水肥耦合对设施番茄肥料减施效应的影响

文 静，黄海涛，李家慧，张 杰，牛义松，徐冬梅，王治斌

（绵阳市农业科学研究院，四川 绵阳 621023）

水肥耦合技术最早自20世纪70年代由以色列引入我国，在我国已有50多年的发展历史。因其具有节水、节肥、省工、提质等优点，已成为农业尤其是设施蔬菜研究的热点[1-3]。2020年，我国番茄种植面积为95.14万hm2，产量达4 874.9万t，是设施栽培中最主要的蔬菜之一[4]，在生产和科研中占有重要地位[5]。

近年来，对于水肥耦合技术在番茄生产上的研究主要集中于不同水肥配比对番茄产量和品质的影响，王虎兵等[6-7]的研究表明，适当的水肥配比能够提高番茄的植株养分吸收量和最终产量，并提出了最优灌水、施肥组合。王艳丹等[8-9]的研究表明，低水中氮的水肥管理策略可在保产的同时有效提高番茄水分利用效率。但这些研究都只限于对番茄植株的影响，而关于对土壤养分的影响研究和对番茄肥料减施的研究则较少[10-13]。因此，本试验在研究水肥耦合对番茄产量和品质影响的同时，还研究其对设施土壤养分的影响及对肥料减施的贡献，以期为水肥耦合技术在设施番茄上的应用提供技术依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地点位于四川省绵阳市农业科学研究院蔬菜研发中心，土壤类型为壤土，pH值6.8，含有机质22.3 g/kg、碱解氮105.4 mg/kg、有效磷22.6 mg/kg、速效钾175.4 mg/kg。试验区属北亚热带山地湿润季风气候区，年平均气温为14.7～17.3 ℃，年均降水量825～1 417 mm。

1.2 试验材料

试验所用肥料有尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O514%）和硫酸钾（含K2O 50%），后期追肥施用金正大大量元素水溶肥料（N＋P2O5＋K2O≥50%，Fe＋Zn＋B：0.2%～3.0%）。

供试番茄品种：绵番10846（绵阳市农业科学研究院选育）。

1.3 试验设计

试验设对照（CK）不施肥，底肥设置常规施肥（高肥，F1）及80%常规施肥（中肥，F2）、60%常规施肥（低肥，F3）2个肥料减施水平，同时设置100%田间持水量（高水，W1，常规灌水）、85%田间持水量（中水，W2）2个灌溉水平，2因素共6个处理（表1）。3次重复，随机区组排列，小区面积21 m2，试验地四周设1 m以上保护行，处理间、重复间均留0.5 m走道，株行距为40 cm×70 cm。番茄于2021年11月25日播种，2022年2月8日移栽，6月2日—7月10日采收，试验处理内容以外的栽培管理措施均一致，按大面积生产实施，相同措施均在同一天之内完成。

除CK不施肥外，所有施肥处理的底肥均在移栽前全部一次性施入，大量元素水溶肥分别在苗期（2022年2月20日）、花期（4月5日）、结果期（6月3日、20日）分4次随水滴灌施入，CK只滴灌等量清水，W1处理和W2处理中每次随水追施大量元素水溶肥施用量、不同处理施肥水平及灌溉水平详见表1。

表1 不同处理施肥灌溉水平

1.4 测定项目及方法

每处理随机取20株进行农艺性状和产量指标测定。株高、茎粗在番茄长至5穗果、打顶前测量，选取第2穗果测量单果质量，成熟期各小区单收计产。

番茄品质测定采用李合生[14]的方法。每个处理随机取第2穗成熟番茄检测，可溶性固形物含量采用折射仪法测定，维生素C含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定。

土壤样品基本理化性质测定参照鲍士旦[15]的方法。在番茄采收结束后，在各处理小区采用“对角线5点法”取土样进行测定，有机质含量采用H2SO4-K2Cr2O7外加热法测定，速效钾含量采用NH4OAc浸提—火焰光度法测定，有效磷含量采用NaHCO3法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定。

1.5 数据分析

采用Excel 2018和SPSS 20.0数据处理系统进行数据统计和分析。

2 结果与分析

2.1 水肥耦合减量施肥对番茄植株性状及产量的影响

表2结果表明，各处理番茄株高以W1F1最高，W1F2次之，二者间差异不显著，说明在施肥量减少20%、灌溉量不变的条件下对株高的影响不显著，但W1F3与W1F1之间差异显著，说明施肥量减少40%会显著影响番茄植株的生长。在同一施肥水平下，田间持水量100%的灌溉处理的株高大于田间持水量85%灌溉处理，即W1F2＞W2F2，W1F3＞W2F3，且二者间均达显著差异水平，说明水分条件能显著影响番茄植株的生长。水肥互作的影响以W1F1番茄株高最高，说明在传统的大水大肥条件下，番茄的株高增长较快。

表2 番茄水肥耦合减量施肥植株性状及产量

各处理对茎粗的影响与株高相似，W1F1茎粗最大，其与W1F2间差异不显著，但显著高于W1F3。说明灌溉量不变、施肥量减少20%的水肥条件对茎粗的影响不显著，但施肥量减少40%会显著影响番茄的茎粗；施肥量不变，灌溉量减少时，会影响番茄植株茎粗的生长。

各处理番茄单果质量和667 m2产量均以W2F2最高，其中单果质量极显著高于其他处理，667 m2产量极显著高于除W1F2外的其他处理。在中肥水平下，田间持水量85%灌溉处理的番茄单果质量、667 m2产量均高于田间持水量100%的灌溉处理，即W2F2＞W1F2；而低肥水平下，田间持水量85%灌溉处理的番茄单果质量、667 m2产量均低于田间持水量100%的灌溉处理，即W2F3＜W1F3。同在田间持水量100%灌溉条件下，单果质量和667 m2产量均以中肥处理（W1F2）最高，这是因为除了底肥外，后期在灌溉的同时补充了大量元素水溶肥料，加之本身地力水平较高，大水大肥处理使得番茄植株营养生长过旺，影响了产量。而减少施肥量40%（F2水平）则因为肥力水平不足，导致番茄产量有所降低。因此，就产量指标来说，配合后期追施大量元素水溶肥料，番茄底肥以在常规施肥基础上减少20%为宜。

2.2 水肥耦合减量施肥对番茄部分品质的影响

番茄果实可溶性固形物主要由可溶性糖和有机酸等成分组成，是衡量番茄品质的一个重要指标，也是番茄果实加工特性的一个主要衡量指标[16]，其含量受环境因素影响较大[17]。图1-A结果表明，W2F2可溶性固形物含量最高，比W1F2高出1.2%，比W1F1高出1.5%，但三者间不存在显著差异。说明适当减少施肥和灌溉量可促进番茄营养品质的提升。在相同灌溉量（W1水平）的3种施肥水平下，以中肥处理（W1F2）的可溶性固形物含量最高，说明适当的肥料用量对番茄的可溶性固形物含量有一定的改善作用。

维生素C是番茄中重要的抗氧化物质。研究表明，番茄微生素C的含量受水肥供应、土壤含水量等影响较大[18]。图1-B结果表明，番茄维生素C含量以W2F2最高，比W1F2提高5.8%，二者间差异不显著，但W2F2显著高于W1F1和W2F3，且极显著高于W1F3和CK。在相同灌溉量（W1水平）的3种施肥水平下，以中肥处理（W1F2）的维生素C含量最高，说明适当的肥料用量能提高番茄的维生素C含量，大量施肥的效果却适得其反。

图1 水肥耦合减量施肥番茄品质的影响

2.3 水肥耦合减量施肥对设施土壤主要养分的影响

图2结果表明，W2F2土壤有机质、有效磷、碱解氮、速效钾含量分别较W1F1提高6.5%、6.3%、4.5%、10.6%，且均极显著高于CK。说明水肥耦合能提高土壤氮、磷、钾等养分的有效性以及土壤有机质含量；在田间持水量80%灌溉条件下，肥料利用率也得到了相应提高。

图2 水肥耦合减量施肥对设施土壤养分的影响

3 结论与讨论

利用水肥一体化系统，在前期底肥较常规施肥减施20%或40%，灌溉量由常规灌溉到田间持水量的100%减少到85%条件下，番茄产量在底肥减施20%且田间持水量85%时（W2F2）达到最高，折合667 m2产量为7 328 kg，果实可溶性固形物和维生素C含量也在一定程度上提高，这与王虎兵等[6-7]、王艳丹等[8-9]的研究结果一致，但其均未对土壤养分进行研究。本研究结果表明，水肥耦合减量施肥对土壤养分的改善也有促进作用，中水中肥处理（W2F2）的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量较常规施肥处理（W1F1）分别提高了6.5%、6.3%、4.5%、10.6%，这与邓利梅等[19]的研究结果相似。

试验地块由于长期种植蔬菜，在大水大肥的习惯栽培管理制度下，其土壤养分含量较高，尤其是连年种植设施蔬菜，已出现土壤酸化、土壤盐分含量高等问题。通过试验发现，在设施番茄种植中，利用水肥一体化系统，在后期追施水溶肥料的条件下，底肥可减施20%，同时灌溉量可减少15%。但本研究未涉及到在底肥中加入有机肥的效果试验，下一步将开展前期施用有机肥，后期追施水溶肥料，进一步减少化肥用量、提高果实品质的研究，以期为设施番茄生产肥料减施提供更加全面的理论基础。