壤的基質勢，土壤基質勢能夠很好地反映土壤水分有效性，受土壤水分絕對值大小影響較小。目前真空表負壓計在國內已有很多廠家生產，價格相對低廉，因此，在番茄生產中應用負壓計來制定灌溉施肥制度是比較實用的。

相比于傳統滴灌模式，采用張力計的實用型滴灌模式可節水40.4%，節肥45.6%，番茄產量提高8.6%，灌溉水利用率提高82.1%，肥料偏生產力著提高99.5%。另外，該模式可降低土表層壤養分的累積及水分的向下滲漏。這些結果表明的水肥一體化實用型滴灌模式是可以在番茄生產實踐中進行推廣應用的。

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