基于溫室番茄生長、產量和品質確定適宜滴灌灌水下限與氮肥、鉀肥施用量

李振華，姜 熙，孟維忠，陳 偉，王麗學，Shaikh Abdullah AI Mamun Hossain，戴皖寧

(1. 沈陽農業(yè)大學，沈陽 110161；2. 遼寧省水利水電科學研究院，沈陽 110003；3. 遼寧江河水利水電新技術設計研究院，沈陽 110003)

設施農業(yè)作為新型產業(yè)，具有高質、高產、高收益的特點，對保障蔬菜供給，促進農業(yè)發(fā)展，帶動地方經濟發(fā)展起到重要作用。遼寧省番茄種植面積超過0.667 萬hm2，種植面積仍在不斷擴大，其中溫室番茄總種植面積占總面積的75%，成為現(xiàn)在番茄種植的主要模式。膜下滴灌具有節(jié)水、省肥、改良土壤等優(yōu)點，并且對于提高番茄產量、品質，降低空氣濕度，減少病蟲害具有重要作用?？琢钐玫热搜芯勘砻鳎は碌喂嗯c溝灌對比顯著地提高了番茄品質，減少了灌水量與施肥量。

目前，菜農廣泛使用的“水大肥勤”的灌溉施肥方式不僅造成了水資源浪費，增加了生產成本，降低了土壤活力，而且對番茄的產量、品質產生不利影響。水肥一體化將精確灌溉和精確施肥相結合，不僅提高了水肥利用效率，而且對減少環(huán)境污染具有重要意義。本試驗在水肥一體化條件下探究合理的灌水下限與氮肥、鉀肥施入量，以期得到較高的產量與品質，提高水肥利用效率與經濟效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年春季在遼寧省灌溉試驗中心站進行，為平原地帶，屬溫帶大陸性季風氣候。年日照時數(shù)為2 520～2 750 h，日照時數(shù)百分率60.1%，日照季節(jié)分布與作物生長期相適應，4-9月有效積溫在3 000 ℃以上。年平均氣溫8.1 ℃，年均降水量672.9 mm。試驗區(qū)的土壤為黏壤土，田間持水量24%，0～60 cm深干密度為1.65 g/cm3。

番茄品種為“奧特優(yōu)”，采用大壟雙行種植，壟臺寬1.2 m，兩壟之間的距離為1.5 m，壟長7 m，壟臺高15 cm，行距0.6 m，株距0.4 m，每壟種植番茄34株。采用膜下滴灌灌溉，番茄定植前在壟中心鋪設滴灌帶，滴頭間距30 cm，管帶壓力0.1 MPa，滴頭流量1.38 L/h，滴灌帶兩側水平距離30 cm處種植作物。作物全生育期由2月26日開始種植至7月15日結束。

1.2 試驗設計

番茄定植時，為保證番茄緩苗率，各處理統(tǒng)一灌水25 mm。番茄的施肥制度通過定植前施底肥和生育期內追肥來實現(xiàn)，按照苗期追肥1次、花期追肥1次、初果轉色期追肥1次和盛果期追肥3次，全生育期共追肥6次來控制施肥頻次。施用肥料選用尿素、磷酸二氫鉀和硝酸鉀。試驗根據(jù)灌溉下限、氮素使用量和鉀使用量的不同設置不同處理。灌溉下限分別為田間持水量的65%、75%和85%，上限均為田間持水量；氮素使用量設高氮、中氮和低氮3個水平，鉀使用量也設高鉀、中鉀和低鉀3個水平，其中中氮和中鉀根據(jù)土壤養(yǎng)分本底值以及農戶經驗確定，值為每公頃施氮(N)量5 400 kg/hm2，施鉀量(K2O) 9 450 kg/hm2。高氮和高鉀使用量在中氮和中鉀使用量基礎上增加30%，低氮和低鉀使用量在中氮和中鉀使用量基礎上減小30%。選用L9(34)正交表進行正交試驗，共分為10個小區(qū)，每小區(qū)54 m2。試驗列表見表1。

1.3 測量指標

(1)形態(tài)指標測定。每10 d左右用游標卡尺測定莖粗，每個小區(qū)選5株定點觀測。每10 d左右用冠層分析儀于小區(qū)中部測量葉面積指數(shù)。

表1 試驗因素水平表 %

(2)產量測定。果實成熟時采摘稱重，以最終累計產量為各小區(qū)總產量。

(3)品質測定。生育末期各處理隨機取得新鮮果實，測定番茄品質，主要指標：維生素C、蛋白質含量、可溶性糖含量等。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS進行顯著性分析，Excel做圖、DPS7.05作多重比較與模型預測。

2 結果與分析

2.1 灌水下限與施肥量對溫室番茄生長的影響

莖粗、葉面積是番茄生長前期最重要的指標之一，通過觀察指標確定秧苗是否生長健康，進而對灌水施肥做相應調整，為作物高產打好基礎。

隨著植株生長，番茄莖粗逐漸增加。3月6日為植株生長初期，各因素對莖粗的影響并未表現(xiàn)出規(guī)律性變化，隨著植株生長，灌水下限對莖粗表現(xiàn)為隨著灌水下限的增加莖粗增大[見圖1(a)]，到5月6日番茄去尖，與W3相比，W2、W1分別減少3%和6%。隨著施鉀量的增加[見圖1(b)]，莖粗表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，但影響均不顯著。施氮量對莖粗的影響達到顯著水平，隨著施氮量的增加，莖粗逐漸降低[見圖1(c)]，與N1相比，N2、N3莖粗減少6.2%，9.4%，張明偉的施氮量對小麥秸稈的研究結果表明，大量的施入氮肥，會使作物增高速度加快，莖節(jié)變細，抗倒伏能力降低，說明大量的施入氮肥，不利于植株穩(wěn)定生長。

各因素對葉面積的影響均未達到顯著水平，但灌水下限和施氮量對葉面積的影響仍表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，到5月13日，W3比W2、W1增加4.7%、8.4%[見圖1(d)]，N3與N2、N1相比增加4.8%、6%[見圖1(e)]。結果表明，適當?shù)脑黾庸嗨侠淼氖┤氲视欣谥仓杲】瞪L。綜合考慮，W3N2K2水肥組合對番茄植株生長最為有利。

圖1 不同灌水下限、施肥量對莖粗和葉面積的影響Fig.1 Effects of different irrigation threshold and fertilizer amount on stem diameter and leaf area

2.2 灌水下限與施肥量對溫室番茄產量的影響

番茄產量見表2。通過產量方差分析(見表3)，可以得出灌水下限、施氮量、施鉀量對產量的影響均具有顯著影響(P≤0.05)，其中施氮量對產量的影響達到極顯著水平(P≤0.01)。

表2 小區(qū)產量 t/hm2

表3 產量方差分析Tab.3 Yield variance analysis table

注：為方便計算與分析，產量方差分析、優(yōu)水平分析、模型預測均采用小區(qū)實際產量為基礎數(shù)值。

通過優(yōu)水平分析(見表4)，各因子均在中水平時，即W2N2K2組合時可以得到最優(yōu)產量。隨著灌水下限的提高和施肥量的增加，產量呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢，表明產量與因素關系曲線有峰值點出現(xiàn)。本結果可以選出試驗模擬的27種組合的最優(yōu)，但只是已給定的固定灌水施肥量水平組合中選擇出來的最優(yōu)組合，是否達到產量最大值還需進一步分析計算。

表4 產量優(yōu)水平分析 kg

注：產量指試驗小區(qū)54 m2的產量。

運用DPS軟件建立擬合模型：

Y=182.916 666 7+163.525 000 00X1+

150.420 833 33X2+91.716 666 67X3-

37.891 666 67X1X1-37.820 833 33X2X2-

22.316 666 667X3X3-3.741 666 667X1X3

經檢驗，模型的F值為364.5，P=0.04<0.05,模型達到顯著水平。其中一次項，二次項均具有統(tǒng)計學意義，僅X1、X3乘積項具有統(tǒng)計學意義，即僅灌水下限與施鉀量具有交互作用。模型的相關系數(shù)R達到0.998 4，具有較高的可信度，可以代表灌水下限和施肥量與產量之間的關系。

由關系曲線(見圖2)可以得出，產量與灌水下限、施氮量、施鉀量均呈二次拋物線關系。經模型求解，當X1=2.064 9，X2=1.986 6，X3=1.881 8時，Y=587.609 9為最大值。經轉換，當灌水下限為75.65%(為方便操作，灌水下限取76%)，施氮量為358.5 kg/hm2，施鉀量為607.5 kg/hm2時，得到最高產量587.6 kg即108.82 t/hm2。接近設定處理W2N2K2即中水中氮中鉀的灌水施肥水平。

圖2 產量與灌水施肥量關系曲線Fig.2 Relationship between yield and irrigation and fertilization amount

由表5可知，與地區(qū)經驗種植方式相比，通過模型預測得 到的灌水量比CK節(jié)約38.6%，施氮量節(jié)省18%，施鉀量節(jié)省25.1%，產量增加6.64%。在節(jié)約成本的基礎上，提高了產量，大大提高了經濟效益，對節(jié)約資源，減少土地污染具有重要意義。

表5 預測結果與CK比較Tab.5 Results of prediction compared with CK

2.3 灌水下限與施肥量對溫室番茄鮮果品質的影響

鮮果品質(見表6)是果蔬產品的一個重要指標，在獲得高產量的情況下高品質同樣重要。本次試驗所檢測的3項指標對番茄均很重要，可溶性糖的含量直接影響番茄口感，VC與氨基酸的含量代表了番茄鮮果的營養(yǎng)價值。為兼顧3項指標，得到VC、可溶性糖、氨基酸含量均較高的水肥組合，運用多指標正交試驗評分法中的排隊評分法來確定最優(yōu)水肥組合。以VC為例，W3N2K1組合VC含量最高設為10分，W1N2K2組合VC含量最低得1分，其他組合通過與最低值之間的差值比例計算給分。各指標得分情況見表7。通過綜合得分得出9個試驗處理中W2N1K2得分最高，表明該處理果實品質最佳。但要選出試驗所包含的27個組合中品質最佳的水肥組合，需要對各因 素得分做極差分析，分析見表8。結果表明灌水下限、施氮量、施鉀量均在中水平時得分最高，各因素主次順序為施鉀量、施氮量、灌水下限，最優(yōu)水肥組合為W2N2K2。

表6 各處理鮮果品質測定結果 mg/g

表7 排隊評分結果Tab.7 The result of line up and score

表8 因素得分極差分析結果Tab.8 The range analysis of score of factor

3 結 論

灌水下限與施肥量均對莖粗、葉面積具有一定的影響，較大的灌水下限有利于增加莖粗和葉面積，大量的施入氮肥會造成莖稈變細，葉面積增加，發(fā)生徒長現(xiàn)象。在營養(yǎng)生長時期，較高的灌水下限和適宜的氮肥施入量，有利于植株的生長。綜合考慮，W3N2K2水肥組合最利于作物前期生長。

產量與灌水下限、施氮量、施鉀量均呈開口向下的拋物線關系，隨著灌水下限的提高、施肥量的增加，產量先增加后減少。通過模型精確預測， W2.06N1.98K1.88為最優(yōu)水肥組合，與對照組CK相比，灌水量節(jié)省38.6%，氮肥節(jié)省18%，鉀肥節(jié)省25.1%，預測產量為108.82 t/hm2，提高6.64%。

影響番茄品質的主要因素為鉀肥施用量，其次為施氮量、灌水下限。經過排隊評分法分析，W2N2K2水肥組合品質最優(yōu)。

綜合考慮，當灌水下限為76%，施氮量358.5 kg/hm2，施鉀量358.5 kg/hm2時，可以得到良好的作物長勢，最高的番茄產量，較優(yōu)的番茄品質，大大提高水肥利用效率與經濟效益。

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