膜下滴灌施肥番茄水肥供應(yīng)量的優(yōu)化研究 王秀康 1 2 邢英英 1 3 張富倉 3 1 延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 延安 716000 2 西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院 西安 710048 3 西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室 陜西楊凌 712100 摘要 為揭示膜下滴灌施肥番茄對不同灌水量和施肥量的響應(yīng) 基于 2012 2013 年田間隨機分塊試驗 每個試驗重復(fù)三次 采用 Tukey HSD 方差分析方法研究了不同水肥供應(yīng)對番茄生長 產(chǎn)量和水分利 用效率的影響 進(jìn)一步采用多元回歸分析確定溫室番茄田間管理推薦的灌水量和施肥量 結(jié)果表明 在 2012 年 移植后 23 天 灌水量和施肥量對番茄株高影響極顯著 水肥交互作用對番茄株高影響顯 著 在整個生育期 番茄莖粗與施肥量差異顯著 不同灌水處理之間平均葉片擴展速率無顯著性差異 葉片擴展速率與施肥的敏感性大于灌水處理 干物質(zhì)積累與施肥量和灌水量均正相關(guān) 施肥量對番茄 干物質(zhì)積累影響顯著 施肥處理對番茄干物質(zhì)積累的影響大于灌水 灌水和施肥對番茄產(chǎn)量影響顯著 水肥交互作用對番茄產(chǎn)量影響極顯著 在 2012 年 W1 處理的番茄平均產(chǎn)量最大 比 W2 W3 處理 分別高 5 99 和 13 54 番茄果數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系 單果質(zhì)量與番茄產(chǎn)量無相關(guān)關(guān)系 灌水量對 番茄水分利用效率的影響極顯著 作物耗水量與灌水量正相關(guān) 與施肥量無顯著性關(guān)系 施肥對作物 耗水有促進(jìn)作用 根據(jù)兩年田間試驗結(jié)果 綜合考慮番茄產(chǎn)量和水分利用效率 本文推薦番茄灌水量 為 151 12 207 76 mm 氮肥用量為 213 45 216 98 kg hm 2 磷肥用量為 106 72 108 49 kg hm 2 鉀肥 用量為 133 41 135 61 kg hm 2 關(guān)鍵詞 番茄 水分利用效率 干物質(zhì) 滴灌施肥 多元回歸 中圖分類號 S275 6 S365 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 Optimal Amount of Irrigation and Fertilizer under Fertigation on Tomato Yield and Water Use Efficiency Wang Xiukang 1 2 Xing Yingying 1 3 Zhang Fucang 3 1 College of Life Science Yan an University Yan an 716000 PR China 2 Institute of Water Resources and Hydro Electricity Xi an University of Technology Xi an 710048 PR China 3 Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid and Semiarid Areas of Ministry of Education Northwest Agriculture and Forestry University Yangling Shaanxi 712100 PR China Abstract Field experiments were conducted from 2012 to 2013 in the Key laboratory of agricultural soil and water conservation engineering in arid and semiarid areas of China to determine the effects of irrigation and fertilizer on tomatoes Lycopersicum esculentum Mill cv Jinpeng 10 growth yield and water use efficiency Three levels of irrigation W1 100 evapotranspiration ET 0 W2 75 ET 0 W3 50 ET 0 and three fertilization levels F1 N240 P 2 O 5 120 K 2 O150 kg hm 2 F2 N180 P 2 O 5 90 K 2 O112 5 kg hm 2 F3 N120 P 2 O 5 60 K 2 O75 kg hm 2 were combined with three replications of fertigation There was no significant effect on plant height and stem diameter of the interaction of irrigation and fertilizer but the stem diameter was significantly higher at W1F1 treatment and there was a positive correlation between fertilizer rate and 收稿日期 2015 09 03 修回日期 2105 10 19 國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃 863 計劃 資助項目 2011AA100504 延安大學(xué)博士啟動基金 2016YDBK06 和中國 博士后科學(xué)基金 2015M572659XB 作者簡介 王秀康 1983 男 講師 博士 主要從事農(nóng)業(yè)水土工程研究 E mail wangxiukang 通訊作者 張富倉 1962 男 教授 博士生導(dǎo)師 主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究 E mail zhangfc 網(wǎng)絡(luò)出版時間 2015 11 13 15 00 22 網(wǎng)絡(luò)出版地址 stem diameter The F2 treatment had the highest leaf extension rate while the fertilizer rate was significant effect on leaf extension rate and the sensitivity of the fertilizer is greater than the water treatment There was an important impact of the fertilizer rate on dry matter accumulation but the irrigation level did not follow this trend The influence of dry matter accumulation on fertilizer is greater than irrigation The interaction of irrigation and fertilizer was significant effect on root shoot ratio and the F2 treatment had the highest average root shoot ratio when compared with F1 and F2 treatment The single factors of irrigation or fertilizer significantly affected the tomato yield and water use efficiency and the interaction of fertilizer and irrigation had a great significant effect on the yield result The average tomato yield in W1 was 5 99 13 54 higher than W2 W3 treatments in 2012 Tomato fruit numbers was positively related to tomato yield but the single fruit weight had no correlation with fruit yield The crop water consumption was positively related to irrigation amount and there was no significant trend between fertilizer and crop water consumption while fertilizer rate had an obvious promoting effect on crop water consumption According to the field experimental and comprehensive consideration of tomato yield and water use efficiency we recommend irrigation water was ranged from 151 12 to 207 76 mm and fertilizer rate was ranged from 453 58 to 461 08 kg hm 2 upper limit N213 45 P 2 O 5 106 72 K 2 O133 41 kg hm 2 lower limit N216 98 P 2 O 5 108 49 K 2 O135 61 kg hm 2 Keyword Tomato water use efficiency dry matter fertigation multiple regression 引言 滴灌施肥是將施肥與滴灌相結(jié)合的一項農(nóng)業(yè)技術(shù) 通過滴灌系統(tǒng)及灌水器輸送水分和肥料到作物 根區(qū) 供作物吸收和利用 這種灌溉施肥方式在提高作物產(chǎn)量的同時 減少灌溉水和肥料的損失 大 幅度提高了水分和肥料的利用效率 是目前農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)中較高效利用水分養(yǎng)分的田間管理技術(shù) 1 2 從 20 世紀(jì)開始 滴灌施肥技術(shù)在我國大面積推廣應(yīng)用 在滴灌施肥條件下 作物產(chǎn)量和水肥利用效 率比常規(guī)灌水施肥提高 20 30 3 水肥田間管理是影響作物生長發(fā)育和生產(chǎn)力水平提高的重要因 素 其相互促進(jìn) 相互制約 4 水分和養(yǎng)分的結(jié)合能有效提高水肥資源的利用率 獲得更高的生產(chǎn)和 生態(tài)效益 因而 進(jìn)一步研究作物產(chǎn)量和水分利用效率對水肥交互作用的響應(yīng)機理 具有重要的理論 和現(xiàn)實意義 番茄在我國和其他國家都深受歡迎 原因主要有以下幾個方面 5 一方面番茄的口感比較好 并 且對人體有很多好處 富含維生素 A 和 C 另一方面番茄是番茄紅素的主要來源 也是美味佳肴的必 備原料 另外 番茄還具有抗癌 以及預(yù)防早期癌細(xì)胞擴散等功效 然而 番茄產(chǎn)量受水肥管理影響 較大 為此前人對番茄水肥管理開展了大量研究工作 6 9 結(jié)果表明 灌水量和施肥量對番茄生長有 明顯的耦合交互作用 合理的灌溉指標(biāo)有利于番茄的生長 產(chǎn)量和水分利用效率的提高 孫文濤等研 究表明影響番茄產(chǎn)量對灌水的敏感性大于施肥 灌水量和施鉀肥量有顯著的交互作用 其次是氮肥 而水肥對番茄產(chǎn)量的影響均表現(xiàn)為開口向下的拋物線趨勢 10 Kuscu 等 11 通過滴灌技術(shù)研究 滴灌施 肥技術(shù)能夠節(jié)約用水 33 提高灌溉水分利用效率 42 同時 顯著提高番茄產(chǎn)量 此外 有學(xué)者 12 13 研究了滴灌施肥處理對番茄生長指標(biāo) 根系干物質(zhì) 產(chǎn)量和水分利用效率的影響 但較少學(xué)者指出灌 水和施肥對各指標(biāo)的影響順序 以及同時考慮各指標(biāo)相對較優(yōu)時的水肥管理技術(shù) 本試驗通過溫室大棚滴灌施肥研究灌水量和施肥量對番茄生長 產(chǎn)量和水分利用效率的影響 揭 示水肥供應(yīng)對番茄生長的影響 以及水肥供應(yīng)對番茄產(chǎn)量和水分利用效率的響應(yīng)規(guī)律 采用多元回歸 和歸一化處理 綜合考慮水肥投入對番茄產(chǎn)量和水肥利用效率的影響 提出相對較優(yōu)的灌水量和施肥 量 為溫室番茄田間管理提供理論基礎(chǔ) 1 材料與方法 1 1 試驗材料 試驗場地位于西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室日光溫室 試驗地處東經(jīng) 108 04 北緯 34 20 海拔高度 522 m 試驗區(qū)域為暖溫帶半濕潤氣候帶 多年平均氣溫 13 平均 降水量 645 mm 其中降雨主要在 7 9 月份 多年平均蒸發(fā)量 1400 mm 試驗場地土壤為重壤土 0 80 cm 土壤基本理化性質(zhì)為 有機質(zhì)質(zhì)量比 15 02 g kg 全氮質(zhì)量比 0 87 g kg 全磷質(zhì)量比 0 55 g kg 全鉀 K 2 O 質(zhì)量比 16 8 g kg pH 值 8 14 田間持水率為 23 25 質(zhì)量含水率 凋萎含水率 為 8 5 供試番茄品種為金鵬 10 號 Lycopersicum esculentum Mill cv Jinpeng 10 2012 年 3 月 21 日播種 2013 年 3 月 31 日播種 滴灌施肥用的氮 磷和鉀肥分別為尿素 N 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 46 磷酸二銨 N 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 16 P 2 O 5 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 44 和氯化鉀 K 2 O 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 60 試驗溫室的長度 跨度和高度分別為 76 m 7 5 m 和 2 8 m 滴灌施肥設(shè)備采用液壓比例施肥泵 裝置控制 設(shè)備主要由水源 水泵 旋翼式水表 比例施肥泵和輸配水管道系統(tǒng)等組成 滴灌管為內(nèi) 鑲式圓柱滴頭滴灌管 內(nèi)徑 8 mm 滴頭間距 30 cm 滴頭流量 2 L h 滴灌工作壓力 0 3 MPa 1 2 試驗設(shè)計 灌溉依據(jù)參考作物蒸發(fā)蒸騰量 肥料處理的 N P 2 O 5 K 2 O 用量不同 以充分灌水 100 ET 0 當(dāng)?shù)赝扑]施肥量 F 為 240 120 150 kg hm 2 為基礎(chǔ) 設(shè)灌水和施肥 2 因素 3 個滴灌水量 W1 100 ET 0 W2 75 ET 0 W3 50 ET 0 和 3 個施肥水平 F1 240 120 150 kg hm 2 F2 180 90 112 5 kg hm 2 F3 120 60 75 kg hm 2 共 9 個處理 各處理 3 次重復(fù) F2 為 75 推薦施肥量 F3 為 50 推薦施肥 量 隨機區(qū)組排列 小區(qū)長 6 m 寬 3 75 m 面積 22 5 m 2 小區(qū)間采用 60 cm 隔水板做防滲隔離 小 區(qū)采用當(dāng)?shù)氐湫偷臏蠅鸥材しN植模式 番茄起壟時 1 管 2 行布置 行距 50 cm 株距 45 cm 每個小 區(qū)定植 78 株 具體布置如圖 1 所示 74 m 7 4 m 6 7 m 1 3 m 0 25 m0 25 m 6 0 m 0 45 m 圖 1 試驗滴灌施肥布置圖 Fig 1 Sketch of the fertigation experimental arrangement system 1 3 灌水與施肥 2012 年 3 月 21 日定植 2013 年 3 月 31 日定植 定植和緩苗時共灌水 40 mm 處理開始后平均 每 7d 灌 1 次水 7 d 的每日蒸發(fā)蒸騰量由溫室 HOBO 氣象站采集 ET 0 計算采用日光溫室 Penman Monteith 修正公式 14 每株留 4 穗果 從定植到拉秧 W1 W2 和 W3 灌水總量分別為 279 54 mm 219 66 mm 和 159 77 mm 每個灌水處理小區(qū)的首部單獨安裝了水表 僅灌水不施肥時 所有灌 水處理同時進(jìn)行 用水表精確控制每個灌水處理的水量 番茄的生長具有階段性 根據(jù)番茄生育周期 滴灌施 N P 2 O 5 和 K 2 O 肥分 5 次通過滴灌系統(tǒng)施 入 2012 年 5 次施肥時間依次為 定植后 10 d 定植后 25 d 定植后 46 d 第 1 穗果膨大期 定 植后 60 d 第 2 穗果膨大期 定植后 74 d 第 3 穗果膨大期 2013 年 5 次施肥時間依次為 定 植后 10 d 定植后 22 d 定植后 43 d 第 1 穗果膨大期 定植后 66 d 第 2 穗果膨大期 定植后 85 d 第 3 穗果膨大期 前 2 次施肥量各占總量的 12 5 后 3 次施肥量各占總量的 25 施肥時 在前 1 2 d 將所需的施肥量按肥料種類和施肥水平溶于 9 個桶中 并保證每一種肥料的濃度相同 母 液濃度相同 施肥時控制肥液比率為 4 將 3 個施肥量分別進(jìn)行 即一個施肥處理結(jié)束后再進(jìn)行 下一個施肥處理 為了保證能將本次的施肥量完全施入 在施肥的過程中選擇先施肥后灌水的方式 將帶走肥液所需的水量計入本次灌水量之內(nèi) 15 1 4 測定內(nèi)容及方法 株高和莖粗測定 每個處理選 3 株用標(biāo)簽標(biāo)記 每隔 15 20 d 用卷尺測定株高 用游標(biāo)卡尺測 定莖粗 葉片擴展速率測定 從植株底部向上數(shù)至第 8 個葉片進(jìn)行標(biāo)記 番茄定植后 每隔 20 d 左右分 別測定各葉片的葉長 L 和葉寬 W 計算葉面積 S 每個處理重復(fù) 3 次 15 根系測定 在生育末期進(jìn)行根系樣品采集 每個處理隨機選取番茄 3 株 采用挖掘法取樣 以植 株為中心 在 60 cm 40 cm 60 cm 的樣方內(nèi) 將整根取出 用清水沖洗 去除雜物 放入干燥箱 在 105 殺青 30 min 然后于 75 干燥 72 h 冷卻后用電子天平稱質(zhì)量 產(chǎn)量測定 2012 年從 5 月 29 日開始采摘 至 7 月 22 日結(jié)束 平均每 4 5 d 進(jìn)行 1 次測產(chǎn) 共 取 13 次 2013 年從 5 月 21 日開始 至 7 月 20 日結(jié)束 測產(chǎn) 15 次 每個小區(qū)取 3 個重復(fù) 每個重 復(fù)標(biāo)記 12 株 每次收獲時將各計產(chǎn)小區(qū)分別稱質(zhì)量 計算產(chǎn)量 溫室番茄植株耗水量 水分利用效率計算公式如下 采用水量平衡法計算不同時段內(nèi)番茄的耗水量 ET c ET c P r I U R D W 1 式中 P r 有效降雨量 mm I 灌水量 mm U 地下水補給量 mm R 徑流量 mm D 深 層滲漏量 mm W 試驗初期和末期 0 100 cm 土壤水分變化量 mm 由于溫室內(nèi)沒有降雨 故 P r 0 對于滴灌 每次灌水量較少 最大灌水量 24 3 mm 故 R 和 D 可以忽略不計 地下水位在 50 m 以下 故 U 也可忽略不計 式 1 簡化為 ET c I W 2 水分利用效率 Water use efficiency WUE 計算公式為 V WUE Y ET c 3 式中 Y 番茄產(chǎn)量 kg hm 2 V WUE 水分利用效率 kg m 3 1 5 數(shù)據(jù)分析 株高 莖粗 葉面積擴展速率 產(chǎn)量和水分利用效率用 Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)計算 用 SAS V8 和 SPSS 16 0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析 Tukey HSD 用 Sigmaplot10 0 和 Origin8 0 作圖 2 結(jié)果與分析 2 1 水肥供應(yīng)對番茄形態(tài)指標(biāo)的影響 2 1 1 株高 水肥在番茄的整個生長過程中起重要作用 番茄通過根系吸收土壤中的水分和養(yǎng)分 進(jìn)行光合作 用 合成碳水化合物 不同水肥供應(yīng)對番茄株高的影響如圖 2 所示 圖中 不同字母表示差異顯著 在 2012 年 移植后 23 d 灌水量和施肥量對番茄株高影響極顯著 表 1 水肥交互作用對番茄株高 影響顯著 但 2013 年結(jié)果表明水肥交互作用對番茄株高影響不明顯 F1 處理的株高顯著高于其他施 肥水平 W2F1 處理的株高最大 為 40 75 cm 這與 2013 年結(jié)果相似 因此 在番茄移栽 23 d 前 最佳處理為 W2F1 移栽后 37 d 不同灌水處理間番茄株高差異不明顯 水肥交互作用對番茄的株高 影響不顯著 W3 處理平均株高增加值最大 為 39 05 cm 高于 W1 36 35 cm 和 W2 35 03 cm 處理的株高增加值 隨著生育期的推進(jìn) 番茄株高在移栽后 53 d W3 處理的株高增加速度大于 W1 和 W2 處理 但不同灌水量處理之間差異不顯著 移栽后 70 80 2013 年 d 番茄的株高增加速度 較移栽后 53 60 d 顯著降低 這個階段番茄的營養(yǎng)生長主要集中在果實部位 在番茄移栽后 70 80 d 水肥處理對株高的影響不顯著 圖 2 水肥供應(yīng)對番茄整個生育期株高的影響 Fig 2 Effects of irrigation and fertilizer on tomato height in whole growth stages a 2012 年 b 2013 年 表 1 水肥供應(yīng)對番茄株高 莖粗和葉片擴展速率的方差分析 Tab 1 Variance analysis of irrigation and fertilizer on plant height stem diameter and leaf growth rate per plant 指標(biāo) 因素 2012 年 2013 年 23 37 53 70 20 40 60 80 株高 灌水 0 009 0 053 0 001 0 367 0 001 0 008 0 021 0 260 施肥 0 001 0 048 0 072 0 387 0 017 0 017 0 013 0 203 水肥交互 0 03 0 078 0 028 0 263 0 21 0 156 0 059 0 528 莖粗 灌水 0 076 0 047 0 07 0 172 0 001 0 001 0 001 0 001 施肥 0 001 0 001 0 006 0 001 0 003 0 001 0 001 0 001 水肥交互 0 012 0 621 0 948 0 693 0 622 0 234 0 373 0 065 葉片 擴展 速率 灌水 0 001 0 463 0 566 0 071 0 001 0 008 0 001 0 141 施肥 0 001 0 006 0 019 0 018 0 001 0 001 0 001 0 313 水肥交互 0 464 0 943 0 845 0 626 0 003 0 001 0 001 0 003 注 表中字母表示不同處理間差異達(dá)到 5 顯著性水平 分別表示 P 0 05 P 0 01 和 P 0 001 2 1 2 莖粗 作物莖部是輸送養(yǎng)分和水分的主要載體 以及支持葉部 花和果實穩(wěn)定的作用 還有光合作用和 貯藏營養(yǎng)物質(zhì)的功能 水肥供應(yīng)對番茄整個生育期莖粗的影響如圖 3 所示 2012 年 移栽后 23 d 不同灌水處理之間的差異不顯著 施肥對番茄莖粗的影響極顯著 水肥交互作用對莖粗的影響顯著 表 1 莖粗最大值為 W2F1 處理 8 90 mm 2013 年與 2012 年結(jié)果不同 灌水量和施肥量單因素對番 茄莖粗的影響極顯著 但水肥交互作用對番茄的莖粗影響不顯著 移栽后 37 d 番茄莖粗增加速率顯 著下降 莖粗增加值范圍為 0 90 2 21 mm 最大莖粗增加值出現(xiàn)在 W1F1 處理 與移栽后 23 d 的結(jié) 果不同 可能隨著番茄的生長 W2 處理的灌水量與番茄生長所需的土壤水分有差距 W1 顯著促進(jìn) 番茄莖粗的增加 在相同灌水處理下 F3 處理的莖粗顯著低于其他處理 施肥對番茄莖粗的影響為 極顯著 結(jié)果表明 移栽后 23 37 d 是番茄莖粗積累的需肥關(guān)鍵期 移栽后 53 d 番茄莖粗增加速 率繼續(xù)下降 增加范圍為 0 59 1 04 mm 番茄莖粗增加與灌水量無顯著性關(guān)系 與施肥量有顯著的 關(guān)系 水肥交互作用對番茄莖粗的影響不顯著 移栽后 70 d 不同水肥供應(yīng)處理之間無顯著性差異 在相同灌水處理下 番茄莖粗增加最大值為 F1 處理 不同施肥處理之間差異顯著 莖粗的增長為番 茄果實的累積提供養(yǎng)分運移場所 對施肥需求明顯增加 在整個生育期 番茄莖粗與施肥量差異極顯 著 水肥交互作用對番茄的莖粗無顯著性影響 圖 3 水肥供應(yīng)對番茄整個生育期莖粗的影響 Fig 3 Effects of irrigation and fertilizer on tomato stem diameter in whole growth stages a 2012 年 b 2013 年 2 1 3 葉片擴展速率 葉片的主要功能是吸收陽光和二氧化碳 進(jìn)行光合作用 番茄葉片對番茄產(chǎn)量形成有重要的作用 水肥供應(yīng)對番茄葉片擴展速率的影響如圖 4 所示 在 2012 年 葉片擴展速率的總體變化趨勢為 先 迅速增加 增加速度迅速下降 增加速度緩慢 增加速度趨于穩(wěn)定 2013 年的變化趨勢與 2012 年相 似 但 2013 年生育后期 出現(xiàn)葉片衰老 甚至出現(xiàn)負(fù)增長現(xiàn)象 W3 處理在番茄后期生長過程中 不 能滿足葉片蒸發(fā)蒸騰耗水所需 葉片擴展速率出現(xiàn)負(fù)增長 在 2012 年 移栽后 23 d 灌水和施肥單 因素對番茄的葉片擴展速率影響極顯著 水肥交互作用對葉片擴展速率的影響不顯著 表 1 移栽 后 23 37 d 葉片的增長速率呈線性增加 葉片擴展速率最大值為 4 53 cm 2 葉 d 不同灌水處理之 間葉片擴展速率差異不顯著 不同施肥處理的差異極顯著 水肥交互作用對番茄葉片擴展速率影響不 顯著 F2 處理的葉片擴展速率最大 結(jié)果表明 施肥對葉片擴展速率的影響大于灌水 結(jié)果與 2013 年相同 但 2013 年的水肥交互作用對番茄的葉片擴展速率影響極顯著 移栽后 37 53 d 葉面積仍 然增加 但增加速度迅速下降 葉片增加幅度為 1 25 2 34 cm 2 葉 d 移栽后 53 70 d 葉片增加速 度緩慢 葉片最大增加幅度僅為 1 47 cm 2 葉 d 灌水和施肥對番茄葉片擴展速率的影響比前期減弱 結(jié)果表明 F2 處理的葉片擴展速率顯著大于 F1 和 F3 施肥處理 相同施肥處理下 不同灌水處理之 間的葉片擴展速率無顯著性差異 葉片擴展速率與施肥的敏感性大于灌水處理 圖 4 水肥供應(yīng)對番茄整個生育期葉片擴展速率的影響 Fig 4 Effects of irrigation and fertilizer on tomato leaf growth rate in whole growth stages a 和 b W1 c 和 d W2 e 和 f W3 2 2 水肥供應(yīng)對番茄干物質(zhì)和根冠比的影響 干物質(zhì)積累是衡量作物有機物質(zhì)積累 營養(yǎng)成分含量的重要指標(biāo) 不同水肥供應(yīng)對番茄干物質(zhì)積 累和根冠比的影響如圖 5 所示 W1F1 處理的干物質(zhì)積累量最大 為 12021 54 kg hm 2 顯著高于其他 處理 干物質(zhì)積累與施肥量和灌水量均正相關(guān) 施肥量對番茄干物質(zhì)積累影響顯著 相同施肥水平下 灌水對番茄干物質(zhì)積累影響不明顯 結(jié)果表明 施肥處理對番茄干物質(zhì)積累的影響大于灌水處理 W1 處理的根系干物質(zhì)平均重量為 221 93 kg hm 2 比 W2 W3 處理分別高 6 96 20 40 莖 葉和 果實都有相同的規(guī)律 但 W2 和 W1 處理的果實無顯著性差異 2012 年 W1 處理比 W2 處理高 5 99 2013 年高 5 59 根冠比是植株根系和冠層積累干物質(zhì)量的比值 主要用來表征光合產(chǎn)物在植株體內(nèi)的分配特征 也是衡量植物營養(yǎng)指標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù) 2012 年不同灌水處理之間的根冠比無顯著性差異 2013 年不同 灌水和施肥處理差異極顯著 灌水和施肥處理交互作用對番茄根冠比影響顯著 不同灌水處理下 F2 處理的根冠比顯著高于 F1 F3 結(jié)果表明 F2 處理有利于番茄對土壤養(yǎng)分的吸收和利用 圖 5 水肥供應(yīng)對番茄干物質(zhì)積累和根冠比的影響 Fig 5 Effects of irrigation and fertilizer on tomato dry biomass and root shoot ratio in whole growth stages a 2012 年 b 2013 年 2 3 水肥供應(yīng)對番茄產(chǎn)量 果數(shù)和單果質(zhì)量的影響 不同灌水水平和施肥水平對番茄產(chǎn)量 果數(shù)和單果質(zhì)量的影響如表 2 所示 從 2 年試驗可以看出 灌水和施肥對番茄產(chǎn)量影響顯著 水肥交互作用對番茄產(chǎn)量影響極顯著 水肥綜合影響效果明顯 在 2012 年 相同灌水水平下 W1 處理的番茄平均產(chǎn)量最大 比 W2 W3 處理分別高 5 99 和 13 54 在 2013 年 W1 處理的番茄平均產(chǎn)量最大 比 W2 W3 處理分別高 9 02 和 16 20 在相同施肥投 入下 增加灌水量 番茄產(chǎn)量顯著增加 2013 年番茄產(chǎn)量增加值大于 2012 年 可能與 2012 年施肥 處理殘留肥料有關(guān) 另外與氣象因素有關(guān) 2013 年的耗水量大于 2012 年 2012 年 在相同灌水水平 下 F1 處理番茄平均產(chǎn)量比 F2 F3 大 3 93 和 12 39 2013 年分別大 4 56 和 14 16 結(jié)果表明 番茄產(chǎn)量對灌水的敏感程度大于施肥 灌水和施肥對番茄果數(shù) 單果質(zhì)量均無顯著性影響 番茄果數(shù) 與灌水量和施肥量呈正相關(guān)關(guān)系 2012 年 W1 處理的果數(shù)平均值比 W2 W3 高 6 16 和 14 25 2013 年為 3 07 和 9 81 單果質(zhì)量與番茄產(chǎn)量無正相關(guān)關(guān)系 表 2 水肥供應(yīng)對番茄產(chǎn)量 果數(shù)和單果質(zhì)量的影響 Tab 2 Effects of irrigation and fertilizer on tomato yield fruit number and fruit weight per plant 灌水水平 施肥水平 2012 年 2013 年 產(chǎn)量 t hm 2 果數(shù) 個 單果質(zhì)量 g 產(chǎn)量 t hm 2 果數(shù) 個 單果質(zhì)量 g W1 F1 96 7 1 25a 13 2 0 15b 183 5 0 27a 97 1 1 75a 15 0 29a 186 3 0 3a F2 90 6 1 68b 14 8 0 76a 153 2 10 66c 91 1 1 44b 14 3 0 29a 183 9 6 71ab F3 79 3 2 01d 12 6 0 05bc 157 3 3 36bc 77 9 1 27e 12 7 0 41cd 177 8 63abc W2 F1 87 3 1 67bc 13 3 1 16b 164 4 11 21bc 85 1 24c 14 5 0 53ab 168 6 3 7c F2 85 1 2 19c 12 4 0 91bc 171 6 8 14ab 81 9 1 57d 13 4 0 06bc 176 6 2 6abc F3 78 2 1 19de 12 4 0 71bc 158 5 6 65bc 75 2 0 47e 12 8 0 71c 169 4 10 38bc W3 F1 79 6 3 03d 13 0 35b 152 7 1 66c 77 8 0 65e 13 2 0 29c 170 1 5 2bc F2 77 5 2 2de 11 3 0 15cd 172 3 7 21ab 75 1 1 21e 13 0 65c 167 4 5 67c F3 73 4 2 56e 10 5 0 05d 174 3 6 91ab 70 0 87f 11 7 0 47d 172 4 77abc 顯著性檢驗 P 值 P value of significance test 灌水 0 004 0 155 0 97 0 002 0 144 0 247 施肥 0 001 0 074 0 623 0 011 0 027 0 729 水肥交互 0 001 0 004 0 001 0 007 0 327 0 145 注 表中字母表示不同處理間差異達(dá)到 5 顯著性水平 分別表示 P 0 05 P 0 01 和 P 0 001 2 4 番茄產(chǎn)量與果數(shù) 單果質(zhì)量的關(guān)系 連續(xù)兩年番茄產(chǎn)量與果數(shù) 單果質(zhì)量的關(guān)系如圖 6 所示 果數(shù) 單果質(zhì)量與番茄產(chǎn)量都有線性關(guān) 系 番茄產(chǎn)量隨著果數(shù)和單果質(zhì)量的增加而增加 但果數(shù)和番茄產(chǎn)量有極顯著關(guān)系 番茄的單果質(zhì)量 與產(chǎn)量無顯著性關(guān)系 番茄與果數(shù)的相關(guān)關(guān)系 R 2 0 535 大于番茄與單果質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系 R 2 0 109 結(jié)果表明 番茄產(chǎn)量增加與果數(shù)的關(guān)系大于與單果質(zhì)量 這與 Aujla 等采用水肥供應(yīng)對茄子的試驗結(jié) 果相近 茄子的產(chǎn)量與個數(shù)呈強相關(guān)關(guān)系 R 2 0 8028 因而 不同水肥供應(yīng)對鮮果重的主要影響因 素是茄子個數(shù) 16 圖 6 水肥供應(yīng)條件下番茄產(chǎn)量與果數(shù) 單果質(zhì)量的關(guān)系 Fig 6 Relationships between the tomato yield and fruit number fruit weight per plant 2 5 水肥供應(yīng)對番茄水分利用效率和耗水量的影響 作物水分利用效率是農(nóng)田蒸騰耗水所制造的生物產(chǎn)量 是衡量作物對土壤水分吸收和利用過程的 重要指標(biāo) 不同水肥供應(yīng)對番茄水分利用效率和耗水量的關(guān)系如圖 7 所示 灌水量對番茄水分利用效 率的影響極顯著 水分利用效率與灌水量負(fù)相關(guān) W3F1 處理的水分利用效率最大 2012 年為 44 96 kg m 3 2013 年為 47 66 kg m 3 減小灌水量 水分利用效率將增大 2012 年 W3 處理的水分利用效率 比 W1 W2 大 27 32 和 18 70 2013 年 W3 處理的水分利用效率比 W1 W2 大 31 24 和 20 83 施肥處理與番茄的水分利用效率呈正相關(guān) 增加施肥量 水分利用效率將減小 2012 年 F3 處理的水 分利用效率比 F1 F2 大 13 31 和 10 01 2013 年 F3 處理的水分利用效率比 F1 F2 大 14 83 和 10 67 這說明灌水對番茄水分利用效率的影響大于施肥對番茄水分利用效率的影響 耗水量與作物 生長狀況密切相關(guān) 是作物生長過程的凈耗水量 具有不可逆轉(zhuǎn)性 從 2 年的試驗可以看出 作物耗 水量與灌水量正相關(guān) 與施肥量無顯著性關(guān)系 施肥對作物耗水有促進(jìn)作用 相同灌水處理下 不同 施肥處理之間的耗水量相近 結(jié)果表明 作物耗水量對灌水的響應(yīng)大于施肥處理 圖 7 水肥供應(yīng)對番茄水分利用效率和耗水量的影響 Fig 7 Effects of irrigation and fertilizer on water use efficiency and evapotranspiration of tomato Columns with the same letter represent values that are significant at the 5 probability level 2 6 優(yōu)化番茄產(chǎn)量和水分利用效率確定灌水 施肥指標(biāo) 本文以灌水量和施肥量為自變量 分別以產(chǎn)量 水分利用效率為因變量 進(jìn)行回歸分析 回歸分 析結(jié)果如表 2 所示 結(jié)果表明 水肥供應(yīng)量對番茄產(chǎn)量和水分利用效率影響均為極顯著水平 P 0 01 決定系數(shù)均在 0 99 以上 根據(jù) 2012 年的最大灌水量 最小灌水量 最大施肥量和最小施肥量 通過 極值問題求解方法 分別計算表 2 中番茄產(chǎn)量 水分利用效率的最大值 當(dāng)回歸方程達(dá)到最大值時的 灌水量和施肥量分別為 151 12 mm 453 58 kg hm 2 同理 求得 2013 年回歸方程達(dá)到最大值時的灌水 量和施肥量分別為 207 76 mm 461 08 kg hm 2 假定番茄產(chǎn)量和水分利用效率同等重要 二者所占比 例均為 0 5 進(jìn)行歸一化處理 并加權(quán)平均 則得到綜合產(chǎn)量和水分利用效率的歸一化方程 分別為 2012 Y Y W 1 18 4 83 10 3 W 7 62 10 4 F 6 80 10 6 W 2 1 42 10 6 F 2 3 62 10 6 WF 2013 Y Y W 1 33 7 11 10 3 W 1 18 10 3 F 1 21 10 5 W 2 1 75 10 6 F 2 3 02 10 6 WF 式中 Y Y W 為綜合考慮番茄產(chǎn)量和水分利用效率的歸一化方程 W 為灌水量