不同水肥處理對冀西北高原日光溫室架豆產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王 鑫，劉晶晶，張小帥

(1.張家口市農(nóng)業(yè)高效節(jié)水研究所，河北 張家口076450； 2.張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北 張家口075000)

0 引言

架豆是冀西北高原地區(qū)設(shè)施蔬菜中的主要作物，由于經(jīng)濟(jì)效益良好，發(fā)展迅速，現(xiàn)階段冀西北高原地區(qū)年播種面積達(dá)2 000 hm2左右[1]。但在具體的生產(chǎn)過程中，也出現(xiàn)了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中灌溉水和肥料的利用率低下，土壤和水體污染嚴(yán)重的通病。

水肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源，是農(nóng)作物高產(chǎn)的基本保障，同時也是影響果實(shí)品質(zhì)的主要因素，在不同水肥處理作用過程中可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)、疊加和拮抗作用，兩者間相互影響、相互制約，采用水肥耦合技術(shù)可以有效減少水資源的浪費(fèi)，避免過量施肥對環(huán)境的污染和破壞[2-7]。目前，對小麥、水稻、玉米、馬鈴薯等露天農(nóng)作物的研究已較為深入，對日光溫室作物的研究主要集中于番茄、黃瓜、辣椒等常見溫室蔬菜，而針對架豆的研究仍停滯在栽培技術(shù)上[8-16]。

以文獻(xiàn)[17]的研究為基礎(chǔ)，在冀西北高原地區(qū)獨(dú)特環(huán)境氣候條件下，對日光溫室膜下滴灌架豆開展不同水肥組合影響其產(chǎn)量及品質(zhì)的試驗(yàn)研究，得出該區(qū)域日光溫室膜下滴灌架豆最優(yōu)水肥配比，為冀西北高原地區(qū)發(fā)展日光溫室膜下滴灌架豆產(chǎn)業(yè)，建立一整套灌溉施肥體系提供科學(xué)可信的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況

試驗(yàn)在張家口市農(nóng)業(yè)高效節(jié)水研究所的日光溫室中進(jìn)行，位于張家口市張北縣張北鎮(zhèn)廟灘村，東經(jīng)114°40′，北緯41°11′，海拔1 382 m，為典型的冀西北高原。氣候?yàn)榈湫偷暮疁貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，降水稀少，氣溫低、晝夜溫差大，多風(fēng)、蒸發(fā)強(qiáng)烈。年日照時間2 844.0 h，日照百分率67.0%，年平均氣溫3.5 ℃，年大于10 ℃積溫1 989.0 ℃，無霜期120 d，多年平均降水量380 mm，多年平均蒸發(fā)量1 655 mm[18]。

試驗(yàn)區(qū)土壤以農(nóng)牧交錯地帶典型的栗鈣土為主，土壤耕作層pH值8.34，有機(jī)質(zhì)23.36 g/kg，全氮0.14%，速效磷52.93 mg/kg，速效鉀216.40 mg/kg，土壤干容重1.704 g/kg，田間持水量15.75%。

1.2試驗(yàn)材料

供試作物為架豆，品種為“綠劍”，具有生長勢強(qiáng)、甩蔓早、花白色、青莢綠色、扁條形、早熟和豐產(chǎn)的特點(diǎn)。

肥料：有機(jī)肥(羊糞，全氮含量0.62%，有機(jī)質(zhì)含量87.53 g/kg，速效磷含量1 859.02 mg/kg，速效鉀含量9 636.00 mg/kg，緩效鉀含量240.00 mg/kg)；復(fù)合型底肥(N∶P∶K=18∶18∶18)；I型復(fù)合肥(N∶P∶K=17∶17∶17)；II型復(fù)合肥(N∶P∶K=18∶6∶24)；硝酸按鈣(水溶鈣含量19%)。

1.3試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)為水分與肥力雙因素試驗(yàn)，設(shè)置2個灌溉制度和4個施肥量，分別以Wi(i=1，2)和Fj(j=1，2，3，4)表示，不同水肥組合方式如表1所示。為與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的生產(chǎn)方式進(jìn)行對比，依據(jù)當(dāng)?shù)毓喔仁┓柿?xí)慣設(shè)置一個對照處理(CK)，本試驗(yàn)共計9個處理。

表1 不同水肥組合

灌溉水平如下。W1，苗期灌水150 m3/hm2，抽蔓期灌水180 m3/hm2，結(jié)莢期灌水6次，灌水定額180 m3/hm2，灌水周期6 d。W2，苗期灌水150 m3/hm2，抽蔓期灌水180 m3/hm2，結(jié)莢期灌水9次，灌水定額135 m3/hm2，灌水周期4 d。CK，苗期灌水180 m3/hm2，抽蔓期灌水180 m3/hm2，結(jié)莢期灌水12次，灌水定額180 m3/hm2，灌水周期3 d。所有處理初花期均不灌水。

施肥水平如下。F1，底肥為有機(jī)肥75 000 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復(fù)合肥120 kg/hm2，結(jié)莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復(fù)合肥120 kg/hm2、硝酸鈣45 kg/hm2。F2，底肥為有機(jī)肥75 000 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復(fù)合肥150 kg/hm2，結(jié)莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復(fù)合肥150 kg/hm2、硝酸鈣60 kg/hm2。F3，底肥為有機(jī)肥75 000 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復(fù)合肥180 kg/hm2，結(jié)莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復(fù)合肥180 kg/hm2、硝酸鈣75 kg/hm2。F4，底肥為有機(jī)肥75 000 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復(fù)合肥210 kg/hm2，結(jié)莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復(fù)合肥210 kg/hm2、硝酸鈣105 kg/hm2。CK，復(fù)合型底肥600 kg/hm2，抽蔓期隨水滴施I型復(fù)合肥150 kg/hm2，結(jié)莢期追肥3次，每次隨水滴施II型復(fù)合肥450 kg/hm2。所有處理在苗期和初花期均不施肥。

處理小區(qū)面積為9.1 m×7.8 m=70.98 m2，每個處理設(shè)置3個重復(fù)，兩側(cè)設(shè)置保護(hù)區(qū)，各處理采用完全隨機(jī)排列。采用起壟、覆膜、直播的方式種植架豆，壟面60 cm，壟底80 cm，壟間距50 cm，每壟起2行，壟上覆黑色地膜，行距為40 cm，株距40 cm。灌水方式為膜下滴灌，滴灌帶流量為3.0 L/h，滴頭間距為300 mm，管徑16 mm，壁厚0.18 mm，一條滴灌帶控制兩行，灌水采用水表計量(精度為0.01 m3)。

1.4測試項(xiàng)目

土壤含水率：利用TRIME每2～3 d測定土壤水分，灌前灌后必測。試驗(yàn)開始前利用烘干法對其進(jìn)行校核。

灌溉水量：記錄各個試驗(yàn)小區(qū)的灌溉水量、灌水時間。

施肥量：記錄追肥的種類、施用量、施用時間和施用方法。

小區(qū)產(chǎn)量：根據(jù)各小區(qū)生長情況適時采收，取每小區(qū)內(nèi)固定行測定產(chǎn)量；記錄優(yōu)質(zhì)架豆質(zhì)量，以便計算優(yōu)質(zhì)率。

商品品質(zhì)檢測項(xiàng)目：采用每小區(qū)隨機(jī)抽樣10次重復(fù)，測定架豆果實(shí)莢長、莢寬、莢厚、單莢質(zhì)量。

營養(yǎng)品質(zhì)檢測項(xiàng)目：蛋白質(zhì)(凱氏定氮法)、粗纖維(過濾法)、Vc(鉬藍(lán)比色法)[19-21]。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計并制作圖表，采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同處理對架豆產(chǎn)量及水分利用效率的影響

如圖1所示，不同水肥處理對架豆產(chǎn)量的影響不同。不同水肥交互作用對架豆產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著水平(P水肥=0.007 7<0.01)，當(dāng)灌溉水平為W1，施肥水平為F3時，架豆產(chǎn)量最高，為37 178.30 kg/hm2，并顯著高于其他處理。不同灌溉水平間的架豆產(chǎn)量差異不顯著(P水=0.63>0.05)。不同施肥水平間的架豆產(chǎn)量差異顯著(P肥=0.033<0.05)，在W1灌溉水平時，架豆產(chǎn)量隨肥力的提高，先升高后降低，當(dāng)肥力水平為F3時，產(chǎn)量達(dá)到最高；在W2灌溉水平時，架豆的產(chǎn)量隨肥力的提高，先升高后降低，當(dāng)肥力水平為F2時，產(chǎn)量達(dá)到該灌溉水平下的最高值，但低于W1F3處理。因此，水肥交互作用對架豆產(chǎn)量的影響極顯著，相同灌溉水平時，架豆產(chǎn)量隨施肥量的增加，先升高后降低。CK的水分利用效率(WUE)最低，為179.72 kg/(hm2·mm)，與其他各處理均達(dá)到極顯著差異水平，W1F3的WUE達(dá)到最高，為251.73 kg/(hm2·mm)，比CK提高40%。

圖1 不同處理對架豆產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different treatments on yield of pole bean

對比W1F3與CK，發(fā)現(xiàn)：W1F3的產(chǎn)量提高8.65%，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)量提高11.02%，優(yōu)質(zhì)率提高2.16%，水分利用效率提高40.00%，但節(jié)水44.05%，節(jié)肥37.00%。可見，適當(dāng)?shù)臏p少灌溉及施肥，不僅可以增加產(chǎn)量，也能提高作物的水分生產(chǎn)效率。

2.2不同處理對架豆果實(shí)品質(zhì)的影響

作為表征不同水肥組合優(yōu)劣的重要指標(biāo)，蔬菜的品質(zhì)與產(chǎn)量具有相同的重要性。架豆屬于連續(xù)分批采收的蔬菜，進(jìn)入采摘期后，從每個處理內(nèi)選取3～5個商品莢作為樣品(按隨機(jī)原則抽取具有代表性樣本)，進(jìn)行了品質(zhì)檢測。如圖2所示，不同水肥處理對架豆果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的影響不同。

圖2 不同處理對架豆果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of different treatments on nutritional quality of pole bean

相同灌溉水平下，架豆果實(shí)的粗蛋白含量隨肥力的增加，先升高后降低。相同施肥水平下，架豆果實(shí)的粗蛋白含量隨水分的增加而降低。當(dāng)灌溉水平為W1，施肥水平為F2時，架豆果實(shí)的粗蛋白含量最高，為1.37 g/100g，與除W1F3和W2F2外的其他處理達(dá)到顯著差異水平。經(jīng)方差分析可知，灌溉和施肥水平因子對架豆果實(shí)的粗蛋白含量的影響極顯著(P水=0.006<0.01，P肥=0.001<0.01)，但灌溉和施肥交互作用對架豆果實(shí)莢厚的影響不顯著(P水肥=0.47>0.05)。

不同灌溉施肥水平下，架豆果實(shí)的粗纖維含量略有差異，但經(jīng)方差分析可知，灌溉和施肥水平兩因子及它們的交互作用對架豆果實(shí)的粗纖維含量的影響均未達(dá)到顯著水平(P水肥=0.72>0.05，P水=0.75>0.05，P肥=0.53>0.05)，所有處理間均未出現(xiàn)顯著差異。

相同灌溉水平下，架豆果實(shí)的VC含量隨肥力的增加，先升高后降低。相同施肥水平下，架豆果實(shí)的VC含量隨水分的增加而降低。當(dāng)灌溉水平為W1，施肥水平為F3時，架豆果實(shí)的VC含量最高，為0.205 g/100 g，與其他處理均達(dá)到顯著差異水平。經(jīng)方差分析可知，灌溉和施肥水平因子及它們的交互作用對架豆果實(shí)的VC含量的影響均達(dá)到極顯著水平(P水=3.94E-06<0.01，P肥=1.02E-10<0.01，P水肥=0.007<0.01)；與梁銀麗等對日光溫室豇豆的研究結(jié)果一致[22]。

3 結(jié)論

對不同水肥處理下冀西北高原日光溫室架豆產(chǎn)量及品質(zhì)進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論。

(1)適當(dāng)減少灌溉及施肥，不僅可以增加產(chǎn)量，也能提高作物的水分生產(chǎn)效率。

(2)不同水肥處理對架豆果實(shí)品質(zhì)的影響不同。

(3)優(yōu)化冀西北高原地區(qū)日光溫室膜下滴灌條件下架豆水肥制度，建立高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、水肥高效利用的灌溉施肥技術(shù)體系。建議使用如下水肥制度：苗期灌水1次，灌水定額150 m3/hm2，不施肥；抽蔓期灌水施肥1次，灌水定額180m3/hm2，施用復(fù)合肥180 kg/hm2；初花期進(jìn)行蹲苗；結(jié)莢期灌水9次，灌水定額180 m3/hm2，灌水周期6 d，隨水施肥3次，每次施用高鉀復(fù)合肥180 kg/hm2及硝酸鈣75 kg/hm2。