節水減氮對日光溫室番茄產量和 に氮利用效率的影響

張芳園

摘要：為降低蔬菜園區經驗水肥管理制度造成的資源浪費，提高作物水肥利用效率，探討了滴灌和膜下溝灌兩種灌水技術下，節水減氮對番茄根區深層滲漏量、番茄耗水量、產量和水氮利用效率的影響。結果表明：在采用60%～80%園區經驗灌水量的條件下，番茄耗水量降低了17%～43%、水分利用效率提高了9%～59%，灌水量對產量影響不顯著；而在50%園區經驗施氮量的條件下，番茄增產9%～17%、氮肥利用效率提高12%～35%；滴灌與膜下溝灌相比，春夏茬各試驗處理水分利用效率、氮肥利用效率和產量均值分別提高69%、84%和82%，秋冬茬分別提高41%、49%和53%。綜合分析表明，與園區經驗水氮用量相比，80%的經驗灌水量、50%的經驗施氮量不會顯著降低產量，但可以顯著提高水氮利用效率；滴灌與膜下溝灌相比能減少深層滲漏量，減少水肥資源的浪費。

關鍵詞：節水減氮；深層滲漏；產量；水分利用效率；氮肥利用效率

中圖分類號：S274.1文獻標志碼：A文章編號：

16721683（2018）04017608

Effects of water saving and nitrogen reduction on tomato yield and water and nitrogen use efficiency in solar greenhouse

ZHANG Fangyuan1，LIU Yuchun1，GUO Bin1，YANG Xiaojiao1，CAI Wei1，WANG Yizhe2

（

1.Institute of Urban and Rural Construction，Agricultural University of Hebei，Baoding 071001，China；2.Xinyuan Sunshine Agriculture Limited Company，Langfang 065000，China

）

Abstract：

In order to reduce the waste of resources caused by the experience management of water and fertilizer in the vegetable garden，and to improve water and fertilizer use efficiency of crops，we discussed the effects of water saving and nitrogen reduction on deep percolation of tomato root zone，tomato water consumption，yield，and water and nitrogen use efficiency under two irrigation conditions：drip irrigation and underfilm furrow irrigation.The results showed that when the irrigation amount was 60%80% of the experience amount of the garden，the water consumption of tomatoes decreased by 17%43%，and the water use efficiency increased by 9%59%；the effect of irrigation amount on yield was not significant.When the nitrogen application amount was 50% of the experience amount of the garden，the tomato yield increased by 9%17%，and the nitrogen use efficiency increased by 12%35%.Compared with underfilm furrow irrigation，drip irrigation could increase the average values of water use efficiency，nitrogen use efficiency，and yield by 69%，84% and 82% respectively for the spring and summer batch，and by 41%，49% and 53% respectively for the autumn and winter batch.Comprehensive analysis showed that compared with the experience amount of water and nitrogen use in the garden，using 80% of the experience irrigation amount and 50% of the experience nitrogen amount will not significantly reduce the yield，but will significantly improve water and nitrogen use efficiency.Compared with underfilm furrow irrigation，drip irrigation can reduce deep percolation，and reduce the waste of water and fertilizer resources.

Key words：

water saving and nitrogen reduction；deep percolation；yield；water use efficiency；nitrogen use efficiency

中國作為農業大國，在糧食作物、經濟作物、園藝作物生產上均存在著水資源匱乏和肥料利用率不高的問題。在此形勢下，加快發展節水高效農業，不僅是解決我國水資源短缺、實現水資源高效利用的有力保障，同時也是保障糧食安全、生態安全和水資源安全的重大基礎戰略。2017年中央一號文件明確“把農業節水作為方向性、戰略性大事來抓”[1]，因此節水、減肥已經成為“國家行動”。

近年來我國設施蔬菜生產迅速發展，我國已成為世界上設施蔬菜栽培面積最大的國家，至2014年已超過380萬 hm2[2]。在設施蔬菜生產中，水、肥是最重要的物質投入，其利用情況直接影響著農作物的產量、品質和效益，并且直接或間接的影響著生態環境[36]。蔬菜是一種高耗水耗肥作物，蔬菜需求的剛性增長和我國水資源的嚴重短缺、土壤環境的惡化，迫使蔬菜生產要采用節水減肥措施。由于缺乏水肥定量化標準規范，園區普遍存在不合理灌溉，導致肥料流失，致使作物產量低、品質劣[78]，因此蔬菜生產中亟需減少水肥用量，尤其是氮肥用量，降低蔬菜的硝酸鹽含量，減少土壤、地下水和地表水的硝酸鹽污染，實現環境友好、資源節約的蔬菜生產。有研究表明：相比溝灌，滴灌處理番茄的營養生長期無明顯優勢，但是在后期增產效果和保水性能均優于溝灌[9]；隨著灌水量和施氮量增加，番茄產量呈先增加后減少的趨勢[10]；在同一灌溉水平下，隨施肥量增加肥料偏生產力顯著降低[11]。本文研究滴灌和膜下溝灌兩種灌水技術條件下，節水減氮對日光溫室番茄深層滲漏量、耗水量和水氮利用效率的影響，以期為設施蔬菜水肥管理提供參考依據。

1試驗材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于河北省廊坊市永清縣新苑陽光農業園區（30°19′N，116°29′E），基地屬北溫帶亞濕潤氣候區，年平均日照2 740 h，年平均氣溫115 ℃，年平均降雨540 mm。試驗用日光溫室為東西走向，長79 m，寬65 m。供試土壤為粉壤土，其物理特性見表1。

1.2試驗設計

試驗考慮灌水量、施氮量和灌水技術3個因素，灌水量分為試驗園區番茄栽培經驗灌水量（W3）、經驗灌水量的80%（W2）、經驗灌水量的60%（W1）3個水平；施氮量分為試驗園區番茄栽培經驗施氮量（N3）、經驗施氮量的50%（N2）、不施氮（N1）3個水平；灌水技術包括滴灌（D）和膜下溝灌（F）。試驗溫室分為滴灌區和膜下溝灌區兩部分，滴灌和膜下溝灌均為9個處理，每個處理3個重復，兩部分的各處理均為隨機排列的方式布置，試驗小區尺寸65 m×135 m。

試驗供試作物為番茄，春夏茬于2015年4月7日定植，7月20日拔秧；秋冬茬于2016年9月17日定植，2017年2月14日拔秧。春夏茬試驗在開花坐果期遇天氣干旱，澆了一次催花水，W3、W2、W1灌水量分別為20 mm、16 mm、12 mm；秋冬茬試驗幼苗期灌水量較大，且低溫季節要盡量減少澆水次數，以免降低地溫，所以在開花坐果期沒有進行灌水。春夏茬番茄全生育期W3、W2、W1灌水總量分別為262 mm、2186 mm、1752 mm，N3、N2、N1施氮總量分別為10024 kg/hm2、8705 kg/hm2、7386 kg/hm2；秋冬茬番茄全生育期W3、W2、W1灌水總量分別為179 mm、1516 mm、1242 mm，N3、N2、N1分別為13305 kg/hm2、11577 kg/hm2、9848 kg/hm2。試驗期間，依據試驗園區經驗確定灌水時間，春夏茬和秋冬茬番茄各生育期灌水總量見表2。

1.3試驗觀測

（1）土壤基質勢。番茄定植后，[JP+1]每個試驗處理在番茄小區一側的中間位置，安裝3支負壓計，埋深分別為20、40和60 cm，在番茄整個生育期內，每天上午7：00-7：30讀數，監測番茄根區土壤基質勢的變化。

（2）土壤含水率。番茄定植前，在溫室大棚內隨機取三點用土鉆取土，檢測土壤初始含水率。番茄生育期內，平均每20天在番茄根區附近取土，每個處理設置1個取樣點，取土深度為60 cm，每20 cm取1個土樣，用烘干法測定土壤質量含水率。

（3）番茄產量。在番茄采收期，用電子秤稱重各小區實際產量。

1.4試驗計算

（1）深層滲漏量（D）根據達西定律[12]確定。[JP+1]土壤水分特征曲線參數和非飽和導水率采用Van Genuchten模型[13]。土壤顆粒組成及土壤密度，利用RETC軟件[14]中的ROSETTA人工神經網絡模型[15]分析土壤水力特性參數。試驗用土壤的Van Genuchten模型參數列于表3。據此利用負壓計測得的番茄根區土壤深度40 cm和60 cm的土壤基質勢，計算番茄根區50 cm深度土壤的深層滲漏量。

2結果與分析

2.1番茄產量

兩茬試驗番茄產量統計見表4，方差分析結果見表5。可知，春夏季滴灌條件下，W1和W2處理分別比W3低126%和63%，膜下溝灌條件下，W1和W2處理分別比W3低92%和102%；秋冬茬滴灌條件下，W1和W2處理分別比W3低130%和56%，膜下溝灌條件下，W1和W2處理分別比W3低08%和03%，減少灌水量會降低番茄產量，但灌水量僅在春秋茬膜下溝灌條件下表現出顯著性。春夏季滴灌條件下，N2處理產量分別比N1和N3高64%和90%；秋冬季滴灌條件下，N2處理產量分別比N1和N3高188%和136%，膜下溝灌條件下，N2處理分別比N1和N3高127%和169%，灌水量相同條件下，產量隨施肥量的增加先增加后減小，符合報酬遞減效應，施氮量僅在秋冬茬膜下溝灌條件下表現出顯著性。春夏茬試驗滴灌和膜下溝灌產量均值分別為7361 t/hm2和6801 t/hm2，秋冬茬分別為4954 t/hm2和4704 t/hm2，滴灌條件下比膜下溝灌條件下分別高82%和53%，與膜下溝灌相比，滴灌灌水技術能增加番茄產量，春夏茬試驗灌水技術對番茄產量的影響達到顯著水平，但秋冬茬試驗未達到顯著水平。