水肥耦合对蛭石为主复合基质栽培番茄产量、水分利用效率及品质的影响祝洋.pdf

祝 洋 刘志应 李新苗 等 水肥耦合对蛭石为主复合基质栽培番茄产量 水分利用效率及品质的影响 江苏农业科学 水肥耦合对蛭石为主复合基质栽培番茄产量 水分利用效率及品质的影响 祝 洋 刘志应 李新苗 王 楠 张 娟 塔里木大学园艺与林学学院 新疆阿拉尔 南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室 新疆阿拉尔 摘要 为充分提高新疆产蛭石的利用率 将蛭石与黄沙 菇渣混合 研究不同水肥处理对基质栽培番茄单果质量 产量 果实品质及水分利用效率的影响 以双赢先锋番茄为试材 在以蛭石为主的混合基质栽培模式下 以灌水量 施 氮量 施磷量 施钾量 个因子为试验因子 采用 因素 水平二次正交旋转组合设计的二分之一执行 设置 组水 肥耦合处理 组灌水量 分别是田间持水量的 和 分析各因子耦合效应 进行产量 及品质综合评价 结果表明 水氮耦合对水分利用效率有正效应 过高或过低的灌水和施氮不能使水分利用效率提 高 水肥耦合对产量和品质均有显著影响 处理产量最高 为 比试验各处理平均水平增长了 单株果数与产量的相关性要大于单果质量与产量的相关性 在一定程度减少灌溉的前提下 提高氮肥和钾肥 的用量能提高番茄可溶性蛋白质 番茄红素 可溶性固形物的含量 适当提高磷肥的施用可以提升植株维生素 可溶 性糖的含量 对番茄产量 单果质量和果实品质进行综合评价 得出最优的处理是 即灌水量为 的田间持 水量 施肥量为 本研究可为充分利用新疆产蛭石及番茄高效优质 栽培水肥科学管理提供理论依据 关键词 水肥耦合 番茄 水分利用效率 产量 果实品质 蛭石 中图分类号 文献标志码 文章编号 收稿日期 基金项目 新疆生产建设兵团科技攻关项目 编号 作者简介 祝 洋 男 河南信阳人 硕士研究生 研究方向 为设施农业 通信作者 张 娟 副教授 硕士生导师 主要从事设施果蔬高效栽培 及环境调控研究 蛭石以良好的透气性和吸水性在无土栽培中 有很大作用 我国蛭石资源较为丰富 新疆尉犁和 河北灵寿是我国蛭石的两大主产区 前人在蔬 菜的无土栽培上 对基质配方进行筛选 杨玉波等 用蛭石 沙子 珍珠岩 棉籽皮 营养液栽培番茄 结果表明蛭石加营养液下的番茄长势 产量和品质 最好 徐诚等以纯蛭石作为对照 分别在蛭石中 添加不同体积的废弃物炉渣和菇渣进行基质复配 得出了黄瓜育苗基质的最佳配方 番茄是茄科番茄属一年生或多年生草本植物 是世界上广泛栽培的蔬菜作物 在我国南北方广泛 栽培 国内外研究表明 水肥两因素对番茄产量和 品质有较大影响 水肥耦合是研究水肥关系 以达到更经济有效地利用水分和养分目的的一项 重要技术 有关水肥耦合对番茄的影响 前人已 做过大量研究 杜清洁等研究了在滴灌条件下水肥 耦合对番茄产量和品质的影响 建立数学模型确定 最优灌水和施肥量 前人研究均普遍认为大水 大肥的灌溉施肥模式不仅难以达到高产效果 而且 会降低番茄果实品质 增加果实硝酸盐含量 多余 的肥料会危害土壤 污染地下水 产量与水分 利用率是决定番茄栽培经济效益的首要指标 提高 产量与水分利用率是实现高产高效的基础 李建 明等认为番茄的产量随灌溉上限和施肥定额的增 加而显著增加 超过一定范围后产量逐渐降低 有大量研究表明 灌水量和施肥量在一定范围 内对作物产量有促进作用 超出此范围 水肥则会 对产量产生负效应 胡晓辉等认为在同一灌溉 水平下 适量地增加肥料施用量可以提高灌溉水分 利用效率 而施肥量过量则会降低灌溉水分利用效 率 而王艳丹等认为减少灌溉用水会提高水分利 用效率 在水肥耦合的研究方面 杜清洁 李建 明 杨振华等已做过大量研究 不过在以蛭石 为主复合基质栽培下 研究水肥耦合对基质栽培番 江苏农业科学 年第 卷第 期 茄的产量 水分利用效率及品质上的报道还较为少 见 本试验要解决的是如何在有效利用水资源的 基础上 通过合理施肥对番茄产量和品质进行提 升 使作物达到高产优质 为番茄在以蛭石为主复 合基质栽培下提出理论依据 材料与方法 试验材料 试验于 年 月在塔里木大学园艺试验 站 号日光温室内进行 试验温室坐北朝南 长 跨度 脊高 试验地地处暖温带 海拔 年平均 太阳总辐射量 年平均日照 时数 温室气温 供试番茄品种为双赢先锋 幼苗购自阿拉尔市 鑫辰果蔬农民合作社 采用基质栽培 所用基质为 蛭石 黄沙 菇渣 体积比为 分别购自阿 克苏市西大桥保温材料厂 团沙场 团温室基地 蘑菇温室 基质基本理化性质为 值 电导 率 速效氮含量 速效磷 含量 速效钾含量 试验所用肥料均购自阿拉尔市海潮农资市场 其中尿素 美丰化工有限公司生产 磷酸 二氢钾 四川德天虹化工有 限公司生产 硫酸钾 国投新疆罗布 泊钾盐有限责任公司生产 试验设计 试验设置灌水量 氮 磷 钾 个试验因子 灌 水量为灌溉下限 基质田间持水量的 至灌溉 上限 田间持水量的 之间的 个水平 分别为 氮 磷 钾分别设置 个水平 表 施氮 量 施磷量 施钾量均为施肥肥料中实际养分的含 量 采用 因素 水平二次正交旋转组合设计的二 分之一执行 表 设 次重复 每次重复 个处 理组合 月 日定植并灌水缓苗 月 日 开始水肥处理 月 日第 穗果成熟开始采样 并测果实产量 采收一批成熟番茄 采收期 至 月 日拉秧结束 表 试验因素水平及编码 因子 水平及编码 灌水量 施氮量 施磷量 施钾量 表 试验方案设计 处理灌水量施氮量施磷量施钾量处理灌水量施氮量施磷量施钾量 测定项目 灌水量的测定 当基质水分降至灌水下限 时 通过公式 计算各处理的灌水量 式中 为灌水量 为基质容重 为土壤湿润比 取 为灌水面积 为 为灌水计划湿润层 取 为田间持水量 为 为田间持水量上限 取田间持水率的 为田间持水量下限 取田间持水率的 为水分利用系数 滴灌取 单果质量的测定 单果质量用百分之一电 子天平测量 产量的测定 公顷产量由小区产量折算 小 区产量为单株产量与小区番茄株数的乘积 水分利用效率的计算 水分利用效率 式中 表示产量 单位 表 江苏农业科学 年第 卷第 期 示总灌水量 单位 果实品质的测定 在第 穗果成熟时 选取 个大小一致的果实进行品质测定 可溶性蛋白含 量采用考马斯亮蓝 法测定 可溶性糖含量 测定使用蒽酮比色法 维生素 含量使用钼蓝比色 法测定 有机酸采用滴定法测定 番茄红素采用二 氯甲烷的正己烷法测定 可溶性固形物含量使用数 字糖度计 型 测定 硬度使用硬度计测 定 糖酸比为可溶性糖含量和有机酸含量的 比值 数据处理 试验数据用 整理 使用 进 行方差分析和多重比较 用 和 制表和制图 结果与分析 不同水肥耦合对基质栽培番茄水分利用效率 的影响 以水分利用效率为因变量 灌水量 施氮量 施 钾量和施磷量为自变量 使用 进行回归拟 合 建立水分利用效率回归模型 对方程进行方差 分析 说明方程拟合效果 好 得到模型 式中 为水分利用效率 分别代表灌 水量 施氮量 施磷量和施钾量的水平编码值 水分利用效率单因素效应分析 为分析单 因素对水分利用效率的影响 对回归模型进行降维 处理 得到一元线性回归模型 灌水量 施氮量 施磷量 施钾量 以公式 公式 个方程作出单因素与 水分利用的关系图 如图 所示 灌水量 的效 应与水分利用效率的关系呈现先增大后减小的趋 势 施氮量的效应与水分利用效率的关系为逐渐增 大 当施氮量 到达一定值时 增长 逐渐放缓 施磷量 和施钾量 与水分利用效 率的关系为负相关 随着施磷量 施钾量的增大 水 分利用效率逐渐降低 水分利用效率的水肥耦合效应分析 水氮 之间存在耦合效应 水磷之间 和水钾之间关系均不显著 以水氮 个 因素耦合对水分利用效率的影响 得出回归方程 水氮耦合的系数为 对水分利用效率有正 效应 说明水氮互作能提高水分利用效率 如图 所示 灌水量 和施氮量 过高或过低均不利 于水分利用效率的提高 在灌水量编码值为 施氮量编码值为 条件下 水分利用效率达到最大 值 为 不同水肥处理对番茄产量的影响 不同水肥耦合对番茄基质栽培单果质量和 单株果数的影响 由图 和图 可知 水肥耦合处 江苏农业科学 年第 卷第 期 理对单果质量和单株果数产生显著性影响 单株 果数最大的是 处理 达到了 个 株 是最 低值的 倍 最小的是 处理 为 个 株 单果质量最大的是 处理 达到了 是最 低的 倍 最小的是 处理 为 各 处理单株果数由大到小排列为 单果质量 由大到小排列为 以上分析结果表明 中等水平的灌水量和施氮量 单株果数最大 在低 水和高肥下 单株果数处于较低值 在较低灌水量 和较高施氮量下 单果质量达到最大 施低水平的 氮会显著降低单果质量 不同水肥耦合处理对番茄产量的影响 由 图 可知 在水肥耦合效应下 各处理之间的产量存 在显著性差异 处理的折合产量最大 达到了 是最低值的 倍 处理的产量 最低 为 产量由高到低依次为 以上结果表明 施中等水平的水肥有利于产量 的提升 高水高氮和低水低氮均使产量下降 江苏农业科学 年第 卷第 期 单株果数 单果质量与产量的关系 对单株 果数 单果质量和产量之间进行相关和偏相关分 析 当 时 表现不显著 当 时 为显著水平 当 时 为极显著水平 从 表 左下角的相关系数得出 单株果数与产量之间 呈极显著正相关 说明单株果数越多 产量就越大 从右上角的偏相关系数得出 单果质量与单株果数 存在极显著负相关 单株果数越大 单果质量就 越低 表 单株果数 单果质量与产量的相关和偏相关系数 指标单株果数单果质量产量 单株果数 单果质量 产量 注 左下角为相关系数 右上角为偏相关系数 由图 和图 可知 在水肥耦合处理下 单株果 数极显著影响了番茄单株产量 而单果 质量对番茄单株产量的影响不显著 单 株果数和番茄单株产量的相关性 大于 单果质量和番茄单株产量的相关性 不同水肥处理对番茄品质的影响 由表 可知 不同处理间 番茄维生素 含量 存在显著性差异 维生素 含量最高的是 处理 达到了 维生素 含量最低的是 处理 为 维生素 含量受灌 水量和施磷量影响较大 维生素 含量随着灌水量 和施磷量的升高先升高后降低 说明过高或过低的 灌水量都会使维生素 含量显著降低 而施氮量和 施钾量对维生素 含量影响不显著 的维生素 含量最高显著高于其他处理 说明在较低的施氮 量和施钾量下 适量提高灌水量和施磷量有利于维 生素 含量的提升 由表 可知 不同水肥耦合处理间 番茄可溶性 蛋白含量呈显著差异 可溶性蛋白含量最高的是 处理 达到了 可溶性蛋白含量最 低的是 处理 为 在一定的水分 下 可溶性蛋白含量随着施氮量的升高而升高 在 一定的施氮量下 蛋白质含量随着灌水量的提升而 下降 由表 可知 不同处理间的番茄红素含量存在 显著差异 处理的番茄红素含量最高 达到了 与其他处理存在显著差异 番茄红素 含量最低的是 处理 为 缺氮 缺 钾均会导致番茄红素含量降低 在相同水分条件 下 番茄红素含量随着施肥量的增加先增加后减 少 施氮 钾的用量对番茄红素含量影响最大 而一 定程度的缺水灌溉下有利于番茄红素的积累 由表 可以看出 不同的水肥处理间 番茄有机 酸含量存在显著差异 有机酸含量最高的是 处 理 为 有机酸含量最低的是 处理 为 有机酸含量随着灌水量的升高而降低 两 者呈现负相关 随着施肥量的升高而降低 在低水 低肥下达到最高值 由表 可知 处理的可溶性固形物含量最 大 达到了 显著高于其他处理 处理的 可溶性固形物含量最低 为 除了与 处理无显著差异外 均显著低于其他处理 可 溶性固形物含量随着灌水量的增加呈减少的趋势 随着氮 钾肥的增加呈现先升高后下降的趋势 施 磷量对番茄可溶性固形物的含量无显著性影响 根据表 可知 不同水肥处理间可溶性糖含量 达到了显著水平 番茄可溶性糖含量最高的是 处理 达到了 显著高于其他处理 最低的是 处理 可溶性糖含量为 在同一灌水量 下 可溶性糖含量随着施肥量的增多而降低 在同 江苏农业科学 年第 卷第 期 表 不同水肥耦合处理对番茄基质栽培果实品质的影响 处理维生素 含量 可溶性蛋白含量 番茄红素含量 有机酸含量 可溶性固形物含量 可溶性糖含量 硝酸盐含量 糖酸比 注 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 一施肥量下 番茄可溶糖含量随着灌水量的增加反 而减少 处理的可溶性糖含量最高 说明在较 低的灌水量 较低的施磷量下 施较高的氮肥和施 较高的钾肥能让番茄的可溶性糖含量达到最大 根据表 可知 各处理间的硝酸盐含量差异显著 处理的硝酸盐含量最高 达到了 与除了 处理外的其他处理呈显著性差异 处理的硝酸盐含量最低 为 灌水量 施 氮量和施钾量显著影响硝酸盐含量 施磷肥对硝酸 盐含量的影响不显著 氮肥用量与硝酸盐含量呈正 相关 灌水量与硝酸盐含量呈负相关 根据表 可知 不同处理番茄的糖酸比之间存 在显著性差异 糖酸比最高的是 处理 达到了 显著高于除了 处理之外的其他处 理 糖酸比最低的是 处理 为 番茄糖酸 比随着灌水量的增加先升高再降低 说明过高或 过低的灌水量都会使糖酸比降低 在相同灌水 量下 糖酸比随着施肥量的增加而增加 施磷量 和施钾量对糖酸比影响显著 施氮量对其影响不 显著 处理的糖酸比最大 说明在较高的灌 水量下 施较高的氮 磷 钾肥能显著提高番茄的 糖酸比 不同水肥耦合处理下番茄产量及果实品质综 合评价 从表 中可知 前 个主因子的累计贡献率达 到了 可以反映出全部指标 的 信息 所以选择前 个主因子对番茄产量与品质进 性综合评价 对指标进行因子分析 得到因子载荷 矩阵 载荷值越接近 或越接近 越能反映因子 变量 表 各主因子的特征值和贡献率 项目 载荷 因子 因子 因子 因子 因子 产量 单果质量 硬度 维生素 含量 可溶性蛋白含量 番茄红素含量 有机酸含量 可溶性固形物含量 可溶性糖含量 硝酸盐含量 糖酸比 特征值 贡献率 累计贡献率 江苏农业科学 年第 卷第 期 对番茄各项指标进行综合评价得出各指标得 分 在水肥耦合处理下 处理的综合得分最高 排在第 位 表 说明 处理番茄产量与果实 品质综合表现最好 所以较低的灌水量 较高的施 氮量 较低的施磷量 较高的施钾量效果最好 即灌 水量为田间持水量的 施氮量 施磷量 施钾量 表 水肥耦合处理下不同番茄产量和果实品质的综合评价 处理 各因子得分 因子 因子 因子 因子 因子 综合得分排名 讨论与结论 不同水肥耦合处理对番茄水分利用效率的 影响 水分利用效率是植物产出与耗水量的比值 是 评价作物生长适宜度的综合指标 研究结果表 明 在同一灌水量下 水分利用效率随着施氮量增 加 呈现先上升后下降的趋势 说明在一定范围 内 灌水量与施氮量具有耦合正效应 施氮量过高 则不利于水分利用效率的提高 本研究中 在同一 施氮量下 中等水平的灌水量的水分利用效率最 大 过高或过低的灌水量均会降低水分利用效率 这与李建明和张智等的研究结果 一致 不同水肥耦合处理对番茄产量的影响 番茄产量和品质是衡量其经济效益的主要组 成部分 本研究结果表明 在中等水平灌水量 下 施加中等肥料的产量最大 在相同灌水量下施 较高氮肥比施较低的氮肥产量高 氮肥对产量的影 响比磷 钾肥对产量的影响大 这与李邵的研究结 果 相同 总体来看 施肥量的影响大于灌水量 这与王鹏勃等的试验结果 不同 可能是本试验所 采用的基质为黄沙 蛭石和菇渣 营养含量较为不 足 前人的研究结果表明土壤肥力缺乏时 施肥效 果较明显 土壤肥力充足时 灌水效果较明显 在高水平施氮量和高水平灌水量下 产量未明显提 高 反而会造成水资源和肥料的浪费 这与张燕的 研究结果 相同 在中等水平灌水量和中等施肥 量下 单株果数达到最大 在低灌水量和较低灌水 量下 单株果数较低 在对产量的影响上 单株果 数与产量的相关性大于单果质量与产量的相关性 这与邢英英的研究结果 相同 在较低灌水量下 施较高的氮肥能有效提高单果质量 磷 钾肥对单 果质量的影响不显著 高灌水量和低施氮量都会降 低单果质量 不同水肥耦合处理对番茄果实品质的影响 果实品质是重要指标 直接反映了其经济效益 和受欢迎程度 在较低的灌水量下 施较高的 氮肥 较低的磷肥和较高的钾肥 能提高番茄可溶 性蛋白 番茄红素 可溶性固形物 可溶性糖的含 量 而在高的灌水量下 维生素 可溶性蛋白 可溶 江苏农业科学 年第 卷第 期 性糖 硝酸盐含量均显著降低 表现为 稀释效应 与潘晓莹等的研究结果 是一致的 硝酸盐含量 主要受灌水量和施氮量的影响 在同一灌水量下 硝酸盐含量随着氮肥的施用量而升高 在高氮肥 下 硝酸盐含量达到最高 过高的硝酸盐摄入量会 危害人体健康 过高的灌水量和过高的施肥量 都不能提高果实品质 反而会降低水分利用效 率 造成水资源的浪费 一定程度的缺水灌溉有利 于番茄红素 可溶性固形物含量等果实品质指标的 提高 这与陈思等的研究结果 一致 施较高水平 磷肥有利于提升果实维生素 可溶性糖的含量 增 强光合作用 提高开花 坐果率 番茄对钾肥的需 求较大 缺钾会导致番茄红素含量降低 适当提高 钾肥的用量 能促进可溶性糖含量的提升和降低硝 酸盐的含量 结论 综上所述 经综合评价 处理是最佳的水肥 耦合处理 即在 的田间持水量下 施 时 产 量为 单果质量为 水分利用 效率为 在以蛭石为主复合黄沙 菇 渣基质栽培模式下 可有效提升番茄的产量和品 质 这样既能节省生产成本 还能保护生态环境 参考文献 苏小丽 河北灵寿蛭石的结构与表面性质调控及其反应机理 广州 中国科学院大学 中国科学院广州地球化学研究 所 徐 诚 轩正英 张 娟 等 以蛭石为主的复配基质对黄瓜育苗 的影响 江苏农业科学 杨玉波 董灵迪 焦永刚 等 不同基质对番茄生长及其产量的影 响 北方园艺 黄红荣 李建明 张 军 等 滴灌条件下水肥耦合对番茄光合 产量和干物质分配的影响 灌溉排水学报 潘晓莹 武继承 水肥耦合效应研究的现状与前景 河南农 业科学 杜清洁 李建明 潘铜华 等 滴灌条件下水肥耦合对番茄产量及 综合品质的影响 干旱地区农业研究 杨丹妮 设施番茄水肥利用规律与耦合模型研究 上海 上 海交通大学 李建明 潘铜华 王玲慧 等 水肥耦合对番茄光合 产量及水分 利用效率的影响 农业工程学报 施 明 贺兰山东麓风沙土红地球葡萄水肥耦合效应与协同管 理 银川 宁夏大学 胡晓辉 高子星 马永博 等 基于产量品质及水肥利用率的袋培 辣椒水肥耦合方案 农业工程学报 王艳丹 何光熊 杨淏舟 等 水肥耦合对干热河谷冬春番茄产 量及其品质的影响 热带作物学报 杨振华 王新宁 郭俊强 等 水肥耦合对草莓生长发育与产量 及水分利用效率的影响 贵州农业科学 李清明 邹志荣 郭晓冬 等 不同灌溉上限对温室黄瓜初花期 生长动态 产量及品质的影响 西北农林科技大学学报 自 然科学版 王学奎 植物生理生化实验原理和技术 版 北京 高等 教育出版社 李合生 植物生理生化实验原理和技术 北京 高等教育 出版社 段金辉 加工番茄番茄红素快速检测 积累特性模型及其肥料 效应研究 兰州 甘肃农业大学 詹昌峰 战 超 陈国双 等 水肥耦合效应对沙葱产量的影响 延边大学农学学报 张 智 党思荣 李曼宁 等 基于 耦合的草莓品 质综合评价 东北农业大学学报 侯伟娜 日光温室番茄水肥耦合效应的初步研究 郑州 河南农业大学 李 邵 水肥耦合对温室黄瓜产量与品质形成的影响及其生理 机制 扬州 扬州大学 王鹏勃 李建明 丁娟娟 等 水肥耦合对温室袋培番茄品质 产 量及水分利用效率的影响 中国农业科学 肖自添 温室基质培番茄水氮耦合效应研究 北京 中国 农业科学院 张 燕 杨凌温室滴灌施肥番茄水肥耦合效应研究 杨 凌 西北农林科技大学 邢英英 温室番茄滴灌施肥水肥耦合效应研究 杨凌 西 北农林科技大学 周艳超 薛 坤 葛海燕 等 基于主成分与聚类分析的樱桃番茄 品质综合评价 浙江农业学报 李佳璠 宋梦圆 许盟盟 等 不同有机肥处理对番茄生长 产量 及品质的影响 江苏农业科学 牛晓丽 胡田田 周振江 等 水肥供应对番茄果实硝酸盐含量 的影响 西北农林科技大学学报 自然科学版 赵文举 马 锋 曹 伟 等 水肥耦合对基质栽培番茄产量及 品质的影响 农业工程学报 陈 思 牛晓丽 周振江 等 水肥供应对番茄果实糖酸含量的 影响 节水灌溉 江苏农业科学 年第 卷第 期