水肥供應(yīng)對(duì)溫室滴灌施肥番茄生長(zhǎng)及水氮利用的影響

張 燕，張富倉(cāng)，強(qiáng)生才,李志軍

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院， 山西 太谷 030801；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100)

水肥供應(yīng)對(duì)溫室滴灌施肥番茄生長(zhǎng)及水氮利用的影響

張 燕1,2，張富倉(cāng)2，強(qiáng)生才1,2,李志軍2

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院， 山西 太谷 030801；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100)

利用溫室小區(qū)試驗(yàn)，以番茄“惠玉0806”為供試品種，研究了不同水肥供應(yīng)對(duì)溫室滴灌施肥番茄的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及水氮利用的影響。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)灌水水平：高水I1(100%ET0)、中水I2(75%ET0)和低水I3(50%ET0)；以及3個(gè)施肥水平：高肥F1(N 480 kg·hm-2、P2O5240 kg·hm-2、K2O 300 kg·hm-2)，中肥F2(N 360 kg·hm-2、P2O5180 kg·hm-2、K2O 225 kg·hm-2)和低肥F3(N 240 kg·hm-2、P2O5120 kg·hm-2、K2O 150 kg·hm-2)，共9個(gè)處理。結(jié)果表明：當(dāng)水肥供應(yīng)模式為I2F2時(shí)，莖粗增長(zhǎng)量、產(chǎn)量、干物質(zhì)累積量、水分利用效率和灌溉水利用效率均最高，其值依次為10.3 mm、102 042.3 kg·hm-2、37 192.3 kg·hm-2、352.8 kg·mm-1·hm-2和372.6 kg·mm-1，并進(jìn)一步提高了其氮肥偏生產(chǎn)力(133.4 kg·kg-1)，同時(shí)使得其成熟期0～50 cm土層殘留硝態(tài)氮含量較低(105.3 mg·kg-1)。灌水量低的處理(I3)產(chǎn)量降低的同時(shí)，增加了土層殘留硝態(tài)氮含量；充分灌水(I1)處理較之于I2處理主要降低了水分利用率，而土壤殘留硝態(tài)氮累積量無(wú)差異。從總體變化趨勢(shì)看，中水中肥(I2F2)模式在高產(chǎn)高效的同時(shí)，可降低土壤殘留硝態(tài)氮含量，可認(rèn)為是基于本試驗(yàn)條件下較適宜的水肥組合。

番茄；產(chǎn)量；滴灌；施肥；水分利用效率；土壤殘留硝態(tài)氮；肥料偏生產(chǎn)力

番茄是我國(guó)北方溫室大棚栽培的重要蔬菜作物之一，實(shí)際生產(chǎn)中，農(nóng)民為提高產(chǎn)量，水肥過(guò)量投入非常普遍[1-3]，其中以過(guò)量施用氮肥現(xiàn)象最為突出。然而，水肥過(guò)量投入后果非常嚴(yán)重，一方面，過(guò)量氮肥投入，并不會(huì)提高產(chǎn)量，反而降低了氮肥利用率，并引起土壤硝態(tài)氮的大量累積，另一方面，過(guò)量灌溉進(jìn)一步加劇了硝態(tài)氮向土壤深層的淋失，誘發(fā)了一系列環(huán)境問(wèn)題[4-5]。因此，從節(jié)約水肥資源角度，找到一種適宜的水肥供應(yīng)比例，采用既經(jīng)濟(jì)又能有效促進(jìn)番茄生長(zhǎng)的方式尤為必要。

提高水氮利用率的核心是確定適宜的施肥量、灌水量及灌溉制度。前人很多研究表明，膜下滴灌施肥技術(shù)可顯著提高作物水分利用率[6-10]。關(guān)于滴灌施肥條件下水肥耦合對(duì)溫室番茄產(chǎn)量、生長(zhǎng)及水氮利用等方面的研究較多[11-15]。陳碧華等[11]通過(guò)設(shè)置不同灌水下限，以及不同的N、P用量，建立了番茄的生長(zhǎng)指標(biāo)與灌水量和施肥量的回歸模型。袁宇霞等[15]基于灌水下限和施肥量研究了二者交互對(duì)番茄生長(zhǎng)和生理特性的影響。向友珍[16]等在不同水氮條件下建立了甜椒的臨界氮稀釋曲線?？梢钥闯銮叭搜芯慷嗉性诨诠嗨孪薮_定灌水量以及氮素對(duì)作物水肥利用等方面的研究。但是，基于灌水下限計(jì)算出的灌水量其精度遠(yuǎn)低于利用Penman-Monteith公式計(jì)算所得[17]，且不同計(jì)算方法所得灌水量會(huì)進(jìn)一步影響水分利用率和土壤氮素的淋失[18]。此外很少有考慮N，P，K三者之間配比的研究，單純?cè)鍪┑识煌皆黾酉鄳?yīng)比例的磷肥和鉀肥可能會(huì)抑制氮素的增產(chǎn)效應(yīng)。

為此，本研究基于Penman-Monteith精確計(jì)算番茄全生育季需水量，同時(shí)設(shè)計(jì)了3種N，P，K肥料配比，意在研究采用滴灌施肥方式時(shí)，不同水肥供應(yīng)模式對(duì)番茄生長(zhǎng)、產(chǎn)量、水氮利用效率和成熟期土壤根區(qū)硝態(tài)氮含量的影響，最終為陜西關(guān)中地區(qū)溫室番茄提供一種基于高產(chǎn)和水肥高效的水肥供給模式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

試驗(yàn)于2012-08—2013-01在西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地位于東經(jīng)108°40′，北緯34°18′, 試驗(yàn)站海拔521 m，年平均氣溫13℃，年平均降水量578.9 mm，且主要集中在7—9月三個(gè)月，年平均蒸發(fā)量1 500 mm，站內(nèi)設(shè)有縣級(jí)氣象站，按照國(guó)家氣象局的《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》[19]標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行氣溫、濕度、降水、日照、水面蒸發(fā)、風(fēng)速、氣壓和地溫觀測(cè)，并設(shè)有自動(dòng)氣象站記錄氣溫、相對(duì)濕度、太陽(yáng)輻射和風(fēng)速。溫室長(zhǎng)76 m，寬8.5 m，種植區(qū)面積70 m×7 m。溫室東西走向，與其他溫室互不遮陰，覆蓋聚乙烯薄膜。土壤類型為褐土，質(zhì)地為重壤土。0～20 cm土壤的理化性質(zhì)為：pH值7.8、有機(jī)質(zhì)15.02 g·kg-1，全鉀(K2O)16.8 g·kg-1，全氮0.87 g·kg-1，全磷0.55 g·kg-1，堿解氮78.32 g·kg-1，速效磷13.50 g·kg-1。0～100 cm土層的田間持水量為23%～25%，凋萎含水量為8.5%(以上均為質(zhì)量含水量)。溫室內(nèi)同時(shí)設(shè)有小型氣象站，可自動(dòng)記錄氣壓、溫度、光合有效輻射、相對(duì)濕度和太陽(yáng)輻射。

供試作物為番茄，選用當(dāng)?shù)胤哑贩N“惠玉0806”，其作物系數(shù)選取1.0。番茄于8月15日定植，定植時(shí)灌水27 mm，1月15日拉秧，采取壟作膜下滴灌種植模式，其中壟寬1.2 m，溝寬0.3 m，雙行栽植，番茄行距0.6 m，株距0.4 m，滴灌帶鋪放在兩行中間，滴頭距番茄根部0.3 m。番茄留四穗果摘心。滴灌施肥用尿素、磷酸一銨和硝酸鉀。磷鉀肥使用量分別為240 kg·hm-2P2O5和300 kg·hm-2K2O，滴灌施肥設(shè)備用液壓比例施肥泵裝置控制。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)灌水量和施肥量?jī)蓚€(gè)因素，灌水量以參考作物蒸發(fā)蒸騰量(ET0)為基礎(chǔ)，設(shè)三個(gè)水平，分別是100%ET0(I1)，75%ET0(I2)和50%ET0(I3)。施肥量設(shè)三個(gè)水平，分別是高肥F1(N 480 kg·hm-2、P2O5240 kg·hm-2、K2O 300 kg·hm-2)，中肥F2(N 360 kg·hm-2、P2O5180 kg·hm-2、K2O 225 kg·hm-2)和低肥F3(N 240 kg·hm-2、P2O5120 kg·hm-2、K2O 150 kg·hm-2)，共9個(gè)處理，3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積18 m2。各處理之間采取隨機(jī)排列。為防止各處理之間水肥互滲，各小區(qū)之間埋設(shè)0.5 m隔水膜。

溫室ET0計(jì)算由溫室內(nèi)安裝的全自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)獲得。由于溫室內(nèi)空氣邊界層屬非中性穩(wěn)定層結(jié)，蒸發(fā)和熱量傳輸仍然存在，但風(fēng)速為零。ET0計(jì)算依照王健等[20]的日光溫室Penman-Monteith修正公式。

為保證灌水量準(zhǔn)確均勻，采取固定水頭供水，每個(gè)小區(qū)裝有獨(dú)立的水表和閥門。緩苗結(jié)束后每7天灌一次水，灌溉定額按設(shè)計(jì)水平進(jìn)行。從定植到番茄摘心后整個(gè)生育期，處理I1、I2和I3的灌水量分別為356.2 mm、273.9 mm和191.6 mm，全生育期灌水量及溫室ET0的變化如圖1所示。施肥泵施用肥料比例按量(F1、F2、F3)與配比(1∶1∶2∶2∶2)分別在苗期、開花坐果期、第一穗果膨大期、第二穗果膨大期、第三穗果膨大期隨灌溉水滴灌施入。

圖1 番茄全生育期各水分處理累計(jì)灌水量和ET0周變化

Fig.1 The cumulative irrigation water and weekly variation ofET0during tomato growth season under different water treatments

1.3 觀測(cè)項(xiàng)目及方法

(1) 莖粗 番茄緩苗期結(jié)束后，依次在8月27日(緩苗結(jié)束時(shí))，9月21日(開花坐果期)，9月26日(第一穗果膨大期)，10月11日(第二穗果膨大期)，10月26日(第三穗果膨大期)，直至11月10日(留四穗果摘心時(shí))在各小區(qū)隨機(jī)選取5株測(cè)定植株莖粗，用游標(biāo)卡尺測(cè)定莖粗(從莖基部向上約1 cm處，縱橫測(cè)垂直交叉莖粗，取均值)。

(2) 干物質(zhì) 于成熟期每個(gè)處理隨機(jī)選3株進(jìn)行破壞性取樣，將地上部干物質(zhì)剪碎混勻后放入烘箱，先105℃殺青30 min后調(diào)溫至75℃烘為恒重，用百分之一天平稱重，以獲取干物質(zhì)值。

(3) 產(chǎn)量 于整個(gè)結(jié)果期在7 m長(zhǎng)的小區(qū)中間部分(即除去每個(gè)小區(qū)首部和尾部1 m的保護(hù)行)量取 4.5 m對(duì)各處理番茄鮮果進(jìn)行累計(jì)采收計(jì)數(shù)、稱重。

(4) 土壤水分和硝態(tài)氮含量 在番茄苗期和成熟期分別取土，測(cè)定0～50 cm土層的土壤含水量，在番茄成熟期于水平向距其根部10 cm處垂直取50 cm土樣，每10 cm測(cè)定土壤硝態(tài)氮含量。其中含水量通過(guò)烘干法測(cè)定，即將土樣放入烘箱中在105℃條件下，放置至少8 h以上后，用百分之一天平稱重。而土壤硝態(tài)氮含量的測(cè)定，首先將土樣陰干磨細(xì)后過(guò)篩，采用2 mol·L-1KCL(土液比1∶5)浸提，而后采用流動(dòng)注射分析儀(AutoAnalyzer-Ⅲ，德國(guó)Bran+Luebbe公司)測(cè)硝態(tài)氮(NO3--N)。

(5) 耗水量和水分利用效率 作物耗水量通過(guò)水量平衡法得到，ET=I-ΔW，式中，ET為耗水量(mm)；I為灌水量(mm)；ΔW為試驗(yàn)初期和末期0～50 cm土壤水分變化量(mm)。灌溉水利用效率(IWUE)=Y/I(kg·mm-1)；基于產(chǎn)量的水分利用效率(WUE)=Y/ET(kg·mm-1·hm-2)；基于干物質(zhì)累積量的水分利用效率(WUE)=干物質(zhì)累積量/耗水量，單位為kg·mm-1·hm-2，Y為番茄產(chǎn)量(kg·hm-2)，I為灌水量(mm)；肥料偏生產(chǎn)力(PFP)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施肥量，單位為kg·kg-1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理和誤差計(jì)算，利用DPS軟件中的Duncan多重比較法比較數(shù)據(jù)差異的顯著性。圖形通過(guò)origin 8.0軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄莖粗的影響

如圖2所示。隨著番茄生育期的推進(jìn)，不同處理的番茄莖粗均顯著增加，I2F2處理莖粗增長(zhǎng)量最多，增加量為10.3 mm；I3F3處理莖粗增長(zhǎng)量最小，僅增加了6.81 mm。生育期前期各處理莖粗增長(zhǎng)速度較快，但各處理間無(wú)顯著差異；生育期末期莖粗增長(zhǎng)速度變緩，各處理差異顯著。至留四穗果摘心時(shí)(11月10日)，在P=0.05水平下，各處理間達(dá)到顯著差異，I2F2莖粗最大，為14.93 mm，比處理I1F1高9.5%，但其灌水量與施肥量均比處理I1F1低25%，說(shuō)明高水高肥并不利于番茄生長(zhǎng)，造成了水肥的浪費(fèi)；I3F3莖粗最小，為11.35 mm，比I2F2低24.0%。

圖2 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄莖粗的影響

Fig.2 Effects of different irrigation and fertilizer treatments on stem diameter of tomato

2.2 不同水肥處理對(duì)番茄干物質(zhì)、產(chǎn)量及水分利用效率的影響

2.2.1 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄耗水量的影響 表1為不同水肥處理對(duì)番茄干物質(zhì)、產(chǎn)量及水分利用效率的影響。由表1可以看出，在同一水分水平下，耗水量在不同施肥處理之間的差異較小，I1、I2和I3水分條件下，平均耗水量依次為365.6、288.7 mm和204.8 mm。而在同一肥料水平下，耗水量與灌水量顯著正相關(guān)。F1施肥水平下，I1處理的耗水量分別比I2和I3高25%和75%。F2施肥水平下，I1處理的耗水量分別比I2和I3高26%和81%。F3施肥水平下，I1處理的耗水量分別比I2和I3高28%和80%。

表1 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄干物質(zhì)、產(chǎn)量及水分利用效率的影響

注：表中數(shù)值為平均值(n=3)，同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note: values are means(n=3), different letters in the same column indicate significant difference(P<0.05).

2.2.2 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄產(chǎn)量和干物質(zhì)量的影響 由表1可知，隨著灌水量和施肥量的增加，產(chǎn)量并沒(méi)有線性增長(zhǎng)，高水高氮條件下產(chǎn)量并未達(dá)到最大值，最高產(chǎn)量出現(xiàn)在處理I2F2(102 042.3 kg·hm-2)，其次分別為I1F2(98 301.5 kg·hm-2)，I1F1(89 173.4 kg·hm-2)。在同一水分水平下，番茄隨施肥量的增加呈“單峰型”變化趨勢(shì)。I1水分條件下，F(xiàn)2與F1和F3相比，分別增產(chǎn)10.2%和26.9%；I2水分條件下，F(xiàn)1和F3的產(chǎn)量分別比F2低15.5%和24.4%；I3水分條件下，F(xiàn)1和F3的產(chǎn)量分別比F2低了8.5%和15.3%。不同施肥水平下都呈現(xiàn)出I3處理產(chǎn)量均顯著低于I1和I2的趨勢(shì)，這表明水分虧缺不利于番茄增產(chǎn)。

番茄的高產(chǎn)以較高的干物質(zhì)累積為基礎(chǔ)。本研究中番茄植株干物質(zhì)量在不同灌水和施肥水平下表現(xiàn)出明顯的耦合交互作用，I2F2處理的番茄植株干物質(zhì)累積量最高，為37 192.3 kg·hm-2，處理I3F3最低，僅為24 775.6 kg·hm-2。充分灌水(100%ET0)條件下，平均植株干物質(zhì)量較25%虧水(75%ET0)條件僅提高了4.8%；25%虧水(75%ET0)條件下，平均植株干物質(zhì)量較50%虧水(50%ET0)增加了23.0%，水分虧缺顯著降低了植株干物質(zhì)量。F1和F3處理平均植株干物質(zhì)量較F2處理分別減少了6.3%和13.8%，過(guò)量施肥并不能提高植株干物質(zhì)量，適宜的施肥量(F2)對(duì)番茄植株干物質(zhì)累積量有明顯的促進(jìn)作用；在F1和F3肥料水平下，隨灌水量的增加干物質(zhì)累積量亦增加；F2施肥水平下，I2的番茄植株干物質(zhì)累積量分別比I1和I3高4.4%和38.0%。2.2.3 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄生育期水分利用效率的影響 由表1可知，灌溉水利用效率(IWUE)隨著灌水量的降低呈增大的趨勢(shì)，I1、I2和I3處理其平均灌溉水利用效率依次為：247.9、323.1 kg·mm-1和340.1 kg·mm-1。而F1、F2和F3處理其平均灌溉水利用效率依次為301.1 kg·mm-1、339.3 kg·mm-1和270.7 kg·mm-1，在同等水分條件下，灌溉水利用效率隨著施肥量的增加先增大而后降低，且降幅均大于增幅，其中I2F2處理的灌溉水利用效率最高，為372.6 kg·mm-1，與處理I3F2(369.3 kg·mm-1)差異不大，I1F3處理最低(217.5 kg·mm-1)。

基于產(chǎn)量和干物質(zhì)累積量的水分利用效率的影響，二者呈現(xiàn)出相似的變化規(guī)律(表1)。隨著灌水量的降低，基于產(chǎn)量的水分利用效率線性增加。I3水分條件下，基于產(chǎn)量的水分利用效率最大，其值為318.3 kg·mm-1·hm-2，分別較I1和I2水分處理高31.7%和3.9%，I3和I2的水分利用效率相差不大，這主要與I3處理產(chǎn)量較低有關(guān)。而基于干物質(zhì)累積量的水分利用效率亦與灌水量呈負(fù)相關(guān)，在同一水分條件下，肥料對(duì)其影響不顯著。

2.3 不同水肥供應(yīng)對(duì)土壤殘留硝態(tài)氮含量及氮肥偏生產(chǎn)力的影響

2.3.1 番茄成熟期土壤殘留硝態(tài)氮含量 圖3為番茄成熟期不同水肥處理土壤不同深度硝態(tài)氮含量。其中(a)、(b)和(c)分別為不同灌水量條件下的硝態(tài)氮分布曲線。在0～50 cm土層土壤累積硝態(tài)氮含量均為I3處理最高，且不同水分處理下土壤殘留硝態(tài)氮含量均隨著土層深度的加深而減??；I1、I2和I3處理，0～10 cm土層殘留硝態(tài)氮含量依次是其40～50 cm土層的2.5、2.7倍和1.6倍。此外，隨施肥量的增加，土壤剖面硝態(tài)氮累積量明顯增加，其中F1處理0～50 cm累積量最大，達(dá)到172.8 mg·kg-1，而F2和F3處理分別較F1處理降低了38.0%和47.3%。

圖3 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄成熟期土壤殘留硝態(tài)氮含量的影響

Fig.3 Effects of different irrigation and fertilizer treatments on soil nitrate residue content

2.3.2 水肥供應(yīng)量、產(chǎn)量和硝態(tài)氮含量間的關(guān)系 研究水肥供應(yīng)量、產(chǎn)量和硝態(tài)氮含量三者的關(guān)系可確定基于高產(chǎn)和低硝態(tài)氮?dú)埩魲l件下的適宜供水供肥量。如圖4所示，同等灌水量條件下，隨施肥量的增加產(chǎn)量總體呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，各灌水量條件下均表現(xiàn)為F2處理產(chǎn)量最大，其值依次為98 301.5、102 042.3、70 755.9 kg·hm-2。同時(shí)也可以看出，過(guò)量施肥(F1處理)均導(dǎo)致土壤殘留硝態(tài)氮含量顯著增加?；?氮供應(yīng)量-產(chǎn)量-硝態(tài)氮含量)三者綜合考慮，I2F2組合條件下，其能獲得最大的產(chǎn)量，與此同時(shí)土壤殘留硝態(tài)氮含量較低(105.3 mg·kg-1)；較高灌水量(I1)雖然硝態(tài)氮含量較低，但其增產(chǎn)不明顯，而較低灌水量(I3)不僅番茄產(chǎn)量降低，而且易在土體中殘留較高的硝態(tài)氮。

2.3.3 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄氮肥偏生產(chǎn)力的影響 肥料偏生產(chǎn)力(PFP)指單位投入的肥料氮所能生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量。由圖5可以看出，PFP與施肥量呈顯著負(fù)相關(guān)，與灌水量呈正相關(guān)。與F1處理相比，F(xiàn)2和F3處理PFP分別增大了50.4%和78.7%。I1處理和I2處理相差不多，I1處理平均PFP為122.6 kg·kg-1，僅比I2處理低0.5 kg·kg-1；I3處理PFP比I1處理降低了25.6%。其中，PFP最大值為151.9 kg·kg-1，即處理I1F3；其次為處理I1F3(151.9 kg·kg-1)；最小值出現(xiàn)在處理I3F1，為63.5 kg·kg-1。

圖4 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄產(chǎn)量及土壤殘留硝態(tài)氮含量的影響

Fig.4 Effects of different irrigation and fertilizer treatments on yield and soil nitrate residue content

3 討 論

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，在滴灌施肥條件下，隨著番茄生育期的推進(jìn)，莖粗持續(xù)增加，到番茄成熟期適量虧水(75%ET0灌水量)及中肥(I2F2)處理莖粗增長(zhǎng)量最多，為10.3 mm，充分灌水(100%ET0)及高肥(I1F1)處理較I2F2處理低9.5%，這表明過(guò)高的灌水施肥量在番茄生長(zhǎng)旺盛期反而會(huì)抑制莖粗增長(zhǎng)，這與武慧平等[21]的研究一致。而邢英英等[22]研究表明，滴灌施肥條件下番茄產(chǎn)量與灌水量和施肥量正相關(guān)，這種不同可能是試驗(yàn)所設(shè)置的施肥量不同引起的。本試驗(yàn)表明適量虧水(75%ET0灌水量)及中肥(F2)條件下番茄產(chǎn)量最高(102 042.3 kg·hm-2)，比充分灌水(100%ET0)及高肥 (F1)處理高14.4%。番茄的高產(chǎn)是以較高的干物質(zhì)的累積量為基礎(chǔ)的[15]，本研究中番茄植株干物質(zhì)累積量最高值同樣出現(xiàn)在I2F2處理，這就意味著該水肥條件已滿足番茄生長(zhǎng)所需的基本水分和養(yǎng)分，過(guò)量供水供肥并未促進(jìn)干物質(zhì)的累積和產(chǎn)量的增加，研究結(jié)論與吳立峰[23]和Li等[24]一致。

圖5 不同水肥供應(yīng)對(duì)番茄氮肥偏生產(chǎn)力的影響

Fig.5 Effects of different irrigation and fertilizer treatments on tomato partial factor productivity of nitrogen fertilizer

施肥可以改善作物的水分狀況，提高作物水分利用率，適量施肥能促進(jìn)根系生長(zhǎng)和冠層的發(fā)育，促使作物吸收更多的土壤水分[25-26]。但過(guò)量施肥會(huì)導(dǎo)致作物水分利用效率下降，此外水分和肥料的交互作用也會(huì)影響作物水分利用率[27-28]。因此，確定適宜的施肥量和灌水量是提高作物水肥利用率的主要途徑。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在同一供水條件下，中肥(F2)處理的水分利用率總體較高，而在同一施肥量條件下，75%ET0(I2)和50%ET0(I3)處理無(wú)差異，但是考慮到產(chǎn)量影響之后，75%ET0及中肥(I2F2)處理最高；而對(duì)于氮肥偏生產(chǎn)力，100%ET0(I1)和75%ET0(I2)處理氮肥的利用率最高，這主要與兩者產(chǎn)量無(wú)明顯差異有關(guān)。綜合考慮水氮利用效率后，本研究推薦采用灌水量為75%ET0和N 360 kg·hm-2、P2O5180 kg·hm-2、K2O 225 kg·hm-2施肥量處理。

本研究表明，灌水量不僅顯著影響番茄成熟期土壤殘留硝態(tài)氮含量，且影響其在土層中的分布，其中以50%ET0(I3)處理的硝態(tài)氮?dú)埩袅孔畲螅斐稍摤F(xiàn)象的原因可能是灌水量不足影響了干物質(zhì)的累積[29-30]，并進(jìn)一步降低了植株對(duì)氮素的吸收和利用[31]，最終導(dǎo)致土體中硝態(tài)氮?dú)埩袅枯^大，而I1和I2處理兩者之間在總量上無(wú)顯著性差異，這意味著兩者的吸氮量差異不明顯，影響的只是其在土體中的分布[32]。因此，確定適宜的施肥量和灌水量可顯著降低土體中硝態(tài)氮含量，進(jìn)而降低潛在的環(huán)境污染[33]。

4 結(jié) 論

1) 番茄莖粗隨著生育期的推進(jìn)而增大，在成熟期時(shí)，灌水量(75%ET0)及中肥(F2)處理莖粗增長(zhǎng)量最多，為10.3 mm，過(guò)高的灌水和施肥量在番茄生長(zhǎng)旺盛期反而會(huì)抑制莖粗增長(zhǎng)。干物質(zhì)累積量在(75%ET0)和(100%ET0)處理兩者之間無(wú)差異，低肥(F3)處理不利于干物質(zhì)的累積。

2) 灌水量(75%ET0)及中肥(F2)處理，其產(chǎn)量、干物質(zhì)累積量、基于產(chǎn)量的水分利用率、灌溉水利用效率和肥料偏生產(chǎn)力總體最高，其值依次為102 042.3 kg·hm-2、37 192.3 kg·hm-2、352.8 kg·mm-1·hm-2、372.6 kg·mm-1和133.4 kg·kg-1。

3) 番茄成熟期0～50 cm土層土壤中硝態(tài)氮含量隨施肥量的增加而增加；此外隨灌水量的增加，75%ET0和100%ET0處理兩者之間無(wú)差異；而高肥(F1)條件下，虧水(50%ET0)處理顯著增加了土壤殘留硝態(tài)氮的含量。中水中肥處理(75%ET0，N 360 kg·hm-2、P2O5180 kg·hm-2、K2O 225 kg·hm-2)是本試驗(yàn)條件下溫室滴灌施肥番茄最優(yōu)的水肥組合。

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Effects of irrigation and fertilization on growth, water and nitrogen use of tomato in greenhouse under fertigation

ZHANG Yan1,2, ZHANG Fu-cang2, QIANG Sheng-cai1,2, LI Zhi-jun2

(1.CollegeofUrbanandRuralConstruction,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu,Shanxi030801,China;2.KeyLaboratoryofAgriculturalSoilandWaterEngineeringinAridandSemiaridAreaMinistryofEducation,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

With the tomato variety “Huiyu 0806” as test material, a greenhouse fertigation experiment was conducted to study the effects of irrigation and fertilization on tomato growth, yield, water-nitrogen use efficiency. The experiment was designed with three irrigation water amount levels by 100%ET0(I1), 75%ET0(I2) and 50%ET0(I3), with three fertilizer levels by F1(N 480 kg·hm-2, P2O5240 kg·hm-2, K2O 300 kg·hm-2), F2(N 360 kg·hm-2, P2O5180 kg·hm-2, K2O 225 kg·hm-2) and F3(N 240 kg·hm-2, P2O5120 kg·hm-2, K2O 150 kg·hm-2), and there were 9 treatments in total. Results showed that growth of stem diameter, yield, dry matter accumulation, water use efficiency and irrigation water use efficiency were the highest under I2and F2treatment combination, with values were 10.3 mm, 102 042.3 kg·hm-2, 37 192.3 kg·hm-2, 352.8 kg·mm-1·hm-2and 372.6 kg·mm-1, respectively, with higher nitrogen fertilizer partial factor productivity of 133.4 kg·kg-1while lower nitrate residue of 105.3 mg·kg-1within the 0～50 cm soil layer at harvest. Low irrigation supply treatment (I3) reduced the yield, while sharply increased the nitrate nitrogen content in soil. Compared with I2treatment, treatment of I1decreased the water use efficiency，but no significant differences were observed between I1and I2. Overall, we recommend I2F2treatment for obtaining high crop yield water use efficiency, and low nitrate residue in soil.

tomato; yield; irrigation; fertilization; water use efficiency; nitrate residue; partial productivity of nitrogen fertilizer

1000-7601(2017)04-0103-07

10.7606/j.issn.1000-7601.2017.04.16

2016-06-20

國(guó)家“十二五”863計(jì)劃課題(2011AA100504)；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)青年科技創(chuàng)新基金(J141602002)

張 燕(1989—)，山西晉中人，助教，研究方向?yàn)楣?jié)水灌溉理論與技術(shù)。 E-mail: zhangyan2729@163.com。

張富倉(cāng)(1962—)，陜西武功人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)的研究。 E-mail: zhangfc@nwsuaf.edu.cn。

S641.2

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