水肥耦合對設施番茄肥料減施效應的影響

文 靜，黃海濤，李家慧，張 杰，牛義松，徐冬梅，王治斌

（綿陽市農業科學研究院，四川 綿陽 621023）

水肥耦合技術最早自20世紀70年代由以色列引入我國，在我國已有50多年的發展歷史。因其具有節水、節肥、省工、提質等優點，已成為農業尤其是設施蔬菜研究的熱點[1-3]。2020年，我國番茄種植面積為95.14萬hm2，產量達4 874.9萬t，是設施栽培中最主要的蔬菜之一[4]，在生產和科研中占有重要地位[5]。

近年來，對于水肥耦合技術在番茄生產上的研究主要集中于不同水肥配比對番茄產量和品質的影響，王虎兵等[6-7]的研究表明，適當的水肥配比能夠提高番茄的植株養分吸收量和最終產量，并提出了最優灌水、施肥組合。王艷丹等[8-9]的研究表明，低水中氮的水肥管理策略可在保產的同時有效提高番茄水分利用效率。但這些研究都只限于對番茄植株的影響，而關于對土壤養分的影響研究和對番茄肥料減施的研究則較少[10-13]。因此，本試驗在研究水肥耦合對番茄產量和品質影響的同時，還研究其對設施土壤養分的影響及對肥料減施的貢獻，以期為水肥耦合技術在設施番茄上的應用提供技術依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于四川省綿陽市農業科學研究院蔬菜研發中心，土壤類型為壤土，pH值6.8，含有機質22.3 g/kg、堿解氮105.4 mg/kg、有效磷22.6 mg/kg、速效鉀175.4 mg/kg。試驗區屬北亞熱帶山地濕潤季風氣候區，年平均氣溫為14.7～17.3 ℃，年均降水量825～1 417 mm。

1.2 試驗材料

試驗所用肥料有尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O514%）和硫酸鉀（含K2O 50%），后期追肥施用金正大大量元素水溶肥料（N＋P2O5＋K2O≥50%，Fe＋Zn＋B：0.2%～3.0%）。

供試番茄品種：綿番10846（綿陽市農業科學研究院選育）。

1.3 試驗設計

試驗設對照（CK）不施肥，底肥設置常規施肥（高肥，F1）及80%常規施肥（中肥，F2）、60%常規施肥（低肥，F3）2個肥料減施水平，同時設置100%田間持水量（高水，W1，常規灌水）、85%田間持水量（中水，W2）2個灌溉水平，2因素共6個處理（表1）。3次重復，隨機區組排列，小區面積21 m2，試驗地四周設1 m以上保護行，處理間、重復間均留0.5 m走道，株行距為40 cm×70 cm。番茄于2021年11月25日播種，2022年2月8日移栽，6月2日—7月10日采收，試驗處理內容以外的栽培管理措施均一致，按大面積生產實施，相同措施均在同一天之內完成。

除CK不施肥外，所有施肥處理的底肥均在移栽前全部一次性施入，大量元素水溶肥分別在苗期（2022年2月20日）、花期（4月5日）、結果期（6月3日、20日）分4次隨水滴灌施入，CK只滴灌等量清水，W1處理和W2處理中每次隨水追施大量元素水溶肥施用量、不同處理施肥水平及灌溉水平詳見表1。

表1 不同處理施肥灌溉水平

1.4 測定項目及方法

每處理隨機取20株進行農藝性狀和產量指標測定。株高、莖粗在番茄長至5穗果、打頂前測量，選取第2穗果測量單果質量，成熟期各小區單收計產。

番茄品質測定采用李合生[14]的方法。每個處理隨機取第2穗成熟番茄檢測，可溶性固形物含量采用折射儀法測定，維生素C含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定。

土壤樣品基本理化性質測定參照鮑士旦[15]的方法。在番茄采收結束后，在各處理小區采用“對角線5點法”取土樣進行測定，有機質含量采用H2SO4-K2Cr2O7外加熱法測定，速效鉀含量采用NH4OAc浸提—火焰光度法測定，有效磷含量采用NaHCO3法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定。

1.5 數據分析

采用Excel 2018和SPSS 20.0數據處理系統進行數據統計和分析。

2 結果與分析

2.1 水肥耦合減量施肥對番茄植株性狀及產量的影響

表2結果表明，各處理番茄株高以W1F1最高，W1F2次之，二者間差異不顯著，說明在施肥量減少20%、灌溉量不變的條件下對株高的影響不顯著，但W1F3與W1F1之間差異顯著，說明施肥量減少40%會顯著影響番茄植株的生長。在同一施肥水平下，田間持水量100%的灌溉處理的株高大于田間持水量85%灌溉處理，即W1F2＞W2F2，W1F3＞W2F3，且二者間均達顯著差異水平，說明水分條件能顯著影響番茄植株的生長。水肥互作的影響以W1F1番茄株高最高，說明在傳統的大水大肥條件下，番茄的株高增長較快。

表2 番茄水肥耦合減量施肥植株性狀及產量

各處理對莖粗的影響與株高相似，W1F1莖粗最大，其與W1F2間差異不顯著，但顯著高于W1F3。說明灌溉量不變、施肥量減少20%的水肥條件對莖粗的影響不顯著，但施肥量減少40%會顯著影響番茄的莖粗；施肥量不變，灌溉量減少時，會影響番茄植株莖粗的生長。

各處理番茄單果質量和667 m2產量均以W2F2最高，其中單果質量極顯著高于其他處理，667 m2產量極顯著高于除W1F2外的其他處理。在中肥水平下，田間持水量85%灌溉處理的番茄單果質量、667 m2產量均高于田間持水量100%的灌溉處理，即W2F2＞W1F2；而低肥水平下，田間持水量85%灌溉處理的番茄單果質量、667 m2產量均低于田間持水量100%的灌溉處理，即W2F3＜W1F3。同在田間持水量100%灌溉條件下，單果質量和667 m2產量均以中肥處理（W1F2）最高，這是因為除了底肥外，后期在灌溉的同時補充了大量元素水溶肥料，加之本身地力水平較高，大水大肥處理使得番茄植株營養生長過旺，影響了產量。而減少施肥量40%（F2水平）則因為肥力水平不足，導致番茄產量有所降低。因此，就產量指標來說，配合后期追施大量元素水溶肥料，番茄底肥以在常規施肥基礎上減少20%為宜。

2.2 水肥耦合減量施肥對番茄部分品質的影響

番茄果實可溶性固形物主要由可溶性糖和有機酸等成分組成，是衡量番茄品質的一個重要指標，也是番茄果實加工特性的一個主要衡量指標[16]，其含量受環境因素影響較大[17]。圖1-A結果表明，W2F2可溶性固形物含量最高，比W1F2高出1.2%，比W1F1高出1.5%，但三者間不存在顯著差異。說明適當減少施肥和灌溉量可促進番茄營養品質的提升。在相同灌溉量（W1水平）的3種施肥水平下，以中肥處理（W1F2）的可溶性固形物含量最高，說明適當的肥料用量對番茄的可溶性固形物含量有一定的改善作用。

維生素C是番茄中重要的抗氧化物質。研究表明，番茄微生素C的含量受水肥供應、土壤含水量等影響較大[18]。圖1-B結果表明，番茄維生素C含量以W2F2最高，比W1F2提高5.8%，二者間差異不顯著，但W2F2顯著高于W1F1和W2F3，且極顯著高于W1F3和CK。在相同灌溉量（W1水平）的3種施肥水平下，以中肥處理（W1F2）的維生素C含量最高，說明適當的肥料用量能提高番茄的維生素C含量，大量施肥的效果卻適得其反。

圖1 水肥耦合減量施肥番茄品質的影響

2.3 水肥耦合減量施肥對設施土壤主要養分的影響

圖2結果表明，W2F2土壤有機質、有效磷、堿解氮、速效鉀含量分別較W1F1提高6.5%、6.3%、4.5%、10.6%，且均極顯著高于CK。說明水肥耦合能提高土壤氮、磷、鉀等養分的有效性以及土壤有機質含量；在田間持水量80%灌溉條件下，肥料利用率也得到了相應提高。

圖2 水肥耦合減量施肥對設施土壤養分的影響

3 結論與討論

利用水肥一體化系統，在前期底肥較常規施肥減施20%或40%，灌溉量由常規灌溉到田間持水量的100%減少到85%條件下，番茄產量在底肥減施20%且田間持水量85%時（W2F2）達到最高，折合667 m2產量為7 328 kg，果實可溶性固形物和維生素C含量也在一定程度上提高，這與王虎兵等[6-7]、王艷丹等[8-9]的研究結果一致，但其均未對土壤養分進行研究。本研究結果表明，水肥耦合減量施肥對土壤養分的改善也有促進作用，中水中肥處理（W2F2）的土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量較常規施肥處理（W1F1）分別提高了6.5%、6.3%、4.5%、10.6%，這與鄧利梅等[19]的研究結果相似。

試驗地塊由于長期種植蔬菜，在大水大肥的習慣栽培管理制度下，其土壤養分含量較高，尤其是連年種植設施蔬菜，已出現土壤酸化、土壤鹽分含量高等問題。通過試驗發現，在設施番茄種植中，利用水肥一體化系統，在后期追施水溶肥料的條件下，底肥可減施20%，同時灌溉量可減少15%。但本研究未涉及到在底肥中加入有機肥的效果試驗，下一步將開展前期施用有機肥，后期追施水溶肥料，進一步減少化肥用量、提高果實品質的研究，以期為設施番茄生產肥料減施提供更加全面的理論基礎。