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2023年 6月 灌溉排水学报 第 42卷 第 6期 Jun 2023 Journal of Irrigation and Drainage No 6 Vol 42 33 文章编号 1672 3317 2023 06 0033 12 水肥耦合对 设施番茄土壤水分 养分运移及 产量和水分利用效率影响 尹志荣 柯 英 蔡进军 宁夏农林科学院 农业资源与环境研究所 银川 750002 摘 要 目的 探寻 滴灌 水肥耦合条件下温室水果番茄优质高效的最优水肥组合 方法 设置灌水量和施肥量 2 因 素 3水平共 9个处理 灌水量分别为 W1 当地常规滴灌 水量 4 800 m3 hm2 W2 75 W1 3 600 m3 hm2 W3 50 W1 2 400 m3 hm2 施肥量分别为 F1 高肥 7 200 kg hm2 F2 中肥 70 F1 5 040 kg hm2 F3 低肥 40 F1 2 880 kg hm2 分析水肥耦合对 番茄产量 水分利用效 率 土壤水分及养分影响 结果 施肥水平与 灌水 量 交互效应对番茄水肥耦合的产量 土壤水分及养分产生显著影响 与 W1F1处理 相比 W2F2 W3F2处理 产量降 低 16 26 和 6 54 但 水分利用效 率 增加 11 62 和 66 56 各处理 0 20 cm土壤 质量 含水率随生育进程的 推进呈 波动 递减趋势 变化范围在 13 33 24 53 之间 土壤 剖面 水分空间 分布 随灌水 量和 施肥量的减少在距 离 地 面 60 cm 处 出现水分聚集区 W2F2 W3F2 处理平均土壤 质量 含水率为 16 53 和 16 84 各处理 土壤有机质量 及速效养分 生育后期较生长中期累积明显 相同灌水量下 根层 土壤有机质及速效磷 速效钾量 变化基本一致 均呈随施肥量的 减少而减少变化趋势 相同施肥量下 适度减少灌水量有利于降低碱解氮 速效磷 速效钾向深层迁移 显著提高根 区土壤 养分 结论 灌水量在 2 400 3 600 m3 hm2之间 施肥量为 5 040 kg hm2 液体有机肥 3 600 kg hm2 大量元素 水溶肥 1 440 kg hm2 时 能够获得较高产量以及水分利用效率 同时有效提高根层养分 量 降低 养分淋失 风险 关 键 词 水肥耦合 设施水果番茄 产量 土壤含水率 养分 中图分类号 S157 文献标志码 A doi 10 13522 ki ggps 2022421 OSID 尹志荣 柯英 蔡进军 水肥耦合对 设施番茄土壤水分 养分运移及产量和水分利用效率 影响 J 灌溉排水学报 2023 42 6 33 44 YIN Zhirong KE Ying CAI Jinjun The Combined Effect of Irrigation and Fertilization on Soil Water Nutrient Transport Yield and Water Use Efficiency of Greenhouse Tomato J Journal of Irrigation and Drainage 2023 42 6 33 44 0 引 言 1 研究意义 番茄是一种耗水量较大的作物 当 番茄产量为 160 814 81 kg hm2时 全生育期平均灌溉 量 1 475 00 m3 hm2 追肥量 2 156 48 kg hm2 1 水资 源短缺是当今世界性问题 发达国家有效用水率可达 80 以上 同时水分利用效率为 2 00 kg m3 而我国 渠灌水和井灌水的有效利用率为 40 和 60 水分利 用效率不足发达国家的 1 2 2 若能将灌溉水利用效 率提高到 70 以上 则水分利用效率可达到 1 50 kg m3 节水 1 000 亿 m3 宁夏地处中国西北部黄河 上游 年平均降水量 166 90 647 30 mm 水资源北少 南多 且差异明显 年平均蒸发量 1 312 2 204 mm 是黄河流域水资源最为匮乏的区域之一 近年来 推 广高效 节水灌溉技术力度逐年增大 滴灌节水效益显 著 但部分地区仍存在大水漫灌现象 滴灌 有效 使用 收稿日期 2022 07 29 修回日期 202 3 02 07 网络出版日期 2023 05 05 基金项目 宁夏农业高质量发展和生态保护科技创新示范项目 NGSB 2021 11 02 作者简介 尹志荣 1982 女 助理研究员 硕士研究生 主要从事节 水与水资源高效利用研究 E mail yinzhirong1982129 灌溉排水学报 编辑部 开放获取 CC BY NC ND 协议 率低 3 同时 在实际农业生产中人们崇尚 经验主 义 施肥具有主观性 对肥料种类和施肥量不明确 4 因此 研究土壤水分 养分 供应与作物关系对于番茄 水分高效利用 减肥增效至关重要 研究进展 目 前 关于番茄水肥耦合的研究较多 并获得了重要结 论 但仍存在较大差异 如曲兆鸣 5 研究认为 优化 施肥与灌水量的耦合作用使肥料养分释放特征与番 茄对养分的需求特征相匹配 在提高番茄产量和品质 的同时 提高了水肥利用效率并节约了水肥资源 王 鹏勃等 6 研究发现 施肥量和灌水量作为单一因子对 灌溉水分利用效率的影响极显著 且水分作用 大于 肥 料作用 而水肥交互作用对水分利用效率的影响不显 著 吴雪等 7 研究指出 灌水量与施氮量 磷肥 与钾 肥用量之间存在显著交互作用 灌水量 氮肥用量过 高不利于番茄综合营养品质的提高 合理增施磷肥和 钾肥可有效提高番茄营养品质 赵伟等 8 在基础磷素 量较高的土壤上 连续 2 a 减少 70 的磷肥用量没有 影响番茄产量 降低番茄对钾素的奢侈吸收 Singandhupe 等 9 研究发现 当施氮量小于 120 kg hm2 时 滴灌施肥较沟灌显著增 加了 番茄产量和氮吸收量 灌溉排水学报 34 提高水分和氮素利用效率 并且减 少硝酸盐淋失 切 入点 前人研究中水肥用量的确定大多仅基于番茄产 量 品质效应 植株 氮磷钾素吸收利用等单一指标 缺 少土壤水分和养分运移变化对设施栽培条件下水肥 耦合 响应的系统探究 尤其在传统氮磷钾施肥基础上 关于 水溶肥及液体有机肥供应特征与作物养分吸收和 产量效应 更是研究 不足 特别 是针对温室番茄追施液 体有机肥适宜用量的研究更鲜见报道 拟解决的关键 问题 为此 以设施 水果番茄为 试验材料 研究不同 水肥用量下 设施 土壤水分和养分的差异及变化 分析 番茄产量 水分利用效率与水肥协同的响应关系 1 材料与方法 1 1 试验地概况 试验于 2021年 2 7月在宁夏银川西夏区平吉堡 奶牛场农五队平吉堡现代农业示范园区 东经 106 01 北纬 38 24 平均海拔 1 170 m 进行 试 验地年平均气温 9 6 年均日照时间 2 911 h 年总 辐射量为 5 106 MJ m2 年均无霜期 188 d 左右 年平 均降水量 196 mm 供试土壤 0 20 cm 土层理化性质 为 有机质量 7 67 g kg 全盐 量 2 34 g kg pH值 8 63 全氮量 0 65 g kg 全磷量 0 67 g kg 全钾量 20 30 g kg 速效钾量 290 mg kg 速效磷量 46 33 mg kg 平均田 间持水率为 24 11 1 2 试验设计 试验在设施大棚中进行 大棚跨度 10 m 长 90 m 试验区面积共 75 m2 种植行宽 0 60 m 长 9 m 种 植行两侧用 40 cm 深的黑色塑料防渗膜隔开 每行栽 植番茄 38 株 2 条种植行间距 1 m 地表铺设白色地 布 方便采摘 选择品种为水果番茄 亚蔬 12 号 为 试验材料 于 2021 年 2 月 25 日移栽 常规打药 除草等田间管理依照当地习惯进行 试验设置 3 个灌 水水平 W1 当地常规滴灌水量 4 800 m3 hm2 W2 75 W1 3 600 m3 hm2 W3 50 W1 2 400 m3 hm2 3 个施肥水平 F1 高肥 7 200 kg hm2 F2 70 F1 5 040 kg hm2 F3 40 F1 2 880 kg hm2 详见表 1 采用裂区设计 主区为施肥水平 副区为灌水处理 共 9 个处理 每个处理 3 次 重复 基肥一致 有机肥 9 000 kg hm2 复合肥 1 200 kg hm2 苗期不施肥 开 花期至生育期结束进行水肥调控 灌水施肥频率 根据 当地灌溉施肥间隔设置 以土壤含水率低于田间持水 率 的 70 作为灌水下限 开花坐果期至结果后期灌溉 施肥频率为 7 10 d 次 可 根据天气及降水情况随时 调节 试验过程中共灌水施肥 11 次 具体灌水施肥 时间如表 2 所示 灌水量通过水表计量控制 不同处 理肥液通过液压比例施肥泵随灌溉水施入 表 1 试验设计 Table 1 Experiment design 施肥水平 施肥量 灌水 水平 灌水量 m3 hm 2 液体有机肥 kg hm 2 大量元素水溶肥 kg hm 2 F1 5 040 2 160 W1 4 800 W2 3 600 W3 2 400 F2 3 600 1 440 W1 4 800 W2 3 600 W3 2 400 F3 2 160 720 W1 4 800 W2 3 600 W3 2 400 表 2 番茄生育期灌水施肥时间表 Table 2 Irrigation and fertilization schedule of tomato growth period 生育期 灌水 施肥 日期 施肥 水平 施肥量 灌水 水平 灌水量 m3 hm 2 液体 有机肥 kg hm 2 大量 元素 水溶 肥 kg hm 2 开花 坐果期 0410 0420 0428 0508 F1 420 180 W1 400 50 W2 300 00 W3 199 50 F2 300 120 W1 400 50 W2 300 00 W3 199 50 F3 180 60 W1 400 50 W2 300 00 W3 199 50 结果 盛期 0519 0529 0607 0617 0626 F1 420 180 W1 441 00 W2 340 50 W3 240 00 F2 300 120 W1 441 00 W2 340 50 W3 240 00 F3 180 60 W1 441 00 W2 340 50 W3 240 00 结 果 后期 0707 0716 F1 420 180 W1 360 00 W2 259 50 W3 159 00 F2 300 180 W1 360 00 W2 259 50 W3 159 00 F3 180 180 W1 360 00 W2 259 50 W3 159 00 供试肥料 开花坐果期施用总氮量 17 P2O5 量 17 K2O 量 17 且含有微量元素的大量元素水溶 肥 果实膨大期至生育期结束施用 总氮量 8 P2O5 量 7 K2O 量 36 的大量元素水溶肥 同时配施含 腐殖酸 30 g L 的 液体有机肥 供试肥料为翠康碧施 大量元素水溶肥和德孚尔滴灌肥 1 3 测定项目与方法 1 3 1 土壤含水率 每次灌水施肥前采用烘干称质量法测定各处理土 尹志荣 等 水肥耦合对设施番茄土壤水分 养分运移及产量和水分利用效率影响 35 壤含水率 测定深度为 0 100 cm 每 20 cm 为 1 层 1 3 2 土壤养分 于番茄营养生长期和收获期在每个试验小区内 随机选取 3 个位置采集 0 100 cm 土层 土壤样品 测 定剖面土壤速效养分 用重铬酸钾氧化法测定土壤有 机质 用扩散吸收法测定土壤碱解氮 用 0 5 mol L的 NaHCO3 浸 提 钼锑抗比色法测定土壤中速效磷 用 1 mol L 的 NH4OAc pH 值为 7 溶液浸提 原子吸收 法测定土壤中速效钾 1 3 3 番茄产量及水分利用效率 用电子天平 精度为 0 01 g 称量 各小区每次的 采摘量 并在试验结束后汇总为各小区产量 水分利 用效率采用单位面积番茄总产量与番茄生育期灌水 量的比值进行计算 1 4 数据处理与分析 采用 Excel 2010 和 Surfer 8 0 进行数据处理和制 图 采用 DPS 9 50 进行方差分析和多重比较 2 结果与分析 2 1 水肥 耦合对 番茄产量和 水分利用效率 的影响 由表 3 可知 果实成熟初期 5 月 相同灌水 量下 番茄产量 随施肥量的减少 而 减少 相同施肥水 平下 如 F2 F3 施肥水平下 番茄 产量 随灌水量的减 少 先增加后减少 F1 施肥水平下 番茄 产量 随灌水量 的减少 而 逐渐 降低 水肥耦合处理中 W1F3 处理产量 最低 与 W1F1处理 相比 W1F3处理 产量 减少 64 41 果实成熟期 6 月 W1 处理 下 番茄 产量 随施肥量的 减少 逐渐减少 W2 W3 处理 下 番茄 产量 随施肥量的 减少 先增 加 后减 少 水肥耦合处理中 W1F3 处理产 量最低 W2F2 处理产量最高 为 10 969 05 kg hm2 盛果期 7 月 番茄产量 随施肥量的减少 均呈先增 加 后减 少 的趋势 F1 施肥水平下 番茄 产量 随灌水量 的减少而 减少 F2 F3 施肥水平下 番茄 产量 随灌水 量的减少 先 减少后 增加 与果实成熟初期产量随灌水 量的变化规律 相反 该 生育期 W2F3 处理产量最低 W1F2 处理产量最高 从全生育期累计产量来看 W1F1 水肥耦合 处理 产量最高 其次是 W3F2 处理 从 灌水和施肥角度分别看 W3 处理 下番茄 的 平均产 量最高 为 38 703 90 kg hm2 与 W1 W2 处理 相比 产量 分别 增加 0 22 和 10 37 F2 施肥水平下的 番 茄 平均产量最高 为 41 594 25 kg hm2 与 F1 F3 施 肥水平 相比 产量 分别 增加 4 50 和 34 21 F3 施 肥水平下番茄产量随灌水量的减少呈逐渐增加趋势 灌水量对不同水肥耦合处理水分利用效率的影响大 于施肥量 如 F2 F3 施肥水平下的 水分利用 效 率 随 灌水量的减少而增加 因此 水肥对产量的影响具有 相互协同 相互促进的关系 合理有效的水肥调控是 实现节水 节肥 高效生产的前提和基础 表 3 番茄 产量 及水分利用效率 Table 3 Yield and water use efficiency of tomato 处理 产量 kg hm 2 水分利用效率 kg m 3 5 月 6 月 7 月 累计产量 W1F1 5 472 90 35 36aA 10 192 50 41 38abA 31 429 80 161 14abAB 47 095 20 558 75aA 9 81 1 65bcdAB W1F2 2 789 25 18 82bdcABC 8 968 05 40 44cdBC 35 573 40 191 08aA 41 330 70 555 46aAB 8 61 2 07bcdAB W1F3 1 948 05 10 24eC 5 467 95 13 33dC 20 010 00 127 74dC 27 426 00 378 73bB 5 71 1 14dB W2F1 4 390 95 28 39abA 9 094 20 50 6bcAB 24 254 55 204 48cdABC 37 739 70 401 77abAB 10 48 1 46abcdAB W2F2 4 011 45 39 51abcAB 10 969 05 56 11aA 24 456 60 123 59bcdABC 39 437 10 421 47abAB 10 95 1 49abcdAB W2F3 2 315 85 20 35deBC 6 356 55 43 94dC 19 353 15 90 93dC 28 025 55 360 13bB 7 78 1 36cdAB W3F1 2 766 30 26 40cdABC 7 854 45 51 52dBC 23 951 40 108 53cdBC 34 572 15 431 62abAB 14 41 2 73abcAB W3F2 2 890 20 40 44abcAB 8 194 80 79 43dBC 31 429 80 281 90abcAB 44 014 80 652 49aAB 16 43 3 53aA W3F3 2 199 00 13 33deBC 6 624 45 42 53dC 28 701 15 81 31abcAB 37 524 60 536 49abAB 15 64 3 62abAB 注 同列数据中 小写字母 表示在 0 05 水平上差异 大写字母 表示在 0 01 水平上差异 下同 2 2 生育期内设施番茄土壤水分运移特征 生育期内不同水肥处理下 0 20 cm 土层土壤 质 量 含水 率变化如表 4 所示 不同施肥水平下各灌水处 理的土壤 质量 含水率第 1 次峰值出现在 6 月 6 日 之 后随 着 生育期的推进逐渐降低 至下次灌水后又出现 新的峰值 整个生育期土壤 质量 含水率呈波动递减趋 势 F1 施肥水平下 各灌水处理不同时期的土壤 质 量 含水率变化规律基本一致 W1 W2 W3 处理间 差异不显著 F2 施肥水平下 6 月 6 日 W3 处理与 W2 处理土壤 质量 含水率差异极显著 W2 处理与 W1 处理差异显著 7 月 6 日 W2 处理与 W1 处理差异 极显著 6 月 16 日前 即果实中期 W1 处理土壤 质量 含水率呈先减少后增加再减少的趋势 W2 处理 呈先 减少后增加的趋势 W3 处理呈先增加后减少的 趋势 表现为 W3 处理 W1 处理 W2 处理 6 月 16 日至结果末期 随 着 灌水量 的 减少土壤 质量 含水率先 减少后增加 表现为 W1 处理 W3 处理 W2 处理 F3 施肥水平下 各处理的土壤 质量 含水率波动规律 又趋于一致 变化甚微无显著性差异 W2 处理土壤 质量 含水率 比 W1 W3 处理 高 4 97 6 69 灌水 灌溉排水学报 36 量一致时 不同施肥水平的土壤质量含水率分布不同 W1 处理下 F2 施肥水平的土壤质量含水率于 5 月 18 日 5 月 27 日 6 月 6 日 6 月 25 日 7 月 6 日 时与 F1 施肥水平土壤质量含水率差异显著 5 月 27 日 6 月 25 日时与 F3 施肥水平土壤质量含水率差异 显著 不同时期 F2 施肥水平下的土壤质量 含水率平 均值为 18 28 明显高于 F3 F1 施肥水平 W2 处 理下 各施肥水平间土壤 质量 含水率差异不显著 F1 F2 施肥水平的土壤质量含水率变化规律相同 5 月 18 日 6 月 16 日土壤质量含水率非常接近 6 月 16 日 7 月 15 日平稳下降 F2 施肥水平下降幅度较 F1 施肥水平明显 F3 施肥水平下的土壤质量含水率在 6 月 6 日达到 23 40 为最高峰值 此后缓慢下降逐 渐与 F1 施肥水平持平 W3 处理下 不同施肥水平 的土壤质量含水率在 6 月 16 日之前变化较为剧烈 随着时间的推移变幅减缓 其中 F2 施肥水平下的土 壤质量含水率在 5 月 27 日与 F1 F3 施肥水平土壤质 量含水率差异极显著 且其 全生育期土壤质量含水率 平均值最高 为 17 33 由此可见 番茄生育期内 设施土壤 质量 含水率的变化规律受灌溉量 施肥量的 协同影响显著 本研究中 W2 处理的土壤质量含水率 整体偏高 表 4 0 20 cm土层 土壤质量 含水率 Table 4 Soil quality water content of 0 20 cm soil layer 处理 日期 0518 0527 0606 0616 0625 0706 0715 W1F1 19 39 1 77aA 13 55 0 27cdBC 17 26 0 65dC 17 02 1 38abABC 14 91 1 05bcB 15 06 0 40bAB 14 77 1 75bAB W1F2 16 20 0 51bcAB 14 62 0 47abAB 24 19 3 13abAB 16 65 0 43abABC 21 60 1 41aA 19 31 2 18aA 15 38 0 55bAB W1F3 14 08 0 49bcB 12 78 0 61dC 22 46 0 36abcABC 12 75 0 64bC 15 62 2 59bcAB 17 25 0 74abAB 13 56 1 26bB W2F1 17 12 0 84abAB 14 58 0 62bcABC 18 93 1 29cdBC 19 66 2 12aA 16 01 1 37bcAB 16 50 1 04abAB 15 25 1 06abAB W2F2 15 92 1 89bcAB 14 43 0 52bcABC 18 21 0 33cdBC 20 17 1 32aA 13 21 0 36bcAB 14 13 1 25bB 15 03 0 15abAB W2F3 13 77 0 60cB 13 80 0 41bcdBC 23 40 2 09abAB 17 39 3 18abABC 15 77 1 36cB 16 45 1 50abAB 13 33 1 45bB W3F1 17 38 0 72abcAB 13 36 0 47cdBC 18 41 1 72cdBC 19 32 1 37aAB 16 08 0 92bcAB 16 02 1 08abAB 18 37 1 48aA W3F2 14 50 1 36bcB 16 46 0 89aA 24 53 1 95aA 17 29 1 44abABC 16 56 1 64bcAB 16 90 0 31abAB 15 07 0 73bAB W3F3 14 180 79 bcB 13 33 0 73dBC 20 02 0 31bcdABC 13 14 0 35bBC 16 27 2 44abAB 14 94 0 40bAB 14 87 0 20bAB 图 1为 每次灌溉施肥前 0 100 cm土体内土壤质量 含水率的时空分布图 图中 横坐标为灌水时间间隔 具体灌水时间 5 月 18 日 5 月 27 日 6 月 6 日 6 月 16 日 6 月 25 日 7 月 6 日 7 月 15 日 其中以 5 月 18 日为第 1 天 其他类推 由图 1 可知 F1 F2 施肥 水平下不同处理 0 100 cm 土层平均土壤质量含水率 表现为 W1 处理 W3 处理 W2 处理 W2 处理下各时 期 20 40 60 80 cm土层均出现明显的低含水区 而 W3 处理在 20 40 60 80 cm土层出现高含水区 F2 施肥水平下 0 100 cm 土层的平均土壤质量含水率 较 F1 施肥水平增加 F3 施肥水平下 土壤 质量含水 率随灌水量的减少先减少后增加 表现为 W3 处 理 W1 处理 W2 处理 W1 处理下土壤质量含水率等 值线密度随着土层深度的增加逐渐缩小 60 100 cm 土层土壤质量含水率稳定在 16 29 16 66 之间 灌 水量由 W2 减少到 W3 处理时 土壤 质量含水率 等值 线密度逐渐增多 表明随着时间推移不同土层土壤质 量 含水率变化加剧 尤其在 7 月 6 日 W3 处理下 60 cm 土层土壤质量含水率出现了水分高聚集区 为 21 50 2 3 水肥耦合对土壤有机质量的影响 由图 2 可知 0 20 cm 土层土壤有机质量高于 20 40 cm 土层 拉秧后 8 月 6 日 的土壤有机质量 高于生长期间 6 月 9 日 F1 施肥水平下 0 20 cm 土层有机质量随灌水量减少先增加后减少 其中 W2 处理土壤有机质量最高 生长期间土壤有机质量为 24 30 g kg 与 W1 W3 处理差异极显著 拉秧后为 29 80 g kg W3 处理拉秧后的土壤有机质量增加也较 明显 达 29 00 g kg 而 W1 处理 2 个生育期的有机 质量变化极小 20 40 cm土层有机质量无显著差异 生长期间在 14 60 15 60 g kg 之间变化 拉秧后 W1 处理土壤有机质量仅 0 20 g kg 的浮动 W2 W3 处 理拉秧后土壤有机质量与生长期间相比分别增加 28 48 15 07 F2 施肥水平下 生长期间 0 20 cm 土层有机质量随灌水量的减少而减少 拉秧后随灌水 量的减少先减少后增加 此时 W3 处理土壤有机质量 与 W1 W2 处理差异显著 F3 施肥水平下 0 20 cm 土层有机质量差异显著 20 40 cm 土层有机质量在 生长期间及拉秧后均随灌水量的减少先减少后增加 呈 V 形 W3 处理土壤有机质量平均值最高 为 19 88 g kg 灌水量相同时 如 W1 处理下 生长期间及拉秧 后 0 20 cm 土层有机质量均随施肥量的减少先增加 后减少 拉秧后 F2 施肥水平下的土壤有机质量与 F1 F3 施肥水平差异显著 而 20 40 cm 土层有机质量逐 渐递增 W2 处理下 不同施肥水平对生长期间 0 20 20 40 cm 土层有机质量产生了显著影响 随着施肥 量的减少 0 20 cm 土层有机质量生长期间及拉秧后 均呈 递减趋势 生长期间 20 40 cm 土层有机质量先 增加后减少 拉秧后逐渐递减 F1 施肥水平下的土 壤有机质量最高 尤其在拉秧后 F1 施肥水平土壤有 尹志荣 等 水肥耦合对设施番茄土壤水分 养分运移及产量和水分利用效率影响 37 土壤深度 cm 土壤深度 cm 土壤 质量 含水率 土壤深度 cm 土壤 质量 含水率 机质量比 F2 F3 施肥水平增加 55 21 94 77 W3 处理下 生长期间 0 20 cm 土层有机质量随施肥量的 减少而增加 此时与 F1 F2 施肥水平相比 F3 施肥 水平下的土壤有机质量 分别 增加 67 42 60 14 且 F3 F1 施肥水平差异显著 而拉秧后 F1 施肥水平下 的土壤有机质量增加明显 与 F2 F3 施肥水平相比 分别增加 26 09 23 40 2 个时期 20 40 cm 土层 有机质量均为先减少后增加 但 拉秧后 F2 施肥水平下 的土壤有机质量与 F3 施肥水平差异极限著 均值 表现 为 F3 施肥水平 F1 施肥水平 F2 施肥水平 a W1F1 处理 b W1F2 处理 c W1F3 处理 d W2F1 处理 e W2F2 处理 f W2F3 处理 g W3F1 处理 h W3F2 处理 i W3F3 处理 图 1 土壤 质量 含水率空间分布 Fig 1 Spatial distribution of soil quality water content a F1 施肥水平 b F2 施肥水平 1 9 17 25 33 41 49 20 30 40 50 60 70 80 90 100 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 9 17 25 33 41 49 20 30 40 50 60 70 80 90 100 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 9 17 25 33 41 49 20 30 40 50 60 70 80 90 100 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 9 17 25 33 41 49 20 30 40 50 60 70 80 90 100 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 9 17 25 33 41 49 20 30 40 50 60 70 80 90 100 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 9 17 25 33 41 49 20 30 40 50 60 70 80 90 100 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 9 17 25 33 41 49 20 30 40 50 60 70 80 90 100 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 9 17 25 33 41 49 20 30 40 50 60 70 80 90 100 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 9 17 25 33 41 49 20 30 40 50 60 70 80 90 100 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 bB aA bB aA aA aA aA aA cC aA aA aA 0 10 20 30 40 0 20 20 40 0 20 20 40 6月 9日 8月 6日 土壤有机质量 g kg 1 土层深度 cm 灌水处理 W1 W2 W3 aA aA aA aA aA aA aA aA aA bA bA aA 0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 20 40 0 20 20 40 6月 9日 8月 6日 土壤有机质量 g kg 1 土层深度 cm 灌水处理 W1 W2 W3 土壤 质量 含水率 灌水时间 d 灌水时间 d 灌水时间 d 灌水时间 d 灌水时间 d 灌水时间 d 灌水时间 d 灌水时间 d 灌水时间 d 灌溉排水学报 38 c F3 施肥水平 d W1 处理 e W2 处理 f W3 处理 图 2 土壤有机质 量变化情况 Fig 2 Changes of soil organic matter 2 4 水肥耦合对土壤碱解氮的影响 图 3 为不同水肥耦合处理土壤 剖面 碱解氮量 以 0 20 cm 土层碱解氮为例 表 5 生长期间 6 月 9 日 W1F3 W2F3 W2F1 W3F2 处理土壤碱解氮 量 与 W1F1处理 差异极显著 拉秧后 8月 6日 W1F2 W1F3 W3F1 W3F2 W3F3 处理 与 W1F1 处理差 异 也极显著 W2F1 W2F2 处理与 W1F1 处理差异 显著 且 土壤剖面 碱解氮量较生长期间 明显 增加 有 积累现象 F1 施肥水平下 W1 W3 处理 在生长期 间的 土壤剖面 碱解氮量随土层深度变化一致 二者 0 20 cm 土层碱解氮量与 W2 处理差异极显著 W2 处理 0 60 cm土层的碱解氮量较 W1 W3处理增加 拉秧后 3 个灌水处理下的土壤碱解氮量变化规律也 基本一致 且 3 个灌水 处理 0 20 cm 土层碱解氮量差 异均极显著 表现为 W3 处理 W2 处理 W1 处理 F2 施肥水平下 生长期间随土层深度增加 W1 处理 下碱解氮量呈缓慢递减趋势 W2 处理 呈 M 形变 化 趋势 W3 处理 呈 先增 加后减少趋势 0 100 cm 土 层碱解氮量均值表现为 W3处理 W2处理 W1处理 拉秧后 3 个灌水处理下的土壤碱解氮量均下降 且 3 个处理 0 20 cm 土层碱解氮量差异均极显著 均值 表 现 为 W3 处理 W2 处理 W1 处理 F3 施肥水平下 3 个灌水处理生长期间的碱解氮量变化相似且差异较 小 仅 W2 处理 与 W3 处理 0 20 cm 土层碱解氮量差 异显著 拉秧后 W3 处理与 W1 处理差异极显著 与 W2 处理差异显著 均值 表现 为 W3 处理 W2 处 理 W1 处理 但 40 cm 以下土层碱解氮量变化不大 灌水量相同时 不同施肥水平下土壤碱解氮量差 异不同 W1 处理下 生长期间 F3 施肥水平 0 20 cm 土层碱解氮量与 F1 F2 施肥水平差异显著 均值表 现为 F3 施肥水平 F2 施肥水平 F1 施肥水平 20 cm 以下 土层表现 为 F1 施肥水平 F2 施肥水平 F3 施肥 水平 拉秧后 F1 F2 施肥水平下土壤碱解氮量逐渐 降低 0 20 cm 土层碱解氮量与 F3 施肥水平差异显 著 W2 处理下 生长期间 F1 施肥水平土壤碱解氮 量与 F2 施肥水平差异显著 F1 施肥水平以 20 40 cm 土层为 拐点 先增加后减 少 F2 施肥水平呈 M 形变化 F3 施肥水平 0 20 cm土层积累量最高 20 cm 土层 向下 急剧下降后逐渐平稳 拉秧后 F1 F2 施肥 水平下 0 20 cm 土层碱解氮量与 F3 施肥水平差异极 显著 拉秧后 3 个施肥水平下 0 100 cm 土层碱解氮 量均值与生长期间均表现为 F1 施肥水平 F2 施肥水 平 F3 施肥水平 W3 处理下 生长期间 F2 施肥水平 土壤碱解氮量较 F1 F3 施肥水平增加 F3 施肥水平 土壤碱解氮量最低 拉秧后 0 40 cm 土层碱解氮量 F2 F1 施肥水平基本持平 40 cm 以下土层 F1 施肥 水平土壤碱解氮积累量高于 F2 F3 施肥水平 综上 可知 灌水量 施肥量的不同导致土壤剖面碱解氮量 存在差异 过量施肥会导致 0 100 cm 土层碱解氮量 增加 但过量灌水容易带动土壤碱解氮向深层迁移导 致 0 20 cm 土层碱解氮量减小 本研究中 相同施肥 量下 W2 W3 处理土壤剖面碱解氮的积累量较高 相同灌水量下施肥量不同时 0 20 cm 土层碱解氮量 差异显著 0 100 cm 土层碱解氮均值表现为 F1 施肥 水平 F2 施肥水平 F3 施肥水平 aA aA abA aA bA aA bB aA aA aA aA aA 0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 20 40 0 20 20 40 6月 9日 8月 6日 土壤有机质量 g kg 1 土层深度 cm 灌水处理 W1 W2 W3 aA aA bA aA aA aA aA aA aA aA bA aA 0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 20 40 0 20 20 40 6月 9日 8月 6日 土壤有机质量 g kg 1 土层深度 cm 施肥水平 F1 F2 F3 aA abA aA aA bA aA aA aA bA bA aA aA 0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 20 40 0 20 20 40 6月 9日 8月 6日 土壤有机质量 g kg 1 土层深度 cm 施肥水平 F1 F2 F3 bA aA aA aAB abA aA aA bB aA aA aA aA 0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 20 40 0 20 20 40 6月 9日 8月 6日 土壤有机质量 g kg 1 土层深度 cm 施肥水平 F1 F2 F3 尹志荣 等 水肥耦合对设施番茄土壤水分 养分运移及产量和水分利用效率影响 39 a F1 施肥水平 b F2 施肥水平 c F3 施肥水平 d W1 处理 e W2 处理 f W3 处理 图 3 0 100 cm土层土壤碱解氮量 变化情况 Fig 3 Changes of soil alkali hydrolyzed nitrogen of 0 100 cm soil layer 2 5 水肥耦合对土壤速效磷的影响 图 4 为不同水肥耦合处理土壤剖面速效磷量变 化 以 0 20 cm 土层土壤速效磷变化为例 表 5 生长期间 6 月 9 日 除 W1F3 W2F1 处理外 其 他处理土壤速效磷与 W1F1 处理均 差异 极显著 拉秧 后 8 月 6 日 除 W1F1 W1F2 W1F3 处理外 W2F1 W2F2 W3F1 W3F2 W3F3 处理与 W1F1 W1F2 W1F3 处理差异也极显著 W2F3 处理仅与 W1F1 处 理差异极显著 与 W1F3 处理差异显著 0 40 c