水氮耦合對(duì)日光溫室番茄干物質(zhì)生產(chǎn)與分配的影響

張延平，溫祥珍，李亞靈，劉 裕，杜莉雯，楊彤雯，趙 敏

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801)

水資源緊缺和肥料利用效率低是制約作物產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素[1]。探討新的節(jié)水灌溉技術(shù)、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水分利用效率，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展中的首要問(wèn)題[2]。通常認(rèn)為，N素是獲得作物高產(chǎn)必不可少的因素[3]，并且氮肥水平影響作物干物質(zhì)的積累和分配[4]，由于土壤有機(jī)質(zhì)的礦化和土壤硝態(tài)氮可變的淋溶和反硝化作用，在土壤和品種間的最佳施氮量有很大的不同[5]，了解作物干物質(zhì)分配規(guī)律、應(yīng)用正確的施N量、最大限度地提高作物果實(shí)干物質(zhì)分配比例，氮利用效率同樣應(yīng)得到重視。

番茄在種植中，具有需水量大，根系發(fā)達(dá)，吸水能力強(qiáng)等特點(diǎn)[6]。在供水充足的條件下，給予足夠的施氮量，番茄的產(chǎn)量可大幅提升[7]。但過(guò)量的水氮對(duì)環(huán)境有一定的副作用[8]，目前，在生產(chǎn)中沒(méi)有明確的灌溉施肥標(biāo)準(zhǔn)可用來(lái)權(quán)衡。因此，了解生產(chǎn)中番茄干物質(zhì)積累與分配，不僅保證了番茄產(chǎn)量，還做到了節(jié)水與環(huán)保。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于水氮耦合的研究多是在土壤栽培條件下對(duì)番茄生長(zhǎng)、干物質(zhì)生產(chǎn)、水肥利用效率等方面的探討[9-11]，而對(duì)于不同累積施氮、灌水量對(duì)番茄干物質(zhì)生產(chǎn)以及物質(zhì)分配上缺乏量化研究?；|(zhì)栽培能夠充分發(fā)揮作物增產(chǎn)的潛力[12]，還具有避免土傳病害、減輕連作障礙，成本低、易于標(biāo)準(zhǔn)化管理和產(chǎn)品品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)[13]。

本試驗(yàn)旨在探索基質(zhì)栽培條件下水氮耦合對(duì)番茄干物質(zhì)積累與分配的影響，以更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試番茄紅尊貴品種，是由國(guó)外引進(jìn)的雜交一代新品種(產(chǎn)自西安華番農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司)。其屬于無(wú)限生長(zhǎng)型早熟品種，高抗葉霉病、枯萎病、青枯病以及早晚疫??；果型大而周正，紅色，肉厚韌性高，極耐長(zhǎng)途運(yùn)輸。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年4月17日-8月3日(共109 d)在山西省太谷縣(北緯37°25′，東經(jīng)112°25′)山西農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施農(nóng)業(yè)工程中心進(jìn)行，用陽(yáng)光板搭建了長(zhǎng)12.0 m、寬11.5 m的生長(zhǎng)室(其中，生長(zhǎng)室北側(cè)留有1 m作為過(guò)道以及小區(qū)之間留有0.5 m的過(guò)道，實(shí)際種植面積115 m2)，生長(zhǎng)室頂高2.5 m、墻高2 m，生長(zhǎng)室兩側(cè)墻體與棚頂之間有大約0.5 m的通風(fēng)口，因溫度太高，于5月21日起用50%的遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行遮陽(yáng)。整個(gè)生長(zhǎng)期，生長(zhǎng)室內(nèi)全天平均溫度為26 ℃，相對(duì)濕度為40%(由HOBO(H08-004和007系列，產(chǎn)自美國(guó)Onset公司)測(cè)定，每10 min記錄一次)。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)氮素水平：即低氮(記作N1)：0.05 g/(次·株)、高氮(記作N2)：0.2 g/(次·株)，每個(gè)氮素水平下設(shè)置3個(gè)水分處理：即每次精確灌水分別為低水(W1)：600 mL/株、中水(W2)：750 mL/株、高水(W3)：900 mL/株(苗期W1、W2、W3用量分別為400，500，600 mL/株)，共6個(gè)處理，每個(gè)處理種植40株番茄幼苗，重復(fù)4次(其中1次重復(fù)為計(jì)產(chǎn)區(qū))，共計(jì)960株，隨機(jī)區(qū)組排列。

試驗(yàn)于4月17日定植，將生長(zhǎng)一致的4片葉的幼苗定植在放有防漏袋的黑色營(yíng)養(yǎng)缽中(30 cm×28 cm)，營(yíng)養(yǎng)缽中有7.5 L的苔蘚泥炭(產(chǎn)自德國(guó)福洛伽公司)基質(zhì)。由于試驗(yàn)期間要進(jìn)行定期毀株采樣，定植時(shí)栽培密度為8.3株/m2，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)栽培密度為3.7株/m2，整個(gè)試驗(yàn)階段，栽培密度平均為6.0株/m2。從定植開(kāi)始定期澆灌相應(yīng)濃度的營(yíng)養(yǎng)液(表1)。全生長(zhǎng)期N1、N2總施氮量分別為1.55，6.20 g/株(圖1-A)，W1、W2和W3總灌水量分別為26.6，32.5，38.4 L/株(圖1-B)。

表 1 試驗(yàn)期間澆灌營(yíng)養(yǎng)液的配方Tab.1 The formula of nutrient solution for irrigation during the experiment period mg/(次·株)

注：表中EC值表示電導(dǎo)率值，由便攜式電導(dǎo)率儀(HI8733)在給植株澆灌營(yíng)養(yǎng)液之前進(jìn)行測(cè)定。

Note：The EC value indicates the conductivity value，it measured by a portable conductivity meter (HI8733) before watering the nutrient solution to the plant.

圖1 試驗(yàn)期間不同處理累積施氮量和累積灌水量Fig.1 Accumulation of nitrogen applied and irrigation water under different treatments during the experiment period

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

定植后，每10 d(最后2次采樣間隔時(shí)間為15 d)每個(gè)處理選取3株長(zhǎng)勢(shì)一致的植株，6個(gè)處理3次重復(fù)共54株，將植株從營(yíng)養(yǎng)缽中連同基質(zhì)和完整的根系取出，用水沖洗干凈，并將植株分解，分別測(cè)定根、莖、葉、果的鮮物質(zhì)量；再將它們?cè)?05 ℃下殺青20 min，然后在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，稱其干物質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SAS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水氮耦合對(duì)番茄單株總干物質(zhì)量與果實(shí)干物質(zhì)量的影響

為了研究水氮耦合對(duì)番茄植株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量的影響，以定植后生長(zhǎng)天數(shù)為橫坐標(biāo)，各個(gè)處理單株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量為縱坐標(biāo)作折線(圖2)；添加趨勢(shì)線得出單株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量與生長(zhǎng)天數(shù)之間的生長(zhǎng)函數(shù)式，其結(jié)果列于表2。

由圖2和表2可知，同一氮素水平下，灌水量越大，單株總干物質(zhì)量生長(zhǎng)速率就越大，單株總干物質(zhì)量、單株果實(shí)干物質(zhì)量以及氮利用效率就越高。同一水分處理下，高氮水平下單株總干物質(zhì)量生長(zhǎng)速率、單株果實(shí)干物質(zhì)量生長(zhǎng)速率、單株總干物質(zhì)量、單株果實(shí)干物質(zhì)量及水分利用效率均高于低氮植株。

從氮素利用效率來(lái)看，N1和N2水平的氮素利用效率分別為55.28～64.86 g/g，16.90～21.73 g/g，N1W3和N1W2處理的氮素利用效率較高，顯著高于N1W1、N2W1、N2W2、N2W3處理；在同一氮素水平下，氮素的利用效率隨著灌水量的增加而增加，如在N1水平下，W2和W3處理氮素利用效率比W1處理分別增加了13.22%和17.32%，在N2水平下，W2和W3處理的氮素利用效率分別增加了13.43%和28.58%，因此，高氮(N2)水平下，增加灌水量更有利于提高氮的利用效率。

水分利用效率為2.62～3.94 g/kg，其中，N2W1的水分利用效率最高，顯著高于N1W1、N1W2、N1W3和N2W3，比N1W1增加了22.36%。同一水分處理下，N2水平的水分利用效率顯著高于N1水平，且N2水平下低水、中水和高水處理下水的利用效率分別比N1增加了22.36%，22.82%和33.97%，因此，高水處理下，增施氮肥更有利于提高水分利用效率。

每一個(gè)點(diǎn)代表9個(gè)數(shù)值的平均值(每個(gè)處理選3株，3次重復(fù))。Each point in Figure represents the average of nine values(3 plants for each treatment，3 replicates).

從單株總干物質(zhì)量和單株果實(shí)干物質(zhì)量的生長(zhǎng)量函數(shù)式可知(表2)，各處理的單株總干物質(zhì)量和單株果實(shí)干物質(zhì)量的生長(zhǎng)速率分別為0.96～1.43 g/d和0.68～1.08 g/d，按照試驗(yàn)期間的平均密度6株/m2計(jì)算，換算成單位面積的生長(zhǎng)速率平均為5.76～8.58 g/(m2·d)，并且N2W3植株干物質(zhì)量的生長(zhǎng)速率比N1W1增加了48.96%，最終單株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量分別為85.68～134.72 g和45.21～73.05 g，即植株總干物質(zhì)量為5 141～8 083 kg/hm2，其中，N2W3處理效果最好，植株總干物質(zhì)量和植株果實(shí)干物質(zhì)量分別為134.72 g/株(808.32 g/m2)和73.05 g/株(438.30 g/m2)，比N1W1的單株總干物質(zhì)量和單株果實(shí)干物質(zhì)量分別增加了57.24%和61.58%，N2W2也比N1W1分別增加了38.73%和53.81%，各處理最終果實(shí)干物質(zhì)量占植株總干物質(zhì)量的比例為51.59%～58.51%，其中，N2W2所占比例(58.51%)最大，比N1W1(52.77%)增加了5.74%。

表2 水氮耦合對(duì)單株總干物質(zhì)量、果實(shí)干物質(zhì)量、氮利用效率和水分利用效率的影響Tab.2 Effects of water and nitrogen coupling on total dry matter of plant，dry matter of fruit，nitrogen use efficiency，and water use efficiency

注：YP代表單株植株總干物質(zhì)量，YF代表單株果實(shí)干物質(zhì)量，X代表定植后天數(shù)，X前面的系數(shù)代表生長(zhǎng)速率，氮利用效率=單株植株總干物質(zhì)量(g)/單株施氮量(g)，水分利用效率=單株植株總干物質(zhì)量(g)/單株總灌水量(kg)；小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)。表3-5同。

Note：YP represents the total dry matter of per plant，YF represents the dry matter of fruit per plant，Xindicates days after transplanting，the coefficient in front ofXrepresents the growth rate. Nitrogen use efficiency = total dry matter per plant(g)/nitrogen per plant (g)，water use efficiency = total dry matter per plant (g)/total water per plant (kg). Lowercase letters indicate significant differences (P<0.05)，capital letters indicate significant differences (P<0.01). The same as Tab.3-5.

為了更明確地了解單株果實(shí)干物質(zhì)生產(chǎn)與植株總干物質(zhì)生產(chǎn)之間的關(guān)系，將單株植株總干物質(zhì)量作為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的果實(shí)干物質(zhì)量作為縱坐標(biāo)，在Excel中作散點(diǎn)圖，添加趨勢(shì)線(圖3)，獲得二者的線性關(guān)系為：YF= 0.693 9XP-16.033(R2=0.984 6)。

由圖3可知，單株果實(shí)干物質(zhì)量和單株植株總干物質(zhì)量之間有很強(qiáng)的線性關(guān)系，坐果后，植株總干物質(zhì)量每增加1 g，果實(shí)干物質(zhì)量約增加0.69 g，即植株大約有69.34%的干物質(zhì)被分配到果實(shí)中，并且單株植株總干物質(zhì)量達(dá)到23.11 g以上，植株開(kāi)始坐果。

為了進(jìn)一步研究氮素、水分對(duì)番茄植株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量的影響，將同一氮素(或同一水分處理)的植株合并分析，以定植后生長(zhǎng)天數(shù)為橫坐標(biāo)，單株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量為縱坐標(biāo)作折線圖(圖4)，添加趨勢(shì)線得到單株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量與生長(zhǎng)天數(shù)之間的生長(zhǎng)函數(shù)式，列于表3。

圖中共有126個(gè)點(diǎn)，每一個(gè)點(diǎn)代表3個(gè)數(shù)值的平均值，YF代表單株果實(shí)干物質(zhì)量，XP代表植株總干物質(zhì)量。

A total of 126 points in the figure，each point represents the average of three values，YF represents dry matter of fruit per plant，andXP represents the total dry matter per plant.

圖3果實(shí)干物質(zhì)量與植株總干物質(zhì)量之間的關(guān)系
Fig.3Relationshipbetweenthefruitdrymatterandtheplantdrymatter

由圖4-A可知，60 d之內(nèi)不同氮素水平對(duì)植株的總干物質(zhì)量影響不大，60 d以后差異出現(xiàn)，并逐漸變大。由表3生長(zhǎng)量的函數(shù)式可知，單株總干物質(zhì)量YPN1和YPN2的生長(zhǎng)速率大約是1.04，1.26 g/d，N2比N1高21.15%，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，N2的單株植株總干物質(zhì)量(119.44 g)比N1(94.37 g)高26.57%，且差異極顯著。就果實(shí)的生長(zhǎng)來(lái)看，定植后約40 d開(kāi)始有果實(shí)出現(xiàn)，前期果實(shí)生長(zhǎng)差異不大，60 d后差異逐漸變大，由表3生長(zhǎng)量的函數(shù)式可知，單株果實(shí)YFN1和YFN2的生長(zhǎng)速率分別為0.74，0.98 g/d，N2比N1高31%，N2的最終果實(shí)干物質(zhì)量(67.23 g)比N1(49.60 g)高35.54%，差異顯著。

由圖4-B可知，前40 d單株總干物質(zhì)量差異不大，40 d以后差異逐漸變大。由表3生長(zhǎng)量的函數(shù)式可知，單株植株總干物質(zhì)量生長(zhǎng)速率隨著灌水量的增加而增大，YPW2(1.17 g/d)和YPW3(1.27 g/d)的生長(zhǎng)速率分別比YPW1(1.02 g/d)高14.71%和24.51%，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，W1、W2、W3單株植株總干物質(zhì)量分別為95.20，107.87，117.63 g，W2、W3分別比W1高13.29%和23.55%。從開(kāi)始結(jié)果(40 d)到試驗(yàn)結(jié)束，果實(shí)干物質(zhì)量大小一直保持YFW3>YFW2>YFW1。果實(shí)干物質(zhì)量生長(zhǎng)速率也隨著灌水量的增加而增大，YFW1、YFW2、YFW3分別為0.76，0.90，0.92 g/d，YFW2、YFW3分別比YFW1高18.42%和21.05%；

圖4-A中每一個(gè)點(diǎn)代表同一氮素水平下3個(gè)水分處理的均值(每個(gè)處理選3株，3次重復(fù)，共計(jì)27個(gè)數(shù)據(jù)的均值)；N1和N2干物質(zhì)量計(jì)算方法分別為：(N1W1+N1W2+N1W3)/3、(N2W1+N2W2+N2W3)/3；圖4-B中每一個(gè)點(diǎn)代表同一水分處理下2個(gè)氮素水平的平均值(每個(gè)處理選3株，3次重復(fù)，共18個(gè)數(shù)據(jù)的均值)，W1、W2、W3干物質(zhì)量計(jì)算方法分別為：(N1W1+N2W1)/2、(N1W2+N2W2)/2、(N1W3+N2W3)/2。 圖5-6同。

Each point in Fig.4-A represents the average of the three water treatments at the same nitrogen level (3 plant for each treatment，3 replicates for a total of 27 data)，and the N1 and N2 dry matter are calculated as：(N1W1 + N1W2 + N1W3)/3，(N2W1 + N2W2 + N2W3)/3；Each point in Fig.4-B represents the average of two nitrogen levels under the same water treatment (3 plant for each treatment，3 replicates for a total of 18 data). The calculation methods of W1，W2 and W3 dry matter are ：(N1W1 + N2W1)/2，(N1W2 + N2W2)/2，(N1W3 + N2W3)/2. The same as Fig.5-6.

圖4 氮素水平和水分處理與植株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量的關(guān)系Fig.4 The relationship between of nitrogen level and water treatment on total dry matter of plant and dry matter of fruit

注：X表示定植后的生長(zhǎng)天數(shù)，X前面的系數(shù)代表生長(zhǎng)速率。

Note：Xindicates days after planting，the coefficient in front ofXrepresents the growth rate.

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，W2(60.64 g)、W3(62.46 g)果實(shí)干物質(zhì)量比W1(52.15 g)分別高16.28%和19.75%。

2.2 灌水量和施氮量對(duì)單株植株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量的影響

為了研究施氮量和灌水量對(duì)單株植株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量的影響，分別以累積施氮量和累積灌水量為橫坐標(biāo)，單株植株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量為縱坐標(biāo)，在Excel中作散點(diǎn)圖(圖5)，添加趨勢(shì)線得出相應(yīng)的函數(shù)式，列于表4，5。

圖5-A中每個(gè)點(diǎn)代表同一氮素水平下3個(gè)水分處理的干物質(zhì)量的均值(每個(gè)處理選3株，共計(jì)9個(gè)數(shù)的均值)；

氮素水平Nitrogenlevel單株總干物質(zhì)量與施氮量的函數(shù)式Functionformulaoftotaldrymatterperplantandnitrogenapplication單株果實(shí)干物質(zhì)量與施氮量的函數(shù)式Functionformulaoffruitdrymatterperplantandnitrogenapplication氮利用效率/(g/g)Nitrogenuseefficiency水分利用效率/(g/kg)WateruseefficiencyN1YPN1=85．031XN-32．069(R2=0．9762)YFN1=60．277XN-38．929(R2=0．9624)60．88Aa2．90AbN2YPN2=25．756XN-42．457(R2=0．9695)YFN2=19．74XN-54．255(R2=0．9780)19．26Bb3．67Aa

注：XN代表單株累積施氮量。

Note：XNrepresents the accumulation of nitrogen applied per plant.

由圖5-A和表4可知，單株累積施氮量XN每增加1 g，植株總干物質(zhì)量YPN1和YPN2分別增加85.03，25.76 g，果實(shí)干物質(zhì)量YFN1和YFN2分別增加60.28，19.74 g，即XN每增加1 g，N1、N2植株干物質(zhì)量分別有70.89%和76.73%分配到果實(shí)生產(chǎn)中，N2比N1果實(shí)分配比例提高了5.84%，增幅為8.24%。即累積施氮量每增加1 g，N2水平下植株增加的干物質(zhì)量分配到果實(shí)中的比例比N1增加了8.24%。雖然N2的氮素利用效率只有N1的1/3，但是N2水平下植株總干物質(zhì)量比N1高26.57%，并且果實(shí)干物質(zhì)量占植株總干物質(zhì)量的比例高，所以，N2更有利于植株和果實(shí)的生長(zhǎng)，并且N2水平下水分利用效率也顯著高于N1水平下水分利用效率。

由表5和圖5-B可知，單株累積灌水量XW每增加1 L，植株總干物質(zhì)YPW1、YPW2和YPW3分別增加4.22，3.84，3.49 g，果實(shí)干物質(zhì)量YFW1、YFW2、YFW3分別增加2.81，2.66，2.28 g，即XW每增加1 L，W1、W2、W3植株干物質(zhì)生產(chǎn)分別有67.08%，69.79%和65.83%分配到果實(shí)干物質(zhì)生產(chǎn)中，因此，W2處理更有利于果實(shí)干物質(zhì)生產(chǎn)，即累積灌水量每增加1 L，植株增加的干物質(zhì)量大約有66%～70%分配到果實(shí)中。累積灌水量每增加1 L，不同水分處理下果實(shí)干物質(zhì)量增加2.28～2.81 g，按果實(shí)干鮮物質(zhì)量比5%來(lái)計(jì)算，果實(shí)鮮物質(zhì)量則增加45.60～56.20 g，也就是說(shuō)，生產(chǎn)1 kg的番茄果實(shí)，需灌溉水17.79～21.93 L。

表 5 不同灌水量對(duì)單株總干物質(zhì)量和果實(shí)干物質(zhì)量的影響Tab.5 Effects of different irrigation water on total dry matter of plant and dry matter of fruit

注：XW代表單株累積灌水量。

Note：XW represents accumulation irrigation water per plant.

2.3 氮素水平和水分處理對(duì)植株干物質(zhì)分配的影響

為了研究氮素水平和水分處理對(duì)植株干物質(zhì)分配的影響，分別將同一氮素水平(水分處理)的植株合并計(jì)算，以定植后天數(shù)為橫坐標(biāo)，各器官的干物質(zhì)所占比例為縱坐標(biāo)，在Excel中作散點(diǎn)圖(圖6)。

植株干物質(zhì)分配前期主要分布在根、莖、葉中，隨著植株長(zhǎng)大并開(kāi)始坐果，干物質(zhì)分配在根、莖、葉中的比例逐漸減小，而向果實(shí)的分配增加，后期分配比例趨于穩(wěn)定。由圖6-A氮素對(duì)干物質(zhì)分配的影響來(lái)看，在分配比例趨于穩(wěn)定階段，N1和N2植株干物質(zhì)最終分配在根、莖、葉、果的比例分別為3%，15%，30%，52%和2%，13%，29%，56%。N1的根、莖干物質(zhì)量所占比例分別比N2的多1%和2%，N2的果實(shí)干物質(zhì)量所占比例比N1多4%，所以，在N1水平下，植株干物質(zhì)往根、莖分配的更多，在N2水平下往果實(shí)分配的更多。

由圖6-B水分處理對(duì)干物質(zhì)分配的影響來(lái)看，在定植80 d后，根、莖、葉、果所占比例分別穩(wěn)定在3%，14%，30%，53%，處理之間的差異不大。

圖6 氮素水平和水分處理對(duì)根、莖、葉、果分配的影響Fig.6 Effects of nitrogen levels and water treatment on allocation of root，stem，leaf and fruit

3 討論與結(jié)論

3.1 水氮耦合對(duì)番茄物質(zhì)生產(chǎn)和物質(zhì)分配的影響

本試驗(yàn)中，植株單株干物質(zhì)單位面積的生長(zhǎng)速率為5.76～8.58 g/(m2·d)，這一結(jié)果與本項(xiàng)系列研究中春夏茬溫室土壤栽培條件下番茄干物質(zhì)日生長(zhǎng)速率(9.12 g/(m2·d))[14]接近。定植后109 d試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，植株總干物質(zhì)量為5 141～8 083 kg/hm2，這與邢英英等[1]研究得出的春夏茬溫室番茄滴灌施肥和溝灌施肥栽培116 d的干物質(zhì)產(chǎn)量4 836～9 145 kg/hm2接近，說(shuō)明本試驗(yàn)盆栽植株的生長(zhǎng)基本接近土壤條件。另外，植株坐果后，單株果實(shí)干物質(zhì)量和植株總干物質(zhì)量之間有很強(qiáng)的線性關(guān)系(YF=0.693 9XP-16.033，R2=0.984 6)，即植株大約有70%的干物質(zhì)分配到果實(shí)生長(zhǎng)中，這與王停停等[14]報(bào)道的果實(shí)與植株的比例(72%)相近。

如上所述，單株總干物質(zhì)的生長(zhǎng)速率(日生長(zhǎng)量)為0.96～1.43 g/d，在這個(gè)范圍內(nèi)生長(zhǎng)速率是隨著施氮水平和灌水量的增加而增加，高氮高水的組合N2W3的生長(zhǎng)速率比低氮低水組合N1W1的生長(zhǎng)速率增加了48.96%，可見(jiàn)，番茄的干物質(zhì)生產(chǎn)在一定范圍內(nèi)與施肥量和灌水量呈正相關(guān)，這與李建明等[15]研究溫室土壤栽培時(shí)滴灌施肥的結(jié)果一致。一般來(lái)說(shuō)，增施氮肥促進(jìn)了作物的根系發(fā)育及對(duì)水分的吸收，增加了光合產(chǎn)物[16]；適宜的土壤水分條件有利于提高番茄葉片氣孔導(dǎo)度，在此條件下，增施氮肥有利于提高葉片葉綠素含量，從而促進(jìn)葉片光合作用，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量[17]。在一定范圍內(nèi)，水肥對(duì)產(chǎn)量的影響具有相互促進(jìn)的關(guān)系，合理有效的水肥調(diào)控措施是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)的前提與重要基礎(chǔ)[15]。

本試驗(yàn)中，氮素水平對(duì)番茄物質(zhì)分配有較大的影響。從定植30 d后植株進(jìn)入坐果期，低氮水平下根系占總干物質(zhì)的比例一直比較高，直到試驗(yàn)結(jié)束，而高氮處理果實(shí)所占比例比低氮高4%，并且通過(guò)生長(zhǎng)量與累積施氮量的函數(shù)式可知，每增施1 g氮肥，高氮比低氮處理的果實(shí)分配比例增加8.24%左右，表明當(dāng)?shù)食渥銜r(shí)，有利于干物質(zhì)往果實(shí)分配，當(dāng)?shù)使?yīng)不足時(shí)，植株優(yōu)先供應(yīng)根的生長(zhǎng)，以促進(jìn)根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，這與高慧等[18]研究不同施肥量時(shí)番茄始收期的結(jié)果一致。Badr等[19]研究表明，較低的氮肥供應(yīng)減少了作物氮的吸收，進(jìn)而導(dǎo)致了莖葉氮濃度的降低，有限的氮抑制了全冠生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量。在適宜范圍內(nèi)，增施氮肥使植株枝繁葉茂，有利于果實(shí)干物質(zhì)的積累，從而使作物產(chǎn)量增加[20]。雖然本試驗(yàn)條件下水分對(duì)番茄物質(zhì)分配影響不明顯，但累積灌水量每增加1 L，中水處理下的植株干物質(zhì)分配到果實(shí)中的比例最大，因此，中水處理更有利于干物質(zhì)往果實(shí)的分配。

3.2 水氮耦合對(duì)水分利用效率的影響

本試驗(yàn)研究表明，不同處理水分利用效率為2.62～3.94 g/kg，與袁婷婷等[21]在不同水分處理下增施CO2種植番茄的水分利用效率(2.3～3.8 g/kg)接近。本試驗(yàn)中，同一水分處理下，高氮水平的水分利用效率顯著高于低氮水平，且低水、中水和高水處理下水的利用效率分別較CK增加了22.36%，22.82%和33.97%，因此，高水處理下，增施氮肥更有利于提高水分利用效率。

本試驗(yàn)中，生產(chǎn)1 kg的番茄果實(shí)，需灌溉水17.79～21.93 L。Sanghellini等[22]研究表明，在荷蘭氣候控制玻璃溫室條件下，生產(chǎn)1 kg的番茄果實(shí)，需水22 L，同樣條件下，如果采用封閉式循環(huán)供液系統(tǒng)，需水15 L。因此，本試驗(yàn)條件下，水分利用效率基本接近荷蘭玻璃溫室的生產(chǎn)水平。李波等[23]通過(guò)對(duì)不同生育期不同供水的研究結(jié)果表明，產(chǎn)量最高時(shí)，水分利用效率可達(dá)27.51 kg/m3，即產(chǎn)生1 kg的番茄果實(shí)，需要36 L水。本試驗(yàn)中，雖然高水處理的水分利用效率(生產(chǎn)1 kg番茄需水22 L)與低水處理(18 L)相比略低一些，但是遠(yuǎn)高于李波等[23]溫室土壤栽培以及阿爾梅里亞不加熱塑料大棚(生產(chǎn)1 kg番茄果實(shí)需水40 L)[22]的水分利用效率，并且，試驗(yàn)中高水處理?xiàng)l件下果實(shí)產(chǎn)量最高，因此，綜合考慮仍然認(rèn)為高水處理更好。

3.3 水氮耦合對(duì)氮利用效率的影響

本試驗(yàn)中，施氮水平對(duì)氮素利用效率有極顯著的影響，高氮水平下氮的利用效率平均為19.26 g/g，而低氮水平下氮的利用效率平均為60.88 g/g，即施氮量多反而氮肥利用效率低，這種結(jié)果在許多田間作物的氮肥試驗(yàn)[24-25]及溫室蔬菜作物氮肥試驗(yàn)[26-27]中都類似，可能是由于氮肥施用后，不能完全被植株吸收，氮肥的轉(zhuǎn)化效率不完全。

在同一氮素水平下，氮肥的利用效率隨著灌水量的增加而增加，如在低氮水平下，中水和高水處理氮素利用效率比低水處理分別增加了13.22%,17.32%，在高氮水平下，中水和高水處理的氮素利用效率分別增加了13.43%,28.58%。由此可見(jiàn)，在氮肥施用量較高的情況下，在一定的范圍內(nèi)增加灌水量，氮素利用效率增加的百分比更多，如本試驗(yàn)的N2W3處理。并且高氮水平下的植株總干物質(zhì)和果實(shí)干物質(zhì)顯著高于低氮，相關(guān)溫室番茄栽培試驗(yàn)已得出此結(jié)論[11，28]，在一定范圍內(nèi)，增施氮肥可促進(jìn)番茄根系的發(fā)育、改善根系的營(yíng)養(yǎng)狀況，從而增加產(chǎn)量[28]。因此，綜合考慮認(rèn)為，高氮水平更好。

在一定范圍內(nèi)，增加灌水量可以提高果實(shí)產(chǎn)量和氮肥利用效率，增加施氮量可以提高果實(shí)產(chǎn)量和水分利用效率，水肥對(duì)產(chǎn)量的影響具有相互促進(jìn)的關(guān)系。本試驗(yàn)中，高氮高水組合(平均每株日施氮量和灌水量為0.057 g和352 mL)在109 d的種植中獲得植株總干物質(zhì)量134.72 g/株和果實(shí)干物質(zhì)量73.05 g/株的最好水平。該量化指標(biāo)可為溫室番茄高效生產(chǎn)的水肥綜合管理提供依據(jù)，對(duì)番茄水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用具有重要的生產(chǎn)指導(dǎo)意義。

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