膜下滴灌条件下温室青椒的水氮耦合效应_程明瀚.pdf

p2018 年11 月 灌溉排水学报 第37 卷 第11 期 Nov. 2018 JournalofIrrigationandDrainage No.11 Vol.37 文章编号 1672-3317 （2018 ） 11-0050-08 膜下滴灌条件下温室青椒的水氮耦合效应 ① 程明瀚 1,2,3 ， 郝仲勇 1,3* ， 杨胜利 1,3 ， 缴锡云 2 ， 范海燕 1,3 （1. 北京市水科学技术研究院 ， 北京100048 ；2. 河海大学 水利水电学院 ， 南京210098 ； 3. 北京市非常规水资源开发利用与节水工程技术研究中心 ， 北京100048 ） 摘 要 【 目 的 】 通 过 不 同 灌 水 量 和 施 氮 量 的 耦 合 来 探 寻 温 室 青 椒 的 水 肥 耦 合 效 应 。 【 方 法 】 试 验 设 置 了W1 （70 θFC （ 田 间 持 水 率 ） ） 、 W2 （80 θFC ） 2 组 灌 水 下 限 处 理 和F1 （50kg/hm 2 ） 、 F2 （85kg/hm 2 ） 、 F3 （120kg/hm 2 ） 3 组 施 氮 处 理 ， 并 设 置 常 规 灌 水 施 肥 处 理 作 对 照 ， 共 计7 个 处 理 ， 监 测 了 青 椒 株 高 、 茎 粗 、 叶 面 积 指 数 等 生 长 指 标 ， 净 光 合 速 率 、 蒸 腾 强 度 等 生 理 指 标 ， 以 及 总 产 量 、 水 分 生 产 效 率 、 氮 肥 偏 生 产 力 和 相 关 品 质 指 标 。 【 结 果 】 在120kg/hm 2 施 氮 量 处 理 下 青 椒 的 产 量 明 显 高 于 其 他 处 理 。 运 用 主 成 分 分 析 法 各 水 肥 处 理 下 的10 项 指 标 进 行 降 维 ， 并 通 过 降 维 所 得 的3 个 主 成 分 对7 组 处 理 综 合 评 价 ， 发 现7 组 处 理 高 低 排 序 为 W1F3 处 理gt;W2F3 处 理gt;CKgt;W2F2 处 理gt;W1F1 处 理gt;W1F2 处 理gt; W2F1 处理 。 【 结论 】 在70 θFC 的灌水下限和120kg/hm 2 施氮量的组合处理是本试验所探寻的最优水肥处理 。 关 键 词 水氮耦合 ； 总产量 ； 水分生产效率 ； 主成分分析 中图分类号 S274.1 文献标志码 A doi 10.13522/ki.ggps.20170004 程明瀚 ， 郝仲勇 ， 杨胜利 ， 等. 膜下滴灌条件下温室青椒的水氮耦合效应[J]. 灌溉排水学报 ， 2018 ， 37 （11 ） 50-56,68. 0 引 言 水 肥 耦 合 效 应 机 理 的 研 究 与 应 用 ， 对 提 高 农 业 生 产 力 、 提 高 水 肥 利 用 效 率 以 及 改 善 农 业 土 壤 环 境 具 有 重 大 意 义 。 相 对 于 传 统 水 肥 独 立 作 用 于 田 间 的 方 式 ， 水 肥 协 同 耦 合 能 促 进 肥 料 的 扩 散 与 吸 收 ， 也 能 提 高 土 壤 的 保 墒 性 能 [1] 。 不 同 的 水 肥 管 理 制 度 对 作 物 的 产 量 、 品 质 、 生 长 指 标 以 及 土 壤 环 境 的 影 响 都 具 有 显 著 的 差 别 [2-5] ， 合理的水肥制度能提高水肥利用率 [6-7] 。 氮 肥 是 影 响 作 物 生 长 与 土 壤 环 境 的 主 要 因 素 之 一 ， 也 是 温 室 气 体 的 主 要 来 源 ， 我 国 目 前 水 肥 管 理 制 度 还 不 够 完 善 ， 没 有 一 个 全 面 系 统 的 合 理 灌 溉 施 肥 制 度 做 指 导 ， 既 浪 费 资 源 ， 又 破 坏 土 壤 环 境 。 根 据 中 国 氮 肥 协 会 数 据 统 计 ， 我 国2016 年 氮 肥 产 量 已 经 达 到4458 万t ， 但 氮 肥 生 产 力 相 较 发 达 国 家 依 然 偏 低 ， 氮 肥 的 利 用 效 率 还 亟 待 提 高 。 据 水 利 部 水 资 源 公 报 显 示 ， 2016 年 我 国 农 业 用 水 量 占 总 用 水 量 的62.4 ， 而 灌 溉 水 利 用 系 数 仅 为0.536 。 水 肥 是 农 业 生 产 的2 大 重 要 可 控 因 子 ， 是 提 高 我 国 农 业 生 产 的 关 键 。 青 椒 在 国 内 适 应 性 比 较 强 ， 大 部 分 地 区 都 有 种 植 ， 果 型 大 ， 产 量 高 ， 是 我 国 栽 培 的 主 要 蔬 菜 之 一 。 前 人 研 究不 同肥 料 [8-10] 、 不同 灌溉 方式 [11] 以及 不同 灌水 量 [12] 对青 椒生 长的 影响 ， 但针 对青 椒对 水肥 耦合 作用 的响 应研 究 较 少 。 兹 通 过 对 温 室 青 椒 进 行 试 验 ， 探 讨 分 析 不 同 灌 水 量 与 施 氮 量 的 耦 合 效 应 ， 进 而 对 水 肥 合 理 调 控 提 供 科 学 依 据 。 1 材料与方法 1.1 试验区概况 试 验 于2017 年2 月 在 北 京 市 灌 溉 试 验 中 心 站 （ 北 纬3920 ′ 、 东 经11620′ ） 5 号 温 室 内 进 行 ， 该 地 多 年 平 均 降 水 量 为565mm ， 多 年 平 均 水 面 蒸 发 量 为1140mm ， 多 年 平 均 气 温 为11.5 ℃ 。 温 室 内 土 壤 为 壤 土 ， 种 植 前 收稿日期 2017-11-29 基金项目 北京市百千万人才工程资助项目 （KY-2016-01 ） ； 科技部项目京津冀耗水管理与资源节水技术研发示范 （2016YFC0401403 ） ； 北京市科技计划项目都市农业用水监测评价和管理平台研究与示范 （D151100004115004 ） 作者简介 程明瀚 （1994- ） ， 男 ， 安徽安庆人 。硕士研究生 ， 主要从事农业水土方面的研究工作 。 通信作者 郝仲勇 （1972- ） ， 男 ， 天津宁河人 。教授级高工 ， 主要从事农业水土方面的研究工作 。 50测 定 土 壤 硝 态 氮 质 量 分 数 为37.55 mg/kg ， 铵 态 氮 质 量 分 数 为50.72 mg/kg ， pH 值 为7.78 。 土 壤 田 间 持 水 率 （ 体积含水率 ） 为30 ， 表层20cm 土壤体积质量为1.36g/cm 3 ， 20 ～40cm 土层土壤体积质量为1.62g/cm 3 。 1.2 试验设计 供 试 青 椒 为 甜 椒F1 杂 交 ， 采 用 穴 播 育 苗 、 幼 苗 移 栽 ， 灌 溉 方 式 为 膜 下 滴 灌 ， 于2017 年2 月26 日 移 植 ， 2017 年6 月20 日 拉 秧 ， 4 月 中 旬 开 始 结 果 ， 根 据 实 际 生 长 情 况 约23 周 采 摘1 次 。 试 验 共 设 置 灌 水 下 限 和 施 氮 量2 个 因 素 详 见 表1 。 灌 水 下 限 共 设 置2 个 水 平 ， W1 （70 θFC ） 、 W2 （80 θFC ） ； 种 植 前 施 基 肥 ， 分 别 施 有 机 肥 （ 鸡 粪 ， 含 氮 量2.14 ） 4 000 kg/hm 2 和 复 合 肥 （ 金 正 大 ， 含 氮 量 为21 ） 1 000 kg/hm 2 ， 幼 苗 期 不 做 处 理 ， 借 鉴 前 人 的 研 究 成 果 设 置 了3 组 施 氮 量 处 理 [2,13] ， F1 （50 kg/hm 2 ） 、 F2 （85 kg/hm 2 ） 、 F3 （120 kg/hm 2 ） ， 氮 肥 平 均 分 为2 次 追 施 ， 分 别 在 开 花 期 （4 月 上 旬 ） 和 盛 果 期 （5 月 中 旬 ） ， 通 过 尿 素 （ 含 氮 量46 ） 施 放 。 每 个 处 理 设 置1 个 小 区 ， 小 区 尺 寸 为6.8m5.2m ， 每 区 辖 四 垄 ， 垄 的 断 面 尺 寸 见 图1 。 每 垄 种 植2 行 ， 每 行13 株 ， 滴 灌 带 设 置 为1 带1 行 ， 植 株 株 距40cm ， 同 一 垄 行 距 为35cm ， 相 邻 垄 行 距 为95cm ， 为 宽 窄 行 种 植 。 每 个 小 区 都 有 独 立 的 支 管 灌 水 控 制 单 元 ， 设 有 水 表 、 闸 阀 、 压 力 表 。 灌 溉 方 式 为 膜 下 滴 灌 ， 覆 膜 为 全 覆 盖 种 植 ， 滴 头 间 距 30cm ， 为 内 镶 式 压 力 补 偿 滴 头 ， 额 定 工 作 压 力0.1MPa ， 设 计 流 量1.38L/h 。 施 肥 方 式 为 随 水 施 入 ， 灌 溉 水 源 为地下水 ， 灌水量由机械水表控制 。 表1 试验处理设置 处理 W1F1 W1F2 W1F3 W2F1 W2F2 W2F3 CK 灌水上下限 70 θFC ～100 θFC 70 θFC ～100 θFC 70 θFC ～100 θFC 80 θFC ～100 θFC 80 θFC ～100 θFC 80 θFC ～100 θFC 按当地农户灌水 、 施肥经验 （ 灌水量约2730mm/ 周 、 施氮量85kg/hm 2 ） 施氮量/ （kghm -2 ） 50 85 120 50 85 120 图1 种植小区横断面尺寸图 （ 单位 cm ） 1.3 观测项目与方法 1.3.1 设备监测指标 1 ） 土 壤 含 水 率 采 用minitrase 土 壤 水 分 测 量 仪 测 定 各 小 区 土 壤 体 积 含 水 率 ， 每20cm 为1 层 ， 自 地 表 至 地下60cm 深处 ， 每周测定3 次 ， 灌水前后加测 。 2 ） 生 长 指 标 每 区 选 中 间2 垄 ， 每 垄 选 取 长 势 平 均 的 植 株3 株 ， 利 用 直 尺 测 定 青 椒 植 株 的 株 高 ； 游 标 卡 尺 测 定 植 株 的 茎 粗 ， 采 用 十 字 交 叉 法 量 取 青 椒 基 部 茎 秆 直 径 ， 测 量 部 位 始 终 位 于 茎 秆 基 部 第3 节 间 处 。 利 用 直 尺测量青椒植株的叶长叶宽 ， 利用公式推算叶面积指数 。 3 ） 生理指标 采用Li6400 光合作用仪测定净 光合速率 、 蒸腾速率 。 测定日期为2017 年5 月15 日 ， 该日为 日 照 强 度 较 高 的 典 型 日 ， 进 行 全 天 的 跟 踪 监 测 ， 此 时 处 于 青 椒 盛 果 期 。 测 量 部 位 选 取 植 株 冠 层 完 全 展 开 的 叶片 。 4 ） 产 量 果 实 成 熟 后 ， 每 次 采 摘 按 不 同 小 区 （ 各 垄 单 独 计 数 ） 记 录 果 实 产 量 ， 每 垄 果 实 数 量 ， 拉 秧 后 计 算 总产量 。 5 ） 品 质 指 标 测 定 各 处 理 青 椒 的 典 型 品 质 指 标 。 通 过Thermo 紫 外/ 可 见 分 光 光 度 计 测 定 可 溶 性 糖 质 量 分 数 ； 通 过 折 射 仪 测 定 可 溶 性 固 形 物 质 量 分 数 ； 通 过 养 分 测 定 仪 （OK-Q ） 测 定 硝 态 氮 质 量 分 数 ； 通 过 烘 干 称 质量法测定土壤含水率 。 每个处理3 个重复 ， 分别在盛果期和尾果期各测定1 次 。 511.3.2 公式换算指标 1 ） 耗水量 通过水量平衡法计算青椒的耗水量 ， 其计算式为 ETPIR −D − ΔW ， （1 ） 式 中 ΔW 为 土 壤 储 水 量 变 化 量 （mm ） ； P 为 有 效 降 水 量 （mm ） ； I 为 农 田 灌 溉 量 （mm ） ； R 为 地 表 径 流 （mm ） ； D 为深层渗漏 （mm ） ； ET 为蒸腾蒸发量 （mm ） 。 青椒为温室种植 ， 降水量为0 ， 不产生径流 ， 深层渗漏可忽略不计 ， 故青椒的耗水量计算可简化为 ETI-ΔW 。 （2 ） 2 ） 叶面积指数计算式为 LAI Σ0.75l h/a b ， （3 ） 式中 LAI 为叶面积指数 ， 无量纲 ； l 、 h 为叶长 、 叶宽 （cm ） ； a 、 b 为行距和株距 ， 分别取65 、 40cm 。 3 ） 水分生产效率计算式为 YUEY/10ET ， （4 ） 式中 ， YUE 为水分生产效率 （kg/m 3 ） ； Y 为产量 （kg/hm 2 ） 。 4 ） 氮肥偏生产力计算式为 WUEY/M ， （5 ） 式中 WUE 为氮肥偏生产力 （kg/kg ） ； M 为施氮量 （kg/hm 2 ） 。 2 结果与分析 2.1 形态指标 图2 、 图3 分 别 为 青 椒 全 生 育 期 的 株 高 、 茎 粗 的 变 化 过 程 。W1 处 理 下 的 株 高 大 于W2 处 理 。W1 处 理 平 均 株 高 为72.11cm ， W2 处 理 为69.72cm ； W1 处 理 下 的 平 均 茎 粗 为14.41mm ， W2 处 理 为14.49mm ， 二 者 差 距 不 大 。 低 灌 水 下 限 虽 然 会 使 土 壤 含 水 率 处 在 较 低 的 水 平 ， 但 并 不 会 抑 制 作 物 的 生 长 [14] 。 从 图2 可 以 看 出 ， 在 W1 处 理 下 ， 追 肥 前 青 椒 株 高 的 平 均 生 长 速 度 为0.571cm/d ， 3 月 末 进 行 追 肥 ， 各 处 理 株 高 生 长 速 度 明 显 提 高 ， 达 到1.092cm/d 。 在W2 处 理 下 ， 这2 个 数 值 分 别 为0.699 、 0.984cm/d 。 这 也 反 映 了 施 肥 对 作 物 株 高 生 长 具 有 明 显 的 促 进 作 用 。 茎 粗 也 呈 现 相 同 的 规 律 ， 在W1 处 理 下 ， 追 肥 前 茎 粗 的 生 长 速 度 为0.161mm/d ， 追 肥 后 至 生 长 趋 于 稳 定 时 ， 生 长 速 度 达 到0.27mm/d 。W2 处 理 下 追 肥 前 后 茎 粗 生 长 速 度 分 别 为0.173 、 0.238mm/d 。 茎 粗 的 大 小 影 响 着 植 株 的 耗 水 量 [15] ， 是 根 系 向 冠 层 运 输 水 分 的 通 道 ， 这 也 说 明 了 水 肥 的 耦 合 对 作 物 的 生 长 形 态 存在影响 。 图2 青椒生育期株高变化过程 图3 青椒生育期茎粗变化过程 低 灌 水 下 限 条 件 下 株 高 、 茎 粗 在 追 肥 前 后 的 生 长 速 度 增 量 高 于 高 灌 水 下 限 条 件 下 的 ， 追 肥 前 ， W1 处 理 株 高 、 茎 粗 的 生 长 速 度 低 于W2 处 理 ， 而 追 肥 使 得W1 处 理 的 生 长 速 度 超 过 了W2 处 理 ， 这 说 明 低 灌 水 下 限 下 作物生长对氮肥的响应更为明显 。 叶 面 积 指 数 是 指 单 位 面 积 上 植 物 叶 面 积 的 总 和 [16] 。 图4 为 青 椒 全 生 育 期 叶 面 积 指 数 变 化 过 程 ， 由 图4 可 知 ， 各 处 理 作 物 的 叶 面 积 指 数 增 长 趋 势 基 本 一 致 ， 呈 现 前 期 长 势 快 ， 后 期 变 缓 。W1F3 处 理 在 追 肥 后 生 长 速 52度 增 加 最 明 显 ， 之 后 涨 幅 逐 渐 变 缓 ， 该 处 理 下 青 椒 的 生 长 对 氮 肥 的 反 应 最 明 显 。W2F2 处 理 下 对 氮 肥 响 应 最 差 。W2F1 处 理 在 生 育 期 末 的 叶 面 积 指 数 明 显 大 于 其他处理 。 2.2 光合指标 光 合 指 标 的 监 测 结 果 如 图5 和 图6 所 示 。 从 图5 可 以 看 出 ， 各 处 理 下 的 净 光 合 速 率 变 化 趋 势 一 致 ， 在 11 00 ， 植 株 的 净 光 合 速 率 达 到 最 大 值 ； 在07 00 和 17 00 植 株 的 净 光 合 速 率 较 小 。 各 处 理 日 平 均 净 光 合 速率以W2F3 处理最大 （P ＜0.05 ） 。 从 图5 可 以 看 出 ， 青 椒 蒸 腾 速 率 整 体 变 化 趋 势 一 致 ， 在13 00 达 到 最 大 。 但 各 处 理 间 变 化 趋 势 有 所 差 异 ， W2F3 处 理 全 天 蒸 腾 速 率 明 显 高 于 其 他 处 理 （P ＜0.05 ） ， 13 00 蒸 腾 速 率 达 到12.17mmol/ （m 2 s ） 。 经 方 差 分 析 ， W2F3 处 理 的 日 平 均 蒸 腾 速 率 显 著 高 于 其 他 处 理 （P ＜0.05 ） 。 本 试 验 采 取 膜 下 滴 灌 的 方 式 ， 株 间 蒸 发 较 小 ， 整 体 灌 水 量 较 小 ， 深 层 渗 漏 可 忽 略 不 计 ， 温 室 种 植 不 考 虑 降 雨 和 径 流 ， 故 植 株 蒸 腾 是 作 物 的 主 要 耗 水 项 ， 各处理的蒸腾速率也从一定程度上反映了植株的耗水规律 [17] 。 图5 青椒典型日净光合速率变化趋势 图6 青椒典型日蒸腾速率变化趋势 图7 、 图8 分 别 为 净 光 合 速 率 、 蒸 腾 速 率 与 土 壤 含 水 率 的 散 点 图 。 从 图7 、 图8 可 以 看 出 ， 青 椒 的 净 光 合 速 率 、 蒸 腾 速 率 与 含 水 率 呈 现 明 显 的 正 相 关 关 系 ， 并 通 过SPSS 进 行 皮 尔 逊 相 关 性 分 析 ， 净 光 合 速 率 与 土 壤 含 水 率 的 决 定 系 数 达 到0.817 ， 蒸 腾 速 率 与 土 壤 含 水 率 的 决 定 系 数 达 到0.876 ， 都 呈 现 极 显 著 的 正 相 关 关 系 。 对 比 不 同 灌 水 下 限 青 椒 的 蒸 腾 速 率 得 出 ， W2 处 理 下 的 蒸 腾 速 率 要 高 于W1 处 理 ， 这 是 由 于 高 灌 水 下 限 的 处 理 使 得 土 壤 水 分 维 持 在 一 个 较 高 的 水 平 ， 土 壤 含 水 率 越 高 ， 土 壤 与 大 气 间 的 水 势 差 越 大 ， 植 株 作 为SPAC 系 统 中 一 环 ， 也 起 到 土 壤 与 大 气 水 分 转 移 的 媒 介 作 用 ， 蒸 腾 速 率 也 因 此 更 高 。W1F3 处 理 下 的 光 合 速 率 高 于 平 均 水平 ， 这可能是由于在高施氮量水平下能提升土壤的保墒性能 ， 使得W1F3 处理的土壤水分较高 。 图7 典型日各处理平均净光合速率 图8 典型日各处理平均蒸腾速率 2.3 青椒耗水规律 图9 为 各 处 理 青 椒 日 均 耗 水 量 。 从 图9 可 以 看 出 ， 各 处 理 日 均 耗 水 量 都 呈 现 出 先 增 后 降 的 趋 势 ， 耗 水 强 度 多 在 盛 果 期 达 到 峰 值 。W1F1 、 W1F2 、 W1F3 、 W2F1 、 W2F2、 W2F3 处 理 全 生 育 期 内 累 计 耗 水 量 分 别 为 图4 青椒生育期叶面积指数变化过程 53288.47、 238.87、 328.21、 344.25 、 256.78 、 376.36mm ， CK 全 生 育 期 耗 水 量 为325.64mm 。 低 施 氮 量 、 中 施 氮 量 、 高 施 氮 量 下 高 灌 水 下 限 的 耗 水 量 比 低 灌 水 下 限 的 耗 水 量 分 别 多 了39.74 、 17.91 、 32.11mm 。 对 比 高 、 低 灌 水 下 限 下 不 同 施 氮 量 对 青 椒 耗 水 量 的 影 响 ， 都 呈 现 高 施 氮 量gt; 低 施 氮 量gt; 中 施 氮 量 。 图9 各生育期日均耗水量对比 2.4 品质指标 可 溶 性 糖 和 可 溶 性 固 形 物 是 影 响 青 椒 口 感 与 营 养 价 值 的 重 要 指 标 。 各 处 理 青 椒 产 量 与 品 质 分 析 结 果 见 表2。 各 处 理 下 可 溶 性 糖 的 质 量 分 数 在3.35 ～4.01 之 间 ， 但 各 处 理 间 差 距 不 显 著 （P ＜0.05 ） ； 可 溶 性 固 形 物 质 量 分 数 最 高 为W1F1 处 理 （4.97 ） ， 最 低 为W2F3 处 理 （4.41 ） ， 二 者 存 在 显 著 性 差 异 （P ＜0.05 ） 。 硝 态 氮 是 评 价 青 椒 果 实 安 全 的 重 要 指 标 ， 各 处 理 间 硝 态 氮 质 量 分 数 无 显 著 差 异 ， 且 都 在 安 全 标 准 之 内 。 各 处 理青椒果实的含水率也无显著差异 。 表2 不同处理下青椒产量与品质指标对比 处理 CK W1F1 W1F2 W1F3 W2F1 W2F2 W2F3 注 表中数值为平均值 标准差 ， 相同字母表示在同一显著性水平下 （PF2 处 理gt;F1 处 理 。W2F1 处 理 的 氮 肥 偏 生 产 力 最 大 ， 这 是 因 为W2F1 处 理 下 高 灌 水 量 在 一 定 程 度 上 弥 补 了 低 氮 量 对 青 椒 增 产 效 益 的 不 足 ， 使 产 量 达 到 一 个 较 高 水 平 ， 其 次W1F3 、 W2F3 处 理 的 产 量 具 有 明 显 优 势 使 得 其 氮 肥 偏 生 产 力 处 于 较高水平 。 2.6 利用主成分分析法对灌溉制度综合评价 选 取 青 椒 的 产 量 、 单 果 质 量 、 水 分 生 产 效 率 、 氮 肥 偏 生 产 力 、 可 溶 性 糖 量 、 可 溶 性 固 形 物 量 、 果 实 含 水 率 、 植 株 株 高 、 茎 粗 和 叶 面 积 指 数 等10 项 青 椒 主 要 生 长 指 标 。 通 过 对 各 指 标 标 准 化 处 理 、 构 建 相 关 系 数 矩 阵 、 进 行 主 成 分 分 析 ， 通 过 选 取 累 积 贡 献 率 达 到80 以 上 且 特 征 值 大 于1 的 前3 个 成 分 作 为 主 成 分 ， 这3 个 主 成 分 信息即可替代其他指标信息 ， 主成分分析结果见表4 。 表4 主成分贡献率及累计贡献率 成分 1 2 3 特征值 4.702 2.402 1.704 贡献率/ 42.743 21.841 15.495 累计贡献率/ 42.743 64.584 80.079 主成分分析公式 [19] 为 Zkrk1X1rk2X2 rknXn ， （6 ） 式 中 rki 、 Xi 分 别 表 示 第k 个 主 成 分 下 第i 个 特 征 向 量 及 其 对 应 的 标 准 化 数 据 ， 通 过 式 （6 ） 即 可 得 到3 个 主 成 分 和各指标的线性组合 。 ZZ1 F1Z2 F2Z3 F3 ， （7 ） 式 中 Fk 表 示 第k 各 主 成 分 的 贡 献 率 ， 代 入 数 据 到 式 （7 ） 得 出 各 处 理 下 的 综 合 评 分 （ 表5 ） ， 可 以 看 出W1F3 处 理gt;W2F3 处 理gt;CKgt;W2F2 处 理gt;W1F1 处 理gt;W1F2 处 理gt;W2F1 处 理 ， 综 合 来 看 ， W1F3 处 理 的 各 项 指 标 最 优 ， 此 时 灌 水 量 为499mm ， 施 氮 量 为120kg/hm 2 ， 与 前 文 模 型 曲 面 所 得 的 结 论 接 近 。 从 主 成 分 分 析 评 分 上 来 看 ， W2 处 理 较W1 处 理 的 各 项 指 标 并 没 有 明 显 的 优 势 ， 即 低 灌 水 下 限 处 理 不 仅 不 会 抑 制 作 物 的 生 长 ， 反 而 提 高 了 水 分 利 用 效 率 ； F3 处 理 相 较 于F1 、 F2 处 理 有 明 显 优 势 ， 即120kg/hm 2 施 氮 量 是 温 室 青 椒 生 长 较 为 合 适 的 追肥量 。 表5 不同处理下青椒各项指标综合评价 处理 CK W1F1 W1F2 W1F3 W2F1 W2F2 W2F3 Z1 0.30 -0.25 0.02 0.50 -1.22 0.37 0.29 Z2 -0.28 0.29 0.02 0.91 -1.16 -0.25 0.46 Z3 0.97 0.34 -0.93 0.66 -0.50 -0.06 -0.48 Z 0.12 0.01 -0.13 0.52 -0.85 0.09 0.15 排名 3 5 6 1 7 4 2 3 讨论与结论 1 ） 低 灌 水 下 限 时 的 水 氮 的 耦 合 作 用 更 佳 。 在W1 处 理 下 ， 施 氮 更 能 促 进 青 椒 株 高 、 茎 粗 、 叶 面 积 等 生 长 ， 青 椒 枝 干 作 为 根 系 向 冠 层 运 输 水 分 的 通 道 ， 茎 粗 大 小 能 影 响 青 椒 的 耗 水 量 大 小 。 叶 面 积 指 数 的 大 小 能 反 映 图10 青椒产量与灌水施氮量关系 55冠 层 茂 密 程 度 ， 高 植 被 覆 盖 能 够 降 低 土 壤 的 温 度 ， 减 少 株 间 的 蒸 发 ， 增 强 土 壤 的 保 墒 性 能 [1] 。 但 叶 面 积 指 数 过 高 ， 会 导 致 作 物 下 部 光 照 不 足 ， 抑 制 了 作 物 的 光 合 作 用 。 青 椒 的 光 合 指 标 还 与 土 壤 含 水 率 呈 明 显 的 正 相 关关系 。这是由于土壤含水率越高 ， 土壤与大气间的水势差越大 ， 导致蒸腾速率加快 。 2 ） 水 氮 之 间 的 耦 合 在 数 量 上 具 有 一 定 的 互 补 关 系 。 试 验 结 果 表 明 ， 不 同 灌 水 下 限 处 理 ， 耗 水 量 均 表 现 为F3 处 理gt;F1 处 理gt;F2 处 理 ， 说 明F2 处 理 的 土 壤 养 分 环 境 较 优 ， 适 当 的 土 壤 环 境 有 利 于 提 高 土 壤 的 保 墒 性 能 [20,21] ， 从而降低了作物耗水 ， 且F2 处理的水分生产效率 也处于较高的水平 ， W2F2 处理的水分生产效率 为各 处 理 中 最 高 ， 施 肥 可 以 改 善 作 物 水 分 状 况 ， 提 高 作 物 水 分 生 产 效 率 ， 但 施 肥 不 当 或 过 度 时 ， 会 降 低 水 分 生 产 效 率 [3] 。W2F1 处 理 的 氮 肥 偏 生 产 力 最 大 ， 穆 兴 民 [22] 提 出 ， 水 肥 协 同 耦 合 是 指 某 因 子 数 量 上 的 不 足 可 以 从 另 一 个 因 子 上 得 到 补 充 ， 从 而 减 小 了 作 物 有 该 因 子 不 足 所 造 成 的 减 产 ， 这 解 释 了 低 施 氮 量 、 高 灌 水 下 限 的 W2F1 处理产量依然能达到一个较高的水平 ， 因此氮肥偏生产力较高 。 3 ） 通 过 主 成 分 分 析 法 对 各 处 理 进 行 综 合 分 析 ， W1F3 处 理 为 最 优 处 理 。F3 处 理 下 的 产 量 高 于F1 、 F2 处 理 ， 与 孔 清 华 等 [2] 与 戚 智 尧 等 [13] 研 究 结 果 接 近 。 水 肥 耦 合 对 作 物 生 长 的 影 响 存 在 阈 值 反 应 ， 低 于 阈 值 ， 增 加 水 肥 投 入 对 作 物 增 产 明 显 ， 而 超 过 阈 值 ， 增 产 作 用 减 小 甚 至 造 成 减 产 [23] 。 通 过 构 建 青 椒 产 量 与 灌 水 施 氮 量 的 三 维 关 系 曲 面 得 出 ， 青 椒 的 水 肥 阈 值 约 为520mm 灌 水 量 和104kg/hm 2 的 施 氮 量 。 灌 水 量 较 小 、 施 氮 量 较 大 时 会 严 重 影 响 青 椒 的 产 量 ， 这 是 由 于 灌 水 量 小 不 利 于 氮 在 土 壤 中 扩 散 ， 而 氮 在 土 壤 中 过 分 残 留 也 抑 制 了 青 椒 根 系 对 水 分 的 吸 收 [24] 。 高 艳 明 等 [25] 提 出 ， 灌 水 对 青 椒 的 增 产 效 应 大 于 施 肥 ， 本 研 究 也 发 现 产 量 在 灌 水 量 的 变化幅度也明显大于施氮量 。 参考文献 [1] 梁运江, 依艳丽, 许广波, 等. 水肥耦合效应的研究进展与展望[J]. 湖北农业科学,2006,453385-388. 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