水肥一體化對(duì)基質(zhì)栽培下櫻桃番茄品質(zhì)的影響

王榮蓮，于 健，張俊生，王雯雯(內(nèi)蒙古水利科學(xué)研究院，呼和浩特 010051)

水分和肥料是影響蔬菜品質(zhì)的主要因素，作物的品質(zhì)對(duì)其商品價(jià)值影響很大，合理施用水肥，提高作物品質(zhì)尤為重要。李清明[1]研究表明，開(kāi)花期增加灌水量，能提高櫻桃番茄可溶性蛋白含量，但維生素C和可溶性糖含量隨著灌水量增加先增加后減少。王新元等[2-9]研究表明，灌水量較高時(shí)會(huì)降低蔬菜品質(zhì)，使果實(shí)內(nèi)可溶性糖、有機(jī)酸、可溶性固形物、可溶性蛋白和維生素C含量降低；而較低的灌水量對(duì)蔬菜的品質(zhì)也有較大影響，水分脅迫會(huì)嚴(yán)重降低蔬菜的光合作用，導(dǎo)致作物品質(zhì)降低[10,11]；干旱條件會(huì)使蔬菜硝酸還原酶活性降低，從而加劇硝酸鹽的累積[12]。陳秀香[13]研究得出灌水前土壤相對(duì)田間持水量為70%～75%處理的加工櫻桃番茄品質(zhì)較好。張魯魯[14]研究表明，溫室膜下滴灌甜瓜在初花期、開(kāi)花-坐果、膨大期、成熟期灌水量分別為40.62、25.27、63.54、35.37 mm時(shí)，甜瓜的總體品質(zhì)較好。

大量研究表明，施肥量對(duì)蔬菜品質(zhì)的影響優(yōu)于灌水量。適當(dāng)增施氮肥能提高蔬菜的還原性糖與維生素C含量[15]；肖厚軍等[16]研究表明，增施鉀肥能提高蔬菜果實(shí)內(nèi)維生素C、總糖和游離氨基酸含量，但過(guò)多增加施肥會(huì)嚴(yán)重?fù)p害蔬菜品質(zhì)，使植株處于一定的鹽分脅迫，導(dǎo)致植株畸形或發(fā)育不良，使蔬菜的維生素C、糖與氨基酸含量降低[17]。洪春來(lái)等[18,19]得出，施氮量超過(guò)一定范圍時(shí)，增施氮肥會(huì)使品質(zhì)嚴(yán)重下降。李邵[20]研究得出，在N600P300K300kg/hm2高施肥水平下，增施有機(jī)肥能改善櫻桃番茄的品質(zhì)指標(biāo)；而在N300P150K150kg/hm2與復(fù)合肥1 800 kg/hm2施肥水平下，增施有機(jī)肥能顯著提高櫻桃番茄果實(shí)的部分品質(zhì)指標(biāo)；N300P150K150kg/hm2與有機(jī)肥22 500 kg/hm2配合施用適合溫室櫻桃番茄高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培。

合理的水肥搭配才能提高蔬菜的品質(zhì)。丁果[21]研究表明，影響櫻桃番茄品質(zhì)的最主要因素是水肥交互作用和肥料用量，中肥有利于櫻桃番茄果實(shí)維生素C含量的提高，高肥有利于果實(shí)中可溶性糖的提高。張潔瑕[22]認(rèn)為，在對(duì)蔬菜品質(zhì)的影響上水肥交互作用存在一定閾值反應(yīng)，他對(duì)高寒半干旱區(qū)西芹水肥耦合效應(yīng)及硝酸鹽限量指標(biāo)的研究表明，在一定水肥用量范圍內(nèi)，施N量與西芹硝酸鹽含量呈正相關(guān)，超過(guò)這個(gè)范圍不再增加；水因子則表現(xiàn)強(qiáng)烈的稀釋效應(yīng)，兩因子對(duì)西芹硝酸鹽的影響均存在閾值反應(yīng)。在控制因子為中量水平時(shí)，其二因子閾值分別為氮375 kg/hm2，水大于等于3 859 m3/hm2。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)場(chǎng)地選擇在內(nèi)蒙古呼和浩特市園藝示范中心的日光溫室內(nèi)，溫室長(zhǎng)51 m，寬6 m，占地0.03 hm2，作物種植方向?yàn)槟媳毕颉?/p>

供試材料為櫻桃番茄，品種為圣女王。采用盆栽試驗(yàn)方法，盆選用直徑30 cm、高20 cm的塑料盆。栽培基質(zhì)為珍珠巖，所施的水、肥不會(huì)被基質(zhì)吸附且基質(zhì)中所含成分基本不被作物所利用，因此能較準(zhǔn)確地計(jì)算作物所吸收的水、肥量。

滴灌施肥設(shè)備由內(nèi)蒙古水利科學(xué)研究院借鑒以色列滴灌施肥設(shè)備并結(jié)合內(nèi)蒙古實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要由水源、儲(chǔ)水桶、文丘里施肥器、水泵、管道系統(tǒng)(干管、支管及毛管)、閥門、滴頭等組成。

1.2 處理方法

本論文為連續(xù)兩年的試驗(yàn)成果。櫻桃番茄于每年2月16日左右育苗，2月23日出苗，4月7日定植，按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)篩選秧苗，4月21日開(kāi)花，6月11日第一次采摘，11月15日試驗(yàn)結(jié)束。灌水及施肥都利用滴灌系統(tǒng)，每天一次(陰雨天除外)。從5月份開(kāi)始，試驗(yàn)按照2因素3水平的完全試驗(yàn)進(jìn)行布置，共9個(gè)處理(詳見(jiàn)表1及表2)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，每次重復(fù)定植番茄12株，株距40 cm，行距50 cm(相當(dāng)于5.025 萬(wàn)株/hm2)。水分設(shè)置依據(jù)基質(zhì)的最大持水量及番茄的灌水上、下限確定，并結(jié)合具體的氣候條件進(jìn)行調(diào)整。肥料包括KNO3、Ca(NO3)2·4H2O、KH2PO4及MgSO4·7H2O共4種，其他微量元素包括FeSO4、(NH4)2·Fe(SO4)2、MnSO4、ZnSO4、CuSO4及H3BO3等，由于使用量很少，故沒(méi)計(jì)入總肥量中。施肥量的確定考慮基質(zhì)、氣候等條件，每年都有所調(diào)整。

在每年9月初取樣進(jìn)行品質(zhì)數(shù)據(jù)測(cè)試，每處理的每個(gè)重復(fù)都隨機(jī)取樣，立即送至內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，采樣時(shí)平均溫度26.6 ℃，平均相對(duì)濕度 46.7%。測(cè)試指標(biāo)包括維生素C、硝酸鹽、可溶性固形物、可溶性總糖及可滴定酸(以結(jié)晶檸檬酸計(jì))含量。采樣前一月的灌水量、施肥量及試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1，試驗(yàn)布置見(jiàn)表2。

表1 櫻桃番茄試驗(yàn)因素水平表

表2 櫻桃番茄試驗(yàn)布置表

2 結(jié)果分析與討論

2.1 灌水量對(duì)櫻桃番茄品質(zhì)的影響

以兩年平均施肥量為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的平均品質(zhì)指標(biāo)為縱坐標(biāo)繪制柱狀圖，詳見(jiàn)圖1。從圖1可看出，櫻桃番茄維生素C及硝酸鹽隨灌水量的變化規(guī)律相似，都是在3種施肥水平下，高水對(duì)應(yīng)值較高，低水和中水相對(duì)較低，總體而言，中肥高水的維生素C含量最高，高肥高水的硝酸鹽含量最高；櫻桃番茄可溶性總糖與可滴定酸的變化規(guī)律相似，都在3種施肥量下，低水對(duì)應(yīng)值最高，中水和高水對(duì)應(yīng)值較低，水分越大，可溶性總糖含量降低越明顯。可溶性固形物含量在低肥時(shí)高水對(duì)應(yīng)值較高，中肥時(shí)中水對(duì)應(yīng)值較高，高肥時(shí)3種水分對(duì)應(yīng)值接近，總體而言，中肥中水的可溶性固形物含量最高。

上述規(guī)律表明，櫻桃番茄在灌水量較低時(shí)，隨灌水量增大可顯著提高其維生素C及可溶性固形物含量，但硝酸鹽含量也隨之增大；隨灌水量增大，可溶性總糖與可滴定酸含量出現(xiàn)顯著下降，這與王新元等[2-9]人的研究結(jié)論類似。對(duì)維生素C而言，采摘前一月的最優(yōu)灌水量為616.43 m3/(hm2·月)(高水)；從降低硝酸鹽含量及提高可溶性總糖與可滴定酸含量而言，最優(yōu)灌水量為381.38 m3/(hm2·月)(低水)；對(duì)可溶性固形物而言，最優(yōu)灌水量為498.90 m3/(hm2·月)(中水)。

通過(guò)SAS軟件進(jìn)行方差分析，結(jié)果在顯著水平a=0.01下，灌水量對(duì)櫻桃番茄維生素C、可溶性總糖及可滴定酸的影響極顯著，在顯著水平a=0.1下，灌水量對(duì)櫻桃番茄硝酸鹽、可溶性固形物含量的影響顯著。

注：不同字母表示不同處理差異顯著，下同。圖1 櫻桃番茄品質(zhì)與采摘前一月灌水量關(guān)系圖

2.2 施肥量對(duì)櫻桃番茄品質(zhì)的影響

以兩年平均灌水量為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的平均品質(zhì)指標(biāo)為縱坐標(biāo)繪制柱狀圖，詳見(jiàn)圖2。從圖2可知，櫻桃番茄在3種灌水量下，中肥對(duì)應(yīng)的維生素C含量均為最高，肥量過(guò)高或過(guò)低都不利于提高維生素C含量；高肥對(duì)應(yīng)的可溶性總糖及硝酸鹽含量最高，表明施肥量越大，越有利于提高可溶性總糖含量，但硝酸鹽含量也隨之增大。低水時(shí)，中肥和高肥對(duì)應(yīng)的可溶性固形物含量接近，都較低肥對(duì)應(yīng)值高；中水時(shí)，中肥對(duì)應(yīng)的可溶性固形物含量遠(yuǎn)高于低肥和高肥；高水時(shí)，低肥和中肥對(duì)應(yīng)的可溶性固形物含量接近，都較高肥對(duì)應(yīng)值高，表明水、肥的耦合效應(yīng)對(duì)可溶性固形物含量的影響較顯著。3種灌水量下，櫻桃番茄在不同施肥量時(shí)的可滴定酸差異不顯著，影響其主要因素為灌水量。

通過(guò)SAS軟件進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，在顯著水平a=0.01下， 施肥量對(duì)櫻桃番茄維生素C、可溶性總糖的影響極顯著；在顯著水平a=0.1下，施肥量對(duì)櫻桃番茄硝酸鹽、可溶性固形物含量的影響顯著；施肥量對(duì)可滴定酸的影響不顯著。

2.3 水、肥耦合對(duì)櫻桃番茄品質(zhì)的影響

上述規(guī)律表明，櫻桃番茄灌水量與施肥量對(duì)品質(zhì)的影響存在耦合效應(yīng)，主要表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)、疊加效應(yīng)和拮抗效應(yīng)3種形式。施肥量較低時(shí)，增加灌水量可有效提高其維生素C含量，但硝酸鹽含量也隨之增加，主要是由于增加灌水量可促進(jìn)肥料的溶解與吸收，達(dá)到“以水促肥”的協(xié)同效應(yīng)；3種施肥量下，灌水量越高，櫻桃番茄的可溶性總糖與可滴定酸越低，表明當(dāng)水分含量超過(guò)作物需要時(shí)，過(guò)量的供給也會(huì)影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，出現(xiàn)拮抗作用；施肥量較低時(shí)，增加灌水量可有效提高其可溶性固形物含量，中等施肥量下，過(guò)高的水量反而降低可溶性固形物含量，適中的水肥量出現(xiàn)最高的可溶性固形物含量，這表明水、肥同時(shí)存在協(xié)同效應(yīng)、疊加效應(yīng)和拮抗效應(yīng)。

綜合考慮水、肥耦合對(duì)櫻桃番茄品質(zhì)的影響，對(duì)維生素C而言，采摘前一月的最優(yōu)灌水量為616.43 m3/(hm2·月)(高水)，最優(yōu)施肥量為391.07 kg/(hm2·月)(中肥)；對(duì)可溶性總糖與可滴定酸含量而言，最優(yōu)灌水量為381.38 m3/(hm2·月)(低水)，最優(yōu)施肥量為500.39 kg/(hm2·月)(高肥)；對(duì)可溶性固形物而言，最優(yōu)灌水量為498.90 m3/(hm2·月)(中水)，最優(yōu)施肥量為391.07 kg/(hm2·月)(中肥)；從降低硝酸鹽含量最優(yōu)灌水量為381.38 m3/(hm2·月)(低水)，最優(yōu)施肥量為280.51 kg/(hm2·月)(低肥)。

圖2 櫻桃番茄品質(zhì)與采摘前一月施肥量關(guān)系

3 主要結(jié)論

(1)灌水量對(duì)櫻桃番茄維生素C、可溶性總糖及可滴定酸的影響極顯著，對(duì)櫻桃番茄硝酸鹽、可溶性固形物含量影響顯著；施肥量對(duì)櫻桃番茄維生素C、可溶性總糖的影響極顯著，對(duì)硝酸鹽、可溶性固形物含量影響顯著，對(duì)可滴定酸影響不顯著。

(2)櫻桃番茄在灌水量較低時(shí)，隨灌水量增大可顯著提高其維生素C及可溶性固形物含量，但硝酸鹽含量也隨之增大；隨灌水量增大，可溶性總糖與可滴定酸含量出現(xiàn)顯著下降。

(3)櫻桃番茄在3種灌水量下，中肥對(duì)應(yīng)的維生素C含量均為最高；施肥量越大，越有利于提高可溶性總糖含量，但硝酸鹽含量也隨之增大。水、肥的耦合效應(yīng)對(duì)可溶性固形物含量的影響較顯著，最優(yōu)水肥為中水中肥。3種灌水量下，不同施肥量的可滴定酸差異不顯著，影響其主要因素為灌水量。

(4)櫻桃番茄灌水量與施肥量對(duì)品質(zhì)的影響存在耦合效應(yīng)，主要表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)、疊加效應(yīng)和拮抗效應(yīng)。施肥量較低時(shí)，增加灌水量可有效提高其維生素C含量，但硝酸鹽含量也隨之增加；3種施肥量下，灌水量越高，櫻桃番茄的可溶性總糖與可滴定酸越低；施肥量較低時(shí)，增加灌水量可有效提高其可溶性固形物含量，適中的水肥量出現(xiàn)最高的可溶性固形物含量。

(5)對(duì)維生素C而言，采摘前一月的最優(yōu)灌水量為616.43 m3/(hm2·月)(高水)，最優(yōu)施肥量為391.07 kg/(hm2·月)(中肥)；對(duì)可溶性總糖與可滴定酸含量而言，最優(yōu)灌水量為381.38 m3/(hm2·月)(低水)，最優(yōu)施肥量為500.39 kg/(hm2·月)(高肥)；對(duì)可溶性固形物而言，最優(yōu)灌水量為498.90 m3/(hm2·月)(中水)，最優(yōu)施肥量為391.07 kg/(hm2·月)(中肥)；從降低硝酸鹽含量而言，最優(yōu)灌水量為381.38 m3/(hm2·月)(低水)，最優(yōu)施肥量為280.51 kg/(hm2·月)(低肥)。

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