CN106416566A - 一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，该方以番茄为研究材料，设计水肥田间试验，通过对作物生长、土壤水分和养分的动态监测，研究不同水肥耦合效应对植株生长产量、品质及水肥吸收利用的影响，并采用主成分分析法、灰色关联度分析法和多元回归分析法，综合评价不同水肥处理对杨凌地区温室番茄高产、优质、高效生产潜力的影响，提出满足高产优质高效的灌溉施肥制度，为番茄生产中科学、合理的水肥管理和提高水肥利用率提供一定的理论依据。同时为水肥一体化智能型自动系统的形成提供依据。

Description

一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法
技术领域
本发明属于农业技术领域，具体地说，涉及一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法.
背景技术
作物生产过程中水资源匮缺，肥料浪费，环境污染问题严重，水肥效应在旱地大田作物上的研究大量发展，近些年关于温室蔬菜水肥耦合效应的研究也迅速发展，这对于节约水肥资源，提高蔬菜产量和品质都具有较大的经济效益、社会效益和生态效益，同时也存在很多不足。
我国水资源严重短缺，但是农业用水过程主要还是传统的大水漫灌，喷灌、滴灌等先进的节水灌溉技术在我国占总灌溉面积的比例还很小，尤其是地势起伏比较大的地区仍沿用地面灌溉。因此在我国发展节水灌溉，提高农业生产力的潜力很大。
水和肥是决定农业生产力的两个重要因子，二者作用的发挥存在着强烈的相互依赖性。适宜的水肥条件有利于作物生长。土壤水分状况决定着作物从土壤中吸收养分的能力，施肥效果与土壤含水量呈正相关；土壤肥力增加有利于作物吸水，提高水分有效利用率，肥料供应不足时，水分的作用也会受到限制(高亚军等2006)。在干旱地区，推广灌溉施肥可以改良土壤，调节农田土壤氮、磷、钾的含量(Al-Zu’bi 2007)。以水促产可以降低蔬菜硝态氮含量、改善品质(王朝辉等1997)。灌溉在满足作物对水分需求的同时，还可起到培肥地力、调节地温、淋洗土壤盐分等作用。如果灌溉与施肥在时间、数量和方式方法上配合不当，则会降低水分和肥料的有效利用效率，增加损失，造成土壤盐渍化、水资源等环境污染，产品中硝酸盐含量增加，降低蔬菜品质(陈国安2000；胡承孝和邓波儿1997；张新明等2002；Cardenas et al.1999；Tei et al.1999)。因此，开展不同水肥管理对蔬菜土壤及植物系统的综合影响研究是十分必要和迫切的。
番茄是我们生活中是最重要的蔬菜之一，也是我国北方地区日光温室栽培的主要蔬菜作物之一。番茄色泽鲜艳，营养丰富，且生长发育对水分要求较高(Bauer etal.1997)。番茄红素具有独特的抗氧化能力，能有效减少肺癌、直肠癌等多种癌症的发病机率(李曙轩1979)，是一种具有很高的经济价值和营养保健价值的蔬菜。而且由于蔬菜作物生物学产量高、生长速度快、组织柔嫩、生长期间水分蒸腾量大等，加之蔬菜作物根系分布较浅，对土壤水分吸收、利用能力差，在生产过程中要求灌水量大、灌水次数频繁(任华中和黄伟2001)。所以膜下滴灌施肥技术应运而生。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，结合国内外灌溉施肥制度的研究成果，针对农作物生产过程中水资源匮缺，肥料浪费，环境污染问题严重，以及目前温室蔬菜水肥控制、水肥耦合机理研究以及对作物品质和生态环境的研究缺陷。
其具体技术方案为：
一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，包括以下步骤：
步骤1、试验设计
试验设滴灌施肥和常规施肥两种施肥方式，以S1和S2表示，每种施肥方式下设灌水量和施肥量两个因素，灌水量设高、中、低3个水平，分别为：W1，100％ET0；W2，75％ET0；W3，50％ET0；施肥量设高、中、低3个水平，分别为：F1，N240-P2O5120-K2O150kg/hm2；F2，N180-P2O590-K2O112.5kg/hm2；F3，N120-P2O560-K2O75kg/hm2，其中，ET0为温室参考作物蒸发蒸腾量，F1为推荐施肥量，共18个处理，每个处理重复3次，随机区组排列；小区长6m，宽3.75m，面积22.5m2，小区间采用60cm隔水板做防渗隔离，小区采用当地典型的沟垄覆膜种植模式，番茄起垄时一管两行布置，行距50cm，株距45cm，每个小区定植78株；
3月21日定植，7月16日收获，次年3月31日定植，7月24日收获，番茄五叶一心时移入日光温室内，定植和缓苗时灌水40mm；定植和缓苗时共灌水40mm；处理开始后平均每7d灌1次水，7d的每日蒸发蒸腾量由温室HOBO气象站采集，ET0计算根据日光温室Penman-Monteith修正公式；每株留四穗果，从定植到拉秧，2012和2013年W1、W2和W3灌水总量分别为262、206.6和151mm，279.54、219.66和159.77mm；每个灌水处理小区的首部单独安装了水表，仅灌水不施肥时，所有灌水处理同时进行，用水表精确控制每个灌水处理的水量；番茄的生长具有阶段性，滴灌施N、P2O5和K2O肥分5次施入，依次为定植后10d、定植后25d、第一、二、三穗果实膨大期，施肥比例为1:1:2:2:2；常规施肥磷肥全部基施，氮肥和钾肥基施1/3，第一穗果膨大期和第二穗果膨大期分别追施1/3；
步骤2、样品采集
21、植物样品采集
植株样品采集分5个时期进行，分别为开花坐果期、第一穗果膨大期、第二穗果膨大期、第三穗果膨大期和收获期；每个处理随机选取3株，取样后立即带回实验室，将根、茎、叶、果分开，根系用清水冲洗干净；
22、根系样品采集
2012年收获期和2013年进行根系样品的采集，在五个取样时期，以植株为中心，在60cm×40cm×60cm的样方内，将整根取出，去除杂物，用清水冲洗，每个处理取3次重复；
23、土壤样品采集
为了研究滴灌不同施肥方式下土壤中养分的空间分布情况，分四次取土，分别于第二次、第三次、第四次滴灌施肥前和收获后进行，每个处理的取样点从滴头正下方开始，沿垂直滴灌带纵向方向分10、20、30、40、60cm取5个测点，沿水平方向分0、15、30cm取3个测点，共15个测点；
步骤3、测定各项指标
31、土壤水分：每次灌水前和灌水后用TRIME-T3管式土壤水分仪每隔10cm测土壤体积含水率，测至90cm；探管埋设在垂直滴灌管5cm处；
32、株高、茎粗、叶片数：每个处理选3株用标签标记，每隔15-20天用卷尺测定植株株高，用游标卡尺测定茎粗，用计数法测定番茄叶片数；
33、叶片扩展速率：从植株底部向上数至第8个叶片进行标记，番茄定植后，每隔20天分别测定各叶片的叶长L和叶宽W，计算叶面积S，每个处理重复3次；
34、植株干物质量：将根、茎、叶、果分开，称鲜重后放入烘箱，在105℃杀青30min，然后于75℃烘至恒质量；
35、根系特性分析：采用EPSON Perfection V700进行根系扫描，并利用Win RHIZOPro软件进行分析，得到总根长、总根表面积，总根体积等各项特征参数；
36、产量：每个处理小区取3个重复，每个重复标记12株，每次收获时将各计产小区分别计数和称重，计算产量；
37、品质：在第一穗果和第三穗果膨大期，选择各处理中发育状况一致的果实，测定番茄品质；取2次测定的平均值作为最终品质；其中可溶性固形物采用RHBO-90型号手持折射仪测定；可溶性糖采用硫酸-蒽酮比色法测定；维生素C采用钼蓝比色法测定；番茄红素采用EV300PC型号紫外-可见分光光度计法；硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定；有机酸采用0.1mol/L NaOH滴定法；
38、叶绿素：2012年用SPAD分析仪测定叶片的SPAD值，每个处理标记3株，每株选一片叶子，每片叶测量3个点，取其平均值；2013年用浸提法测定，取0.1g番茄叶片，加入10mL96％乙醇避光过夜浸提，叶片组织变白后定容至25mL，过滤后静置，分别在波长665nm、649nm和470nm下比色测量；
39、土壤硝态氮、速效磷和有效钾含量：将土样风干磨细，过5mm筛，然后用2mol/LKCL溶液浸提(干土5g，土液比1:10)，再用流动分析仪测定土壤中硝态氮(NO3 --N)的含量；用0.5mol/L NaHCO3溶液和无磷活性炭浸提，用流动分析仪测定土壤中速效磷的含量；用1mol/L的中性NH4OAc pH7溶液浸提，用原子吸收测定土壤中速效钾的含量；
310、植株全氮、全磷和全钾含量：将各生育期干样粉碎后，过0.5 mm筛，用H2SO4-H2O2消煮，消煮液用于养分的测定，全氮含量用凯氏定氮仪测定，全磷含量用钒钼黄吸光光度法测定，全钾含量用火焰分光光度计法测定；
步骤4、计算
41、叶片扩展速率(cm2/(leaf·day))的计算公式：
LGR＝(S2-S1)/(d2-d1) (1)
式中，S2、S1分别为相邻2次测定的叶面积cm2，d2、d1分别为相邻2次测量的时间(d)；其中S的计算公式如下：
S＝0.6393×(L×W) R2＞0.98 (2)
42、根重密度g/m3的计算公式：
RWD＝M/V (3)
式中，M表示根干重g，V表示取根系样品的土壤体积m3；
43、叶绿素mg/g FW:和类胡萝卜素mg/g FW:的计算公式：
叶绿素a：Ca＝13.95×A665-6.88×A649 (4)
叶绿素b：Cb＝24.96×A649-7.32×A665 (5)
类胡萝卜素：
式中，A665、A649、A470分别为波长665nm、649nm和470nm下的吸光值；
44、植株氮、磷和钾吸收量kg/hm2＝各器官养分含量×干物质量×种植密度
45、耗水量的计算：采用水量平衡法计算不同时段内番茄的耗水量ET：
ET＝Pr+I+U-R-D-ΔW (7)
式中：Pr为有效降雨量，mm；I为灌水量，mm；U为地下水补给量，mm；R为径流量，mm；D为深层渗漏量，mm；ΔW为试验初期和末期0～100cm土壤水分变化量，mm；由于温室内没有降雨，故Pr＝0，对于滴灌，每次灌水量较少，故R和D可以忽略不计，地下水位在50m以下，故U也可忽略不计；上式简化为：
ET＝I-ΔW (8)
46、水分利用效率(kg/m3)的计算公式：
WUE＝Y/ET (9)
式中，Y为产量，ET为耗水量；
47、养分利用效率NUE kg/kg＝产量/植株养分吸收量
48、养分吸收效率UPE kg/kg＝植株养分吸收量/养分投入量
49、肥料偏生产力PFP kg/kg＝产量/施肥量
步骤5、数据统计分析
用Microsoft Excel 2010进行数据计算；用SPSS 16.0统计软件进行方差分析、相关比较以及多元回归分析和通径分析；用AutoCAD2004、Sigmaplot10.0及Matlab 7.0作图。
本发明试验研究了不同水肥供应对温室番茄生长、干物质分配、果数、产量和水分利用效率的影响，综合考虑番茄产量和水分利用效率，通过多元回归求得最高产量和最佳水分利用效率的灌水量和施肥量，通过归一化处理，最终确定推荐温室番茄田间管理的灌水量和施肥量。
本发明试验结果表明，与常规沟灌施肥相比，滴灌施肥番茄产量为31.04t·hm-2、干物质量为3.04t·hm-2和总氮吸收量为73.13kg·hm-2，增幅分别为46.9％、54.0％和82.4％，同时增加果实中维生素C(Vc)含量61.8％；降低土壤中硝态氮含量；水分利用效率(WUE)和氮肥利用率(NUE)分别增加46.4％和76.5％。滴灌施肥条件下，W1F2处理总干物质量最大(9248kg·hm-2)，产量和植株氮素吸收量均与灌水量和施肥量正相关，增加施肥量带来的增产效应大于灌水，且W1F2处理产量和氮素吸收量增加幅度最大。增加灌水量，降低施肥量，WUE逐渐下降，NUE逐渐上升，W3F1处理WUE最大(47.7kg·m-3)，W1F3处理NUE最大(65.6％)，且W3F2处理的WUE和W1F2处理的NUE增加幅度明显大于其他处理。土壤中硝态氮含量受灌水、施肥以及水肥交互效应影响显著，随灌水量的增加呈先增大后降低的趋势，随施肥量的增加逐渐增大，在滴头正下方没有明显累积，在湿润土体的横向边缘产生累积，W1F2处理土壤中硝态氮含量较小，分布更均匀。增大灌水量显著降低番茄Vc、番茄红素和可溶性糖含量以及营养累积量；增大施肥量，品质含量以及营养累积量呈先增大后降低的趋势；W3F2处理获得最大的Vc和番茄红素含量及营养累积量，最大的可溶性糖含量及较大的累积量。
表1 不同灌水施肥方式下温室番茄产量和品质营养的比较
表2 滴灌施肥处理对番茄产量和品质营养的影响
表3 滴灌施肥处理对温室番茄养分吸收利用的影响
本发明根据番茄需水需肥特点，共同考虑水肥供应对番茄生长和产量的影响，以综合考虑番茄产量和水分利用效率同等重要为目标，即番茄产量和水分利用效率的权重系数各为0.5，提出了温室番茄栽培的灌水量和施肥量，2012年和2013年推荐的灌水量为151.12～207.76mm，施肥量为453.58～461.08kg/hm2。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，以番茄为研究材料，设计水肥田间试验，通过对作物生长、土壤水分和养分的动态监测，研究不同水肥耦合效应对植株生长产量、品质及水肥吸收利用的影响，并采用主成分分析法、灰色关联度分析法和多元回归分析法，综合评价不同水肥处理对杨凌地区温室番茄高产、优质、高效生产潜力的影响，提出满足高产优质高效的灌溉施肥制度，为番茄生产中科学、合理的水肥管理和提高水肥利用率提供一定的理论依据。同时为水肥一体化智能型自动系统的形成提供依据。
附图说明
图1是不同水肥处理对番茄水分利用效率的影响；
图2是不同水肥处理对番茄氮肥利用率的影响；
图3是本发明试验布置示意图；
图4是番茄生育期内气温的变化及灌水和施肥过程，图4a是2012年番茄生育期内气温的变化及灌水和施肥过程，图4b是2013番茄生育期内气温的变化及灌水和施肥过程，其中，S1、S2和S1+S2在不同位置表示进行滴灌施肥、常规施肥以及同时进行滴灌施肥和常规施肥的时间。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
供试番茄品种为金鹏10号(Lycopersicon eseulentum,Jinpeng 10)，具有双抗功能，抗TY病毒和抗线虫。果实商品性好、表面光滑发亮、高圆、无绿肩、果脐小、畸形果和裂果较少、耐贮运、果实大小均匀。
常规施肥的氮、磷和钾肥分别用尿素(N 46％)、过磷酸钙(P2O5 16％)和硫酸钾(K2O50％)。滴灌施肥用尿素、磷酸二铵(N 16％、P2O5 44％)和氯化钾(K2O 60％)。
滴灌施肥设备采用液压比例施肥泵装置控制，设备主要由水源、水泵、旋翼式水表、比例施肥泵和输配水管道系统等组成。滴灌管为内镶式圆柱滴头滴灌管，内径8mm，滴头间距30cm，滴头流量2L/h，滴灌工作压力0.3MPa。
试验设滴灌施肥和常规施肥两种施肥方式，以S1和S2表示，每种施肥方式下设灌水量和施肥量两个因素。灌水量设高、中、低3个水平，分别为：W1，100％ET0；W2，75％ET0；W3，50％ET0。施肥量设高、中、低3个水平，分别为：F1，N240-P2O5120-K2O150kg/hm2；F2，N180-P2O590-K2O112.5kg/hm2；F3，N120-P2O560-K2O75kg/hm2(表1)，其中，ET0为温室参考作物蒸发蒸腾量，F1为推荐施肥量，共18个处理，每个处理重复3次，随机区组排列。小区长6m，宽3.75m，面积22.5m2，小区间采用60cm隔水板做防渗隔离，小区采用当地典型的沟垄覆膜种植模式，番茄起垄时一管两行布置，行距50cm，株距45cm，每个小区定植78株，如图1所示。
表1试验设计
Table1 The experiment treatment
2012年3月21日定植，7月16日收获，2013年3月31日定植，7月24日收获，番茄五叶一心时移入日光温室内，定植和缓苗时灌水40mm。定植和缓苗时共灌水40mm。处理开始后平均每7d灌1次水，7d的每日蒸发蒸腾量由温室HOBO气象站采集，ET0计算根据王健等(2006)的日光温室Penman-Monteith修正公式。每株留四穗果，从定植到拉秧，2012和2013年W1、W2和W3灌水总量分别为262、206.6和151mm，279.54、219.66和159.77mm。每个灌水处理小区的首部单独安装了水表，仅灌水不施肥时，所有灌水处理同时进行，用水表精确控制每个灌水处理的水量。番茄的生长具有阶段性，根据中国番茄(徐鹤林和李景富2007)对番茄生育周期的划分，滴灌施N、P2O5和K2O肥分5次施入，依次为定植后10d、定植后25d、第一、二、三穗果实膨大期，施肥比例为1:1:2:2:2。常规施肥磷肥全部基施，氮肥和钾肥基施1/3，第一穗果膨大期和第二穗果膨大期分别追施1/3。滴灌施肥和常规施肥高水高肥处理在生育期内的灌水和施肥过程如图2。
1样品采集
(1)植物样品采集
植株样品采集分5个时期进行，分别为开花坐果期、第一穗果膨大期、第二穗果膨大期、第三穗果膨大期和收获期。每个处理随机选取3株，取样后立即带回实验室，将根、茎、叶、果分开，根系用清水冲洗干净。
(2)根系样品采集
2012年收获期和2013年进行根系样品的采集，在五个取样时期，以植株为中心，在60cm×40cm×60cm的样方内，将整根取出，去除杂物，用清水冲洗，每个处理取3次重复。
(3)土壤样品采集
为了研究滴灌不同施肥方式下土壤中养分的空间分布情况，分四次取土，分别于第二次、第三次、第四次滴灌施肥前和收获后进行，每个处理的取样点从滴头正下方开始，沿垂直滴灌带纵向方向分10、20、30、40、60cm取5个测点，沿水平方向分0、15、30cm取3个测点，共15个测点。
2测定指标
(1)土壤水分：2013年每次灌水前和灌水后用TRIME-T3管式土壤水分仪每隔10cm测土壤体积含水率，测至90cm。探管埋设在垂直滴灌管5cm处。
(2)株高、茎粗、叶片数：每个处理选3株用标签标记，每隔15-20天用卷尺测定植株株高，用游标卡尺测定茎粗，用计数法测定番茄叶片数。
(3)叶片扩展速率：从植株底部向上数至第8个叶片进行标记，番茄定植后，每隔20天分别测定各叶片的叶长(L)和叶宽(W)，计算叶面积(S)，每个处理重复3次。
(4)植株干物质量：将根、茎、叶、果分开，称鲜重后放入烘箱，在105℃杀青30min，然后于75℃烘至恒质量。
(5)根系特性分析：采用EPSON Perfection V700(EPSON公司，日本)进行根系扫描，并利用Win RHIZO Pro软件进行分析，得到总根长、总根表面积，总根体积等各项特征参数。
(6)产量：每个处理小区取3个重复，每个重复标记12株，每次收获时将各计产小区分别计数和称重，计算产量。
(7)品质：在第一穗果和第三穗果膨大期，选择各处理中发育状况一致的果实，根据李合生(2000)的方法测定番茄品质。取2次测定的平均值作为最终品质。其中可溶性固形物采用RHBO-90型号手持折射仪(LINK,Co.Ltd.,Taiwan,China)测定；可溶性糖采用硫酸-蒽酮比色法测定；维生素C采用钼蓝比色法测定；番茄红素采用EV300PC型号紫外-可见分光光度计法(Thermo Fisher,USA)；硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定；有机酸采用0.1mol/L NaOH滴定法。
(8)叶绿素：2012年用SPAD分析仪(SPAD-502，日本)测定叶片的SPAD值，每个处理标记3株，每株选一片叶子，每片叶测量3个点，取其平均值。2013年用浸提法测定，取0.1g番茄叶片，加入10mL 96％乙醇避光过夜浸提，叶片组织变白后定容至25mL，过滤后静置，分别在波长665nm、649nm和470nm下比色测量。
(9)土壤硝态氮、速效磷和有效钾含量：将土样风干磨细，过5mm筛，然后用2mol/LKCL溶液浸提(干土5g，土液比1:10)，再用流动分析仪(AutoAnalyzer-Ⅲ，德国Bran+Luebbe公司)测定土壤中硝态氮(NO3 --N)的含量。用0.5mol/L NaHCO3溶液和无磷活性炭浸提(干土2.5g，土液比1:20)，用流动分析仪测定土壤中速效磷的含量。用1mol/L的中性NH4OAc(pH7)溶液(干土5g，土液比1:10)浸提，用原子吸收测定土壤中速效钾的含量。
(10)植株全氮、全磷和全钾含量：将各生育期干样粉碎后，过0.5mm筛，用H2SO4-H2O2消煮，消煮液用于养分的测定，全氮含量用凯氏定氮仪(FOSS 2300型)测定，全磷含量用钒钼黄吸光光度法测定，全钾含量用火焰分光光度计法测定(鲁如坤2000)。
3计算方法
(1)叶片扩展速率(cm2/(leaf·day))的计算公式：
LGR＝(S2-S1)/(d2-d1) (1)
式中，S2、S1分别为相邻2次测定的叶面积(cm2)，d2、d1分别为相邻2次测量的时间(d)。其中S的计算公式(刘浩等2009)如下：
S＝0.6393×(L×W) R2＞0.98 (2)
(2)根重密度(g/m3)的计算公式：
RWD＝M/V (3)
式中，M表示根干重(g)，V表示取根系样品的土壤体积(m3)。
(3)叶绿素(mg/g FW):和类胡萝卜素(mg/g FW):的计算公式：
叶绿素a：Ca＝13.95×A665-6.88×A649 (4)
叶绿素b：Cb＝24.96×A649-7.32×A665 (5)
类胡萝卜素：
式中，A665、A649、A470分别为波长665nm、649nm和470nm下的吸光值。
(4)植株氮、磷和钾吸收量(kg/hm2)＝各器官养分含量×干物质量×种植密度
(5)耗水量的计算：采用水量平衡法(Allen et al.2000；Hillel 1998)计算不同时段内番茄的耗水量ET：
ET＝Pr+I+U-R-D-ΔW (7)
式中：Pr为有效降雨量，mm；I为灌水量，mm；U为地下水补给量，mm；R为径流量，mm；D为深层渗漏量，mm；ΔW为试验初期和末期0～100cm土壤水分变化量，mm。由于温室内没有降雨，故Pr＝0，对于滴灌，每次灌水量较少(最大灌水量24.3mm)，故R和D可以忽略不计，地下水位在50m以下，故U也可忽略不计。上式简化为：
ET＝I-ΔW (8)
(6)水分利用效率(kg/m3)的计算公式：
WUE＝Y/ET (9)
式中，Y为产量，ET为耗水量。
(7)养分利用效率(NUE)(kg/kg)＝产量/植株养分吸收量
(8)养分吸收效率(UPE)(kg/kg)＝植株养分吸收量/养分投入量
(9)肥料偏生产力(PFP)(kg/kg)＝产量/施肥量。
4数据统计分析
用Microsoft Excel 2010进行数据计算；用SPSS 16.0统计软件进行方差分析(Tukey HSD)、相关比较以及灰色关联分析和通径分析；用AutoCAD2004、Sigmaplot10.0及Matlab 7.0作图。
5结论
(1)滴灌施肥(W1F1)比CK处理的干物质量、产量和肥料偏生产力(PFP)分别增加60.0％、46.9％和47.0％，N、P和K吸收量是CK的1.82～2.41、1.56～2.03和1.36～1.90倍。滴灌施肥下，W1F2干物质最大(9258.3kg/hm2)，W1和W2较W3增产19.0％和6.5％，F1和F2较F3增产18.3％和12.9％。生育期内，植株N、P和K吸收量均随灌水量和施肥量的增加而增大(第二果膨大期，F2处理P和K吸收最大除外)，灌水量越大，养分利用效率(NUE)越小，吸收效率(UPE)和PFP越大，施肥量越大，NUE、UPE及PFP均减小。综合分析，滴灌施肥增产效果明显，W1F2处理干物质量最大，有较大的增产潜力，UPE和PFP较高，是适宜的灌水施肥组合。
(2)与常规沟灌施肥相比，滴灌施肥番茄产量为31.04t·hm-2、干物质量为3.04t·hm-2和总氮吸收量为73.13kg·hm-2，增幅分别为46.9％、54.0％和82.4％，同时增加果实中维生素C(Vc)含量61.8％；降低土壤中硝态氮含量；水分利用效率(WUE)和氮肥利用率(NUE)分别增加46.4％和76.5％。滴灌施肥条件下，W1F2处理总干物质量最大(9248kg·hm-2)，产量和植株氮素吸收量均与灌水量和施肥量正相关，增加施肥量带来的增产效应大于灌水，且W1F2处理产量和氮素吸收量增加幅度最大。增加灌水量，降低施肥量，WUE逐渐下降，NUE逐渐上升，W3F1处理WUE最大(47.7kg·m-3)，W1F3处理NUE最大(65.6％)，且W3F2处理的WUE和W1F2处理的NUE增加幅度明显大于其他处理。土壤中硝态氮含量受灌水、施肥以及水肥交互效应影响显著，随灌水量的增加呈先增大后降低的趋势，随施肥量的增加逐渐增大，在滴头正下方没有明显累积，在湿润土体的横向边缘产生累积，W1F2处理土壤中硝态氮含量较小，分布更均匀。增大灌水量显著降低番茄Vc、番茄红素和可溶性糖含量以及营养累积量；增大施肥量，品质含量以及营养累积量呈先增大后降低的趋势；W3F2处理获得最大的Vc和番茄红素含量及营养累积量，最大的可溶性糖含量及较大的累积量。
本发明根据番茄需水需肥特点，共同考虑水肥供应对番茄生长和产量的影响，以综合考虑番茄产量和水分利用效率同等重要为目标，即番茄产量和水分利用效率的权重系数各为0.5，提出了温室番茄栽培的灌水量和施肥量，2012年和2013年推荐的灌水量为151.12～207.76mm，施肥量为453.58～461.08kg/hm2。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、试验设计
试验设滴灌施肥和常规施肥两种施肥方式，以S1和S2表示，每种施肥方式下设灌水量和施肥量两个因素，灌水量设高、中、低3个水平，分别为：W1，100％ET0；W2，75％ET0；W3，50％ET0；施肥量设高、中、低3个水平，分别为：F1，N240-P2O5120-K2O150kg/hm2；F2，N180-P2O590-K2O112.5kg/hm2；F3，N120-P2O560-K2O75kg/hm2，其中，ET0为温室参考作物蒸发蒸腾量，F1为推荐施肥量，共18个处理，每个处理重复3次，随机区组排列；小区长6m，宽3.75m，面积22.5m2，小区间采用60cm隔水板做防渗隔离，小区采用当地典型的沟垄覆膜种植模式，番茄起垄时一管两行布置，行距50cm，株距45cm，每个小区定植78株；
3月21日定植，7月16日收获，次年3月31日定植，7月24日收获，番茄五叶一心时移入日光温室内，定植和缓苗时灌水40mm；定植和缓苗时共灌水40mm；处理开始后平均每7d灌1次水，7d的每日蒸发蒸腾量由温室HOBO气象站采集，ET0计算根据日光温室Penman-Monteith修正公式；每株留四穗果，从定植到拉秧，2012和2013年W1、W2和W3灌水总量分别为262、206.6和151mm，279.54、219.66和159.77mm；每个灌水处理小区的首部单独安装了水表，仅灌水不施肥时，所有灌水处理同时进行，用水表精确控制每个灌水处理的水量；番茄的生长具有阶段性，滴灌施N、P2O5和K2O肥分5次施入，依次为定植后10d、定植后25d、第一、二、三穗果实膨大期，施肥比例为1:1:2:2:2；常规施肥磷肥全部基施，氮肥和钾肥基施1/3，第一穗果膨大期和第二穗果膨大期分别追施1/3；
步骤2、样品采集
21、植物样品采集
植株样品采集分5个时期进行，分别为开花坐果期、第一穗果膨大期、第二穗果膨大期、第三穗果膨大期和收获期；每个处理随机选取3株，取样后立即带回实验室，将根、茎、叶、果分开，根系用清水冲洗干净；
22、根系样品采集
2012年收获期和2013年进行根系样品的采集，在五个取样时期，以植株为中心，在60cm×40cm×60cm的样方内，将整根取出，去除杂物，用清水冲洗，每个处理取3次重复；
23、土壤样品采集
为了研究滴灌不同施肥方式下土壤中养分的空间分布情况，分四次取土，分别于第二次、第三次、第四次滴灌施肥前和收获后进行，每个处理的取样点从滴头正下方开始，沿垂直滴灌带纵向方向分10、20、30、40、60cm取5个测点，沿水平方向分0、15、30cm取3个测点，共15个测点；
步骤3、测定各项指标
31、土壤水分：每次灌水前和灌水后用TRIME-T3管式土壤水分仪每隔10cm测土壤体积含水率，测至90cm；探管埋设在垂直滴灌管5cm处；
32、株高、茎粗、叶片数：每个处理选3株用标签标记，每隔15-20天用卷尺测定植株株高，用游标卡尺测定茎粗，用计数法测定番茄叶片数；
33、叶片扩展速率：从植株底部向上数至第8个叶片进行标记，番茄定植后，每隔20天分别测定各叶片的叶长L和叶宽W，计算叶面积S，每个处理重复3次；
34、植株干物质量：将根、茎、叶、果分开，称鲜重后放入烘箱，在105℃杀青30min，然后于75℃烘至恒质量；
35、根系特性分析：采用EPSON Perfection V700进行根系扫描，并利用Win RHIZO Pro软件进行分析，得到总根长、总根表面积，总根体积等各项特征参数；
36、产量：每个处理小区取3个重复，每个重复标记12株，每次收获时将各计产小区分别计数和称重，计算产量；
37、品质：在第一穗果和第三穗果膨大期，选择各处理中发育状况一致的果实，测定番茄品质；取2次测定的平均值作为最终品质；其中可溶性固形物采用RHBO-90型号手持折射仪测定；可溶性糖采用硫酸-蒽酮比色法测定；维生素C采用钼蓝比色法测定；番茄红素采用EV300PC型号紫外-可见分光光度计法；硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定；有机酸采用0.1mol/L NaOH滴定法；
38、叶绿素：2012年用SPAD分析仪测定叶片的SPAD值，每个处理标记3株，每株选一片叶子，每片叶测量3个点，取其平均值；2013年用浸提法测定，取0.1g番茄叶片，加入10mL 96％乙醇避光过夜浸提，叶片组织变白后定容至25mL，过滤后静置，分别在波长665nm、649nm和470nm下比色测量；
39、土壤硝态氮、速效磷和有效钾含量：将土样风干磨细，过5mm筛，然后用2mol/LKCL溶液浸提(干土5g，土液比1:10)，再用流动分析仪测定土壤中硝态氮(NO3 --N)的含量；用0.5mol/L NaHCO3溶液和无磷活性炭浸提，用流动分析仪测定土壤中速效磷的含量；用1mol/L的中性NH4OAc pH7溶液浸提，用原子吸收测定土壤中速效钾的含量；
310、植株全氮、全磷和全钾含量：将各生育期干样粉碎后，过0.5mm筛，用H2SO4-H2O2消煮，消煮液用于养分的测定，全氮含量用凯氏定氮仪测定，全磷含量用钒钼黄吸光光度法测定，全钾含量用火焰分光光度计法测定；
步骤4、计算
41、叶片扩展速率cm2/(leaf·day)的计算公式：
LGR＝(S2-S1)/(d2-d1) (1)
式中，S2、S1分别为相邻2次测定的叶面积cm2，d2、d1分别为相邻2次测量的时间d；其中S的计算公式如下：
S＝0.6393×(L×W)R2＞0.98 (2)
42、根重密度g/m3的计算公式：
RWD＝M/V (3)
式中，M表示根干重g，V表示取根系样品的土壤体积m3；
43、叶绿素mg/g FW:和类胡萝卜素mg/g FW:的计算公式：
叶绿素a：Ca＝13.95×A665-6.88×A649 (4)
叶绿素b：Cb＝24.96×A649-7.32×A665 (5)
类胡萝卜素：
式中，A665、A649、A470分别为波长665nm、649nm和470nm下的吸光值；
44、植株氮、磷和钾吸收量kg/hm2＝各器官养分含量×干物质量×种植密度
45、耗水量的计算：采用水量平衡法计算不同时段内番茄的耗水量ET：
ET＝Pr+I+U-R-D-ΔW (7)
式中：Pr为有效降雨量，mm；I为灌水量，mm；U为地下水补给量，mm；R为径流量，mm；D为深层渗漏量，mm；ΔW为试验初期和末期0～100cm土壤水分变化量，mm；由于温室内没有降雨，故Pr＝0，对于滴灌，每次灌水量较少，故R和D可以忽略不计，地下水位在50m以下，故U也可忽略不计；上式简化为：
ET＝I-ΔW (8)
46、水分利用效率kg/m3的计算公式：
WUE＝Y/ET (9)
式中，Y为产量，ET为耗水量；
47、养分利用效率NUE kg/kg＝产量/植株养分吸收量
48、养分吸收效率UPE kg/kg＝植株养分吸收量/养分投入量
49、肥料偏生产力PFP kg/kg＝产量/施肥量
步骤5、数据统计分析
用Microsoft Excel 2010进行数据计算；用SPSS 16.0统计软件进行方差分析、相关比较以及灰色关联分析和通径分析；用AutoCAD2004、Sigmaplot10.0及Matlab 7.0作图。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108152228A (zh) * 2017-12-08 2018-06-12 云南农业大学 一种快速鉴定二年生三七叶片氮素富余的方法
CN108293394A (zh) * 2018-01-24 2018-07-20 云南五佳生物科技有限公司 一种适合于云南山地烟水肥一体化动态营养管理方法
CN108575390A (zh) * 2018-03-14 2018-09-28 山东农业大学 一种利用沼液部分替代化肥促进番茄生长的研究方法
CN109033655A (zh) * 2018-08-03 2018-12-18 中国农业大学 一种农作物生长模型优化方法及装置
CN109429932A (zh) * 2018-10-23 2019-03-08 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种加工番茄生物降解地膜覆盖种植方法
CN110020963A (zh) * 2019-05-27 2019-07-16 宁夏大学 一种加压注水灌溉与枣树根系空间分布关系的研究方法
CN110204374A (zh) * 2018-02-28 2019-09-06 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 一种番茄肥料及其使用方法和应用
CN111311428A (zh) * 2020-03-16 2020-06-19 华北水利水电大学 一种温室番茄根系密度空间分布的计算方法
CN114190240A (zh) * 2021-11-03 2022-03-18 山东农业大学 用于温室大棚的番茄种植方法
CN117084158A (zh) * 2023-10-20 2023-11-21 南昌市农业科学院 一种基于闭环环境下的设施栽培养分供应系统及测定方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张富仓等: "《作物水肥高效利用理论与调控技术》", 28 February 2016, 北京：中国农业科学技术出版社 *
张燕: ""灌水和施肥对温室滴灌施肥番茄生长和品质的影响"", 《干旱地区农业研究》 *
方栋平: ""温室黄瓜对不同灌水量和滴灌施肥方式的响应机制研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》 *
王秀康: ""膜下滴灌施肥番茄水肥供应量的优化研究"", 《农业机械学报》 *
邢英英等: ""滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量、品质和水氮利用的影响"", 《中国农业科学》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108152228A (zh) * 2017-12-08 2018-06-12 云南农业大学 一种快速鉴定二年生三七叶片氮素富余的方法
CN108293394A (zh) * 2018-01-24 2018-07-20 云南五佳生物科技有限公司 一种适合于云南山地烟水肥一体化动态营养管理方法
CN110204374A (zh) * 2018-02-28 2019-09-06 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 一种番茄肥料及其使用方法和应用
CN108575390A (zh) * 2018-03-14 2018-09-28 山东农业大学 一种利用沼液部分替代化肥促进番茄生长的研究方法
CN109033655A (zh) * 2018-08-03 2018-12-18 中国农业大学 一种农作物生长模型优化方法及装置
CN109429932A (zh) * 2018-10-23 2019-03-08 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种加工番茄生物降解地膜覆盖种植方法
CN110020963A (zh) * 2019-05-27 2019-07-16 宁夏大学 一种加压注水灌溉与枣树根系空间分布关系的研究方法
CN111311428A (zh) * 2020-03-16 2020-06-19 华北水利水电大学 一种温室番茄根系密度空间分布的计算方法
CN114190240A (zh) * 2021-11-03 2022-03-18 山东农业大学 用于温室大棚的番茄种植方法
CN117084158A (zh) * 2023-10-20 2023-11-21 南昌市农业科学院 一种基于闭环环境下的设施栽培养分供应系统及测定方法
CN117084158B (zh) * 2023-10-20 2024-01-16 南昌市农业科学院 一种基于闭环环境下的设施栽培养分供应系统及测定方法

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