番茄日光温室膜下滴灌水肥耦合效应研究

采用二因素二次通用旋转组合设计,研究了日光温室中膜下滴灌水肥耦合技术对番茄植株生长发育、果实品质和产量的影响。结果表明：灌水定额、施肥定额二因素与番茄植株生长发育、果实品质和产量之间存在极显著的回归关系,F回〉F 0.01（5,7）=6.1088,回归可靠;二因素的影响程度为施肥定额>灌水定额,由此提出了最优水肥组合方案,灌水定额为2704.5~2836.95m3/hm2,施肥定额为265.5~309.64kg/hm2。本研究为日光温室番茄膜下滴灌栽培生产提供了借鉴。     

基于番茄产量品质水肥利用效率确定适宜滴灌灌水施肥量

研究滴灌施肥条件下水肥组合对温室番茄根系生长、产量品质和水肥利用效率的影响,并运用多元回归分析和空间分析相结合的方法,寻求满足单目标最大的灌水施肥制度,以及综合评价产量品质和水分利用效率的水肥调控效应,提出同时满足高产优质高效的最接近的灌水施肥制度。通过小区试验,设灌水和施肥（N-P2O5-K2O）2因素,3个滴灌水量（高水：100%ET0、中水：75%ET0、低水：50%ET0,ET0是参考作物蒸发蒸腾量）和3个施肥水平（高肥：240-120-150 kg/hm2、中肥：180-90-112.5 kg/hm2、低肥：120-60-75 kg/hm2）。结果表明,番茄产量、水分利用效率、肥料偏生产力和品质受灌水和施肥影响显著。产量与灌水量和施肥量正相关;减小灌水量和增大施肥量,水分利用效率增大;增大灌水量和降低施肥量,肥料偏生产力增大。维生素C和番茄红素随施肥量的增加先增大后降低（中水除外）,可溶性糖随施肥量增加而降低（中肥除外）,可溶性固形物和糖酸比分别在中水与低水、高水与低水之间差异显著（P<0.05）。根质量、根长、根表面积及根体积与产量有显著的线性正相关关系。通过多元回归分析和空间分析得出,灌水量为159 mm,施肥量为479.4、404.4和382.8 kg/hm2时,水分利用效率、番茄红素和糖酸比最大;灌水量为279 mm,施肥量为510 kg/hm2时,产量最大;灌水量为262 mm,施肥量为225 kg/hm2时,肥料偏生产力最大。产量和品质同时达到大于等于85%最大值的灌水施肥区间大约为210～230 mm和385～453 kg/hm2,产量、水分利用效率和品质同时达到大于等于85%最大值的最接近灌水施肥区间为198～208 mm和442～480 kg/hm2。此研究为当地温室番茄滴灌施肥生产过程中水肥科学管理提供指导依据。     

不同施氮水平对加工番茄养分吸收、分配及产量的影响

根据供试土壤的养分状况,通过2年不同施氮水平的田间小区试验,2007年设施N 0、135、270、405 kg/hm2四个水平,2008年设施N0、150、300、450 kg/hm2四个水平,在加工番茄的主要生育期,测定植株生物量和不同器官氮、磷、钾含量,并结合成熟期产量,研究不同施氮水平对加工番茄养分吸收、分配及产量的影响。结果表明,加工番茄对氮、钾需求量远大于磷;加工番茄干物质及氮、磷、钾养分的积累动态均呈"S"型增长;施氮可以极大地促进加工番茄植株对氮、磷、钾的吸收,各施氮处理比不施氮处理多吸收氮75.8%～189.2%,多吸收磷49.4%～162.7%,多吸收钾60.7%～176.8%;在一定的施氮范围内,吸收氮、磷、钾的量随施氮量增加而增加;植株吸收的养分最终50%以上都聚集在果实中;在施用磷、钾肥的基础上合理施用氮肥可以显著提高加工番茄的经济产量,2007和2008年增产分别达43.8%和114.3%;过量施氮可造成加工番茄贪青晚熟,但可以通过后期合理增施氮肥,作为解决加工番茄采收期短、加工紧张问题的一个辅助措施。     

滴灌施肥对玉米生长发育、养分吸收及产量的影响

分别于2009和2010年,通过田间小区试验进行了滴灌施肥对玉米生长发育、养分吸收及产量的影响。结果表明:2009年玉米干物质累积最快的时期是在播种后59~99 d,OPT处理(根据土壤测试值而确定的施肥量)的干物质积累速率的最大时刻t0比其它处理提前了5~6 d。处理间的N吸收量、P2O5吸收量和K2O吸收量都达到了显著差异水平;氮肥、磷肥和钾肥的利用率分别为45.69%、24.89%和40.11%。玉米各处理间的产量都达到了极显著差异水平,OPT-N(不施氮)、OPT-P(不施磷)、OPT-K(不施钾)和CK(不施肥)处理的产量分别相当于OPT处理的68.48%、89.49%、94.95%和63.85%;氮肥、磷肥和钾肥对玉米产量的贡献率分别是31.52%、10.51%和5.05%。2010年处理间的N吸收量、P2O5吸收量和K2O吸收量也都达到了显著差异水平;氮肥、磷肥和钾肥的利用率分别为45.46%、28.01%和46.96%。玉米各处理的产量间都达到了极显著差异水平,OPT-N、OPT-P和OPT-K处理的产量分别相当于OPT处理的69.03%、80.94%和84.99%;氮肥、磷肥和钾肥对玉米产量的贡献率分别是30.97%、19.06%和15.01%。综合产量和养分积累方面的研究结果,两年的试验都表明氮肥是玉米产量的主要限制因子,其次为磷肥和钾肥。     

不同滴灌施肥模式对棉花产量及养分吸收的影响

通过等养分和等成本施肥田间试验,研究不同滴灌施肥模式对棉花产量及养分吸收的影响。试验设4种滴灌施肥模式,分别为常规基施(CK)、常规追施(DCK)、普通滴灌专用肥(F1)和高磷钾滴灌专用肥(F2)。结果表明,在等养分施用条件下,高磷钾滴灌专用肥和普通滴灌专用肥处理的棉花干物质重、养分吸收量和产量均显著高于常规基施处理,但普通滴灌专用肥和常规追施处理差异不大;常规基施处理的氮肥和磷肥的利用率最低,普通滴灌专用肥和常规追施处理的氮肥和磷肥利用率差异不显著,高磷钾滴灌专用肥可显著提高磷肥利用率。在等成本施用条件下,常规追施处理的棉花干物质重、养分吸收量和产量最高,而高磷钾滴灌专用肥、普通滴灌专用肥和常规基施处理无显著差异。因此,滴灌专用肥尤其是高磷钾滴灌专用肥具有较好的应用效果,但是如何降低肥料成本是滴灌专用肥技术面临的重要问题。     

温室滴灌施肥条件下水肥耦合对番茄产量影响的研究

在滴灌施肥条件下,采用311A—D最优饱和设计,通过温室小区试验,研究了水肥耦合效应对番茄产量的影响。通过主因素、单因素效应分析,定量地评价了灌水下限、氮肥用量和钾肥用量与番茄产量的关系,提出了目标产量的最优水肥组合方案。     

施肥方式对滴灌加工番茄干物质积累、养分吸收和产量的影响

通过加工番茄大田试验,研究了不同施肥方式下,膜下滴灌加工番茄的干物质积累与养分吸收规律及产量构成。结果表明,在滴灌追施100%氮肥和初果期之后滴灌追施70%钾肥的基础上,基施65%磷肥和初果期之前滴灌追施35%磷肥(优化处理)比100%磷肥基施的加工番茄干物质增加11.51%,产量提高3.59%,氮、磷、钾肥的利用率分别增加了6.06、4.15和5.26个百分点。氮肥和磷肥在初果期之前滴灌追施,氮肥和钾肥在初果期之后滴灌追施的滴灌配方肥处理的产量显著低于优化处理,且优化处理的肥料效益也好于滴灌配方肥处理。加工番茄在初果期之前滴灌追施氮与磷,在初果期之后滴灌追施氮与钾可以提高加工番茄产量,增加肥料利用效率。     

基于大尺度水肥耦合模型估算新疆膜下滴灌棉花生产潜力

在中国棉花主产区新疆,灌溉是农业生产的重要措施,前人研究获得了丰富的试验数据。该研究综合现有田间试验数据,建立了大尺度水-氮耦合模型,估算新疆膜下滴灌棉花的产量潜力,并根据建立的模型,预测有限水资源供应下2020年新疆的棉花产量。从文献收集1998—2016年新疆地区共172组数据。考虑棉花品种、灌水量和施氮量是影响棉花产量的主要因素,首先根据数据可获性和气候条件,将新疆分为南疆和北疆,然后基于棉花品种,分别建立了南疆和北疆大尺度水氮耦合模型。模型验证表明模型是可靠的,北疆地区模型的R2为0.57,归一化均方根误差为11%,一致性指数0.85,南疆地区R2为0.83,归一化均方根误差为8.3%,一致性指数为0.95。根据模型,南疆最佳灌溉和氮肥施用量分别为604 mm和325 kg/hm~2,相应产量潜力为6 773 kg/hm~2;北疆最佳灌溉和氮肥施用量分别为552 mm和354 kg/hm~2,相应产量潜力为5 961 kg/hm~2;根据新疆未来规划(2020),2020年新疆单位面积棉花可获得灌溉水量为494mm,假设2020年肥力最优供应,根据建立的模型,2020年受水资源限制下,北疆和南疆棉籽单产分别为5 900和6 695 kg/hm~2,皮棉总产可达5.2×106 t。2014年皮棉总产约3.7×106 t,为2020年受水资源限制下皮棉产量潜力的71%。该研究可为新疆膜下滴灌的推广和农业水资源规划提供参考。     

滴灌条件下水肥耦合对温室番茄产量效应的研究

以番茄为供试作物,在温室内采用二次D-饱和最优设计进行水肥试验,探讨了滴灌条件下水、肥交互对温室番茄产量的影响。试验结果表明:影响番茄产量的主要因素是灌水量与钾肥用量的交互作用,其次是氮肥用量;仅从产量角度评价,以中等氮肥用量、高钾肥用量和高灌水量为水肥调控的最佳组合。     

膜下滴灌水氮耦合对棉花干物质积累和氮素吸收及水氮利用效率的影响

在膜下滴灌条件下,设3个氮素水平和2个水分水平,研究了水氮耦合对棉花干物质积累、氮素吸收及产量、水氮利用效率的影响。结果表明,增加水分或氮素供应,花铃期根冠生物量和氮素吸收增加; 增加灌水量,吐絮期地上部干物质和氮素积累量增加,根干物质积累量在低氮或高氮下增加,中氮降低; 产量和氮素利用效率增加,水分利用效率下降。水分胁迫条件下,增加氮素的供应吐絮期地上部干物质、氮素积累量、产量差异不大,根干物质积累量以N276处理最高,氮素利用率下降,水分利用率增加。水分充分条件下,增加氮素的供应吐絮期根干物质下降,地上部干物质、氮素积累、产量和水氮利用效率以N276处理最高。水分不足或高氮限制了干物质在花铃期至吐絮期的积累、导致棉花提早衰退,引起产量下降。     

不同施肥条件和滴灌方式对青椒生长的影响

该文通过大田试验,比较了地下滴灌与地表滴灌及其不同施肥量对青椒生长的响应。试验设置地下滴灌和地表滴灌2个灌水处理和0、75、150、300 kg/hm2 4个施肥水平,灌水周期为4 d。另外设1个畦灌对照处理。结果表明,2 a中地下滴灌产量均高于地表滴灌,2007年平均高4%,2008年平均高13%。而地下滴灌耗水量低于地表滴灌,2007年平均低6.7%,2008年平均低7.3%。地下滴灌和地表滴灌0～40 cm土层的根系总根长分别是畦灌的2.44和1.46倍,且地下滴灌10 cm以下各层的根长占总根长的百分比,比地表滴灌高7%,这说明地下滴灌不仅促进作物根系的生长,而且使根系更多的扎入较深土层。地下滴灌150 kg/hm2施氮量为青椒的最优灌溉施肥策略。     

灌溉制度对膜下滴灌甜菜产量及水分利用效率的影响

为制定新疆合理的甜菜膜下滴灌制度,设置3个灌水次数(8、9和10次)和2个灌水定额(45和60mm)两因素全组合试验,于2016—2017年在新疆玛纳斯县农科院甜菜改良中心开展田间试验。结果表明,灌水次数增加时甜菜叶面积指数与产量增加,含糖率降低,对甜菜的水分利用效率、耗水量无明显影响(P0.05),甜菜叶绿素值随灌水次数与定额增加呈下降趋势;在灌水次数与定额交互作用下,灌水8次时由于土壤相对含水率低于50%,甜菜会减产;当灌水9次,灌水定额为45 mm时,增加15 mm灌水定额土壤相对含水率达50%以上,此时甜菜增产7.4%～7.7%,糖产增加9.4%～9.7%;而继续增加灌水次数时,会导致甜菜含糖率降低而降低糖产。因此针对新疆膜下滴灌甜菜以60 mm灌水定额灌水9次为宜,可获得高产与糖产,较传统新疆膜下滴灌甜菜制度节水10%。该研究对指导新疆膜下滴灌甜菜灌溉制度具有一定意义。     

日光温室冬春茬番茄优化滴灌肥水管理参数研究

[目的]合理的滴灌肥水管理是提高番茄生产效益的重要技术。本文研究了番茄不同生育阶段适宜的滴灌参数,为优化关键期肥水施用,确定简便量化滴灌方案,实现设施番茄肥水精量化管理提供科学依据。[方法]供试作物为日光温室冬春茬番茄,品种为荷兰瑞克斯旺1404。灌水方式为滴灌,除基肥外,追肥随水滴施。试验设低量、中量、高量3个灌水量(分别以W1、W2、W3表示)和低量、中量、高量3个施肥量(分别以F1、F2、F3表示),共9个水肥组合处理。W2水量和F2肥量为滴灌番茄相对适宜水肥用量。在F2下,W1、W2、W3处理安装土壤水盐原位监测设备,实时监测0-100 cm土体水分变化。[结果]1)随着滴灌水量的增加,番茄产量、养分吸收量、土壤含水量显著增加,但品质显著降低,土壤养分呈现向深层迁移趋势。与W1处理相比,W2和W3处理总产量增加6.8%~12.0%,单果增重6.8%~8.6%,全株N、P2O5、K2O吸收量分别增加5.9%~11.7%、8.9%~20.3%、8.0%~8.3%,主根区0-40 cm土体开花至拉秧期间平均体积含水量增加3.5~5.9个百分点,但果实Vc含量降低4.6%~17.0%,可溶性固形物含量降低5.4%~9.7%,0 40 cm土体硝态氮残留量降低17.4%~37.6%,0-20 cm土层有效磷含量降低16.5%~26.2%,而20 40 cm土层有效磷、速效钾含量分别增加5.0%~32.0%、4.3%~8.8%。2)随着滴灌施肥量的增加,冬春茬番茄产量略有提升,养分吸收量和表层土壤养分残留量显著增加,而果实硝酸盐、可滴定酸、Vc、可溶性固形物含量没有显著变化。与F1处理相比,F2和F3处理总产量仅增加2.0%~3.1%,全株N、P2O5、K2O吸收量分别增加6.0%~14.7%、7.5%~15.7%、11.9%~19.7%,0-40 cm土体硝态氮、有效磷、速效钾残留量分别增加71.7%~218.9%、28.9%~57.6%、0.9%~11.3%。3)综合水肥效应,供试条件下W2F1处理能保证较高产量和较优品质,同时降低土壤养分残留,为较合理的肥水组合处理;若仅考虑产量效应,以W3F3处理最优。[结论]冬春茬番茄主根区0 40 cm土体相对含水量“适宜值”/“控制下限”在第1、2、3、4、5穗果座果时,分别为69%/62%、78%/67%、78%/67%、87%/77%、87%/77%;在第5穗果膨大至直径3~4 cm、6~7 cm及采收前三个时期,分别为87%/77%、69%/62%、56%/50%。第4穗果实形成期间(5月份),1~5穗果实同时膨大,此时滴灌肥水管理对产量的形成较为关键。在与供试条件相近的温室,推荐冬春茬番茄(保留5穗果实)在基施商品有机肥22.5t/hm^2基础上,开花期和果实形成期分别选择N-P2O5-K2O配比接近22 12 16和19 6 25的全水溶滴灌专用肥,从第1穗果开花至坐果开始滴灌肥水,10~12天滴灌1次,水量依次控制在90、195、195、270、270、270、195、120 m^3/hm^2,施肥量依次控制在37.5、75、75、75~150、75~150、75~150、75、75 kg/hm^2,定苗缓苗水按常规管理进行,能保证较高产量水平140~150 t/hm^2。     

氮、钾肥用量对膜下滴灌加工番茄产量和品质的影响

通过田间小区试验,研究不同氮、钾肥用量对加工番茄产量、品质的影响。试验设N 0、210、300、390kg/hm~24个水平,K_2O 0、135、225、315 kg/hm~24个水平,于成熟期测定各项品质指标、产量构成并分析增产效应。结果表明,氮肥、钾肥对加工番茄均有显著增产作用,但钾肥的增产作用强度不如氮肥显著。氮、钾肥增产率范围分别为32.8%~51.4%,13.3%~23.0%。N、K肥均通过增加加工番茄单果重增加产量。施氮量390kg/hm2处理番茄红素、可溶性固形物较300 kg/hm~2处理显著降低10.85%和14.77%,较210 kg/hm~2低氮处理糖酸比显著下降36.04%。随施钾量的增加,番茄红素持续增加,315 kg/hm~2处理最大,为14.97 mg/100 g。增施钾肥可溶性固形物含量可以提高8.81%~13.73%,糖酸比提高3.98%~30.68%。增施钾有利于降低脐腐病发生率,提高氮肥用量可使脐腐病发生率显著增加。分别对施氮肥量、施钾肥量和产量的关系用一元二次方程拟合,得到最高产量氮肥施用量为265.5 kg/hm~2,最高产量钾肥施用量为268.5 kg/hm2。确定合理的氮肥和钾肥的施肥量范围分别为254.1~265.5和225~230.2 kg/hm~2。     

不同灌溉模式下水分养分的运移及其利用

以玉米为试验材料通过人工控制水分的微区试验,比较了水肥异区交替灌溉与传统均匀灌溉条件下,水分与养分在200cm剖面上的动态迁移规律,并分析了不同灌水模式下的灌溉效率和肥料利用效率。结果表明,在低灌水量(450m3/hm2)水平下水肥异区交替灌溉,施肥区和灌水区之间存在水势梯度差异,NO3-N含量也有差异;灌溉效率和肥料利用效率均高于均匀灌溉。在高灌水量(900m3/hm2)水平下,水肥异区交替灌水与常规均匀灌水差异不显著,但养分离子发生了强烈的淋洗。收获后,交替灌溉的NO3-N残留量比传统灌溉要高,而水分残留量则相反。研究结果发现,交替灌溉在450m3/hm2时的产量与均匀灌溉在900m3/hm2时的产量相差并不大,即交替灌溉可节水一半。秸秆覆盖能影响060cm土壤水分运动,可减少土壤水分蒸发,但对玉米产量影响不大。     

微咸水滴灌对黄瓜产量及灌溉水利用效率的影响

试验主要研究了华北半湿润地区微咸水滴灌条件下,滴头正下方0.2 m深度土壤基质势分别控制在－10～－50 kPa时,不同盐分浓度微咸水(2.2～4.9 dS/m)对黄瓜产量、灌水量及灌溉水利用效率(IWUE)的影响。研究发现当灌溉水电导率(EC)大于1.1 dS/m时,黄瓜的产量随着EC的增大而降低。当滴头下0.2 m深度土壤基质势控制在－25～－35 kPa时,黄瓜表现出来的耐盐性最强,EC每升高1 dS/m产量大约降低3%。总的趋势是土壤基质势控制越高(－10 kPa)处理的灌溉量越多,IWUE越低,而土壤基质势控制越低(－50 kPa)处理的灌溉量越少,IWUE越高。通过研究,在年降雨量大约为600 mm的半湿润地区,当没有足够的淡水用于作物灌溉时,可以在采用一系列灌溉与栽培管理措施条件下,利用2.2～4.9 dS/m的微咸水来灌溉黄瓜等对盐分中等敏感的作物。     

沙漠地区滴灌条件下地膜覆盖对玉米生长的影响

Plastic cover, as a method to minimize soil water evaporation and improve water use efficiency, was used for corn during the whole growing period in a desert area. Field studies were conducted to determine the effect of plastic covering management on corn growth and rooting pattern and its relationship with changes in climate. Four treatments, 0) bared soil without cover, 1) covering one side of the crop, 2) covering both sides of the crop, and 3) covering the surface totally, were established on a sandy loam soil. Results showed that treatment 0 was significantly different from others and revealed that plastic covering was not always good to corn growth. Improper usage of plastic cover might weaken root development and thereafter lower the total yield of the crop. Suitable practices combining different methods discussed could not only improve water use efficiency but also increase the crop yield.     

滴灌施肥对大棚西瓜生长、产量及品质的影响

该文从优质高产、高效和节水节肥的三重目标出发,通过大田试验,研究在西北旱区对大棚膜下滴灌施肥条件下不同生育时期水肥组合对西瓜生长、产量、灌溉水分利用效率和果实品质的影响,从而确定西瓜适宜滴灌施肥的水肥用量。试验设置3个灌溉量水平:450 m3/hm2(W1)、900 m3/hm2(W2)、1350 m3/hm2(W3),3个施肥水平:N 81.53 kg/hm2+P2O5 33.43 kg/hm2+K2O 101.09 kg/hm2(F1),N 163.05 kg/hm2+P2O5 66.85 kg/hm2+K2O202.18 kg/hm2(F2),N 244.58 kg/hm2+P2O5 100.28 kg/hm2+K2O 303.27 kg/hm2(F3),共9个处理。结果表明:在相同肥料处理条件下,提高灌水量有利于西瓜株高生长,但茎粗减小,发生徒长。F2W2处理能使西瓜叶片叶绿素含量在各个生育期保持较高水平。在西瓜苗期,增加水肥用量的F3W3处理提高了西瓜叶片净光合速率和蒸腾速率,但与F2W2处理差异不显著。坐果期后,F2W2处理的西瓜光合能力较强,获得了较高的产量和水分利用效率,较提高灌水量和施肥量的F3W3处理增产3.6%,灌溉水分利用效率(irrigation water use efficency,iWUE)提高35.73%。在果实品质方面,F2W2处理的西瓜中、边可溶性固形物、可溶性蛋白质和番茄红素等质量分数表现最好,F2W1处理的西瓜可溶性总糖质量分数最高,F3W2处理的西瓜总维生素C质量分数最高,但与F2W2处理差异不显著,且F2W2处理西瓜产生最佳的糖酸比,口感极佳。综合分析表明,F2W2处理的西瓜生长健壮,光合作用强,优质高产,且水分利用效率较高,是利于西北旱作膜下滴灌条件下西瓜生产中适宜的水肥组合。