樊麗琴 吳霞 李磊

摘要：為探索鹽堿地番茄一壟雙行種植條件下的高效水肥管理模式，改善番茄品質(zhì)，以當(dāng)?shù)亓?xí)慣灌水施肥為對照，通過田間試驗，開展不同灌溉方式下水肥減量對土壤鹽氮分布、番茄產(chǎn)量和水分利用效率的影響。結(jié)果表明，土壤鹽分含量隨著施肥量的增加而增加，低水條件下的土壤鹽分含量略高;土壤耕層硝態(tài)氮含量隨著施肥量的增加而增加，隨著灌水量的增加而降低。不同水量交替灌溉方式下，0～20 cm土層土壤硝態(tài)氮含量均高于常規(guī)灌溉，而40～60 cm 土層土壤硝態(tài)氮含量則低于常規(guī)灌溉。與對照相比，常規(guī)溝灌方式下，中水高肥和中水中肥處理下的番茄產(chǎn)量最高，番茄產(chǎn)量分別增加了2.53%和2.02%，低灌水量下的番茄田灌溉水利用效率大于30%，但產(chǎn)量下降了9.60%以上;不同水量交替溝灌方式下，高水低水交替灌溉配施高肥處理下的番茄產(chǎn)量最高，番茄產(chǎn)量增加了1.58%，水分利用效率增加了23.97%，而中水低水交替灌溉配施中肥處理下的灌溉水利用效率最高，水分利用效率增加了 36.80%，而產(chǎn)量并沒有降低，該處理下番茄品質(zhì)也有了明顯改善。對一壟雙行番茄田種植方式而言，采用中水低水交替灌溉配施中肥的水肥管理模式是一種可行的節(jié)水提質(zhì)措施。

關(guān)鍵詞：常規(guī)灌溉;不同水量交替灌溉;土壤鹽分;土壤硝態(tài)氮;灌溉水利用效率;番茄品質(zhì)

中圖分類號：S275.3; S641.206?? 文獻標(biāo)志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）11-0298-04

收稿日期：2018-02-08

基金項目：寧夏農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新先導(dǎo)資金（編號：NKYJ-15-35）;寧夏農(nóng)林科學(xué)院重點科技項目課題（編號：NKYZ-16-0905）;寧夏農(nóng)林科學(xué)院一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展科技創(chuàng)新示范課題（編號：NKYZ-16-0908）。

作者簡介：樊麗琴（1979—），女，河南漯河人，碩士，副研究員，主要從事鹽堿地改良研究。Tel：（0951）6886760;E-mail：fanlqnx@126.com。? 蔬菜是一種需水量較大的作物，隨著水資源的日益短缺，充分灌溉在許多蔬菜種植地區(qū)已不可行，如何在節(jié)水節(jié)肥條件下，保證蔬菜品質(zhì)提高的同時使產(chǎn)量降幅盡可能減少，是當(dāng)前節(jié)水農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究重點[1]。交替隔溝灌溉技術(shù)作為地面節(jié)水灌溉技術(shù)之一，具有節(jié)水、減少土壤水分深層滲漏等特點[2-3]，同噴灌、微灌等現(xiàn)代節(jié)水技術(shù)相比，具有投資少、技術(shù)容易掌握等優(yōu)點，在大田大面積灌溉中有著廣闊的應(yīng)用前景。杜社妮等在黃瓜上的研究表明，黃瓜前期產(chǎn)量是交替溝灌>滴灌>常規(guī)溝灌>固定溝灌，中期和后期產(chǎn)量是滴灌>交替溝灌>固定溝灌>常規(guī)溝灌，水分利用效率和水分產(chǎn)出率的變化趨勢一致，滴灌最高，交替溝灌次之，常規(guī)溝灌最低[4];曹琦等對交替隔溝節(jié)水灌溉的效果、水分利用效率以及黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)等方面進行了研究，發(fā)現(xiàn)交替隔溝灌溉可節(jié)水 37%～48%，作物水分利用效率提高47%～82%[5];此外，王志平等在露地春甘藍[6]、王志偉等在高原夏菜萵筍[7]上的研究表明，與傳統(tǒng)灌溉相比，交替隔溝灌溉下，蔬菜產(chǎn)量降低均不顯著，灌溉水生產(chǎn)效率、水分生產(chǎn)效率、灌溉水生產(chǎn)效益顯著提高。王雪梅等比較了固定隔溝灌和交替隔溝灌2種灌水方式下不同水氮處理對土壤水氮運移規(guī)律和番茄的響應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，交替隔溝灌比固定隔溝灌有利于提高番茄的產(chǎn)量和水分利用效率[8]。

寧夏回族自治區(qū)石嘴山市平羅縣位于寧夏引黃灌區(qū)下游，光熱資源豐富，排灌暢通，具有得天獨厚的蔬菜生產(chǎn)優(yōu)勢，2014年平羅縣全縣蔬菜種植面積1.55萬hm2，其中露地蔬菜面積1.15萬hm2，占蔬菜總面積的74.19%，蔬菜生產(chǎn)中由于缺少切實有效的水肥管理措施，存在“肥大水勤”問題，過量的施肥和灌水不但造成水、肥資源浪費，而且會導(dǎo)致土壤剖面硝態(tài)氮累積增加、作物品質(zhì)及水氮利用效率降低、土壤次生鹽漬化現(xiàn)象嚴(yán)重。前人有關(guān)番茄田交替灌溉模式的研究中，多采用盆栽試驗，或者采用一壟一行田間種植試驗，相鄰溝溝間距離較小，灌溉水可側(cè)滲到壟作番茄植株根部，但在寧夏當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，番茄田多采用一壟雙行種植模式，隔溝交替灌溉方式可能會因為兩灌水溝溝間距離較遠，而使番茄植株受到嚴(yán)重的水分脅迫，可否以分根區(qū)交替灌溉理論為基礎(chǔ)，尋求一種適合一壟雙行番茄種植條件下的高效水肥管理模式是值得探討的問題。為此，筆者以鹽堿地番茄田為研究對象，通過田間試驗探討不同灌水方式下水肥減量對土壤水鹽氮含量的影響及番茄的響應(yīng)，尋求不同水肥管理下土壤水分、鹽分、硝態(tài)氮運移、番茄產(chǎn)量、灌溉水利用效率表現(xiàn)出的相似性和差異性，建立露地番茄節(jié)水控肥優(yōu)化技術(shù)模式，旨在為寧夏引黃灌區(qū)番茄田水肥高效利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

田間試驗地點位于平羅縣黃渠橋鎮(zhèn)通潤村，土壤鹽分、養(yǎng)分本底值見表1，可看出試區(qū)土壤pH值和全鹽含量較高，為鹽堿化土壤。根據(jù)菜園土壤養(yǎng)分含量豐缺臨界指標(biāo)判定，試區(qū)土壤有機質(zhì)、全氮含量中等，全磷、全鉀、速效鉀含量較高，但堿解氮、有效磷含量缺乏。從土壤質(zhì)地來看，土壤質(zhì)地為沙質(zhì)黏壤土，0～20 cm土層土壤容重為1.45 g/cm3，20～40 cm土層土壤容重為1.50 g/cm3，40～60 cm土層土壤容重為 1.61 g/cm3，土壤緊實。當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣種植番茄，基肥以有機肥為主，結(jié)合深翻施腐熟農(nóng)家肥45 t/hm2、45%硫酸鉀型復(fù)合肥（N∶ P2O5∶ K2O為15∶ 15∶ 15）750 kg/hm2、過磷酸鈣（含P2O5 16%）375 kg/hm2、尿素300 kg/hm2。起壟，壟底寬 75 cm，溝底寬50 cm，壟高18 cm，壟上覆膜，膜寬120 cm，溝底留縫隙并蓋土以便溝內(nèi)水分滲入。番茄于2016年5月9日移栽，移栽時座水栽苗，行距60 cm，株距50 cm，供試番茄品種為歐盾，栽苗4 d后澆緩苗水，緩苗水灌水量為40 mm。整個生育期劃分為苗期（5月20日至6月5日）、開花坐果期（6月5—24日）、果實膨大期（6月24日至7月16日）、成熟采收期（7月16日至9月19日），共7穗果，產(chǎn)量只統(tǒng)計5層果。試驗過程中，采用統(tǒng)一的耕作和病蟲害防治田間管理措施。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)計見表2，共15個處理，每個處理2次重復(fù)，共42個小區(qū)。處理1～9每個小區(qū)4壟，各定植番茄80株;處理 10～15每個小區(qū)8壟，各定植番茄160株。小區(qū)四周之間 0～40 cm 深鋪設(shè)隔離薄膜。

處理號1～9為常規(guī)溝灌方式，2個因素試驗設(shè)計，因素1為灌水水平，分別設(shè)有高水、中水、低水，因素2為施肥水平，只有追施的部分設(shè)置3個水平，即高肥、中肥、低肥，高肥施肥量參照農(nóng)戶習(xí)慣施肥量，中肥施肥量為農(nóng)戶習(xí)慣施肥量的80%，低肥施肥量為農(nóng)戶習(xí)慣施肥量的60%。番茄在開花坐果期和第2、3、4穗果膨大期均按照試驗設(shè)計進行灌水施肥處理，開花坐果期高水處理灌水量為50 mm，第2、3、4穗果膨大期高水灌水量為60 mm，中水和低水處理灌水量分別為高水處理灌水量的80%和60%。開花坐果期高肥處理施肥量為硫酸鉀型復(fù)合肥450 kg/hm2、尿素300 kg/hm2;第2穗果膨大期、第4穗果膨大期高肥處理施肥量為45%硫酸鉀復(fù)合肥750 kg/hm2。

處理號10～15為交替灌溉方式。番茄一壟雙行種植模式下，灌水溝溝間距較大，溝中水分均勻性和側(cè)滲距離會受到限制，進而影響低水量灌水溝的番茄生長發(fā)育，因此在開花坐果期各處理均采用常規(guī)中量灌水方式，肥料施用量按高、中、低不同處理進行施用。高水低水交替灌溉處理按1/2常規(guī)高水灌水量計算（該溝下次灌水采用低水灌水量，依次交替進行），相鄰溝采用低灌水量灌溉（該溝下次灌水采用1/2常規(guī)高水灌水量處理，依次交替進行），中水低水交替灌溉處理每隔1溝按1/2常規(guī)中水灌水量計算（該溝下次灌水采用低水灌水量，依次交替進行），相鄰溝同樣進行低水灌水量（該溝下次灌水采用中水灌水量，依次交替進行），肥料施用量和施用方法同常規(guī)方式。番茄不同水肥管理下的灌水量、施肥量見表2。

1.3 測定項目與方法

統(tǒng)計每個小區(qū)第1～5穗果產(chǎn)量，第5穗果采摘后，每個處理隨機選取6個果實測定番茄可溶性固形物、可溶性糖、維生素C、 總酸含量。 其中可溶性固形物含量利用手持?jǐn)?shù)字糖度計測定;可溶性糖含量用硫酸蒽酮比色法測定;總酸含量采用NaOH滴定法測定;糖酸比=可溶性糖/總酸;硝酸鹽含量采用水楊酸-硫酸法測定。同時采集壟兩側(cè)靠近溝底混合土樣測定剖面土壤全鹽和硝態(tài)氮含量，全鹽含量采用雷磁 DDS-307A 型電導(dǎo)率測定。為消除邊際效應(yīng)，收獲時只以每個小區(qū)中間2行番茄的中心10株為產(chǎn)量觀測株。根據(jù)觀測株的果實質(zhì)量總和除以占地面積計算總產(chǎn)量。本試驗中番茄的水分利用效率（WUE）為灌溉水利用效率：WUE=Y/I，式中：Y為各個處理番茄的總產(chǎn)量，kg;I為生育期內(nèi)灌水量，m3。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥管理對土壤鹽分和硝態(tài)氮含量的影響

由圖1可以看出，常規(guī)灌溉條件下，同一灌水水平下的土壤鹽分含量表現(xiàn)為高肥>中肥>低肥，鹽分含量的增加可能與肥料中含有較多的硫酸根離子有關(guān)。同一施肥水平下，灌水量對土壤鹽分的影響表現(xiàn)為低水條件下的土壤鹽分含量略高，可能是由于較低的灌水量對土壤剖面鹽分的淋洗效果較差所致。

不同水量交替灌溉方式下，土壤鹽分表聚現(xiàn)象更為明顯，且高于初始值，其含量表現(xiàn)為高肥>中肥>低肥，高 水< 中水。

由圖2可以看出，常規(guī)灌溉條件下，同一灌水水平下的土壤耕層硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為高肥>中肥>低肥，土壤剖面硝態(tài)氮濃度隨著施肥量的增加而升高，硝態(tài)氮向深層淋洗風(fēng)險也加大，這與前人的研究結(jié)論[9]是一致的。同一施肥水平下，土壤耕層硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為高水<中水<低水，高水低肥處理的土壤硝態(tài)氮含量最低，由此可見，不論降低灌溉量還是降低施肥量都有可能減少土壤中氮素的淋洗量。低水條件下由于減少了灌水量，降低了土壤中硝態(tài)氮隨水向深層的滲漏，緩解了土壤中硝態(tài)氮的淋洗。同一灌水水平下，耕層土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為高肥>中肥>低肥，同一施肥水平下0～20 cm土層土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為高水<中水，20～60 cm土層土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為高水>中水。灌水量過大易把硝態(tài)氮帶入土壤深層，不能被作物吸收而造成淋洗損失，這與前人研究結(jié)果[10]類似。對0～60 cm土層而言，施肥量對土壤硝態(tài)氮殘留量影響大于灌水量。由此可見，灌水量影響番茄土壤硝態(tài)氮剖面分布規(guī)律，施肥量則影響土壤硝態(tài)氮累積量。交替溝灌方式下0～20 cm土層土壤硝態(tài)氮含量均高于常規(guī)溝灌方式下，而 40～60 cm土層土壤硝態(tài)氮含量則低于常規(guī)溝灌，可能是由于交替溝灌方式下土壤存在較強的側(cè)滲現(xiàn)象，降低了土壤中硝態(tài)氮隨水向深層的滲漏，致使土壤硝態(tài)氮在耕層累積，這種現(xiàn)象對增加作物對土壤中硝態(tài)氮的吸收利用、減少肥料淋溶有積極影響[11]。

2.2 不同水肥管理對番茄產(chǎn)量和水分利用效率的影響

在一定范圍內(nèi)，水肥對產(chǎn)量的影響具有相互促進的關(guān)系，合理有效的水肥調(diào)控措施是實現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)的前提與重要基礎(chǔ)。前人研究[12-13]表明，番茄的產(chǎn)量隨著灌水量的增加呈先增后減的趨勢，灌水量存在一閾值，過高和過低的灌水量均不利于番茄的生產(chǎn)。由圖3可知，常規(guī)灌溉方式下，番茄果實產(chǎn)量表現(xiàn)為中水高肥處理（處理4）和中水中肥處理（處理5）下的番茄產(chǎn)量最高，與對照（處理1）相比，中水高肥處理（處理4）和中水中肥處理（處理5）番茄產(chǎn)量分別增加了2.53%和2.02%，其他處理番茄產(chǎn)量則有不同程度的降低。從灌溉水分利用效率來看，與對照相比，減量灌溉下各處理灌溉水分利用效率均有不同程度的增加，減少20%灌水量條件下，水分利用效率增加了10.16%～23.56%，減少40%灌水量條件下，番茄產(chǎn)量下降了7.88%～16.10%，水分利用效率增加了31.64%～37.10%，低水中肥處理（處理8）灌溉水分利用效率最大，但其產(chǎn)量下降幅度也較大，可能是由于其灌水量較低，番茄植株干旱脅迫嚴(yán)重所致。綜合考慮番茄產(chǎn)量、施肥量和灌溉水分利用效率，中水中肥處理表現(xiàn)最優(yōu)。

與對照相比，不同水量交替灌溉方式下，從番茄產(chǎn)量來看，高水低水交替灌溉配施高肥處理（處理10）下的番茄產(chǎn)量最高，番茄產(chǎn)量增加1.58%，灌水量下降17.04%，水分利用效率增加23.97%，高水低水交替灌溉配施中肥處理（處理11）和中水低水交替灌溉配施中肥處理（處理14）次之，番茄產(chǎn)量分別增加0.58%、0.59%，灌水量分別下降17.04%、25.56%，灌溉水分利用效率分別提高22.75%、36.80%;從灌溉水利用效率來看，中水低水交替灌溉配施中肥處理（處理14）最高，中水低水交替灌溉配施高肥處理（處理13）次之。綜合考慮番茄產(chǎn)量和灌溉水利用效率2個因素，中水低水交替灌溉配施中肥處理（處理14）表現(xiàn)最優(yōu)。不同水量交替灌溉并沒有因為大幅度的節(jié)水而使產(chǎn)量降低，原因可能是調(diào)節(jié)了營養(yǎng)與生殖生長的關(guān)系，控制了葉片旺長，有效地減少了植株生長冗余[14]，也可能與2016年度番茄果實膨大期降水量較大，交替灌溉對番茄生長的不利影響較小有關(guān)。

2.3 不同水肥管理對番茄果實品質(zhì)的影響

可溶性固形物、糖酸比屬于風(fēng)味品質(zhì)。研究表明，常規(guī)高灌和中灌水量條件下， 施肥量增加能提高番茄果實可溶性固

形物的含量，低灌水量下則相反;不論采用常規(guī)灌溉還是交替灌溉，隨著灌水量的增加，番茄果實可溶性糖、可溶性固性物含量降低，表現(xiàn)為“稀釋效應(yīng)”，相反，灌水量減少則有利于提高番茄果實可溶性固形物和可溶性糖含量，增加糖酸比，改善番茄風(fēng)味，這與前人的研究結(jié)論[15-16]基本一致;隨著施肥量的增加，可溶性糖含量呈先增加后下降趨勢。15個處理中，常規(guī)溝灌方式下的低水低肥處理（處理9）可溶性固形物含量最高，不同水量交替灌溉方式下（處理10～處理15），糖酸比表現(xiàn)為中水低水交替灌溉配施中肥（處理14）最高，中水低水交替灌溉配施低肥（處理15）次之;可溶性固形物則表現(xiàn)為處理15最高，處理12和處理14次之（表3）。

蔬菜硝酸鹽含量與氮肥用量有著直接的關(guān)系。本研究表明，不論采用常規(guī)灌溉還是交替灌溉，番茄果實硝酸鹽含量均隨著施肥量的增加而增加，隨著灌水量的增加而降低，不同水量交替灌溉下的番茄果實硝酸鹽含量更高（表3）?？赡苡?個方面的原因：一方面，干旱促使植物體內(nèi)硝酸還原酶合成受阻，分解加快，活性降低，導(dǎo)致硝酸鹽累積增加;同時，土壤水分較低時土壤通氣良好，有利于硝化作用的進行，提高了土壤中硝態(tài)氮可供應(yīng)量;另一方面，當(dāng)灌水量增加導(dǎo)致土壤含水量增大時，土壤硝態(tài)氮因深層淋失增多，其含量可能減小。虧缺灌溉可提高果實中的硝酸鹽含量，這與前人的研究結(jié)論[17]一致，但各處理番茄硝酸鹽含量均低于200 mg/kg，沒有超過我國2003年發(fā)布的蔬菜中硝酸鹽允許攝入量的標(biāo)準(zhǔn)（≤400 mg/kg）。

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，同一灌水水平下，土壤鹽分含量表現(xiàn)為高肥>中肥>低肥，同一施肥水平下，低水條件下的土壤鹽分含量略高，不同水量交替灌溉方式下的土壤鹽分表聚現(xiàn)象更為明顯;同一灌水水平下的土壤耕層硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為高肥>中肥>低肥，同一施肥水平下，土壤耕層硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為高水<中水<低水，高水低肥處理的土壤硝態(tài)氮含量最低，不同水量交替灌溉方式下0～20 cm土層土壤硝態(tài)氮含量均高于常規(guī)灌溉，而40～60 cm土層土壤硝態(tài)氮含量則低于常規(guī)灌溉，常規(guī)灌溉更容易導(dǎo)致硝態(tài)氮的淋失。與對照相比，常規(guī)灌溉方式下，中水高肥和中水中肥處理下的番茄產(chǎn)量最高，番茄產(chǎn)量分別增加了2.53%和2.02%，灌溉水利用效率增加了23.56%和22.94%，低水中肥處理下的灌溉水分利用效率最高，較對照提高了37.10%，但產(chǎn)量下降了9.60%;不同水量交替灌溉方式下，高水低水交替灌溉配施高肥處理下的番茄產(chǎn)量最高，番茄產(chǎn)量增加了1.58%，水分利用效率增加了23.97%，高水低水交替灌溉配施中肥處理和中水低水交替灌溉配施中肥處理次之，番茄產(chǎn)量分別增加了0.58%和 0.59%，灌溉水分利用效率分別提高了22.75%和36.80%?？紤]番茄產(chǎn)量和灌溉水利用效率2個因素，中水低水交替灌溉配施中肥處理表現(xiàn)最優(yōu)。從番茄果實品質(zhì)來看，不論是常規(guī)溝灌還是非均勻溝灌，水肥減量均有利于番茄可溶性固形物、可溶性糖含量和糖酸比的增加，改善番茄品質(zhì)。對寧夏引黃灌區(qū)鹽堿地上番茄一壟雙行農(nóng)戶習(xí)慣種植模式而言，在維持番茄產(chǎn)量不降低的前提下，考慮灌溉水分利用效率和果實品質(zhì)，中水低水交替灌溉配施中肥的處理為最佳處理。

灌溉水受重力和土壤基質(zhì)吸力2種力的作用，灌溉水除向下浸潤外，也可以向四周擴散，由于試區(qū)土壤為黏壤土，水流垂直下滲速度較慢，而向灌水溝四周溝壁的側(cè)滲速度相對較強。與常規(guī)溝灌方式相比，非均勻溝灌方式下，灌水量較高的灌水溝與壟、灌水量較低的灌水溝之間由于灌水量的差異，存在水勢梯度，水勢梯度的存在使溝中水分容易側(cè)滲入壟中，有利于番茄植株對水分的吸收。

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