基于微潤灌溉大棚番茄對施肥運籌的響應(yīng).pdf

節(jié) 水 灌 溉 2021 年 第4 期 基 于 微 潤 灌 溉 大 棚 番 茄 對 施 肥 運 籌 的 響 應(yīng) 廉 旭 瑞 申 麗 霞 朱 羽 萌 楊 玫 李 京 玲 太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院 太原030024 摘 要 為 探 究 微 潤 灌 溉 下 不 同 施 肥 運 籌 對 大 棚 番 茄 生 長 的 影 響 將 番 茄 定 植 于 大 棚 內(nèi) 的 種 植 箱 中 設(shè) 置 施 肥 濃 度 分 別 為200mg L N1 全 生 育 期 濃 度 為200mg L 200 400mg L N2 苗 期 濃 度 為200mg L 結(jié) 果 期 成 熟 期 為400mg L 400mg L N3 全 生 育 期 濃 度 為400mg L 400 800mg L N4 苗 期 濃 度 為400mg L 結(jié) 果 期 成 熟 期 為800mg L 800mg L N5 全 生 育 期 濃 度 為800mg L 5 組 不 同 處 理 測 定 番 茄 全 生 育 期 的 含 水 率 莖 粗 株 高 葉 面 積 產(chǎn) 量 及 灌 溉 水 分 生 產(chǎn) 率 等 指 標(biāo) 研 究 表 明 不 同 施 肥 濃 度 各 處 理 土 壤 含 水 率 差 異 不 顯 著 N4 N5 處 理 的 番 茄 各 項 生 長 指 標(biāo) 差 異 不 顯 著 且 優(yōu) 于 其 余 處 理 說 明 施 肥 對 土 壤 含 水 率 影 響 較 小 但 隨 著 施 肥 濃 度 的 增 加 番 茄 的 產(chǎn) 量 及 其 余 生 長 指 標(biāo) 增 長 明 顯 施 肥 濃 度 前 少 后 多 的N4 處 理 番 茄 長 勢 及 產(chǎn) 量 不 弱 于N5 處 理 因 此 苗 期 減 少 施 肥 開 花 坐 果 期 追 肥 與 全 生 育 期 保 持 較 高 濃 度 施 肥 是 微 潤 灌 溉 水 肥 一 體 化 種 植 番 茄 的 有 效 施 肥 措 施 關(guān) 鍵 詞 大 棚 番 茄 微 潤 灌 溉 施 肥 運 籌 生 長 指 標(biāo) 中 圖 分 類 號 S275 文 獻 標(biāo) 識 碼 A 廉 旭 瑞 申 麗 霞 朱 羽 萌 等 基 于 微 潤 灌 溉 大 棚 番 茄 對 施 肥 運 籌 的 響 應(yīng) J 節(jié) 水 灌 溉 2021 4 82 85 LIANXR SHENLX ZHUYM etal Responseoftomatoingreenhousebasedonmoistube irrigationtofertilizerapplication J Water SavingIrrigation 2021 4 82 85 ResponseofTomatoinGreenhouseBasedonMoistube irrigationtoFertilizerApplication LIAN Xu rui SHEN Li xia ZHU Yu meng YANG Mei LI Jing ling CollegeofwaterconservancyandEngineering TaiyuanUniversityoftechnology Taiyuan030024 China Abstract Inordertoexploretheinfluenceofdifferentfertilizationstrategiesonthegrowthoftomatoesingreenhousesundermicro moisture irrigation inthisstudy thetomatoeswereplantedinaplantingboxinthegreenhouse thefertilizationconcentrationwasrespectivelysetto fivedifferenttreatments namely200mg L N1 theconcentrationduringthewholegrowthperiodis200mg L and200 400mg L N2 200 mg Lintheseedlingstage 400mg Linthefruitingandmaturestages 400mg L N3 400mg Linthewholegrowthperiod 400 800mg L N4 seedlingPhaseconcentrationis400mg L fruitingphase maturityphaseis800mg L 800mg L N5 wholegrowthperiod concentrationis800mg L andtheindexesofmoisturecontent stemthickness Plantheight leafarea yieldandwateruseefficiency duringthewholegrowthperiodweremeasured Theresultsshowedthattherewasnosignificantdifferenceinsoilwatercontentamong treatmentswithdifferentfertilizationconcentrations andthedifferencesinvariousgrowthindexesoftomatounderN4andN5treatments werenotsignificantandbetterthanthoseunderothertreatments indicatingthatfertilizationhadlittleeffectonsoilwatercontent However withtheincreaseoffertilizationconcentration theyieldandresidualgrowthindexesoftomatoincreasedsignificantly Thetomatogrowthand yieldofN4treatmentwithlessfertilizerconcentrationbeforeandmorefertilizerconcentrationlaterwerenotweakerthanthatofN5treatment Therefore reducing fertilizer application at seedling stage topdressing at flowering and fruit setting stage and maintaining high concentrationoffertilizerapplicationduringthewholegrowthperiodwereeffectivefertilizationmeasuresfortheintegratedcultivationof tomatowithwaterandfertilizerundermicro wateringirrigation Keywords greenhousetomato micro moistirrigation fertilizationmanagement growthindex 我國作為農(nóng)業(yè)大國 農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開水資源的支持 為 了提高水資源利用率 促進農(nóng)業(yè)發(fā)展 加強高效節(jié)水型農(nóng)業(yè) 文 章 編 號 1007 4929 2021 04 0082 04 收 稿 日 期 2020 11 13 基 金 項 目 山西省自然科學(xué)基金項目 201801D121266 201901D111059 山西省重點研發(fā)計劃重點項目 201703D211020 2 作 者 簡 介 廉旭瑞 1997 男 碩士研究生 研究方向為節(jié)水灌溉技術(shù) E mail 928896597 通 訊 作 者 申麗霞 1968 女 教授 從事水肥資源高效利用研究 E mail shenlixia919 82 基 于 微 潤 灌 溉 大 棚 番 茄 對 施 肥 運 籌 的 響 應(yīng) 廉 旭 瑞 申 麗 霞 朱 羽 萌 等 研究有著重要意義 1 微潤灌溉是一種新型地下灌溉技術(shù) 以 連續(xù)灌溉方式不間斷地向作物根系供應(yīng)適量水分 使植物吸 水過程與田間灌溉過程具有同步性 它是將膜技術(shù)引入灌溉 領(lǐng)域 利用半透膜的單向滲透性能 以緩慢出流的方式為作 物根區(qū)土壤適時 適量提供水分 始終使根區(qū)土壤保持濕潤 狀態(tài) 從而達到灌溉目的 2 該灌溉技術(shù)具有棵間蒸發(fā)小 水 分利用率高及促進作物增產(chǎn)等諸多優(yōu)點 3 本課題組在前期已 經(jīng)進行了大量關(guān)于微潤灌溉水肥一體化的研究 包括樊耀等 4 研究了微潤灌溉下施氮水平對大棚辣椒生長的影響 郭晗笑 等 5 探究了微潤灌溉水肥一體化對空心菜生長的影響 得出壓 力水頭為1 5m時作物的產(chǎn)量及耗水量優(yōu)于本課題組已進行試 驗的其余水頭 他們關(guān)于微潤灌溉水肥一體化的研究在作物 的整個生育期內(nèi)施肥濃度不發(fā)生改變 而作物在不同生育期 內(nèi)對肥料的需求是不同的 以番茄為例 番茄的栽培技術(shù)經(jīng) 過多年的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟 但由于我國一部分農(nóng)戶對番茄 種植不夠重視 施肥具有盲目性 使得番茄產(chǎn)量達不到預(yù) 期 6 7 因此 該試驗以番茄為研究對象 探究微潤灌溉水肥 一體化條件下不同施肥運籌對番茄生長的影響 為微潤灌溉 水肥一體化下番茄的種植提供參考 1 材 料 與 方 法 1 1 研 究 區(qū) 概 況 試驗于2019年4 7月在山西省太原市太原理工大學(xué)水利 學(xué)院 海拔800m 37 87 E 112 55 N 進行 該區(qū)域?qū)儆跍?帶半干旱季風(fēng)性氣候 日照充足 雨熱同步 晝夜溫差較大 年平均氣溫10 3 年降水量457mm 年日照總時數(shù)2675 8 h 平均無霜期165d 移植番茄幼苗時根部所帶土球為泥炭 土 增加番茄幼苗存活率 試驗用土為質(zhì)地松軟的腐葉土 是由落葉經(jīng)多年堆積腐爛而形成 所含養(yǎng)分非常豐富 1 2 試 驗 設(shè) 計 本試驗在塑料大棚內(nèi)進行 番茄品種選取易成熟的櫻桃 番茄 定植番茄幼苗于木質(zhì)種植箱 90 45 40cm 中 每箱 種植株數(shù)相等 每組處理在種植箱中縱向設(shè)置埋深15cm 間 距30cm的2根微潤管 由高位水箱提供穩(wěn)壓水頭與微潤管相 連 試驗期間將肥料均勻溶解于高位水箱內(nèi) 在作物整個生 育期內(nèi)持續(xù)提供水肥溶液 利用微潤管的單向滲透性能將水 肥輸送到作物根系附近 種植土壤取自山西省太原市尖草坪 區(qū)芮城村 土壤干密度為0 41g cm 3 初始土壤含水率較低 試驗所用肥料為高純度氮肥 設(shè)置相同壓力水頭下施肥濃度 遞增的5組 N1 N5 不同處理 施肥濃度有200 200 400 400 400 800 800mg L5個梯度 其中200 400mg L為番茄結(jié)果期前施肥濃度200mg L 開始結(jié)果后施肥濃度 400mg L 400 800mg L同上 每組處理設(shè)置3個重復(fù)試驗 定期測量這5組處理的土壤含水率 番茄的根系生長情況 莖 粗 株高等 分析壓力水頭不變的情況下 施肥濃度對番茄 生長的影響 1 3 測 定 指 標(biāo) 與 方 法 1 3 1 土 壤 體 積 含 水 率 從番茄幼苗定植于大棚種植箱開始第1次測量 采用烘干 法 每組處理取土位置相同 與微潤管水平距離為5cm 深 度控制在0 15cm 用精度為0 01g的電子秤測量其濕土重 烘箱內(nèi)105 烘8h測其干土重 8 計算出土壤重量含水率 乘 以土壤容重得出土壤體積含水率 試驗間隔7d進行一次 1 3 2 株 高 和 莖 粗 株高是測量植株土表面開始至其最高端的垂直距離 用 普通卷尺進行測量 每組處理測5個植株取平均值 莖粗的測量采用精度為0 01mm的電子游標(biāo)卡尺 測量植 株下端的直徑 每個種植箱測量長勢均勻的2株取平均值 1 3 3 葉 片 面 積 番茄葉片有薯葉 復(fù)葉等類型 該試驗用的櫻桃番茄為 復(fù)葉 由于傳統(tǒng)的摘葉求積法測出的葉面積與實際葉面積相 差較大 網(wǎng)格法測葉面積效率較低 吳遠藩 9 在番茄生長不同 時期對葉面積測量進行大量試驗 通過回歸方程得出4個生長 時期的葉面積計算方法如下 幼苗期 Y 0 3703 X 3 5 1 開花期 Y 0 3105 X 10 8 2 坐果期 Y 0 3608 X 18 8 3 收獲期 Y 0 3607 X 25 2 4 式中 Y為所測葉面積 X為所測葉的長 寬 測量時每個處理選3株番茄植株 每個植株上 中 下各 選2片 測量6片葉子葉長葉寬 葉長指的是該復(fù)葉基部小葉 著生處至先端小葉尖端的長度 葉寬指的是復(fù)葉最寬處的寬 度 取平均值 1 3 4 產(chǎn) 量 和 灌 溉 水 分 生 產(chǎn) 率 番茄坐果時為了保證果實的品質(zhì) 每株番茄在4穗果后摘 心 每穗留5 6個番茄 每組處理用電子秤測5株番茄果實 的重量取平均值作為該組處理的單株產(chǎn)量 按種植密度折算 為單位面積產(chǎn)量 灌溉水分生產(chǎn)率是番茄產(chǎn)量與灌水量的 比值 1 4 數(shù) 據(jù) 處 理 采用MicrosoftExcel對土壤含水率以及番茄株高 葉面 積 產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行處理 繪制折線圖 用SPSS17 0軟件進行 差異顯著性分析 P 0 05 表1 試 驗 處 理 Tab 1 Experimentaltreatment 處理編 號 N1 N2 N3 N4 N5 壓力水 頭 m 1 5 1 5 1 5 1 5 1 5 施肥濃度 苗期 mg L 1 200 200 400 400 800 施肥濃度 結(jié)果期 成熟 期 mg L 1 200 400 400 800 800 83 基 于 微 潤 灌 溉 大 棚 番 茄 對 施 肥 運 籌 的 響 應(yīng) 廉 旭 瑞 申 麗 霞 朱 羽 萌 等 2 結(jié) 果 分 析 2 1 各 處 理 土 壤 含 水 率 隨 時 間 的 動 態(tài) 變 化 該試驗在室外塑料大棚的種植箱內(nèi)進行 不受降雨影響 也無需考慮地下水補給 由于微潤管是地埋方式 地表蒸發(fā) 過小 可忽略不計 可以認為土壤水分變化僅受灌水量及植 物根系對土壤水分吸收2因素的影響 10 從圖1可以看出各處 理土壤體積含水率變化趨勢相似 苗期土壤含水率明顯增大 開花坐果期土壤體積含水率大幅下降后呈現(xiàn)小幅度波動 成 熟期土壤體積含水率普遍上漲而后穩(wěn)定在20 左右 在大棚 種植箱種植的情況下僅考慮番茄根系對土壤含水率造成的影 響 番茄苗期時對水分需求較低 故土壤體積含水率增大明 顯 到了開花坐果期番茄生長較快 需要從土壤中吸取較多 的水分 所以出現(xiàn)快速下降的趨勢 下降至15 左右后 微 潤管對土壤水分的補給與番茄根系對土壤水分的吸收形成動 態(tài)平衡 呈現(xiàn)波動趨勢 番茄開花結(jié)果后進入成熟期 此時 番茄植株生長趨勢減緩 養(yǎng)分主要提供給果實 對土壤水分 的消耗相較于植株生長期明顯下降 所以進入成熟期后土壤 水分含量上漲 并隨著時間的推移土壤體積含水率穩(wěn)定在 20 左右 由此可以看出施肥濃度的變化對土壤體積含水率 的變化影響較小 主要體現(xiàn)在生長過程中土壤體積含水率的 波動上 2 2 不 同 施 肥 運 籌 對 葉 面 積 和 株 高 的 影 響 圖2為相同壓力水頭 不同施肥濃度下番茄葉面積的動 態(tài)變化過程 從圖2可以看出不同施肥濃度處理后的番茄葉面 積生長呈現(xiàn)S形上漲趨勢 且在整個開花結(jié)果期和成熟期 番 茄葉面積生長規(guī)律表現(xiàn)為N5 N4 N3 N2 N1 說明施肥濃度 對葉面積的影響較大 隨著施肥濃度的增加葉面積生長越有 利 對各處理進行差異顯著性檢驗 P 0 05 可得N2 N3 處理差異不顯著 N4 N5差異不顯著 N1與其他處理差異均 顯著 N2 N3與N4 N5差異顯著 對比N1 N2與N3處理 葉面積生長動態(tài)變化相似 N2處理與N3處理葉面積大小相差 較小 而N1處理葉面積較小 N2處理與N3處理僅施肥濃度 有差異 N2處理為結(jié)果期前施肥濃度200mg L 開始結(jié)果后 施肥濃度增加至400mg L N3處理在番茄整個生長周期施肥 濃度保持在400mg L的水平 由此可得番茄苗期及生長發(fā)育 前期生長不需要過多肥料 在開始結(jié)果后對肥料的需求加大 需要更多的養(yǎng)分供給 對比N3 N4與N5處理 可得到相同 結(jié)論 以上結(jié)果可得 番茄種植時苗期及開花期前可減少肥 料的使用 結(jié)果期及成熟期可適當(dāng)增加肥料的使用 這與牛 爽 11 等的研究結(jié)果一致 圖3為相同壓力水頭不同施肥濃度下番茄株高的動態(tài)變化 過程 由圖3可以看出 各處理的番茄株高隨時間推移均呈現(xiàn) 增加趨勢 苗期增長緩慢 開花結(jié)果期株高增長較快 成熟 期番茄株高增長再次變緩 曲線大體符合S形增長 對各處理 株高進行差異顯著性分析 P 0 05 可得 N1處理與其他處 理差異顯著 N2 N3差異不顯著 N4 N5差異不顯著 N2 N3與N4 N5差異顯著 從圖3可以看出N4處理與N5處理的 番茄在各個生長階段株高變化相差不大 且N5處理的番茄株 高始終高于N4處理 N2與N3處理的番茄株高苗期及開花坐 果前期相差不大 開花坐果后期出現(xiàn)交替上升 成熟期最終 株高相差較小 對比N4 N5處理可得 苗期施肥濃度較高的 N5處理番茄株高長勢與施肥濃度較低的N4處理相似 進入開 花結(jié)果期后施肥濃度高的N5處理番茄株高生長速率高于N4處 理 隨著N4處理施肥濃度的升高株高增長速度加快 成熟期 的N4處理與N5處理番茄株高相差不大 說明苗期施肥濃度對 番茄株高的影響較小 開花坐果期施肥濃度越高番茄株高長 勢越好 對比N2 N3處理可得相同結(jié)論 以N3 N4 N5處 理為研究對象可得 相同壓力水頭下施肥濃度越高 番茄株 高生長速率越快 成熟期番茄植株越高 2 3 施 肥 運 籌 對 番 茄 產(chǎn) 量 及 灌 溉 水 分 生 產(chǎn) 率 的 影 響 從表2可以看出 相同壓力水頭不同施肥濃度的各個處理 灌水量相差不大 說明溶解度較高的分析純氮肥 H 2 NCONH 2 對微潤管的入滲量基本沒影響 微潤灌溉的滲水量主要由壓 力水頭的大小決定 而產(chǎn)量受施肥濃度的影響較大 施肥濃 圖1 不 同 施 肥 運 籌 土 壤 含 水 率 的 動 態(tài) 變 化 Fig 1 Dynamicchangesofsoilmoisturecontentwithdifferent fertilizationconcentrations 圖2 不 同 施 肥 運 籌 番 茄 葉 面 積 動 態(tài) 變 化 過 程 Fig 2 Dynamicchangeprocessoftomatoleafareaunderdifferent fertilizationconcentrations 圖3 不 同 施 肥 濃 度 下 番 茄 株 高 動 態(tài) 變 化 過 程 Fig 3 Dynamicchangeprocessoftomatoplantheightunderdifferent fertilizationconcentrations 84 基 于 微 潤 灌 溉 大 棚 番 茄 對 施 肥 運 籌 的 響 應(yīng) 廉 旭 瑞 申 麗 霞 朱 羽 萌 等 度最低的N1處理番茄產(chǎn)量最小 施肥濃度較高的N4處理與 N5處理番茄產(chǎn)量遠高于其余處理 對比N3 N4 N5處理可 得 施肥水平越高番茄產(chǎn)量越高 且苗期減少施肥量對番茄 產(chǎn)量的影響不大 從表2可以看出 灌溉水分生產(chǎn)率呈現(xiàn)的規(guī) 律為N4 N5 N3 N2 N1 在壓力水頭相同的條件下 較高施 肥水平的N4處理產(chǎn)量最高 水分生產(chǎn)率最高 說明施肥濃度 越高 灌溉水分生產(chǎn)率會隨之提高 且苗期減少施肥量對灌 溉水分生產(chǎn)率無顯著影響 所以在種植番茄時 除了合理的 提供灌水量 恰當(dāng)?shù)氖┓史绞揭诧@得尤為重要 2 4 產(chǎn) 量 與 番 茄 株 高 間 的 線 性 關(guān) 系 在本次試驗中 通過對番茄產(chǎn)量與葉面積 株高 土壤 含水率間的關(guān)系進行回歸分析 得出番茄產(chǎn)量與株高在全生 育期內(nèi)有一定相關(guān)性 且在開花結(jié)果前期相關(guān)性最明顯 用 Excel進行線性擬合可得回歸方程為 y 28 661x 3377 2R 2 0 9846 5 式中 y為番茄產(chǎn)量 g m 2 x為開花坐果前期平均株高 cm R 2 為產(chǎn)量與番茄株高間的相關(guān)程度 決定系數(shù) 番茄株高可反映出番茄的部分生長態(tài)勢 為番茄高產(chǎn)奠 定基礎(chǔ) 間接反映番茄產(chǎn)量 3 結(jié) 論 通過研究微潤灌溉相同壓力水頭不同施肥方式下番茄的 生長特性 得出以下結(jié)論 1 在大棚種植箱內(nèi)采用微潤灌溉水肥一體化的方式種 植作物且壓力水頭一致的情況下 土壤含水率受作物生長吸 收的影響 苗期需水量小土壤含水率較大 開花坐果期番茄 生長速率加快 土壤含水率降低 成熟期番茄吸水速率減緩 土壤含水率升高并圍繞某一水平波動 2 番茄的株高 葉面積隨著施肥濃度的增加呈現(xiàn)增長 趨勢 番茄苗期生長不需要過多肥料 各個處理的株高 葉 面積在苗期差異不顯著 開花坐果期與成熟期對肥料的需求 較大 施肥濃度高的處理株高葉面積有明顯優(yōu)勢 3 5個處理的灌水量相差較小 產(chǎn)量與灌溉水分生產(chǎn)率 差異較大 說明施肥對微潤管出流量的影響可忽略 施肥對 番茄產(chǎn)量及灌溉水分生產(chǎn)率影響顯著 且成正相關(guān)關(guān)系 該試驗結(jié)果N4處理最有利于番茄的生長 為微潤灌溉水 肥一體化大棚番茄的種植提供參考 參 考 文 獻 1 劉玉明 我國水資源現(xiàn)狀及高效節(jié)水型農(nóng)業(yè)發(fā)展對策 J 農(nóng)業(yè)科技 與信息 2020 16 80 81 83 2 張國祥 申麗霞 郭云梅 微潤灌溉條件下土壤質(zhì)地對水分入滲的 影響 J 灌溉排水學(xué)報 2016 35 7 35 39 3 張子卓 張珂萌 牛文全 等 微潤帶埋深對溫室番茄生長和土壤 水分動態(tài)的影響 J 中國園藝文摘 2015 33 2 122 129 4 樊 耀 申麗霞 劉榮豪 等 微潤灌溉下施氮水平對大棚辣椒生 長的影響 J 節(jié)水灌溉 2019 12 23 26 5 郭晗笑 申麗霞 孫雪嵐 等 微潤灌溉水肥一體化對空心菜生長 的影響 J 節(jié)水灌溉 2020 1 15 18 6 王 寧 劉玉春 姜長松 等 不同灌水方式和施肥量對青貯玉米 生長和產(chǎn)量的影響 J 中國農(nóng)村水利水電 2020 5 4 9 7 毛一男 胡振華 彭致功 等 不同施肥水平對夏玉米土壤呼吸的 影響研究 J 中國農(nóng)村水利水電 2019 4 42 46 8 王銀花 申麗霞 梁 鵬 等 不同微潤灌溉周期下辣椒根系生長 與產(chǎn)量的關(guān)系 J 節(jié)水灌溉 2018 3 11 13 18 9 吳遠藩 量葉片的長和寬計算番茄葉面積 J 農(nóng)業(yè)科技通訊 1980 12 20 21 10 郭云梅 申麗霞 張國祥 微潤灌溉技術(shù)下大棚小蔥生長動態(tài)試 驗研究 J 節(jié)水灌溉 2017 2 9 11 15 11 牛 爽 申麗霞 孫雪嵐 等 微潤灌溉下不同施氮水平對土壤氮 含量及辣椒生長的影響 J 北方園藝 2020 12 57 62 表2 不 同 處 理 的 番 茄 產(chǎn) 量 及 灌 溉 水 分 生 產(chǎn) 率 Tab 2 Tomatoyieldandirrigationwaterproductivityunderdifferent treatments 處理 N1 N2 N3 N4 N5 灌水量 L m 2 142 77a 145 67a 143 62a 143 55a 142 74a 產(chǎn)量 g m 2 4713c 4987b 5011b 5398a 5334a 灌溉水分生產(chǎn)率 g L 1 33 01c 34 23b 34 89b 37 61a 37 37a 85