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(shù)推廣總站,成都 610041;2.四川省科源工程技術(shù)測試中心有限責(zé)任公司,成都 611130)

隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)水平的不斷提高,設(shè)施蔬菜在蔬菜產(chǎn)業(yè)中的比重不斷增加,2017年我國設(shè)施蔬菜種植在蔬菜種植面積中占比已經(jīng)達(dá)到32.3%[1],而設(shè)施番茄作為我國主要的設(shè)施蔬菜之一,2018年全國設(shè)施番茄的種植面積(含復(fù)種)已達(dá)到133×104hm2[2],對保障“菜籃子”供給意義重大。設(shè)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(shù)作為農(nóng)業(yè)主推技術(shù)之一,是一種將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù),在設(shè)施蔬菜上運(yùn)用較廣,具有省工省力節(jié)肥的特點(diǎn),同時(shí)能有效改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境,對促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大[3]。

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

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地塊概況

試驗(yàn)于2021年1至7月在成都市新津區(qū)花橋街道進(jìn)行,試驗(yàn)區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和,雨量充沛。試驗(yàn)田土壤類型為水稻土,土壤質(zhì)地為中壤,土層深厚。試驗(yàn)前土壤性質(zhì)見表1。試驗(yàn)開始前測得0～30cm土壤理化性質(zhì)為有機(jī)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(yàn)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(shí)間為2021年2月3日。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)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(fù),隨機(jī)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(dāng)?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(fù)合肥(15-15-15)750kg/hm2,有機(jī)菌肥(NPK≥10%)1125kg/hm2;花期(3月24日)追用復(fù)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(fù)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(fù)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(xiàng)目 土壤樣品。試驗(yàn)地塊前茬作物收獲后,試驗(yàn)開始前,在試驗(yàn)田塊多點(diǎn)采集1個(gè)混合土樣作為試驗(yàn)基礎(chǔ)土樣。作物收獲時(shí),各小區(qū)采集混合土樣1個(gè),共計(jì)9個(gè),用以測定有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、pH。

番茄果實(shí)。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(yàn)小區(qū)按照隨機(jī)、多樣方原則采集成熟番茄樣品10個(gè),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(shí)全氮、全磷、全鉀養(yǎng)分指標(biāo)含量。

1.4.2 計(jì)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(jì)分析 采用spss17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,圖表制作采用Excel 2010。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對設(shè)施番茄產(chǎn)量性狀的影響

2.1.1 不用處理對設(shè)施番茄果實(shí)性狀的影響 商品果單果重、橫徑、縱徑等指標(biāo)是評價(jià)果實(shí)商品性的重要因子[4],不同時(shí)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(gè)處理番茄單果重均表現(xiàn)為隨著時(shí)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?yàn)樵摬蓸訒r(shí)間試驗(yàn)區(qū)番茄干物質(zhì)生產(chǎn)量及其向果實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)分配率最高[5]。其次從試驗(yàn)處理上看,番茄單果重均表現(xiàn)為DF、JF兩個(gè)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(dá)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(gè)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(gè)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(yàn)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(biāo)含量與常規(guī)追肥用量無差異。

2.1.2 不用處理對設(shè)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(gè)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(dá)到顯著水平。這表明,試驗(yàn)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(shè)施番茄品質(zhì)的影響

可溶性固形物是番茄品質(zhì)指標(biāo)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(shí)品質(zhì)的重要因素,可溶固形物含量的高低對番茄風(fēng)味起著決定性作用,含量愈低,風(fēng)味愈淡[6]。本次試驗(yàn)中,第一批樣品(5月7日)3個(gè)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(gè)百分點(diǎn),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(gè)時(shí)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(gè)處理達(dá)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(gè)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(gè)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(jìn)試驗(yàn)區(qū)番茄果實(shí)可溶性固形物含量增加。

2.3 不用處理對設(shè)施番茄果實(shí)養(yǎng)分積累的影響

不同處理對設(shè)施番茄果實(shí)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(shè)施番茄成熟期果實(shí)全氮的積累影響達(dá)到顯著水平,各處理番茄成熟期果實(shí)全氮含量表現(xiàn)為DF>JF>CF,其中DF處理番茄果實(shí)全氮含量為13.27g/kg,JF處理番茄果實(shí)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(shí)全磷含量表現(xiàn)為DF>JF>CF,DF、JF分別較CF高9.12和0.35個(gè)百分點(diǎn)。不同處理對番茄果實(shí)全鉀含量從高到低排序?yàn)镈F>JF>CF,DF處理果實(shí)全鉀含量27.24g/kg,比CF顯著提高7.97%,3個(gè)處理間差異不明顯。上述結(jié)果表明水肥一體化處理下成熟期番茄果實(shí)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(shí)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(shí)養(yǎng)分積累情況

2.4 不用處理對設(shè)施番茄耕層土壤性質(zhì)的影響

表4為不同處理設(shè)施番茄耕層土壤有機(jī)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(chǔ)養(yǎng)分：對比CF處理,DF和JF兩個(gè)處理土壤有機(jī)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(jī)質(zhì)含量較CF處理達(dá)到顯著水平。3個(gè)處理土壤全氮含量表現(xiàn)為JF>DF>CF,水肥一體化兩個(gè)處理土壤全氮含量比傳統(tǒng)漫灌施肥高4.04～6.06個(gè)百分點(diǎn),各處理間差異不顯著。不同處理設(shè)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(yàn)中水肥一體化兩個(gè)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(gè)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(shè)施番茄水肥一體化較傳統(tǒng)灌溉施肥能提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量,同時(shí)對土壤pH具有一定緩沖作用,且試驗(yàn)中實(shí)施水肥一體化基礎(chǔ)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(jié)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(shí)單果重、橫徑和縱徑來提高番茄產(chǎn)量,促進(jìn)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(dá)到番茄增產(chǎn)9.41%。同時(shí)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(rèn)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(dāng)季利用率,張國顯等[8]在設(shè)施番茄上的研究結(jié)果顯示化肥減施25%不會(huì)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(yàn)結(jié)論與其基本一致。

不同施肥模式下番茄果實(shí)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(shí)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(jié)果也顯示,水肥一體化技術(shù)在適宜水量基礎(chǔ)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(huì)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(guān)。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(shí)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(yàn)中,水肥一體化處理番茄果實(shí)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(shí)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(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)。王立革等[12]在設(shè)施蔬菜上研究結(jié)果顯示,水肥一體化技術(shù)相對于膜下溝灌,能使設(shè)施蔬菜耕層土壤全氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量提高18.4%、47.6%、34.9%和20.9%,明顯改善設(shè)施蔬菜土壤理化性質(zhì)。本次試驗(yàn)中,水肥一體化模式土壤有機(jī)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(jī)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(huì)降低土壤肥力,這可能是因?yàn)樗室惑w化滴灌施肥可增加水肥在土壤中的入滲深度和廣度,進(jìn)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(jìn)番茄增產(chǎn),提高肥料偏生產(chǎn)力,加強(qiáng)番茄果實(shí)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(jī)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(huì)影響設(shè)施番茄產(chǎn)量、品質(zhì)和番茄果實(shí)中氮磷鉀養(yǎng)分積累,同時(shí)不會(huì)降低耕層土壤肥力。