不同灌溉方式对茄子生长 水分利用和土壤硝态氮淋溶的影响

赵付江，赵 巍，谢松青，杨振立，郭 进，郝桂琴，杜婧辉，尹庆珍

（1.河北省农林科学院，河北 石家庄 050051；2.河北省农林科学院谷子研究所，河北 石家庄 050035；3.石家庄市农业局，河北 石家庄 050022；4.河北省农林科学院经济作物研究所，河北 石家庄 050051）

我国的水资源十分短缺，人均水资源占有量仅2 400 m3，为世界人均水平的1/4，我国是联合国13个贫水国之一[1～4]。我国虽然是一个农业大国，但农业用水利用率仍处于较低水平，其中灌溉水的利用系数仅为 0.3～0.4，而发达国家高达 0.7～0.9[5～8]。蔬菜是高耗水作物，在我国的种植面积日益增多。由于设施蔬菜复种指数高、需水量大，水分管理不科学、大水漫灌等现象十分普遍，给实际生产带来了众多问题。如，冬春灌溉后地温偏低，棚内湿度增大，易引发病害，严重影响蔬菜产量和品质；不合理的灌溉方式还会降低氮肥的利用效率，施入土壤中的氮肥仅30%～40%能被植物吸收利用[9]，大部分以硝态氮（NO3--N）的形式淋溶到地下水中，对生态环境安全造成威胁[10]。因此，如何提高灌溉水的利用效率，减少不合理灌溉对生态环境的影响成为当前蔬菜生产中亟待解决的问题。通过分析3种灌溉方式对茄子生长、产量、水分利用效率以及硝态氮在土壤中分布的影响，旨为蔬菜节水灌溉和水肥高效利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在河北省农林科学院大河实验站塑料大棚内进行，土壤肥力中等（表1）。

表1 棚室土壤的理化性状Table 1 Physical and chemical properties of the tested soil

1.2 试验材料

试验茄子品种为茄优1号（河北省农林科学院经济作物研究所培育）。所施化肥中，氮肥为尿素（N含量46%）、磷肥为重过磷酸钙（P2O5含量43%）、钾肥为硫酸钾（K2O含量50%）。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 茄子灌溉方式设滴灌、交替隔沟灌和常规沟灌（CK） 3种处理。其中，滴灌处理使用内镶式滴灌管，滴灌管铺放在植株根部，出水孔间距30 cm；常规沟灌和交替隔沟灌处理均按常规方法进行。小区长10 m、宽5 m，随机区组排列，3次重复。

茄子起垄栽培，3月20日定植嫁接苗（以托鲁巴姆为砧木），株距40 cm，垄距80 cm，25株/垄，6行/区。各处理之间均用埋深90 cm的棚膜隔开，以防止肥水侧渗。茄子全生育期共施用氮肥（N）600 kg/hm2、磷肥（P2O5）300 kg/hm2和钾肥（K2O）500 kg/hm2，其中，全部的磷钾肥和1/3的氮肥在整地时基施，剩余的氮肥分别在结果初期和结果盛期各追施50%。各小区的灌溉时间和灌水量根据生产实际需求进行调节。采用吊蔓双干整枝，其他管理同常规。1.3.2 测定项目与方法 各小区分批采收，累计记产。初果期和盛果期，待果实采收完毕后，每小区分别选取9株有代表性的植株，将茎、叶和根分离，先置于105℃烘箱中杀青30 min，而后75℃下烘干至恒重，称量单株干重。统计全生育期各小区的灌溉用水量，计算水分生产效率（kg/m3，产量/灌溉用水量）。

茄子植株叶面积、株高、茎粗、单株果数、单果重和前期产量测定，参照《茄子种质资源描述规范和数据标准》[11]进行。土壤基本理化性状及硝态氮含量测定，参照鲍士旦[12]方法进行。

1.3.3 数据分析 利用Microsoft Excel和DPS软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉方式对茄子生长发育的影响

初果期，不同灌溉方式对茄子的株高无显著影响，对茄子的单株干重、茎粗和叶面积影响显著（表2）。不同处理茄子的单株干重和茎粗顺序均为滴灌处理＞交替隔沟灌处理＞常规沟灌处理，且各处理之间的差异均达到了显著水平；滴灌处理的叶面积最大，与交替隔沟灌处理差异不显著，但二者均显著＞常规沟灌处理。

盛果期，不同灌溉方式对茄子的株高和叶面积无显著影响，对茄子的单株干重和茎粗影响显著。其中，滴灌处理的单株干重最大，显著＞其他灌溉处理；茎粗最大，与交替隔沟灌处理差异不显著，但二者均显著＞常规沟灌处理。

综上分析可以看出，与其他灌溉方式相比，滴灌处理可明显促进茄子生长发育，有效提高初果期和盛果期茄子的单株干重和茎粗以及初果期的叶面积。

2.2 不同灌溉方式对茄子产量及构成因素的影响

不同灌溉方式对茄子的产量及其构成因素均影响显著（表3）。不同处理茄子的单株果数、单果重、前期产量和产量顺序均为滴灌处理＞交替隔沟灌处理＞常规沟灌处理，且各处理之间的差异均达到了显著水平。可以看出，与其他灌溉方式相比，滴灌处理可有效提高茄子的单株果数和单果重，显著提高茄子产量，尤其是前期产量的增加，有利于茄子提早上市，提高经济效益。

表2 不同灌溉方式对茄子生长发育的影响Table 2 Effects of different irrigation methods on the growth and development of eggplant

表3 不同灌溉方式对茄子产量及构成因素的影响Table 3 Effects of different irrigation methods on the yield and yield components of eggplant

2.3 不同灌溉方式对茄子水分利用效率的影响

不同灌溉处理的灌溉用水量不同，指标值顺序为滴灌处理＜交替隔沟灌处理＜常规沟灌处理，且各处理之间的差异均达到了显著水平（表4）。与交替隔沟灌和常规沟灌处理相比，滴灌处理的灌溉用水量分别节约了31.62%和45.63%，水分生产效率分别提高了77.43%和180.18%，效果非常显著。

表4 不同灌溉方式对茄子水分生产效率的影响Table 4 Effects of different irrigation methods on the water production efficiency of eggplant

2.4 不同灌溉方式对土壤剖面硝态氮含量的影响

0～30 cm土层，土壤硝态氮含量顺序为滴灌处理＞交替隔沟灌处理＞常规沟灌处理，且各处理之间的差异均达到了显著水平；30～60 cm土层，土壤硝态氮含量顺序为交替隔沟灌处理＞常规沟灌处理＞滴灌处理，其中，常规沟灌与滴灌处理差异不显著，但二者均显著＜交替隔沟灌处理；60～90 cm土层，土壤硝态氮含量顺序为常规沟灌处理＞交替隔沟灌处理＞滴灌处理，且各处理之间的差异均达到了显著水平（表5）。

可以看出，随着灌溉用水量的增加，土壤中硝态氮向深层淋溶的趋势越发明显，其中，滴灌处理的土壤硝态氮大多储存在0～30 cm耕作层，硝态氮淋失风险最小。

表5不同灌溉方式对土壤剖面硝态氮含量的影响（kg/hm2）Table 5 Effects of different irrigation methods on the nitrate nitrogen content in soil profile

3 结论与讨论

水是蔬菜生长所需的最基本的物质，灌溉直接影响蔬菜的生长环境，从而影响其生长发育和产量的形成。刘明池等[13]研究表明，不同灌溉方式对番茄的生长发育、产量和水分利用效率存在显著影响，与传统漫灌相比，滴灌和渗灌处理可显著提高番茄的产量和品质以及水分利用效率。本研究结果显示，滴灌处理可明显促进茄子生长发育，显著提高茄子产量和水分生产效率，与前人研究结果相一致。供水量和氮肥施用量是影响土壤硝态氮淋失的主要因素[14]。本研究结果显示，随着灌溉用水量的增加，土壤中硝态氮向深层淋溶的趋势明显，与前人研究结果[15～17]相一致。

与交替隔沟灌和常规沟灌处理相比，滴灌处理可明显促进茄子的生长发育，提高其前期产量，有利于茄子提早上市和增加经济效益；滴灌处理灌溉用水量少，水分生产效率高，且土壤中的硝态氮大多储存在0～30 cm耕作层，农田生态环境污染的风险小。因此认为，滴灌是茄子生产中一项重要的节水、增产、环保技术措施，值得大面积推广应用。