實(shí)用型滴灌模式在溫室番茄生產(chǎn)上的應(yīng)用效果分析

梁新書，張金良，廉曉娟，楊 軍，張余良，王正祥，王 艷

(天津市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，天津 300192)

滴灌作為一種高效利用水肥資源的灌溉方式日益被種植者接受，目前，滴灌已廣泛應(yīng)用在日光溫室蔬菜生產(chǎn)中[1]。近年來，有關(guān)設(shè)施蔬菜滴灌方面的研究也有很多，主要涉及滴灌土壤濕潤體[2,3]、滴灌灌水量[4,5]、灌水頻率[6,7]、水鹽運(yùn)移[8,9]及滴頭間距和流量[10,11]等方面，但是，滴灌灌溉制度有很強(qiáng)的地區(qū)差異性，與當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤、作物類型等因素均密切相關(guān)[12]，再加上當(dāng)?shù)氐臍夂蛟诓煌攴蓍g也存在很大差異，以往基于蔬菜需水需肥規(guī)律的水肥管理制度在指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐方面還存在一定的局限性。隨著現(xiàn)代節(jié)水及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的需求，為了使灌溉制度更好地與土壤、作物及氣候等條件更加有機(jī)結(jié)合，如何實(shí)行變量水肥決策受到越來越多關(guān)注，已成為現(xiàn)代水肥管理研究方面的熱點(diǎn)。

天津是資源型缺水城市，人均本地水資源僅為160 m3，為全國人均占有量的 1/15[13]。目前，天津設(shè)施蔬菜發(fā)展迅速，到2012年，設(shè)施蔬菜面積已達(dá)到4 萬hm2[14]，但是，在天津設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中實(shí)用型的滴灌灌溉制度的研究卻少見報(bào)到，生產(chǎn)中仍依據(jù)傳統(tǒng)的灌水制度來使用滴灌設(shè)備，不能與氣候變化相結(jié)合，如此使滴灌的優(yōu)越性大大折損，水肥利用率依舊特別低。蔬菜變量水肥管理往往基于土壤水分的測量和評價(jià)進(jìn)行灌溉決策，而土壤基質(zhì)勢能夠很好地反映土壤水分狀況，用張力計(jì)可及時(shí)測量土壤基質(zhì)勢的變化，從而制定相應(yīng)的水肥管理策略?；谏鲜鲈?，本試驗(yàn)以溫室番茄為研究對象，以傳統(tǒng)滴灌模式為對照，系統(tǒng)研究了以張力計(jì)讀數(shù)制定的實(shí)用型滴灌模式對番茄生長、產(chǎn)量、水肥利用率及土壤環(huán)境的影響，旨在為制定天津?yàn)I海地區(qū)溫室番茄實(shí)用的滴灌水肥管理制度提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)溫室基本概況

試驗(yàn)于2016年3月11-2016年7月10日在天津市北辰區(qū)雨農(nóng)蔬菜種植專業(yè)合作社8號日光溫室進(jìn)行。日光溫室長度70 m，室內(nèi)跨度9.8 m，后墻高2.2 m，脊高3.6 m。供試土壤為重黏土，砂粒、粉粒及黏粒的比例分別為1.3%、30.7%及68.0%。水解氮含量196.7 mg/kg，速效磷 116.0 mg/kg， 速效鉀573.3 mg/kg，有機(jī)質(zhì)2.8%，全鹽0.38%，pH 7.81，容重為1.2 g/cm3，田間持水量(FC)為30.8%。定植前撒施商品有機(jī)肥22.5 t/hm2，過磷酸鈣750 kg/hm2，用旋耕機(jī)翻耕。做畦方式為傳統(tǒng)的高平畦，畦寬80 cm，溝寬50 cm。供試作物為番茄，兩葉一心的番茄幼苗于2016年3月11日定植，每畦兩行，行內(nèi)株距為45 cm，畦內(nèi)行距40 cm，種植密度為34 890 株/hm2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定植后灌水75 mm，一周后澆緩苗水12 mm，待第一穗果坐住(4月26日)后開始處理。試驗(yàn)共分2個(gè)處理：

傳統(tǒng)滴灌模式(CK)：按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民溫室番茄滴灌管理習(xí)慣進(jìn)行水肥控制，結(jié)果前期(5月30日之前)氮磷鉀比例為20∶15∶15，結(jié)果中后期氮磷鉀比例為10∶5∶35。

實(shí)用型滴灌模式[Practical drip irrigation mode (PDM)]：借助張力計(jì)(北京奧特思達(dá)科技有限公司生產(chǎn))監(jiān)測土壤墑情，每天早上9∶00當(dāng)番茄結(jié)果期15 cm土層深張力計(jì)讀數(shù)大于35 kPa時(shí)，進(jìn)行定量灌水施肥。每次灌水定額為5 mm，每次施純N濃度為120 mg/L，氮磷鉀比例為1∶0.3∶1.5，肥料種類為尿素、磷酸二氫鉀和硝酸鉀。

每個(gè)小區(qū)面積為3.9 m×7.5 m，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。兩處理均采用滴灌系統(tǒng)，滴頭間距為30 cm，并安裝了精度為0.000 1 m3的水表。試驗(yàn)過程中除水肥管理不同外，其余田間管理均與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)管理一致，具體灌溉施肥制定見圖1。

圖1 番茄傳統(tǒng)滴灌模式和實(shí)用型滴灌模式的具體灌溉施肥制度

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 植株生長參數(shù)測定

處理后到番茄植株摘心期間每隔7 d每小區(qū)選取3株代表性植株測定番茄的生長量。用米尺測量株高；用游標(biāo)卡尺測量莖粗；記錄葉片數(shù)。

1.3.2 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及水肥利用率的測定

分別統(tǒng)計(jì)每小區(qū)番茄的產(chǎn)量，折算成每公頃的產(chǎn)量。分別記錄各處理下番茄整個(gè)生長期的灌水與施肥總量，結(jié)合番茄產(chǎn)量計(jì)算水肥利用率。灌溉水利用效率為每公頃番茄產(chǎn)量與灌水總量的比值；肥料偏生產(chǎn)力為每公頃番茄產(chǎn)量與純N、P2O5及K2O投入量之和的比值。

1.3.3 番茄品質(zhì)的測定

在番茄采收盛期每小區(qū)選取商品性一致的果實(shí)若干，分析果實(shí)維生素C、硝酸鹽、可溶性總糖、可滴定酸度及糖酸比。Vc含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定，硝酸鹽含量采用分光光度法測定，可溶性總糖采用費(fèi)林指示劑滴定法測定，可滴定酸采用NaOH滴定法測定。

1.3.4 測定拉秧后土壤的理化性質(zhì)

在番茄拉秧期取土樣，分別取0～20、20～40及40～60 cm土層土樣分析土壤堿解氮、速效磷 、速效鉀、全鹽、pH 值及含水量。堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定， 有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗顯色法測定，速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計(jì)法測定，全鹽含量采用重量法測定，pH值采用電位法測定，土水比為1∶2.5，含水量測定采用烘干法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010以及Spss 17.0，兩處理方差分析采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)在p<0.05水平上進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄植株生長參數(shù)

從番茄生長參數(shù)的數(shù)據(jù)表1可以得出，隨著處理時(shí)間的延長，傳統(tǒng)滴灌模式和實(shí)用型滴灌模式兩處理在株高、莖粗及葉片數(shù)方面均沒有顯著差異。這說明實(shí)用型滴灌模式水肥投入的減少并沒有造成對番茄生長不利的影響。

表1 傳統(tǒng)滴灌模式和實(shí)用型滴灌模式對番茄生長參數(shù)的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，表中同列數(shù)據(jù)不同小寫字母表示5%差異顯著，下同。

2.2 番茄產(chǎn)量、灌溉水利用率和肥料偏生產(chǎn)力

從表2數(shù)據(jù)看，與傳統(tǒng)滴灌模式相比，實(shí)用型滴灌模式處理可實(shí)現(xiàn)節(jié)水40.4%，節(jié)肥45.6%的效果，番茄果實(shí)產(chǎn)量顯著提高8.6%，灌溉水利用率顯著提高82.1%，肥料偏生產(chǎn)力顯著提高99.5%。本試驗(yàn)中，與傳統(tǒng)滴灌模式相比，實(shí)用型滴管模式的兩次灌水施肥間隔是變化的，間隔時(shí)間的長短受該階段棚室內(nèi)的環(huán)境及番茄長勢影響，從而做到了變量水肥管理。傳統(tǒng)滴灌模式共灌水9次，施肥4次，實(shí)用型滴灌模式共灌水施肥17次。在番茄坐果期，采用張力計(jì)進(jìn)行監(jiān)測土壤含水量的變化，當(dāng)張力計(jì)度數(shù)大于35 kPa時(shí)，此時(shí)土壤相對含水量約為75%田間持水量，灌溉5 mm，能使供給的水分和養(yǎng)分保持在根層(0～30 cm土層)，并且根層土壤相對含水量維持在75%～100%FC范圍內(nèi)，完全能夠滿足番茄對水分的需求實(shí)現(xiàn)豐產(chǎn)[15,16]，因此，保持根層水分供應(yīng)強(qiáng)度與植株耗水強(qiáng)度相一致是番茄增產(chǎn)和提高水分利用效率的重要原因之一。

表2 兩種滴灌模式對番茄灌溉水利用率和肥料偏生產(chǎn)力的影響

2.3 番茄果實(shí)品質(zhì)

從番茄果實(shí)品質(zhì)數(shù)據(jù)表3可以得出，與傳統(tǒng)滴灌模式相比，實(shí)用型滴灌模式處理對果實(shí)維生素C含量、硝酸鹽含量、可溶性總糖含量、可滴定酸含量及糖酸比均沒有產(chǎn)生顯著影響。這說明實(shí)用型滴灌模式水肥投入的減少并沒有造成對番茄果實(shí)品質(zhì)不利的影響。

表3 傳統(tǒng)滴灌模式和實(shí)用型滴灌模式對番茄品質(zhì)的影響

2.4 番茄拉秧后不同土層土壤理化性質(zhì)

從不同土層土壤理化性狀的數(shù)據(jù)圖2可以看出，番茄拉秧后，相比于傳統(tǒng)滴灌模式，實(shí)用型滴灌模式處理顯著降低了0～20 cm土層的堿解氮、速效磷、速效鉀含量及全鹽含量，其他土層理化性狀數(shù)據(jù)差異不顯著，有效避免了表層土壤養(yǎng)分的累積及鹽漬化，防止土壤質(zhì)量進(jìn)一步惡化[17,18]。另外，實(shí)用型滴灌模式處理可顯著降低深層土壤(20～40 cm)的土壤含水量，避免土壤水分向下運(yùn)移造成水分浪費(fèi)，這與前人的研究結(jié)果基本一致[19,20]。說明實(shí)用型滴灌模式可降低表層土壤養(yǎng)分的累積及水分的向下滲漏，是一種有效保護(hù)土壤環(huán)境的水肥管理方式。

圖2 傳統(tǒng)滴灌模式和實(shí)用型滴灌模式對拉秧后不同土層土壤理化性質(zhì)的影響

3 結(jié) 語

土壤含水量的有效性跟土壤結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同類型的土壤，適合番茄生長的土壤含水量下限值也不一致，所以利用土壤含水量高低確定土壤水分的有效性，實(shí)用性比較差。但張力計(jì)可以測量土壤的基質(zhì)勢，土壤基質(zhì)勢能夠很好地反映土壤水分有效性，受土壤水分絕對值大小影響較小。目前真空表負(fù)壓計(jì)在國內(nèi)已有很多廠家生產(chǎn)，價(jià)格相對低廉，因此，在番茄生產(chǎn)中應(yīng)用負(fù)壓計(jì)來制定灌溉施肥制度是比較實(shí)用的。

相比于傳統(tǒng)滴灌模式，采用張力計(jì)的實(shí)用型滴灌模式可節(jié)水40.4%，節(jié)肥45.6%，番茄產(chǎn)量提高8.6%，灌溉水利用率提高82.1%，肥料偏生產(chǎn)力著提高99.5%。另外，該模式可降低土表層壤養(yǎng)分的累積及水分的向下滲漏。這些結(jié)果表明的水肥一體化實(shí)用型滴灌模式是可以在番茄生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行推廣應(yīng)用的。

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