設施滴灌條件下不同水氮處理對茄子生長、產量及品質的影響

張 娟，齊艷冰，郝仲勇，劉洪祿，楊勝利，范海燕，張 航

(1.北京市水科學技術研究院，北京 100048；2.北京市非常規水資源開發利用與節水工程技術研究中心，北京 100048)

0 引 言

近年來，設施農業發展迅速，特別是北方地區設施蔬菜的生產規模日益擴大[1]。設施蔬菜需水量較大,蔬菜節水一直是農業節水的重點方向。氮素作為作物生長所需大量元素之一，參與了植物體內蛋白質、酶類、維生素等重要化合物的合成和代謝，因此氮肥是施用量最多的肥料。目前，設施蔬菜的生產中投入大量的水分和肥料，因而存在灌溉水利用效率低、肥料利用率低、生產效益不高等問題。因此，需要研究不同水氮管理對設施蔬菜的生長以及土壤-作物系統綜合影響，以確定設施蔬菜適宜的灌水下限及施肥量，為設施蔬菜提質、優產和水分的高效利用提供理論基礎。

近年來，國內外就水分和養分對蔬菜作物的生長和發育進行了大量研究，對揭示蔬菜作物的水肥利用機制有重要作用。楊振宇[2]等研究了不同生育期水分虧缺和施氮量對茄子產量和水分利用效率的影響，結果表明：在低氮和中氮條件下開花坐果期的水分虧缺對茄子產量的影響較小，且水分利用效率較高。李文霞[3]等研究了大田滴灌條件下不同水肥處理對茄子生長和產量的影響，結果表明：施肥和灌水都有利于株高的增大，但對莖粗的影響不顯著。Halil Kimrak等[4]研究發現,水分虧缺對于茄子葉片生長具有顯著影響，重度水分脅迫(40%土壤田間持水量)條件下茄子的株高、莖粗、干物質重與對照相比(100%土壤田間持水量)分別降低了46%、51%、43%。Chartzoulakis[5]等研究了日光溫室滴灌條件下不同灌水量對茄子產量和品質的影響，結果表明：灌水量為0.85ETm時，茄子的產量為6.5 kg/株，當灌水量分別降低為0.65ETm和0.40ETm時，單株茄子的產量分別降低了35%和46%。仝國棟[6]等開展了溫室條件下不同水分處理對茄子生長與產量品質的影響研究，結果表明：茄子的生長最為有利的灌水下限為80%FC，該處理下茄子的根冠發育、果實產量及品質均處于較高水平。

但目前，針對水分調控及施氮水平對設施蔬菜生長、產量、品質及水分利用效率指標綜合影響的研究仍不全面，基于上述研究，本次試驗針對日光溫室滴灌條件下不同水氮處理對茄子的冠層發育、果實產量品質的影響進行了試驗分析，提出滴灌條件下茄子適宜的灌水下限、施氮水平，旨在為建立日光溫室滴灌條件下茄子的灌溉施肥制度提供理論依據，同時為開展其他果菜類蔬菜的節水灌溉研究提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗在北京市灌溉試驗中心站進行，該站位于北京市通州區永樂店鎮，地處北緯39°20′，東經114°20′，區域多年平均降雨量為565 mm，多年平均水面蒸發量為1 140 mm，多年平均氣溫為11.5 ℃。試驗所用日光溫室長度90 m，凈寬度8.5 m，總占地面積約為765 m2。經土壤性質分析，室內土壤性質為壤土，體積田間持水量為28%，0～20 cm表層土壤容重為1.36 g/cm3，20～40 cm土壤容重為1.62 g/cm3。

1.2 試驗設計

本次試驗以茄子為研究對象，供試品種為京茄六號。種植方式采取常見的寬行壟作，壟沿南北方向布置，壟頂寬0.7 m，底寬1.1 m，壟長6.8 m，壟高0.2 m。

本次試驗設置灌水下限、施氮量兩個試驗因素，按照控制灌水下限為田間持水量(θFC)的不同百分比設計2個灌水水平W1(灌水下限為70%θFC)、W2(灌水下限為80%θFC)，根據追肥制度設計3個施氮水平N1(300 kg/hm2)、N2(200 kg/hm2)、N3(150 kg/hm2)，共6個試驗處理，試驗處理設計如表1所示。每個處理設置2次重復，包含2個小區，共12個試驗小區，各小區隨機區組布置。每個小區轄四壟，每壟種植2行作物，行距為40 cm，株距為45 cm，溫室兩側分別設置2 m寬的保護區。定植前統一施加定量的有機肥。

本試驗采用膜下滴灌，滴頭間距為30 cm，滴頭設計流量為1.38 L/h，每壟布設兩行滴灌帶。

根據茄子的生長特性，生育期分為4個階段：苗期(2月21日-3月26日)、花果期(3月27日-4月26日)、盛果期(4月27日-6月7日)、尾果期(6月8日-7月7日)，共歷時137 d。

計劃濕潤層控制為幼苗期20 cm，開花坐果期、盛果期為40 cm，當計劃濕潤層的土壤含水量達到設計的灌水下限時開始灌水，施肥隨灌水進行。為確保幼苗成活率，作物苗期不做試驗處理，定植后進行兩次常規灌水，收獲前一個星期停止灌水。

表1 試驗處理設計Tab.1 Experimental design scheme

1.3 測定指標與方法

(1)氣象因子。溫室內安裝watchdog系列小型自動氣象站，測定全生育期的太陽輻射、溫度、濕度等氣象因子。

(2)土壤含水率。采用TRIME-IPH土壤剖面含水量測量系統測定，分別在試驗小區的壟中間、壟側分別埋設土壤水分監測管，采集0～100 cm范圍內的土壤含水量，每10 cm深度采集一個數據。各試驗小區采用溫室首部安裝的機械水表控制灌水量。

(3)植株生長指標。每個處理選取5株典型植株，株高、葉長葉寬采用精度為1 mm的直尺測量，莖粗采用精度為0.02 mm的游標卡尺通過十字交叉法測量，每7 d測量一次。

(4)耗水量。作物耗水量采用水量平衡法計算，公式如下：

ETc=P+I+ΔW-R-D

(1)

式中：ETc為作物耗水量，mm；P為有效降雨量，mm，此處P=0；I為灌水量，mm；ΔW為1 m深度范圍內土壤貯水變化量，mm；R為地表徑流量，mm，試驗灌水方式期間采用滴灌，無地表徑流發生，此處R=0；D為深層滲漏量，mm，土壤水分的最大濕潤深度為40～50 cm左右，無深層滲漏發生，此處D=0。其中ΔW由測定的TRIME-IPH土壤剖面含水量測量系統實測含水率計算：

(2)

式中：W1為時段初土壤體積含水率，%；W2為時段末土壤體積含水率，%；Z為1 m。

(5)產量。采用精度為1 g的臺秤測定各試驗小區采摘茄子的鮮重，計算各處理總產量。計算產量水平的水分利用效率，公式如下：

(3)

式中：WUEY為產量水平水分利用效率，kg/m3；Y為茄子產量，kg/hm2；ETc為各處理耗水量，mm。

(6)果實品質。在收獲階段，各處理隨機選取3個成熟度一致的茄子，蒸餾水洗凈后進行水分、可溶性總糖、還原性Vc、粗纖維、硝態氮等品質指標的測定。

2 結果與分析

2.1 不同水氮處理對茄子生長指標的影響

不同處理茄子全生育期單株葉面積的變化情況如圖1所示。結果表明，各處理茄子單株葉面積變化趨勢基本一致，在苗期、花果期、盛果期快速增長(五月初進行打叉，單株葉面積增加有減緩趨勢)，在尾果期末由于葉片老化，單株葉面積均大幅減少。在苗期，T1處理葉面積最大，顯著大于其他處理(P<0.05)；在花果期，各處理葉面積均無顯著性差異；在盛果期，T1、T2、T3、T4處理葉面積較大，T2處理顯著大于T5、T6處理(P<0.05)；在尾果期，各處理之間均未有顯著差異?？傮w而言，在植株營養生長旺盛的階段，相同灌水下限條件下單株葉面積表現為T1>T3，T4>T6，相同施氮水平條件下表現為T2>T5，表明70%θFC灌水下限、較高的施氮水平可有效促進葉片生長。

圖1 不同水氮處理單株葉面積Fig.1 Effects of different water and nitrogen treatment on leaf area

不同處理茄子各生育期株高的變化情況如圖2所示。結果表明，各處理茄子株高變化趨勢基本一致，植株在苗期和花果期株高快速增長，盛果期增長變緩，尾果期基本停止增長。在苗期，除T2、T5處理外，其他處理株高無顯著差異；在花果期，T1、T2、T3處理株高顯著高于T5、T6處理(P<0.05)；在盛果期，T1、T2、T3處理株高顯著高于T4、T5、T6處理(P<0.05)；在尾果期，T1、T2、T3處理株高仍然較高，T2處理顯著高于T4、T5處理(P<0.05)?？傮w而言，在植株營養生長旺盛的階段，相同灌水下限條件下茄子株高表現為T1>T3，T4>T6，相同施氮水平條件下茄子株高表現為T1>T4、T2>T5、T3>T6，表明70%θFC灌水下限、較高的施氮水平可有效促進茄子株高增長。

圖2 不同水氮處理株高Fig.2 Effects of different water and nitrogen treatment on plant height

不同處理茄子各生育期莖粗的變化情況如圖3所示。結果表明，各處理茄子莖粗變化趨勢基本一致，在苗期、花果期快速增長，盛果期增長變緩，尾果期株高增長基本停止。在苗期，各處理莖粗無顯著差異；在花果期，T2、T3處理莖粗顯著大于T5(P<0.05)；在盛果期，各處理莖粗無顯著差異；在尾果期，T3處理莖粗顯著大于T5處理(P<0.05)。總體而言，在植株營養生長旺盛的階段，相同灌水下限條件下莖粗表現為T1T5、T3>T6，表明施氮量較高時不利于植株莖粗發育，70%θFC灌水下限可促進植株莖粗的補償生長。

圖3 不同水氮處理各生育期莖粗Fig.3 Effects of different water and nitrogen treatment on stems thick

2.2 不同水氮處理對茄子產量、WUEy的影響

不同處理茄子單果重、產量、WUEy見表2所示。由表2可以看出，相同灌水下限條件下，各處理茄子產量表現為T2>T3>T1，T4>T5>T6，T2產量達到55 603 kg/hm2，顯著高于其他處理(P<0.05)，說明中氮、高氮有助于提高產量；相同施氮水平條件下，各處理茄子產量表現為T1>T4、T2>T5、T3>T6，T2、T3處理顯著高于T5、T6處理(P<0.05)，說明灌水下限為70%θFC有助于果實生長，形成較高產量。

相同灌水下限條件下，各處理茄子WUEy表現為T2>T3>T1，T6>T4>T5，T2處理WUEy顯著高于T3、T1處理(P<0.05)，T4、T5、T6處理之間未有顯著差異；相同施氮水平條件下，各處理茄子WUEy表現為T1>T4、T2>T5、T3>T6，差異均達顯著水平(P<0.05)。綜上，中氮水平、水分下限為70%θFC時茄子產量、WUEy最高。

表2 不同水氮處理對茄子產量、WUEy的影響Tab.2 Effects of different water and nitrogen treatment on eggplant yield, WUEy

注：表中數值為平均值，相同字母表示在同一顯著性水平下(P<0.05)無顯著差異，下同。

2.3 不同水氮處理對茄子品質的影響

不同處理茄子品質指標如表3所示。分析結果表明，相同灌水下限條件下，不同處理茄子的可溶性總糖含量表現為T2>T3>T1，T5>T6>T4，但處理間差異均未達顯著水平；還原性Vc含量表現為T2>T1>T3，T4>T5>T6，但處理間差異未達顯著水平；粗纖維含量表現為T1>T3>T2，T6>T5>T4，T1、T3處理粗纖維含量顯著高于T2處理(P<0.05)，T5、T6處理顯著高于T4處理(P<0.05)；硝態氮含量表現為T1>T2>T3，T4>T5>T6，T1處理顯著高于T3處理(P<0.05)；果實水分含量表現為T3處理顯著低于T1、T2處理(P<0.05)，T4、T5、T6處理間未有顯著差異。

相同施氮水平條件下，各處理茄子可溶性總糖含量、還原性Vc含量均表現為T1>T4、T2>T5、T3>T6，T1與T4處理間可溶性總糖含量差異達顯著水平(P<0.05)，T2與T5處理間還原性Vc含量差異達顯著水平(P<0.05)；粗纖維含量表現為T1>T4、T2>T5、T3>T6，T1和T3、T4和T6處理間粗纖維含量差異達顯著水平(P<0.05)；硝態氮含量表現為T4>T1、T5>T2、T6>T3，但各處理間差異不顯著；果實水分含量表現為T3處理顯著低于T6處理(P<0.05)，其余各處理間均未有顯著差異。

表3 不同水氮處理對茄子品質的影響Tab.3 Effects of different water and nitrogen treatment on quality of eggplant

綜上所述，70%θFC灌水下限可顯著提高可溶性總糖、還原性Vc和粗纖維含量，同時果實中的硝態氮含量也較低；高氮水平使得果實中的硝態氮含量顯著高于中氮、低氮水平，但不同施氮水平對可溶性性總糖、還原性Vc含量未有顯著影響。因此，中氮水平、70%θFC灌水下限時茄子品質最好。

2.4 不同水氮處理茄子耗水規律

不同處理茄子全生育期耗水情況如表4所示，全生育期共137 d，苗期不控水。結果表明，各處理耗水量分別為323.5、317.4、323.6、361.4、365.3、362.2 mm，耗水強度分別為3.44、3.38、3.44、3.84、3.89、3.85 mm/d，總體表現為T1、T2、T3處理小于T4、T5、T6處理。各處理耗水量在各生育期總體表現為盛果期>尾果期>花果期。

表4 不同水氮處理茄子各生育期耗水量、耗水強度Tab.4 Water consumption and intensity of different water and nitrogen treatment

苗期各處理均未進行控水處理，且為保證植株成活率灌溉充足保苗水，耗水量及耗水強度均較大，耗水量在57.17～62.00 mm之間，耗水強度為7.98～8.86 mm/d；進入花果期后，各處理冠層迅速生長，耗水量在61.24～85.82 mm之間，耗水強度為2.92～4.09 mm/d；盛果期內葉片、果實均處于較快的生長階段，耗水增強，各處理耗水量增加至127.35～139.79 mm，耗水強度為5.31～5.82 mm/d；至尾果期，葉片、果實生長減緩，耗水量降至67.08～89.29 mm，耗水強度降至1.60～2.13 mm/d。

3 結 語

(1)設施滴灌條件下，不同處理茄子的葉面積、株高和莖粗總體均表現為T2>T1、T3，T2>T4、T5、T6。研究表明，70%θFC灌水下限、200 kg/hm2的施氮水平可有效促進茄子的營養生長，而過高的土壤水分、施氮量則會抑制茄子的營養生長。

(2)設施滴灌條件下，不同處理茄子的產量表現為T2>T3>T1>T4>T5>T6，WUEy表現為T2>T3>T1>T4>T5>T6，T2產量達到55 603 kg/hm2，水分利用效率達到17.52 kg/m3，顯著高于其他處理(P<0.05)。研究表明，70%θFC灌水下限、200 kg/hm2的施氮水平可顯著提升茄子產量和水分利用效率。

(3)設施滴灌條件下，不同處理茄子的可溶性總糖、還原性Vc和粗纖維含量總體表現為T1、T2、T3>T4、T5、T6，部分處理間差異達顯著水平(P<0.05)；硝態氮含量表現為T4>T5>T6>T1>T2>T3，T4顯著高于T2、T3(P<0.05)。研究表明，70%θFC灌水下限可顯著提高茄子可溶性總糖、還原性Vc和粗纖維含量；300 kg/hm2的施氮水平下茄子硝態氮含量最 高，隨著施氮量的增加茄子硝態氮含量越高，但不同施氮量對可溶性總糖、還原性Vc含量的影響均不顯著。

綜合考慮不同灌水下限、施氮水平對茄子生長、產量、品質、水分利用效率的影響，設施滴灌條件下70%θFC灌水下限、200 kg/hm2的施氮水平為茄子較適宜的水肥制度。

□

參考文獻：

[1] 原寶忠,康躍虎.番茄滴灌在日光溫室內耗水規律的初步研究[J].節水灌溉,2000,(3):25-27,40.

[2] 楊振宇,張富倉,鄒志榮. 不同生育期水分虧缺和施氮量對茄子根系生長、產量及水分利用效率的影響[J]. 西北農林科技大學學報(自然科學版),2010,38(7):141-147.

[3] 李文霞.大田滴灌不同水肥處理對茄子生長和產量的影響[D]. 北京:中國農業大學,2007.

[4] Halil Kimrak,Cengiz Kaya,Ismail TAS,et al.The influence of water deficit on vegetative growth,physiology,fruit yield and quality in eggplants[J]. Bulg.J.Plant Physiol. 2001,27(3-4):34-46.

[5] Chartzoulakis K,Drosos N.Water use and yield of greenhouse grown eggplant under dirp irrigation[J]. Agricultural Water Management. 1995,28:113-120.

[6] 仝國棟,劉洪祿,吳文勇,等. 不同水分處理對茄子生長與產量品質的影響[J].排灌機械工程學報,2013,31(6):540-545.