实用型滴灌模式在温室番茄生产上的应用效果分析

梁新书，张金良，廉晓娟，杨 军，张余良，王正祥，王 艳

(天津市农业资源与环境研究所，天津 300192)

滴灌作为一种高效利用水肥资源的灌溉方式日益被种植者接受，目前，滴灌已广泛应用在日光温室蔬菜生产中[1]。近年来，有关设施蔬菜滴灌方面的研究也有很多，主要涉及滴灌土壤湿润体[2,3]、滴灌灌水量[4,5]、灌水频率[6,7]、水盐运移[8,9]及滴头间距和流量[10,11]等方面，但是，滴灌灌溉制度有很强的地区差异性，与当地的气候、土壤、作物类型等因素均密切相关[12]，再加上当地的气候在不同年份间也存在很大差异，以往基于蔬菜需水需肥规律的水肥管理制度在指导生产实践方面还存在一定的局限性。随着现代节水及农业现代化的需求，为了使灌溉制度更好地与土壤、作物及气候等条件更加有机结合，如何实行变量水肥决策受到越来越多关注，已成为现代水肥管理研究方面的热点。

天津是资源型缺水城市，人均本地水资源仅为160 m3，为全国人均占有量的 1/15[13]。目前，天津设施蔬菜发展迅速，到2012年，设施蔬菜面积已达到4 万hm2[14]，但是，在天津设施蔬菜生产中实用型的滴灌灌溉制度的研究却少见报到，生产中仍依据传统的灌水制度来使用滴灌设备，不能与气候变化相结合，如此使滴灌的优越性大大折损，水肥利用率依旧特别低。蔬菜变量水肥管理往往基于土壤水分的测量和评价进行灌溉决策，而土壤基质势能够很好地反映土壤水分状况，用张力计可及时测量土壤基质势的变化，从而制定相应的水肥管理策略。基于上述原因，本试验以温室番茄为研究对象，以传统滴灌模式为对照，系统研究了以张力计读数制定的实用型滴灌模式对番茄生长、产量、水肥利用率及土壤环境的影响，旨在为制定天津滨海地区温室番茄实用的滴灌水肥管理制度提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验温室基本概况

试验于2016年3月11-2016年7月10日在天津市北辰区雨农蔬菜种植专业合作社8号日光温室进行。日光温室长度70 m，室内跨度9.8 m，后墙高2.2 m，脊高3.6 m。供试土壤为重黏土，砂粒、粉粒及黏粒的比例分别为1.3%、30.7%及68.0%。水解氮含量196.7 mg/kg，速效磷 116.0 mg/kg， 速效钾573.3 mg/kg，有机质2.8%，全盐0.38%，pH 7.81，容重为1.2 g/cm3，田间持水量(FC)为30.8%。定植前撒施商品有机肥22.5 t/hm2，过磷酸钙750 kg/hm2，用旋耕机翻耕。做畦方式为传统的高平畦，畦宽80 cm，沟宽50 cm。供试作物为番茄，两叶一心的番茄幼苗于2016年3月11日定植，每畦两行，行内株距为45 cm，畦内行距40 cm，种植密度为34 890 株/hm2。

1.2 试验设计

定植后灌水75 mm，一周后浇缓苗水12 mm，待第一穗果坐住(4月26日)后开始处理。试验共分2个处理：

传统滴灌模式(CK)：按照当地农民温室番茄滴灌管理习惯进行水肥控制，结果前期(5月30日之前)氮磷钾比例为20∶15∶15，结果中后期氮磷钾比例为10∶5∶35。

实用型滴灌模式[Practical drip irrigation mode (PDM)]：借助张力计(北京奥特思达科技有限公司生产)监测土壤墒情，每天早上9∶00当番茄结果期15 cm土层深张力计读数大于35 kPa时，进行定量灌水施肥。每次灌水定额为5 mm，每次施纯N浓度为120 mg/L，氮磷钾比例为1∶0.3∶1.5，肥料种类为尿素、磷酸二氢钾和硝酸钾。

每个小区面积为3.9 m×7.5 m，每个处理3次重复，随机区组排列。两处理均采用滴灌系统，滴头间距为30 cm，并安装了精度为0.000 1 m3的水表。试验过程中除水肥管理不同外，其余田间管理均与当地农民常规管理一致，具体灌溉施肥制定见图1。

图1 番茄传统滴灌模式和实用型滴灌模式的具体灌溉施肥制度

1.3 测定项目与方法

1.3.1 植株生长参数测定

处理后到番茄植株摘心期间每隔7 d每小区选取3株代表性植株测定番茄的生长量。用米尺测量株高；用游标卡尺测量茎粗；记录叶片数。

1.3.2 经济产量及水肥利用率的测定

分别统计每小区番茄的产量，折算成每公顷的产量。分别记录各处理下番茄整个生长期的灌水与施肥总量，结合番茄产量计算水肥利用率。灌溉水利用效率为每公顷番茄产量与灌水总量的比值；肥料偏生产力为每公顷番茄产量与纯N、P2O5及K2O投入量之和的比值。

1.3.3 番茄品质的测定

在番茄采收盛期每小区选取商品性一致的果实若干，分析果实维生素C、硝酸盐、可溶性总糖、可滴定酸度及糖酸比。Vc含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定，硝酸盐含量采用分光光度法测定，可溶性总糖采用费林指示剂滴定法测定，可滴定酸采用NaOH滴定法测定。

1.3.4 测定拉秧后土壤的理化性质

在番茄拉秧期取土样，分别取0～20、20～40及40～60 cm土层土样分析土壤碱解氮、速效磷 、速效钾、全盐、pH 值及含水量。碱解氮采用碱解扩散法测定， 有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗显色法测定，速效钾采用醋酸铵-火焰光度计法测定，全盐含量采用重量法测定，pH值采用电位法测定，土水比为1∶2.5，含水量测定采用烘干法。

1.4 数据处理与分析

数据处理采用Excel 2010以及Spss 17.0，两处理方差分析采用独立样本t检验在p<0.05水平上进行比较。

2 结果与分析

2.1 番茄植株生长参数

从番茄生长参数的数据表1可以得出，随着处理时间的延长，传统滴灌模式和实用型滴灌模式两处理在株高、茎粗及叶片数方面均没有显著差异。这说明实用型滴灌模式水肥投入的减少并没有造成对番茄生长不利的影响。

表1 传统滴灌模式和实用型滴灌模式对番茄生长参数的影响

注：表中数据为平均值±标准误差，表中同列数据不同小写字母表示5%差异显著，下同。

2.2 番茄产量、灌溉水利用率和肥料偏生产力

从表2数据看，与传统滴灌模式相比，实用型滴灌模式处理可实现节水40.4%，节肥45.6%的效果，番茄果实产量显著提高8.6%，灌溉水利用率显著提高82.1%，肥料偏生产力显著提高99.5%。本试验中，与传统滴灌模式相比，实用型滴管模式的两次灌水施肥间隔是变化的，间隔时间的长短受该阶段棚室内的环境及番茄长势影响，从而做到了变量水肥管理。传统滴灌模式共灌水9次，施肥4次，实用型滴灌模式共灌水施肥17次。在番茄坐果期，采用张力计进行监测土壤含水量的变化，当张力计度数大于35 kPa时，此时土壤相对含水量约为75%田间持水量，灌溉5 mm，能使供给的水分和养分保持在根层(0～30 cm土层)，并且根层土壤相对含水量维持在75%～100%FC范围内，完全能够满足番茄对水分的需求实现丰产[15,16]，因此，保持根层水分供应强度与植株耗水强度相一致是番茄增产和提高水分利用效率的重要原因之一。

表2 两种滴灌模式对番茄灌溉水利用率和肥料偏生产力的影响

2.3 番茄果实品质

从番茄果实品质数据表3可以得出，与传统滴灌模式相比，实用型滴灌模式处理对果实维生素C含量、硝酸盐含量、可溶性总糖含量、可滴定酸含量及糖酸比均没有产生显著影响。这说明实用型滴灌模式水肥投入的减少并没有造成对番茄果实品质不利的影响。

表3 传统滴灌模式和实用型滴灌模式对番茄品质的影响

2.4 番茄拉秧后不同土层土壤理化性质

从不同土层土壤理化性状的数据图2可以看出，番茄拉秧后，相比于传统滴灌模式，实用型滴灌模式处理显著降低了0～20 cm土层的碱解氮、速效磷、速效钾含量及全盐含量，其他土层理化性状数据差异不显著，有效避免了表层土壤养分的累积及盐渍化，防止土壤质量进一步恶化[17,18]。另外，实用型滴灌模式处理可显著降低深层土壤(20～40 cm)的土壤含水量，避免土壤水分向下运移造成水分浪费，这与前人的研究结果基本一致[19,20]。说明实用型滴灌模式可降低表层土壤养分的累积及水分的向下渗漏，是一种有效保护土壤环境的水肥管理方式。

图2 传统滴灌模式和实用型滴灌模式对拉秧后不同土层土壤理化性质的影响

3 结 语

土壤含水量的有效性跟土壤结构有关，不同类型的土壤，适合番茄生长的土壤含水量下限值也不一致，所以利用土壤含水量高低确定土壤水分的有效性，实用性比较差。但张力计可以测量土壤的基质势，土壤基质势能够很好地反映土壤水分有效性，受土壤水分绝对值大小影响较小。目前真空表负压计在国内已有很多厂家生产，价格相对低廉，因此，在番茄生产中应用负压计来制定灌溉施肥制度是比较实用的。

相比于传统滴灌模式，采用张力计的实用型滴灌模式可节水40.4%，节肥45.6%，番茄产量提高8.6%，灌溉水利用率提高82.1%，肥料偏生产力著提高99.5%。另外，该模式可降低土表层壤养分的累积及水分的向下渗漏。这些结果表明的水肥一体化实用型滴灌模式是可以在番茄生产实践中进行推广应用的。

[1] 张西平，蔡焕杰，王 健，等. 日光温室膜下滴灌黄瓜需水量与灌溉制度的试验研究[J]. 灌溉排水学报，2005，(1)：41-44.

[2] 岳海英，李援农. 滴灌土壤湿润体含水率分布规律的试验研究[J]. 灌溉排水学报， 2010，29(2)：137-139.

[3] 李道西，代小平，冯 江，等. 滴头流量和灌水量对滴灌土壤水分运动的影响[J]. 节水灌溉，2012，(2)：13-15.

[4] 魏恒文，杨培岭. 日光温室黄瓜智能灌溉控制指标研究[J]. 灌溉排水学报，2008，27(3)：63-65.

[5] 牛 勇，刘洪禄，吴文勇，等. 不同灌水下限对日光温室黄瓜生长指标的影响[J]. 灌溉排水学报，2009，28(3)：81-84.

[6] 孙丽萍，王树忠，赵景文，等. 灌溉频率对日光温室黄瓜水分利用规律的影响[J]. 上海交通大学学报(农业科学版)，2008，(5)：487-490.

[7] 孔德杰，郑国宝，张源沛，等. 不同灌水次数对日光温室黄瓜产量和光合特性的影响[J]. 北方园艺，2011，(2)：4-6.

[8] 王全九，王文焰，吕殿青，等. 膜下滴灌盐碱地水盐运移特征研究[J]. 农业工程学报，2000，(4)：54-57.

[9] 刘春卿，杨劲松，陈小兵，等. 滴灌流量对土壤水盐运移及再分布的作用规律研究[J]. 土壤学报，2007，(6).

[10] 王 舒，李光永，孟国霞，等. 日光温室滴灌条件下滴头流量和间距对黄瓜生长的影响[J]. 农业工程学报，2005，21(10)：167-170.

[11] 刘梅先，杨劲松，余 美，等. 膜下滴灌条件下滴头流量和水质对水分运移及蒸散规律影响研究[J]. 土壤通报，2011，42(6)：1 330-1 334.

[12] 霍海霞，牛文全，汪有科. 设施蔬菜灌溉技术研究进展与展望[J]. 节水灌溉，2012，(4)：22-25.

[13] 王宏江．以科学发展观为统领全面建设天津节水型社会[J]．中国水利，2006,(7)：42-45．

[14] 霍建飞，任文来，刘春艳，等. 天津地区保护地蔬菜根结线虫种类的分子鉴定[J]. 华北农学报，2012，27(5)，179-183.

[15] 陈碧华，郜庆炉，杨和连，张玉和．华北地区日光温室番茄膜下滴灌水肥耦合技术研究[J]．干旱地区农业研究，2008,26(5)：80-83

[16] 刘小刚，张 彦，张富仓，等．时空亏缺调控灌溉和施氮处理对番茄水氮利用的影响[J]．中国农业生态学报，2013,21(11)：1 350-1 357．

[17] 王丽英，武雪萍，张彦才，等. 适宜施氮量保证滴灌日光温室黄瓜番茄产量降低土壤盐分及氮残留[J]. 农业工程学报，2015，31(17)：91-98.

[18] 梁 静，王丽英，陈 清，等. 我国设施番茄氮肥施用量现状及其利用率、产量影响和地力贡献率分析评价[J]. 中国蔬菜， 2015，(10)：16-21.

[19] 孙丽萍，温永刚，王树忠，等. 灌水量对日光温室黄瓜灌溉水分配的影响[J]. 西北农业学报，2010，(4)：173-178.

[20] 高丽红，王树忠，任华中，等. 日光温室果菜农艺节水综合技术研究与示范[J]. 中国科技成果，2009，(23)：13-15.