不同生育階段水/沼液一體化灌溉對番茄生長及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

鄭健，朱傳遠(yuǎn)，齊興贇，魏佳芳，楊少鴻，孫強

不同生育階段水/沼液一體化灌溉對番茄生長及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

鄭健1,2,3，朱傳遠(yuǎn)1,2,3，齊興贇1,2,3，魏佳芳1，楊少鴻1,2,3，孫強1,2,3

（1.蘭州理工大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院，蘭州 730050；2.甘肅省生物質(zhì)能與太陽能互補供能系統(tǒng)重點實驗室，蘭州 730050；3.西北低碳城鎮(zhèn)支撐技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，蘭州 730050）

【目的】探究在番茄不同生育階段施加沼液對其產(chǎn)生的影響，優(yōu)化西北地區(qū)溫室番茄水/沼液一體化灌溉模式?！痉椒ā坎捎谜右簼舛?∶4的溶液（沼液∶水，體積比）分別在番茄的苗期（P1處理）、開花作果期（P2處理）、果實膨大期（P3處理）和果實成熟期（P4處理）施用，并設(shè)置了不施用沼液的對照（CK），共5個處理，并在番茄不同生育階段中測定了相關(guān)的生長生理及果實營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，分析番茄植株生長和糖分積累動態(tài)過程及產(chǎn)量品質(zhì)在不同生育時期對水肥的響應(yīng)?！窘Y(jié)果】不同沼液處理均能促進番茄的生長以及干物質(zhì)、產(chǎn)量和品質(zhì)的形成；P2處理最有利于番茄葉面積的生長，P3處理次之，分別較CK增加了48.32%和36.89%；P3處理更有利于果實干物質(zhì)積累，較CK增加了47.18%；可溶性糖、可滴定酸、糖酸比和硬度以P3處理最優(yōu)，維生素C和可溶性固形物以P2處理最優(yōu)?！窘Y(jié)論】基于TOPSIS法的綜合效益評價結(jié)果表明番茄的果實膨大期為產(chǎn)量品質(zhì)形成的關(guān)鍵階段，應(yīng)當(dāng)適度增加水肥的投入；果實成熟期的番茄對水肥的響應(yīng)不明顯，P4處理（1∶4，沼液∶水，體積比）水肥調(diào)控，可獲得最適宜番茄吸收利用的水肥灌溉方案。

番茄；沼液；生育階段；層次分析法；熵權(quán)法；TOPSIS

0 引言

【研究意義】中國是世界上番茄種植面積最大，產(chǎn)量最多的國家，年產(chǎn)番茄約5 500萬t，占蔬菜總量的7%左右，種植面積約為24.67萬hm2[1]。近年來，隨著人們生活水平的日益提高，對番茄的品質(zhì)提出了更高的要求，使得通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施的改善，獲得兼具高產(chǎn)且品質(zhì)優(yōu)良的番茄就顯得尤為重要[2]。

【研究進展】水分和養(yǎng)分對作物生長及產(chǎn)量品質(zhì)的形成作用并不是孤立的，二者之間是相互作用、相互影響[3-4]，水是養(yǎng)分向根系遷移的介質(zhì)，作物生長發(fā)育所需要的水分和養(yǎng)分都是通過根系從土壤中吸收，根系對水分和養(yǎng)分汲取量取決于作物生長時期[5]。合理的養(yǎng)分投入可以促進作物根系生長發(fā)育，擴大作物獲取水分和養(yǎng)分的土壤空間，提高作物根系的活性。因此，通過水肥的調(diào)控，可以對作物生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的形成產(chǎn)生一定影響[6-8]。目前現(xiàn)有的研究多集中于水和化肥協(xié)同對作物生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[9-10]，而且化肥長期施用會引起土壤板結(jié)和酸化[11]，因此，近年來國內(nèi)外的眾多研究學(xué)者和政府機構(gòu)都建議在肥料的施用中采用有機肥來替代化肥[12-13]。沼液作為沼氣生產(chǎn)的副產(chǎn)物，富含大量的水解酶（纖維素酶、淀粉酶等）、有機物、無機鹽類（銨鹽、磷酸鹽等）以及大量的營養(yǎng)元素（N、P、K等），有助于促進作物生長發(fā)育。沼液相比于化肥更容易被作物吸收利用，被認(rèn)為是一種高效有機肥，廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[14-15]。沼液具有高水低肥的特性，不科學(xué)的施用會產(chǎn)生作物產(chǎn)量品質(zhì)下降、土壤退化和地下水污染等問題[16-17]。因此，有必要開展沼液施用模式研究。

合理水肥利用模式的獲得，要求不僅要從產(chǎn)量或某項單一品質(zhì)指標(biāo)考慮，更要從產(chǎn)量、品質(zhì)、水肥利用效率等多指標(biāo)進行綜合分析[18]。目前，AHP法、熵權(quán)法和TOPSIS法相互結(jié)合在工程、經(jīng)濟以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域都已經(jīng)成功應(yīng)用[19-21]。如高金花等[22]采用AHP-熵權(quán)法對農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)綜合效益評價；邵毅明等[23]基于熵權(quán)法和TOPSIS法的短時交通流預(yù)測模型性能綜合評價；張桂蓮等[24]基于“TOPSIS-AHP”模型的城市綠化生態(tài)技術(shù)集成方案優(yōu)選。

【切入點】將AHP法和熵權(quán)法相結(jié)合確定指標(biāo)權(quán)重，并采用TOPSIS評價方法來探究番茄不同生育時期水肥施加量對番茄生長狀況及產(chǎn)量和品質(zhì)的研究還較少。【擬解決的問題】為此，設(shè)計沼液質(zhì)量濃度（1∶4，沼液∶水，體積比）在番茄不同生育時期進行施用，分析番茄的葉面積、干物質(zhì)量、產(chǎn)量和品質(zhì)的響應(yīng)規(guī)律。同時建立綜合評價指標(biāo)體系，采用AHP法和熵權(quán)法確定評價指標(biāo)的權(quán)重，通過TOPSIS評價方法獲得綜合評價指標(biāo)評價排序和函數(shù)變幅值，為番茄水/沼液一體化技術(shù)模式的推廣及應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗在甘肅省蘭州市魏嶺鄉(xiāng)狗牙村的設(shè)施蔬菜水肥一體化示范點的溫室大棚進行（北緯36°2′23"，東經(jīng)103°42′39"）。試驗區(qū)域海拔1 861.3 m，日照充足，干旱少雨，屬溫帶大陸性氣候，年平均氣溫10.5 ℃，無霜期150 d左右，年平均降水量352 mm，且多集中在夏、秋二季，年平均蒸發(fā)量1 175.0 mm。

1.2 試驗材料

供試番茄品種為中研958F1。試驗于2018年3月19日定植，定植時番茄幼苗為三葉一心，定植后每株灌溉2 000 mL保苗水，7月21日拉秧結(jié)束試驗。番茄各生育時期的取樣時間分別于苗期（4月18日）、開花作果期（5月14日）、果實膨大期（6月7日）、果實成熟期（7月21日）進行取樣，測定番茄生理生長指標(biāo)及產(chǎn)量品質(zhì)指標(biāo)。沼液是蘭州市花莊鎮(zhèn)荷斯坦奶牛養(yǎng)殖中心沼氣池正常發(fā)酵，理化性質(zhì)穩(wěn)定，沼液從正常產(chǎn)氣的沼氣池抽出，經(jīng)曝氣靜置2個月，待其理化性質(zhì)穩(wěn)定后，采用4層紗布過濾備用。沼液養(yǎng)分量：全氮1.148 g/L，全磷0.571 g/L，有機質(zhì)10.31 g/L。試驗溫室內(nèi)土壤黏粒、砂粒和粉粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40.12%、38.62%、21.26%。種植前測得0～60 cm深度土壤養(yǎng)分狀況為：有機質(zhì)9.16 g/kg，全氮0.612 g/kg，全磷1.573 g/kg。1 m土體土壤平均體積質(zhì)量1.34 g/kg，田間持水率為23.25%（質(zhì)量含水率），0～60 cm土壤平均含水率為15.35%。

1.3 試驗設(shè)計與布置

溫室大棚長67 m，寬8.4 m，高4 m，小區(qū)間掩埋1 m深的塑料膜做防滲隔離，防止各小區(qū)水肥相互滲透，影響試驗結(jié)果。小區(qū)采用當(dāng)?shù)氐湫偷臏蠅鸥材しN植模式，單壟種植，壟寬30 cm，行距60 cm，株距60 cm，每個處理定植11株。試驗設(shè)置5個處理（CK、P1、P2、P3、P4處理），每個處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列。CK為對照，番茄全生育期采用純水灌溉；P1—P4處理分別在番茄的苗期、開花作果期、果實膨大期和果實成熟期施用1∶4的沼液（沼液∶水，體積比），具體試驗方案如表1所示。灌溉量計算為[25]：=××，其中為作物-蒸發(fā)皿系數(shù)，本試驗取0.6；為小區(qū)控制面積，本試驗取30 cm×60 cm，為20 cm標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿2次灌水間隔的累計蒸發(fā)量，蒸發(fā)皿放置在與作物冠層同高的位置。灌溉方式為穴孔灌溉[26]，穴孔布置在沿壟方向番茄植株二側(cè)，距離植株均為8 cm處，灌溉頻次設(shè)置為2 d/次，施沼頻次為4 d/次，間隔灌溉清水（圖1）。

表1 試驗設(shè)計

圖1 試驗裝置及土壤剖面探測設(shè)備

1.4 測定項目與方法

土壤體積質(zhì)量和孔隙度[27]用環(huán)刀法測定，環(huán)刀規(guī)格為（內(nèi)徑50 mm，高51 mm）；土壤含水率采用土壤水分廓線儀（Diviner2000）測定，深度為60 cm，4 d測1次；同時，在番茄各生育階段用土鉆取土，土樣采用烘干法測定，每個生育階段1～2次；指示劑測定方法：可溶性固形物用WAY-2S型阿貝折射儀測定。采用鉬藍(lán)比色法[28]測定維生素C。采用蒽酮比色法[29]測定可溶性總糖。用0.1 mol/L的NaoH滴定法[30]測定可滴定酸酸度。各處理在不同的生育期內(nèi)施用純沼液量及水量見表2。

表2 試驗在各生育期單株純沼液施用量

注 表內(nèi)數(shù)值為番茄單株純沼液施用量，括號中的數(shù)值為單株純水施用量。

試驗結(jié)束時，葉面積采用圖像法[31-33]測定，收集番茄葉片樣本，從中獲取圖像，采用邊緣檢測對圖像的葉片截面進行識別。干物質(zhì)采用烘干法測定，每個生育階段各取樣4次，分別測定植株根、莖、葉、果干物質(zhì)量。根系干質(zhì)量和地上部分干質(zhì)量測定時，先將取樣的番茄植株從莖基部剪下，獲得完整的冠部，然后將植物地上各部分分開，擦拭表面塵污后立即稱其鮮質(zhì)量，根系取樣面積為植株周圍30 cm×60 cm（其中沿壟方向植株兩側(cè)距離30 cm，垂直壟向植株兩側(cè)距離15 cm），取樣深度60 cm，然后將其浸泡在盆中，到土體變得松散時沖洗根系，采用吸水紙吸干根系表面水分后測定其鮮質(zhì)量，自然風(fēng)干后和地上各部分分別放入信封內(nèi)，在105 ℃干燥殺青30 min，并在75 ℃下干燥至恒質(zhì)量，用1/100電子天平稱取干質(zhì)量。

測定各試驗處理果實總產(chǎn)量，取算數(shù)平均值作為單株產(chǎn)量計算值。采用Excel 2010軟件進行基于熵權(quán)法的各評價指標(biāo)權(quán)重計算，以及基于TOPSIS法的綜合評價指標(biāo)評價排序和函數(shù)變幅值計算；采用SPSS 22.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面積響應(yīng)規(guī)律

圖2為沼液生育期調(diào)控對番茄葉面積的影響。從圖2可以看出，各處理葉面積在全生育期均呈先增大后減小的變化趨勢，在果實膨大期葉面積達(dá)到最大值；苗期采用沼液灌溉的P1處理，其葉面積明顯高于其他各處理，分別比CK、P2、P3處理和P4處理高15.56%、15.24%、15.74%和16.09%，其他處理之間葉面積無明顯差異；開花作果期采用沼液灌溉處理的P2處理，葉面積大幅提升，為各處理最高，分別比CK、P1、P3處理和P4處理高50.75%、10.02%、49.93%和48.96%，P1處理因在苗期采用沼液灌溉處理，與P2處理之間差異較??；果實膨大期P2處理葉面積為各處理最高，P3處理葉面積增幅最大，達(dá)到100.88%；果實成熟期除P4處理外各處理葉面積較果實膨大期均出現(xiàn)了下降，CK、P1、P2處理和P3處理分別下降了1.14%、5.23%、4.06%和6.06%。說明不同生育階段進行水/沼液一體化灌溉會對番茄葉面積產(chǎn)生明顯差異，在開花坐果期進行水/沼液一體化灌溉最有利于番茄葉面積的增加。

圖2 沼液不同生育期調(diào)控對番茄葉面積的影響

2.2 干物質(zhì)響應(yīng)規(guī)律

從表3可以看出，不同處理番茄的總干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為P3處理>P2處理>P1處理>P4處理>CK，P3、P2、P1和P4處理較CK分別增加了47.18%、39.22%、17.67%、17.32%；果實的干物質(zhì)積累量/總干物質(zhì)積累量的大小表現(xiàn)為P3處理>P1處理>P4處理>P2處理>CK，P3、P1、P4、P2處理和CK果實干物質(zhì)積累量占總干物質(zhì)量占比分別為68.68%、67.30%、65.07%、64.51%、60.06%。表明番茄的干物質(zhì)主要體現(xiàn)在果實。從各處理總干物質(zhì)量、果實的干物質(zhì)量以及果實干物質(zhì)積累量占總干物質(zhì)量占比來看，P3處理最高，達(dá)到406.69、279.32 g和68.68%，P2處理次之分別為384.70、248.17 g和67.30%。說明果實膨大期和開花作果期是番茄干物質(zhì)形成的關(guān)鍵生育階段，充分的水肥供應(yīng)可以顯著提高番茄的產(chǎn)量和干物質(zhì)的形成。

表3 沼液不同生育時期調(diào)控對番茄干物質(zhì)量影響

注 同列不同字母表示<0.05水平下差異顯著（Duncan檢驗），下同。

2.3 產(chǎn)量品質(zhì)

圖3為在不同生育期施用沼液對番茄產(chǎn)量的影響。番茄產(chǎn)量從第1穗果實成熟到第5穗成熟，數(shù)據(jù)統(tǒng)計至第5穗果實成熟采摘結(jié)束。從圖3可以看出，CK最低，P3處理最高。在整個生育期內(nèi)，番茄產(chǎn)量排序為P3處理>P2處理>P4處理>P1處理>CK，各沼液處理比CK分別高22.57%、16.25%、11.06%和4.97%。不同生育期水肥供應(yīng)對番茄產(chǎn)量影響差異不同。不同生育期施用沼液產(chǎn)量差異性排序為：果實膨大期>開花作果期>果實成熟期>苗期。苗期水肥供應(yīng)對番茄產(chǎn)量影響最小，開花作果期、果實膨大期和果實成熟期水肥供應(yīng)對番茄產(chǎn)量影響顯著，果實膨大期水肥供應(yīng)對番茄產(chǎn)量影響最為顯著。

圖3 各處理單株產(chǎn)量

番茄品質(zhì)性狀包括商品品質(zhì)、感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)3個主要方面[34]，能反映番茄的質(zhì)地、外觀、口感的指標(biāo)稱為番茄的品質(zhì)指標(biāo)，可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、維生素C、可溶性固形物、硬度、番茄紅素、有機酸等都屬于番茄品質(zhì)指標(biāo)；本研究選取可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、維生素C、可溶性固形物、硬度作為品質(zhì)指標(biāo)進行對比分析，其中，糖酸比是衡量番茄風(fēng)味的品質(zhì)指標(biāo)[35]；維生素C被認(rèn)為是衡量番茄的營養(yǎng)品質(zhì)的指標(biāo)；而番茄果實硬度小不利于運輸，容易裂果，不但會造成經(jīng)濟損失而且會影響番茄的風(fēng)味和營養(yǎng)價值[36]。表4是沼液在番茄不同生育期調(diào)控對番茄品質(zhì)的影響，從表4可以看出，可溶性糖以CK最低，以P3處理最高，P3處理較CK增加了55.83%，P1處理和P4處理無顯著性差異（>0.05），分別較CK增長了34.97%、33.06%；可滴定酸以P3處理最高，CK最低，較CK增長了17.10%；糖酸比以CK最低，P3處理最高，P3處理較CK增加了33.02%；維生素C以CK最低，P2處理最高，較CK增加了24.42%；可溶性固形物以CK最低，P2處理最高，較CK增加了30.0%；硬度以CK最低，P3處理最高，較CK增加了48.73%。與CK相比，沼液在番茄不同生育階段進行水肥供應(yīng)調(diào)控，可溶性糖、糖酸比、維生素C、可溶性固形物、硬度均有提升。

表4 沼液不同生育期調(diào)控對番茄品質(zhì)的影響

2.4 綜合評價模型的建立

采用層次分析法（AHP），選取葉面積、干物質(zhì)量、產(chǎn)量、可滴定酸、糖酸比、可溶性固形物、硬度、維生素C、可溶性糖9項指標(biāo)構(gòu)建了評價指標(biāo)體系（表5）。

2.5 番茄單一指標(biāo)權(quán)重的確定

1）AHP法番茄單一營養(yǎng)生長指標(biāo)權(quán)重的確定。層次分析法（AHP）是一種定性和定量相結(jié)合的分析方法，根據(jù)番茄單一指標(biāo)間的層次關(guān)系，構(gòu)建的具有不完全層次關(guān)系的營養(yǎng)生長指標(biāo)體系（表5），然后采用L-A-Medal比率標(biāo)度法[37]，通過因素兩兩之間比較來構(gòu)建判斷矩陣，從而計算各層次相應(yīng)指標(biāo)的局部權(quán)重和最終權(quán)重（表5），最后采用yaahp軟件進行分析。

2）基于熵權(quán)法番茄單一營養(yǎng)生長指標(biāo)權(quán)重的確定。用番茄單一營養(yǎng)生長指標(biāo)構(gòu)造指標(biāo)矩陣，建立基于熵權(quán)的多目標(biāo)決策評價指標(biāo)體系，采用熵權(quán)法（EWM）[38]計算各項評價指標(biāo)的客觀權(quán)重（表6，具體計算方法參見文獻(xiàn)[39]）。從表6可以看出，番茄各單一營養(yǎng)生長指標(biāo)對不同生育階段水肥供應(yīng)處理所確定的權(quán)重排序為，葉面積>可溶性糖>總干物質(zhì)量>硬度>可溶性固形物>糖酸比>維生素C>產(chǎn)量>可滴定酸。由各指標(biāo)權(quán)重可知，與生理生長相比，營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)總體略高，葉面積最大，可滴定酸最小。

表5 判斷矩陣和層次分析法AHP權(quán)重計算結(jié)果

注W表示相應(yīng)元素對目標(biāo)層的重要性權(quán)值，為局部權(quán)重，W1和W2以此類推；ω表示層相應(yīng)元素對總目標(biāo)的最終重要性權(quán)值，ω1和ω2以此類推。

表6 基于熵權(quán)法確定番茄單一營養(yǎng)生長指標(biāo)的權(quán)重

3）番茄單一營養(yǎng)生長指標(biāo)的最終權(quán)重。為了準(zhǔn)確客觀地評價各指標(biāo)的重要性，有必要進行權(quán)重的集化，將指標(biāo)的主觀（AHP法）和客觀（熵權(quán)法，EWM）的權(quán)重值進行融合，確定番茄單一營養(yǎng)生長指標(biāo)的最終權(quán)重（表7）。

式中：ω和θ分別利用AHP法和熵權(quán)法確定的第個評價指標(biāo)權(quán)重。

表7 基于層次分析法和熵權(quán)法番茄單一營養(yǎng)生長指標(biāo)的最終權(quán)重

2.6 基于TOPSIS方法的番茄綜合效益評價

TOPSIS根據(jù)最靠近最優(yōu)解和最遠(yuǎn)離最劣解的原則來進行排序[40]?；陟貦?quán)法的TOPSIS法綜合評價[41]指標(biāo)及其排序如表8所示，從總體評價排序可以看出，P3處理貼近度最高，P2處理次之，說明在番茄果實膨大期和開花作果期施加養(yǎng)分，可使果實產(chǎn)量和品質(zhì)達(dá)到最優(yōu)水平。同時也表明番茄全生育期中果實膨大期水肥需求最大，在此時期施加水肥可以獲得較高的番茄產(chǎn)量，并兼具較好的品質(zhì)。

表8 TOPSIS法綜合評價指標(biāo)及其排序

3 討論

葉面積和干物質(zhì)量是反映植物生理生化指標(biāo)、衡量植物有機物積累、營養(yǎng)成分多寡、作物栽培技術(shù)等方面的重要指標(biāo)，對于深入研究光合效率、蒸騰速率和逆境脅迫等生理指標(biāo)有重要意義[42]。本研究中番茄不同生育階段施用沼液處理與CK相比均可提高番茄的單株葉面積和干物質(zhì)積累量，但不同生育階段施用沼液對番茄干物質(zhì)積累量和葉面積的影響存在差異，番茄膨大期施用沼液的P3處理，干物質(zhì)積累量和葉面積均為各處理最高，開花坐果期施用沼液的P2處理次之，苗期施加沼液的P1處理和果實成熟期施加沼液的P4處理對番茄葉面積影響不大。說明番茄葉面積和干物質(zhì)形成的主要階段在開花坐果期和果實膨大期。分析上述規(guī)律產(chǎn)生的主要原因是番茄苗期主要以營養(yǎng)生長為主，根莖葉干物質(zhì)積累速率相對較快，在該階段施加沼液主要用于番茄的莖葉生長，在番茄以生殖生長為主的階段（開花坐果期、果實膨大期和果實成熟期）中存在養(yǎng)分供給不足，使得最終干物質(zhì)質(zhì)量較低。果實成熟期的中后期，番茄營養(yǎng)生長迅速減弱，大量葉面出現(xiàn)萎蔫、脫落，營養(yǎng)物質(zhì)主要集中于果實中各物質(zhì)的形成，同時P4處理僅在果實成熟期施用沼液，而番茄產(chǎn)量的形成關(guān)鍵在果實膨大期，使得該處理葉面積和干物質(zhì)量均較低。王萍[43]在番茄不同生育階段采用不同營養(yǎng)液濃度調(diào)控番茄干物質(zhì)量的研究中也獲得了相應(yīng)的結(jié)果。作物不同生育期采用不同水肥施用模式有不同的增產(chǎn)效果[44]。本研究中施用沼液各處理番茄產(chǎn)量情況為：P3處理>P2處理>P4處理>P1處理，在果實膨大期施用沼液的P3處理最高，在開花坐果期施用沼液的P2處理次之，在苗期施用沼液的P1處理最低。進一步驗證了作物產(chǎn)量形成的敏感階段為開花坐果期和果實膨大期，同時也說明作物不同生育階段施肥不但會影響作物產(chǎn)量的形成，而且還會對作物果實品質(zhì)指標(biāo)產(chǎn)生影響[45-47]。

從番茄品質(zhì)指標(biāo)來看，在番茄不同生育期施加沼液，可溶性糖、糖酸比、維生素C、可溶性固形物、硬度較CK均有所改善。P3處理的可溶性糖、可滴定酸、糖酸比和硬度指標(biāo)均為各處理最高，而維生素C和可溶性固形物指標(biāo)為P2處理最好，P3處理次之。說明對番茄品質(zhì)指標(biāo)影響最顯著的生育階段在番茄的開花坐果期和果實膨大期。初步分析主要原因為，開花坐果期和果實膨大期是番茄主要的生殖生長階段，作物汲取的大部分養(yǎng)分集中于作物生殖器官的生長繁育，使得在這2個生育階段進行水肥調(diào)控時，對作物產(chǎn)量的形成和品質(zhì)指標(biāo)的改善都產(chǎn)生了顯著影響。張瑜等[48]對不同施氮量對油桃產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究，以及韓啟厚等[49]對不同生育時期施鉀對番茄生長發(fā)育及蔗糖代謝調(diào)控的研究均獲得了近似的研究結(jié)果。本試驗將AHP法和熵權(quán)法相結(jié)合確定指標(biāo)權(quán)重，并采用TOPSIS評價方法來探究番茄不同生育時期水肥施加量對番茄生長狀況及產(chǎn)量和品質(zhì)進行評價，可為提高番茄不同生育階段營養(yǎng)生長提供科學(xué)依據(jù)，使在合理有效的施用沼液資源的同時減少化肥施用量。

4 結(jié)論

1）番茄葉面積和干物質(zhì)積累量的大小受沼液施用影響顯著，各沼液處理較CK均有所提高；最大值出現(xiàn)在P2處理和P3處理的果實膨大期為10 654.5 cm2/株和406.69 g/株。

2）不同生育期水肥供應(yīng)對番茄產(chǎn)量影響存在差異；苗期和果實成熟期施用沼液隨番茄產(chǎn)量影響較小，影響最大的生育期為果實膨大期，其次為開花坐果期。實際生產(chǎn)中可以按此規(guī)律調(diào)整生育期內(nèi)施肥量的分配。

3）沼液在番茄不同生育階段進行水肥供應(yīng)調(diào)控，可溶性糖、糖酸比、維生素C、可溶性固形物、硬度均有所提升；可溶性糖、可滴定酸、糖酸比和硬度以果實膨大期施用沼液最優(yōu)，維生素C和可溶性固形物以開花作果期施用沼液最優(yōu)；果實膨大期是影響番茄綜合營養(yǎng)品質(zhì)的主要時期，其次是開花作果期。

4）基于TOPSIS法的番茄綜合效益評價指標(biāo)優(yōu)屬度排序為：果實膨大期>開花作果期>苗期>成熟期，表明番茄的果實膨大期是番茄生長和產(chǎn)量品質(zhì)形成的關(guān)鍵階段，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加水肥的投入。果實成熟期，番茄生長和營養(yǎng)品質(zhì)基本完成，對水肥的響應(yīng)不明顯，在進行（1∶4，沼液∶水，體積比）水肥調(diào)控，可獲得最適宜番茄吸收利用的水肥灌溉方案。

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The Effects of Irrigation with Diluted Biogas Slurry on Growth, Yield and Fruit Quality of Tomato

ZHENG Jian1,2,3, ZHU Chuanyuan1,2,3, QI Xingyun1,2,3, WEI Jiafang1, YANG Shaohong1,2,3, SUN Qiang1,2,3

(1.College of Energy & Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China;2.Key Laboratory of the System Biomass Energy and Solar Energy Complementary Energy System, Lanzhou 730050, China;3.Western energy and Environment Research Center, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)

【Objective】Irrigation is an environment-friendly way to treat liquid wastes of biogas digesters, but how to reduce its detrimental impact on soils and improve the use of its nutrients is critical to its sustainable application in agricultural production. The purpose of this paper is to study the impact of irrigation with diluted biogas slurry on growth, yield and fruit quality of tomato.【Method】The experiment was conducted in a greenhouse. Biogas slurry was diluted by freshwater at volumetric ratio of 1/4; it was then used to irrigate the crop at one of the following growth stages: seedling stage (P1), blooming and fruiting stage (P2), fruit expansion stage (P3) and fruit ripening stage (P4). Irrigation with freshwater was taken as the control (CK). For each treatment, we measured the growth physiology, nutritional quality of the fruits, as well as sugar accumulation.【Result】Irrigation with the diluted biogas slurry promoted growth, dry matter accumulation, yield and fruit quality of the tomato. Compared to P0, P2 and P3 increased the leaf area index by 48.32% and 36.89%, respectively, P3 accumulated more than 47.18% of the dry fruit-biomass. In addition, P3 also increased soluble sugar, titratable acid, sugar-to-acid ratio in the fruit, as well as fruit hardness most; and P2 improved vitamin C and soluble solids most significantly, compared to P0. Comprehensive benefit evaluation shows that fruit expansion was the key period for yield formation and fruit quality, keeping soil water and nutrients sufficient in which is hence essential. During the fruit ripening stage, the crop did not respond to irrigation and fertilization as noticeably as it did in other growing stages.【Conclusion】The optimal irrigation for greenhouse tomato is to dilute the biogas slurry with freshwater at 1∶4 volumetric ratio, and irrigate the crop at the fruit ripening stage.

tomato; biogas slurry; growth stage; analytic hierarchy process; entropy method; TOPSIS

1672 - 3317（2022）05 - 0064 - 08

S275

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021164

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2021-04-20

國家自然科學(xué)基金項目（51969012）；楊凌示范區(qū)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新重大項目計劃項目（2018CXY-14）；蘭州理工大學(xué)紅柳一流學(xué)科建設(shè)計劃項目（0807J1）；甘肅省高等學(xué)校產(chǎn)業(yè)支撐引導(dǎo)項目（2019C-13）

鄭?。?981-），男，甘肅會寧人。副教授，碩士生導(dǎo)師，博士，主要從事農(nóng)業(yè)水土工程方面的研究。E-mail: zhj16822@126.com

責(zé)任編輯：白芳芳