張 娟，齊艷冰，郝仲勇，劉洪祿，楊勝利，范海燕，張 航

(1.北京市水科學(xué)技術(shù)研究院，北京 100048；2.北京市非常規(guī)水資源開發(fā)利用與節(jié)水工程技術(shù)研究中心，北京 100048)

0 引 言

近年來，設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，特別是北方地區(qū)設(shè)施蔬菜的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大[1]。設(shè)施蔬菜需水量較大,蔬菜節(jié)水一直是農(nóng)業(yè)節(jié)水的重點(diǎn)方向。氮素作為作物生長所需大量元素之一，參與了植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、酶類、維生素等重要化合物的合成和代謝，因此氮肥是施用量最多的肥料。目前，設(shè)施蔬菜的生產(chǎn)中投入大量的水分和肥料，因而存在灌溉水利用效率低、肥料利用率低、生產(chǎn)效益不高等問題。因此，需要研究不同水氮管理對設(shè)施蔬菜的生長以及土壤-作物系統(tǒng)綜合影響，以確定設(shè)施蔬菜適宜的灌水下限及施肥量，為設(shè)施蔬菜提質(zhì)、優(yōu)產(chǎn)和水分的高效利用提供理論基礎(chǔ)。

近年來，國內(nèi)外就水分和養(yǎng)分對蔬菜作物的生長和發(fā)育進(jìn)行了大量研究，對揭示蔬菜作物的水肥利用機(jī)制有重要作用。楊振宇[2]等研究了不同生育期水分虧缺和施氮量對茄子產(chǎn)量和水分利用效率的影響，結(jié)果表明：在低氮和中氮條件下開花坐果期的水分虧缺對茄子產(chǎn)量的影響較小，且水分利用效率較高。李文霞[3]等研究了大田滴灌條件下不同水肥處理對茄子生長和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明：施肥和灌水都有利于株高的增大，但對莖粗的影響不顯著。Halil Kimrak等[4]研究發(fā)現(xiàn),水分虧缺對于茄子葉片生長具有顯著影響，重度水分脅迫(40%土壤田間持水量)條件下茄子的株高、莖粗、干物質(zhì)重與對照相比(100%土壤田間持水量)分別降低了46%、51%、43%。Chartzoulakis[5]等研究了日光溫室滴灌條件下不同灌水量對茄子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明：灌水量為0.85ETm時，茄子的產(chǎn)量為6.5 kg/株，當(dāng)灌水量分別降低為0.65ETm和0.40ETm時，單株茄子的產(chǎn)量分別降低了35%和46%。仝國棟[6]等開展了溫室條件下不同水分處理對茄子生長與產(chǎn)量品質(zhì)的影響研究，結(jié)果表明：茄子的生長最為有利的灌水下限為80%FC，該處理下茄子的根冠發(fā)育、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)均處于較高水平。

但目前，針對水分調(diào)控及施氮水平對設(shè)施蔬菜生長、產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率指標(biāo)綜合影響的研究仍不全面，基于上述研究，本次試驗針對日光溫室滴灌條件下不同水氮處理對茄子的冠層發(fā)育、果實(shí)產(chǎn)量品質(zhì)的影響進(jìn)行了試驗分析，提出滴灌條件下茄子適宜的灌水下限、施氮水平，旨在為建立日光溫室滴灌條件下茄子的灌溉施肥制度提供理論依據(jù)，同時為開展其他果菜類蔬菜的節(jié)水灌溉研究提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在北京市灌溉試驗中心站進(jìn)行，該站位于北京市通州區(qū)永樂店鎮(zhèn)，地處北緯39°20′，東經(jīng)114°20′，區(qū)域多年平均降雨量為565 mm，多年平均水面蒸發(fā)量為1 140 mm，多年平均氣溫為11.5 ℃。試驗所用日光溫室長度90 m，凈寬度8.5 m，總占地面積約為765 m2。經(jīng)土壤性質(zhì)分析，室內(nèi)土壤性質(zhì)為壤土，體積田間持水量為28%，0～20 cm表層土壤容重為1.36 g/cm3，20～40 cm土壤容重為1.62 g/cm3。

1.2 試驗設(shè)計

本次試驗以茄子為研究對象，供試品種為京茄六號。種植方式采取常見的寬行壟作，壟沿南北方向布置，壟頂寬0.7 m，底寬1.1 m，壟長6.8 m，壟高0.2 m。

本次試驗設(shè)置灌水下限、施氮量兩個試驗因素，按照控制灌水下限為田間持水量(θFC)的不同百分比設(shè)計2個灌水水平W1(灌水下限為70%θFC)、W2(灌水下限為80%θFC)，根據(jù)追肥制度設(shè)計3個施氮水平N1(300 kg/hm2)、N2(200 kg/hm2)、N3(150 kg/hm2)，共6個試驗處理，試驗處理設(shè)計如表1所示。每個處理設(shè)置2次重復(fù)，包含2個小區(qū)，共12個試驗小區(qū)，各小區(qū)隨機(jī)區(qū)組布置。每個小區(qū)轄四壟，每壟種植2行作物，行距為40 cm，株距為45 cm，溫室兩側(cè)分別設(shè)置2 m寬的保護(hù)區(qū)。定植前統(tǒng)一施加定量的有機(jī)肥。

本試驗采用膜下滴灌，滴頭間距為30 cm，滴頭設(shè)計流量為1.38 L/h，每壟布設(shè)兩行滴灌帶。

根據(jù)茄子的生長特性，生育期分為4個階段：苗期(2月21日-3月26日)、花果期(3月27日-4月26日)、盛果期(4月27日-6月7日)、尾果期(6月8日-7月7日)，共歷時137 d。

計劃濕潤層控制為幼苗期20 cm，開花坐果期、盛果期為40 cm，當(dāng)計劃濕潤層的土壤含水量達(dá)到設(shè)計的灌水下限時開始灌水，施肥隨灌水進(jìn)行。為確保幼苗成活率，作物苗期不做試驗處理，定植后進(jìn)行兩次常規(guī)灌水，收獲前一個星期停止灌水。

表1 試驗處理設(shè)計Tab.1 Experimental design scheme

1.3 測定指標(biāo)與方法

(1)氣象因子。溫室內(nèi)安裝watchdog系列小型自動氣象站，測定全生育期的太陽輻射、溫度、濕度等氣象因子。

(2)土壤含水率。采用TRIME-IPH土壤剖面含水量測量系統(tǒng)測定，分別在試驗小區(qū)的壟中間、壟側(cè)分別埋設(shè)土壤水分監(jiān)測管，采集0～100 cm范圍內(nèi)的土壤含水量，每10 cm深度采集一個數(shù)據(jù)。各試驗小區(qū)采用溫室首部安裝的機(jī)械水表控制灌水量。

(3)植株生長指標(biāo)。每個處理選取5株典型植株，株高、葉長葉寬采用精度為1 mm的直尺測量，莖粗采用精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺通過十字交叉法測量，每7 d測量一次。

(4)耗水量。作物耗水量采用水量平衡法計算，公式如下：

ETc=P+I+ΔW-R-D

(1)

式中：ETc為作物耗水量，mm；P為有效降雨量，mm，此處P=0；I為灌水量，mm；ΔW為1 m深度范圍內(nèi)土壤貯水變化量，mm；R為地表徑流量，mm，試驗灌水方式期間采用滴灌，無地表徑流發(fā)生，此處R=0；D為深層滲漏量，mm，土壤水分的最大濕潤深度為40～50 cm左右，無深層滲漏發(fā)生，此處D=0。其中ΔW由測定的TRIME-IPH土壤剖面含水量測量系統(tǒng)實(shí)測含水率計算：

(2)

式中：W1為時段初土壤體積含水率，%；W2為時段末土壤體積含水率，%；Z為1 m。

(5)產(chǎn)量。采用精度為1 g的臺秤測定各試驗小區(qū)采摘茄子的鮮重，計算各處理總產(chǎn)量。計算產(chǎn)量水平的水分利用效率，公式如下：

(3)

式中：WUEY為產(chǎn)量水平水分利用效率，kg/m3；Y為茄子產(chǎn)量，kg/hm2；ETc為各處理耗水量，mm。

(6)果實(shí)品質(zhì)。在收獲階段，各處理隨機(jī)選取3個成熟度一致的茄子，蒸餾水洗凈后進(jìn)行水分、可溶性總糖、還原性Vc、粗纖維、硝態(tài)氮等品質(zhì)指標(biāo)的測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氮處理對茄子生長指標(biāo)的影響

不同處理茄子全生育期單株葉面積的變化情況如圖1所示。結(jié)果表明，各處理茄子單株葉面積變化趨勢基本一致，在苗期、花果期、盛果期快速增長(五月初進(jìn)行打叉，單株葉面積增加有減緩趨勢)，在尾果期末由于葉片老化，單株葉面積均大幅減少。在苗期，T1處理葉面積最大，顯著大于其他處理(P<0.05)；在花果期，各處理葉面積均無顯著性差異；在盛果期，T1、T2、T3、T4處理葉面積較大，T2處理顯著大于T5、T6處理(P<0.05)；在尾果期，各處理之間均未有顯著差異?？傮w而言，在植株營養(yǎng)生長旺盛的階段，相同灌水下限條件下單株葉面積表現(xiàn)為T1>T3，T4>T6，相同施氮水平條件下表現(xiàn)為T2>T5，表明70%θFC灌水下限、較高的施氮水平可有效促進(jìn)葉片生長。

圖1 不同水氮處理單株葉面積Fig.1 Effects of different water and nitrogen treatment on leaf area

不同處理茄子各生育期株高的變化情況如圖2所示。結(jié)果表明，各處理茄子株高變化趨勢基本一致，植株在苗期和花果期株高快速增長，盛果期增長變緩，尾果期基本停止增長。在苗期，除T2、T5處理外，其他處理株高無顯著差異；在花果期，T1、T2、T3處理株高顯著高于T5、T6處理(P<0.05)；在盛果期，T1、T2、T3處理株高顯著高于T4、T5、T6處理(P<0.05)；在尾果期，T1、T2、T3處理株高仍然較高，T2處理顯著高于T4、T5處理(P<0.05)?？傮w而言，在植株營養(yǎng)生長旺盛的階段，相同灌水下限條件下茄子株高表現(xiàn)為T1>T3，T4>T6，相同施氮水平條件下茄子株高表現(xiàn)為T1>T4、T2>T5、T3>T6，表明70%θFC灌水下限、較高的施氮水平可有效促進(jìn)茄子株高增長。

圖2 不同水氮處理株高Fig.2 Effects of different water and nitrogen treatment on plant height

不同處理茄子各生育期莖粗的變化情況如圖3所示。結(jié)果表明，各處理茄子莖粗變化趨勢基本一致，在苗期、花果期快速增長，盛果期增長變緩，尾果期株高增長基本停止。在苗期，各處理莖粗無顯著差異；在花果期，T2、T3處理莖粗顯著大于T5(P<0.05)；在盛果期，各處理莖粗無顯著差異；在尾果期，T3處理莖粗顯著大于T5處理(P<0.05)?？傮w而言，在植株營養(yǎng)生長旺盛的階段，相同灌水下限條件下莖粗表現(xiàn)為T1T5、T3>T6，表明施氮量較高時不利于植株莖粗發(fā)育，70%θFC灌水下限可促進(jìn)植株莖粗的補(bǔ)償生長。

圖3 不同水氮處理各生育期莖粗Fig.3 Effects of different water and nitrogen treatment on stems thick

2.2 不同水氮處理對茄子產(chǎn)量、WUEy的影響

不同處理茄子單果重、產(chǎn)量、WUEy見表2所示。由表2可以看出，相同灌水下限條件下，各處理茄子產(chǎn)量表現(xiàn)為T2>T3>T1，T4>T5>T6，T2產(chǎn)量達(dá)到55 603 kg/hm2，顯著高于其他處理(P<0.05)，說明中氮、高氮有助于提高產(chǎn)量；相同施氮水平條件下，各處理茄子產(chǎn)量表現(xiàn)為T1>T4、T2>T5、T3>T6，T2、T3處理顯著高于T5、T6處理(P<0.05)，說明灌水下限為70%θFC有助于果實(shí)生長，形成較高產(chǎn)量。

相同灌水下限條件下，各處理茄子WUEy表現(xiàn)為T2>T3>T1，T6>T4>T5，T2處理WUEy顯著高于T3、T1處理(P<0.05)，T4、T5、T6處理之間未有顯著差異；相同施氮水平條件下，各處理茄子WUEy表現(xiàn)為T1>T4、T2>T5、T3>T6，差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。綜上，中氮水平、水分下限為70%θFC時茄子產(chǎn)量、WUEy最高。

表2 不同水氮處理對茄子產(chǎn)量、WUEy的影響Tab.2 Effects of different water and nitrogen treatment on eggplant yield, WUEy

注：表中數(shù)值為平均值，相同字母表示在同一顯著性水平下(P<0.05)無顯著差異，下同。

2.3 不同水氮處理對茄子品質(zhì)的影響

不同處理茄子品質(zhì)指標(biāo)如表3所示。分析結(jié)果表明，相同灌水下限條件下，不同處理茄子的可溶性總糖含量表現(xiàn)為T2>T3>T1，T5>T6>T4，但處理間差異均未達(dá)顯著水平；還原性Vc含量表現(xiàn)為T2>T1>T3，T4>T5>T6，但處理間差異未達(dá)顯著水平；粗纖維含量表現(xiàn)為T1>T3>T2，T6>T5>T4，T1、T3處理粗纖維含量顯著高于T2處理(P<0.05)，T5、T6處理顯著高于T4處理(P<0.05)；硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為T1>T2>T3，T4>T5>T6，T1處理顯著高于T3處理(P<0.05)；果實(shí)水分含量表現(xiàn)為T3處理顯著低于T1、T2處理(P<0.05)，T4、T5、T6處理間未有顯著差異。

相同施氮水平條件下，各處理茄子可溶性總糖含量、還原性Vc含量均表現(xiàn)為T1>T4、T2>T5、T3>T6，T1與T4處理間可溶性總糖含量差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，T2與T5處理間還原性Vc含量差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；粗纖維含量表現(xiàn)為T1>T4、T2>T5、T3>T6，T1和T3、T4和T6處理間粗纖維含量差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為T4>T1、T5>T2、T6>T3，但各處理間差異不顯著；果實(shí)水分含量表現(xiàn)為T3處理顯著低于T6處理(P<0.05)，其余各處理間均未有顯著差異。

表3 不同水氮處理對茄子品質(zhì)的影響Tab.3 Effects of different water and nitrogen treatment on quality of eggplant

綜上所述，70%θFC灌水下限可顯著提高可溶性總糖、還原性Vc和粗纖維含量，同時果實(shí)中的硝態(tài)氮含量也較低；高氮水平使得果實(shí)中的硝態(tài)氮含量顯著高于中氮、低氮水平，但不同施氮水平對可溶性性總糖、還原性Vc含量未有顯著影響。因此，中氮水平、70%θFC灌水下限時茄子品質(zhì)最好。

2.4 不同水氮處理茄子耗水規(guī)律

不同處理茄子全生育期耗水情況如表4所示，全生育期共137 d，苗期不控水。結(jié)果表明，各處理耗水量分別為323.5、317.4、323.6、361.4、365.3、362.2 mm，耗水強(qiáng)度分別為3.44、3.38、3.44、3.84、3.89、3.85 mm/d，總體表現(xiàn)為T1、T2、T3處理小于T4、T5、T6處理。各處理耗水量在各生育期總體表現(xiàn)為盛果期>尾果期>花果期。

表4 不同水氮處理茄子各生育期耗水量、耗水強(qiáng)度Tab.4 Water consumption and intensity of different water and nitrogen treatment

苗期各處理均未進(jìn)行控水處理，且為保證植株成活率灌溉充足保苗水，耗水量及耗水強(qiáng)度均較大，耗水量在57.17～62.00 mm之間，耗水強(qiáng)度為7.98～8.86 mm/d；進(jìn)入花果期后，各處理冠層迅速生長，耗水量在61.24～85.82 mm之間，耗水強(qiáng)度為2.92～4.09 mm/d；盛果期內(nèi)葉片、果實(shí)均處于較快的生長階段，耗水增強(qiáng)，各處理耗水量增加至127.35～139.79 mm，耗水強(qiáng)度為5.31～5.82 mm/d；至尾果期，葉片、果實(shí)生長減緩，耗水量降至67.08～89.29 mm，耗水強(qiáng)度降至1.60～2.13 mm/d。

3 結(jié) 語

(1)設(shè)施滴灌條件下，不同處理茄子的葉面積、株高和莖粗總體均表現(xiàn)為T2>T1、T3，T2>T4、T5、T6。研究表明，70%θFC灌水下限、200 kg/hm2的施氮水平可有效促進(jìn)茄子的營養(yǎng)生長，而過高的土壤水分、施氮量則會抑制茄子的營養(yǎng)生長。

(2)設(shè)施滴灌條件下，不同處理茄子的產(chǎn)量表現(xiàn)為T2>T3>T1>T4>T5>T6，WUEy表現(xiàn)為T2>T3>T1>T4>T5>T6，T2產(chǎn)量達(dá)到55 603 kg/hm2，水分利用效率達(dá)到17.52 kg/m3，顯著高于其他處理(P<0.05)。研究表明，70%θFC灌水下限、200 kg/hm2的施氮水平可顯著提升茄子產(chǎn)量和水分利用效率。

(3)設(shè)施滴灌條件下，不同處理茄子的可溶性總糖、還原性Vc和粗纖維含量總體表現(xiàn)為T1、T2、T3>T4、T5、T6，部分處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為T4>T5>T6>T1>T2>T3，T4顯著高于T2、T3(P<0.05)。研究表明，70%θFC灌水下限可顯著提高茄子可溶性總糖、還原性Vc和粗纖維含量；300 kg/hm2的施氮水平下茄子硝態(tài)氮含量最 高，隨著施氮量的增加茄子硝態(tài)氮含量越高，但不同施氮量對可溶性總糖、還原性Vc含量的影響均不顯著。

綜合考慮不同灌水下限、施氮水平對茄子生長、產(chǎn)量、品質(zhì)、水分利用效率的影響，設(shè)施滴灌條件下70%θFC灌水下限、200 kg/hm2的施氮水平為茄子較適宜的水肥制度。

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參考文獻(xiàn)：

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