不同灌水上限和施肥量对温室番茄产量与品质的影响.pdf

西北植物学报 ，（）： 文章编号 ：（）               ：收稿日期 ：；修改稿收到日期 ：基金项目 ：农业部农业产业技术体系建设资金项目 （）作者简介 ：吴洮男 （）女 ，在读硕士研究生 ，主要从事设施生理与调控研究 。：通信作者 ：郁继华 ，教授 ，博士生导师 ，主要从事设施蔬菜栽培生理与生长调控研究 。：不同灌水上限和施肥量对温室番茄产量与品质的影响吴洮男 ，郁继华，张国斌 ，李耀霞 ，杨建军（甘肃农业大学 园艺学院 ，兰州）摘要 ：以番茄品种 英石大红 为材料 ，在滴灌施肥种植条件下进行日光温室栽培试验 ；灌水上限设 个水平 ，即土壤相对含水量分别为田间最大持水量的 （）、（）、（），灌水下限统一设定为田间最大持水量的 ；、施肥设 个水平 ，分别为低肥 （）、（）、（）、中肥（）、（）、（）和高肥（）、（）、（），以大水漫灌 （）、当地推荐施肥量 （ 、 、 ）组成共同水肥对照 （），探讨不同灌水上限和施肥量处理组合对番茄产量 、品质和干物质量的影响 ，以筛选日光温室栽培番茄的最佳灌水上限和施肥量组合 。结果显示 ：（）在水肥一体化条件下 ，番茄植株的地上部干鲜重 、地下部干鲜重 、根冠比除 处理外均显著高于传统水肥 。（）番茄果实产量在不同灌溉上限和施肥量处理下表现各异 ，其中在 处理下番茄果实单果重 、经济产量 、生物产量达到最高 ，且与 差异显著 。（）在同一灌水上限条件下 ，在一定范围内增加施肥量可以显著提高番茄果实的可溶性糖 、维生素 、可溶性蛋白 、番茄红素含量 ，而番茄果实有机酸和硝酸盐含量随施肥量的增加而不断增加 ；在同一施肥量条件下 ，番茄果实有机酸含量随着灌水上限的上调而不断减少 ，而番茄果实硝酸盐含量却随着灌水上限的上调而不断增加 。研究发现 ，在滴灌施肥条件下合理控制温室番茄的灌水量与施肥量能够显著增加番茄产量以及番茄果实中可溶性糖 、维生素 、可溶性蛋白 、番茄红素 、有机酸等含量 ，降低硝酸盐含量 ，增加干物质积累量 ；在灌水上限为田间最大持水量的 、灌水量为 ，施肥量为 、 、 是最佳水肥处理组合，且番茄产量可以比传统水肥处理显著增加 ，果实品质同时得到有效改善 。关键词 ：番茄 ；施肥量 ；灌水上限 ；产量 ；果实品质中图分类号 ： 文献标志码 ： ， ， ， ， （ ， ， ，）： ； ， ， （），（）， （） ， ， ， （），（），（）， （），（），（） （），（），（）， （ ） （ ， ， ） （） ， ：（） ， ， ， （） ， ， ， （） ， ， ， ， ； ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ； ； ； 水资源短缺和肥料利用率较低是目前制约中国农业发展和农作物产量提高的主要原因 。中国拥有水资源总量约为万亿，居世界第六位 ，但人均占有量却只有 ，约为世界人均水平的。农业灌水量大以及水资源利用率相对较低是目前中国农业用水存在的一个主要问题 。另外 ，施肥过多 、滥用化肥不仅不能提高作物产量 ，而且还会导致土壤板结 、植株病害增多 。滴灌施肥是将施肥与滴灌结合在一起的一项农业新技术 ，通过滴灌灌水器输送水分和肥料到作物根区 ，减少水分和肥料损失 ，在提高作物产量和品质的同时 ，大幅度提高作物水肥利用效率。而膜下滴灌施肥技术不仅精量地控制水分 ，还能有效减少地表径流 、棵间蒸发和深层渗漏；灌溉水进入土壤后 ，在毛管或重力作用下扩散到根系层 ，省水 、增产效果明显。研究滴灌施肥条件下水肥耦合对温室番茄产量品质的影响 ，对于制定温室番茄高产高效的灌溉施肥制度以及节水节肥的水肥管理有重要的理论与实际意义。迄今 ，国内外研究学者对滴灌施肥条件下作物的产量 、品质等方面已做了大量的探讨。研究认为 ，与传统施肥和灌水相比 ，滴灌施肥能提高番茄产量、改善其品质 、节约水肥。蔬菜的营养品质和保健品质不仅取决于其遗传特性也明显受灌溉和土肥等环境因素的影响。袁宇霞等发现增加施肥量和适当上调灌水下限可以显著提高番茄干物质量和产量 ，过高反而不利于其生长和产量的提高 。氮 、磷 、钾肥合理配施有机肥能够提高番茄维生素、可溶性固形物 、可溶性蛋白和可溶性糖含量 ，并且可以提高番茄产量。郭熙盛等也认为番茄产量和品质受氮 、磷 、钾肥影响 ，且番茄对钾肥需求量大 ，合理施钾能够提高番茄的产量和品质 。邢英英等报道 ，与常规沟灌施肥相比 ，滴灌施肥使番茄产量 、干物质量和总氮吸收量分别增加了、和，同时使果实中维生素（）含量增加。目前 ，在温室番茄栽培研究方面关于灌水下限和施肥量的耦合研究的比较多 ，而灌水上限及其水肥耦合的研究比较少 。因此 ，本试验中研究了不同灌水上限和施肥量对温室番茄期吴洮男 ，等 ：不同灌水上限和施肥量对温室番茄产量与品质的影响产量 、品质以及干物质积累量的影响 ，通过对所测指标的分析从而筛选出较优的番茄灌水上限和施肥量 ，为 科 学 有 效 地 进 行 番 茄 灌 水 、施 肥 提 供 理 论依据 。 材料和方法 试验材料本试验于年月在甘肃省兰州市榆中县清水驿乡稠泥河村甘肃农业大学试验基地日光温室内进行 。试验地处黄土高原兰州市东郊 ，地理位置、，属于温带半干旱大陆性气候 ，每年年均气温，降水量，主要集中在月份 ，无霜期，四季分明 。试验温室的长度 、跨度和高度分别为、和。试验地土壤为壤土 ，其土壤基本理化性质分别为 ： ，全氮，全磷，全钾，有效钾，有效磷，碱解氮，有机质。供试番茄品种为 英石大红 ，滴灌施肥采用的氮 、磷和钾肥源分别为尿素 （：）、磷酸二铵（：，：）、磷 酸 氢 二 铵 （：，：）、氧化钾 （：）。地膜是聚乙烯料薄膜 ，厚度，宽度。滴灌设备主要由水源 、水泵 、水表 、施肥泵和输水管道 、滴头 、滴箭 、滴灌管等系统组成 。滴头为非压力补偿式 （），滴头间距。 试验设计试验设灌水上限和施肥量个因素 。灌水上限设、个水平 ，土壤相对含水量分别为田间最大持水量的、和，灌水下限统一设定为田间最大持水量的；、施肥量设个水平 ，分别为低肥（）、（）、（）、中 肥（）、（）、（）和高肥（）、（）、（），组成（）个完全水肥处理组合 ，以大水漫灌 （ ）、当地推荐施肥量（：；：；：）组成共同水肥对照 （）。 试验方法试验共个处理 ，每个处理次重复 ，共有个小区 ，每小区设有保护行 ，小区面积，番茄株数株 ，株距。在定植前进行旋耕机整地 ，作业深度为起垄 ，垄宽，沟宽。整地后施基肥分别为、总量的，其余的肥料从定植后每月一次随灌溉水以溶液形式追施 ，直到月份总共次 。灌水从定植后开始 ，用烘干法测土壤含水量 ，待含水量到下限时灌水至上限 。灌水量由水表读出 ，灌水量计算公式如下 ：（）式中为计划灌水量 （）即每小区每次灌水量 ；为试验小区面积 （），为基质容重 （ ）；为计划湿润层深度 （）；为田间最大持水量 （）；、分别代表灌水上下限 。总灌水量 （）是每小区每次灌水量乘以灌水次数 ，然后换算成每公顷的量 。、的总灌水量分别为 、 和 ，远低于大水漫灌 （）的灌水量 （ ）。 指标测定 产量指标（）单果重 ：每个小区选取株番茄 ，每次果实收获时将各计产小区分别称重 ，统计每株番茄果实个数 ，然后求取每株单果重平均数 。最后将株所求得的单果重再平均即为每小区单果重 。（）经济产量 ：每个小区取株番茄 ，每次果实收获时将各计产小区分别称重计算产量 ，然后乘上单位面积株数 ，最后换算成每亩产量 。（）生物产量 ：生物产量是指地上作物整个生育期间通过光合作用生产和积累的有机物的总量 。每小区选取株番茄 ，待番茄果实成熟时对地上部整个植株 （茎 、叶 、果 ）进行称重 ，然后统计单位面积株数换算成每亩产量 。（）经济系数 ：经济产量与生物产量的比值 。（）器官干物质重 ：在番茄成熟期采取植株样品 ，将采集的番茄植株按照不同器官 （根 、茎 、叶 、果实 ）分开 ，先在下杀青，然后在下烘干至恒重 ，分别称取各器官干物质重 。 果实品质在果实成熟期分别选第一层和第三层果以及选择各处理中果实成熟度一致的果实 ，参考李合生的方法进行品质测定 ，取次测得平均值为最终测量值 。（）可溶性蛋白含量 ：称取番茄果实，用蒸馏水 研 磨 成 匀 浆 后 ， 离 心，取上清液于试管中 （每个样品重复次 ）加入考马斯亮蓝溶液 ，充分混合 ，放置后在下比色 ，测定吸光度 。后计算可溶性蛋白含量 。（）含量 ：称取番茄果实加草酸西北植物学报卷溶液研磨成匀浆 ，并仔细冲洗转入容量瓶 ，取一部分匀浆经 离心后 ，取上清液在波长下进行比色 。后计算含量 。（）番茄红素含量：称取番茄果肉匀浆，加入蒸馏水混匀 ，再加入石油醚 ，充分混和 ，静置，分液 ，取上层 ，加入石油醚 ，再分液 ，抽滤后取，在下测其吸光度值 ，代入标准曲线公式 ，求出番茄红素含量 。（）可溶性糖含量 ：取剪碎的材料，加蒸馏水 ，沸水浴提取（提取次 ），过滤并定容至容量瓶中 。向另一空试管中吸取样液及蒸馏水 ，并分别加入蒽酮乙酸乙酯和浓硫酸 ，沸水中保温，冷却后测其在波长下的吸光值 。查标准曲线计算可溶性糖含量 。（）硝酸盐含量 ：称取果实匀浆，放入刻度试管中 ，准确加入无离子水 ，封口 ，在沸水浴中提取，取出后用流水冷却 。将提取液过滤到容量瓶中 ，反复冲洗并定容 。然后在试管吸取样品液 ，加入 水杨酸硫酸溶液和 的溶液在下比色 。查标准曲线计算硝酸盐含量 。（）有机酸含量 ：称取果实匀浆，放入容量瓶中 ，加蒸馏水在下恒温水浴提取。过滤后定容至，取试液份分别放入容量瓶中 ，加入酚酞指示剂后滴定 ，记录 标准液用量 。后计算有机酸含量 。 数据分析用 进 行 数 据 计 算 ；用 统计软件进行方差分析 ，用数据整理以及作图 。 结果与分析 灌水上限和施肥量对番茄植株生长的影响由表可知 ，灌水上限 、施肥量以及两者的互作效应对番茄植株干物质积累均有显著影响 ，番茄植株地上部干重与地下部干重在水肥一体化处理下显著高于传统水肥处理，并均以处理最高 ，表 不同灌水上限和施肥量处理下番茄植株生长状况的比较 灌溉施肥处理 地下部鲜重 地上部鲜重 地下部干重 地上部干重 根冠比 （干重 ）（ ）                                                    注 ：、 表示灌水上限水平，其土壤含水量分别为田间最大持水率的、，总灌水量分别为 、 和 ；、 和 表示施肥水平，其施肥量分别为 、：处理为传统大水漫灌 （总灌水量为 ），当地推荐施肥量 （：）；同列不同小写字母表示处理间在水平存在显著性差异 ；下同：， ， ， ， ， ，；， ， ，： （ ）， （：）： 期吴洮男 ，等 ：不同灌水上限和施肥量对温室番茄产量与品质的影响分别比相应显著增加和（）；同时 ，施肥量以及灌溉上限和施肥量的交互作用对番茄地上鲜重和地下鲜重影响达显著水平 ，灌溉上限则影响不显著 ，水肥一体化处理显著高于传统水肥处理，地上部和地下部鲜重也在处理下最高 ，相比较分别显著增加了和（）；此外 ，番茄植株根冠比除了处理比低外 ，其他水肥一体化处理均比传统水肥处理 （）提高了，并仍以处理最高 。以上结果说明水肥一体化条件下番茄植株同化物质积累比传统水肥条件下更多 ，且存在显著的水肥互作效应 ，并以处理最佳 。 灌溉上限和施肥量对温室番茄产量的影响番茄果实产量性状在不同灌溉上限和施肥量处理下的表现各异 （图）。首先 ，与相比较 ，番茄单果重在各水肥一体化处理下均不同程度增加 ，且除、外增幅均达到显著水平 （）；单果重在各处理中最大 （），并显著高于 除外 的 其 他 处 理 ，比显 著 提 高；单果重在相同灌水量下基本表现为，在相同施肥量下基本以最高 。其次 ，施肥量以及灌溉上限和施肥量的交互作用对番茄经济产量都有极显著影响 （），而灌溉上限对番茄产量影响达显著水平 （）；与相比 ，、的经济产量都显著提高 ，并以处理最高 ，比显著增加；经济产量在相同灌水量下均表现为，在、施肥量下分别以、最高 。再次 ，各处理生物产量的表现与经济产量的表现相似 ，其中 以处 理 最 高 ，相 比 较显 著 增 加。另外 ，各处理的经济系数在同一灌水量下基本表现为，其中处理的经济系数达到最大 ，相比较增加，而处理最小相比较减小了。以上结果说明施肥量和灌水量在适宜范围内可以增加番茄果实产量 ，且两者间存在显著互作效应 ，当施肥量和灌水量过大或过小都不利于番茄产量的提高 。 灌水上限和施肥量对日光温室番茄品质的影响 含量图，显示 ，与相比 ，各水肥一体化处理番茄果实中含量均不同程度增加 ，且大多达到显著水平 ；各处理之间又以最高 ，并与其他处理有显著差异 ，它相比较显著增加了。在同一施肥量条件下 ，随着灌水上限值的增大 ，番茄果实中含量在施肥水平下呈现出逐渐上升的趋势 ，和各处理分别比不同小字母表示同期处理间在 水平上差异显著 （）；下同图 不同灌水上限和施肥量处理下番茄生物量 、经济产量和经济系数的比较 （） ， 西北植物学报卷显著增加了、；番茄果实中含量在和施肥水平下均以最高 ，分别比相应的显著增加了和，均与相应的差异不显著 。在同一灌水量条件下 ，番茄果实含量在和灌水量下表现为，在灌水量下表现为，番茄果实含量在、处理下比分别增加了、和。这表明在一定的水肥施用量范围内番茄果实含量随着水肥量的增大逐渐增加 ，并存在互作效应 ，但水肥量过大却不利于番茄果实内的积累 ，其中以处理最佳 。 番茄红素含量不同水肥供应处理对番茄第一穗果成熟果实番茄红素含量影响显著 （图，）。其中 ，各处理果实番茄红素含量以处理最高 ，相比较显著增大了。在相同施肥量条件下 ，番茄红素含量在（）施肥处理下均以灌水量最高 ，比最低的（）灌水处理增加了（）；而在施肥量下 ，番茄红素含量以最高 ，但各灌水量处理间差异不显著 。在同一灌水量条件下 ，果实番茄红素含量在各施肥量条件下均表现为，且均显著高于相应的、处理 ，在、灌水量下分别比相应的显著增加了、和（）。这表明果实番茄红素含量在一定的施肥范围内随施肥量的增大呈增加趋势 ，但当施肥量过大时则不利于果实中番茄红素含量的积累 。 可溶性糖含量不同水肥供应对番茄果实可溶性糖含量也影响显著 （图，）。其中 ，在各水肥一体化处理中 ，番茄果实可溶性糖含量除、外均显著高于，且施肥量下各处理明显较高但其间差异不显著 ，并以处理最高 ，它比显著增加。在同一施肥条件下 ，番茄果实可溶性糖含量在和施肥量的各灌水量水平间差异不显著 ，在施肥量下表现为和显著高于，增幅分别为和。在相同灌水上限条件下 ，番茄果实可溶性糖含量均表现为，在、水平下分别比增加了、。可见 ，番茄果实可溶性糖含量在中低肥条件下随着灌水上限的上调其变化不明显 ，在高肥条件下随灌水上限的上图 不同灌水上限和施肥量处理下番茄果实维生素 和番茄红素含量的比较 图 不同灌水上限和施肥量处理下番茄果实可溶性糖和可溶性蛋白含量的比较 期吴洮男 ，等 ：不同灌水上限和施肥量对温室番茄产量与品质的影响调而增加 ，同时随着施肥量的增大先增后减 ，施肥量和灌水量过大均不利于可溶性糖的积累 ；从灌水上限和施肥量耦合来看 ，处理的番果实可溶性糖含量 最 高 （），其 次 为（）和（）。 可溶性蛋白含量图，显示 ，各处理番茄果实可溶性蛋白含量均不同程度高于，且除外均达到显著水平 ，并 以处 理 最 高（），相比较于显著增加了，但与处理无显著差异 。在同一灌水条件下 ，番茄果实可溶性蛋白含量的变化趋势是；与相比 ，在、水平下分别显著增加了、，则分别增加了、。在同一施肥量条件下 ，番茄可溶性蛋白含量在、水平下变化趋势均为，且显著高于，而在水平下各灌水量间差异不显著 。以上结果表明 ，灌水量和施肥量过大或过小都不利于番茄果实可溶性蛋白含量的积累 ，可溶性蛋白含量在中低肥条件下均随着灌水上限的上调而增加 ，但在高肥条件下却随灌水量增加而表现出降低趋势 。 有机酸含量由图可以看出 ，番茄果实有机酸含量在各水肥处理下均显著高于，并有随施肥水平增加而上升 ，随灌水量增加而降低的趋势 ，且以含量最高 （），比显著增加。在同一灌水条件下 ，果实有机酸含量在、灌 水 量 下 分 别 比增 加 了、，则分别增加了、。在同一施肥量条件下 ，番茄果实有机酸含量随着灌水上限的上调呈逐渐下降的趋势 ，在、施肥量下分别比降低、。同时 ，番茄果实有机酸含量在灌水量 、施肥量以及灌水和施肥交互效应均达显著水平 （）。以上结果表明番茄果实有机酸含量随着施肥量的增大呈增加趋势 ，随灌水上限的上调呈下降趋势 ，并存在互作效应 ，且以、组合表现最佳 。 硝酸盐含量由图可知 ，番茄果实硝酸盐含量在同一灌水条件下均表现为，且差异均达显著水平 （）；而其在同一施肥量条件下则随着灌水上限的上调呈略微上升趋势（），但在灌水量间大多无显著性差异 。在水肥耦合情况下 ，番茄果实硝酸盐含量以最高 （），、处理与无显著性差异 ，其余处理均显著低于，并以处理最低 （），但均没有高于国家硝酸盐含量标准。可见 ，番茄果实硝酸盐含量随着施肥量的增大呈增加趋势 ，而随灌水量的增大变化不显著 ，所有处理番茄果实硝酸盐含量均远远低于国家标准 。 不同水肥处理效应的综合评价为了全面系统地反映不同灌水上限与施肥量对番茄产量 、果实品质以及干物质积累的影响情况 ，克服用单个指标评价灌水与施肥量效应的局限性 ，对所测得的个指标进行了主成分分析 （表）。结果表明 ，根据特征值作为主成分个数原则 ，本试验可提取个主成分 ，分别代表产量指标 （单果重 、经济产量等 ）、品质指标 （维生素、可溶性糖含量 ）和经济系数 ，其特征值分别为、，方差贡献率分别为、，累积贡献率达，符合分析要求 。并且进一步又分析了各水肥处理的综合得分 （表），其中 ，处理综合得分最高 （），其次是处理 （），而的得分最低 （），即在水肥图 不同灌水上限和施肥量处理下番茄果实有机酸和硝酸盐含