負壓灌溉對茄子養(yǎng)分吸收和土壤養(yǎng)分環(huán)境的影響

張敬禹，何曉蕾，孫佳玉，龍懷玉，王 鵬

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081)

土壤水分狀況不僅影響作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量形成及水分的有效利用，對作物生長的養(yǎng)分吸收、土壤養(yǎng)分含量及酶活性也有很大影響。灌溉方式的改變不僅影響土壤水鹽的再分配，還會直接影響土壤氮、磷、鉀的含量及分布[[1-2]。姚任科[3]研究表明，土壤0～20 cm土層鉀含量滴灌處理大于溝灌處理，20～40 cm土層鉀含量溝灌處理大于滴灌處理，滴灌較溝灌有效避免肥料隨水下滲造成污染。

此外，氮、磷、鉀作為主要的礦質(zhì)營養(yǎng)元素，在作物生長中起著重要作用，其通過參與光合作用、呼吸作用、膜質(zhì)合成及糖代謝等生理過程，從而促進作物產(chǎn)量的形成和品質(zhì)的提高[4-5]。水分和養(yǎng)分為影響作物產(chǎn)量的重要因子，且二者間有明顯的交互作用[6]，水分不僅提高養(yǎng)分的有效性[7]，同時，適宜的水分供應(yīng)還會提高作物對養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)運、轉(zhuǎn)化和同化[8-10]。研究表明，越冬期輕度調(diào)虧或拔節(jié)期中度水分調(diào)虧可有效調(diào)控冬小麥對養(yǎng)分的吸收與分配，實現(xiàn)作物高產(chǎn)、提質(zhì)及增效的目的[11]。常規(guī)灌溉和負壓灌溉對油菜的影響結(jié)果表明，負壓灌溉促進了油菜對氮、磷、鉀的吸收，并且其產(chǎn)量也有明顯的提升[12]。

土壤酶是土壤中針對專一生物化學(xué)反應(yīng)的生物催化劑，可有效促進土壤有機質(zhì)的分解和養(yǎng)分循環(huán)，是反映土壤肥力和生物活性的重要標志，對評價土壤綜合肥力具有重要意義[13-14]。一般情況下，土壤酶活性隨土壤濕度的變化而變化，土壤濕度較大時，酶活性較高，但含水量過高的土壤抑制酶活性，土壤含水量降低時，酶活性隨之降低，有研究發(fā)現(xiàn)短期淹水會導(dǎo)致磷酸酶、脲酶、酰胺酶等土壤酶活性的降低[15-16]。農(nóng)夢玲等[17]研究表明，隔溝灌溉與常規(guī)灌溉相比，對提高全生育期甜糯玉米土壤脲酶活性、拔節(jié)期和抽雄期土壤轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶活性及抽雄期和成熟期土壤酸性磷酸酶活性效果顯著。負壓灌溉對土壤養(yǎng)分及酶活性的影響研究結(jié)果表明[18]，負壓供水與常規(guī)灌溉相比，促進了辣椒土壤養(yǎng)分的循環(huán)與轉(zhuǎn)化，提高了辣椒土壤酶活性，當供水壓力穩(wěn)定在-5 kPa時效果最好。而有相關(guān)研究卻表明土壤酶活性與土壤養(yǎng)分含量無顯著關(guān)系[19]。

本文通過研究負壓灌溉方式下茄子各器官氮磷鉀的吸收差異及土壤養(yǎng)分含量、酶活性在不同供水壓力下的變化情況，對明確不同土壤水分條件下作物養(yǎng)分吸收、土壤養(yǎng)分含量與酶活性間的關(guān)系有重要意義，為茄子節(jié)水灌溉和高產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2017年5—10月在黑龍江省大慶市黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)校內(nèi)鋼架防雨大棚進行。供試茄苗由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)育種基地提供，品種為黑龍江主栽品種黑又亮。盆栽土壤是校外試驗基地的耕層土壤(0～20 cm土層)，土壤類型為草甸黑鈣土，田間持水量為29.6%，供試土壤基本理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基本化學(xué)性質(zhì)

1.2 連續(xù)負壓供水盆栽裝置

試驗采用的負壓供水裝置由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研發(fā)[20]，該裝置由出水口、儲水桶、負壓穩(wěn)定器3部分組成，各部分由有機透明塑料軟管連接。其中出水口是一種“透水不透氣”的陶土管(內(nèi)徑11 mm，外徑18 mm，長250 mm)，儲水桶桶高75 cm，側(cè)壁安裝50 cm高刻度管，用于觀測桶內(nèi)水位變化，負壓穩(wěn)定器主要由3部分組成(負壓桶、數(shù)顯開關(guān)、電磁閥)，數(shù)顯開關(guān)用于設(shè)定所需負壓值。由于作物生長消耗水分，導(dǎo)致土壤水勢低于負壓穩(wěn)定器設(shè)定的壓力，電磁閥打開后供水；當桶內(nèi)壓強上升到數(shù)顯開關(guān)設(shè)定值時，電磁閥閉合，從而實現(xiàn)穩(wěn)定負壓供水。盆栽盆規(guī)格為45 cm×30 cm×30 cm(長×寬×高)，盆底無孔(防止水分滲漏)，每盆均裝33 kg過1 cm篩土壤。陶土管傾斜5°埋于距土壤表面10 cm、位于盆中央的土壤中。負壓灌溉技術(shù)的實質(zhì)是借助土壤吸力及植物根系對水分的主動獲取，通過埋于地下的出水口緩慢補充根層土壤水分的過程。裝置如圖1所示。

圖1 負壓供水盆栽裝置示意圖Fig.1 Sketch of negative water pressure control pot device

1.3 試驗設(shè)計

1.3.1 試驗處理 試驗設(shè)4個處理：常規(guī)灌水處理作為對照(CK，采用稱重法，維持土壤水分含量為田間持水量的80%～85%)、-3 kPa(依靠負壓供水裝置，將土壤水分含量維持在田間持水量的70%～75%)、-8 kPa(依靠負壓供水裝置，將土壤水分含量維持在田間持水量的60%～65%)、-15 kPa(依靠負壓供水裝置，將土壤水分含量維持在田間持水量的50%～55%)。移栽前施基肥，施肥量按N 150 mg·kg-1，P2O5100 mg·kg-1，K2O 150 mg·kg-1，肥料與過篩后土壤混勻裝盆。采用完全隨機試驗設(shè)計，每個處理設(shè)3次重復(fù)，各種植3盆，每盆4株，并排兩行，株距20 cm，行距15 cm。每套自動供水裝置控制一個盆，共9套。每天17∶00記錄自動供水裝置水位。

1.3.2 樣品采集 試驗于6月21日開始第1次取樣，共取4次，分別為：始花期(6月21日)、始果期(7月12日)、盛果期(8月1日)、生育末期(9月1日)。取樣時間：每次取樣均于06∶30開始(測定酶類指標試驗樣品于09∶30開始)，各處理每盆每次各取1株。于7月12日開始第1次茄果取樣，共取4次，分別為：門茄(7月12日)、對茄(7月26日)、四門斗茄(7月31日)、八面風(fēng)茄(8月31日)。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 茄子植株N、P、K含量的測定 取烘干至恒重的莖、葉器官，濃硫酸-過氧化氫消煮待測樣品，采用凱氏定氮法測定茄子始花期～生育末期各器官N含量[21]，采用釩鉬黃比色法測定茄子始花期～生育末期各器官P含量[21]，采用火焰光度法測定茄子始花期～生育末期各器官K含量[21]，烘干至恒重的門茄、對茄、四門斗茄、八面風(fēng)茄N、P、K含量測定采用上述方法。

1.4.2 土壤pH值和養(yǎng)分含量的測定 取盆栽不同深度新鮮土樣混勻，自然風(fēng)干后過1 mm孔徑篩，采用重鉻酸鉀外加熱法測定茄子始花期～生育末期土壤有機質(zhì)含量(風(fēng)干土過0.25目孔徑篩)[21]，采用堿解擴散法測定茄子始花期～生育末期土壤堿解氮含量[21]，采用碳酸氫鈉法測定茄子始花期～生育末期土壤有效磷含量[21]，采用NH4OAc 浸提，火焰光度法測定茄子始花期～生育末期土壤速效鉀含量[21]，土壤pH值測定按水土5∶1比例混合后，采用pH儀測量。

1.4.3 土壤酶活性的測定 取盆栽不同深度新鮮土樣混勻，自然風(fēng)干后過1 mm孔徑篩，采用靛酚藍比色法測定茄子始花期～生育末期土壤脲酶活性[22]，采用磷酸苯二鈉法測定茄子始花期～生育末期土壤堿性磷酸酶活性[23]，采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定茄子始花期～生育末期土壤蔗糖酶活性[23-25]，采用高錳酸鉀滴定法測定茄子始花期～生育末期土壤過氧化氫酶活性[26]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用EXCEL 2010進行數(shù)據(jù)及圖表標準化處理，采用SPSS 19.0(IBM，2010)進行統(tǒng)計分析，多重比較基于最小顯著差數(shù)法(LSD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 負壓灌溉對茄子各器官氮素吸收及分配的影響

負壓灌溉條件下，茄子莖、葉器官氮素吸收量隨生育期推進呈增加的趨勢(表2)。在茄子始花期，-3 kPa處理莖、葉器官氮素吸收量顯著高于其他處理，莖、葉器官氮素吸收量較CK分別提高10.00%和41.67%。隨著營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)變，-3、-8、-15 kPa處理和CK果實中氮素吸收量分別為0.25～0.76、0.16～0.51、0.13～0.44 g·株-1和0.19～0.53 g·株-1，其中，-3 kPa處理各時期果實中氮素吸收量較CK提高31.58%～65.79%。茄子生育末期，-3 kPa處理莖、葉器官氮素吸收量與CK無顯著差異，而-8、-15 kPa處理均低于CK。

從茄子各器官氮素分配率(表2)看出，生育前期各處理氮素分配均表現(xiàn)為葉>莖，生育中后期各處理氮素分配均表現(xiàn)為果>葉>莖。始果期～生育末期，CK處理莖、葉氮素分配率均顯著高于-3 kPa處理，但果實氮素分配率-3 kPa處理顯著高于CK。

表2 負壓灌溉對茄子各器官氮吸收及分配的影響

2.2 負壓灌溉對茄子各器官磷素吸收及分配的影響

由表3可知，負壓灌溉方式下，隨供水壓力的降低各器官磷素吸收量顯著降低。茄子生育前期各器官磷素吸收量變化緩慢，生育中后期增幅明顯，于生育末期達到最大值，且各器官磷素吸收量表現(xiàn)為果>葉>莖。茄子始花期，-3 kPa處理莖、葉磷素吸收量為0.02 g·株-1和0.03 g·株-1，較CK分別提高100.00%和50.00%。始果期～盛果期，-3 kPa處理莖、葉器官磷素吸收量與CK無顯著差異；-8 kPa處理于始果期莖、葉器官磷素吸收量較CK分別降低50.00%和25.00%，而-15 kPa處理莖、葉器官磷素吸收量顯著低于各處理。從果實磷素吸收量來看，-3 kPa處理于始果期～生育末期，果實磷素吸收量顯著高于其他處理，分別較CK、-8 kPa處理提高29.41%～47.62%和46.67%～75.00%。

由茄子各器官磷素分配率(表3)可以看出，茄子始花期莖、葉器官磷素分配以葉占比較大，始果期～生育末期，除-15 kPa處理于生育末期莖、葉器官磷素占比增幅較大外，其余各處理莖、葉器官磷素分配均表現(xiàn)緩慢降低；而-3 kPa、-8 kPa處理與CK果實磷素分配則表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢。

表3 負壓灌溉對茄子各器官磷吸收及分配的影響

2.3 負壓灌溉對茄子各器官鉀素吸收及分配的影響

與澆灌(CK)相比，負壓灌溉方式下，茄子各器官鉀素吸收量隨供水壓力的降低逐漸降低(表4)。整個生育期內(nèi)，-3 kPa處理除始果期莖器官鉀素吸收量與CK處理無顯著差異外，于始花期較CK提高110.00%、盛果期提高22.73%、生育末期提高22.73%；而-8、-15 kPa處理莖器官鉀素吸收量于茄子始果期～生育末期均顯著低于CK處理。葉器官鉀素吸收量變化表明，-3 kPa處理茄子始花期、生育末期較CK處理分別提高80.00%和13.89%，差異顯著。果實中鉀素吸收結(jié)果表明，-3 kPa處理茄子始果期～生育末期較CK果實中鉀素吸收量提高18.18%～51.22%，差異達顯著水平。

由茄子各器官鉀素分配率(表4)可以看出，始花期莖、葉器官鉀素分配較為均衡，各處理間分配率無顯著差異。始果期～盛果期，各處理茄子器官鉀素分配率均表現(xiàn)為果>葉>莖；-3 kPa與CK處理莖器官鉀素分配率全生育期差異不顯著，而葉器官鉀素分配率除盛果期較CK處理降低明顯，其余各時期均無顯著差異。從果實鉀素分配率來看，-3 kPa處理除盛果期分配較CK顯著提高，其余各時期均無顯著差異。

表4 負壓灌溉對茄子各器官鉀吸收及分配的影響

2.4 負壓灌溉對土壤養(yǎng)分含量的影響

兩種灌溉方式下(圖2)，土壤堿解氮、有效磷含量隨生育進程呈先升高后降低的趨勢，土壤速效鉀含量隨生育進程呈逐漸降低的趨勢，其中，各處理土壤堿解氮、有效磷含量于始果期最高，土壤速效鉀含量于始花期最高。分析茄子全生育期土壤堿解氮含量結(jié)果表明，-3 kPa處理堿解氮含量于始花期～生育末期均顯著高于CK處理，較CK提高11.03%～21.98%，-8 kPa處理除生育末期堿解氮含量較CK降低12.64%(P<0.05)，其余各時期均無顯著差異，-15 kPa處理堿解氮含量于茄子始果期～生育末期較CK分別降低26.56%、38.38%和40.66%，差異顯著。

圖2 負壓灌溉對土壤養(yǎng)分含量的影響Fig.2 Effect of negative water pressure irrigation on soil nutrient content

負壓供水方式下，隨供水壓力的降低土壤有效磷含量逐漸降低，整個生育期，除-3 kPa處理外，-8 kPa、-15 kPa處理有效磷含量較CK均有不同程度的降低，其中，-8 kPa處理較CK降低7.42%～21.35%(P<0.05)，-15 kPa處理全生育期較CK降低13.55%～38.26%(P<0.05)，而-3 kPa處理有效磷含量各生育期均顯著高于CK，分別較CK提高16.81%、14.89%、17.25%和23.97%。

從土壤速效鉀含量看出，始花期～始果期除-15 kPa處理外，其余各處理速效鉀含量降幅較為平緩，始果期～生育末期，各處理速效鉀含量均明顯降低。整個生育期，各處理速效鉀含量表現(xiàn)為-3 kPa>CK>-8 kPa>-15 kPa，其中，-3 kPa處理全生育期速效鉀含量較-8 kPa、-15 kPa處理和CK分別提高10.23%～27.68%、15.48%～54.67%和6.48%～13.32%，且差異顯著。

2.5 茄子各器官養(yǎng)分吸收量與土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性分析

由表5可知，負壓灌溉方式下，始花期土壤堿解氮含量與莖器官氮吸收量呈顯著正相關(guān)，與葉器官氮吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、葉器官間氮吸收量呈極顯著正相關(guān)。始果期土壤堿解氮含量與莖、葉和果實器官間氮吸收量均呈極顯著正相關(guān)，莖、葉器官間和葉、果實器官間氮吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、果實器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)。盛果期土壤堿解氮含量與莖器官氮吸收量呈顯著正相關(guān)，與葉、果實器官間氮吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、葉器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)，葉、果實器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)。生育末期土壤堿解氮含量與莖、葉器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)，與果實中氮吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、葉和果實器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)。表明整個生育期土壤堿解氮含量對茄子器官氮吸收量有顯著影響，且負壓灌溉可有效促進茄子各器官對氮的吸收。

表5 茄子各器官氮吸收量與土壤堿解氮含量的相關(guān)分析

負壓灌溉方式土壤有效磷含量與茄子各器官磷吸收量相關(guān)性如表6所示。始花期土壤有效磷含量與莖、葉器官磷吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、葉器官間磷吸收量呈極顯著正相關(guān)。始果期土壤有效磷含量與茄子各器官磷吸收量呈極顯著正相關(guān)，且茄子各器官間磷吸收量呈極顯著正相關(guān)。盛果期土壤有效磷含量與莖器官磷吸收量呈顯著正相關(guān)，與葉、果實器官間磷吸收量呈極顯著正相關(guān)，茄子各器官間磷吸收量呈極顯著正相關(guān)。生育末期土壤有效磷含量與莖器官磷吸收量呈極顯著正相關(guān)，與葉、果實器官間磷吸收量呈顯著正相關(guān)，莖與葉、果實器官磷吸收量呈極顯著正相關(guān)。整體來看，土壤有效磷含量與葉、果實磷吸收量相關(guān)性較高，表明負壓灌溉可有效提高果實對磷的吸收，促進產(chǎn)量形成。

表6 茄子各器官磷吸收量與土壤有效磷含量的相關(guān)分析

土壤速效鉀含量與茄子各器官鉀吸收量結(jié)果(表7)表明，茄子莖、葉器官全生育期鉀吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、果實器官始果期鉀吸收量呈極顯著正相關(guān)，其余各生育期呈顯著正相關(guān)，莖器官鉀吸收量與土壤速效鉀含量盛果期呈顯著正相關(guān)，始花期、始果期和生育末期呈極顯著正相關(guān)。葉、果實器官盛果期鉀吸收量呈顯著正相關(guān)，始果期和生育末期呈極顯著正相關(guān)，葉器官鉀吸收量與土壤速效鉀含量盛果期呈顯著正相關(guān)，其余各生育期呈極顯著正相關(guān)。果實中鉀吸收量與土壤速效鉀含量始果期～盛果期呈極顯著正相關(guān)，生育末期呈顯著正相關(guān)。表明負壓灌溉可有效提高茄子地上部對鉀的吸收，促進養(yǎng)分循環(huán)與利用。

表7 茄子各器官鉀吸收量與土壤速效鉀含量的相關(guān)分析

2.6 負壓灌溉對土壤酶活性的影響

茄子各生育期土壤酶活性結(jié)果(圖3A)表明，負壓灌溉與澆灌(CK)相比，整個生育期內(nèi)，-3 kPa處理脲酶活性均高于CK處理，且差異顯著，始花期脲酶活性較CK提高11.29%，始果期提高14.00%，盛果期提高19.78%，生育末期提高18.99%；-8 kPa處理除始花期脲酶活性與CK處理無顯著差異外，其余各時期較CK降低9.00%～34.18%(P<0.05)，而-15 kPa處理土壤酶活性于始果期～生育末期均顯著低于CK處理。

磷酸酶活性的變化(圖3B)表明，各處理磷酸酶活性均隨生育期推進呈先升高后降低的趨勢，-3、-8、-15 kPa處理和CK處理磷酸酶活性于始果期達到最大值，分別為3.93、3.49、3.11 mg·g-1和3.60 mg·g-1。-3 kPa處理磷酸酶活性于茄子始花期～生育末期較CK處理均有顯著提升，較CK提高9.09%～16.91%；-8 kPa處理磷酸酶活性于茄子盛果期～生育末期較CK處理降低9.32%～10.66%(P<0.05)，其余各時期差異不顯著；而-15 kPa處理全生育期磷酸酶活性較CK降低13.61%～21.69%，且差異顯著。

茄子整個生育期(圖3C)各處理土壤蔗糖酶活性在30.89～46.92 mg·g-1，且蔗糖酶活性表現(xiàn)為-3 kPa>CK>-8 kPa>-15 kPa，隨供水壓力的降低蔗糖酶活性逐漸降低。其中，-3 kPa處理全生育期蔗糖酶活性在40.12～46.92 mg·g-1，較CK提高3.74%～13.17%(P<0.05)，-8 kPa處理蔗糖酶活性在34.93～42.48 mg·g-1，較CK無顯著差異，-15 kPa處理蔗糖酶活性在30.89～39.11 mg·g-1，較CK降低8.57%～12.86%，且差異顯著。

茄子全生育期各處理土壤過氧化氫酶活性(圖3D)變化幅度較為平緩，以始果期最高，而后降低。始花期過氧化氫酶活性-3 kPa處理較-15 kPa處理提高7.69%(P<0.05)，其余各處理均無顯著差異；始果期-3 kPa處理較-8、-15 kPa處理和CK處理分別提高7.83%、12.73%和5.08%，差異顯著；盛果期-3 kPa處理較-8、-15 kPa處理分別提高9.01%和18.63%(P<0.05)；生育末期-3 kPa處理較-8、-15 kPa處理分別提高10.58%和22.34%(P<0.05)；-8 kPa處理全生育期過氧化氫酶活性與CK處理相近，無顯著差異。

圖3 負壓灌溉對土壤酶活性的影響Fig.3 Effect of negative water pressure irrigation on soil enzyme activity

可以看出，采用負壓灌溉在-3 kPa時有利于提高土壤酶活性，供水壓力過低時，則抑制土壤酶活性。

2.7 土壤養(yǎng)分含量與土壤酶活性的相關(guān)性分析

由表8可知，負壓灌溉方式下，土壤養(yǎng)分含量間的相關(guān)性表現(xiàn)為：堿解氮、有效磷間呈極顯著正相關(guān)，堿解氮、速效鉀間呈顯著正相關(guān)，有效磷、速效鉀間呈極顯著正相關(guān)。土壤酶活性間的相關(guān)性表現(xiàn)為：脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶4種酶之間呈極顯著正相關(guān)，且3種酶與4種養(yǎng)分之間也呈極顯著正相關(guān)。表明某一土壤酶不僅與特定養(yǎng)分間存在顯著相關(guān)性，而且與多種養(yǎng)分之間均有極顯著的相關(guān)性，因此負壓灌溉可提高土壤酶活性，促進土壤養(yǎng)分循環(huán)，為作物生長提供充足的養(yǎng)分來源。

表8 土壤養(yǎng)分含量及土壤酶活性的相關(guān)性分析

3 討 論

負壓供水裝置是一個密閉的系統(tǒng)，借助系統(tǒng)與土壤間形成的水勢差，滿足作物生長所需水分的自動供應(yīng)[27]。從能量方面分析，當供水桶內(nèi)水勢與土壤基質(zhì)勢差值為正時，灌溉水由灌水器流入土壤；而灌水器停止出流的條件則是二者的水勢差值為0[28]。本研究結(jié)果表明，茄子生長不斷吸水，此時供水裝置周圍的土壤水分含量逐漸降低，灌溉水自動補充到茄子植株根層土壤，且灌水器供水方式維持恒定，因此，負壓供水技術(shù)在維持穩(wěn)定供水的同時，又能將土壤含水量控制在較穩(wěn)定范圍內(nèi)[29]，有效減少常規(guī)灌溉造成的地表蒸發(fā)、土壤滲漏和養(yǎng)分流失[30]，具有良好的節(jié)水效果且有利于作物增強光合作用，提升水分利用效率[31]，并促進了作物根系的生長[32]，茄子產(chǎn)量也得到了顯著提高[33]。

氮磷鉀是植物生長發(fā)育所需的大量營養(yǎng)元素，參與了植物許多重要的生理代謝活動，也是作物增產(chǎn)限制因子，在植物生長過程中起著重要作用[29]。研究表明，土壤中氮肥的轉(zhuǎn)化、遷移及植物對氮素營養(yǎng)的吸收與利用受土壤水分條件的影響，土壤水分虧缺導(dǎo)致土壤溶液濃度升高，從而減緩了土壤氮素向植物根系表面的運移，抑制了植物根系對養(yǎng)分的吸收[34-35]，也降低了土壤微生物的數(shù)量和多樣性[36]。磷是土壤中不能移動的營養(yǎng)元素，土壤水分含量越低，植物對磷的吸收量越少，因此，適宜的水分條件對磷的運移和吸收至關(guān)重要，為磷肥在土壤中的溶解和釋放及植物吸收利用提供了條件[37]。同時，土壤水分狀態(tài)是影響K+擴散及根系吸收的重要因素，植物對鉀的吸收隨著土壤水分含量的降低而減少，這是由于水分缺乏阻礙了K+的擴散所致[38]，表明土壤水分含量會影響植物對養(yǎng)分的吸收，這與本研究結(jié)果一致。茄子對氮磷鉀養(yǎng)分的積累量隨供水壓力的降低逐漸降低。本研究還發(fā)現(xiàn)，茄子全生育期對鉀素吸收量最多，單株鉀素積累量明顯高于氮、磷的積累量，這與張雅[39]的研究結(jié)果一致。同時，適宜的供水壓力有效調(diào)控了養(yǎng)分的分配量，茄子生育中后期-3 kPa處理顯著提高了氮磷鉀養(yǎng)分向生殖器官的分配，果實中的營養(yǎng)占比明顯提高，為提高茄子的產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分的供應(yīng)強度對植株的養(yǎng)分吸收及累積具有顯著影響，同時，作物全生育期養(yǎng)分吸收量的變化也會影響土壤中養(yǎng)分含量[40]。湯宏等[41]研究表明，茄子地土壤速效養(yǎng)分隨生育進程堿解氮含量呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，而速效鉀含量總體呈減少的趨勢，這與本研究結(jié)果一致。負壓供水條件下，適宜的水分狀態(tài)，土壤微生物加快了對氮素的礦化作用，有機氮轉(zhuǎn)化為堿解氮，并且茄子生長前期對氮素的吸收量較少，因此土壤中氮素含量增加，隨著營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)變，茄子對氮素的吸收量顯著增大，造成土壤中氮素含量逐漸降低[40]，而茄子全生育期對鉀的吸收量最大，這可能是造成土壤速效鉀含量逐漸降低的原因之一。

土壤微環(huán)境受灌溉方式的影響，根際土壤酶活性隨之改變，從而影響作物生長及產(chǎn)量，脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶等常見的土壤酶，能夠直觀反映土壤水分現(xiàn)狀及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力的強弱[42]。土壤脲酶通過水解施入的尿素，釋放出可被作物直接吸收利用的銨，從而促進土壤氮循環(huán)，反映了土壤的供氮能力[43]。土壤磷酸酶的作用是水解土壤中的磷酸脂類及磷酸酐物質(zhì)，土壤有機磷的分解轉(zhuǎn)化速率直接由土壤磷酸酶活性決定，與土壤微環(huán)境密切相關(guān)[44]。土壤蔗糖酶可參與土壤中碳素循環(huán)，用其評價土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化強度，其活性與土壤有機質(zhì)、氯、磷等有關(guān)[45]。土壤過氧化氫酶通過提高土壤中過氧化氫分解為水和氧氣的速率，抑制過氧化氫對作物的毒害作用[46]。賀偉[47]研究得出，滴灌處理的土壤酶活性在燕麥整個生育期高于傳統(tǒng)灌溉及不灌溉處理，表明過高或過低的土壤水分含量均會造成土壤酶活性降低，而在適宜的土壤含水量條件下酶活性較高，這與本研究結(jié)果一致[48]。負壓供水條件下，土壤水分含量能夠穩(wěn)定維持在適宜的范圍內(nèi)，對提高土壤養(yǎng)分循環(huán)及酶活性具有積極作用。當供水壓力控制在-3 kPa時，對加速土壤空氣的流動、提高土壤透氣性、有效促進土壤微生物的呼吸、刺激土壤酶的合成有積極影響[49-50]，因此，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量及脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶、蔗糖酶活性顯著高于澆灌處理。

4 結(jié) 論

盆栽試驗條件下，當供水壓力控制在-3 kPa時，有利于茄子對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收及茄子生育期土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量的提高，且茄子整個生育期土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性及始果期過氧化氫酶活性均高于CK處理，表明適宜的供水壓力有利于茄子對養(yǎng)分的吸收和土壤養(yǎng)分含量及酶活性的提高。

相關(guān)分析表明，土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性與土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，且茄子莖、葉、果實中氮、磷、鉀含量與土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量間存在顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系。因此，土壤酶活性的提高有利于土壤養(yǎng)分的循環(huán)與利用，而土壤養(yǎng)分含量可顯著影響茄子對養(yǎng)分的吸收和利用。