灌溉對土壤水氮變化及番茄生長、養分吸收的影響研究綜述

閆 波 魏 樣 孫嬰嬰

（1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075；2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司，陜西 西安710075；3.國土資源部退化及未利用土地整治重點實驗室，陜西 西安 710075；4.陜西省土地整治工程技術研究中心，陜西 西安 710075）

水分是影響番茄產量與品質的主要因素之一。在節約生產成本的前提下，番茄虧缺灌溉被大量學者研究，結果表明虧缺灌溉可以提高番茄果實的品質，增加果實維生素C含量、糖酸比等。但是，虧缺灌溉會對番茄產量造成不良影響，降低掛果率、單果質量等。番茄種植戶普遍對番茄品質要求較低，盲目追求提高番茄產量，普遍采用肥大水勤的管理模式，過量的養分投入，既增加了成本，氮磷鉀等大量施用的養分還會聚集在上層土體內，造成養分失衡，進而影響番茄產量和品質；過量灌溉不但增加了生產成本，浪費緊缺的水資源，還會造成養分淋溶，污染地下水。

1 灌溉對土壤水分變化的影響

在日光溫室作物管理過程中，灌溉制度是決定土壤水分的主要因素之一。鄭國保等［1］利用時域反射儀研究了在相同灌水量下不同灌水次數對土壤含水量變化的影響，其研究落點于土壤0～180 cm的深度范圍內，在此范圍內，土壤貯水量變化有明顯的分層現象，變化最為激烈的深度范圍為0～60 cm；60～100 cm的深度范圍內，土壤貯水量變化劇烈程度逐漸降低；100 cm以下的土壤基本無明顯變化。因此，可以根據土壤水分運移規律將土壤水分的垂直變化分為4層，即活躍層（0～30cm）、次活躍層（30～60 cm）、緩變層（60～100 cm）和均穩層（100～180 cm）。作物生育期內依靠根系主要吸收活躍層貯存的水分，少量吸收次活躍層內貯存的水分，因此灌水頻次越小，對根系范圍內的土壤貯水消耗越多，易引發0～30 cm土壤（活躍層）和30～60 cm（次活躍層）土壤水分虧缺；灌水頻次越高，對土壤貯水消耗越少。賀軍奇等［2］利用時域反射儀研究了土壤水分特征曲線在不同灌溉定額下的變化情況，在相同條件下，當灌溉定額從900 m3/hm2上升至1 200 m3/hm2時，相對應的土壤水分特征曲線從“3”型變化為“7”型，再提高至1 500 m3/hm2，由“7”型變化為“2”型，形象地描述了灌溉定額對不同深度土壤貯水量變化的影響。

2 灌溉對土壤硝態氮淋失的影響

水分是養分在土壤中運移的載體，氮素在土壤中的遷移主要受水分條件的影響，隨水淋失是硝態氮從土壤進入水體等環境的主要方式之一。在耕作條件下，降雨、土壤質地是影響淋失量的重要自然因素，而灌溉、施肥狀況和耕作方式等則是影響氮素淋失的主要人為因素［3］。

降雨量大或灌溉定額高的情況下，進入土壤的水分若是超出土壤田間持水量，水分就會向土壤下層轉移。在此種情況下，土壤中的硝態氮除去被植物吸收利用的部分，很大一部分會溶解在水中，隨著入滲水流向土壤下層運移，而由于作物根系主要集中在土壤表層，這部分硝態氮遷移到土壤下層后不易被吸收利用，造成淋溶損失。王興武等［4］在不同氮肥施用量梯度下設計了不同灌溉量種植夏玉米，發現0～50 cm土壤含水量保持田間持水量的85%的高水處理硝態氮含量最高值出現的深度比低水處理（0～50 cm土壤含水量保持在70%田間持水量）深40 cm，表明施氮量一致的情況下，灌溉量越高對硝態氮的垂直運移驅動效應越明顯，硝態氮淋溶損失的潛在風險越高。范鳳翠等［5］研究了灌溉不施肥條件下和灌溉施肥條件下番茄膜下溝灌灌溉量與土壤硝態氮的根層外滲漏關系，通過相關性分析研究灌水量與根層土壤硝態氮的淋溶、保蓄特征的關系，得出以下結論：灌溉不施肥條件下，0～40 cm土壤層硝態氮淋溶量（Y1）和淋溶率（Y2）與灌溉量（X）直線相關，公式為Y1=0.948X-9.954（R2=0.969 0）、Y2=10.758X-108.950（R2=0.973 8），灌溉施肥條件下灌溉量與硝態氮的保蓄率和滲漏率亦呈直線關系；灌溉均會引起淺根層（0～20 cm）硝態氮淋溶。降雨即為自然狀態下的灌溉。因此，降雨對土壤硝態氮淋失的影響于灌溉對硝態氮淋失的影響有借鑒作用。王輝等［6］通過觀測人工模擬降雨及天然降雨下土壤氮素的淋溶遷移過程研究了水分對黃土坡地氮素淋失的影響，結果表明黃土坡地底部硝態氮含量高于本底值，有明顯的累積，黃土坡頂部硝態氮含量顯著降低，降雨促使硝態氮向下遷移淋失（4 mm的降雨量可使土壤中的硝態氮下滲1 cm），且降雨量（X）與硝態氮淋溶深度（Y1）、淋失量（Y2）線性正相關（Y1=0.248 7X，Y2=0.229 0X+25.4）。

3 灌溉對番茄水分利用效率的影響

水分利用率是決定灌溉制度是否合理的關鍵因素之一。翟亞明等［7］研究表明，與傳統灌溉模式相比，滴灌可以使溫室番茄的凈光合速率峰值提前，提高水分利用率；增加單位時間內的灌溉頻次是有效提高灌溉定額較低時溫室番茄水分利用率的方法。焦艷平等［8］研究表明灌溉水利用率隨灌水量增大而下降。孫磊等［9］研究發現，只有當灌溉定額處于適當范圍內（保持土壤含水量占田間持水量的百分比：苗期60%～65%，開花結果期70%～75%，結果期70%～75%），才有利于番茄增產和水分利用率的提高，過高或過低均會產生不利影響。周博等［10］通過對比同一施肥量下節水灌溉與常規灌溉條件下番茄的水分利用效率差異，得出采用節水節肥的措施雖然未能顯著增加番茄的產量，但能提高番茄的水分利用率、降低生產成本的結論。水分是影響作物產量的主要因素之一［11］。Harmanto等［12］研究表明當番茄產量達到96.9 kg/hm2時，水分利用率呈現最小值（62.28 kg/m3）。

4 灌溉對番茄生長、產量和品質的影響

近年來，隨著水資源量的減少和地下水硝銨態氮污染風險的提高，灌溉制度對作物產量、品質的影響受到越來越多國內外學者的關注。焦艷平等［7］通過研究發現番茄的株高、葉面積和葉綠素都隨著灌水量的提高趨于增加；灌水量越大，產量越高；番茄果實的維生素C含量隨灌水量的增加而降低。安順偉等［13］研究表明，隨著灌水量的減少，常規灌水量下浮25%處理番茄產量最高，而常規灌水量下浮50%處理與常規灌水量相比番茄產量有所下降，番茄果實可溶性固形物、維生素C、有機酸含量和糖酸比均隨灌水量降低呈增加趨勢，番茄果實品質有所提高。劉明池等［14］對不同品種的大果番茄和櫻桃番茄的研究表明，虧缺灌溉條件下，隨土壤水分含量的降低，番茄的品質不斷提高，但產量普遍降低。劉海濤等［15］研究表明，灌水量x與產量y的關系為y=0.036x+247.92（R2=0.979），灌水量減少，產量降低。陳秀香等［16］通過研究發現水分虧缺會明顯改善果實風味品質，果實中可溶性糖、有機酸、可溶性固形物等含量增加，糖酸比提高，這與虞娜等［17］的研究結果相一致。梁玉芹等［18］研究發現日光溫室冬春茬番茄不同灌水量處理下（300、225、150、75 m3/hm2），隨著灌水量的減少，番茄產量呈逐漸降低趨勢，但果實的品質指標（可溶性固形物含量、可滴定酸含量和維生素C含量）以及水分利用率均呈現逐漸上升的趨勢。

5 結語

灌溉制度是影響土壤水分、養分淋失以及作物生長、產量和品質的主要因素，虧缺灌溉會提高作物果實的品質，但會導致產量下降。灌溉量大，能夠提高作物的產量，但會導致養分淋失。因此，合理制定灌溉制度，對于保證農民增收、減少養分和水分浪費以及減輕地下水污染有重要意義。