王光梅，胡兵輝

(西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650224)

【研究意義】番茄(Solanumlycopersicum)的營(yíng)養(yǎng)豐富且栽培面積廣[1]，為云南省重要的蔬菜作物[2]。但栽培番茄發(fā)展經(jīng)濟(jì)受水資源和環(huán)境的制約[3]。番茄在不同生育階段需不同的水肥[4-5]，適當(dāng)?shù)母珊得{迫能提高番茄的抗性、產(chǎn)量和品質(zhì)等[6]，合理施用有機(jī)肥能提高土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量[7-9]。在云貴高原季節(jié)性旱區(qū)的露地栽培條件下，番茄生長(zhǎng)期大多雖為雨季，但也有缺水或干旱的情況，鑒于社會(huì)對(duì)番茄產(chǎn)品的需求，研究施肥量和間歇性干旱對(duì)番茄生長(zhǎng)生理、產(chǎn)量及水肥利用的影響，對(duì)云南地區(qū)番茄產(chǎn)量的提高、水肥資源的高效利用以及生產(chǎn)實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義。【前人研究進(jìn)展】有機(jī)肥的肥效持久及養(yǎng)分充足，能改善果實(shí)品質(zhì)和土壤環(huán)境[10-11]，如施用雞糞和羊糞能提高番茄產(chǎn)量及品質(zhì)[12]；用油茶餅粕做番茄的有機(jī)肥能促其生長(zhǎng)[13]；蚯蚓處理過(guò)的廢棄物能提高土壤肥力和作物產(chǎn)量[14]。曹榮利等[15]篩選出栽培有機(jī)番茄的最佳蓖麻餅施用量；李艷寧等[16]研究出番茄的最佳施肥量及經(jīng)濟(jì)效益，一般水分脅迫會(huì)導(dǎo)致番茄減產(chǎn)[6,17-18]。袁宇霞[19]研究表明，適當(dāng)上調(diào)灌水下限與增加施肥量都可以促進(jìn)番茄生長(zhǎng)，提高光合速率、干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量。李耀霞等[20]認(rèn)為中水中肥處理番茄的產(chǎn)量和水分利用效率最高?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】已有大量關(guān)于施肥種類、施肥量和干旱脅迫單一作用及灌水量與施肥量交互作用對(duì)番茄的影響研究，而針對(duì)番茄不同生長(zhǎng)階段持續(xù)干旱和商品有機(jī)肥不同施用量組合對(duì)番茄的生長(zhǎng)生理、產(chǎn)量的影響研究較少，尚有待深入?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】明確受間歇性干旱影響較小的番茄生育期，為科學(xué)有效栽培番茄水分管理提供理論依據(jù)，降低番茄減產(chǎn)率；明確在間歇性干旱下最佳的施肥量，為合理施肥提供參考，避免浪費(fèi)肥料和造成土壤生態(tài)環(huán)境破壞；探索利于番茄生長(zhǎng)生理、產(chǎn)量及水肥利用的最佳處理組，并將其推廣應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)番茄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用番茄品種為西安金晟種業(yè)有限公司的“凱瑟琳”；有機(jī)肥為河南蓮花生物菌肥有限公司全水溶有機(jī)肥，總養(yǎng)分，其營(yíng)養(yǎng)成分為有機(jī)質(zhì)45%、氨基酸10%、腐殖酸15%；土壤為紅壤，其背景值為有機(jī)質(zhì)28.93,全氮含量0.87,速效氮含量85.36,速效磷含量3.42,速效鉀含量205.48,pH 7.45；花盆統(tǒng)一規(guī)格(上口徑25 cm、底徑18 cm、高17 cm)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2019年9月3日在西南林業(yè)大學(xué)溫室大棚中進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，每盆土質(zhì)量4 kg，選取一致的番茄種子播種，在每盆中央穴播3粒，覆土4 cm，各處理播種后立即灌出苗水，發(fā)芽期均正常灌水，每隔5 d灌水1次，每次500 mL，定植前施肥相同。

待4片真葉時(shí)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的盆栽植株定苗，緩苗后開(kāi)始進(jìn)行施肥量和間歇性干旱的2因素處理。有機(jī)肥施用量設(shè)F1(600 kg/hm2)、F2(1200 kg/hm2)、F3(1800 kg/hm2)3個(gè)水平；間歇性干旱設(shè)A1(苗期干旱，始于4葉1心灌水500 mL持續(xù)20 d后恢復(fù)正常灌水)、A2(花期干旱，前期正常灌水，始于第一穗花蕾出現(xiàn)灌水500 mL持續(xù)20 d后轉(zhuǎn)為正常灌水)，A3(對(duì)照，全生育時(shí)期正常灌水，每隔5 d灌水1次，每次500 mL)3個(gè)水平。不處理階段也正常灌水。A1在F1施肥水平下的處理記為F1A1，并以此類推。試驗(yàn)有9個(gè)處理，各處理重復(fù)3次，共27盆。試驗(yàn)除有機(jī)肥施用量和間歇性干旱不同外，其他管理均相同。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

(1)植株生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定：每隔20 d測(cè)定番茄株高(用直尺測(cè)量)和莖粗(用游標(biāo)卡尺測(cè)量)，2個(gè)時(shí)期各測(cè)1次葉片葉面積(用葉面積儀測(cè)量從上往下數(shù)第3枝的全部葉片求平均值，平均值再乘以葉片數(shù)即為每株番茄的葉面積)。

(2)光合指標(biāo)測(cè)定：各處理結(jié)束后正常灌水時(shí)選擇晴天用Li-6400便攜式光合儀在早上9:00-11:00時(shí)測(cè)量3片健康葉片(從上往下數(shù)第3枝)的光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)，計(jì)算葉片瞬時(shí)水分利用效率(IWUE=Pn/Tr)。

(3)干物質(zhì)量(DW)：采收后，獲取番茄植株根、莖和葉，沖洗根莖的泥土，分別在烘箱中105 ℃殺青30 min后調(diào)至65 ℃烘干至恒重，用分析天平稱量植株葉片、莖和根干重，并計(jì)算根冠比(RSR，為根干重與地上部干重的比值)。

(4)產(chǎn)量(Y)：收獲期測(cè)定每株番茄產(chǎn)量，換算為公頃產(chǎn)量，根據(jù)產(chǎn)量和施肥量(F)計(jì)算肥料偏生產(chǎn)力(PFP)，PFP=Y/F。

(5)總耗水量(TWC)：用水分平衡法計(jì)算番茄總耗水量，TWC=P+K+M-F-D+△W，P為降水量，K為地下水補(bǔ)給量，M為灌水量，F(xiàn)為地表徑流，D為下滲水量，ΔW為土壤儲(chǔ)水量變化量(用TDR土壤水分測(cè)定儀測(cè)定土壤含水量，進(jìn)而計(jì)算得出)。因試驗(yàn)是在溫室進(jìn)行的盆栽試驗(yàn)，所以P、K和F忽略不計(jì)。因此，W=M+△W。本試驗(yàn)的總耗水量是從水肥處理開(kāi)始計(jì)算的。

(6)水分利用效率(WUE)：WUE=Y/W，其中Y為產(chǎn)量，W為總耗水量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖；利用SPSS 20.0進(jìn)行Duncan法多重比較(P<0.05)和雙因素方差分析，各圖表中的數(shù)據(jù)均為平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理對(duì)番茄株高和莖粗的影響

由圖1～2可知，番茄隨時(shí)間推移而長(zhǎng)高和變粗。番茄株高、莖粗在苗期(第20～40天)和花期(第60～80天)都隨著施肥量增加而增大，F(xiàn)2和F3較F1的株高分別提高18.56%～27.13%和51.32%～60.81%，莖粗分別提高14.29%～15.79%和20.96%～23.22%。番茄株高和莖粗均表現(xiàn)為A3 > A2 > A1；A1和A2較A3的株高降低15.99%～18.67%和0.79%～13.64%，莖粗分別降低5.83%～7.54%和2.10%～5.52%，間歇性干旱均抑制番茄莖的縱橫生長(zhǎng)。第80天，A1比A2的番茄植株矮且莖稈細(xì)。綜合看，F(xiàn)3A3、F3A2和F2A3的長(zhǎng)勢(shì)較好；F2A2處理組的莖稈較粗，且可節(jié)水節(jié)肥。

2.2 各處理對(duì)番茄葉面積的影響

由圖3可知，在苗期，F(xiàn)2和F3下，A1比A3番茄的葉面積顯著小，A1抑制了番茄葉片生長(zhǎng)；在花期，A1、A2較A3無(wú)顯著差異，A2對(duì)葉片生長(zhǎng)的影響不顯著，干旱后恢復(fù)正常灌水的番茄葉片能補(bǔ)償生長(zhǎng)。番茄葉面積隨施肥量的增大表現(xiàn)為F3>F2>F1，但在花期F2較F3的番茄的葉面積無(wú)顯著差異。綜合來(lái)看，F(xiàn)2A2可節(jié)水節(jié)肥，且葉面積較大。

2.3 各處理對(duì)番茄光合特性的影響

由表1可知，施肥量、干旱及其交互作用都對(duì)番茄的光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和葉片瞬時(shí)水分利用效率(IWUE)具有極顯著影響。

番茄的Pn和Tr在A1下呈現(xiàn)F3>F2>F1的規(guī)律，而在A2和A3下呈現(xiàn)F2>F1>F3的規(guī)律；F2A1與F3A1的Pn和Tr、F1A2與F2A2的Tr無(wú)顯著差異。F2幾乎比F1及F3下的Pn和Tr大。瞬時(shí)水分利用效率在A2下的不同施肥量間無(wú)顯著差異；而在A1和A3下，都呈現(xiàn)F1>F2>F3的規(guī)律，F(xiàn)2A1與F3A1、F2A2與F3A2間無(wú)顯著差異。

F1下，番茄的PnA1顯著低于A3；F3下，A1顯著高于A3；而F2下無(wú)顯著差異。F1和F3下，Tr呈現(xiàn)A2>A3>A1的規(guī)律；而F2下，A3比A1和A2的Tr大。瞬時(shí)水分利用效率表現(xiàn)為A1>A3>A2，在F1和F2下的A2比A3的瞬時(shí)水分利用效率小是因A2比A3的Tr高，而A1比A3的瞬時(shí)水分利用效率大是因F1和F3下的A1比A3的Tr小。綜合看，F(xiàn)2A1、F2A2、F2A3及F3A1處理組的Pn較大，它們之間無(wú)顯著差異；F1A1、F2A1和F3A1的瞬時(shí)水分利用效率較大，說(shuō)明A1能提高瞬時(shí)水分利用效率。

2.4 各處理對(duì)番茄干物質(zhì)量及根冠比的影響

由表2可知，除施肥量對(duì)根冠比無(wú)顯著影響外，施肥量、間歇性干旱及其交互作用對(duì)干物質(zhì)量(DW)和根冠比(RSR)影響顯著。番茄的干物質(zhì)量隨施肥量的增加而增加，而RSR規(guī)律不明顯；番茄的干物質(zhì)量規(guī)律為A3>A2>A1，說(shuō)明間歇性干旱抑制了番茄生長(zhǎng)，且番茄苗期對(duì)水分敏感而受干旱影響更大；番茄的RSR表現(xiàn)為A1>A2>A3，說(shuō)明干旱脅迫有利于根系分蘗生長(zhǎng)，對(duì)A1影響較明顯。

番茄的DW大小為F3A3>F3A2>(F2A3、F3A1)>F2A2>F2A1>F1A3>(F1A1、F1A2)，其范圍為1.66～4.01 g。RSR值較大的處理組為F1A1>F3A1>F1A2>F2A3，范圍為0.193～0.202 g/g，這4個(gè)處理組無(wú)顯著差異，而最小值為0.163 g/g。

表1 施肥量與間歇性干旱對(duì)番茄光合特性的影響

表2 施肥量與間歇性干旱對(duì)番茄干物質(zhì)量及根冠比的影響

2.5 各處理對(duì)番茄產(chǎn)量及水肥利用的影響

由表3可知，施肥量、間歇性干旱及兩因素的交互作用對(duì)番茄總耗水量(TWC)、產(chǎn)量(Y)、水分利用效率(WUE)及肥料偏生產(chǎn)力(PFP)幾乎均有極顯著影響。

番茄的TWC、Y和PFP都表現(xiàn)為A3>A2>A1；A1和A2較A3分別減產(chǎn)17.21%～20.28%和6.90%～7.69%，A1較A2對(duì)番茄的TWC和PFP降低幅度大；而WUE表現(xiàn)為A2>A1>A3，A1和A2較A3的WUE分別提高2.52%～6.54%和18.71%～19.8%，說(shuō)明干旱提高了WUE，且A2比A1提高效果顯著。

番茄的TWC、Y和WUE都隨著施肥量的增加表現(xiàn)為F3>F2>F1；但PFP表現(xiàn)為F1>F2>F3。F1、F2和F3下的平均產(chǎn)量分別為61.59、87.86和102.84 t/hm2；F2和F3較F1的Y分別提高41.49%～43.92%和63.79%～68.65%、WUE分別提高41.42%～43.86%和63.60%～68.66%、PFP分別降低28.04%～29.26%和43.78%～45.41%。說(shuō)明較F1、F2比F3的Y和WUE的增加幅度大，PFP降低幅度小。

綜合來(lái)看，Y、WUE和PFP均表現(xiàn)為A2顯著大于A1，顯著小于A3；F3的Y高但PFP最低，投入肥量最大，Y的增加量隨著肥料增加量的增加而減少導(dǎo)致Y的增長(zhǎng)量達(dá)不到理想效果。

2.6 番茄產(chǎn)量、干物質(zhì)量、水分利用效率及肥料偏生產(chǎn)力之間的關(guān)系

由表4可知，番茄產(chǎn)量(Y)與其干物質(zhì)量(DW)、水分利用效率(WUE)、肥料偏生產(chǎn)力(PFP)間存在顯著的相關(guān)關(guān)系，Y與DW、Y與WUE、DW與WUE都呈正相關(guān)關(guān)系，但PFP與Y、DW及WUE均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明這幾個(gè)指標(biāo)可以作為間接評(píng)價(jià)番茄產(chǎn)量的指標(biāo)。

表3 施肥量與間歇性干旱對(duì)產(chǎn)量及水肥利用的影響

表4 番茄產(chǎn)量及其干物質(zhì)量、水分利用效率、肥料偏生產(chǎn)力的相關(guān)性

3 討 論

3.1 施肥和間歇性干旱對(duì)番茄生長(zhǎng)特性的影響

適宜的水肥可促進(jìn)番茄生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量[19-20]。干旱脅迫使干物質(zhì)量下降，但適度的水分脅迫可抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)促進(jìn)生殖生長(zhǎng)，降低減產(chǎn)率[21]。番茄的株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)量均隨施肥量的增加而增加，張國(guó)紅等[22]研究也有類似結(jié)果。高方勝[23]研究發(fā)現(xiàn)適宜水分可顯著提高番茄株高、莖粗及各器官質(zhì)量，這與所試驗(yàn)的生長(zhǎng)指標(biāo)表現(xiàn)為A3>A2>A1相類似；與A3相比，A1和A2均抑制了番茄生長(zhǎng)而植株較矮，A1抑制作用更大；恢復(fù)正常灌水后，A2與A3的番茄葉面積無(wú)顯著差異，說(shuō)明番茄葉片能補(bǔ)償生長(zhǎng)。

干旱使番茄的根冠比增大，表現(xiàn)為A1>A2>A3；A1、A2較A3有利于根系分蘗生長(zhǎng)提高根冠比，土壤水分脅迫抑制番茄植株地上部分的生長(zhǎng)減小根冠比[24-25]。

3.2 施肥和間歇性干旱對(duì)番茄光合特性的影響

F1下，A1較A3番茄的光合速率顯著低，說(shuō)明A1不利于番茄光合作用，杜清潔[26]研究也表現(xiàn)為水分脅迫顯著抑制了番茄植株的光合作用；而F1下的A2與A3的光合速率無(wú)顯著差異，呈現(xiàn)A2對(duì)番茄的光合作用影響不顯著。F2和F3下，A1比A3的光合速率及瞬時(shí)水分利用效率高，說(shuō)明F2A1較F2A3、F3A1較F3A3處理組利于光合作用，呈現(xiàn)復(fù)水后的補(bǔ)償現(xiàn)象；A2較A3的瞬時(shí)水分利用效率低，因在測(cè)定時(shí)期是花期干旱后生理活動(dòng)還沒(méi)恢復(fù)正常。總之，A1、A2較A3的光合速率高或低或無(wú)顯著差異，高或無(wú)顯著差異呈現(xiàn)復(fù)水后的補(bǔ)償現(xiàn)象，低是干旱引起的抑制作用。A1的光合速率隨著施肥量的增加而增大，但A2和A3的光合速率表現(xiàn)為F2>F1>F3，李耀霞[20]的研究也有類似結(jié)果。

3.3 施肥和間歇性干旱對(duì)番茄產(chǎn)量及水肥利用的影響

施肥量和干旱影響番茄總耗水量(TWC)、產(chǎn)量(Y)、水分利用效率(WUE)及肥料偏生產(chǎn)力(PFP)。番茄的總耗水量、產(chǎn)量和肥料偏生產(chǎn)力均表現(xiàn)為A3>A2>A1。A1、A2較A3分別減產(chǎn)17.21%～20.28%和6.90%～7.69%，而A2較A1番茄的產(chǎn)量高，呈現(xiàn)苗期對(duì)水分極度敏感，干旱不利于生長(zhǎng)進(jìn)而影響產(chǎn)量，而A2較A1的產(chǎn)量高，呈現(xiàn)水分虧缺可提高坐果數(shù)，劉浩[27]的研究也有類似結(jié)果。此外，間歇性干旱均提高了水分利用效率，且A2比A1的水分利用效率高。綜合看，A3的總耗水量大，水分利用效率低，而A2較A3的減產(chǎn)率較低，在水資源缺乏時(shí)種植番茄，花期干旱較苗期干旱較有利。

產(chǎn)量和水分利用效率隨著施肥量的增加而提高，而肥料偏生產(chǎn)力相反。F2和F3較F1增產(chǎn)41.49%～43.92%和63.79%～68.65%，施肥對(duì)產(chǎn)量的影響符合報(bào)酬遞減律，F(xiàn)3投入肥量大，產(chǎn)量增長(zhǎng)量達(dá)不到理想效果。所以并不是施肥越多越好，需要綜合考慮產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益。施中肥能節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)效益較高。而A2較A1的產(chǎn)量、水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力高。雖然F2A2和F2A1都可達(dá)到節(jié)水節(jié)肥的目的，但從長(zhǎng)勢(shì)、光合速率、蒸騰速率、產(chǎn)量、水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力上看，F(xiàn)2A2優(yōu)于F2A1。種植番茄F2A2處理組可加以推廣應(yīng)用。

4 結(jié) 論

(1)增加施肥量能促進(jìn)番茄生長(zhǎng)發(fā)育，提高干物質(zhì)量，提高水分利用效率及產(chǎn)量，但肥料偏生產(chǎn)力隨其呈下降趨勢(shì)，并非施肥越多，經(jīng)濟(jì)效益越高。F2和F3分別較F1增產(chǎn)41.49%～43.92%和63.79%～68.65%，F(xiàn)3投入肥量大，產(chǎn)量增長(zhǎng)量達(dá)不到理想效果。

(2)A1和A2均抑制番茄的生長(zhǎng)，影響番茄的光合速率，其株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)量的值均比A3小，但提高了水肥利用率。番茄的光合速率、產(chǎn)量、水分利用效率及肥料偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為A2較A1大，且長(zhǎng)勢(shì)好。

(3)在施用中肥1200 kg/hm2條件下花期干旱(F2A2)可節(jié)約肥水資源，且減產(chǎn)率低，可作為栽培番茄科學(xué)管理水肥技術(shù)推廣應(yīng)用。