水氮耦合對溫室番茄光合和蒸騰速率的影響

王雪梅，韓紅亮，曹紅霞

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 水利工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100 ；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

我國北方菜地年施氮量為800～5 700 kg/hm2[1]。在陜西地區(qū)，尤其是氮肥和復(fù)合肥用量更是逐年增加[2]，這樣過渡施肥灌水，不僅會污染到土壤和地下水，也會增加植物體內(nèi)硝酸鹽的殘留量，進(jìn)而影響人類的健康。事實(shí)上，只有合理的灌溉和施肥才能既保證在環(huán)境的承載范圍內(nèi)達(dá)到高產(chǎn)的效果。劉冬碧[3]等指出合理的氮素營養(yǎng)能明顯增加蓮藕立葉數(shù)量和立葉面積，從而提高葉片的光合作用能力和增加生育前期光合產(chǎn)物的累積；同時(shí)，合理的氮素營養(yǎng)還能延緩葉片衰老和適當(dāng)延長蓮藕成熟期，促進(jìn)光合產(chǎn)物從葉片等器官轉(zhuǎn)移并貯存塊莖，最終提高產(chǎn)量。施氮量和施氮量分別在122.8～134.2 kg/hm2和192～218.48 mm之間，葉片光合勢與施氮量呈顯著的正相關(guān)，產(chǎn)量和生物量變化不顯著，灌水量在37.52～192 mm之間，葉片光合勢隨灌水量增加而均增長，其增長趨勢隨施氮量增加又逐漸下降[4]。然而，這些研究沒有將水肥和灌溉方式綜合起來考慮。

因此，本文主要將灌溉方式和水肥相結(jié)合研究固定隔溝灌和交替隔溝灌兩種灌溉方式下，不同水氮耦合對番茄葉片光合速率與蒸騰速率的影響，進(jìn)而為尋求較優(yōu)化的溫室番茄隔溝灌溉水氮耦合提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2012年5月5日-2012年8月19日在陜西省楊凌區(qū)秦嶺山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司的日光溫室內(nèi)進(jìn)行。溫室大小規(guī)格為28×6.5 m2。試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地為重壤土，1 m深土層內(nèi)的田間持水量(質(zhì)量含水率)和體積質(zhì)量分別為24%和1.34 g/cm3，土壤肥力中等均一。

試驗(yàn)材料為番茄(美粉先鋒)。種植模式采用梯形溝等行距密植栽培法，壟頂寬15 cm，壟底寬為25 cm，溝頂寬35 cm，溝底寬25 cm，溝深15 cm，溝長6.5 m，行距50 cm，株距40 cm，種植密度為3 000 株/hm2。番茄于5月5日定植，7月3日摘心，8月19日拉秧。

試驗(yàn)過程中均采用統(tǒng)一耕作和病蟲害防治。番茄定植前將全部有機(jī)肥(雞糞：15 t/hm2)和磷肥(純P：150 kg/hm2)、鉀肥(純K：150 kg/hm2)氮肥(純N：150 kg/hm2)作為基肥一次性施入。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置固定隔溝灌溉(FFI)和交替隔溝灌溉(AFI)兩種灌溉方式，每種灌溉方式下設(shè)置灌水量和追氮量2因素2水平完全組合形式，共設(shè)置8個(gè)處理，每個(gè)處理內(nèi)種植5行為5個(gè)重復(fù)(具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1)。灌水量設(shè)W1和W2 (W2為W1灌水定額的75%，全生育期共灌水9次，W1共灌水1 296 m3/hm2，W2共灌水972 m3/hm2)2水平；追氮量設(shè)N1(150 kg/hm2)和N2(0 kg/hm2)2水平，且平均分3次在番茄第二、三、四穗果的果實(shí)膨大期追完，且每次追肥到同一溝內(nèi)。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 測定指標(biāo)與方法

在番茄追肥前(6月20日)和追肥后(7月13日)各選擇一晴天，從8∶00到18∶00，每隔2 h用美國Li2COR公司制造的Li-6400 便攜光合作用測定系統(tǒng)，在自然光條件下測定番茄葉片的光合速率、蒸騰速率。每次測試選取番茄植株生長正常、葉齡相近且分布在相對同一層次不同方位的4片葉片作為測定對象。

2 結(jié)果與分析

2.1 水氮耦合對番茄葉片光合速率的影響

圖1表達(dá)了追肥前后兩種灌水方式下不同灌水水平番茄葉片光合速率日變化。

圖1 追肥前后不同處理番茄葉片光合速率日變化

由圖1可知：追肥前，不同處理番茄葉片的光合速率日變化均呈明顯的“雙峰”曲線，峰值分別出現(xiàn)在10∶00和14∶00，且第一個(gè)峰值均高于第二個(gè)峰值，在兩峰值之間光合速率先下降然后又升高，中間出現(xiàn)明顯的“午休”現(xiàn)象[5]，這可能是因?yàn)?2∶00光照強(qiáng)度太強(qiáng)，番茄葉片缺水導(dǎo)致細(xì)胞氣孔開度減小或關(guān)閉從而降低了光合速率。同一灌水水平，番茄光合速率交替隔溝灌均高于固定隔溝灌，灌水方式是影響番茄光合速率的主要因素。高水處理?xiàng)l件下，交替隔溝灌光合速率明顯高于固定隔溝灌，增加灌水量交替隔溝灌比固定隔溝灌更有利于提高番茄葉片的光合速率。

追肥后，番茄葉片光合速率日變化呈“單峰”和“雙峰”兩種曲線，且均在10∶00出現(xiàn)最高峰。T5、T7、T8呈明顯的“單峰”曲線；T1、T2、T3、T4、T6 呈明顯的“雙峰”曲線，T1、T3的峰值明顯低于其他處理，這說明固定隔溝灌增加施氮量可能不利于提高番茄的光合速率?！半p峰”曲線的第一個(gè)峰值均高于第二個(gè)峰值，但第二個(gè)峰值出現(xiàn)的時(shí)刻有所不同；固定隔溝灌，T1與T4的第二個(gè)峰值較其他兩個(gè)處理向后推移2 h，且出現(xiàn)在16∶00；交替隔溝灌雙峰曲線的第二個(gè)峰值出現(xiàn)在14∶00。高水處理?xiàng)l件下，T5、T6明顯高于T1、T3，其他處理相差不大，這再次證明了增加灌水量交替隔溝灌比固定隔溝灌更有利于提高番茄葉片的光合速率。

2.2 水氮耦合對番茄葉片蒸騰速率的影響

圖2表達(dá)了追肥前后兩種灌水方式下不同灌水水平番茄葉片蒸騰速率日變化。

由圖2可知：追肥前，不同處理番茄葉片的蒸騰速率日變化均呈明顯的“單峰”曲線，且峰值均出現(xiàn)在16∶00。隨著時(shí)間的推移，番茄蒸騰速率在各處理間的差異越來越大。交替隔溝灌番茄蒸騰速率均大于固定隔溝灌，灌水方式是影響番茄蒸騰速率的主要因素，交替隔溝灌有利于提高番茄的蒸騰速率；同時(shí)交替隔溝灌增加灌水量更有利于提高番茄的蒸騰速率，這與光合速率的結(jié)論相同。

追肥后，不同處理番茄的蒸騰速率日變化均呈明顯的“單峰”曲線，且峰值均出現(xiàn)在14∶00比追肥前的峰值提前了2 h，這可能是由于溫室恰好在14∶00達(dá)到最高溫，葉片為了避免高溫灼傷促使番茄增大到具有足夠的蒸騰強(qiáng)度所導(dǎo)致的[6]。交替隔溝灌番茄蒸騰速率明顯高于固定隔溝灌，這與追肥前的結(jié)論一樣，再次證明交替隔溝灌有利于提高番茄的蒸騰速率，這也可能是因?yàn)榻惶娓魷瞎嗯c固定隔溝灌相比土壤含水率比較低，番茄為了維持正常的生命活動需要從土壤中吸取足夠的水分，而足夠的蒸騰強(qiáng)度是實(shí)現(xiàn)這一過程的動力[6]。處理T1、T3 、T4的日蒸騰速率明顯低于其他處理。固定隔溝灌，低氮T2、T4明顯高于高氮T1、T3，這說明在一定的灌水量下，適當(dāng)?shù)慕档偷实氖褂昧靠商岣叻训恼趄v速率。

2.3 水氮耦合對番茄平均日光合特性的影響

表2反映了番茄在追肥前后番茄葉片的平均光合特性。

表2 追肥前后不同處理番茄平均光合特性

注：LSD方差分析法；含相同字母表示差異性不顯著，不含相同字母表示差異性顯著；小寫字母表示在0.05水平上顯著，(不同灌水方式單獨(dú)分析)。

由表2可知：追肥前，不同處理之間平均光合速率和平均蒸騰速率均呈顯著性差異。平均光合速率最大值為21.97 μmol/(m2·s)出現(xiàn)在AFI(W1)，最小值為19.33 μmol/(m2·s)出現(xiàn)在FFI(W2)；平均蒸騰速率最大值為12.57 mmol/(m2·s)出現(xiàn)在AFI(W1)，最小值為10.43 mmol/(m2·s)出現(xiàn)在FFI(W2)。這表明追肥前平均光合速率和平均蒸騰速率呈明顯的正相關(guān)，平均光合特性交替隔溝灌大于固定隔溝灌，高水處理大于低水處理，交替隔溝灌高水處理最優(yōu)，固定隔溝灌低水處理最差；灌水量和灌水方式是影響番茄葉片光合特性的主要因素。

追肥后，不同灌溉方式下平均光合速率無明顯差異，最大值為19.72 μmol/(m2·s)出現(xiàn)在T5，而最小值為17.22 μmol/(m2·s)出現(xiàn)在T1。平均蒸騰速率最大值出現(xiàn)在T5為13.14 mmol/(m2·s)，最小值出現(xiàn)在T1為9.82 mmol/(m2·s)。交替隔溝灌比固定灌溉提高了番茄葉片的蒸騰速率，這與之前學(xué)者的研究不同，可能是因?yàn)闇厥覂?nèi)覆膜的原因所引起的。固定隔溝灌，各處理間平均蒸騰速率呈顯著性差異，高水處理明顯大于低水處理，低氮處理明顯大于高氮處理；這表明增加灌水量或降低施氮量可顯著提高番茄的平均蒸騰速率。交替隔溝灌，高水高氮顯著增加平均蒸騰速率，T6、T7、 T8之間差異性不顯著。

3 結(jié) 語

(1)追肥前番茄葉片的光合速率日變化均呈明顯的“雙峰”曲線，追肥后呈“雙峰”和“單峰”兩種曲線；追肥前各處理峰值出現(xiàn)的時(shí)刻點(diǎn)相同，而追肥后T1和T4的雙峰曲線第二個(gè)峰值向后推移了2 h，處理T5、T7、T8呈明顯的“單峰”曲線。追肥前后番茄的蒸騰速率日變化均呈明顯的“單峰”曲線，但峰值在追肥后比追肥前前移2 h。

(2)追肥前，交替隔溝灌溉比固定隔溝灌均能提高番茄的光合速率和蒸騰速率，增加灌水量表現(xiàn)均更加明顯。追肥后，固定隔溝灌低肥可明顯提高番茄的蒸騰速率。

(3)追肥前，平均光合速率和平均蒸騰速率呈明顯的正相關(guān)，平均光合特性交替隔溝灌大于固定隔溝灌，高水處理大于低水處理。追肥后，交替隔溝灌比固定灌溉顯著提高了番茄葉片的蒸騰速率；固定隔溝灌，各處理間平均蒸騰速率呈顯著性差異，高水處理明顯大于低水處理，低氮處理明顯大于高氮處理。

[1] 張志斌.關(guān)于我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的探討[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,31(1):15-17.

[2] 劉全清,張衛(wèi)峰,杜 森,等. 中國西北地區(qū)肥料使用和生長現(xiàn)狀及問題[J].磷肥與復(fù)肥,2005,20(5):69-73.

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[4] 李培嶺,張富昌,賈運(yùn)崗.交替隔溝灌溉棉花群體生理指標(biāo)的水氮耦合效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,43(1):206-214.

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[6] 于貴瑞,王秋鳳,趙靈芝,等.水氮耦合供應(yīng)對日光溫室番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國土壤與肥料, 2008,(2):69-73.