不同灌溉方式對茄子生長 水分利用和土壤硝態氮淋溶的影響

趙付江，趙 巍，謝松青，楊振立，郭 進，郝桂琴，杜婧輝，尹慶珍

（1.河北省農林科學院，河北 石家莊 050051；2.河北省農林科學院谷子研究所，河北 石家莊 050035；3.石家莊市農業局，河北 石家莊 050022；4.河北省農林科學院經濟作物研究所，河北 石家莊 050051）

我國的水資源十分短缺，人均水資源占有量僅2 400 m3，為世界人均水平的1/4，我國是聯合國13個貧水國之一[1～4]。我國雖然是一個農業大國，但農業用水利用率仍處于較低水平，其中灌溉水的利用系數僅為 0.3～0.4，而發達國家高達 0.7～0.9[5～8]。蔬菜是高耗水作物，在我國的種植面積日益增多。由于設施蔬菜復種指數高、需水量大，水分管理不科學、大水漫灌等現象十分普遍，給實際生產帶來了眾多問題。如，冬春灌溉后地溫偏低，棚內濕度增大，易引發病害，嚴重影響蔬菜產量和品質；不合理的灌溉方式還會降低氮肥的利用效率，施入土壤中的氮肥僅30%～40%能被植物吸收利用[9]，大部分以硝態氮（NO3--N）的形式淋溶到地下水中，對生態環境安全造成威脅[10]。因此，如何提高灌溉水的利用效率，減少不合理灌溉對生態環境的影響成為當前蔬菜生產中亟待解決的問題。通過分析3種灌溉方式對茄子生長、產量、水分利用效率以及硝態氮在土壤中分布的影響，旨為蔬菜節水灌溉和水肥高效利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在河北省農林科學院大河實驗站塑料大棚內進行，土壤肥力中等（表1）。

表1 棚室土壤的理化性狀Table 1 Physical and chemical properties of the tested soil

1.2 試驗材料

試驗茄子品種為茄優1號（河北省農林科學院經濟作物研究所培育）。所施化肥中，氮肥為尿素（N含量46%）、磷肥為重過磷酸鈣（P2O5含量43%）、鉀肥為硫酸鉀（K2O含量50%）。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 茄子灌溉方式設滴灌、交替隔溝灌和常規溝灌（CK） 3種處理。其中，滴灌處理使用內鑲式滴灌管，滴灌管鋪放在植株根部，出水孔間距30 cm；常規溝灌和交替隔溝灌處理均按常規方法進行。小區長10 m、寬5 m，隨機區組排列，3次重復。

茄子起壟栽培，3月20日定植嫁接苗（以托魯巴姆為砧木），株距40 cm，壟距80 cm，25株/壟，6行/區。各處理之間均用埋深90 cm的棚膜隔開，以防止肥水側滲。茄子全生育期共施用氮肥（N）600 kg/hm2、磷肥（P2O5）300 kg/hm2和鉀肥（K2O）500 kg/hm2，其中，全部的磷鉀肥和1/3的氮肥在整地時基施，剩余的氮肥分別在結果初期和結果盛期各追施50%。各小區的灌溉時間和灌水量根據生產實際需求進行調節。采用吊蔓雙干整枝，其他管理同常規。1.3.2 測定項目與方法 各小區分批采收，累計記產。初果期和盛果期，待果實采收完畢后，每小區分別選取9株有代表性的植株，將莖、葉和根分離，先置于105℃烘箱中殺青30 min，而后75℃下烘干至恒重，稱量單株干重。統計全生育期各小區的灌溉用水量，計算水分生產效率（kg/m3，產量/灌溉用水量）。

茄子植株葉面積、株高、莖粗、單株果數、單果重和前期產量測定，參照《茄子種質資源描述規范和數據標準》[11]進行。土壤基本理化性狀及硝態氮含量測定，參照鮑士旦[12]方法進行。

1.3.3 數據分析 利用Microsoft Excel和DPS軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同灌溉方式對茄子生長發育的影響

初果期，不同灌溉方式對茄子的株高無顯著影響，對茄子的單株干重、莖粗和葉面積影響顯著（表2）。不同處理茄子的單株干重和莖粗順序均為滴灌處理＞交替隔溝灌處理＞常規溝灌處理，且各處理之間的差異均達到了顯著水平；滴灌處理的葉面積最大，與交替隔溝灌處理差異不顯著，但二者均顯著＞常規溝灌處理。

盛果期，不同灌溉方式對茄子的株高和葉面積無顯著影響，對茄子的單株干重和莖粗影響顯著。其中，滴灌處理的單株干重最大，顯著＞其他灌溉處理；莖粗最大，與交替隔溝灌處理差異不顯著，但二者均顯著＞常規溝灌處理。

綜上分析可以看出，與其他灌溉方式相比，滴灌處理可明顯促進茄子生長發育，有效提高初果期和盛果期茄子的單株干重和莖粗以及初果期的葉面積。

2.2 不同灌溉方式對茄子產量及構成因素的影響

不同灌溉方式對茄子的產量及其構成因素均影響顯著（表3）。不同處理茄子的單株果數、單果重、前期產量和產量順序均為滴灌處理＞交替隔溝灌處理＞常規溝灌處理，且各處理之間的差異均達到了顯著水平。可以看出，與其他灌溉方式相比，滴灌處理可有效提高茄子的單株果數和單果重，顯著提高茄子產量，尤其是前期產量的增加，有利于茄子提早上市，提高經濟效益。

表2 不同灌溉方式對茄子生長發育的影響Table 2 Effects of different irrigation methods on the growth and development of eggplant

表3 不同灌溉方式對茄子產量及構成因素的影響Table 3 Effects of different irrigation methods on the yield and yield components of eggplant

2.3 不同灌溉方式對茄子水分利用效率的影響

不同灌溉處理的灌溉用水量不同，指標值順序為滴灌處理＜交替隔溝灌處理＜常規溝灌處理，且各處理之間的差異均達到了顯著水平（表4）。與交替隔溝灌和常規溝灌處理相比，滴灌處理的灌溉用水量分別節約了31.62%和45.63%，水分生產效率分別提高了77.43%和180.18%，效果非常顯著。

表4 不同灌溉方式對茄子水分生產效率的影響Table 4 Effects of different irrigation methods on the water production efficiency of eggplant

2.4 不同灌溉方式對土壤剖面硝態氮含量的影響

0～30 cm土層，土壤硝態氮含量順序為滴灌處理＞交替隔溝灌處理＞常規溝灌處理，且各處理之間的差異均達到了顯著水平；30～60 cm土層，土壤硝態氮含量順序為交替隔溝灌處理＞常規溝灌處理＞滴灌處理，其中，常規溝灌與滴灌處理差異不顯著，但二者均顯著＜交替隔溝灌處理；60～90 cm土層，土壤硝態氮含量順序為常規溝灌處理＞交替隔溝灌處理＞滴灌處理，且各處理之間的差異均達到了顯著水平（表5）。

可以看出，隨著灌溉用水量的增加，土壤中硝態氮向深層淋溶的趨勢越發明顯，其中，滴灌處理的土壤硝態氮大多儲存在0～30 cm耕作層，硝態氮淋失風險最小。

表5不同灌溉方式對土壤剖面硝態氮含量的影響（kg/hm2）Table 5 Effects of different irrigation methods on the nitrate nitrogen content in soil profile

3 結論與討論

水是蔬菜生長所需的最基本的物質，灌溉直接影響蔬菜的生長環境，從而影響其生長發育和產量的形成。劉明池等[13]研究表明，不同灌溉方式對番茄的生長發育、產量和水分利用效率存在顯著影響，與傳統漫灌相比，滴灌和滲灌處理可顯著提高番茄的產量和品質以及水分利用效率。本研究結果顯示，滴灌處理可明顯促進茄子生長發育，顯著提高茄子產量和水分生產效率，與前人研究結果相一致。供水量和氮肥施用量是影響土壤硝態氮淋失的主要因素[14]。本研究結果顯示，隨著灌溉用水量的增加，土壤中硝態氮向深層淋溶的趨勢明顯，與前人研究結果[15～17]相一致。

與交替隔溝灌和常規溝灌處理相比，滴灌處理可明顯促進茄子的生長發育，提高其前期產量，有利于茄子提早上市和增加經濟效益；滴灌處理灌溉用水量少，水分生產效率高，且土壤中的硝態氮大多儲存在0～30 cm耕作層，農田生態環境污染的風險小。因此認為，滴灌是茄子生產中一項重要的節水、增產、環保技術措施，值得大面積推廣應用。