温室番茄滴灌施肥水肥耦合效应研究

发布时间：2020-10-12 07:41

　　 针对温室蔬菜水肥耦合效应研究过程中水肥利用率较低的现状,面向我国发展节水节肥高效农业的需求,达到同步实现温室蔬菜高产优质高效及制定最优灌溉施肥制度的目标。本研究以番茄为试验材料,通过温室小区试验和理论分析相结合的方法,设滴灌施肥和常规施肥两种施肥方式,每种施肥方式设3个滴灌水量:高水W1(100%ET0)、中水W2(75%ET0)、低水W3(50%ET0)和3个施肥量:高肥F1(N240-P2O5120-K2O150 kg/hm2)、中肥F2(N180-P2O590-K2O112.5 kg/hm2)和低肥F3(N120-P2O560-K2O75 kg/hm2)。探索滴灌施肥条件下不同水肥供应对番茄根区水分养分迁移、有效性、干物质积累、养分吸收、产量以及品质的影响机制和效应,在此基础上,运用主成分分析法、灰色关联度分析法和多元回归分析对番茄高产优质高效的指标进行综合评价,提出水肥高效利用的最佳灌溉施肥指标以及相应的供水供肥模式,取得以下主要结果:(1)番茄生长指标之间相互影响,株高与地上部干物质量和叶绿素总量、地上部干物质与叶绿素总量、茎粗与根系各参数之间均有极显著的正相关关系,但在生育期内的变化趋势不同。随着生育期的推进,株高和茎粗同步增长,叶片扩展速率在定植后40 d达到最大;各器官干物质量不断增大;根重密度、总根体积和平均直径增大,总根长和总根表面积在定植后60 d降低,70 d开始增大;叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量在定植后49 d显著增大,定植后67 d降低,类胡萝卜素在定植后67 d最低。因此,对定植后40~67 d的植株及时进行灌水和追肥能保证植株后期的生长和产量的提升。(2)揭示了灌水和施肥对番茄生长的影响。低量施肥显著抑制株高和茎粗的生长,F2处理显著增大叶片扩展速率、第二果和第三果膨大期干物质量以及根冠比。W2处理叶片数最大,增加灌水量时,F2处理明显增加根系各参数,生育后期F2处理最大。叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和叶绿素总量与施肥量正相关,施肥处理之间的差异随生育时间的推进不断增大,W1和W3处理较早出现峰值,W2处理在盛果后期出现峰值。低量灌水和施肥显著降低地上部的生长指标,滴灌施肥处理较常规施肥增大了生育中后期干物质量13.2%~20.1%。(3)番茄产量最大达97.15 t/hm2,增大灌水量和施肥量能明显增加产量和单果重,产量与果数的相关性显著大于与单果重的相关性,水肥在高水平时,增大施肥量和灌水量能明显增加单果重。滴灌施肥比常规施肥处理增加单果重、平均果数1.16个/株以及产量8.2~18.5 t/hm2。除糖酸比外,增大灌水量,降低番茄各品质指标含量。2013年滴灌施肥处理维生素C、番茄红素、可溶性糖和糖酸比随施肥量的增加先增大后降低(W3F2最大),其余处理的品质指标均与施肥量正相关(W3F1最大)。常规施肥处理有机酸和硝酸盐含量大于滴灌施肥处理。番茄生产过程中,有利于增加水果数量的措施能够增加番茄产量,高量施肥、适当的降低灌水量能兼顾产量和品质,滴灌施肥处理能更有效的达到高产优质的目标。(4)番茄耗水量最大达292.89 mm,受灌水影响极显著,不同施肥量之间的差异不超过5.4 mm。番茄水分利用效率(WUE)和肥料偏生产力(PFP)最大达47.66 kg/m3和311.04 kg/kg,灌水对WUE的影响大于施肥,施肥对PFP的影响大于灌水,减小灌水量和增大施肥量,WUE增大,PFP减小,灌水量高于W3(0.5ET0)和施肥量大于F3(N120-P2O560-K2O75 kg/hm2)时,WUE和PFP显著降低。滴灌施肥处理较常规施肥耗水量平均降低9.25 mm、WUE增大2.9~10.9 kg/m3、PFP增大19.38~44.16 kg/kg。适当的增大灌水量和施肥量能最大幅度提高番茄的WUE和PFP。(5)氮和磷在不同器官中的累积规律为:果实叶茎根,茎杆中的钾累积量大于叶片。增加灌水量和施肥量,能增大养分累积量,W1F1处理钾累积量显著大于其他处理,F3处理显著降低氮和磷累积量,第二果膨大期F2处理磷和钾累积量最大。常规施肥处理较滴灌施肥增大开花坐果、第一、二果膨大期的养分累积量,降低收获期的累积量。增加灌水量和降低施肥量,能增大养分吸收效率;养分利用效率随灌水量和施肥量的减小而增大。可见,滴灌施肥能够显著提高生育后期植株对养分的吸收,但要合理控制灌水量和肥料用量。(6)增大灌水量和降低施肥量能降低土壤中硝态氮、有效磷和速效钾的含量,灌水和施肥显著影响常规施肥下定植后59 d之前土壤中的养分含量。滴灌施肥处理硝态氮向湿润体的边缘累积,常规施肥处理上层土壤中含量大,F2处理硝态氮含量最小。有效磷含量最少,在生育期内的变化较小,40 cm以下很少,速效钾含量大于氮和磷,0~40 cm内迅速下降。有效磷和速效钾含量在滴头下始终最大,向水平和垂直方向迅速降低,F2和F3处理之间的差异很小。定植后59 d,常规施肥处理土壤中速效钾含量小于滴灌施肥,生育初期常规施肥处理土壤中养分含量大于滴灌施肥,土层之间的差异随生育时期下移,收获期低于滴灌施肥处理。两种施肥方式之间的差异不断减小。滴灌施肥合理控制灌水和施肥(高水、中肥)能最大限度的提高植株养分吸收量和降低土壤养分残留量,维持温室土壤环境的可持续发展。(7)基于主成分分析法和灰色关联度分析法综合评价番茄植株生长、产量、品质和水肥利用效率,得出的结果一致,均为滴灌施肥W1F1(270.8 mm、N240-P2O5120-K2O150 kg/hm2)处理各项指标最好,常规施肥W2F1(213.1 mm、N240-P2O5120-K2O150 kg/hm2)处理各项指标最好。两种施肥方式下,低肥(F3:N120-P2O560-K2O75 kg/hm2)处理应该被淘汰。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S641.2;S626
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
        1.1.3 选题依据
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 滴灌施肥技术的发展
        1.2.2 滴灌施肥对作物生长和产量的影响
        1.2.3 滴灌施肥对作物生理性状的影响
        1.2.4 滴灌施肥对土壤水分分布及利用的影响
        1.2.5 滴灌施肥对作物品质的影响
        1.2.6 滴灌施肥对作物养分吸收及肥料利用效率的影响
        1.2.7 滴灌施肥对养分迁移利用的影响
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 材料与方法
    2.1 试验地点概况
    2.2 试验材料
    2.3 试验设计
    2.4 主要测定项目
        2.4.1 样品采集
        2.4.2 测定指标及方法
    2.5 数据统计分析
第三章 滴灌施肥水肥耦合对番茄生长和生理特性的影响
    3.1 滴灌施肥水肥耦合对番茄植株生长的影响
        3.1.1 滴灌施肥水肥耦合对番茄株高和茎粗的影响
        3.1.2 滴灌施肥水肥耦合对番茄叶片数和叶片扩展速率的影响
        3.1.3 滴灌施肥水肥耦合对番茄干物质的影响
    3.2 滴灌施肥水肥耦合对番茄根系特性的影响
    3.3 滴灌施肥水肥耦合对番茄叶绿素和类胡萝卜素含量的影响
        3.3.1 滴灌施肥水肥耦合对番茄叶绿素含量的影响
        3.3.2 不同水肥处理对番茄类胡萝卜素的影响
    3.4 各指标的相关性分析
    3.5 讨论与小结
        3.5.1 讨论
        3.5.2 小结
第四章 番茄产量、品质及水肥利用效率的水肥耦合效应
    4.1 滴灌施肥水肥耦合对番茄产量及其构成要素的影响
        4.1.1 滴灌施肥水肥耦合对产量及构成要素的影响
    4.2 番茄产量与灌水量和施肥量及其构成要素之间的关系
        4.2.1 番茄产量与灌水量和施肥量的关系
        4.2.2 果数和单果重与产量的关系
    4.3 不同水肥处理对番茄品质的影响
    4.4 滴灌施肥水肥耦合对番茄水肥利用效率的影响
        4.4.1 耗水量
        4.4.2 水分利用效率
        4.4.3 肥料偏生产力
    4.5 讨论与小结
        4.5.1 讨论
        4.5.2 小结
第五章 滴灌施肥水肥耦合对温室番茄养分吸收的影响
    5.1 滴灌施肥水肥耦合对番茄各器官养分吸收量及分配的影响
        5.1.1 N吸收量及分配
        5.1.2 P吸收量及分配
        5.1.3 K吸收量及分配
    5.2 肥料利用效率
    5.3 肥料吸收效率
    5.4 讨论与小结
        5.4.1 讨论
        5.4.2 小结
第六章 滴灌施肥水肥耦合对土壤中养分分布的影响
    6.1 硝态氮分布状况
        6.1.1 根区土壤硝态氮在生育期内的变化
        6.1.2 根区土壤硝态氮的空间分布特征
    6.2 有效磷的分布状况
        6.2.1 根区土壤中有效磷在生育期内的变化
        6.2.2 根区土壤中有效磷的空间分布特征
    6.3 速效钾的分布状况
        6.3.1 根区土壤中速效钾在生育期内的变化
        6.3.2 根区土壤中速效钾的空间分布特征
    6.4 不同水肥处理对根区土壤养分的影响
    6.5 讨论与小结
        6.5.1 讨论
        6.5.2 小结
第七章 温室番茄水肥耦合效应的综合评价
    7.1 研究方法及原理
        7.1.1 主成分分析法
        7.1.2 灰色关联法
        7.1.3 多元回归分析法
        7.1.4 评价指标的确定
    7.2 结果与分析
        7.2.1 基于主成分分析法的番茄水肥耦合效应综合评价
        7.2.2 基于灰色关联度分析法的番茄水肥耦合效应综合评价
        7.2.3 基于多元回归分析法的番茄水肥耦合效应综合评价
    7.3 讨论与小结
        7.3.1 讨论
        7.3.2 小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 创新点
    8.3 展望
参考文献
致谢
作者简介

【参考文献】

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