張竣豪，張 琪，孫一迪，王 強，周明耀

（1揚州大學水利科學與工程學院，江蘇揚州 225009；2常熟市董浜水利管理服務站，江蘇常熟 215534；3常熟市綠博生物科技有限公司，江蘇常熟 215534）

0 引言

設施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新模式，通過改變作物生長環(huán)境獲得增產(chǎn)增效的效果，代表了未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。水肥一體化技術集灌溉和施肥于一體，是目前先進的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術，其具有節(jié)水省肥、省時省工、降低病蟲害、增產(chǎn)高效的優(yōu)勢[1]。自2002年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織實施旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)項目起，水肥一體化技術得到廣泛關注和推廣應用[2]。

水肥一體化可以實現(xiàn)水肥管理的精確控制，為作物提供適宜的生長條件，是設施農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢。相比于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，水肥一體化管理更為復雜，為了在設施農(nóng)業(yè)中更好推廣水肥一體化技術，國內(nèi)外研究者以最優(yōu)水肥管理為目標，開展不同作物水溶肥施肥模式試驗，研究水肥一體化條件下肥料種類、施肥量、施肥時間對作物生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，探尋節(jié)水、省肥、增效的一體化水肥管理制度[3]。水溶肥施肥模式可以有效提高葡萄園土壤的有機質(zhì)含量和果實全氮全鈣含量、果實可溶性固形物與維生素C[4]。王西和等[5-6]選取4種大量元素水溶肥進行棉花的應用研究，篩選了最適宜棉花生長的水溶肥。盡管水溶肥的種類對作物產(chǎn)生了一定影響，但施肥水平對作物的影響遠超前者。竇超銀等[7]研究表明，秋冬茬大棚黃瓜應用滴灌水肥一體化技術時，以75%田間持水率作為灌溉下限以及中度施氮量和施鉀量最適宜黃瓜生長。劉見等[8]研究提出，適當增加施肥頻次和施肥時間可提高玉米葉面積系數(shù)、延緩葉片衰老、增加玉米干物質(zhì)累積量以及最大生長速率。過量施肥嚴重影響作物長勢與微量元素的吸收，導致番茄生理性病害頻發(fā)，土壤鹽漬化發(fā)生加重，破壞土壤理化性質(zhì)[11]。隨著智能技術的發(fā)展，有關水肥一體化技術的集成應用管理模式研究受到越來越的關注[9-10]，但支撐不同地區(qū)、不同作物智能灌溉高效水肥管理制度核心技術仍然比較缺乏。筆者以在蘇南地區(qū)廣泛種植的黑塌菜為研究對象，分析滴灌水肥一體化條件下不同追肥量與水溶肥種類對黑塌菜生長狀況與品質(zhì)的影響，提出適宜的施肥模式，以期為蘇南地區(qū)黑塌菜高效水肥管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

研究田間試驗于2020年10月30日—12月20日在常熟市董浜鎮(zhèn)里睦村(120°58′24.19″E，31°39′10.28″N)進行，地處江蘇南部，地處溫帶，屬于亞熱帶季風性海洋氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，全年降雨量為1135.6 mm；地勢低平，海拔大多處于3～7 m；水網(wǎng)交織，河流眾多，均屬太湖水系；光照充足，全年日照時數(shù)達1813.9 h。

1.2 試驗材料與設計

研究采取大棚盆栽試驗，以當?shù)卮笠?guī)模種植的黑塌菜‘黑塔07’作為試驗材料，試驗盆規(guī)格為外徑30 cm、底徑22 cm、高度26 cm，每盆定植1株。以基質(zhì)代替土壤，不含任何營養(yǎng)成分，無地下水補給，減少土壤中各因素帶來的干擾?；|(zhì)材料為粗椰糠、細椰糠、珍珠巖、蛭石（比例為1:2:1:1）。

以常規(guī)撒施復合肥為對照，設追肥量和水溶肥種類2個因素，追肥量分別為450、300、150 kg/hm2，水溶肥種類分別為桂湖水溶肥、青上水溶肥和迪斯科水溶肥，共10個處理，具體處理如表1所示，每個處理7次重復，每2個處理間隔20 cm?？紤]試驗點節(jié)水灌溉技術推廣應用情況及試驗要求，灌溉方式為滴灌水肥一體化。受試黑塌菜自移植起生育期共計50天，分2次追肥，考慮到移植后存在緩苗期以及水肥需求特性，第一次追肥于11月9日進行（共5天）；第二次追肥11月25日起（共5天）。

表1 黑塌菜各處理情況

1.3 測定項目與方法

1.3.1 黑塌菜日需水量 緩苗1周后，即11月7日起選擇各處理有代表性的5株黑塌菜，測定方法為稱重法，稱重儀器為TCS-150電子臺秤，精度為10 g，每日早上8:00秤量盆栽重，試驗為大棚盆栽試驗，無田間滲漏與徑流，故盆栽質(zhì)量差為前一日的作物需水量。

1.3.2 黑塌菜單葉葉面積 選取各處理有代表性植株的葉子，11月7日用游標卡尺測量，精度為0.01 mm。葉長為葉尖至葉片底的長度，葉寬是葉片中間最寬部分，每隔5天測一次。式(1)中單葉面積系數(shù)約為0.6。

1.3.3 黑塌菜葉綠素含量（SPAD值）分別在各處理中選取有代表性的植株，使用便攜式SPAD-502 Plus進行葉綠素測定。11月10日起10天測一次，隨機選取近期展開的功能葉3～4片，每片葉分別對葉尖、葉中、葉基3個位置進行測定，平均值記為單葉葉綠素。

1.3.4 黑塌菜根系性狀 收獲后選取具有代表性的植株，將其完整根系挖出并用清水沖洗干凈，每個處理取5株，采取卷尺進行測量最大根長與平均根系直徑，精度為1 mm。

1.3.5 黑塌菜干物質(zhì)及產(chǎn)量測定 在植株成熟后選取具有代表性的5株，將其置于105℃恒溫箱中30 min，再于65℃下烘干至恒重，為干物質(zhì)量。收獲后選取各處理中具有代表性的植株，測定植株產(chǎn)量，本次試驗為盆栽試驗，故采取盆栽計產(chǎn)，并取各處理的平均值。

1.3.6 黑塌菜品質(zhì)測定 12月20日收獲后對黑塌菜的品質(zhì)測定項目包括可滴定酸含量（酸堿中和滴定法）、可溶性固形物含量（采用TD-45手持式數(shù)顯折光儀）、還原糖含量（3,5-二硝基水楊酸比色法）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理分析，通過SPSS 25.0軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 追肥施用量對滴灌水肥一體化下黑塌菜單葉葉面積的影響

葉面積是反映植株是否正常生長的重要指標之一。如圖1所示，整個生育期內(nèi)，黑塌菜單葉葉面積增長呈現(xiàn)出由快到慢的趨勢。隨著2次追肥的投入，黑塌菜長勢得到不同程度的提高，其中第1次追肥后長勢加快明顯，11月25—30日各處理葉面積的增幅達到最大，12月10日后各處理黑塌菜葉面積增長逐漸趨于穩(wěn)定。

圖1 追肥施用量與方式對黑塌菜單葉葉面積的影響

在黑塌菜生育期內(nèi)，水肥一體化條件下，同等追肥量時，青上水溶肥對黑塌菜單葉葉面積增效最大，桂湖水溶肥與迪斯科水溶肥處理的黑塌菜葉面積顯著(P＜0.05)小于青上水溶肥處理；同種水溶肥條件下，隨著追肥量提高，黑塌菜單葉葉面積逐漸增大。T2處理黑塌菜單葉葉面積始終處于最佳水平，采收后T1、T4處理與T2處于同一水平，與其他處理的黑塌菜葉面積差異顯著。其中，CK處理黑塌菜葉面積顯著小于T1、T2、T3處理，相比CK組，三者處理黑塌菜葉面積提高12.12%～20.40%。由此來看，缺肥時黑塌菜葉面積生長受到抑制，滴灌水肥一體化可以有效提高水肥利用率，從而促進植株的生長。

圖2 追肥施用量與方式對黑塌菜葉綠素含量的影響

2.2 追肥施用量對滴灌水肥一體化下黑塌菜葉綠素含量(SPAD)的影響

整個生育期中，各處理黑塌菜的葉綠素含量在追肥后總體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢。同追肥量下，3種水溶肥對黑塌菜葉綠素含量影響無顯著差異。生長初期與中期，T2處理黑塌菜葉綠素含量最高，與T7、T8、T9及CK處理差異顯著(P＜0.05)，但與T4處理無明顯差異。生長后期，T6處理黑塌菜葉綠素含量最高達73.35，與T1、T2、T3、T6及T7處理差異不顯著，相比T4、T5、T8、CK處理分別高出5.81%、4.71%、2.66%、7.50%。隨著追肥量的提高，各處理黑塌菜葉綠素含量(SPAD)先上升后保持穩(wěn)定或略有降低，這說明過量施肥并不能有效提高黑塌菜的葉綠素含量，超過一定量反而會抑制葉綠素的形成。

2.3 追肥施用量對滴灌水肥一體化下黑塌菜根系的影響

作為植物的六大器官之一，根在植株生長過程中扮演著重要角色，起著固定和支撐地上部分的作用，及時吸收水分養(yǎng)分與無機鹽供給植株生長所需[11]。由圖3～4可知，不同水溶肥處理對黑塌菜平均根直徑無顯著影響，對黑塌菜根長的生長影響顯著，其中T2處理黑塌菜最大根長達31.3 mm，與CK處理差異顯著(P＜0.05)。隨著追肥量的上升，黑塌菜最大根長逐漸增大，不減量處理時最佳，說明根的縱向生長量與追肥量呈正相關；而黑塌菜平均根直徑隨著追肥量提高先上升而后保持不變，CK處理、減量1/3處理與不減量處理時無明顯差異，說明適量追肥可有效促進根直徑生長，過量時對黑塌菜根系橫向生長無明顯促進作用。

圖3 追肥施用量與方式對黑塌菜最大根長的影響

圖4 追肥施用量與方式對黑塌菜平均根直徑的影響

2.4 追肥施用量對滴灌水肥一體化下黑塌菜產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

由圖5可得，滴灌水肥一體化下各處理黑塌菜產(chǎn)量表現(xiàn)為T2＞T5＞T1＞T3＞T4＞T6＞T9＞CK＞T8＞T7。當追肥量一致時，青上水溶肥的增產(chǎn)效益明顯優(yōu)于桂湖水溶肥與迪斯科水溶肥。隨著追肥量的增加，黑塌菜產(chǎn)量先提高后趨于平緩，T1、T2、T5處理黑塌菜的產(chǎn)量無明顯差異，與其他處理差異顯著(P＜0.05)。相比常規(guī)撒施，滴灌水肥一體化下最高增產(chǎn)達到39.8%。

圖5 追肥施用量與方式對黑塌菜產(chǎn)量的影響

干物質(zhì)的積累與植物的光合作用和呼吸作用相關，干物質(zhì)積累量即兩作用的差值[12]。由圖6可知，除T7、T8、T9處理外，其余處理黑塌菜的干物質(zhì)量均顯著高于CK處理(P＜0.05)，但T1、T2、T3、T4、T5、T6處理黑塌菜干物質(zhì)量無明顯差異，說明滴灌水肥一體化相比常規(guī)撒施能顯著提高黑塌菜干物質(zhì)量，適當提高追肥量可促進黑塌菜干物質(zhì)量的積累，過量追肥則無明顯變化。

圖6 追肥施用量與方式對黑塌菜干物質(zhì)量的影響

不同追肥施用量對黑塌菜可滴定酸的影響表現(xiàn)如圖7所示。各處理下黑塌菜可滴定酸含量表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK＞T5＞T6＞T4＞T9＞T8＞T7，T2處理下黑塌菜可滴定酸含量最高，為3.22%，與T1、T3、CK處理差異不顯著，遠高于其他處理。T7處理黑塌菜可滴定酸含量處于最低水平，相比CK處理低24.83%，說明追肥量對黑塌菜可滴定酸含量至關重要，隨著追肥量提高，黑塌菜可滴定酸含量穩(wěn)步上升，且相比桂湖水溶肥與迪斯科水溶肥，青上水溶肥更具優(yōu)勢。

圖7 追肥施用量與方式對黑塌菜可滴定酸的影響

可溶性固形物是植株重要的內(nèi)在品質(zhì)，包括糖、酸、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等[13]。從圖8可知，黑塌菜可溶性固形物含量總體來看，與追肥量呈正相關。T3處理的可溶性固形物含量最高，其次是T5，均顯著高于CK處理(P＜0.05)，而CK處理黑塌菜可溶性固形物又顯著高于T4、T7、T9處理。由此看來，桂湖水溶肥相比其他2種水溶肥不利于黑塌菜可溶性固形物含量的提升，且隨著肥料減少，黑塌菜可溶性固形物形成受到抑制。

圖8 追肥施用量與方式對黑塌菜可溶性固形物的影響

圖9表明，不同追肥施用量對黑塌菜還原糖的影響趨勢與干物質(zhì)量的變化基本一致。前6個處理無明顯差異，均顯著高于CK處理(P＜0.05)，T7、T8、T9處理黑塌菜還原糖含量與CK處理差異不顯著。T5處理最佳，T7處理最差，前者比后者還原糖含量高34.07%。說明水肥一體化提高了黑塌菜對水肥的利用效率，促進了還原糖的形成，而追肥量不足同樣對其起一定抑制作用。

圖9 追肥施用量與方式對黑塌菜還原糖的影響

2.5 追肥施用量對滴灌水肥一體化下黑塌菜水分生產(chǎn)率的影響

水分生產(chǎn)率是衡量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和農(nóng)業(yè)用水科學性與合理性的綜合指標，反映了水量的投入產(chǎn)出效率，同時也是節(jié)水灌溉與高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要指標之一[14]。滴灌水肥一體化條件下，當追肥量一定時，青上水溶肥處理下黑塌菜水分生產(chǎn)率處于最佳，且水分生產(chǎn)率隨著追肥量的提高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。其中T5處理水分生產(chǎn)率最高，與其他各處理差異顯著(P＜0.05)，T7處理最差，與T3、T8、CK無明顯差異。綜合產(chǎn)量、追肥量與灌水量三者，300 kg/hm2的追肥量明顯更具經(jīng)濟效益（表2），T1、T2、T3、CK處理水分生產(chǎn)率低于T4、T5主要是灌水量較多造成的，而T7、T8處理水分生產(chǎn)率低主要是因為產(chǎn)量較低。

表2 黑塌菜各處理單株灌水量與產(chǎn)量

3 結論

（1）水肥一體化滴灌可促進植株水肥的利用，同追肥量下，黑塌菜產(chǎn)量最高提升了39.8%，干物質(zhì)量、可滴定酸、可溶性固形物與還原糖含量分別提升了38.6%、25.8%、7.0%、11.2%。

（2）滴灌水肥一體化條件下，3種水溶肥中青上水溶肥最適合黑塌菜生長，單葉葉面積、最大根長、產(chǎn)量指標都處于最高水平，分別為66.07 cm2、31.3 mm、1166.7 kg/畝，可滴定酸、可溶性固形物、還原糖含量都位于前列，增產(chǎn)高效。

（3）考慮經(jīng)濟、品質(zhì)、產(chǎn)量等因素，水肥一體化滴灌條件下，每公頃追施300 kg青上水溶肥為蘇南地區(qū)黑塌菜的適宜施肥模式。

4 討論

肥料對作物生長起關鍵作用，適當?shù)姆柿嫌昧靠梢源龠M作物生長和改善生理指標[15]，而肥料過量或肥料不足皆不利于作物生長與產(chǎn)量的提升。不同作物對營養(yǎng)元素的需求存在差異，水肥一體化下合適的水溶肥可以提供作物正常生長所需元素，促進其生長發(fā)育與高品質(zhì)[16]。董云萍等[17]優(yōu)化了云南小?？Х仁┓蚀胧?，結果表明適當減量施肥下作物在降低肥料用量同時產(chǎn)量得到保障，具有較高經(jīng)濟效益。姚紅艷等[18]通過試驗篩選出對芥藍生長、產(chǎn)量和品質(zhì)改善等方面均有良好效果的水溶肥，促進了當?shù)亟嫠{的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

本試驗中，施肥量對黑塌菜生長生理都產(chǎn)生了顯著影響，隨著施肥水平提高，黑塌菜單葉葉面積不斷變大，這與袁宇霞[19]的研究結果類似。黑塌菜葉綠素含量隨施肥量增加呈現(xiàn)先增后減，韓雪[20]研究表明適宜施肥量可能加快了葉片葉綠素沉積。根系具有吸收土壤里面的水分、無機鹽及可溶性小分子有機質(zhì)的作用，并且支持、繁殖、貯存合成有機物質(zhì)。隨著施肥量增加，黑塌菜橫縱向生長均不斷得到促進，但達到一定量后橫向生長促進作用不明顯，這可能是由于盆栽的限制。楊曉慧[21]試驗發(fā)現(xiàn)，容器類型對根系發(fā)育起決定作用，大規(guī)格容器更有利于根系發(fā)育[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，施肥量提高對產(chǎn)量和品質(zhì)起促進作用，產(chǎn)量、干物質(zhì)量呈現(xiàn)先增后趨于穩(wěn)定，可滴定酸、可溶性固形物、還原糖含量不斷提高，其中減量施肥下還原糖含量最高，這與劉金平、趙偉[23-24]減量施肥對作物品質(zhì)影響的試驗結果一致。從3種水溶肥看，青上水溶肥處理下更為高效，黑塌菜生長促進作用最明顯，產(chǎn)量與品質(zhì)最優(yōu)，具有良好的經(jīng)濟效益，滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。

筆者基于常熟董浜地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，研究不同水溶肥種類與肥料用量對黑塌菜生長、品質(zhì)產(chǎn)量及水分利用效率的影響，得到一個適宜黑塌菜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的施肥制度。但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制度不僅包括肥料的種類和用量，在黑塌菜生產(chǎn)過程中肥料濃度、灌溉量、兩者的配比，不同生育期所需的水肥量等方面還有待深入研究。