节水减氮对日光温室番茄产量和 に氮利用效率的影响

张芳园

摘要：為降低蔬菜园区经验水肥管理制度造成的资源浪费，提高作物水肥利用效率，探讨了滴灌和膜下沟灌两种灌水技术下，节水减氮对番茄根区深层渗漏量、番茄耗水量、产量和水氮利用效率的影响。结果表明：在采用60%～80%园区经验灌水量的条件下，番茄耗水量降低了17%～43%、水分利用效率提高了9%～59%，灌水量对产量影响不显著；而在50%园区经验施氮量的条件下，番茄增产9%～17%、氮肥利用效率提高12%～35%；滴灌与膜下沟灌相比，春夏茬各试验处理水分利用效率、氮肥利用效率和产量均值分别提高69%、84%和82%，秋冬茬分别提高41%、49%和53%。综合分析表明，与园区经验水氮用量相比，80%的经验灌水量、50%的经验施氮量不会显著降低产量，但可以显著提高水氮利用效率；滴灌与膜下沟灌相比能减少深层渗漏量，减少水肥资源的浪费。

关键词：节水减氮；深层渗漏；产量；水分利用效率；氮肥利用效率

中图分类号：S274.1文献标志码：A文章编号：

16721683（2018）04017608

Effects of water saving and nitrogen reduction on tomato yield and water and nitrogen use efficiency in solar greenhouse

ZHANG Fangyuan1，LIU Yuchun1，GUO Bin1，YANG Xiaojiao1，CAI Wei1，WANG Yizhe2

（

1.Institute of Urban and Rural Construction，Agricultural University of Hebei，Baoding 071001，China；2.Xinyuan Sunshine Agriculture Limited Company，Langfang 065000，China

）

Abstract：

In order to reduce the waste of resources caused by the experience management of water and fertilizer in the vegetable garden，and to improve water and fertilizer use efficiency of crops，we discussed the effects of water saving and nitrogen reduction on deep percolation of tomato root zone，tomato water consumption，yield，and water and nitrogen use efficiency under two irrigation conditions：drip irrigation and underfilm furrow irrigation.The results showed that when the irrigation amount was 60%80% of the experience amount of the garden，the water consumption of tomatoes decreased by 17%43%，and the water use efficiency increased by 9%59%；the effect of irrigation amount on yield was not significant.When the nitrogen application amount was 50% of the experience amount of the garden，the tomato yield increased by 9%17%，and the nitrogen use efficiency increased by 12%35%.Compared with underfilm furrow irrigation，drip irrigation could increase the average values of water use efficiency，nitrogen use efficiency，and yield by 69%，84% and 82% respectively for the spring and summer batch，and by 41%，49% and 53% respectively for the autumn and winter batch.Comprehensive analysis showed that compared with the experience amount of water and nitrogen use in the garden，using 80% of the experience irrigation amount and 50% of the experience nitrogen amount will not significantly reduce the yield，but will significantly improve water and nitrogen use efficiency.Compared with underfilm furrow irrigation，drip irrigation can reduce deep percolation，and reduce the waste of water and fertilizer resources.

Key words：

water saving and nitrogen reduction；deep percolation；yield；water use efficiency；nitrogen use efficiency

中国作为农业大国，在粮食作物、经济作物、园艺作物生产上均存在着水资源匮乏和肥料利用率不高的问题。在此形势下，加快发展节水高效农业，不仅是解决我国水资源短缺、实现水资源高效利用的有力保障，同时也是保障粮食安全、生态安全和水资源安全的重大基础战略。2017年中央一号文件明确“把农业节水作为方向性、战略性大事来抓”[1]，因此节水、减肥已经成为“国家行动”。

近年来我国设施蔬菜生产迅速发展，我国已成为世界上设施蔬菜栽培面积最大的国家，至2014年已超过380万 hm2[2]。在设施蔬菜生产中，水、肥是最重要的物质投入，其利用情况直接影响着农作物的产量、品质和效益，并且直接或间接的影响着生态环境[36]。蔬菜是一种高耗水耗肥作物，蔬菜需求的刚性增长和我国水资源的严重短缺、土壤环境的恶化，迫使蔬菜生产要采用节水减肥措施。由于缺乏水肥定量化标准规范，园区普遍存在不合理灌溉，导致肥料流失，致使作物产量低、品质劣[78]，因此蔬菜生产中亟需减少水肥用量，尤其是氮肥用量，降低蔬菜的硝酸盐含量，减少土壤、地下水和地表水的硝酸盐污染，实现环境友好、资源节约的蔬菜生产。有研究表明：相比沟灌，滴灌处理番茄的营养生长期无明显优势，但是在后期增产效果和保水性能均优于沟灌[9]；随着灌水量和施氮量增加，番茄产量呈先增加后减少的趋势[10]；在同一灌溉水平下，随施肥量增加肥料偏生产力显著降低[11]。本文研究滴灌和膜下沟灌两种灌水技术条件下，节水减氮对日光温室番茄深层渗漏量、耗水量和水氮利用效率的影响，以期为设施蔬菜水肥管理提供参考依据。

1试验材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于河北省廊坊市永清县新苑阳光农业园区（30°19′N，116°29′E），基地属北温带亚湿润气候区，年平均日照2 740 h，年平均气温115 ℃，年平均降雨540 mm。试验用日光温室为东西走向，长79 m，宽65 m。供试土壤为粉壤土，其物理特性见表1。

1.2试验设计

试验考虑灌水量、施氮量和灌水技术3个因素，灌水量分为试验园区番茄栽培经验灌水量（W3）、经验灌水量的80%（W2）、经验灌水量的60%（W1）3个水平；施氮量分为试验园区番茄栽培经验施氮量（N3）、经验施氮量的50%（N2）、不施氮（N1）3个水平；灌水技术包括滴灌（D）和膜下沟灌（F）。试验温室分为滴灌区和膜下沟灌区两部分，滴灌和膜下沟灌均为9个处理，每个处理3个重复，两部分的各处理均为随机排列的方式布置，试验小区尺寸65 m×135 m。

试验供试作物为番茄，春夏茬于2015年4月7日定植，7月20日拔秧；秋冬茬于2016年9月17日定植，2017年2月14日拔秧。春夏茬試验在开花坐果期遇天气干旱，浇了一次催花水，W3、W2、W1灌水量分别为20 mm、16 mm、12 mm；秋冬茬试验幼苗期灌水量较大，且低温季节要尽量减少浇水次数，以免降低地温，所以在开花坐果期没有进行灌水。春夏茬番茄全生育期W3、W2、W1灌水总量分别为262 mm、2186 mm、1752 mm，N3、N2、N1施氮总量分别为10024 kg/hm2、8705 kg/hm2、7386 kg/hm2；秋冬茬番茄全生育期W3、W2、W1灌水总量分别为179 mm、1516 mm、1242 mm，N3、N2、N1分别为13305 kg/hm2、11577 kg/hm2、9848 kg/hm2。试验期间，依据试验园区经验确定灌水时间，春夏茬和秋冬茬番茄各生育期灌水总量见表2。

1.3试验观测

（1）土壤基质势。番茄定植后，[JP+1]每个试验处理在番茄小区一侧的中间位置，安装3支负压计，埋深分别为20、40和60 cm，在番茄整个生育期内，每天上午7：00-7：30读数，监测番茄根区土壤基质势的变化。

（2）土壤含水率。番茄定植前，在温室大棚内随机取三点用土钻取土，检测土壤初始含水率。番茄生育期内，平均每20天在番茄根区附近取土，每个处理设置1个取样点，取土深度为60 cm，每20 cm取1个土样，用烘干法测定土壤质量含水率。

（3）番茄产量。在番茄采收期，用电子秤称重各小区实际产量。

1.4试验计算

（1）深层渗漏量（D）根据达西定律[12]确定。[JP+1]土壤水分特征曲线参数和非饱和导水率采用Van Genuchten模型[13]。土壤颗粒组成及土壤密度，利用RETC软件[14]中的ROSETTA人工神经网络模型[15]分析土壤水力特性参数。试验用土壤的Van Genuchten模型参数列于表3。据此利用负压计测得的番茄根区土壤深度40 cm和60 cm的土壤基质势，计算番茄根区50 cm深度土壤的深层渗漏量。

2结果与分析

2.1番茄产量

两茬试验番茄产量统计见表4，方差分析结果见表5。可知，春夏季滴灌条件下，W1和W2处理分别比W3低126%和63%，膜下沟灌条件下，W1和W2处理分别比W3低92%和102%；秋冬茬滴灌条件下，W1和W2处理分别比W3低130%和56%，膜下沟灌条件下，W1和W2处理分别比W3低08%和03%，减少灌水量会降低番茄产量，但灌水量仅在春秋茬膜下沟灌条件下表现出显著性。春夏季滴灌条件下，N2处理产量分别比N1和N3高64%和90%；秋冬季滴灌条件下，N2处理产量分别比N1和N3高188%和136%，膜下沟灌条件下，N2处理分别比N1和N3高127%和169%，灌水量相同条件下，产量随施肥量的增加先增加后减小，符合报酬递减效应，施氮量仅在秋冬茬膜下沟灌条件下表现出显著性。春夏茬试验滴灌和膜下沟灌产量均值分别为7361 t/hm2和6801 t/hm2，秋冬茬分别为4954 t/hm2和4704 t/hm2，滴灌条件下比膜下沟灌条件下分别高82%和53%，与膜下沟灌相比，滴灌灌水技术能增加番茄产量，春夏茬试验灌水技术对番茄产量的影响达到显著水平，但秋冬茬试验未达到显著水平。