日光温室水氮减量对番茄生长、产量及品质的影响

张玲丽， 张学科

(1.银川能源学院生物工程系，宁夏银川 750105； 2.宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川 750021)

日光温室是我国北方设施栽培的主要形式，因其能够反季节供应蔬菜、水果等园艺作物，在我国北方农业发展中起着极其重要的作用[1]。宁夏设施农业同其他省份一样，近10年来飞速发展，统计结果表明，1990年宁夏设施栽培面积仅为0.10万hm2，截至2016年底，设施面积已超过6万hm2[2]。在设施农业快速发展的同时，生产中出现了一些亟待解决的问题，如次生盐渍化加重、土传病虫害蔓延、连作障碍明显、水肥管理技术落后等，其中大水大肥问题非常严重[3]。长期大量施氮以及不合理的灌溉，导致蔬菜品质下降[4]，土壤硝态氮淋失严重，不仅造成水肥资源浪费，也极易造成地下水硝酸盐污染[5]。为此，合理的水肥管理措施对设施农业可持续发展具有重要意义。

前人关于不同灌溉对番茄生长及产量影响的报道很多，研究表明，与传统的沟灌相比，滴灌能显著增加番茄生物量和产量[6-7]，水肥一体化技术，不仅能促进番茄对养分(氮、磷、钾)的吸收，同时能显著提高肥料利用率[8]，可以节约氮肥20%～40%[9-10]，节约水分31%～37%[11]，产量提高 3.7%～12.5%[12]。

有研究报道，过量的氮投入对作物产量无明显影响反而造成果实品质的下降[13]。前人尽管关于滴灌条件下水、氮用量比例的研究很多，但在宁夏设施养分极不均衡的沙质土壤条件下，适宜的水肥管理技术还不成熟，因此，本试验探究不同水、氮水平下日光温室番茄生长、产量及品质的关系，寻求适宜的灌水量及施肥量，为宁夏水肥一体化技术提供理论与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验在宁夏贺兰山东麓农垦农业示范园区日光温室进行。试验温室建于2008年，试验温室为东西延长，一面坡式，东西长70 m、跨度8 m、北墙高1.8 m、脊高2.15 m、温室用 0.065 mm 聚乙烯无滴膜覆盖。主要栽培蔬菜以番茄、黄瓜、芹菜进行轮作，采用高垄种植方式。温室通过抽取独立水井地下水进行灌溉，试验前沿走道安装主管线进行沟灌，水质属微咸水(矿化度2.3 g/L)。

1.2 供试土壤

试验地耕层土壤(0～20 cm)质地为沙质壤土，试验前土壤pH值为7.75，全盐量2.52 g/kg，有机质含量为11.4 g/kg，土壤矿质态氮、速效磷、速效钾含量分别为78.2、198、 388 mg/kg，属肥力中等偏低但氮素含量较高的土壤。

1.3 试验设计与实施

试验为灌水量(W)、施氮量(N)2因素田间随机区组设计，4个处理、1个对照，每处理重复3次，每重复小区面积为72.0 m2，对照小区面积为108 m2。

表1 田间试验设计

供试番茄品种为金鹏荣威，2016年1月双行定植于定植于垄上，株行距为35 cm×50 cm，每小区6垄12行，垄间距 1.5 m，垄高15 cm，每小区间设1垄作为保护行，防止串水串肥。地膜覆盖，地膜是聚乙烯料薄膜，厚度0.008 mm、宽度1.2 m。

各试验小区均以羊粪为底肥，用量为60 m3/hm2，于2015年12月底施入，氮肥按试验设计量施入，磷钾肥按纯量为450、600 kg/hm2施入。磷肥量与有机肥一起作为底肥一次性施入。氮肥和钾肥作追肥分3次施入。追肥方法为对照按沟内撒施、滴灌冲入施肥罐，水肥一体施入。

滴灌采用膜下滴灌，灌水时间依据天气及张力计读数确定，各处理灌水时间一致，灌水量通过水表控制。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 样品采集 在番茄定植前取基础土壤样品，测定基本理化性状；按小区记录果实产量并在收获时记录番茄根、茎、叶生物量。收获时取番茄根、茎、叶鲜样品。

1.4.2 土样测定 土壤基础养分采用以下常规方法测定[14]：全盐含量——电导法、pH值——pH计、有机质含量——重铬酸钾容量法、矿质氮含量——连续流动分析仪、速效磷含量——OsLen法、速效钾含量——火焰光度法(FP640型)。

1.4.3 植物样品 株高、茎粗——卷尺测定，根系吸收面积——乙烯兰染色法，根系体积——排水法，生物量、产量——称重法，可溶性固形物——糖度计法，有机酸——滴定法，硬度——硬度计法。果实成熟后按小区采摘记录产量，最后计算总产量。

1.5 数据分析

用Excel 2007和SAS V8进行数据统计分析，LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 减水减氮对番茄生长的影响

2.1.1 减水减氮对番茄地上部生长的影响 不同水氮处理下番茄地上部生长情况显示，滴灌条件下番茄株高、茎粗均显著高于CK(沟灌+习惯氮肥用量)(图1)。在滴灌条件下，与减水20%处理相比，减水40%处理株高减少18.8%、茎粗增加9.4%；与施氮量减少25%的处理相比，施氮量减少50%的处理株高显著减少，茎粗无显著变化。由此可见，沟灌下大水大肥并未使番茄地上部有较大生长量，滴灌更有利于其地上部生长；沙质土壤条件下较多的水分能使番茄生长较高，减量施肥会影响番茄株高生长。

2.1.2 减水减氮对番茄根系生长的影响 盛果期不同水氮处理下番茄根系生长情况表明，滴灌条件下番茄根系体积、吸收面积、比表面积和根长均显著高于CK(沟灌+习惯氮肥用量)(表2)。滴灌条件下减少水分，根系体积明显增加，但其他参数无明显变化；减氮对根系各参数均无明显影响。沙质土壤保水保肥性差，当水分较少时，为吸取较多水分及养分，根系体积会增加，这是植物适应逆境的表现。

表2 减水减氮对番茄盛果期根系特性的影响

注：同列数据后不同小字母表示差异显著水平(P<0.05)。表3、图1、图2同。

2.2 减水减氮对生物量及产量的影响

减水减氮对番茄各器官生物量累积影响显著，结果见图2。CK(沟灌+习惯氮肥用量)处理根、茎、叶、果实生物量均显著低于滴灌条件下各处理。滴灌条件下，与灌水量减少20%的处理相比，灌水量减少40%的处理叶片生物量、果实产量均显著降低；在施氮量减少25%的处理相比，施氮量减少50%的处理总生物量略有减少但产量并无显著差异。由此结果可发现，沟灌下大水大肥能够维持一定的产量水平，与减水40%相比产量较高，但与滴灌下减少20%相比，产量明显减少；从生物量各指标看大水大肥下番茄生长并非最佳。滴灌下减水20%时产量最高，番茄其他各器官生物比例也最佳，可见以产量为目标，对沙质土壤减水20%的灌水量较为合适。

2.3 减水减氮对番茄品质的影响

不同水氮处理对番茄品质有显著影响，滴灌条件与沟灌相比，番茄各品质指标与减水减肥量密切相关(表3)。滴灌条件下不同减水量相比，减水40%后单果质量、体积均明显减小，但硬度、可溶性固形物含量明显增加；不同减氮量相比减氮50%后单果粒质量、体积、密度均明显减少，其他指标无明显变化。由此可看出，不同灌水量对番茄品质指标影响很大，灌水量较少时表观品质指标明显降低，但营养指标能够提高；较少的施肥量会使表观指标减少，但不会影响番茄营养指标。

3 讨论与结论

在常规灌溉方式+习惯氮肥用量下，水、氮用量均为最大水平，但番茄产量、品质均明显低于滴灌条件下减水减氮的处理，可见，大量的水、氮投入并未得到较高的收益，反而造成水、氮资源的大量浪费。与其他减水减肥的试验相比[14-15]，在保持产量不变的情况下，此研究能够减少的水量较少，原因在于试验区土壤类型不同，对黏土或壤土来说，保水保肥性强，因此在原沟灌水量的情况下可大幅减少灌水量，但对宁夏沙质土壤来说，沙土层较厚，水分极易发生渗漏，因此灌水量的减少幅度相对较小。另外本研究中滴灌条件下的用水量以滴灌为主，并非在植物生长季完全采用滴灌，由于地下水矿化度高加之土壤存在轻到中度盐渍化问题，在生长期每进行3次滴灌后须进行1次沟灌进行洗盐，因此从滴灌用水量来看也要比其他研究用水量多。

表3 减水减氮对温室番茄品质的影响

从本研究看到，滴灌条件下灌溉量减少20%番茄产量较高，减水40%番茄营养品质较高；相同灌水量减肥并未明显影响番茄营养品质及表观品质。其他研究也有类似结果[16]，较高的灌水量能够明显提高作物产量，但较高的番茄品质是在适宜的水肥供给水平下而非大水大肥[17-18]。在宁夏日光温室生产中，目前正在推广水肥一体技术，此技术在实施前期安装管道、施肥罐等系统须有一定的经济投入，因此在目前的生产现状下，应保证农户有较高的经济收益，在滴灌条件下减水20%+减肥40%在沙质土壤日光温室中值得推荐。