負水頭供不同營養(yǎng)液對溫室櫻桃番茄生長和產量的影響

毛思帥 胡躍高 薛緒掌 武新巖 張 芳，3 陳 菲

（1 北京農業(yè)智能裝備技術研究中心，北京 100097；2 中國農業(yè)大學農學與生物技術學院，北京100193；3 西安理工大學，教育部西北水資源與環(huán)境生態(tài)重點實驗室，陜西西安 710048）

近年來，無土栽培在克服連作障礙、拓展蔬菜種植領域、抵御不良環(huán)境、提高蔬菜種植的生產效率和經濟效益等方面，具有常規(guī)土壤栽培難以比擬的優(yōu)越性，在國內外蔬菜設施農業(yè)中發(fā)展迅速。無土栽培的核心是營養(yǎng)液的配制與管理（de Boodt ＆ Verdonck，1972；李秀民和方勝利，2008），蔬菜基質栽培中營養(yǎng)液采用滴灌的方式施入較好（Thompson et al.，2000）。滴灌是一種高效利用水分的方法（Papadopoulos，1985），能夠降低由于滲漏而導致的營養(yǎng)液損失，尤其是N元素（Phene & Beale，1976），提高肥料利用效率（Phene et al.，1979；Miller et al.，1981）。但在常規(guī)生產中，營養(yǎng)液滴灌量較難控制，施入量過少，蔬菜產量較低；施入量過多，則會對植株產生一定的鹽害，而且會產生一定的廢液（Keng et al.，1979）。

負水頭供水控水技術是將供水器埋入土壤中，利用植株水分生理特征和土壤張力特性，實現植株對水分連續(xù)自動獲取，使土壤水分持續(xù)恒定地控制在某一水平（鄒朝望 等，2007）。負水頭控水技術直接供水已經成熟應用于番茄（李邵 等，2008a；李霞 等，2010）、黃瓜（萬克江 等，2005；李邵 等，2010）、菠菜（耿偉 等，2006a）、菜豆（耿偉 等，2006b）等，而負水頭技術供營養(yǎng)液應用于蔬菜研究剛剛起步，張偉娟（2010）研究表明負水頭供營養(yǎng)液栽培優(yōu)于常規(guī)栽培，但基質中易出現P、K 缺乏。

本試驗將負水頭供營養(yǎng)液與基質栽培結合，采用負水頭供水控水盆栽裝置供給不同營養(yǎng)液進行櫻桃番茄（Lycopersicon esculentumvar.cerasiforme）栽培試驗，通過調節(jié)裝置的供水吸力值來持續(xù)穩(wěn)定地控制栽培基質的濕度，避免了基質的干濕交替，使不同營養(yǎng)液下的基質含水率保持一致，研究不同濃度磷酸二氫鉀營養(yǎng)液配方對盆栽櫻桃番茄產量、品質、水肥利用效率的影響，以期為設施櫻桃番茄栽培合理的營養(yǎng)液配方提供參考，同時對負水頭供水控水盆栽裝置供給營養(yǎng)液效果進行優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2010年5～8月在北京市農林科學院日光溫室內進行，采用負水頭供水控水盆栽裝置供營養(yǎng)液，供水吸力統(tǒng)一設置為5 kPa。栽培基質配方為草炭∶硅藻土∶蛭石=2V∶2V∶1V，每盆裝基質7 kg。栽培基質容重0.219 g·cm-3，總孔隙度80.5%，電導率0.98 mS·cm-1，有機質含量22.54%，全氮0.958%，全磷4.32 mg·kg-1，全鉀330 mg·kg-1，pH值6.98。

以華南番茄營養(yǎng)液配方為參照，以配方中KH2PO4濃度136 mg·L-1為1 S 基準，共設置1 S、1.5 S、2 S、2.5 S 和3 S 5個KH2PO4濃度梯度處理，其余成分濃度均一致（表1），每個處理6次重復，隨機排列。

表1 不同磷酸二氫鉀（KH2PO4）濃度營養(yǎng)液配方 mg·L-1

供試櫻桃番茄品種為黃寶石（北京市農林科學院蔬菜研究中心提供），5月9日定植，選取長勢一致的植株，每盆定植1株。定植后即設定5 kPa 的供水吸力開始供營養(yǎng)液，定期進行整枝打杈，采收期為7月6日～8月11日，8月11日拉秧。

1.2 負水頭供水控水盆栽裝置原理

負水頭供水控水盆栽裝置是由盛土盆、陶瓷盤供水器、儲水管和負壓控制系統(tǒng)組成。其中負壓控制系統(tǒng)由控壓管與集氣管連接組成。通過調節(jié)控壓管的高度來提供土壤所需的不同負水頭吸力值，從而精確調節(jié)和持續(xù)控制盆栽系統(tǒng)所需要的不同土壤含水量。通過讀取每天集氣管內水面下降的高度與儲水管水面下降的高度，兩者之和即為盆栽植物每天的蒸散量。當供水平衡時，集氣管內主要由于水中溶解的氣體逸出而導致水面下降，這種影響很小，此時集氣管內水面下降的高度可忽略不計，故每天的蒸騰量即為儲水管下降的高度值，根據儲水管內徑值，便可算出盆栽植株每日的實際蒸散量（鄒朝望 等，2007；李邵 等，2008b）。

1.3 測定指標

1.3.1 株高、莖粗及葉面積 定植后，于5月28日、6月15日、7月3日、7月21日測定植株形態(tài)指標。株高用直尺測定從地面到生長點的高度；基部莖粗用游標卡尺測定；葉面積用葉面積儀LI-3000 測定。

1.3.2 產量、植株各部分生物量及根系活力 產量測定采用累積稱質量法：每次采收后立即稱質量，多次采收的果實質量累計相加即為櫻桃番茄果實產量。

拉秧后，把植株分為根、莖、葉3部分，其中根系用水洗法獲得，放入105℃烘箱中，進行30 min 的殺青，然后把烘箱溫度調到75℃，2 d后取出稱質量（張偉娟，2010）。

收獲期用吸水紙吸干根上的水分，采用α-萘胺法（鄭炳松，2006）測定根系活力。

1.3.3 植株營養(yǎng)液消耗量及水肥利用效率 定期（根據試驗裝置中營養(yǎng)液的消耗情況，水位下降80%時）從儲水管的標尺上直接讀取水位高度，根據儲水管內徑換算蒸散量，采用累積法計算櫻桃番茄不同生育期及全生育期耗水（營養(yǎng)液）量。根據各處理營養(yǎng)液中N、P、K 濃度計算N、P、K 消耗量。

1.4 數據處理

采用STATEVIEW（SAS，2002）軟件進行方差分析，其他分析在Excel 中進行。

2 結果與分析

2.1 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄株高、莖粗的影響

由表2可知，營養(yǎng)液中的KH2PO4濃度對櫻桃番茄各生育時期的株高與莖粗有顯著影響，其中3 S處理的櫻桃番茄株高、莖粗值最高。2.5 S 和3 S處理之間無顯著差異，二者對櫻桃番茄株高、莖粗的作用效果一致。這表明適當的KH2PO4濃度有利于提高櫻桃番茄植株的長勢。

表2 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄株高、莖粗的影響

2.2 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄葉面積的影響

圖1為6月1日測定的櫻桃番茄單株葉面積。差異顯著性分析結果表明，不同KH2PO4濃度處理對櫻桃番茄葉面積有顯著影響。隨著KH2PO4濃度的提高，櫻桃番茄葉面積呈不斷增加的趨勢。葉面積最大的是3 S處理，為731.71 cm2。與1 S處理相比，1.5 S、2 S、2.5 S和3 S處理葉面積分別增加24.5%、23.1%、44.9%和51.1%。說明增施磷、鉀肥有利于促進櫻桃番茄葉片的生長，植株的生長也相對健壯。其中，2.5 S 和3 S處理之間差異較小，這表明二者對櫻桃番茄葉面積的作用效果一致。

圖1 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄葉面積的影響

2.3 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄營養(yǎng)液消耗量的影響

由圖2可以看出，不同營養(yǎng)液處理下，不同時期櫻桃番茄營養(yǎng)液消耗量存在差異。前期，隨著營養(yǎng)液中KH2PO4濃度的提高，植株營養(yǎng)液消耗量不斷增加，3 S處理植株營養(yǎng)液消耗量最大；后期，1 S 與1.5 S處理，2 S 與2.5 S處理之間植株營養(yǎng)液消耗量差異縮小。各處理櫻桃番茄生育期內營養(yǎng)液消耗趨勢基本一致，差異在于消耗速度，隨著營養(yǎng)液中KH2PO4濃度的提高，消耗速度大體增加，后期1 S處理超過1.5 S處理。

圖2 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄營養(yǎng)液消耗量的影響

2.4 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄果實產量及水肥利用效率的影響

從表3可以看出，營養(yǎng)液中KH2PO4濃度對櫻桃番茄產量有顯著影響，隨著KH2PO4濃度的增加櫻桃番茄果實產量增加，3 S、2.5 S處理與1 S處理相比產量差異達到顯著水平，分別增產63.01%、61.16%，但二者之間無顯著差異，說明二者的作用效果相當。

表3 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄果實產量及水肥利用效率的影響

各處理植株的營養(yǎng)液消耗量以及N、P、K 消耗量均隨KH2PO4濃度的增加呈上升趨勢。KH2PO4濃度對P 利用效率有顯著影響，對水分利用效率以及N、K 利用效率無顯著影響。水分利用效率以及N 利用效率隨著KH2PO4濃度的增加呈拋物線變化，2.5 S處理的水分利用效率以及N 利用效率最高，1 S處理最低。P 利用效率隨著KH2PO4濃度的增加而降低，3 S、2.5 S、2 S處理與1 S處理相比差異達顯著水平，但三者之間無顯著差異，說明三者的作用效果相當。

2.5 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄干物質積累的影響

由圖3可知，在櫻桃番茄各器官中，葉片干質量在總生物量積累中占最大，其次是莖稈，然后是根。負水頭供營養(yǎng)液處理中，葉片干質量、莖稈干質量隨著KH2PO4濃度的增加大體呈增加趨勢，2 S處理略有降低，3 S處理葉片干質量、莖稈干質量最大。根干質量隨著KH2PO4濃度的增加呈先降低后增加的趨勢，2.5 S處理根干質量最低，但各處理之間差異較小，未達到顯著差異水平。

圖3 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄不同器官干物質量的影響

2.6 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄根系活力的影響

根系活力反映植物根系吸收與代謝能力的強弱，直接影響植株的抗逆性及地上部莖葉的生長和作物產量（Kramer ＆ Boyer，1995；段九菊 等，2008）。由圖4可以看出，不同營養(yǎng)液處理下櫻桃番茄根系活力呈拋物線變化，隨著營養(yǎng)液中KH2PO4濃度的提高，根系活力呈先增加后降低的趨勢。2.5 S處理的根系活力最高，而3 S處理的根系活力明顯降低。說明營養(yǎng)液中的KH2PO4濃度可以影響植株根系活力，2.5 S處理更有利于提高櫻桃番茄的根系活力。

圖4 不同營養(yǎng)液處理對櫻桃番茄根系活力的影響

3 結論與討論

負水頭供水控水裝置供營養(yǎng)液，主要取決于植株生長所需的水分量，其優(yōu)點在于能夠做到持續(xù)供應，這樣既能夠避免肥料過多對植株產生的傷害，又能夠滿足植株生長發(fā)育所需要的肥料量。本試驗利用這套裝置研究不同磷酸二氫鉀濃度營養(yǎng)液配方對櫻桃番茄株高、莖粗、產量和水肥利用效率的影響。結果表明：不同磷酸二氫鉀濃度營養(yǎng)液配方對櫻桃番茄株高、莖粗影響顯著，隨著營養(yǎng)液中磷酸二氫鉀濃度的增加，植株株高、莖粗有增加趨勢，3 S處理植株的長勢最佳。2.5 S處理與3 S處理間無顯著差異。劉玉超（2003）研究發(fā)現利用深液流循環(huán)水培法，適當提高營養(yǎng)液中P 和K 的濃度，能明顯促進番茄生長，其單株鮮質量、干質量、株高、莖粗均增大，葉綠素含量增加。

負水頭供水控水技術條件下，不同磷酸二氫鉀濃度營養(yǎng)液配方之間，櫻桃番茄果實產量存在較大差異。2.5 S處理與3 S處理果實產量較高，與1 S處理相比分別顯著增加63.01%、61.16%，且二者效果相當。各處理植株的營養(yǎng)液消耗量以及水肥利用效率存在差異，2.5 S處理下水分利用效率以及N、K 利用效率最佳。隨著營養(yǎng)液KH2PO4濃度提高，櫻桃番茄根系活力呈先增加后降低的趨勢，2.5 S處理的根系活力最高。李邵（2010）研究發(fā)現營養(yǎng)液濃度是影響黃瓜根系活力的主要因子。進一步表明櫻桃番茄生產與磷、鉀的供應有密切的關系。

負水頭供營養(yǎng)液處理中，櫻桃番茄各器官干物質量無顯著差異。葉片干質量、莖稈干質量隨著KH2PO4濃度的增加呈增加趨勢，2 S處理略有降低，3 S處理葉片干質量、莖稈干質量最大。Jiang 等（1991）、Chung 等（1992）、劉運武（1996）、丁洪和李生秀（1998）、Nanadal 等（1998）分別在水稻、大豆及甜菜等作物上也得到類似的結果。張偉娟（2010）研究表明：隨著營養(yǎng)液濃度的增加，番茄地上部干質量（莖和葉）和耗水量呈現出逐漸增加的趨勢。

綜合比較各處理櫻桃番茄植株的株高、莖粗、產量、水肥利用效率、根系活力，2.5 S處理（340 mg·L-1）這些指標表現均較好，可作為負水頭供給營養(yǎng)液櫻桃番茄栽培生產的推薦用量。

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