商品有機肥添加條件下間歇干旱對番茄生長生理及產(chǎn)量的影響

王光梅，胡兵輝

(西南林業(yè)大學生態(tài)與環(huán)境學院，云南 昆明 650224)

【研究意義】番茄(Solanumlycopersicum)的營養(yǎng)豐富且栽培面積廣[1]，為云南省重要的蔬菜作物[2]。但栽培番茄發(fā)展經(jīng)濟受水資源和環(huán)境的制約[3]。番茄在不同生育階段需不同的水肥[4-5]，適當?shù)母珊得{迫能提高番茄的抗性、產(chǎn)量和品質(zhì)等[6]，合理施用有機肥能提高土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量[7-9]。在云貴高原季節(jié)性旱區(qū)的露地栽培條件下，番茄生長期大多雖為雨季，但也有缺水或干旱的情況，鑒于社會對番茄產(chǎn)品的需求，研究施肥量和間歇性干旱對番茄生長生理、產(chǎn)量及水肥利用的影響，對云南地區(qū)番茄產(chǎn)量的提高、水肥資源的高效利用以及生產(chǎn)實踐具有重要的指導意義。【前人研究進展】有機肥的肥效持久及養(yǎng)分充足，能改善果實品質(zhì)和土壤環(huán)境[10-11]，如施用雞糞和羊糞能提高番茄產(chǎn)量及品質(zhì)[12]；用油茶餅粕做番茄的有機肥能促其生長[13]；蚯蚓處理過的廢棄物能提高土壤肥力和作物產(chǎn)量[14]。曹榮利等[15]篩選出栽培有機番茄的最佳蓖麻餅施用量；李艷寧等[16]研究出番茄的最佳施肥量及經(jīng)濟效益，一般水分脅迫會導致番茄減產(chǎn)[6,17-18]。袁宇霞[19]研究表明，適當上調(diào)灌水下限與增加施肥量都可以促進番茄生長，提高光合速率、干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量。李耀霞等[20]認為中水中肥處理番茄的產(chǎn)量和水分利用效率最高。【本研究切入點】已有大量關(guān)于施肥種類、施肥量和干旱脅迫單一作用及灌水量與施肥量交互作用對番茄的影響研究，而針對番茄不同生長階段持續(xù)干旱和商品有機肥不同施用量組合對番茄的生長生理、產(chǎn)量的影響研究較少，尚有待深入。【擬解決的關(guān)鍵問題】明確受間歇性干旱影響較小的番茄生育期，為科學有效栽培番茄水分管理提供理論依據(jù)，降低番茄減產(chǎn)率；明確在間歇性干旱下最佳的施肥量，為合理施肥提供參考，避免浪費肥料和造成土壤生態(tài)環(huán)境破壞；探索利于番茄生長生理、產(chǎn)量及水肥利用的最佳處理組，并將其推廣應(yīng)用以實現(xiàn)番茄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用番茄品種為西安金晟種業(yè)有限公司的“凱瑟琳”；有機肥為河南蓮花生物菌肥有限公司全水溶有機肥，總養(yǎng)分，其營養(yǎng)成分為有機質(zhì)45%、氨基酸10%、腐殖酸15%；土壤為紅壤，其背景值為有機質(zhì)28.93,全氮含量0.87,速效氮含量85.36,速效磷含量3.42,速效鉀含量205.48,pH 7.45；花盆統(tǒng)一規(guī)格(上口徑25 cm、底徑18 cm、高17 cm)。

1.2 試驗設(shè)計

2019年9月3日在西南林業(yè)大學溫室大棚中進行盆栽試驗，每盆土質(zhì)量4 kg，選取一致的番茄種子播種，在每盆中央穴播3粒，覆土4 cm，各處理播種后立即灌出苗水，發(fā)芽期均正常灌水，每隔5 d灌水1次，每次500 mL，定植前施肥相同。

待4片真葉時選取長勢一致的盆栽植株定苗，緩苗后開始進行施肥量和間歇性干旱的2因素處理。有機肥施用量設(shè)F1(600 kg/hm2)、F2(1200 kg/hm2)、F3(1800 kg/hm2)3個水平；間歇性干旱設(shè)A1(苗期干旱，始于4葉1心灌水500 mL持續(xù)20 d后恢復正常灌水)、A2(花期干旱，前期正常灌水，始于第一穗花蕾出現(xiàn)灌水500 mL持續(xù)20 d后轉(zhuǎn)為正常灌水)，A3(對照，全生育時期正常灌水，每隔5 d灌水1次，每次500 mL)3個水平。不處理階段也正常灌水。A1在F1施肥水平下的處理記為F1A1，并以此類推。試驗有9個處理，各處理重復3次，共27盆。試驗除有機肥施用量和間歇性干旱不同外，其他管理均相同。

1.3 測定項目

(1)植株生長指標測定：每隔20 d測定番茄株高(用直尺測量)和莖粗(用游標卡尺測量)，2個時期各測1次葉片葉面積(用葉面積儀測量從上往下數(shù)第3枝的全部葉片求平均值，平均值再乘以葉片數(shù)即為每株番茄的葉面積)。

(2)光合指標測定：各處理結(jié)束后正常灌水時選擇晴天用Li-6400便攜式光合儀在早上9:00-11:00時測量3片健康葉片(從上往下數(shù)第3枝)的光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)，計算葉片瞬時水分利用效率(IWUE=Pn/Tr)。

(3)干物質(zhì)量(DW)：采收后，獲取番茄植株根、莖和葉，沖洗根莖的泥土，分別在烘箱中105 ℃殺青30 min后調(diào)至65 ℃烘干至恒重，用分析天平稱量植株葉片、莖和根干重，并計算根冠比(RSR，為根干重與地上部干重的比值)。

(4)產(chǎn)量(Y)：收獲期測定每株番茄產(chǎn)量，換算為公頃產(chǎn)量，根據(jù)產(chǎn)量和施肥量(F)計算肥料偏生產(chǎn)力(PFP)，PFP=Y/F。

(5)總耗水量(TWC)：用水分平衡法計算番茄總耗水量，TWC=P+K+M-F-D+△W，P為降水量，K為地下水補給量，M為灌水量，F(xiàn)為地表徑流，D為下滲水量，ΔW為土壤儲水量變化量(用TDR土壤水分測定儀測定土壤含水量，進而計算得出)。因試驗是在溫室進行的盆栽試驗，所以P、K和F忽略不計。因此，W=M+△W。本試驗的總耗水量是從水肥處理開始計算的。

(6)水分利用效率(WUE)：WUE=Y/W，其中Y為產(chǎn)量，W為總耗水量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理并作圖；利用SPSS 20.0進行Duncan法多重比較(P<0.05)和雙因素方差分析，各圖表中的數(shù)據(jù)均為平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理對番茄株高和莖粗的影響

由圖1～2可知，番茄隨時間推移而長高和變粗。番茄株高、莖粗在苗期(第20～40天)和花期(第60～80天)都隨著施肥量增加而增大，F(xiàn)2和F3較F1的株高分別提高18.56%～27.13%和51.32%～60.81%，莖粗分別提高14.29%～15.79%和20.96%～23.22%。番茄株高和莖粗均表現(xiàn)為A3 > A2 > A1；A1和A2較A3的株高降低15.99%～18.67%和0.79%～13.64%，莖粗分別降低5.83%～7.54%和2.10%～5.52%，間歇性干旱均抑制番茄莖的縱橫生長。第80天，A1比A2的番茄植株矮且莖稈細。綜合看，F(xiàn)3A3、F3A2和F2A3的長勢較好；F2A2處理組的莖稈較粗，且可節(jié)水節(jié)肥。

2.2 各處理對番茄葉面積的影響

由圖3可知，在苗期，F(xiàn)2和F3下，A1比A3番茄的葉面積顯著小，A1抑制了番茄葉片生長；在花期，A1、A2較A3無顯著差異，A2對葉片生長的影響不顯著，干旱后恢復正常灌水的番茄葉片能補償生長。番茄葉面積隨施肥量的增大表現(xiàn)為F3>F2>F1，但在花期F2較F3的番茄的葉面積無顯著差異。綜合來看，F(xiàn)2A2可節(jié)水節(jié)肥，且葉面積較大。

2.3 各處理對番茄光合特性的影響

由表1可知，施肥量、干旱及其交互作用都對番茄的光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和葉片瞬時水分利用效率(IWUE)具有極顯著影響。

番茄的Pn和Tr在A1下呈現(xiàn)F3>F2>F1的規(guī)律，而在A2和A3下呈現(xiàn)F2>F1>F3的規(guī)律；F2A1與F3A1的Pn和Tr、F1A2與F2A2的Tr無顯著差異。F2幾乎比F1及F3下的Pn和Tr大。瞬時水分利用效率在A2下的不同施肥量間無顯著差異；而在A1和A3下，都呈現(xiàn)F1>F2>F3的規(guī)律，F(xiàn)2A1與F3A1、F2A2與F3A2間無顯著差異。

F1下，番茄的PnA1顯著低于A3；F3下，A1顯著高于A3；而F2下無顯著差異。F1和F3下，Tr呈現(xiàn)A2>A3>A1的規(guī)律；而F2下，A3比A1和A2的Tr大。瞬時水分利用效率表現(xiàn)為A1>A3>A2，在F1和F2下的A2比A3的瞬時水分利用效率小是因A2比A3的Tr高，而A1比A3的瞬時水分利用效率大是因F1和F3下的A1比A3的Tr小。綜合看，F(xiàn)2A1、F2A2、F2A3及F3A1處理組的Pn較大，它們之間無顯著差異；F1A1、F2A1和F3A1的瞬時水分利用效率較大，說明A1能提高瞬時水分利用效率。

2.4 各處理對番茄干物質(zhì)量及根冠比的影響

由表2可知，除施肥量對根冠比無顯著影響外，施肥量、間歇性干旱及其交互作用對干物質(zhì)量(DW)和根冠比(RSR)影響顯著。番茄的干物質(zhì)量隨施肥量的增加而增加，而RSR規(guī)律不明顯；番茄的干物質(zhì)量規(guī)律為A3>A2>A1，說明間歇性干旱抑制了番茄生長，且番茄苗期對水分敏感而受干旱影響更大；番茄的RSR表現(xiàn)為A1>A2>A3，說明干旱脅迫有利于根系分蘗生長，對A1影響較明顯。

番茄的DW大小為F3A3>F3A2>(F2A3、F3A1)>F2A2>F2A1>F1A3>(F1A1、F1A2)，其范圍為1.66～4.01 g。RSR值較大的處理組為F1A1>F3A1>F1A2>F2A3，范圍為0.193～0.202 g/g，這4個處理組無顯著差異，而最小值為0.163 g/g。

表1 施肥量與間歇性干旱對番茄光合特性的影響

表2 施肥量與間歇性干旱對番茄干物質(zhì)量及根冠比的影響

2.5 各處理對番茄產(chǎn)量及水肥利用的影響

由表3可知，施肥量、間歇性干旱及兩因素的交互作用對番茄總耗水量(TWC)、產(chǎn)量(Y)、水分利用效率(WUE)及肥料偏生產(chǎn)力(PFP)幾乎均有極顯著影響。

番茄的TWC、Y和PFP都表現(xiàn)為A3>A2>A1；A1和A2較A3分別減產(chǎn)17.21%～20.28%和6.90%～7.69%，A1較A2對番茄的TWC和PFP降低幅度大；而WUE表現(xiàn)為A2>A1>A3，A1和A2較A3的WUE分別提高2.52%～6.54%和18.71%～19.8%，說明干旱提高了WUE，且A2比A1提高效果顯著。

番茄的TWC、Y和WUE都隨著施肥量的增加表現(xiàn)為F3>F2>F1；但PFP表現(xiàn)為F1>F2>F3。F1、F2和F3下的平均產(chǎn)量分別為61.59、87.86和102.84 t/hm2；F2和F3較F1的Y分別提高41.49%～43.92%和63.79%～68.65%、WUE分別提高41.42%～43.86%和63.60%～68.66%、PFP分別降低28.04%～29.26%和43.78%～45.41%。說明較F1、F2比F3的Y和WUE的增加幅度大，PFP降低幅度小。

綜合來看，Y、WUE和PFP均表現(xiàn)為A2顯著大于A1，顯著小于A3；F3的Y高但PFP最低，投入肥量最大，Y的增加量隨著肥料增加量的增加而減少導致Y的增長量達不到理想效果。

2.6 番茄產(chǎn)量、干物質(zhì)量、水分利用效率及肥料偏生產(chǎn)力之間的關(guān)系

由表4可知，番茄產(chǎn)量(Y)與其干物質(zhì)量(DW)、水分利用效率(WUE)、肥料偏生產(chǎn)力(PFP)間存在顯著的相關(guān)關(guān)系，Y與DW、Y與WUE、DW與WUE都呈正相關(guān)關(guān)系，但PFP與Y、DW及WUE均呈負相關(guān)關(guān)系。說明這幾個指標可以作為間接評價番茄產(chǎn)量的指標。

表3 施肥量與間歇性干旱對產(chǎn)量及水肥利用的影響

表4 番茄產(chǎn)量及其干物質(zhì)量、水分利用效率、肥料偏生產(chǎn)力的相關(guān)性

3 討 論

3.1 施肥和間歇性干旱對番茄生長特性的影響

適宜的水肥可促進番茄生長、提高產(chǎn)量[19-20]。干旱脅迫使干物質(zhì)量下降，但適度的水分脅迫可抑制營養(yǎng)生長促進生殖生長，降低減產(chǎn)率[21]。番茄的株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)量均隨施肥量的增加而增加，張國紅等[22]研究也有類似結(jié)果。高方勝[23]研究發(fā)現(xiàn)適宜水分可顯著提高番茄株高、莖粗及各器官質(zhì)量，這與所試驗的生長指標表現(xiàn)為A3>A2>A1相類似；與A3相比，A1和A2均抑制了番茄生長而植株較矮，A1抑制作用更大；恢復正常灌水后，A2與A3的番茄葉面積無顯著差異，說明番茄葉片能補償生長。

干旱使番茄的根冠比增大，表現(xiàn)為A1>A2>A3；A1、A2較A3有利于根系分蘗生長提高根冠比，土壤水分脅迫抑制番茄植株地上部分的生長減小根冠比[24-25]。

3.2 施肥和間歇性干旱對番茄光合特性的影響

F1下，A1較A3番茄的光合速率顯著低，說明A1不利于番茄光合作用，杜清潔[26]研究也表現(xiàn)為水分脅迫顯著抑制了番茄植株的光合作用；而F1下的A2與A3的光合速率無顯著差異，呈現(xiàn)A2對番茄的光合作用影響不顯著。F2和F3下，A1比A3的光合速率及瞬時水分利用效率高，說明F2A1較F2A3、F3A1較F3A3處理組利于光合作用，呈現(xiàn)復水后的補償現(xiàn)象；A2較A3的瞬時水分利用效率低，因在測定時期是花期干旱后生理活動還沒恢復正常。總之，A1、A2較A3的光合速率高或低或無顯著差異，高或無顯著差異呈現(xiàn)復水后的補償現(xiàn)象，低是干旱引起的抑制作用。A1的光合速率隨著施肥量的增加而增大，但A2和A3的光合速率表現(xiàn)為F2>F1>F3，李耀霞[20]的研究也有類似結(jié)果。

3.3 施肥和間歇性干旱對番茄產(chǎn)量及水肥利用的影響

施肥量和干旱影響番茄總耗水量(TWC)、產(chǎn)量(Y)、水分利用效率(WUE)及肥料偏生產(chǎn)力(PFP)。番茄的總耗水量、產(chǎn)量和肥料偏生產(chǎn)力均表現(xiàn)為A3>A2>A1。A1、A2較A3分別減產(chǎn)17.21%～20.28%和6.90%～7.69%，而A2較A1番茄的產(chǎn)量高，呈現(xiàn)苗期對水分極度敏感，干旱不利于生長進而影響產(chǎn)量，而A2較A1的產(chǎn)量高，呈現(xiàn)水分虧缺可提高坐果數(shù)，劉浩[27]的研究也有類似結(jié)果。此外，間歇性干旱均提高了水分利用效率，且A2比A1的水分利用效率高。綜合看，A3的總耗水量大，水分利用效率低，而A2較A3的減產(chǎn)率較低，在水資源缺乏時種植番茄，花期干旱較苗期干旱較有利。

產(chǎn)量和水分利用效率隨著施肥量的增加而提高，而肥料偏生產(chǎn)力相反。F2和F3較F1增產(chǎn)41.49%～43.92%和63.79%～68.65%，施肥對產(chǎn)量的影響符合報酬遞減律，F(xiàn)3投入肥量大，產(chǎn)量增長量達不到理想效果。所以并不是施肥越多越好，需要綜合考慮產(chǎn)量、經(jīng)濟效益。施中肥能節(jié)約成本，經(jīng)濟效益較高。而A2較A1的產(chǎn)量、水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力高。雖然F2A2和F2A1都可達到節(jié)水節(jié)肥的目的，但從長勢、光合速率、蒸騰速率、產(chǎn)量、水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力上看，F(xiàn)2A2優(yōu)于F2A1。種植番茄F2A2處理組可加以推廣應(yīng)用。

4 結(jié) 論

(1)增加施肥量能促進番茄生長發(fā)育，提高干物質(zhì)量，提高水分利用效率及產(chǎn)量，但肥料偏生產(chǎn)力隨其呈下降趨勢，并非施肥越多，經(jīng)濟效益越高。F2和F3分別較F1增產(chǎn)41.49%～43.92%和63.79%～68.65%，F(xiàn)3投入肥量大，產(chǎn)量增長量達不到理想效果。

(2)A1和A2均抑制番茄的生長，影響番茄的光合速率，其株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)量的值均比A3小，但提高了水肥利用率。番茄的光合速率、產(chǎn)量、水分利用效率及肥料偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為A2較A1大，且長勢好。

(3)在施用中肥1200 kg/hm2條件下花期干旱(F2A2)可節(jié)約肥水資源，且減產(chǎn)率低，可作為栽培番茄科學管理水肥技術(shù)推廣應(yīng)用。