不同水肥處理對冀西北高原日光溫室架豆產量及品質的影響

王 鑫，劉晶晶，張小帥

(1.張家口市農業高效節水研究所，河北 張家口076450； 2.張家口市農業科學院，河北 張家口075000)

0 引言

架豆是冀西北高原地區設施蔬菜中的主要作物，由于經濟效益良好，發展迅速，現階段冀西北高原地區年播種面積達2 000 hm2左右[1]。但在具體的生產過程中，也出現了我國農業生產過程中灌溉水和肥料的利用率低下，土壤和水體污染嚴重的通病。

水肥是農業生產的重要資源，是農作物高產的基本保障，同時也是影響果實品質的主要因素，在不同水肥處理作用過程中可產生協同效應、疊加和拮抗作用，兩者間相互影響、相互制約，采用水肥耦合技術可以有效減少水資源的浪費，避免過量施肥對環境的污染和破壞[2-7]。目前，對小麥、水稻、玉米、馬鈴薯等露天農作物的研究已較為深入，對日光溫室作物的研究主要集中于番茄、黃瓜、辣椒等常見溫室蔬菜，而針對架豆的研究仍停滯在栽培技術上[8-16]。

以文獻[17]的研究為基礎，在冀西北高原地區獨特環境氣候條件下，對日光溫室膜下滴灌架豆開展不同水肥組合影響其產量及品質的試驗研究，得出該區域日光溫室膜下滴灌架豆最優水肥配比，為冀西北高原地區發展日光溫室膜下滴灌架豆產業，建立一整套灌溉施肥體系提供科學可信的基礎。

1 材料與方法

1.1研究區概況

試驗在張家口市農業高效節水研究所的日光溫室中進行，位于張家口市張北縣張北鎮廟灘村，東經114°40′，北緯41°11′，海拔1 382 m，為典型的冀西北高原。氣候為典型的寒溫帶半干旱大陸性季風氣候，降水稀少，氣溫低、晝夜溫差大，多風、蒸發強烈。年日照時間2 844.0 h，日照百分率67.0%，年平均氣溫3.5 ℃，年大于10 ℃積溫1 989.0 ℃，無霜期120 d，多年平均降水量380 mm，多年平均蒸發量1 655 mm[18]。

試驗區土壤以農牧交錯地帶典型的栗鈣土為主，土壤耕作層pH值8.34，有機質23.36 g/kg，全氮0.14%，速效磷52.93 mg/kg，速效鉀216.40 mg/kg，土壤干容重1.704 g/kg，田間持水量15.75%。

1.2試驗材料

供試作物為架豆，品種為“綠劍”，具有生長勢強、甩蔓早、花白色、青莢綠色、扁條形、早熟和豐產的特點。

肥料：有機肥(羊糞，全氮含量0.62%，有機質含量87.53 g/kg，速效磷含量1 859.02 mg/kg，速效鉀含量9 636.00 mg/kg，緩效鉀含量240.00 mg/kg)；復合型底肥(N∶P∶K=18∶18∶18)；I型復合肥(N∶P∶K=17∶17∶17)；II型復合肥(N∶P∶K=18∶6∶24)；硝酸按鈣(水溶鈣含量19%)。

1.3試驗設計

試驗為水分與肥力雙因素試驗，設置2個灌溉制度和4個施肥量，分別以Wi(i=1，2)和Fj(j=1，2，3，4)表示，不同水肥組合方式如表1所示。為與當地農戶的生產方式進行對比，依據當地灌溉施肥習慣設置一個對照處理(CK)，本試驗共計9個處理。

表1 不同水肥組合

灌溉水平如下。W1，苗期灌水150 m3/hm2，抽蔓期灌水180 m3/hm2，結莢期灌水6次，灌水定額180 m3/hm2，灌水周期6 d。W2，苗期灌水150 m3/hm2，抽蔓期灌水180 m3/hm2，結莢期灌水9次，灌水定額135 m3/hm2，灌水周期4 d。CK，苗期灌水180 m3/hm2，抽蔓期灌水180 m3/hm2，結莢期灌水12次，灌水定額180 m3/hm2，灌水周期3 d。所有處理初花期均不灌水。

施肥水平如下。F1，底肥為有機肥75 000 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復合肥120 kg/hm2，結莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復合肥120 kg/hm2、硝酸鈣45 kg/hm2。F2，底肥為有機肥75 000 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復合肥150 kg/hm2，結莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復合肥150 kg/hm2、硝酸鈣60 kg/hm2。F3，底肥為有機肥75 000 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復合肥180 kg/hm2，結莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復合肥180 kg/hm2、硝酸鈣75 kg/hm2。F4，底肥為有機肥75 000 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復合肥210 kg/hm2，結莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復合肥210 kg/hm2、硝酸鈣105 kg/hm2。CK，復合型底肥600 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復合肥150 kg/hm2，結莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復合肥450 kg/hm2。所有處理在苗期和初花期均不施肥。

處理小區面積為9.1 m×7.8 m=70.98 m2，每個處理設置3個重復，兩側設置保護區，各處理采用完全隨機排列。采用起壟、覆膜、直播的方式種植架豆，壟面60 cm，壟底80 cm，壟間距50 cm，每壟起2行，壟上覆黑色地膜，行距為40 cm，株距40 cm。灌水方式為膜下滴灌，滴灌帶流量為3.0 L/h，滴頭間距為300 mm，管徑16 mm，壁厚0.18 mm，一條滴灌帶控制兩行，灌水采用水表計量(精度為0.01 m3)。

1.4測試項目

土壤含水率：利用TRIME每2～3 d測定土壤水分，灌前灌后必測。試驗開始前利用烘干法對其進行校核。

灌溉水量：記錄各個試驗小區的灌溉水量、灌水時間。

施肥量：記錄追肥的種類、施用量、施用時間和施用方法。

小區產量：根據各小區生長情況適時采收，取每小區內固定行測定產量；記錄優質架豆質量，以便計算優質率。

商品品質檢測項目：采用每小區隨機抽樣10次重復，測定架豆果實莢長、莢寬、莢厚、單莢質量。

營養品質檢測項目：蛋白質(凱氏定氮法)、粗纖維(過濾法)、Vc(鉬藍比色法)[19-21]。

1.5數據處理

采用Microsoft Excel 2007軟件進行數據統計并制作圖表，采用SPSS 19.0統計軟件進行方差分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1不同處理對架豆產量及水分利用效率的影響

如圖1所示，不同水肥處理對架豆產量的影響不同。不同水肥交互作用對架豆產量的影響達到極顯著水平(P水肥=0.007 7<0.01)，當灌溉水平為W1，施肥水平為F3時，架豆產量最高，為37 178.30 kg/hm2，并顯著高于其他處理。不同灌溉水平間的架豆產量差異不顯著(P水=0.63>0.05)。不同施肥水平間的架豆產量差異顯著(P肥=0.033<0.05)，在W1灌溉水平時，架豆產量隨肥力的提高，先升高后降低，當肥力水平為F3時，產量達到最高；在W2灌溉水平時，架豆的產量隨肥力的提高，先升高后降低，當肥力水平為F2時，產量達到該灌溉水平下的最高值，但低于W1F3處理。因此，水肥交互作用對架豆產量的影響極顯著，相同灌溉水平時，架豆產量隨施肥量的增加，先升高后降低。CK的水分利用效率(WUE)最低，為179.72 kg/(hm2·mm)，與其他各處理均達到極顯著差異水平，W1F3的WUE達到最高，為251.73 kg/(hm2·mm)，比CK提高40%。

圖1 不同處理對架豆產量的影響Fig.1 Effects of different treatments on yield of pole bean

對比W1F3與CK，發現：W1F3的產量提高8.65%，優質產量提高11.02%，優質率提高2.16%，水分利用效率提高40.00%，但節水44.05%，節肥37.00%。可見，適當的減少灌溉及施肥，不僅可以增加產量，也能提高作物的水分生產效率。

2.2不同處理對架豆果實品質的影響

作為表征不同水肥組合優劣的重要指標，蔬菜的品質與產量具有相同的重要性。架豆屬于連續分批采收的蔬菜，進入采摘期后，從每個處理內選取3～5個商品莢作為樣品(按隨機原則抽取具有代表性樣本)，進行了品質檢測。如圖2所示，不同水肥處理對架豆果實營養品質的影響不同。

圖2 不同處理對架豆果實營養品質的影響Fig.2 Effects of different treatments on nutritional quality of pole bean

相同灌溉水平下，架豆果實的粗蛋白含量隨肥力的增加，先升高后降低。相同施肥水平下，架豆果實的粗蛋白含量隨水分的增加而降低。當灌溉水平為W1，施肥水平為F2時，架豆果實的粗蛋白含量最高，為1.37 g/100g，與除W1F3和W2F2外的其他處理達到顯著差異水平。經方差分析可知，灌溉和施肥水平因子對架豆果實的粗蛋白含量的影響極顯著(P水=0.006<0.01，P肥=0.001<0.01)，但灌溉和施肥交互作用對架豆果實莢厚的影響不顯著(P水肥=0.47>0.05)。

不同灌溉施肥水平下，架豆果實的粗纖維含量略有差異，但經方差分析可知，灌溉和施肥水平兩因子及它們的交互作用對架豆果實的粗纖維含量的影響均未達到顯著水平(P水肥=0.72>0.05，P水=0.75>0.05，P肥=0.53>0.05)，所有處理間均未出現顯著差異。

相同灌溉水平下，架豆果實的VC含量隨肥力的增加，先升高后降低。相同施肥水平下，架豆果實的VC含量隨水分的增加而降低。當灌溉水平為W1，施肥水平為F3時，架豆果實的VC含量最高，為0.205 g/100 g，與其他處理均達到顯著差異水平。經方差分析可知，灌溉和施肥水平因子及它們的交互作用對架豆果實的VC含量的影響均達到極顯著水平(P水=3.94E-06<0.01，P肥=1.02E-10<0.01，P水肥=0.007<0.01)；與梁銀麗等對日光溫室豇豆的研究結果一致[22]。

3 結論

對不同水肥處理下冀西北高原日光溫室架豆產量及品質進行了分析，得出以下結論。

(1)適當減少灌溉及施肥，不僅可以增加產量，也能提高作物的水分生產效率。

(2)不同水肥處理對架豆果實品質的影響不同。

(3)優化冀西北高原地區日光溫室膜下滴灌條件下架豆水肥制度，建立高產優質、水肥高效利用的灌溉施肥技術體系。建議使用如下水肥制度：苗期灌水1次，灌水定額150 m3/hm2，不施肥；抽蔓期灌水施肥1次，灌水定額180m3/hm2，施用復合肥180 kg/hm2；初花期進行蹲苗；結莢期灌水9次，灌水定額180 m3/hm2，灌水周期6 d，隨水施肥3次，每次施用高鉀復合肥180 kg/hm2及硝酸鈣75 kg/hm2。