根系分区交替灌溉条件下水肥供应对番茄可溶性固形物含量的影响

【目的】研究根系分区交替灌溉条件下灌水量和氮、磷、钾肥及有机肥用量对番茄果实中可溶性固形物含量的影响。【方法】在根系分区交替灌溉条件下,采用五元二次正交旋转组合设计,通过盆栽试验,建立可溶性固形物含量与水肥因子的数学模型,并对各单一因素及两两因素的耦合效应进行分析。【结果】在其它因子为中间水平时,番茄果实中的可溶性固形物含量,随灌水量增加呈线性减小趋势;随施氮量、施钾量和有机肥用量的变化,均表现为线性增长,但不随施磷量而变化。交互效应表现为,施氮量与有机肥用量,施磷量与灌水量、施钾量及有机肥用量呈正交互作用,施氮量与施磷量为负交互作用,其中以施磷量与施钾量的交互效应最大。【结论】灌水量过高不利于可溶性固形物含量的增加,合理增施氮、钾、有机肥和磷肥均可有效提高果实的可溶性固形物含量。     

根系分区交替灌溉条件下水肥供应对番茄果实硝酸盐含量的影响

为了研究根系分区交替灌溉条件下灌水量和氮、磷、钾肥及有机肥用量对番茄果实硝酸盐含量的影响,采用五元二次正交旋转组合设计,通过盆栽试验,建立了番茄果实中硝酸盐含量与水肥因子的数学模型,并对各单一因素的效应及两两因素的耦合效应进行了分析.结果表明,在其他因子为中间水平时,番茄果实中的硝酸盐含量,随灌水量呈先降低后增加的变化规律;随施氮量和施磷量呈先增加后降低的变化趋势;随有机肥用量呈逐渐增加的趋势;但不受钾肥用量的影响.交互效应表现为,施磷量与有机肥用量、施氮量与施磷量间的相互作用会促使番茄果实硝酸盐含量提高;灌水量与施钾量和有机肥量、施氮量与施钾量间的相互作用有利于降低番茄果实硝酸盐累积.耦合效应表现为,除不施有机肥时随灌水量增加番茄果实硝酸盐含量显著增加外,对于其它任何有机肥及钾肥施用水平,果实硝酸盐含量皆随灌水量增加呈先减小后增加趋势;灌水量高于中水平时,番茄果实硝酸盐含量随着钾肥与有机肥用量的增加而减少.不论施磷量与施钾量如何变化,番茄果实硝酸盐含量皆随施氮量呈现先增加后减小的变化趋势,降低氮肥用量同时提高磷肥用量有利于降低番茄果实硝酸盐累积,而提高施钾量仅在施氮量高于中水平时能显著降低番茄果实硝酸盐含量.适当增加磷肥用量、减小有机肥用量能显著降低番茄果实硝酸盐的累积.     

分根区交替灌溉条件下水肥供应对番茄可溶性糖含量的影响

【目的】研究分根区交替灌溉条件下水肥供应对番茄可溶性糖含量的影响。【方法】采用五元二次正交旋转组合设计,通过盆栽试验,研究根系分区交替灌溉条件下,灌水量及氮、磷、钾肥和有机肥用量对番茄果实中可溶性糖含量的影响。通过回归分析,建立了番茄果实可溶性糖含量与水肥因子的数学模型,并对各单一因素及两两因素的耦合效应进行了分析。【结果】在供试条件下,当其他因子为中间水平时,番茄果实可溶性糖含量与灌水量、施磷量和有机肥用量呈线性正相关关系;随着施钾量的增加,可溶性糖含量呈开口向下的抛物线型变化,但其不受施氮量的明显影响。5个因素对番茄可溶性糖含量的交互效应表现为:施氮量与施磷量、施钾量,施钾量与有机肥用量间呈负交互作用;施氮量与有机肥用量、施磷量与施钾量间呈正交互作用。表明灌水量及氮、磷、钾和有机肥用量,通过单因素本身或与其他因素之间的交互作用,对番茄果实可溶性糖含量产生显著影响。【结论】根系分区交替灌水条件下,适当增大灌水量,氮肥与有机肥、磷肥与钾肥以及高量有机肥与少量钾肥配施,均可以明显提高番茄果实中的可溶性糖含量。     

水肥供应对番茄果实硝酸盐含量的影响

【目的】研究灌水量和氮、磷、钾肥用量对番茄果实硝酸盐含量的影响,为番茄的优质生产提供依据。【方法】以"金鹏1号"番茄为试验材料,采用四元二次正交旋转组合设计和盆栽试验,通过回归拟合,建立番茄果实硝酸盐含量与灌水量及氮、磷、钾肥用量因子间的回归模型,并对各单一因素及两因素的耦合效应进行分析。【结果】当其他因子为中间水平时,番茄果实硝酸盐含量随灌水量、施钾量的增加呈先增后降的趋势,与施氮量和施磷量均呈正相关关系,且施氮量的增幅大于施磷量。灌水量与施钾量、施氮量与施磷量间的交互作用为正效应,灌水量与施磷量、施氮量与施钾量间的交互作用为负效应。【结论】灌水量较低时,少施磷肥或合理配施钾肥能抑制硝酸盐累积;少施氮肥,增施磷肥或合理配施钾肥也是降低番茄果实中硝酸盐含量的有效措施。     

设施条件下不同水氮用量对番茄生长及根区土壤环境的影响

为研究减量灌水和减量施氮后对番茄产量及根区土壤环境产生的影响,设置田间裂区试验,主区设种植番茄和裸地2种栽培形式,副区设置2.25×103t/hm2(W1)和4.50×103t/hm2(W2)2个灌水量、450kg/hm2(N1)和675 kg/hm2(N2)2个施氮量,生育期测定种植区各处理植株生长情况及产量,收获后测定所有处理根区土壤理化性质。结果表明,不同水氮处理相比,W2N2处理番茄叶片叶绿素含量最高、总生物量最大;不同处理产量相比,W1N2产量显著高于W1N1、W2N2、W2N1,但后三者间无显著差异。种植番茄根区土壤与不种植相比,种植番茄根区水分、pH分别下降17.3%和2.08%;硝态氮浓度、电导率增加29.2%和84.4%。种植番茄时,相同灌水量下土壤硝态氮浓度趋势一致,灌水量越大,10～20 cm硝态氮浓度越大;W1N2处理0～50 cm电导率均显著高于其他各处理。裸地时,不同土层W2N2硝态氮浓度显著高于W1N2、W2N1,且高于W1N1,N2处理0～10 cm土壤电导率显著大于N1。     

膜上灌溉条件不同灌水量对温室番茄生长及水分利用的影响

以温室番茄为试验对象,通过研究膜上灌溉条件下不同灌水量对番茄生长、产量和水分利用的影响,为番茄生产制订节水型地面灌溉方案提供参数。试验结果表明:膜上灌溉条件下,番茄在缓苗水后每次灌水量25.0m3/667m2的产量最高,为5628.19kg/667m2,经济效益也最高,水分生产效率也较高,是本试验条件下的适宜灌水量。     

亏缺灌溉对日光温室番茄叶绿素荧光参数及产量的影响

为探讨温室番茄节水栽培的适宜灌水量,以日光温室冬春茬番茄为试验材料,从定植缓苗后开始进行亏缺灌溉处理,至番茄收获完毕,共亏缺灌水6次,试验设每次灌水量300 m3/hm2(CK)、225 m3/hm2、150 m3/hm2和75 m3/hm2计4个处理,研究不同灌水量处理对番茄叶片叶绿素荧光特性、产量和水分利用率的影响。结果表明:亏缺灌溉程度对番茄叶片叶绿素荧光特性、产量和水分利用率均有极显著影响。在每次灌水量为75～300 m3/hm2范围内,随着灌水量的减少,番茄叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm和ΦPSⅡ值均呈逐渐降低趋势,番茄产量逐渐下降,水分利用率逐渐提高。其中,每次灌水量225 m3/hm2处理的番茄叶片叶绿素荧光参数和产量均降低不明显,综合效益最高。对日光温室冬春茬番茄从定植缓苗后开始进行亏缺灌溉,每次灌水量为225 m3/hm2较适宜。     

膜下滴灌氮、磷、钾耦合效应对加工番茄生长和产量的影响

[目的]研究膜下滴灌氮、磷、钾耦合效应对加工番茄生长和产量的影响.[方法]通过田间试验,采用"3414"完全试验方案研究不同施肥处理对加工番茄产量和经济效益的影响.[结果]氮、磷、钾三元二次方程拟合不可靠;氮、磷、钾的不同配比对加工番茄产量有显著影响,施肥不足造成产量下降,但过量施肥造成旺长,3个肥料相比其中氮素对加工番茄生长影响最大;14个施肥处理中N2P2K2、N2P3K2和N2P2K1处理产量超过9 000 kg/hm2,明显高于其他处理.[结论]试验条件下氮、磷、钾三者的比例为9∶3∶2时肥效最佳,可获得较高的产量和效益.     

覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响

通过田间试验,研究了覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响,旨在探讨西北旱区覆膜沟灌条件下番茄的水肥调控模式,以达到节水、增产、高效与优质的目的。结果表明：采用85%对照灌水量处理（CK）对番茄 市场产量（≥60 g）无显著影响,而65%和45%对照灌水量处理则减产明显;采用3/4当地施肥量(CK)处理对番茄总产量与市场产量影响不显著;减少灌水量处理显著增加番茄的果色指数与硬度,提高可溶性固形物、可溶性糖含量,降低有机酸含量;施氮量对番茄可溶性固形物、有机酸含量影响不显著,但减少施氮量增加可溶性糖含量;番茄维生素C含量随灌水量与施肥量的降低呈现先增加而后降低的趋势。综合考虑产量、品质及水分利用效率(WUE),本研究认为采用416.76 mm（85%CK）灌水量及117.6 kg·hm^-2（3/4CK）纯氮施用量,为西北旱区覆膜沟灌种植条件下适宜的水肥调控模式。     

根系分区交替滴灌周期对番茄叶绿素荧光动力学参数的影响

在温室滴灌条件下,利用叶绿素荧光仪研究了交替滴灌周期对番茄叶绿素荧光动力学参数的影响。结果表明,Fo 随着灌水量的减少呈上升趋势,同种灌水量条件下,3种交替周期处理的Fo 大小呈现6 d＞18 d＞12 d的趋势。Fm、Fv 随着灌水量的减少而变小,同种灌水量条件下,12 d交替周期处理的Fm 和Fv最大。 Fv／Fm 与Fv／Fo 具有相同的趋势,在水分胁迫条件下比值显著降低,同种灌水量条件下都是12 d交替周期处理的比值最大。表明适宜的交替周期能减少对番茄PSⅡ的伤害,减轻水分胁迫对PSⅡ反应中心的电子传递的影响,从而达到节水不减产的效果。     

Effect of fertigation frequency on soil nitrogen distribution and tomato yield under alternate partial root-zone drip irrigation

Alternate partial root-zone drip fertigation (ADF) is a combination of alternating irrigation and drip fertigation, with the potential to save water and increase nitrogen (N) fertilizer efficiency.  A 2-year greenhouse experiment was conducted to evaluate the effect of different fertigation frequencies on the distribution of soil moisture and nutrients and tomato yield under ADF.  The treatments included three ADF frequencies with intervals of 3 days (F3), 6 days (F6) and 12 days (F12), and conventional drip fertigation as a control (CK), which was fertilized once every 6 days.  For the ADF treatments, two drip tapes were placed 10 cm away on each side of the tomato row, and alternate drip irrigation was realized using a manual valve on the distribution tapes.  For the CK treatment, a drip tape was located close to the roots of the tomato plants.  The total N application rate of all treatments was 180 kg ha–1.  The total irrigation amounts applied to the CK treatment were 450.6 and 446.1 mm in 2019 and 2020, respectively; and the irrigation amounts applied to the ADF treatments were 60% of those of the CK treatment.   The F3 treatment resulted in water and N being distributed mainly in the 0–40-cm soil layer with less water and N being distributed in the 40–60-cm soil layer.  The F6 treatment led to 21.0 and 29.0% higher 2-year average concentration of mineral N in the 0–20 and 20–40-cm soil layer, respectively and a 23.0% lower N concentration in the 40–60-cm soil layer than in the CK treatment.  The 2-year average tomato yields of the F3, F6, F12, and CK treatments were 107.5, 102.6, 87.2, and 98.7 t ha–1, respectively.  The tomato yield of F3 was significantly higher (23.3%) than that in the F12 treatment, whereas there was no significant difference between the F3 and F6 treatment.  The F6 treatment resulted in yield similar to the CK treatment, indicating that ADF could maintain tomato yield with a 40% saving in water use.  Based on the distribution of water and N, and tomato yield, a fertigation frequency of 6 days under ADF should be considered as a water-saving strategy for greenhouse tomato production.     

Effects of nitrogen application rates and irrigation regimes on grain yield and water use efficiency of maize under alternate partial root-zone irrigation

Faced with the scarcity of water resources and irrational fertilizer use, it is critical to supply plants with water and fertilizer in a coordinated pattern to improve yield with high water use efficiency (WUE). One such method, alternate partial root-zone irrigation (APRI), has been practiced worldwide, but there is limited information on the performance of different irrigation regimes and nitrogen (N) rates under APRI. The objectives of this study were to investigate the effects of varying irrigation regimes and N rates on shoot growth, grain yield and WUE of maize (Zea mays L.) grown under APRI in the Hexi Corridor area of Northwest China in 2014 and 2015. The three N rates were 100, 200 and 300 kg N ha⁻¹, designated N₁, N₂ and N₃, respectively. The three irrigation regimes of 45–50%, 60–65% and 75–80% field capacity (FC) throughout the maize growing season, designated W₁, W₂ and W₃, respectively, were applied in combination with each N rate. The results showed that W₂ and W₃ significantly increased the plant height, stem diameter, crop growth rate, chlorophyll SPAD value, net photosynthetic rate (P_n), biomass, grain yield, ears per ha, kernels per cob, 1 000-kernel weight, harvest index, evapotranspiration and leaf area index (LAI) compared to W₁ at each N rate. The N₂ and N₃ treatments increased those parameters compared to N₁ in each irrigation treatment. Increasing the N rate from the N₂ to N₃ resulted in increased biomass and grain yield under W₃ while it had no impact on those under the W₁ and W₂ treatments. The W₃N₃ and W₂N₂ and W₂N₃ treatments achieved the greatest and the second-greatest biomass and grain yield, respectively. Increasing the N rate significantly enhanced the maximum LAI (LAI at the silking stage) and P_n under W₃, suggesting that the interaction of irrigation and fertilizer N management can effectively improve leaf growth and development, and consequently provide high biomass and grain yield of maize. The W₂N₂, W₂N₃ and W₃N₃ treatments attained the greatest WUE among all the treatments. Thus, either 60–65% FC coupled with 200–300 kg N ha⁻¹ or 75–80% FC coupled with 300 kg N ha⁻¹ is proposed as a better pattern of irrigation and nitrogen application with positive regulative effects on grain yield and WUE of maize under APRI in the Hexi Corridor area of Northwest China and other regions with similar environments. These results can provide a basis for in-depth understanding of the mechanisms of grain yield and WUE to supply levels of water and nitrogen.     

苗期玉米对根区局部供水不同灌水下限的响应

对玉米苗期根系局部供水条件下生长、生理指标对不同灌水下限(占田间持水量60%、65%、70%、75%)的响应进行了研究。结果表明：占田间持水量65%的灌水下限（T₂）处理的株高、茎粗等生长指标明显优于其他处理,与全面灌溉(CK,占田间持水量60%)相比,T₂处理的生物积累总量提高了1.2%,而其他处理的生物积累总量降低;随着灌水下限的不断提高,苗期玉米叶片组织中脯氨酸、可溶性糖和植物组织相对含水量等生理指标不断降低,占田间持水量65%的灌水下限（T₂）处理的脯氨酸和可溶性糖的含量与CK处理结果相近,差异不显著。     

加气灌溉对番茄根区土壤环境和产量的影响

【目的】探明加气灌溉对番茄根区土壤环境及番茄生物量、果实产量和水分利用效率的影响,为加气灌溉的推广提供依据。【方法】以番茄品种"金鹏10号"为供试材料,通过温室小区试验,设计了加气和不加气(对照)地下滴灌2种处理方式,每个处理3次重复,加气灌溉采用Mazzei287型文丘里加气设备,定期测定并比较2种灌溉方式下的土壤含水量、氧气含量、呼吸速率、温度及番茄生物量、产量和水分利用效率。【结果】与对照相比,加气灌溉使得10cm土层内土壤体积含水量降低了1.61%,根区土壤氧气含量增加了0.89%,土壤呼吸速率增加了26.76%,但土壤温度没有明显变化;加气灌溉下番茄的果实干鲜质量、叶干质量、茎干鲜质量和地上部干鲜质量均显著增大,但根干鲜质量和叶鲜质量无显著变化;同时,加气灌溉下灌溉水分利用效率增加了23.12%,单株产量提高了23.12%,单果质量增大了29.84%。【结论】加气地下滴灌在改善根区土壤环境、提高番茄产量和水分利用效率等方面具有明显优势。     

灌溉方式对土壤水分与灌水量影响的模拟研究

为明确灌溉方式对土壤水分和灌水量的影响,采用土壤水分概率模型分析了传统灌溉和连续灌溉的土壤水分概率分布特征与土壤平均水分变化规律,研究了灌溉方式对灌水量的影响效应。结果表明：不同灌溉方式的土壤水分概率分布特征差异明显,连续灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s^*处,传统灌溉的土壤水分概率密度极大值出现在s=s_fc处;与传统灌溉方式相比,连续灌溉使土壤平均水分含量保持在相对较低的水平,当降雨发生时,其土壤能够容纳更多的入渗水量。连续灌溉明显减少了土壤水分深层渗漏和地表径流损失水量,显著提高了降雨利用率并降低了灌溉水量,从而提高了农业水资源利用率。     

灌溉量与灌溉频率对番茄根系生长、产量和营养元素吸收的影响

【目的】明确不同灌溉量和灌溉频率以及二者交互作用对番茄根系生长发育和营养元素吸收的影响,探究二者调节番茄产量和水分利用效率的机制。【方法】试验在塑料大棚内进行,以金棚14-8番茄为试材,用20 cm标准蒸发皿累积蒸发量（AE）作为灌溉依据,设置低量（0.8AE）、中量（1.0AE）和高量（1.2AE） 3种灌溉量,以蒸发皿累积蒸发量分别达到(10±2) mm时灌水（高频）和(20±2) mm时灌水（低频） 2种灌溉频率,共6个处理。通过测定灌溉前后土壤体积含水量,番茄的根长、根表面积、根体积、根系活力,植株不同器官干鲜质量,产量及植物营养元素累积量等指标,综合分析各指标间的相关性以及番茄根系生长、产量、水分利用效率和营养元素吸收对灌溉量与灌溉频率的响应。【结果】灌溉量和灌溉频率对灌溉前后0～40 cm土层的土壤体积含水量、根系形态指标和根系活力均有显著影响,二者的交互作用对番茄果实膨大期的根长、根体积以及开花坐果期和果实膨大期的根系活力有显著影响。从开花坐果期到果实成熟期,番茄的根长、根表面积、根体积及G1根（根直径≤0.5 mm）、G2根（根直径＞0.5 mm~≤2 mm）和G3根（根直径＞2 mm）总长不断增加。在果实成熟期,高量高频处理的番茄根长（3 522.16 cm）、根表面积（984.35 cm²）、G1根总长（2 458.53 cm）、G2根总长（1 023.25 cm）最大,高量低频处理的番茄根体积（24.35 cm³）最大。从开花坐果期到果实成熟期,番茄根系活力不断降低,开花坐果期高量低频处理番茄的根系活力最强（根系活力为211.91 mg/(g·h））,果实成熟期不同处理的根系活力差异不显著。降低灌溉量可以提高番茄果实鲜质量占比,果实成熟期低量低频处理的番茄果实鲜质量占比最大（64.74%）,但不同处理间果实干质量占比差异不显著,随着生育期推进,根、茎、叶的干鲜质量占比逐渐下降。增加灌溉量可以提高番茄植株K、N、P 3种元素累积量,高量高频处理的番茄K（6 687.22 mg/株）、N（7 220.38 mg/株）、P（2 006.84 mg/株）累积量最高,分别较其他处理提高了1.89%～26.57%,6.63%～35.40%,8.92%～33.97%。灌溉量和灌溉频率对番茄果实产量和水分利用效率有显著影响,二者的交互作用对番茄果实产量有显著影响。在所有处理中,高量高频处理的番茄果实产量最高（93.93 t/hm²）,较其他处理提高了8.68%～34.47%;低量高频处理的番茄水分利用效率（31.33 kg/m³）最高,较其他处理提高了2.62%～23.54%。根系形态指标中的根长、根表面积、G1根总长、G2根总长与植株全K、全N、全P累积量和番茄产量呈显著正相关。【结论】高量高频灌溉可以提高番茄果实膨大期和成熟期的根长、根表面积、根体积、G1根总长和G2根总长,优化根系结构,提高番茄吸收水分和营养元素的能力,最终获得了最大的番茄果实产量和较高的水分利用效率。