灌溉施肥对基质栽培番茄产量、品质及水肥利用率的影响.pdf

2023 年 4 月 灌溉排水学报 第 42 卷 第 4 期 Apr 2023 Journal of Irrigation and Drainage No 4 Vol 42 51 文章编号 1672 3317 2023 04 0051 06 灌溉施肥对基质栽培番茄产量 品质及水肥利用率的影响 王蔚杰 王发东 张晓燕 金昌市农艺研究院 甘肃 金昌 737100 摘 要 目的 探讨 灌溉施肥对设施番茄生长 产量 品质及水肥利用率的影响 筛选适合河西干旱区日光温室 番茄栽培的最佳灌溉施肥模式 方法 采用基质 玉米秸秆 50 炉渣 30 牛粪 20 生物菌 栽培方式 共 设 4 个处理 农户模式 T0 N P2O5 K2O 施 用 量 分别为 615 315 750 kg hm2 灌水量 6 000 m3 hm2 常规模式 T1 N P2O5 K2O 施用量分别为 435 150 600 kg hm2 灌水量 4 500 m3 hm2 优化模式 T2 与 T1 处理 相比 施肥量 灌水量 均 下浮 10 和 优化模式 T3 与 T1 处理 相比 施肥量 灌水量均 上 浮 10 结果 不同灌溉 施肥模式可显著影响番茄产量 品质和水肥利用率 与 T0 处理 相比 随 着 施肥量和灌水量减少 番茄 生物量 氧化 酶活性 脯氨酸 产量及水肥利用率呈先增后减的变化趋势 即 T3 处理最高 T1 处理 次之 T0 处理 最低 且 T3 处理 与 T0 处理 间差异显著 丙二醛量以 T0 处理 最高 商品率以 T3 处理 最大 87 T3 处理 糖酸比 5 13 风味 最好 T1 T2 T3 处理比 T0 处理 显著增产 3 6 27 8 其中 T3 处理 产量最高 为 152 489 25 kg hm2 T3 处理灌溉 水分利用率 肥料偏生产力最大 分别为 30 8 kg m3 116 9 kg kg 结论 N P2O5 K2O 施用量分别为 480 165 660 kg hm2 灌水量 为 4 950 m3 hm2的 灌 溉 施肥模式 最佳 可 促进番茄植株生长 有利于果实品质 产量及水肥利用 率 的提高 关 键 词 设施番茄 灌溉施肥 产量 品质 水肥利用率 中图分类号 S641 2 文献标志码 A doi 10 13522 ki ggps 2022218 OSID 王蔚杰 王发东 张晓燕 灌溉施肥对基质栽培番茄产量 品质及水肥利用率的影响 J 灌溉排水学报 2023 42 4 51 56 WANG Weijie WANG Fadong ZHANG Xiaoyan Integrated Effects of Irrigation and Fertilization on Fruit Yield and Quality and Water fertilizer Use Efficiency of Substrate cultured Tomato J Journal of Irrigation and Drainage 2023 42 4 51 56 0 引 言 研究意义 设施蔬菜因其明显的反季节栽培特 征 使得北方大部分地区冬季栽培蔬菜成为可能 经 济效益和社会效益显著 1 番茄是戈壁设施蔬菜的主 栽品种 种植面积 产量和产值均居戈壁设施蔬菜生 产的主导地位 已成为助推区域农村经济发展和实现 农民脱贫致富的支柱产业之一 2 近年来 由于不合 理的水肥管理 菜农在设施蔬菜生产中盲目地采取高 水高肥 造成资源浪费和生产成本增加 引起土壤养 分失衡 盐渍化 土传病害频发等土壤质量退化问题 直接影响蔬菜的正常生长发育 降低品质和产量 因 此 合理灌水施肥能够改善设施番茄生长 提高品质 和产量 3 6 收稿日期 2022 04 19 基金项目 甘肃省现代农业科技支撑体系区域创新中心重点科技项目 2020GAAS02 作者简介 王蔚杰 1989 男 农艺师 硕士研究生 主要从事节水 农业与作物育种研究 E mail 1139420117 通信作者 王发东 1969 男 林业工程师 主要从事节水农业与果 树栽培研究 E mail 370921749 研究进展 目前 国内外学者对番茄的水肥需 求规律进行了研究 7 8 也有许多学者针对滴灌施肥 对不同种类设施蔬菜 番茄 黄瓜 西葫芦等 生长 产量 品质及水肥利用率的影响等开展了大量研究 9 12 与 常规施肥 相比 滴灌施肥显著提高了设施蔬菜 的产 量 水肥利用率 可以增产 11 80 节水 28 31 节肥 18 59 13 这些研究一般未采用水肥一体化 方式 或未考虑番茄各生育期需水差异或所需养分总 量和比例差异 14 切入点 由于戈壁干旱区设施蔬 菜的水肥一体化技术尚不完善 且参考已有的番茄水 肥方案进行了戈壁日光温室下的适应性筛选 但均未 得到最优的水肥模式 尚需深入研究 尤其是河西戈 壁干旱区 15 18 拟解决的关键问题 因此 基于番 茄各生育期的水肥需求规律 选取不同 灌溉施肥模式 综合分析其对设施番茄生长发育 产量 品质及水肥 利用率 的影响 探讨适宜河西干旱区日光温室番茄栽 培的最佳灌溉施肥供应模式 以期为设施番茄水肥高 效利用提供理论依据 灌溉排水学报 52 1 材料与方法 1 1 试验材料 供试品种为 塞硒柿二号 由宁夏巨丰种苗有 限责任公司提供 栽培基质为混合商品基质 玉米秸 秆 50 炉渣 30 牛粪 20 生物菌 由 甘肃省酒 泉康多生态农业科技发展有限公司 生产 其中有机质 总氮 P2O5 K2O 质量分数分别为 3 2 0 6 0 2 2 15 含水率为 16 1 取 3 种供试肥料 尿素 含 N 46 甘肃刘化 集团 有限责任公司生产 芬 王 N P2O5 K2O 19 19 19 大量元素水溶肥 芬王高科科技集团股份有限公司生产 迪斯科 N P2O5 K2O 16 6 26 高钾水溶肥 迪斯科化工集 团股份有限公司生产 1 2 试验设计 试验于 2020 年 8 月 2021 年 3 月 在金昌市植物 园日光温室进行 温室 东西长 30 m 南北宽 8 m 水 肥一体化管理 试验共设 4 个处理 农户水肥模式 T0 N P2O5 K2O 施用量分别为 615 315 750 kg hm2 灌水量 6 000 m3 hm2 其中 尿素 芬王 迪斯科肥 料 的施用量 分别为 179 40 971 10 2 175 kg hm2 常规水肥模式 T1 N P2O5 K2O 施用量分别为 435 150 600 kg hm2 灌水量 4 500 m3 hm2 其中 尿素 芬王 迪斯科 的施 用量分别为 130 50 78 90 2 250 kg hm2 优化水肥模式 T2 与 T1 处理相比 施肥 量 灌水量均 下 浮 10 N P2O5 K2O 施用量分别 为 390 135 540 kg hm2 灌水量为 4 050 m3 hm2 其中 尿素 芬王 迪斯科肥料的用量分别为 114 15 71 10 2 025 kg hm2 优化水肥模式 T3 与 T1 处 理相比 施肥量 灌水量均上浮 10 N P2O5 K2O 施用量分别为 480 165 660 kg hm2 灌水量为 4 950 m3 hm2 其中 尿素 芬王 迪斯科肥料的用量分别 为 146 70 86 85 2 475 kg hm2 试验采用基质栽培方式 槽底及四周铺设黑色园 艺地布 槽宽 40 cm 槽间距 80 cm 试验采用随机 区组设置 每个处理设 3 个重复 共 12 个小区 小 区面积为 15 m2 2020 年 8 月 10 日育苗 选取健壮 长势整齐一致的番茄幼苗于 9 月 17 日定植 每槽定 植 1 行 株行距为 40 cm 80 cm T0 T3 处理中 总施肥量 40 N 肥 80 P2O5 肥 30 K2O 肥用于番茄种前 基施 剩余肥料进行追 施 追肥时 在 番茄苗期 开花 坐果期 果实膨大期 结果盛期 收获期 N P2O5 K2O 肥 的滴灌比例分别 为 12 6 7 15 8 10 15 6 19 10 0 19 8 0 15 在番茄整个生育时期 依据当地农户经验 进行滴灌 液肥滴灌频率为 7 10 d 次 T0 T3 处理 在番茄苗期 开花 坐 果期 果实膨大期 结果盛期和 收获期的灌溉水量占总灌溉水量的比例分别为 29 10 30 19 12 试验记录番茄苗期 开花 坐 果期 果实膨大期 结果盛期及收获期的持续时间 分别为 53 10 25 32 40 d 1 3 测定方法 除灌溉 施肥外 番茄全生育期均采用常规栽培管 理 种前测定基质养分和 土壤含水率 整个生育期仪 器连续自动监测基质水分与室内外温湿度 植株长至 采收时打顶 留 5 穗果 生 长 期间去掉多余的叶片 试验开始后 每个小区分别选取 9 株番茄 在苗期 开花 坐 果期 果实膨大期 结果盛期 收获期分别测 定株高 茎基部到生长点的长度 茎粗 茎基部的 粗度 叶面积 和 叶绿素量 株高用卷尺测定 茎粗 用游标卡尺测定 叶面积用叶面积测定仪 恒美 YMJ A 测定 叶绿素量用叶绿素荧光仪 恒美 HM YA 测定 分小区采收果实 田间称质量 统 计果实数量 每次采收时计产及测定果实性状 至收 获时算总产量 番茄的生理生化和果实品质 指标分析由金昌市 农艺研究院完成 超氧化物歧化酶 SOD 和过氧化 物酶 POD 活性 脯氨酸 Pro 和丙二醛 MDA 量分别采用氮蓝四唑 NBT 法 愈创木酚法 磺基 水杨酸法及硫代巴比妥酸显色法测定 采集番茄植株 第 2 穗成熟果实来测定果实品质指标 番茄可溶性蛋 白质 可溶性糖 维生素 C 可溶性固形物 总酸量 分别采用考马斯亮蓝 G 250 染色法 蒽酮比色法 紫 外分光光度计法 数显糖度仪 酸碱滴定法测定 1 4 数据处理 采用 Microsoft Excel 2010和 IBM SPSS 22 0软件 进行数据处理与统计 分析 采用单因素 ANOVA 检验 法 评估不同处理间差异显著性 显著性水平为 5 2 结果与分析 2 1 不同处理对番茄株高 茎粗 叶面积及叶绿素的 影响 图 1 显示 在整个生育期 随着时间推移 各处 理番茄株高 茎粗和叶面积均逐渐增加 所有处理番 茄株高均比 T0 处理 高 T3 处理最高 T1 处理次之 T1 T2 T3 处理与 T0 处理 之 间差异显著 随着生育 期 推进 各处理番茄茎粗逐渐出现差异 T3 处理茎 粗 最 大 T1 处理 次之 T0 处理最 小 各 处理间差异 显著 苗期 果实膨大期属于 番茄营养生长阶段 各 处理叶面积出现差异 T3 处理最大 T1 处理次之 T0 处理最小 结果盛期和收获期 各处理番茄叶面 积差异 显著 随着施肥量和灌水量的减少 番茄株高 王蔚杰 等 灌溉施肥对基质栽培番茄产量 品质及水肥利用率的影响 53 茎粗和叶面积呈先增大后减小的变化趋势 随着生育期 推进 各处理番茄 SPAD值 呈先增加 后减小趋势 图 1 番茄生长前期 SPAD 值 快速 增加 各处理 SPAD 值 出现差异 T3 处理 SPAD 值 最高 T1 处理和 T2 处理次之 T0 处理最低 结果 盛期 收获期 SPAD值逐渐 减小 T3 处理 SPAD值 最高 与其他 处理 均 差异显著 这说明 T3 处理下番 茄光合作用更强 有利于番茄产量 提高 a 株高 b 茎粗 c 叶面积 d SPAD值 图 1 不同水肥模式对番茄株高 茎粗 叶面积及 SPAD值 的影响 Fig 1 Effects of different fertilization and irrigation models on the plant height stem diameter leaf area and chlorophyll content of tomato 2 2 不同处理对番茄叶片 SOD 活性 和 POD 活性 Pro 量 和 MDA 量的影响 从 表 1 可以看出 不同灌溉施肥模式对番茄叶片 SOD POD 活性 Pro 量 和 MDA 量的影响程度不同 T0 处理番茄叶片 SOD POD 活性 和 Pro 量 均低于其 他处理 T3 处理最高 T1 处理次之 各处理间 SOD 活性差异不显著 T3 处理 POD 活性 与 T0 处理差异显 著 但 T1 T2 处理与 T0 处理差异不显著 T3 T1 处理 Pro 量显著高于 T0 处理 T2 处理与 T0 处理差异 不显著 T0 处理番茄叶片 MDA 量显著高于其他处理 T3 处理最低 T1 处理次之 T3 T2 T1 处理与 T0 处理间差异显著 这说明番茄叶片中 SOD POD 活性 和 Pro MDA 量 与 水肥的关系十分密切 在适宜的灌 溉施肥 模式 下 叶片中 SOD POD活性及 Pro量最高 MDA 量最低 有利于番茄植株生长 综上所述 T3 处理下的番茄生理表现最好 植株的生长能力最强 表 1 不同处理番茄叶片 SOD活性 和 POD 活性 Pro量 和 MDA量 Table 1 SOD POD Pro and MDA of tomato folium under different treatment 处理 SOD 活性 U g 1 POD 活性 U g 1 Pro 量 ug g 1 MDA 量 mmol g 1 T0 289 2 13 5a 152 8 14 7b 333 7 44 7b 14 3 2 3a T1 344 3 19 7a 172 9 8 2ab 521 6 31 6a 7 3 1 4b T2 301 6 24 2a 161 3 12 1b 471 1 24 8ab 8 6 1 5b T3 381 3 31 2a 198 5 6 8a 538 2 37 0a 2 0 0 8c 注 同列 不同字母表示处理间差异显著 PT1 处理 T2 处理 T0 处理 这主要是因为 栽培基质 中水 分和矿质元素供给量的变化直接影响植株的生理变 化 T3 处理的水肥施用量更为合理 提高了 氧化酶 活性和脯氨酸量 番茄的生理表现更好 这 与刘中良 等 19 的研究结果一致 水是肥的运输介质 不同水分条件下植株对养分 的吸收利用能力不同 对产量和品质的影响也会出 现 差异 因此 合理的水肥管理 能够有效地维持植株 营养生长与生殖生长的平衡 通过协调 源 库 关 系达到增产和提高果实品质的目的 20 本 研究 表明 与农户水肥模式相比 随 着 灌水量和施肥量的减少 番茄产量和品质呈先增后减的变化趋势 即 T3 处理 最高 T1 T2 处理 次之 T0 处理 最低 T1 T3 处 理的可溶性蛋白质 可溶性糖 VC 可溶性固形物 总酸均大于 T0 处理 以 T3 处理最大 T3 处理 糖酸 比 5 13 风味最好 这是因为 T3 处理极大地改善了 番茄栽培过程中的基质水肥条件 更适宜于各生育期 王蔚杰 等 灌溉施肥对基质栽培番茄产量 品质及水肥利用率的影响 55 的水肥需求规律 很好地协调了植株营养生长与生殖 生长 提高了 叶片 SPAD值 进而提高了植株光合速 率 积累更多的光合产物 从而提高了番茄植株的果 实产量和 品质 张军等 21 研究表明 只有灌水量和施 肥量保持在适宜水平才能获得较高产量和有利于提 高番茄品质 这与本研究结果一致 水肥利用率表征作物产量与耗水量 施肥量的关 系 是研究作物生长与水分 养分关系的重要参数 不同生育期番茄的水肥需求特性不同 土壤水分和营 养元素的变化直接影响番茄的生理生化过程 进而影 响植株的生长发育和产量 因此 应根据番茄需水需 肥特性合理灌溉施肥 水肥过多或过少均对番茄生长 起到抑制作用 22 张军等 21 研究表明 中水中肥处理 的番茄水分利用率较高 51 9 kg m3 这与本研究 的结果一致 在本研究中 T3 处理 灌溉施肥模式 下 的灌溉 水分利用率 30 8 kg m3 和肥料偏生产力 116 9 kg kg 最大 同时 T3 处理植株的生长表现 最好 产量最高 这主要是因为 T3 处理 灌溉施肥模 式更符合番茄的水肥需求特性 可以形成植株根际与 基质环境的动态平衡 有利于番茄对水分和养分的吸 收利用 促进番茄生长发育 从而提高番茄产量和水 肥利用效率 4 结 论 1 随施肥量和灌水量减少 番茄 生物量 氧化 酶活性 脯氨酸 品质 产量及水肥利用率呈先增 加 后减 少 的变化趋势 T3 处理最高 T1 处理次之 T0 处理最低 且 T3 处理与 T0 处理差异显著 2 T3 处理 灌水量为 4 950 m3 hm2 N P2O5 K2O 施 用 量分别为 480 165 660 kg hm2 能较好 地 协调番茄植株生长发育 提高果实品质 产量及水肥 利用效率 增产效果最明显 可作为河西戈壁干旱区 日光温室番茄栽培的最优灌溉施肥模式 参考文献 1 孙丽丽 邹志荣 韩丽蓉 等 不同营养液滴灌量对设施番茄生长 产量及品质的影响 J 西北农林科技大学学报 自然科学版 2015 43 5 135 142 SUN Lili ZOU Zhirong HAN Lirong et al Effects of nutrient solution amount on plant growth yield and fruit quality of greenhouse tomato J Journal of Northwest A F University Natural Science Edition 2015 43 5 135 142 2 康恩祥 王晓巍 张玉鑫 等 戈壁日光温室基质栽培番茄新品种筛 选初报 J 甘肃农业科技 2020 12 48 52 KANG Enxiang WANG Xiaowei ZHANG Yuxin et al Screening of new tomato cultivars cultivated on substrate in Gobi solar greenhouse J Gansu Agricultural Science and Technology 2020 12 48 52 3 张守才 赵征宇 孙永红 等 设施栽培番茄的氮磷钾肥料效应研 究 J 中国土壤与肥料 2016 2 65 71 ZHANG Shoucai ZHAO Zhengyu SUN Yonghong et al Effect of nitrogen phosphorus and potassium fertilizers on tomato cultivation in greenhouse J Soil and Fertilizer Sciences in China 2016 2 65 71 4 梁玉芹 董畔 宋炳彦 等 肥料减施对设施番茄产量和品质的影 响 J 河北 农业大学学报 2017 40 1 21 24 53 LIANG Yuqin DONG Pan SONG Bingyan et al Effect of fertilizer reduction on yield and quality of greenhouse tomatoes J Journal of Agricultural University of Hebei 2017 40 1 21 24 53 5 郭雅琨 尹艺璐 李建勇 等 肥料减量对番茄植株生长 果 实品质 及需肥规律的影响 J 上海交通大学学报 农业科学版 2019 37 6 248 255 GUO Yakun YIN Yilu LI Jianyong et al Effects of reducing fertilizer on plant growth fruit quality and fertilizer requirement of tomato J Journal of Shanghai Jiao Tong University Agricultural Science 2019 37 6 248 255 6 张洋 李旺雄 刘晓奇 等 施钾量对设施基质栽培番茄生长生理及 其产量和品质的影响 J 西北植物学报 2021 41 10 1 725 1 735 ZHANG Yang LI Wangxiong LIU Xiaoqi et al Effect of potassium application rate on growth physiology yield and quality of tomato cultivated in facility substrate J Acta Botanica Boreali Occidentalia Sinica 2021 41 10 1 725 1 735 7 贾宋楠 范凤翠 刘胜尧 等 施肥量对温室滴灌番茄干物质累积 产量及水肥利用的影响 J 灌溉排水学报 2017 36 5 21 29 JIA Songnan FAN Fengcui LIU Shengyao et al Impact of the amount of fertilizationon yield and water fertilizer use efficiency of tomato grown in a solar greenhouse under drip fertigation J Journal of Irrigation and Drainage 2017 36 5 21 29 8 刘军 高丽红 黄延楠 日光温室两种茬口下番茄干物质及氮磷钾 分配规律研究 J 中国农业科学 2004 37 9 1 347 1 351 LIU Jun GAO Lihong HUANG Yannan Study on distribution of nitrogen phosphorus and potassium of tomato in different crops in solar greenhouse J Scientia Agricultura Sinica 2004 37 9 1 347 1 351 9 黄红荣 李建明 张军 等 滴灌条件下水肥耦合对番茄光合 产量 和干物质分配的影响 J 灌溉排水学报 2015 34 7 6 12 HUANG Hongrong LI Jianming ZHANG Jun et al Effect of water and fertilizer coupling on photosynthesis production and dry matter distribution of tomato under drip irrigation J Journal of Irrigation and Drainage 2015 34 7 6 12 10 邢英英 温室番茄滴灌施肥水肥耦合效应研究 D 杨凌 西北农林 科技大学 2015 XING Yingying Effect of water and fertilizer coupling on greenhouse tomato under fertigation D Yangling Northwest A N 435 kg hm2 P2O5 150 kg hm2 K2O 600 kg hm2 and irrigation 4 500 m3 hm2 T1 reducing the irrigation and fertilization in T0 by 10 T2 reducing the irrigation and fertilization in T1 by 10 T3 For each treatment we measured fruit yield and quality and its water use efficiency Result Irrigation and fertilization affected fruit yield and quality and the water fertilizer utilization efficiency significantly The biomass oxidase activity proline quality inds yield and water fertilizer utilization efficiency of the crop were the highest in T3 least in T0 with T1 and T2 between T3 gave the highest commercial standard tomato fruits 87 and best fruit flavor with the ratio of soluble sugar to organic acids being 5 13 Compared to T0 other treatments increased the fruit yield by 3 6 to 27 8 T3 gave the highest yield 152 489 25 kg hm2 the highest irrigation water use efficiency and partial fertilizer productivity which were 30 8 kg m3 and 116 9 kg kg respectively Conclusion Irrigating 4 950 m3 hm2 of water coupled with fertilizing 480 kg hm2 N 165 kg hm2 P2O5 and 660 kg hm2 K2O was optimal to improve growth fruit yield and quality and water fertilizer use efficiency of the substrate cultured tomato grown in solar greenhouses in the arid areas in Hexi northwestern China Key words protected tomato irrigation and fertilization yield quality water and fertilizer utilization efficiency 责任编辑 白芳芳