孫 娟,朱 雙,王 科,徐張義,鐘文挺,何玉亭,蔡梣儀,茍寧倢,楊佳文

(1.成都市農(nóng)業(yè)技術推廣總站,成都 610041;2.四川省科源工程技術測試中心有限責任公司,成都 611130)

隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)水平的不斷提高,設施蔬菜在蔬菜產(chǎn)業(yè)中的比重不斷增加,2017年我國設施蔬菜種植在蔬菜種植面積中占比已經(jīng)達到32.3%[1],而設施番茄作為我國主要的設施蔬菜之一,2018年全國設施番茄的種植面積(含復種)已達到133×104hm2[2],對保障“菜籃子”供給意義重大。設施番茄種植過程中,對水肥要求高,種植戶為追求高產(chǎn)出、高收益,普遍存在“大水大肥”的管理模式。水肥一體化技術作為農(nóng)業(yè)主推技術之一,是一種將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術,在設施蔬菜上運用較廣,具有省工省力節(jié)肥的特點,同時能有效改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境,對促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大[3]。

試驗區(qū)位于四川盆地西部、成都市南部。該區(qū)設施番茄種植普遍采用水肥一體化技術,據(jù)當?shù)胤N植戶實踐表明此技術具有一定的增產(chǎn)效果,但水肥一體化在該區(qū)域設施番茄上運用的肥效、增產(chǎn)程度如何,尚無數(shù)據(jù)支撐,未見相關報道。本文以農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展為理念,通過小區(qū)試驗,研究水肥一體化技術對設施番茄肥效、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,為推廣節(jié)能技術,促進化肥減量增效提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地塊概況

試驗于2021年1至7月在成都市新津區(qū)花橋街道進行,試驗區(qū)屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū),氣候溫和,雨量充沛。試驗田土壤類型為水稻土,土壤質(zhì)地為中壤,土層深厚。試驗前土壤性質(zhì)見表1。試驗開始前測得0～30cm土壤理化性質(zhì)為有機質(zhì)27.8g/kg,全氮1.6g/kg,有效磷29.9mg/kg,速效鉀92.5mg/kg,pH 6.32。

1.2 試驗材料

供試作物為番茄,品種為草莓番茄(口感草莓系列T60),該品種番茄口味特殊,商品性較好,定值時間為2021年2月3日。

1.3 試驗設計

試驗設置傳統(tǒng)灌溉施肥處理(CK)、水肥一體化處理(DF)和水肥一體化減肥處理(JF)。3次重復,隨機區(qū)組排列。各小區(qū)面積均為200m2,種植密度為9000株/hm2,各處理的田間病蟲害及其他管理措施與當?shù)貍鹘y(tǒng)管理方式保持一致。

CK：整地后定植前基肥撒施復合肥(15-15-15)750kg/hm2,有機菌肥(NPK≥10%)1125kg/hm2;花期(3月24日)追用復合微生物肥料(NPK≥8%)60kg/hm2;掛果期(5月13日、6月2日)每次追用微生物菌劑(NPK≥20%)112.5kg/hm2,共兩次。追肥均隨灌溉水沖施肥。

DF：基肥同CK,花期(3月24日)追用復合微生物肥料(NPK≥8%)60kg/hm2,水肥一體化滴灌;掛果期(5月13日、6月2日)每次追用微生物菌肥(NPK≥20%)112.5kg/hm2,水肥一體化滴灌,共兩次。

JF：基肥同CK,花期(3月24日)追用復合微生物肥料(NPK≥8%)48kg/hm2,水肥一體化滴灌;掛果期(5月13日、6月2日)每次追用微生物菌劑(NPK≥20%)90kg/hm2,水肥一體化滴灌,共兩次。JF處理追肥用量較DF處理少20%。

1.4 研究方法

1.4.1 測定項目 土壤樣品。試驗地塊前茬作物收獲后,試驗開始前,在試驗田塊多點采集1個混合土樣作為試驗基礎土樣。作物收獲時,各小區(qū)采集混合土樣1個,共計9個,用以測定有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、pH。

番茄果實。在番茄盛果期分3次(5月7日、5月28日、6月25日)采集成熟番茄樣品,各試驗小區(qū)按照隨機、多樣方原則采集成熟番茄樣品10個,用以測定番茄單果重、橫徑、縱徑和可溶性固形物。其中,5月28日這一批次番茄樣品完成上述檢測后,打漿制樣用以測定果實全氮、全磷、全鉀養(yǎng)分指標含量。

1.4.2 計算公式 肥料偏生產(chǎn)力=施肥后番茄產(chǎn)量/肥料投入量

1.4.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 采用spss17.0進行統(tǒng)計分析,圖表制作采用Excel 2010。

2 結果與分析

2.1 不同處理對設施番茄產(chǎn)量性狀的影響

2.1.1 不用處理對設施番茄果實性狀的影響 商品果單果重、橫徑、縱徑等指標是評價果實商品性的重要因子[4],不同時間不同處理番茄單果重、橫徑、縱徑情況不同(表1)。

單果重：首先從不同采樣批次來看,3個處理番茄單果重均表現(xiàn)為隨著時間的推移先增加后減小,在5月28日這一批次樣品中番茄單果重最重,這可能是因為該采樣時間試驗區(qū)番茄干物質(zhì)生產(chǎn)量及其向果實運轉(zhuǎn)分配率最高[5]。其次從試驗處理上看,番茄單果重均表現(xiàn)為DF、JF兩個處理高于CK處理,其中第3批次樣品番茄單果重較CK處理達到顯著水平,平均單果重分別較CK高15.18%、12.29%。

橫徑和縱徑：5月28日和6月25日兩批樣品DF、JF兩個處理番茄橫徑和縱徑均高于CK處理。3批樣品番茄平均橫徑DF、JF兩個處理較CK處理高7.21%、5.76%;平均縱徑較CF處理高5.36%、4.85%。

由此表明,試驗區(qū)水肥一體化處理下番茄單果重、橫徑、縱徑均高于傳統(tǒng)漫灌溉施肥處理,其中水肥一體條件下追肥用量減少20%上述指標含量與常規(guī)追肥用量無差異。

2.1.2 不用處理對設施番茄產(chǎn)量及肥料偏生產(chǎn)力的影響 不同處理番茄畝均產(chǎn)量和肥料偏生產(chǎn)力不同(圖2)。就番茄畝均產(chǎn)量而言,DF和JF兩個處理番茄畝均產(chǎn)量顯著高于CF處理,其中DF處理較CF處理高18.75%,JF處理較CF處理產(chǎn)量高9.41%。從肥料偏生產(chǎn)力來看,以DF處理最高,其次是JF處理,分別較CF高18.69%和11.20%,各處理間達到顯著水平。這表明,試驗區(qū)水肥一體化處理番茄畝均產(chǎn)量和肥料偏生產(chǎn)力均高于傳統(tǒng)漫灌施肥,且追肥減量20%條件下,水肥一體化處理番茄畝均產(chǎn)量與傳統(tǒng)漫灌施肥處理無差異且前者肥料偏生產(chǎn)力高于后者。

2.2 不同處理對設施番茄品質(zhì)的影響

可溶性固形物是番茄品質(zhì)指標之一,其含量是指番茄汁液中溶質(zhì)的百分含量,它是影響番茄果實品質(zhì)的重要因素,可溶固形物含量的高低對番茄風味起著決定性作用,含量愈低,風味愈淡[6]。本次試驗中,第一批樣品(5月7日)3個處理番茄可溶性固形物含量表現(xiàn)為JF>DF>CK,JF、DF處理可溶性固形物含量分別較CK高1.8和0.6個百分點,差異不顯著;第二批樣品(5月28日)番茄可溶性固形物含量為DF>JF>CK,上述兩個時期DF處理番茄可溶固形物含量較CK高1.86%～6.78%,JF較CK高0.21%～0.36%,其中,DF處理番茄可溶固形物含量較CK和JF兩個處理達到顯著水平,CK與JF之間差異不明顯;第三批樣品(6月25日),3個處理可溶性固形物含量排序與第二批樣品一致,但各處理間無差異。3批樣品番茄可溶性固形物含量均表現(xiàn)為DF和JF兩個處理大于CK,由此可見,水肥一體化模式相對于傳統(tǒng)灌溉施肥能促進試驗區(qū)番茄果實可溶性固形物含量增加。

2.3 不用處理對設施番茄果實養(yǎng)分積累的影響

不同處理對設施番茄果實全氮、全磷、全鉀的積累影響效果見表3。水肥一體化處理對設施番茄成熟期果實全氮的積累影響達到顯著水平,各處理番茄成熟期果實全氮含量表現(xiàn)為DF>JF>CF,其中DF處理番茄果實全氮含量為13.27g/kg,JF處理番茄果實全氮含量為12.27g/kg,均顯著高于CF,分別較CF提高16.10%、7.35%。成熟期番茄果實全磷含量表現(xiàn)為DF>JF>CF,DF、JF分別較CF高9.12和0.35個百分點。不同處理對番茄果實全鉀含量從高到低排序為DF>JF>CF,DF處理果實全鉀含量27.24g/kg,比CF顯著提高7.97%,3個處理間差異不明顯。上述結果表明水肥一體化處理下成熟期番茄果實全氮、全磷和全鉀積累量均高于傳統(tǒng)灌溉施肥處理,且追肥減少20%番茄果實養(yǎng)分積累情況與常規(guī)追肥用量無明顯差異。

表3 不同處理番茄果實養(yǎng)分積累情況

2.4 不用處理對設施番茄耕層土壤性質(zhì)的影響

表4為不同處理設施番茄耕層土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀和pH情況。

表4 不同處理耕層土壤性質(zhì)情況

土壤基礎養(yǎng)分：對比CF處理,DF和JF兩個處理土壤有機質(zhì)含量均比CF處理高,分別較CF高2.03%、9.21%,其中JF處理土壤有機質(zhì)含量較CF處理達到顯著水平。3個處理土壤全氮含量表現(xiàn)為JF>DF>CF,水肥一體化兩個處理土壤全氮含量比傳統(tǒng)漫灌施肥高4.04～6.06個百分點,各處理間差異不顯著。不同處理設施番茄耕層土壤有效磷含量表現(xiàn)為DF、JF高于CF處理1.70%、0.23%,土壤速效鉀含量表現(xiàn)為JF>DF>CF, DF 、JF分別比CF高1.08%、1.42%,不同處理土壤有效磷和速效鉀含量均無明顯差異。

土壤酸堿度：從表4可以看出,本試驗中水肥一體化兩個處理土壤pH均較傳統(tǒng)漫灌施肥處理略高,DF、JF處理土壤pH分別較CF高0.04和0.01,3個處理之間差異不明顯,這表明水肥一體化相對于傳統(tǒng)漫灌施肥而言,能在一定程度上緩沖土壤pH,提高土壤pH。

綜上,設施番茄水肥一體化較傳統(tǒng)灌溉施肥能提高土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量,同時對土壤pH具有一定緩沖作用,且試驗中實施水肥一體化基礎上追肥減少20%用量后,耕層土壤性質(zhì)與水肥一體化常規(guī)追肥用量無差異。

3 討論與結論

與傳統(tǒng)灌溉施肥相比,水肥一體化模式能通過增加番茄果實單果重、橫徑和縱徑來提高番茄產(chǎn)量,促進番茄增產(chǎn)18.75%,并且在水肥一體化追肥用量減少20%的條件下,達到番茄增產(chǎn)9.41%。同時水肥一體化模式能較傳統(tǒng)灌溉施肥提高肥料偏生產(chǎn)力,其中追肥用量減少20%,單位肥料生產(chǎn)量能提高11.2%。王文軍等[7]認為,水肥一體氮磷鉀肥各減量20%能夠提高番茄產(chǎn)量,提高氮肥當季利用率,張國顯等[8]在設施番茄上的研究結果顯示化肥減施25%不會影響番茄產(chǎn)量,水肥一體化處理減施化肥能較農(nóng)戶常規(guī)灌溉施肥提高肥料偏生產(chǎn)力[9],本試驗結論與其基本一致。

不同施肥模式下番茄果實品質(zhì)對比可以看出,水肥一體化和傳統(tǒng)灌溉兩種模式對番茄果實可溶固形物有不同程度的影響。較傳統(tǒng)灌溉施肥而言,水肥一體化模式常規(guī)追肥用量下番茄的可溶性固形物含量提高了0.6%～6.78%,而水肥一體化模式追肥減量20%條件下番茄的可溶性固形物含量提高0.21%～1.8%。盧晶晶等[10]研究結果也顯示,水肥一體化技術在適宜水量基礎上能較畦灌沖施提高番茄可溶性固形物含量,即使化肥減量1/3也不會降低可溶性固形物含量。

養(yǎng)分吸收積累情況是作物營養(yǎng)狀況的反映,與作物產(chǎn)量息息相關。唐琳等[11]通過在櫻桃番茄上的研究發(fā)現(xiàn),水肥一體化滴灌減量施肥對櫻桃番茄果實中養(yǎng)分積累無明顯影響,并且養(yǎng)分積累量總體上隨肥料減量幅度的加大而減少。本試驗中,水肥一體化處理番茄果實全氮、全磷和全鉀積累量均高于傳統(tǒng)灌溉施肥處理。此外,水肥一體模式下追肥減少20%番茄果實養(yǎng)分積累情況與常規(guī)追肥用量無明顯差異。

土壤養(yǎng)分為植物生長提供必需營養(yǎng)元素,影響植物的生長發(fā)育,是評價土壤肥力的重要指標。王立革等[12]在設施蔬菜上研究結果顯示,水肥一體化技術相對于膜下溝灌,能使設施蔬菜耕層土壤全氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量提高18.4%、47.6%、34.9%和20.9%,明顯改善設施蔬菜土壤理化性質(zhì)。本次試驗中,水肥一體化模式土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量分別較傳統(tǒng)灌溉施肥高2.03%～9.21%、4.04%～6.06%、0.23%～1.70%和1.08%～1.42%。其中,追肥減量20%條件下土壤有機質(zhì)、全氮和速效鉀含量皆高于常規(guī)追肥用量,說明水肥一體化追肥減量并不會降低土壤肥力,這可能是因為水肥一體化滴灌施肥可增加水肥在土壤中的入滲深度和廣度,進而使番茄根系深扎并增加根系在深層土壤中的分布,從而使作物對養(yǎng)分的吸收利用率提高[11]。

綜上可知,相對于傳統(tǒng)灌溉施肥,采用水肥一體化施肥,能促進番茄增產(chǎn),提高肥料偏生產(chǎn)力,加強番茄果實中全氮、全磷和全鉀養(yǎng)分積累,并在一定程度上提高土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量,緩沖土壤pH。而且在水肥一體模式下,追肥減量20%不會影響設施番茄產(chǎn)量、品質(zhì)和番茄果實中氮磷鉀養(yǎng)分積累,同時不會降低耕層土壤肥力。