水肥耦合對設施番茄肥料減施效應的影響

文 靜，黃海濤，李家慧，張 杰，牛義松，徐冬梅，王治斌

（綿陽市農(nóng)業(yè)科學研究院，四川 綿陽 621023）

水肥耦合技術最早自20世紀70年代由以色列引入我國，在我國已有50多年的發(fā)展歷史。因其具有節(jié)水、節(jié)肥、省工、提質(zhì)等優(yōu)點，已成為農(nóng)業(yè)尤其是設施蔬菜研究的熱點[1-3]。2020年，我國番茄種植面積為95.14萬hm2，產(chǎn)量達4 874.9萬t，是設施栽培中最主要的蔬菜之一[4]，在生產(chǎn)和科研中占有重要地位[5]。

近年來，對于水肥耦合技術在番茄生產(chǎn)上的研究主要集中于不同水肥配比對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，王虎兵等[6-7]的研究表明，適當?shù)乃逝浔饶軌蛱岣叻训闹仓牮B(yǎng)分吸收量和最終產(chǎn)量，并提出了最優(yōu)灌水、施肥組合。王艷丹等[8-9]的研究表明，低水中氮的水肥管理策略可在保產(chǎn)的同時有效提高番茄水分利用效率。但這些研究都只限于對番茄植株的影響，而關于對土壤養(yǎng)分的影響研究和對番茄肥料減施的研究則較少[10-13]。因此，本試驗在研究水肥耦合對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)影響的同時，還研究其對設施土壤養(yǎng)分的影響及對肥料減施的貢獻，以期為水肥耦合技術在設施番茄上的應用提供技術依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于四川省綿陽市農(nóng)業(yè)科學研究院蔬菜研發(fā)中心，土壤類型為壤土，pH值6.8，含有機質(zhì)22.3 g/kg、堿解氮105.4 mg/kg、有效磷22.6 mg/kg、速效鉀175.4 mg/kg。試驗區(qū)屬北亞熱帶山地濕潤季風氣候區(qū)，年平均氣溫為14.7～17.3 ℃，年均降水量825～1 417 mm。

1.2 試驗材料

試驗所用肥料有尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O514%）和硫酸鉀（含K2O 50%），后期追肥施用金正大大量元素水溶肥料（N＋P2O5＋K2O≥50%，F(xiàn)e＋Zn＋B：0.2%～3.0%）。

供試番茄品種：綿番10846（綿陽市農(nóng)業(yè)科學研究院選育）。

1.3 試驗設計

試驗設對照（CK）不施肥，底肥設置常規(guī)施肥（高肥，F(xiàn)1）及80%常規(guī)施肥（中肥，F(xiàn)2）、60%常規(guī)施肥（低肥，F(xiàn)3）2個肥料減施水平，同時設置100%田間持水量（高水，W1，常規(guī)灌水）、85%田間持水量（中水，W2）2個灌溉水平，2因素共6個處理（表1）。3次重復，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積21 m2，試驗地四周設1 m以上保護行，處理間、重復間均留0.5 m走道，株行距為40 cm×70 cm。番茄于2021年11月25日播種，2022年2月8日移栽，6月2日—7月10日采收，試驗處理內(nèi)容以外的栽培管理措施均一致，按大面積生產(chǎn)實施，相同措施均在同一天之內(nèi)完成。

除CK不施肥外，所有施肥處理的底肥均在移栽前全部一次性施入，大量元素水溶肥分別在苗期（2022年2月20日）、花期（4月5日）、結(jié)果期（6月3日、20日）分4次隨水滴灌施入，CK只滴灌等量清水，W1處理和W2處理中每次隨水追施大量元素水溶肥施用量、不同處理施肥水平及灌溉水平詳見表1。

表1 不同處理施肥灌溉水平

1.4 測定項目及方法

每處理隨機取20株進行農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量指標測定。株高、莖粗在番茄長至5穗果、打頂前測量，選取第2穗果測量單果質(zhì)量，成熟期各小區(qū)單收計產(chǎn)。

番茄品質(zhì)測定采用李合生[14]的方法。每個處理隨機取第2穗成熟番茄檢測，可溶性固形物含量采用折射儀法測定，維生素C含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定。

土壤樣品基本理化性質(zhì)測定參照鮑士旦[15]的方法。在番茄采收結(jié)束后，在各處理小區(qū)采用“對角線5點法”取土樣進行測定，有機質(zhì)含量采用H2SO4-K2Cr2O7外加熱法測定，速效鉀含量采用NH4OAc浸提—火焰光度法測定，有效磷含量采用NaHCO3法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2018和SPSS 20.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合減量施肥對番茄植株性狀及產(chǎn)量的影響

表2結(jié)果表明，各處理番茄株高以W1F1最高，W1F2次之，二者間差異不顯著，說明在施肥量減少20%、灌溉量不變的條件下對株高的影響不顯著，但W1F3與W1F1之間差異顯著，說明施肥量減少40%會顯著影響番茄植株的生長。在同一施肥水平下，田間持水量100%的灌溉處理的株高大于田間持水量85%灌溉處理，即W1F2＞W(wǎng)2F2，W1F3＞W(wǎng)2F3，且二者間均達顯著差異水平，說明水分條件能顯著影響番茄植株的生長。水肥互作的影響以W1F1番茄株高最高，說明在傳統(tǒng)的大水大肥條件下，番茄的株高增長較快。

表2 番茄水肥耦合減量施肥植株性狀及產(chǎn)量

各處理對莖粗的影響與株高相似，W1F1莖粗最大，其與W1F2間差異不顯著，但顯著高于W1F3。說明灌溉量不變、施肥量減少20%的水肥條件對莖粗的影響不顯著，但施肥量減少40%會顯著影響番茄的莖粗；施肥量不變，灌溉量減少時，會影響番茄植株莖粗的生長。

各處理番茄單果質(zhì)量和667 m2產(chǎn)量均以W2F2最高，其中單果質(zhì)量極顯著高于其他處理，667 m2產(chǎn)量極顯著高于除W1F2外的其他處理。在中肥水平下，田間持水量85%灌溉處理的番茄單果質(zhì)量、667 m2產(chǎn)量均高于田間持水量100%的灌溉處理，即W2F2＞W(wǎng)1F2；而低肥水平下，田間持水量85%灌溉處理的番茄單果質(zhì)量、667 m2產(chǎn)量均低于田間持水量100%的灌溉處理，即W2F3＜W1F3。同在田間持水量100%灌溉條件下，單果質(zhì)量和667 m2產(chǎn)量均以中肥處理（W1F2）最高，這是因為除了底肥外，后期在灌溉的同時補充了大量元素水溶肥料，加之本身地力水平較高，大水大肥處理使得番茄植株營養(yǎng)生長過旺，影響了產(chǎn)量。而減少施肥量40%（F2水平）則因為肥力水平不足，導致番茄產(chǎn)量有所降低。因此，就產(chǎn)量指標來說，配合后期追施大量元素水溶肥料，番茄底肥以在常規(guī)施肥基礎上減少20%為宜。

2.2 水肥耦合減量施肥對番茄部分品質(zhì)的影響

番茄果實可溶性固形物主要由可溶性糖和有機酸等成分組成，是衡量番茄品質(zhì)的一個重要指標，也是番茄果實加工特性的一個主要衡量指標[16]，其含量受環(huán)境因素影響較大[17]。圖1-A結(jié)果表明，W2F2可溶性固形物含量最高，比W1F2高出1.2%，比W1F1高出1.5%，但三者間不存在顯著差異。說明適當減少施肥和灌溉量可促進番茄營養(yǎng)品質(zhì)的提升。在相同灌溉量（W1水平）的3種施肥水平下，以中肥處理（W1F2）的可溶性固形物含量最高，說明適當?shù)姆柿嫌昧繉Ψ训目扇苄怨绦挝锖坑幸欢ǖ母纳谱饔谩?/p>

維生素C是番茄中重要的抗氧化物質(zhì)。研究表明，番茄微生素C的含量受水肥供應、土壤含水量等影響較大[18]。圖1-B結(jié)果表明，番茄維生素C含量以W2F2最高，比W1F2提高5.8%，二者間差異不顯著，但W2F2顯著高于W1F1和W2F3，且極顯著高于W1F3和CK。在相同灌溉量（W1水平）的3種施肥水平下，以中肥處理（W1F2）的維生素C含量最高，說明適當?shù)姆柿嫌昧磕芴岣叻训木S生素C含量，大量施肥的效果卻適得其反。

圖1 水肥耦合減量施肥番茄品質(zhì)的影響

2.3 水肥耦合減量施肥對設施土壤主要養(yǎng)分的影響

圖2結(jié)果表明，W2F2土壤有機質(zhì)、有效磷、堿解氮、速效鉀含量分別較W1F1提高6.5%、6.3%、4.5%、10.6%，且均極顯著高于CK。說明水肥耦合能提高土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分的有效性以及土壤有機質(zhì)含量；在田間持水量80%灌溉條件下，肥料利用率也得到了相應提高。

圖2 水肥耦合減量施肥對設施土壤養(yǎng)分的影響

3 結(jié)論與討論

利用水肥一體化系統(tǒng)，在前期底肥較常規(guī)施肥減施20%或40%，灌溉量由常規(guī)灌溉到田間持水量的100%減少到85%條件下，番茄產(chǎn)量在底肥減施20%且田間持水量85%時（W2F2）達到最高，折合667 m2產(chǎn)量為7 328 kg，果實可溶性固形物和維生素C含量也在一定程度上提高，這與王虎兵等[6-7]、王艷丹等[8-9]的研究結(jié)果一致，但其均未對土壤養(yǎng)分進行研究。本研究結(jié)果表明，水肥耦合減量施肥對土壤養(yǎng)分的改善也有促進作用，中水中肥處理（W2F2）的土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量較常規(guī)施肥處理（W1F1）分別提高了6.5%、6.3%、4.5%、10.6%，這與鄧利梅等[19]的研究結(jié)果相似。

試驗地塊由于長期種植蔬菜，在大水大肥的習慣栽培管理制度下，其土壤養(yǎng)分含量較高，尤其是連年種植設施蔬菜，已出現(xiàn)土壤酸化、土壤鹽分含量高等問題。通過試驗發(fā)現(xiàn)，在設施番茄種植中，利用水肥一體化系統(tǒng)，在后期追施水溶肥料的條件下，底肥可減施20%，同時灌溉量可減少15%。但本研究未涉及到在底肥中加入有機肥的效果試驗，下一步將開展前期施用有機肥，后期追施水溶肥料，進一步減少化肥用量、提高果實品質(zhì)的研究，以期為設施番茄生產(chǎn)肥料減施提供更加全面的理論基礎。