基于微润灌溉大棚番茄对施肥运筹的响应.pdf

节 水 灌 溉 2021 年 第4 期 基 于 微 润 灌 溉 大 棚 番 茄 对 施 肥 运 筹 的 响 应 廉 旭 瑞 申 丽 霞 朱 羽 萌 杨 玫 李 京 玲 太原理工大学水利科学与工程学院 太原030024 摘 要 为 探 究 微 润 灌 溉 下 不 同 施 肥 运 筹 对 大 棚 番 茄 生 长 的 影 响 将 番 茄 定 植 于 大 棚 内 的 种 植 箱 中 设 置 施 肥 浓 度 分 别 为200mg L N1 全 生 育 期 浓 度 为200mg L 200 400mg L N2 苗 期 浓 度 为200mg L 结 果 期 成 熟 期 为400mg L 400mg L N3 全 生 育 期 浓 度 为400mg L 400 800mg L N4 苗 期 浓 度 为400mg L 结 果 期 成 熟 期 为800mg L 800mg L N5 全 生 育 期 浓 度 为800mg L 5 组 不 同 处 理 测 定 番 茄 全 生 育 期 的 含 水 率 茎 粗 株 高 叶 面 积 产 量 及 灌 溉 水 分 生 产 率 等 指 标 研 究 表 明 不 同 施 肥 浓 度 各 处 理 土 壤 含 水 率 差 异 不 显 著 N4 N5 处 理 的 番 茄 各 项 生 长 指 标 差 异 不 显 著 且 优 于 其 余 处 理 说 明 施 肥 对 土 壤 含 水 率 影 响 较 小 但 随 着 施 肥 浓 度 的 增 加 番 茄 的 产 量 及 其 余 生 长 指 标 增 长 明 显 施 肥 浓 度 前 少 后 多 的N4 处 理 番 茄 长 势 及 产 量 不 弱 于N5 处 理 因 此 苗 期 减 少 施 肥 开 花 坐 果 期 追 肥 与 全 生 育 期 保 持 较 高 浓 度 施 肥 是 微 润 灌 溉 水 肥 一 体 化 种 植 番 茄 的 有 效 施 肥 措 施 关 键 词 大 棚 番 茄 微 润 灌 溉 施 肥 运 筹 生 长 指 标 中 图 分 类 号 S275 文 献 标 识 码 A 廉 旭 瑞 申 丽 霞 朱 羽 萌 等 基 于 微 润 灌 溉 大 棚 番 茄 对 施 肥 运 筹 的 响 应 J 节 水 灌 溉 2021 4 82 85 LIANXR SHENLX ZHUYM etal Responseoftomatoingreenhousebasedonmoistube irrigationtofertilizerapplication J Water SavingIrrigation 2021 4 82 85 ResponseofTomatoinGreenhouseBasedonMoistube irrigationtoFertilizerApplication LIAN Xu rui SHEN Li xia ZHU Yu meng YANG Mei LI Jing ling CollegeofwaterconservancyandEngineering TaiyuanUniversityoftechnology Taiyuan030024 China Abstract Inordertoexploretheinfluenceofdifferentfertilizationstrategiesonthegrowthoftomatoesingreenhousesundermicro moisture irrigation inthisstudy thetomatoeswereplantedinaplantingboxinthegreenhouse thefertilizationconcentrationwasrespectivelysetto fivedifferenttreatments namely200mg L N1 theconcentrationduringthewholegrowthperiodis200mg L and200 400mg L N2 200 mg Lintheseedlingstage 400mg Linthefruitingandmaturestages 400mg L N3 400mg Linthewholegrowthperiod 400 800mg L N4 seedlingPhaseconcentrationis400mg L fruitingphase maturityphaseis800mg L 800mg L N5 wholegrowthperiod concentrationis800mg L andtheindexesofmoisturecontent stemthickness Plantheight leafarea yieldandwateruseefficiency duringthewholegrowthperiodweremeasured Theresultsshowedthattherewasnosignificantdifferenceinsoilwatercontentamong treatmentswithdifferentfertilizationconcentrations andthedifferencesinvariousgrowthindexesoftomatounderN4andN5treatments werenotsignificantandbetterthanthoseunderothertreatments indicatingthatfertilizationhadlittleeffectonsoilwatercontent However withtheincreaseoffertilizationconcentration theyieldandresidualgrowthindexesoftomatoincreasedsignificantly Thetomatogrowthand yieldofN4treatmentwithlessfertilizerconcentrationbeforeandmorefertilizerconcentrationlaterwerenotweakerthanthatofN5treatment Therefore reducing fertilizer application at seedling stage topdressing at flowering and fruit setting stage and maintaining high concentrationoffertilizerapplicationduringthewholegrowthperiodwereeffectivefertilizationmeasuresfortheintegratedcultivationof tomatowithwaterandfertilizerundermicro wateringirrigation Keywords greenhousetomato micro moistirrigation fertilizationmanagement growthindex 我国作为农业大国 农业发展离不开水资源的支持 为 了提高水资源利用率 促进农业发展 加强高效节水型农业 文 章 编 号 1007 4929 2021 04 0082 04 收 稿 日 期 2020 11 13 基 金 项 目 山西省自然科学基金项目 201801D121266 201901D111059 山西省重点研发计划重点项目 201703D211020 2 作 者 简 介 廉旭瑞 1997 男 硕士研究生 研究方向为节水灌溉技术 E mail 928896597 通 讯 作 者 申丽霞 1968 女 教授 从事水肥资源高效利用研究 E mail shenlixia919 82 基 于 微 润 灌 溉 大 棚 番 茄 对 施 肥 运 筹 的 响 应 廉 旭 瑞 申 丽 霞 朱 羽 萌 等 研究有着重要意义 1 微润灌溉是一种新型地下灌溉技术 以 连续灌溉方式不间断地向作物根系供应适量水分 使植物吸 水过程与田间灌溉过程具有同步性 它是将膜技术引入灌溉 领域 利用半透膜的单向渗透性能 以缓慢出流的方式为作 物根区土壤适时 适量提供水分 始终使根区土壤保持湿润 状态 从而达到灌溉目的 2 该灌溉技术具有棵间蒸发小 水 分利用率高及促进作物增产等诸多优点 3 本课题组在前期已 经进行了大量关于微润灌溉水肥一体化的研究 包括樊耀等 4 研究了微润灌溉下施氮水平对大棚辣椒生长的影响 郭晗笑 等 5 探究了微润灌溉水肥一体化对空心菜生长的影响 得出压 力水头为1 5m时作物的产量及耗水量优于本课题组已进行试 验的其余水头 他们关于微润灌溉水肥一体化的研究在作物 的整个生育期内施肥浓度不发生改变 而作物在不同生育期 内对肥料的需求是不同的 以番茄为例 番茄的栽培技术经 过多年的发展已经相当成熟 但由于我国一部分农户对番茄 种植不够重视 施肥具有盲目性 使得番茄产量达不到预 期 6 7 因此 该试验以番茄为研究对象 探究微润灌溉水肥 一体化条件下不同施肥运筹对番茄生长的影响 为微润灌溉 水肥一体化下番茄的种植提供参考 1 材 料 与 方 法 1 1 研 究 区 概 况 试验于2019年4 7月在山西省太原市太原理工大学水利 学院 海拔800m 37 87 E 112 55 N 进行 该区域属于温 带半干旱季风性气候 日照充足 雨热同步 昼夜温差较大 年平均气温10 3 年降水量457mm 年日照总时数2675 8 h 平均无霜期165d 移植番茄幼苗时根部所带土球为泥炭 土 增加番茄幼苗存活率 试验用土为质地松软的腐叶土 是由落叶经多年堆积腐烂而形成 所含养分非常丰富 1 2 试 验 设 计 本试验在塑料大棚内进行 番茄品种选取易成熟的樱桃 番茄 定植番茄幼苗于木质种植箱 90 45 40cm 中 每箱 种植株数相等 每组处理在种植箱中纵向设置埋深15cm 间 距30cm的2根微润管 由高位水箱提供稳压水头与微润管相 连 试验期间将肥料均匀溶解于高位水箱内 在作物整个生 育期内持续提供水肥溶液 利用微润管的单向渗透性能将水 肥输送到作物根系附近 种植土壤取自山西省太原市尖草坪 区芮城村 土壤干密度为0 41g cm 3 初始土壤含水率较低 试验所用肥料为高纯度氮肥 设置相同压力水头下施肥浓度 递增的5组 N1 N5 不同处理 施肥浓度有200 200 400 400 400 800 800mg L5个梯度 其中200 400mg L为番茄结果期前施肥浓度200mg L 开始结果后施肥浓度 400mg L 400 800mg L同上 每组处理设置3个重复试验 定期测量这5组处理的土壤含水率 番茄的根系生长情况 茎 粗 株高等 分析压力水头不变的情况下 施肥浓度对番茄 生长的影响 1 3 测 定 指 标 与 方 法 1 3 1 土 壤 体 积 含 水 率 从番茄幼苗定植于大棚种植箱开始第1次测量 采用烘干 法 每组处理取土位置相同 与微润管水平距离为5cm 深 度控制在0 15cm 用精度为0 01g的电子秤测量其湿土重 烘箱内105 烘8h测其干土重 8 计算出土壤重量含水率 乘 以土壤容重得出土壤体积含水率 试验间隔7d进行一次 1 3 2 株 高 和 茎 粗 株高是测量植株土表面开始至其最高端的垂直距离 用 普通卷尺进行测量 每组处理测5个植株取平均值 茎粗的测量采用精度为0 01mm的电子游标卡尺 测量植 株下端的直径 每个种植箱测量长势均匀的2株取平均值 1 3 3 叶 片 面 积 番茄叶片有薯叶 复叶等类型 该试验用的樱桃番茄为 复叶 由于传统的摘叶求积法测出的叶面积与实际叶面积相 差较大 网格法测叶面积效率较低 吴远藩 9 在番茄生长不同 时期对叶面积测量进行大量试验 通过回归方程得出4个生长 时期的叶面积计算方法如下 幼苗期 Y 0 3703 X 3 5 1 开花期 Y 0 3105 X 10 8 2 坐果期 Y 0 3608 X 18 8 3 收获期 Y 0 3607 X 25 2 4 式中 Y为所测叶面积 X为所测叶的长 宽 测量时每个处理选3株番茄植株 每个植株上 中 下各 选2片 测量6片叶子叶长叶宽 叶长指的是该复叶基部小叶 着生处至先端小叶尖端的长度 叶宽指的是复叶最宽处的宽 度 取平均值 1 3 4 产 量 和 灌 溉 水 分 生 产 率 番茄坐果时为了保证果实的品质 每株番茄在4穗果后摘 心 每穗留5 6个番茄 每组处理用电子秤测5株番茄果实 的重量取平均值作为该组处理的单株产量 按种植密度折算 为单位面积产量 灌溉水分生产率是番茄产量与灌水量的 比值 1 4 数 据 处 理 采用MicrosoftExcel对土壤含水率以及番茄株高 叶面 积 产量数据进行处理 绘制折线图 用SPSS17 0软件进行 差异显著性分析 P 0 05 表1 试 验 处 理 Tab 1 Experimentaltreatment 处理编 号 N1 N2 N3 N4 N5 压力水 头 m 1 5 1 5 1 5 1 5 1 5 施肥浓度 苗期 mg L 1 200 200 400 400 800 施肥浓度 结果期 成熟 期 mg L 1 200 400 400 800 800 83 基 于 微 润 灌 溉 大 棚 番 茄 对 施 肥 运 筹 的 响 应 廉 旭 瑞 申 丽 霞 朱 羽 萌 等 2 结 果 分 析 2 1 各 处 理 土 壤 含 水 率 随 时 间 的 动 态 变 化 该试验在室外塑料大棚的种植箱内进行 不受降雨影响 也无需考虑地下水补给 由于微润管是地埋方式 地表蒸发 过小 可忽略不计 可以认为土壤水分变化仅受灌水量及植 物根系对土壤水分吸收2因素的影响 10 从图1可以看出各处 理土壤体积含水率变化趋势相似 苗期土壤含水率明显增大 开花坐果期土壤体积含水率大幅下降后呈现小幅度波动 成 熟期土壤体积含水率普遍上涨而后稳定在20 左右 在大棚 种植箱种植的情况下仅考虑番茄根系对土壤含水率造成的影 响 番茄苗期时对水分需求较低 故土壤体积含水率增大明 显 到了开花坐果期番茄生长较快 需要从土壤中吸取较多 的水分 所以出现快速下降的趋势 下降至15 左右后 微 润管对土壤水分的补给与番茄根系对土壤水分的吸收形成动 态平衡 呈现波动趋势 番茄开花结果后进入成熟期 此时 番茄植株生长趋势减缓 养分主要提供给果实 对土壤水分 的消耗相较于植株生长期明显下降 所以进入成熟期后土壤 水分含量上涨 并随着时间的推移土壤体积含水率稳定在 20 左右 由此可以看出施肥浓度的变化对土壤体积含水率 的变化影响较小 主要体现在生长过程中土壤体积含水率的 波动上 2 2 不 同 施 肥 运 筹 对 叶 面 积 和 株 高 的 影 响 图2为相同压力水头 不同施肥浓度下番茄叶面积的动 态变化过程 从图2可以看出不同施肥浓度处理后的番茄叶面 积生长呈现S形上涨趋势 且在整个开花结果期和成熟期 番 茄叶面积生长规律表现为N5 N4 N3 N2 N1 说明施肥浓度 对叶面积的影响较大 随着施肥浓度的增加叶面积生长越有 利 对各处理进行差异显著性检验 P 0 05 可得N2 N3 处理差异不显著 N4 N5差异不显著 N1与其他处理差异均 显著 N2 N3与N4 N5差异显著 对比N1 N2与N3处理 叶面积生长动态变化相似 N2处理与N3处理叶面积大小相差 较小 而N1处理叶面积较小 N2处理与N3处理仅施肥浓度 有差异 N2处理为结果期前施肥浓度200mg L 开始结果后 施肥浓度增加至400mg L N3处理在番茄整个生长周期施肥 浓度保持在400mg L的水平 由此可得番茄苗期及生长发育 前期生长不需要过多肥料 在开始结果后对肥料的需求加大 需要更多的养分供给 对比N3 N4与N5处理 可得到相同 结论 以上结果可得 番茄种植时苗期及开花期前可减少肥 料的使用 结果期及成熟期可适当增加肥料的使用 这与牛 爽 11 等的研究结果一致 图3为相同压力水头不同施肥浓度下番茄株高的动态变化 过程 由图3可以看出 各处理的番茄株高随时间推移均呈现 增加趋势 苗期增长缓慢 开花结果期株高增长较快 成熟 期番茄株高增长再次变缓 曲线大体符合S形增长 对各处理 株高进行差异显著性分析 P 0 05 可得 N1处理与其他处 理差异显著 N2 N3差异不显著 N4 N5差异不显著 N2 N3与N4 N5差异显著 从图3可以看出N4处理与N5处理的 番茄在各个生长阶段株高变化相差不大 且N5处理的番茄株 高始终高于N4处理 N2与N3处理的番茄株高苗期及开花坐 果前期相差不大 开花坐果后期出现交替上升 成熟期最终 株高相差较小 对比N4 N5处理可得 苗期施肥浓度较高的 N5处理番茄株高长势与施肥浓度较低的N4处理相似 进入开 花结果期后施肥浓度高的N5处理番茄株高生长速率高于N4处 理 随着N4处理施肥浓度的升高株高增长速度加快 成熟期 的N4处理与N5处理番茄株高相差不大 说明苗期施肥浓度对 番茄株高的影响较小 开花坐果期施肥浓度越高番茄株高长 势越好 对比N2 N3处理可得相同结论 以N3 N4 N5处 理为研究对象可得 相同压力水头下施肥浓度越高 番茄株 高生长速率越快 成熟期番茄植株越高 2 3 施 肥 运 筹 对 番 茄 产 量 及 灌 溉 水 分 生 产 率 的 影 响 从表2可以看出 相同压力水头不同施肥浓度的各个处理 灌水量相差不大 说明溶解度较高的分析纯氮肥 H 2 NCONH 2 对微润管的入渗量基本没影响 微润灌溉的渗水量主要由压 力水头的大小决定 而产量受施肥浓度的影响较大 施肥浓 图1 不 同 施 肥 运 筹 土 壤 含 水 率 的 动 态 变 化 Fig 1 Dynamicchangesofsoilmoisturecontentwithdifferent fertilizationconcentrations 图2 不 同 施 肥 运 筹 番 茄 叶 面 积 动 态 变 化 过 程 Fig 2 Dynamicchangeprocessoftomatoleafareaunderdifferent fertilizationconcentrations 图3 不 同 施 肥 浓 度 下 番 茄 株 高 动 态 变 化 过 程 Fig 3 Dynamicchangeprocessoftomatoplantheightunderdifferent fertilizationconcentrations 84 基 于 微 润 灌 溉 大 棚 番 茄 对 施 肥 运 筹 的 响 应 廉 旭 瑞 申 丽 霞 朱 羽 萌 等 度最低的N1处理番茄产量最小 施肥浓度较高的N4处理与 N5处理番茄产量远高于其余处理 对比N3 N4 N5处理可 得 施肥水平越高番茄产量越高 且苗期减少施肥量对番茄 产量的影响不大 从表2可以看出 灌溉水分生产率呈现的规 律为N4 N5 N3 N2 N1 在压力水头相同的条件下 较高施 肥水平的N4处理产量最高 水分生产率最高 说明施肥浓度 越高 灌溉水分生产率会随之提高 且苗期减少施肥量对灌 溉水分生产率无显著影响 所以在种植番茄时 除了合理的 提供灌水量 恰当的施肥方式也显得尤为重要 2 4 产 量 与 番 茄 株 高 间 的 线 性 关 系 在本次试验中 通过对番茄产量与叶面积 株高 土壤 含水率间的关系进行回归分析 得出番茄产量与株高在全生 育期内有一定相关性 且在开花结果前期相关性最明显 用 Excel进行线性拟合可得回归方程为 y 28 661x 3377 2R 2 0 9846 5 式中 y为番茄产量 g m 2 x为开花坐果前期平均株高 cm R 2 为产量与番茄株高间的相关程度 决定系数 番茄株高可反映出番茄的部分生长态势 为番茄高产奠 定基础 间接反映番茄产量 3 结 论 通过研究微润灌溉相同压力水头不同施肥方式下番茄的 生长特性 得出以下结论 1 在大棚种植箱内采用微润灌溉水肥一体化的方式种 植作物且压力水头一致的情况下 土壤含水率受作物生长吸 收的影响 苗期需水量小土壤含水率较大 开花坐果期番茄 生长速率加快 土壤含水率降低 成熟期番茄吸水速率减缓 土壤含水率升高并围绕某一水平波动 2 番茄的株高 叶面积随着施肥浓度的增加呈现增长 趋势 番茄苗期生长不需要过多肥料 各个处理的株高 叶 面积在苗期差异不显著 开花坐果期与成熟期对肥料的需求 较大 施肥浓度高的处理株高叶面积有明显优势 3 5个处理的灌水量相差较小 产量与灌溉水分生产率 差异较大 说明施肥对微润管出流量的影响可忽略 施肥对 番茄产量及灌溉水分生产率影响显著 且成正相关关系 该试验结果N4处理最有利于番茄的生长 为微润灌溉水 肥一体化大棚番茄的种植提供参考 参 考 文 献 1 刘玉明 我国水资源现状及高效节水型农业发展对策 J 农业科技 与信息 2020 16 80 81 83 2 张国祥 申丽霞 郭云梅 微润灌溉条件下土壤质地对水分入渗的 影响 J 灌溉排水学报 2016 35 7 35 39 3 张子卓 张珂萌 牛文全 等 微润带埋深对温室番茄生长和土壤 水分动态的影响 J 中国园艺文摘 2015 33 2 122 129 4 樊 耀 申丽霞 刘荣豪 等 微润灌溉下施氮水平对大棚辣椒生 长的影响 J 节水灌溉 2019 12 23 26 5 郭晗笑 申丽霞 孙雪岚 等 微润灌溉水肥一体化对空心菜生长 的影响 J 节水灌溉 2020 1 15 18 6 王 宁 刘玉春 姜长松 等 不同灌水方式和施肥量对青贮玉米 生长和产量的影响 J 中国农村水利水电 2020 5 4 9 7 毛一男 胡振华 彭致功 等 不同施肥水平对夏玉米土壤呼吸的 影响研究 J 中国农村水利水电 2019 4 42 46 8 王银花 申丽霞 梁 鹏 等 不同微润灌溉周期下辣椒根系生长 与产量的关系 J 节水灌溉 2018 3 11 13 18 9 吴远藩 量叶片的长和宽计算番茄叶面积 J 农业科技通讯 1980 12 20 21 10 郭云梅 申丽霞 张国祥 微润灌溉技术下大棚小葱生长动态试 验研究 J 节水灌溉 2017 2 9 11 15 11 牛 爽 申丽霞 孙雪岚 等 微润灌溉下不同施氮水平对土壤氮 含量及辣椒生长的影响 J 北方园艺 2020 12 57 62 表2 不 同 处 理 的 番 茄 产 量 及 灌 溉 水 分 生 产 率 Tab 2 Tomatoyieldandirrigationwaterproductivityunderdifferent treatments 处理 N1 N2 N3 N4 N5 灌水量 L m 2 142 77a 145 67a 143 62a 143 55a 142 74a 产量 g m 2 4713c 4987b 5011b 5398a 5334a 灌溉水分生产率 g L 1 33 01c 34 23b 34 89b 37 61a 37 37a 85