不同灌溉方式對茄子生長 水分利用和土壤硝態(tài)氮淋溶的影響

趙付江，趙 巍，謝松青，楊振立，郭 進(jìn)，郝桂琴，杜婧輝，尹慶珍

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院，河北 石家莊 050051；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所，河北 石家莊 050035；3.石家莊市農(nóng)業(yè)局，河北 石家莊 050022；4.河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，河北 石家莊 050051）

我國的水資源十分短缺，人均水資源占有量僅2 400 m3，為世界人均水平的1/4，我國是聯(lián)合國13個(gè)貧水國之一[1～4]。我國雖然是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，但農(nóng)業(yè)用水利用率仍處于較低水平，其中灌溉水的利用系數(shù)僅為 0.3～0.4，而發(fā)達(dá)國家高達(dá) 0.7～0.9[5～8]。蔬菜是高耗水作物，在我國的種植面積日益增多。由于設(shè)施蔬菜復(fù)種指數(shù)高、需水量大，水分管理不科學(xué)、大水漫灌等現(xiàn)象十分普遍，給實(shí)際生產(chǎn)帶來了眾多問題。如，冬春灌溉后地溫偏低，棚內(nèi)濕度增大，易引發(fā)病害，嚴(yán)重影響蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)；不合理的灌溉方式還會(huì)降低氮肥的利用效率，施入土壤中的氮肥僅30%～40%能被植物吸收利用[9]，大部分以硝態(tài)氮（NO3--N）的形式淋溶到地下水中，對生態(tài)環(huán)境安全造成威脅[10]。因此，如何提高灌溉水的利用效率，減少不合理灌溉對生態(tài)環(huán)境的影響成為當(dāng)前蔬菜生產(chǎn)中亟待解決的問題。通過分析3種灌溉方式對茄子生長、產(chǎn)量、水分利用效率以及硝態(tài)氮在土壤中分布的影響，旨為蔬菜節(jié)水灌溉和水肥高效利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在河北省農(nóng)林科學(xué)院大河實(shí)驗(yàn)站塑料大棚內(nèi)進(jìn)行，土壤肥力中等（表1）。

表1 棚室土壤的理化性狀Table 1 Physical and chemical properties of the tested soil

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)茄子品種為茄優(yōu)1號（河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所培育）。所施化肥中，氮肥為尿素（N含量46%）、磷肥為重過磷酸鈣（P2O5含量43%）、鉀肥為硫酸鉀（K2O含量50%）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 茄子灌溉方式設(shè)滴灌、交替隔溝灌和常規(guī)溝灌（CK） 3種處理。其中，滴灌處理使用內(nèi)鑲式滴灌管，滴灌管鋪放在植株根部，出水孔間距30 cm；常規(guī)溝灌和交替隔溝灌處理均按常規(guī)方法進(jìn)行。小區(qū)長10 m、寬5 m，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。

茄子起壟栽培，3月20日定植嫁接苗（以托魯巴姆為砧木），株距40 cm，壟距80 cm，25株/壟，6行/區(qū)。各處理之間均用埋深90 cm的棚膜隔開，以防止肥水側(cè)滲。茄子全生育期共施用氮肥（N）600 kg/hm2、磷肥（P2O5）300 kg/hm2和鉀肥（K2O）500 kg/hm2，其中，全部的磷鉀肥和1/3的氮肥在整地時(shí)基施，剩余的氮肥分別在結(jié)果初期和結(jié)果盛期各追施50%。各小區(qū)的灌溉時(shí)間和灌水量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用吊蔓雙干整枝，其他管理同常規(guī)。1.3.2 測定項(xiàng)目與方法 各小區(qū)分批采收，累計(jì)記產(chǎn)。初果期和盛果期，待果實(shí)采收完畢后，每小區(qū)分別選取9株有代表性的植株，將莖、葉和根分離，先置于105℃烘箱中殺青30 min，而后75℃下烘干至恒重，稱量單株干重。統(tǒng)計(jì)全生育期各小區(qū)的灌溉用水量，計(jì)算水分生產(chǎn)效率（kg/m3，產(chǎn)量/灌溉用水量）。

茄子植株葉面積、株高、莖粗、單株果數(shù)、單果重和前期產(chǎn)量測定，參照《茄子種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[11]進(jìn)行。土壤基本理化性狀及硝態(tài)氮含量測定，參照鮑士旦[12]方法進(jìn)行。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 利用Microsoft Excel和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉方式對茄子生長發(fā)育的影響

初果期，不同灌溉方式對茄子的株高無顯著影響，對茄子的單株干重、莖粗和葉面積影響顯著（表2）。不同處理茄子的單株干重和莖粗順序均為滴灌處理＞交替隔溝灌處理＞常規(guī)溝灌處理，且各處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平；滴灌處理的葉面積最大，與交替隔溝灌處理差異不顯著，但二者均顯著＞常規(guī)溝灌處理。

盛果期，不同灌溉方式對茄子的株高和葉面積無顯著影響，對茄子的單株干重和莖粗影響顯著。其中，滴灌處理的單株干重最大，顯著＞其他灌溉處理；莖粗最大，與交替隔溝灌處理差異不顯著，但二者均顯著＞常規(guī)溝灌處理。

綜上分析可以看出，與其他灌溉方式相比，滴灌處理可明顯促進(jìn)茄子生長發(fā)育，有效提高初果期和盛果期茄子的單株干重和莖粗以及初果期的葉面積。

2.2 不同灌溉方式對茄子產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

不同灌溉方式對茄子的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均影響顯著（表3）。不同處理茄子的單株果數(shù)、單果重、前期產(chǎn)量和產(chǎn)量順序均為滴灌處理＞交替隔溝灌處理＞常規(guī)溝灌處理，且各處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平?？梢钥闯?，與其他灌溉方式相比，滴灌處理可有效提高茄子的單株果數(shù)和單果重，顯著提高茄子產(chǎn)量，尤其是前期產(chǎn)量的增加，有利于茄子提早上市，提高經(jīng)濟(jì)效益。

表2 不同灌溉方式對茄子生長發(fā)育的影響Table 2 Effects of different irrigation methods on the growth and development of eggplant

表3 不同灌溉方式對茄子產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Table 3 Effects of different irrigation methods on the yield and yield components of eggplant

2.3 不同灌溉方式對茄子水分利用效率的影響

不同灌溉處理的灌溉用水量不同，指標(biāo)值順序?yàn)榈喂嗵幚恚冀惶娓魷瞎嗵幚恚汲Ｒ?guī)溝灌處理，且各處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平（表4）。與交替隔溝灌和常規(guī)溝灌處理相比，滴灌處理的灌溉用水量分別節(jié)約了31.62%和45.63%，水分生產(chǎn)效率分別提高了77.43%和180.18%，效果非常顯著。

表4 不同灌溉方式對茄子水分生產(chǎn)效率的影響Table 4 Effects of different irrigation methods on the water production efficiency of eggplant

2.4 不同灌溉方式對土壤剖面硝態(tài)氮含量的影響

0～30 cm土層，土壤硝態(tài)氮含量順序?yàn)榈喂嗵幚恚窘惶娓魷瞎嗵幚恚境Ｒ?guī)溝灌處理，且各處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平；30～60 cm土層，土壤硝態(tài)氮含量順序?yàn)榻惶娓魷瞎嗵幚恚境Ｒ?guī)溝灌處理＞滴灌處理，其中，常規(guī)溝灌與滴灌處理差異不顯著，但二者均顯著＜交替隔溝灌處理；60～90 cm土層，土壤硝態(tài)氮含量順序?yàn)槌Ｒ?guī)溝灌處理＞交替隔溝灌處理＞滴灌處理，且各處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平（表5）。

可以看出，隨著灌溉用水量的增加，土壤中硝態(tài)氮向深層淋溶的趨勢越發(fā)明顯，其中，滴灌處理的土壤硝態(tài)氮大多儲存在0～30 cm耕作層，硝態(tài)氮淋失風(fēng)險(xiǎn)最小。

表5不同灌溉方式對土壤剖面硝態(tài)氮含量的影響（kg/hm2）Table 5 Effects of different irrigation methods on the nitrate nitrogen content in soil profile

3 結(jié)論與討論

水是蔬菜生長所需的最基本的物質(zhì)，灌溉直接影響蔬菜的生長環(huán)境，從而影響其生長發(fā)育和產(chǎn)量的形成。劉明池等[13]研究表明，不同灌溉方式對番茄的生長發(fā)育、產(chǎn)量和水分利用效率存在顯著影響，與傳統(tǒng)漫灌相比，滴灌和滲灌處理可顯著提高番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)以及水分利用效率。本研究結(jié)果顯示，滴灌處理可明顯促進(jìn)茄子生長發(fā)育，顯著提高茄子產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率，與前人研究結(jié)果相一致。供水量和氮肥施用量是影響土壤硝態(tài)氮淋失的主要因素[14]。本研究結(jié)果顯示，隨著灌溉用水量的增加，土壤中硝態(tài)氮向深層淋溶的趨勢明顯，與前人研究結(jié)果[15～17]相一致。

與交替隔溝灌和常規(guī)溝灌處理相比，滴灌處理可明顯促進(jìn)茄子的生長發(fā)育，提高其前期產(chǎn)量，有利于茄子提早上市和增加經(jīng)濟(jì)效益；滴灌處理灌溉用水量少，水分生產(chǎn)效率高，且土壤中的硝態(tài)氮大多儲存在0～30 cm耕作層，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)小。因此認(rèn)為，滴灌是茄子生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的節(jié)水、增產(chǎn)、環(huán)保技術(shù)措施，值得大面積推廣應(yīng)用。