膜下滴灌施肥番茄水肥供应量的优化研究_王秀康.pdf

膜下滴灌施肥番茄水肥供应量的优化研究 王秀康 1 2 邢英英 1 3 张富仓 3 1 延安大学生命科学学院 延安 716000 2 西安理工大学水利水电学院 西安 710048 3 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室 陕西杨凌 712100 摘要 为揭示膜下滴灌施肥番茄对不同灌水量和施肥量的响应 基于 2012 2013 年田间随机分块试验 每个试验重复三次 采用 Tukey HSD 方差分析方法研究了不同水肥供应对番茄生长 产量和水分利 用效率的影响 进一步采用多元回归分析确定温室番茄田间管理推荐的灌水量和施肥量 结果表明 在 2012 年 移植后 23 天 灌水量和施肥量对番茄株高影响极显著 水肥交互作用对番茄株高影响显 著 在整个生育期 番茄茎粗与施肥量差异显著 不同灌水处理之间平均叶片扩展速率无显著性差异 叶片扩展速率与施肥的敏感性大于灌水处理 干物质积累与施肥量和灌水量均正相关 施肥量对番茄 干物质积累影响显著 施肥处理对番茄干物质积累的影响大于灌水 灌水和施肥对番茄产量影响显著 水肥交互作用对番茄产量影响极显著 在 2012 年 W1 处理的番茄平均产量最大 比 W2 W3 处理 分别高 5 99 和 13 54 番茄果数与产量呈正相关关系 单果质量与番茄产量无相关关系 灌水量对 番茄水分利用效率的影响极显著 作物耗水量与灌水量正相关 与施肥量无显著性关系 施肥对作物 耗水有促进作用 根据两年田间试验结果 综合考虑番茄产量和水分利用效率 本文推荐番茄灌水量 为 151 12 207 76 mm 氮肥用量为 213 45 216 98 kg hm 2 磷肥用量为 106 72 108 49 kg hm 2 钾肥 用量为 133 41 135 61 kg hm 2 关键词 番茄 水分利用效率 干物质 滴灌施肥 多元回归 中图分类号 S275 6 S365 文献标志码 A 文章编号 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 国家高技术研究发展计划 863 计划 资助项目 2011AA100504 延安大学博士启动基金 2016YDBK06 和中国 博士后科学基金 2015M572659XB 作者简介 王秀康 1983 男 讲师 博士 主要从事农业水土工程研究 E mail wangxiukang 通讯作者 张富仓 1962 男 教授 博士生导师 主要从事节水灌溉理论与技术研究 E mail zhangfc 网络出版时间 2015 11 13 15 00 22 网络出版地址 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 滴灌施肥是将施肥与滴灌相结合的一项农业技术 通过滴灌系统及灌水器输送水分和肥料到作物 根区 供作物吸收和利用 这种灌溉施肥方式在提高作物产量的同时 减少灌溉水和肥料的损失 大 幅度提高了水分和肥料的利用效率 是目前农业灌溉技术中较高效利用水分养分的田间管理技术 1 2 从 20 世纪开始 滴灌施肥技术在我国大面积推广应用 在滴灌施肥条件下 作物产量和水肥利用效 率比常规灌水施肥提高 20 30 3 水肥田间管理是影响作物生长发育和生产力水平提高的重要因 素 其相互促进 相互制约 4 水分和养分的结合能有效提高水肥资源的利用率 获得更高的生产和 生态效益 因而 进一步研究作物产量和水分利用效率对水肥交互作用的响应机理 具有重要的理论 和现实意义 番茄在我国和其他国家都深受欢迎 原因主要有以下几个方面 5 一方面番茄的口感比较好 并 且对人体有很多好处 富含维生素 A 和 C 另一方面番茄是番茄红素的主要来源 也是美味佳肴的必 备原料 另外 番茄还具有抗癌 以及预防早期癌细胞扩散等功效 然而 番茄产量受水肥管理影响 较大 为此前人对番茄水肥管理开展了大量研究工作 6 9 结果表明 灌水量和施肥量对番茄生长有 明显的耦合交互作用 合理的灌溉指标有利于番茄的生长 产量和水分利用效率的提高 孙文涛等研 究表明影响番茄产量对灌水的敏感性大于施肥 灌水量和施钾肥量有显著的交互作用 其次是氮肥 而水肥对番茄产量的影响均表现为开口向下的抛物线趋势 10 Kuscu 等 11 通过滴灌技术研究 滴灌施 肥技术能够节约用水 33 提高灌溉水分利用效率 42 同时 显著提高番茄产量 此外 有学者 12 13 研究了滴灌施肥处理对番茄生长指标 根系干物质 产量和水分利用效率的影响 但较少学者指出灌 水和施肥对各指标的影响顺序 以及同时考虑各指标相对较优时的水肥管理技术 本试验通过温室大棚滴灌施肥研究灌水量和施肥量对番茄生长 产量和水分利用效率的影响 揭 示水肥供应对番茄生长的影响 以及水肥供应对番茄产量和水分利用效率的响应规律 采用多元回归 和归一化处理 综合考虑水肥投入对番茄产量和水肥利用效率的影响 提出相对较优的灌水量和施肥 量 为温室番茄田间管理提供理论基础 1 材料与方法 1 1 试验材料 试验场地位于西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室日光温室 试验地处东经 108 04 北纬 34 20 海拔高度 522 m 试验区域为暖温带半湿润气候带 多年平均气温 13 平均 降水量 645 mm 其中降雨主要在 7 9 月份 多年平均蒸发量 1400 mm 试验场地土壤为重壤土 0 80 cm 土壤基本理化性质为 有机质质量比 15 02 g kg 全氮质量比 0 87 g kg 全磷质量比 0 55 g kg 全钾 K 2 O 质量比 16 8 g kg pH 值 8 14 田间持水率为 23 25 质量含水率 凋萎含水率 为 8 5 供试番茄品种为金鹏 10 号 Lycopersicum esculentum Mill cv Jinpeng 10 2012 年 3 月 21 日播种 2013 年 3 月 31 日播种 滴灌施肥用的氮 磷和钾肥分别为尿素 N 质量分数 46 磷酸二铵 N 质量分数 16 P 2 O 5 质量分数 44 和氯化钾 K 2 O 质量分数 60 试验温室的长度 跨度和高度分别为 76 m 7 5 m 和 2 8 m 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 8 mm 滴头间距 30 cm 滴头流量 2 L h 滴灌工作压力 0 3 MPa 1 2 试验设计 灌溉依据参考作物蒸发蒸腾量 肥料处理的 N P 2 O 5 K 2 O 用量不同 以充分灌水 100 ET 0 当地推荐施肥量 F 为 240 120 150 kg hm 2 为基础 设灌水和施肥 2 因素 3 个滴灌水量 W1 100 ET 0 W2 75 ET 0 W3 50 ET 0 和 3 个施肥水平 F1 240 120 150 kg hm 2 F2 180 90 112 5 kg hm 2 F3 120 60 75 kg hm 2 共 9 个处理 各处理 3 次重复 F2 为 75 推荐施肥量 F3 为 50 推荐施肥 量 随机区组排列 小区长 6 m 宽 3 75 m 面积 22 5 m 2 小区间采用 60 cm 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 1 管 2 行布置 行距 50 cm 株距 45 cm 每个小 区定植 78 株 具体布置如图 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 图 1 试验滴灌施肥布置图 Fig 1 Sketch of the fertigation experimental arrangement system 1 3 灌水与施肥 2012 年 3 月 21 日定植 2013 年 3 月 31 日定植 定植和缓苗时共灌水 40 mm 处理开始后平均 每 7d 灌 1 次水 7 d 的每日蒸发蒸腾量由温室 HOBO 气象站采集 ET 0 计算采用日光温室 Penman Monteith 修正公式 14 每株留 4 穗果 从定植到拉秧 W1 W2 和 W3 灌水总量分别为 279 54 mm 219 66 mm 和 159 77 mm 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 根据番茄生育周期 滴灌施 N P 2 O 5 和 K 2 O 肥分 5 次通过滴灌系统施 入 2012 年 5 次施肥时间依次为 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 次施肥时间依次为 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 次施肥量各占总量的 12 5 后 3 次施肥量各占总量的 25 施肥时 在前 1 2 d 将所需的施肥量按肥料种类和施肥水平溶于 9 个桶中 并保证每一种肥料的浓度相同 母 液浓度相同 施肥时控制肥液比率为 4 将 3 个施肥量分别进行 即一个施肥处理结束后再进行 下一个施肥处理 为了保证能将本次的施肥量完全施入 在施肥的过程中选择先施肥后灌水的方式 将带走肥液所需的水量计入本次灌水量之内 15 1 4 测定内容及方法 株高和茎粗测定 每个处理选 3 株用标签标记 每隔 15 20 d 用卷尺测定株高 用游标卡尺测 定茎粗 叶片扩展速率测定 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 d 左右分 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 15 根系测定 在生育末期进行根系样品采集 每个处理随机选取番茄 3 株 采用挖掘法取样 以植 株为中心 在 60 cm 40 cm 60 cm 的样方内 将整根取出 用清水冲洗 去除杂物 放入干燥箱 在 105 杀青 30 min 然后于 75 干燥 72 h 冷却后用电子天平称质量 产量测定 2012 年从 5 月 29 日开始采摘 至 7 月 22 日结束 平均每 4 5 d 进行 1 次测产 共 取 13 次 2013 年从 5 月 21 日开始 至 7 月 20 日结束 测产 15 次 每个小区取 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称质量 计算产量 温室番茄植株耗水量 水分利用效率计算公式如下 采用水量平衡法计算不同时段内番茄的耗水量 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 地下水补给量 mm R 径流量 mm D 深 层渗漏量 mm W 试验初期和末期 0 100 cm 土壤水分变化量 mm 由于温室内没有降雨 故 P r 0 对于滴灌 每次灌水量较少 最大灌水量 24 3 mm 故 R 和 D 可以忽略不计 地下水位在 50 m 以下 故 U 也可忽略不计 式 1 简化为 ET c I W 2 水分利用效率 Water use efficiency WUE 计算公式为 V WUE Y ET c 3 式中 Y 番茄产量 kg hm 2 V WUE 水分利用效率 kg m 3 1 5 数据分析 株高 茎粗 叶面积扩展速率 产量和水分利用效率用 Microsoft Excel 2010 进行数据计算 用 SAS V8 和 SPSS 16 0 统计软件进行方差分析 Tukey HSD 用 Sigmaplot10 0 和 Origin8 0 作图 2 结果与分析 2 1 水肥供应对番茄形态指标的影响 2 1 1 株高 水肥在番茄的整个生长过程中起重要作用 番茄通过根系吸收土壤中的水分和养分 进行光合作 用 合成碳水化合物 不同水肥供应对番茄株高的影响如图 2 所示 图中 不同字母表示差异显著 在 2012 年 移植后 23 d 灌水量和施肥量对番茄株高影响极显著 表 1 水肥交互作用对番茄株高 影响显著 但 2013 年结果表明水肥交互作用对番茄株高影响不明显 F1 处理的株高显著高于其他施 肥水平 W2F1 处理的株高最大 为 40 75 cm 这与 2013 年结果相似 因此 在番茄移栽 23 d 前 最佳处理为 W2F1 移栽后 37 d 不同灌水处理间番茄株高差异不明显 水肥交互作用对番茄的株高 影响不显著 W3 处理平均株高增加值最大 为 39 05 cm 高于 W1 36 35 cm 和 W2 35 03 cm 处理的株高增加值 随着生育期的推进 番茄株高在移栽后 53 d W3 处理的株高增加速度大于 W1 和 W2 处理 但不同灌水量处理之间差异不显著 移栽后 70 80 2013 年 d 番茄的株高增加速度 较移栽后 53 60 d 显著降低 这个阶段番茄的营养生长主要集中在果实部位 在番茄移栽后 70 80 d 水肥处理对株高的影响不显著 图 2 水肥供应对番茄整个生育期株高的影响 Fig 2 Effects of irrigation and fertilizer on tomato height in whole growth stages a 2012 年 b 2013 年 表 1 水肥供应对番茄株高 茎粗和叶片扩展速率的方差分析 Tab 1 Variance analysis of irrigation and fertilizer on plant height stem diameter and leaf growth rate per plant 指标 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 茎粗 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 叶片 扩展 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 表中字母表示不同处理间差异达到 5 显著性水平 分别表示 P 0 05 P 0 01 和 P 0 001 2 1 2 茎粗 作物茎部是输送养分和水分的主要载体 以及支持叶部 花和果实稳定的作用 还有光合作用和 贮藏营养物质的功能 水肥供应对番茄整个生育期茎粗的影响如图 3 所示 2012 年 移栽后 23 d 不同灌水处理之间的差异不显著 施肥对番茄茎粗的影响极显著 水肥交互作用对茎粗的影响显著 表 1 茎粗最大值为 W2F1 处理 8 90 mm 2013 年与 2012 年结果不同 灌水量和施肥量单因素对番 茄茎粗的影响极显著 但水肥交互作用对番茄的茎粗影响不显著 移栽后 37 d 番茄茎粗增加速率显 著下降 茎粗增加值范围为 0 90 2 21 mm 最大茎粗增加值出现在 W1F1 处理 与移栽后 23 d 的结 果不同 可能随着番茄的生长 W2 处理的灌水量与番茄生长所需的土壤水分有差距 W1 显著促进 番茄茎粗的增加 在相同灌水处理下 F3 处理的茎粗显著低于其他处理 施肥对番茄茎粗的影响为 极显著 结果表明 移栽后 23 37 d 是番茄茎粗积累的需肥关键期 移栽后 53 d 番茄茎粗增加速 率继续下降 增加范围为 0 59 1 04 mm 番茄茎粗增加与灌水量无显著性关系 与施肥量有显著的 关系 水肥交互作用对番茄茎粗的影响不显著 移栽后 70 d 不同水肥供应处理之间无显著性差异 在相同灌水处理下 番茄茎粗增加最大值为 F1 处理 不同施肥处理之间差异显著 茎粗的增长为番 茄果实的累积提供养分运移场所 对施肥需求明显增加 在整个生育期 番茄茎粗与施肥量差异极显 著 水肥交互作用对番茄的茎粗无显著性影响 图 3 水肥供应对番茄整个生育期茎粗的影响 Fig 3 Effects of irrigation and fertilizer on tomato stem diameter in whole growth stages a 2012 年 b 2013 年 2 1 3 叶片扩展速率 叶片的主要功能是吸收阳光和二氧化碳 进行光合作用 番茄叶片对番茄产量形成有重要的作用 水肥供应对番茄叶片扩展速率的影响如图 4 所示 在 2012 年 叶片扩展速率的总体变化趋势为 先 迅速增加 增加速度迅速下降 增加速度缓慢 增加速度趋于稳定 2013 年的变化趋势与 2012 年相 似 但 2013 年生育后期 出现叶片衰老 甚至出现负增长现象 W3 处理在番茄后期生长过程中 不 能满足叶片蒸发蒸腾耗水所需 叶片扩展速率出现负增长 在 2012 年 移栽后 23 d 灌水和施肥单 因素对番茄的叶片扩展速率影响极显著 水肥交互作用对叶片扩展速率的影响不显著 表 1 移栽 后 23 37 d 叶片的增长速率呈线性增加 叶片扩展速率最大值为 4 53 cm 2 叶 d 不同灌水处理之 间叶片扩展速率差异不显著 不同施肥处理的差异极显著 水肥交互作用对番茄叶片扩展速率影响不 显著 F2 处理的叶片扩展速率最大 结果表明 施肥对叶片扩展速率的影响大于灌水 结果与 2013 年相同 但 2013 年的水肥交互作用对番茄的叶片扩展速率影响极显著 移栽后 37 53 d 叶面积仍 然增加 但增加速度迅速下降 叶片增加幅度为 1 25 2 34 cm 2 叶 d 移栽后 53 70 d 叶片增加速 度缓慢 叶片最大增加幅度仅为 1 47 cm 2 叶 d 灌水和施肥对番茄叶片扩展速率的影响比前期减弱 结果表明 F2 处理的叶片扩展速率显著大于 F1 和 F3 施肥处理 相同施肥处理下 不同灌水处理之 间的叶片扩展速率无显著性差异 叶片扩展速率与施肥的敏感性大于灌水处理 图 4 水肥供应对番茄整个生育期叶片扩展速率的影响 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 水肥供应对番茄干物质和根冠比的影响 干物质积累是衡量作物有机物质积累 营养成分含量的重要指标 不同水肥供应对番茄干物质积 累和根冠比的影响如图 5 所示 W1F1 处理的干物质积累量最大 为 12021 54 kg hm 2 显著高于其他 处理 干物质积累与施肥量和灌水量均正相关 施肥量对番茄干物质积累影响显著 相同施肥水平下 灌水对番茄干物质积累影响不明显 结果表明 施肥处理对番茄干物质积累的影响大于灌水处理 W1 处理的根系干物质平均重量为 221 93 kg hm 2 比 W2 W3 处理分别高 6 96 20 40 茎 叶和 果实都有相同的规律 但 W2 和 W1 处理的果实无显著性差异 2012 年 W1 处理比 W2 处理高 5 99 2013 年高 5 59 根冠比是植株根系和冠层积累干物质量的比值 主要用来表征光合产物在植株体内的分配特征 也是衡量植物营养指标的关键参数 2012 年不同灌水处理之间的根冠比无显著性差异 2013 年不同 灌水和施肥处理差异极显著 灌水和施肥处理交互作用对番茄根冠比影响显著 不同灌水处理下 F2 处理的根冠比显著高于 F1 F3 结果表明 F2 处理有利于番茄对土壤养分的吸收和利用 图 5 水肥供应对番茄干物质积累和根冠比的影响 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 水肥供应对番茄产量 果数和单果质量的影响 不同灌水水平和施肥水平对番茄产量 果数和单果质量的影响如表 2 所示 从 2 年试验可以看出 灌水和施肥对番茄产量影响显著 水肥交互作用对番茄产量影响极显著 水肥综合影响效果明显 在 2012 年 相同灌水水平下 W1 处理的番茄平均产量最大 比 W2 W3 处理分别高 5 99 和 13 54 在 2013 年 W1 处理的番茄平均产量最大 比 W2 W3 处理分别高 9 02 和 16 20 在相同施肥投 入下 增加灌水量 番茄产量显著增加 2013 年番茄产量增加值大于 2012 年 可能与 2012 年施肥 处理残留肥料有关 另外与气象因素有关 2013 年的耗水量大于 2012 年 2012 年 在相同灌水水平 下 F1 处理番茄平均产量比 F2 F3 大 3 93 和 12 39 2013 年分别大 4 56 和 14 16 结果表明 番茄产量对灌水的敏感程度大于施肥 灌水和施肥对番茄果数 单果质量均无显著性影响 番茄果数 与灌水量和施肥量呈正相关关系 2012 年 W1 处理的果数平均值比 W2 W3 高 6 16 和 14 25 2013 年为 3 07 和 9 81 单果质量与番茄产量无正相关关系 表 2 水肥供应对番茄产量 果数和单果质量的影响 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 产量 t hm 2 果数 个 单果质量 g 产量 t hm 2 果数 个 单果质量 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 显著性检验 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 表中字母表示不同处理间差异达到 5 显著性水平 分别表示 P 0 05 P 0 01 和 P 0 001 2 4 番茄产量与果数 单果质量的关系 连续两年番茄产量与果数 单果质量的关系如图 6 所示 果数 单果质量与番茄产量都有线性关 系 番茄产量随着果数和单果质量的增加而增加 但果数和番茄产量有极显著关系 番茄的单果质量 与产量无显著性关系 番茄与果数的相关关系 R 2 0 535 大于番茄与单果质量的相关关系 R 2 0 109 结果表明 番茄产量增加与果数的关系大于与单果质量 这与 Aujla 等采用水肥供应对茄子的试验结 果相近 茄子的产量与个数呈强相关关系 R 2 0 8028 因而 不同水肥供应对鲜果重的主要影响因 素是茄子个数 16 图 6 水肥供应条件下番茄产量与果数 单果质量的关系 Fig 6 Relationships between the tomato yield and fruit number fruit weight per plant 2 5 水肥供应对番茄水分利用效率和耗水量的影响 作物水分利用效率是农田蒸腾耗水所制造的生物产量 是衡量作物对土壤水分吸收和利用过程的 重要指标 不同水肥供应对番茄水分利用效率和耗水量的关系如图 7 所示 灌水量对番茄水分利用效 率的影响极显著 水分利用效率与灌水量负相关 W3F1 处理的水分利用效率最大 2012 年为 44 96 kg m 3 2013 年为 47 66 kg m 3 减小灌水量 水分利用效率将增大 2012 年 W3 处理的水分利用效率 比 W1 W2 大 27 32 和 18 70 2013 年 W3 处理的水分利用效率比 W1 W2 大 31 24 和 20 83 施肥处理与番茄的水分利用效率呈正相关 增加施肥量 水分利用效率将减小 2012 年 F3 处理的水 分利用效率比 F1 F2 大 13 31 和 10 01 2013 年 F3 处理的水分利用效率比 F1 F2 大 14 83 和 10 67 这说明灌水对番茄水分利用效率的影响大于施肥对番茄水分利用效率的影响 耗水量与作物 生长状况密切相关 是作物生长过程的净耗水量 具有不可逆转性 从 2 年的试验可以看出 作物耗 水量与灌水量正相关 与施肥量无显著性关系 施肥对作物耗水有促进作用 相同灌水处理下 不同 施肥处理之间的耗水量相近 结果表明 作物耗水量对灌水的响应大于施肥处理 图 7 水肥供应对番茄水分利用效率和耗水量的影响 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 优化番茄产量和水分利用效率确定灌水 施肥指标 本文以灌水量和施肥量为自变量 分别以产量 水分利用效率为因变量 进行回归分析 回归分 析结果如表 2 所示 结果表明 水肥供应量对番茄产量和水分利用效率影响均为极显著水平 P 0 01 决定系数均在 0 99 以上 根据 2012 年的最大灌水量 最小灌水量 最大施肥量和最小施肥量 通过 极值问题求解方法 分别计算表 2 中番茄产量 水分利用效率的最大值 当回归方程达到最大值时的 灌水量和施肥量分别为 151 12 mm 453 58 kg hm 2 同理 求得 2013 年回归方程达到最大值时的灌水 量和施肥量分别为 207 76 mm 461 08 kg hm 2 假定番茄产量和水分利用效率同等重要 二者所占比 例均为 0 5 进行归一化处理 并加权平均 则得到综合产量和水分利用效率的归一化方程 分别为 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 为综合考虑番茄产量和水分利用效率的归一化方程 W 为灌水量