灌溉对土壤水氮变化及番茄生长、养分吸收的影响研究综述

闫 波 魏 样 孙婴婴

（1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710075；2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安710075；3.国土资源部退化及未利用土地整治重点实验室，陕西 西安 710075；4.陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075）

水分是影响番茄产量与品质的主要因素之一。在节约生产成本的前提下，番茄亏缺灌溉被大量学者研究，结果表明亏缺灌溉可以提高番茄果实的品质，增加果实维生素C含量、糖酸比等。但是，亏缺灌溉会对番茄产量造成不良影响，降低挂果率、单果质量等。番茄种植户普遍对番茄品质要求较低，盲目追求提高番茄产量，普遍采用肥大水勤的管理模式，过量的养分投入，既增加了成本，氮磷钾等大量施用的养分还会聚集在上层土体内，造成养分失衡，进而影响番茄产量和品质；过量灌溉不但增加了生产成本，浪费紧缺的水资源，还会造成养分淋溶，污染地下水。

1 灌溉对土壤水分变化的影响

在日光温室作物管理过程中，灌溉制度是决定土壤水分的主要因素之一。郑国保等［1］利用时域反射仪研究了在相同灌水量下不同灌水次数对土壤含水量变化的影响，其研究落点于土壤0～180 cm的深度范围内，在此范围内，土壤贮水量变化有明显的分层现象，变化最为激烈的深度范围为0～60 cm；60～100 cm的深度范围内，土壤贮水量变化剧烈程度逐渐降低；100 cm以下的土壤基本无明显变化。因此，可以根据土壤水分运移规律将土壤水分的垂直变化分为4层，即活跃层（0～30cm）、次活跃层（30～60 cm）、缓变层（60～100 cm）和均稳层（100～180 cm）。作物生育期内依靠根系主要吸收活跃层贮存的水分，少量吸收次活跃层内贮存的水分，因此灌水频次越小，对根系范围内的土壤贮水消耗越多，易引发0～30 cm土壤（活跃层）和30～60 cm（次活跃层）土壤水分亏缺；灌水频次越高，对土壤贮水消耗越少。贺军奇等［2］利用时域反射仪研究了土壤水分特征曲线在不同灌溉定额下的变化情况，在相同条件下，当灌溉定额从900 m3/hm2上升至1 200 m3/hm2时，相对应的土壤水分特征曲线从“3”型变化为“7”型，再提高至1 500 m3/hm2，由“7”型变化为“2”型，形象地描述了灌溉定额对不同深度土壤贮水量变化的影响。

2 灌溉对土壤硝态氮淋失的影响

水分是养分在土壤中运移的载体，氮素在土壤中的迁移主要受水分条件的影响，随水淋失是硝态氮从土壤进入水体等环境的主要方式之一。在耕作条件下，降雨、土壤质地是影响淋失量的重要自然因素，而灌溉、施肥状况和耕作方式等则是影响氮素淋失的主要人为因素［3］。

降雨量大或灌溉定额高的情况下，进入土壤的水分若是超出土壤田间持水量，水分就会向土壤下层转移。在此种情况下，土壤中的硝态氮除去被植物吸收利用的部分，很大一部分会溶解在水中，随着入渗水流向土壤下层运移，而由于作物根系主要集中在土壤表层，这部分硝态氮迁移到土壤下层后不易被吸收利用，造成淋溶损失。王兴武等［4］在不同氮肥施用量梯度下设计了不同灌溉量种植夏玉米，发现0～50 cm土壤含水量保持田间持水量的85%的高水处理硝态氮含量最高值出现的深度比低水处理（0～50 cm土壤含水量保持在70%田间持水量）深40 cm，表明施氮量一致的情况下，灌溉量越高对硝态氮的垂直运移驱动效应越明显，硝态氮淋溶损失的潜在风险越高。范凤翠等［5］研究了灌溉不施肥条件下和灌溉施肥条件下番茄膜下沟灌灌溉量与土壤硝态氮的根层外渗漏关系，通过相关性分析研究灌水量与根层土壤硝态氮的淋溶、保蓄特征的关系，得出以下结论：灌溉不施肥条件下，0～40 cm土壤层硝态氮淋溶量（Y1）和淋溶率（Y2）与灌溉量（X）直线相关，公式为Y1=0.948X-9.954（R2=0.969 0）、Y2=10.758X-108.950（R2=0.973 8），灌溉施肥条件下灌溉量与硝态氮的保蓄率和渗漏率亦呈直线关系；灌溉均会引起浅根层（0～20 cm）硝态氮淋溶。降雨即为自然状态下的灌溉。因此，降雨对土壤硝态氮淋失的影响于灌溉对硝态氮淋失的影响有借鉴作用。王辉等［6］通过观测人工模拟降雨及天然降雨下土壤氮素的淋溶迁移过程研究了水分对黄土坡地氮素淋失的影响，结果表明黄土坡地底部硝态氮含量高于本底值，有明显的累积，黄土坡顶部硝态氮含量显著降低，降雨促使硝态氮向下迁移淋失（4 mm的降雨量可使土壤中的硝态氮下渗1 cm），且降雨量（X）与硝态氮淋溶深度（Y1）、淋失量（Y2）线性正相关（Y1=0.248 7X，Y2=0.229 0X+25.4）。

3 灌溉对番茄水分利用效率的影响

水分利用率是决定灌溉制度是否合理的关键因素之一。翟亚明等［7］研究表明，与传统灌溉模式相比，滴灌可以使温室番茄的净光合速率峰值提前，提高水分利用率；增加单位时间内的灌溉频次是有效提高灌溉定额较低时温室番茄水分利用率的方法。焦艳平等［8］研究表明灌溉水利用率随灌水量增大而下降。孙磊等［9］研究发现，只有当灌溉定额处于适当范围内（保持土壤含水量占田间持水量的百分比：苗期60%～65%，开花结果期70%～75%，结果期70%～75%），才有利于番茄增产和水分利用率的提高，过高或过低均会产生不利影响。周博等［10］通过对比同一施肥量下节水灌溉与常规灌溉条件下番茄的水分利用效率差异，得出采用节水节肥的措施虽然未能显著增加番茄的产量，但能提高番茄的水分利用率、降低生产成本的结论。水分是影响作物产量的主要因素之一［11］。Harmanto等［12］研究表明当番茄产量达到96.9 kg/hm2时，水分利用率呈现最小值（62.28 kg/m3）。

4 灌溉对番茄生长、产量和品质的影响

近年来，随着水资源量的减少和地下水硝铵态氮污染风险的提高，灌溉制度对作物产量、品质的影响受到越来越多国内外学者的关注。焦艳平等［7］通过研究发现番茄的株高、叶面积和叶绿素都随着灌水量的提高趋于增加；灌水量越大，产量越高；番茄果实的维生素C含量随灌水量的增加而降低。安顺伟等［13］研究表明，随着灌水量的减少，常规灌水量下浮25%处理番茄产量最高，而常规灌水量下浮50%处理与常规灌水量相比番茄产量有所下降，番茄果实可溶性固形物、维生素C、有机酸含量和糖酸比均随灌水量降低呈增加趋势，番茄果实品质有所提高。刘明池等［14］对不同品种的大果番茄和樱桃番茄的研究表明，亏缺灌溉条件下，随土壤水分含量的降低，番茄的品质不断提高，但产量普遍降低。刘海涛等［15］研究表明，灌水量x与产量y的关系为y=0.036x+247.92（R2=0.979），灌水量减少，产量降低。陈秀香等［16］通过研究发现水分亏缺会明显改善果实风味品质，果实中可溶性糖、有机酸、可溶性固形物等含量增加，糖酸比提高，这与虞娜等［17］的研究结果相一致。梁玉芹等［18］研究发现日光温室冬春茬番茄不同灌水量处理下（300、225、150、75 m3/hm2），随着灌水量的减少，番茄产量呈逐渐降低趋势，但果实的品质指标（可溶性固形物含量、可滴定酸含量和维生素C含量）以及水分利用率均呈现逐渐上升的趋势。

5 结语

灌溉制度是影响土壤水分、养分淋失以及作物生长、产量和品质的主要因素，亏缺灌溉会提高作物果实的品质，但会导致产量下降。灌溉量大，能够提高作物的产量，但会导致养分淋失。因此，合理制定灌溉制度，对于保证农民增收、减少养分和水分浪费以及减轻地下水污染有重要意义。