日光溫室水氮減量對番茄生長、產量及品質的影響

張玲麗， 張學科

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

日光溫室是我國北方設施栽培的主要形式，因其能夠反季節供應蔬菜、水果等園藝作物，在我國北方農業發展中起著極其重要的作用[1]。寧夏設施農業同其他省份一樣，近10年來飛速發展，統計結果表明，1990年寧夏設施栽培面積僅為0.10萬hm2，截至2016年底，設施面積已超過6萬hm2[2]。在設施農業快速發展的同時，生產中出現了一些亟待解決的問題，如次生鹽漬化加重、土傳病蟲害蔓延、連作障礙明顯、水肥管理技術落后等，其中大水大肥問題非常嚴重[3]。長期大量施氮以及不合理的灌溉，導致蔬菜品質下降[4]，土壤硝態氮淋失嚴重，不僅造成水肥資源浪費，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設施農業可持續發展具有重要意義。

前人關于不同灌溉對番茄生長及產量影響的報道很多，研究表明，與傳統的溝灌相比，滴灌能顯著增加番茄生物量和產量[6-7]，水肥一體化技術，不僅能促進番茄對養分(氮、磷、鉀)的吸收，同時能顯著提高肥料利用率[8]，可以節約氮肥20%～40%[9-10]，節約水分31%～37%[11]，產量提高 3.7%～12.5%[12]。

有研究報道，過量的氮投入對作物產量無明顯影響反而造成果實品質的下降[13]。前人盡管關于滴灌條件下水、氮用量比例的研究很多，但在寧夏設施養分極不均衡的沙質土壤條件下，適宜的水肥管理技術還不成熟，因此，本試驗探究不同水、氮水平下日光溫室番茄生長、產量及品質的關系，尋求適宜的灌水量及施肥量，為寧夏水肥一體化技術提供理論與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

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

1.2 供試土壤

試驗地耕層土壤(0～20 cm)質地為沙質壤土，試驗前土壤pH值為7.75，全鹽量2.52 g/kg，有機質含量為11.4 g/kg，土壤礦質態氮、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 試驗設計與實施

試驗為灌水量(W)、施氮量(N)2因素田間隨機區組設計，4個處理、1個對照，每處理重復3次，每重復小區面積為72.0 m2，對照小區面積為108 m2。

表1 田間試驗設計

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6壟12行，壟間距 1.5 m，壟高15 cm，每小區間設1壟作為保護行，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。

各試驗小區均以羊糞為底肥，用量為60 m3/hm2，于2015年12月底施入，氮肥按試驗設計量施入，磷鉀肥按純量為450、600 kg/hm2施入。磷肥量與有機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。追肥方法為對照按溝內撒施、滴灌沖入施肥罐，水肥一體施入。

滴灌采用膜下滴灌，灌水時間依據天氣及張力計讀數確定，各處理灌水時間一致，灌水量通過水表控制。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 樣品采集 在番茄定植前取基礎土壤樣品，測定基本理化性狀；按小區記錄果實產量并在收獲時記錄番茄根、莖、葉生物量。收獲時取番茄根、莖、葉鮮樣品。

1.4.2 土樣測定 土壤基礎養分采用以下常規方法測定[14]：全鹽含量——電導法、pH值——pH計、有機質含量——重鉻酸鉀容量法、礦質氮含量——連續流動分析儀、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——卷尺測定，根系吸收面積——乙烯蘭染色法，根系體積——排水法，生物量、產量——稱重法，可溶性固形物——糖度計法，有機酸——滴定法，硬度——硬度計法。果實成熟后按小區采摘記錄產量，最后計算總產量。

1.5 數據分析

用Excel 2007和SAS V8進行數據統計分析，LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 減水減氮對番茄生長的影響

2.1.1 減水減氮對番茄地上部生長的影響 不同水氮處理下番茄地上部生長情況顯示，滴灌條件下番茄株高、莖粗均顯著高于CK(溝灌+習慣氮肥用量)(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，莖粗無顯著變化。由此可見，溝灌下大水大肥并未使番茄地上部有較大生長量，滴灌更有利于其地上部生長；沙質土壤條件下較多的水分能使番茄生長較高，減量施肥會影響番茄株高生長。

2.1.2 減水減氮對番茄根系生長的影響 盛果期不同水氮處理下番茄根系生長情況表明，滴灌條件下番茄根系體積、吸收面積、比表面積和根長均顯著高于CK(溝灌+習慣氮肥用量)(表2)。滴灌條件下減少水分，根系體積明顯增加，但其他參數無明顯變化；減氮對根系各參數均無明顯影響。沙質土壤保水保肥性差，當水分較少時，為吸取較多水分及養分，根系體積會增加，這是植物適應逆境的表現。

表2 減水減氮對番茄盛果期根系特性的影響

注：同列數據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 減水減氮對生物量及產量的影響

減水減氮對番茄各器官生物量累積影響顯著，結果見圖2。CK(溝灌+習慣氮肥用量)處理根、莖、葉、果實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、果實產量均顯著降低；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量并無顯著差異。由此結果可發現，溝灌下大水大肥能夠維持一定的產量水平，與減水40%相比產量較高，但與滴灌下減少20%相比，產量明顯減少；從生物量各指標看大水大肥下番茄生長并非最佳。滴灌下減水20%時產量最高，番茄其他各器官生物比例也最佳，可見以產量為目標，對沙質土壤減水20%的灌水量較為合適。

2.3 減水減氮對番茄品質的影響

不同水氮處理對番茄品質有顯著影響，滴灌條件與溝灌相比，番茄各品質指標與減水減肥量密切相關(表3)。滴灌條件下不同減水量相比，減水40%后單果質量、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%后單果粒質量、體積、密度均明顯減少，其他指標無明顯變化。由此可看出，不同灌水量對番茄品質指標影響很大，灌水量較少時表觀品質指標明顯降低，但營養指標能夠提高；較少的施肥量會使表觀指標減少，但不會影響番茄營養指標。

3 討論與結論

在常規灌溉方式+習慣氮肥用量下，水、氮用量均為最大水平，但番茄產量、品質均明顯低于滴灌條件下減水減氮的處理，可見，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。與其他減水減肥的試驗相比[14-15]，在保持產量不變的情況下，此研究能夠減少的水量較少，原因在于試驗區土壤類型不同，對黏土或壤土來說，保水保肥性強，因此在原溝灌水量的情況下可大幅減少灌水量，但對寧夏沙質土壤來說，沙土層較厚，水分極易發生滲漏，因此灌水量的減少幅度相對較小。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題，在生長期每進行3次滴灌后須進行1次溝灌進行洗鹽，因此從滴灌用水量來看也要比其他研究用水量多。

表3 減水減氮對溫室番茄品質的影響

從本研究看到，滴灌條件下灌溉量減少20%番茄產量較高，減水40%番茄營養品質較高；相同灌水量減肥并未明顯影響番茄營養品質及表觀品質。其他研究也有類似結果[16]，較高的灌水量能夠明顯提高作物產量，但較高的番茄品質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中，目前正在推廣水肥一體技術，此技術在實施前期安裝管道、施肥罐等系統須有一定的經濟投入，因此在目前的生產現狀下，應保證農戶有較高的經濟收益，在滴灌條件下減水20%+減肥40%在沙質土壤日光溫室中值得推薦。