滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量、品质和水氮利用的影响

【目的】水肥是限制作物增产的两大因子,不合理的灌溉与施氮不仅难于增加产量,还会增加土壤剖面硝态氮累积、降低作物品质及水氮利用效率。针对西北半干旱地区温室蔬菜灌水和施肥存在的问题,通过滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量品质和水氮利用的影响,研究滴灌施肥条件下温室番茄高产优质高效的灌水施肥制度。【方法】通过温室番茄小区试验,设常规沟灌施肥(100%ET0,N240-P2O5120-K2O150 kg·hm-2)以及3个滴灌水量(高水W1:100%ET0、中水W2:75%ET0、低水W3:50%ET0)和3个施肥水平(高肥F1:N240-P2O5120-K2O150 kg·hm-2、中肥F2:N180-P2O590-K2O112.5 kg·hm-2、低肥F3:N120-P2O560-K2O75 kg·hm-2),共10个处理,分析番茄生长产量、品质、土壤硝态氮分布以及水氮吸收利用对不同灌水量和施肥量的响应规律。【结果】与常规沟灌施肥相比,滴灌施肥增加番茄产量31.04 t·hm-2、干物质量3 208 kg·hm-2和总氮吸收量73.13 kg·hm-2,增幅分别为46.9%、54.0%和82.4%,同时增加果实中维生素C(Vc)含量61.8%;降低土壤中硝态氮含量;水分利用效率(WUE)和氮肥利用率(NUE)分别增加46.4%和76.5%。滴灌施肥条件下,W1F2处理总干物质量最大(9 248 kg·hm-2),产量和植株氮素吸收量均与灌水量和施肥量正相关,增加施肥量带来的增产效应大于灌水,且W1F2处理产量和氮素吸收量增加幅度最大。增加灌水量,降低施肥量,WUE逐渐下降,NUE逐渐上升,W3F1处理WUE最大(47.7 kg·m-3),W1F3处理NUE最大(65.6%),且W3F2处理的WUE和W1F2处理的NUE增加幅度明显大于其他处理。土壤中硝态氮含量受灌水、施肥以及水肥交互效应影响显著,随灌水量的增加呈先增大后降低的趋势,随施肥量的增加逐渐增大,在滴头正下方没有明显累积,在湿润土体的横向边缘产生累积,W1F2处理土壤中硝态氮含量较小,分布更均匀。增大灌水量显著降低番茄Vc、番茄红素和可溶性糖含量以及营养累积量;增大施肥量,品质含量以及营养累积量呈先增大后降低的趋势;W3F2处理获得最大的Vc和番茄红素含量及营养累积量,最大的可溶性糖含量及较大的营养累积量。【结论】温室番茄滴灌施肥技术能够达到高产优质和高效的目的,当追求产量和氮肥利用率时,高水中肥(W1F2:100%ET0,N180-P2O590-K2O112.5 kg·hm-2)处理能获得较高的产量和NUE以及较低的土壤硝态氮含量;当追求品质和水分利用效率时,低水中肥(W3F2:50%ET0,N180-P2O590-K2O112.5 kg·hm-2)处理获得最大的维生素C、可溶性糖和番茄红素含量以及较高的水分利用效率。

局部恢复水氮供应对玉米根系氮素吸收与分配的影响

【目的】验证水分或养分胁迫后恢复供应显著提高根系吸收能力,且局部水分或氮素供应有效刺激供应区根系吸收的补偿效应,为进一步揭示水氮双重胁迫后局部恢复供应条件下影响根系氮素吸收能力的因素以及玉米各器官氮素分配状况提供依据。【方法】采用分根技术,水培模拟局部根区水氮同时恢复供应,其中以聚乙二醇6000(PEG 6000)模拟营养液的渗透势,并用相应的供氮水平模拟氮素胁迫。试验设置4个水氮双重胁迫(也即4个局部恢复供应)处理:正常供应水氮、轻度水氮胁迫、中度水氮胁迫和重度水氮胁迫。双重胁迫6 d后一半根区恢复正常供应,于处理后0、1、3、5、7、9 d连续动态监测各根区根系氮素吸收速率、含氮量以及氮素累积量。【结果】水氮双重胁迫后局部恢复供应,持续胁迫区根系吸收速率、含氮量以及氮素累积量均显著小于恢复供应区(P<0.05)。1—3 d时,轻度和中度胁迫处理持续胁迫区根系氮素吸收速率比恢复供应区分别减小38.2%和48.7%;7—9 d时分别减小84.9%和86.4%。对于恢复供应区,局部水氮同时恢复供应1 d内,根系氮素吸收速率较前期胁迫明显增大,且在0—1 d和7—9 d时,经中度及其以下胁迫程度时,根系氮素吸收速率显著大于对照(P<0.05),产生根系氮素吸收能力的补偿效应,但3—7 d时消失。而且,恢复供应区根系含氮量和氮素累积量分别于1 d和5 d后恢复到对照水平,导致植株氮素生产效率最终与对照无显著差异。另外,各处理地上部氮素来自15N肥料的分配比例显著小于对照(P<0.05),且随胁迫程度而逐渐减小,恢复供应区根系则有相反的规律,持续胁迫区根系表现为,轻度胁迫与对照无明显差异(P>0.05),中度和重度胁迫显著大于对照和轻度胁迫(P<0.05),且3—9 d时,中度和重度胁迫间无明显差异(P>0.05)。【结论】前期中度以下程度(水分-0.4 MPa+氮素1 mmol·L^(-1))的水氮双重胁迫后局部恢复供应,恢复供应区根系氮素吸收速率在时间和空间上均可得到恢复,产生根系氮素吸收的部分补偿效应,但这种补偿效应与恢复供应的时间有关(轻度胁迫为1 d,中度胁迫为7 d);玉米各器官氮素分配比例与胁迫程度和局部恢复供应时间有关。该研究可为调节植物与土壤环境的相互作用,充分挖掘植物自身对环境变化的适应潜力提供理论依据。