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第 30 卷 第 10 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.10 82 2014 年 5 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering May 2014 水肥耦合对番茄光合、产量及水分利用效率的影响 李建明，潘铜华，王玲慧，杜清洁，常毅博，张大龙，刘 媛 （西北农林科技大学园艺学院，杨凌 712100） 摘 要：为研究大棚膜下滴灌灌溉上限与施肥量耦合对番茄光合、产量及水分利用效率的影响，以金鹏 1 号番茄 为试材，按照二元二次正交旋转组合设计原理，建立了光合与产量指标的数学模型，分析了水肥两因子的耦合效 应。试验结果表明，所建模型达到显著水平；水对光合的影响大于肥，对产量的影响小于肥，水肥对光合和产量 的耦合分别存在显著的负效应和正效应；光合速率随灌溉上限的上升表现出明显的上升趋势，超过一定范围后开 始下降；不论灌溉上限高低，光合速率均随施肥量的增加表现出先降低后升高的趋势，变化趋势缓慢；番茄的产 量随灌溉上限和施肥定额的增加而显著增加，超过一定范围后产量逐渐降低。得出合理的灌溉施肥指标：灌溉下 限为田间持水量的 50%，灌溉上限为田间持水量的 80%82%，施肥 N 313.75439.75 kg/hm2、P2O5156.55 219.19 kg/hm2、K2O 313.75439.75 kg/hm2。此时，番茄的产量达到 124 t/hm2、水分利用效率达到 43.2 kg/m3。 关键词：光合速率；灌溉；模型；产量；水分利用效率 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.10.010 中图分类号：S626.4 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-10-0082-09 李建明， 潘铜华， 王玲慧， 等. 水肥耦合对番茄光合、 产量及水分利用效率的影响J.农业工程学报， 2014， 30(10)： 8290. Li Jianming, Pan Tonghua, Wang Linghui, et al. Effects of water-fertilizer coupling on tomato photosynthesis, yield and water use efficiencyJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(10): 8290. (in Chinese with English abstract) 0 引 言 番茄是目前世界上种植面积最广、 最受欢迎的 蔬菜作物之一1， 其产量的高低受水肥管理影响较 大2-4。实现水肥的合理利用，对其产量及水肥利 用率的提高乃至世界农业的可持续发展均至关重 要1。为此前人对番茄水肥进行了大量研究5-7。周 振江等的研究结果表明，水肥对光合速率既相互促 进，又相互制约，存在着显著的交互作用，合理的 水肥管理才能提高叶片的光合速率5。孙文涛等研 究表明影响番茄产量的主要因素是灌水量与钾肥 用量的交互作用，其次是氮肥用量，水肥对番茄产 量的影响均呈现开口向下的抛物线形状6。李波等 研究结果表明，合理的灌溉指标有利于番茄的生长 及产量、水分利用率的提高7。然而，前人研究主 要局限在灌水定额与施肥量耦合对产量或生理形 态指标里的少量指标的影响，或是单一的灌溉下 限、施肥量对作物的影响，而关于灌溉上限与配比 施肥对光合、产量及水分利用效率等的综合研究尚 收稿日期：2013-09-23 修订日期：2014-04-07 基金项目：国家“863”计划项目（2011AA100504） ；国家“十二五” 科技支撑计划项目（2011BAD29B01） 作者简介：李建明（1966） ，男，陕西洛川人，教授，博士，博士生 导师，主要从事设施园艺研究。杨凌 西北农林科技大学园艺学院 712100。Email：lijianming66 少5,7-8。且水肥耦合对水分利用率等的影响研究多 集中于粮食作物如小麦、玉米等，而对番茄等蔬菜 作物的水肥耦合综合研究较少9-11。 本试验探究灌溉上限及施肥量相耦合对番茄 光合、产量及水分利用效率的影响，旨在揭示作物 光合、产量及水分利用效率之间的深刻关系，为优 化水肥管理、提高番茄产量及水分利用效率、实现 高产优质高效提供理论指导。 1 材料与方法 1.1 试验地点及材料 本试验包括初试验与验证试验两阶段，初试验 于 2013 年 36 月在西北农林科技大学北园艺场塑 料大棚内进行， 验证试验于 2013 年 8 月 5 日至2013 年 11 月 18 日在西北农林科技大学南园艺场塑料大 棚内采用初试验的最佳水肥量进行。经测定，两棚 的土壤理化性质相近，供试土壤理化性质：土壤容 重约 1.34 g/cm3， 最大田间持水量约 24.3%， 有机质 质量分数约为 16.94 g/kg， 碱解氮约为 90.76 mg/kg， 速效磷约为180.42 mg/kg， 速效钾约为241.27 mg/kg， pH 值约为 6.8。采用“金鹏 1 号”番茄品种，供试肥 料为尿素、过磷酸钙和硫酸钾。为节省篇幅，下面 除特别指出是验证试验外均指初试验，最后再对两 试验的最终结果进行比较以验证初试验结果的准 确性。 农业水土工程 第 10 期 李建明等：水肥耦合对番茄光合、产量及水分利用效率的影响 83 1.2 试验设计 试验应用灌溉上限与施肥定额两因子，采用二 元二次正交旋转组合设计，各处理编码组合及对应 值如表 1。试验共设 16 个处理，3 次重复，随机区 组排列。小区长 7 m，宽 1.2 m，栽 25 棵苗子。各 小区之间埋 50 cm 深的塑料薄膜，以防水肥的相互 渗透造成对试验结果的影响。初试验番茄于 2013 年 3 月 9 日即幼苗生理苗龄 45 d、 五叶一心时定植， 单干整枝，7 穗果时摘心，于 2013 年 6 月 20 日拉 秧。验证试验于 2013 年 8 月 5 日苗龄 30 d、五叶 一心时定植，与初试验同样管理，2013 年 11 月 18 日拉秧。定植缓苗 10 d 后，利用以色列 Kibbutz Nahsholim 生产的 MixRite-2054 水肥一体化施肥灌 溉系统开始进行膜下滴灌水肥处理。设定各处理灌 溉下限均为田间持水量的 50%，灌溉上限分别为田 间持水量的 60%、66%、80%、94%、100%。施肥 采用 NP2O5K2O=2:1:2 的比例（根据前人试验 结论12及实际土壤地力状况等设定） ，根据作物的 需肥规律，采取少量多次的原则，除磷肥全部作基 肥一次性施入外，氮肥和钾肥分 5 次等量施入，作 基肥施入 1 次，在第 1、2、4、6 穗果膨大期随水 施入各 1 次，施肥前将肥料完全溶解于肥料罐中， 通过水肥一体化装置施入。使用 TDR 环境水分监 测仪（TDR 300，Spectrum Technologies, lnc.）随时 监测土壤水分含量，当土壤水分降至灌水下限时， 通过公式13M=rpshf (q1q2)/ （式中 M 为灌水量，m3；r 为土壤容重，为 1.34 g/cm3；p 为 土壤湿润比，取 100%；s 为灌水面积，m2；h 为灌 水计划层（苗期 0.1 m，结果前期 0.2 m，结果盛期 0.3 m） ；f 为田间持水量，取 24.3%；q1、q2 分别为 灌水相对田间持水量上限、下限，q2 取 0.5； 为 水分利用系数，取值 100%）补充至相应的灌溉上 限，测定每次滴灌时的滴孔流速与灌水时间并进行 统计，测出每个处理定植后整个生长时期的灌水量。 表 1 番茄水肥试验各处理编码组合及对应灌溉上限和施肥量 Table 1 Coding combination and its corresponding irrigation maximum and fertilizer amount of each treatment in the experiment of water and fertilizer coupling 处理 Treatment 编码组合 Coding combination 灌溉上限 Irrigation maximum/% 施肥量 Fertilizer amount/(kghm-2) 处理 Treatment 编码组合 Coding combination 灌溉上限 Irrigation maximum/% 施肥量 Fertilizer amount/(kghm-2) Q1 (1，1) 94 550:275:550 Q9 (0，0) 80 375:187:375 Q2 (1，-1) 94 200:100:200 Q10 (0，0) 80 375:187:375 Q3 (-1，1) 66 550:275:550 Q11 (0，0) 80 375:187:375 Q4 (-1，-1) 66 200:100:200 Q12 (0，0) 80 375:187:375 Q5 (-1.414，0) 60 375:187:375 Q13 (0，0) 80 375:187:375 Q6 (1.414，0) 100 375:187:375 Q14 (0，0) 80 375:187:375 Q7 (0，-1.414) 80 125:63:125 Q15 (0，0) 80 375:187:375 Q8 (0，1.414) 80 625:313:625 Q16 (0，0) 80 375:187:375 注：灌溉上限表示占田间持水量的百分比，灌水下限均为田间持水量的 50%。表中施肥量中的 3 个数值分别代表各处理每公顷施用 N、P2O5、K2O 的质量。 Note: Irrigation maximum is the percent comparing to the field water capacity, the irrigation lower limits of all treatment are 50% of the field water capacity. The fertilizer amount for each treatment in the table meant the amount of N, P2O5, K2O (kghm-2). 1.3 测定项目及方法 光合速率的测定：于 2013 年 5 月 30 日上午 09:0011:00（验证试验光合速率测定于 2013 年 11 月 3 日早上 09:00 至 11:30 进行）利用 3 台 LI-6400 型光合仪 （Li-6400， LI-COR 生物科学公司） 在每小区随机选取 5 株对其生长点下第 7 片功能叶 进行测量，此时已随水施肥 4 次， （2013 年 5 月 28 日进行第 3 次施肥） 。测量环境：温室温度在 26 28之间，空气相对湿度约为 65%，选择 LED 光 源，光照强度设定为 800 mol/(m2s)，CO2浓度等于 温室内自然浓度为(300320)10-6。为降低环境变 化带来的误差，采取 Z 字形测量法，即一次重复的 每一个处理测定一个数据即进入下一处理，全部处 理都测完一次后进入下一次循环，如此依次测完， 最后计算各小区平均值。 产量的测定：自收获期（2013 年 5 月 10 日）开 始，每隔 2 天采收一次成熟度一致的番茄，并分别 统计汇总，直至拉秧期（2013 年 6 月 20 日）采收 结束。验证试验于 2013 年 10 月 5 日开始收获，至 2013 年 11 月 20 日拉秧结束。 水分利用效率 WUE 即植株每蒸腾消耗 1 m3水 所生产的果实鲜质量，土壤含水率用 TDR 水分监 测仪测得，WUE=果实产量/(灌溉量+拉秧后 30 cm 厚土层土壤含水量定植前 30 cm 厚土层土壤含水 量)100% 1.4 数据处理 根据二元二次正交旋转组合设计的原理，采用 Excel2003、DPS7.05 进行数据分析并建模，利用 农业工程学报 2014 年 84 Matlab R2013a 及 Excel2003 软件对试验数据作图。 2 结果与分析 2.1 水肥耦合对番茄叶片光合速率、产量的效应 分析 2.1.1 叶片光合速率与产量关于灌水上限及施肥 量的回归模型建立及检验 通过对番茄的叶片光合及产量进行回归拟合， 建立光合速率、产量与灌水上限及施肥量的回归模 型如式（1） 、式（2） ： 2 121 2 212 =14.60.550.521.81 0.740.16 Yxxx xx x + 光 （1） 2 121 2 212 =7447.3505.4623.71164.3 841.524.1 Yxxx xx x + + 产 （2） 式中： Y光、 Y产分别为叶片的光合速率 （mol/(m2s)） 及产量（kg/667 m2）函数；x1、x2分别为灌溉上限 及施肥量的编码值（下同） 。 对式（1） 、式（2）进行显著性检验，其相关 系数 R2分别为 0.93、0.95，其显著性结果及因素互 作效果如表 2 所示。由表可知，式（1） 、式（2） 均达到极显著水平，表明灌溉上限、施肥量对番茄 叶片光合速率及产量形成具有显著影响。对其各项 系数进行检验知，各系数均达到显著或极显著水 平，灌溉上限及施肥量耦合对光合存在显著的负交 互效应，对产量具有显著的正交互效应。 表 2 光合速率及产量模型方差分析 Table 2 Variance and significant analysis of models for photosynthesis rate and yield 光合速率 Photosynthesis rate 产量 Yield 方差来源 Source F 值 F value P 值 P value F 值 F value P 值 P value 模型 Model 18.26 0.0025 7.27 0.001 x1 6.3215 0.0307 3.4286 0.0138 x2 5.6293 0.0391 5.222 0.0004 x12 67.8318 0.0001 18.1955 0.0001 x22 11.5012 0.0069 9.5043 0.0001 x1x2 6.5 0.0273 3.9 0.0115 残差 Residual error 2.3 0.156 1.46 0.18 失拟项 Lack of fit 0.34 0.79 0.31 0.82 式（1） 、式（2）一次项系数的大小及正负能 反映其主效应的正负与大小12，由此可知，灌溉上 限和施肥量对番茄的光合作用及产量均具有显著 的正效应，且对光合作用的影响表现为灌溉上限大 于施肥量，而对产量的影响则是施肥量大于灌溉 上限。 2.1.2 单因素效应分析 单因素分析是将分析因素以外的因素固定为 中间水平，仅考虑该单一因素对因变量的影响。分 别对式（1） 、式（2）进行降维处理得到灌溉上限 及施肥量对叶片光合速率的影响模型如式（3） 、式 （4） ，对产量的影响模型如式（5） 、式（6） ： 2 111=14.6 0.551.81Yxx+ 光 （3） 2 222=14.6 0.520.74Yxx+ 光 （4） 2 111=7447.3 505.41164.3Yxx+ 产 （5） 2 222=7447.3 623.7841.5Yxx+ 产 （6） 式中： 1 Y光、 2 Y光分别表示光合对灌溉上限及施肥量 的单效应函数； 1 Y产、 2 Y产则表示产量对水肥两因素 的单效应函数。 对上述单因子效应模型作图如图 1。 a. 光合速率 a. Photosynthesis rate b.产量 b. Yield 图 1 单因素对光合速率及产量的影响 Fig.1 Effect of single factor on photosynthesis rate and yield 由图 1a 可知，当施肥量处于中间水平时，光 合速率随着灌溉上限的上升呈现出逐步上升的趋 势，当灌溉上限编码值为 0.15（ （3）的顶点所对应 灌溉上限编码值）时光合速率达到最大，此后随着 灌溉上限的上升而快速降低。当灌溉量处于中间水 平时，光合速率随施肥量的增加先缓慢且较小幅度 第 10 期 李建明等：水肥耦合对番茄光合、产量及水分利用效率的影响 85 的下降后缓慢上升，当施肥量编码值为0.35 时光 合速率最低，图 1a 说明灌溉上限和施肥量对叶片 光合速率有一定的负相关效应。由图 1b 可知，水 肥两因子中任意一个因子编码值为 0 时，产量均随 另一因子的变化呈现开口向下的抛物线形状。当施 肥量处于中间水平时，灌溉编码值为1.4140.216 时产量随灌溉上限的上升而增加，当灌溉上限编码 值大于 0.216 时，产量逐渐下降，速度由慢变快， 说明过度干旱或过度滞水均会加剧作物的减产；当 灌溉上限处于中间水平时，番茄产量随施肥量的变 化趋势跟灌溉上限的大体一致，当施肥量编码值为 0.37 时产量最高，说明在一定范围内施肥量的增加 有利于产量的提高，施肥量太少或太多均会造成减 产。图 1b 也说明了灌溉上限和施肥量对叶片光合 速率有着一定的正交互效应。 2.1.3 边际效应分析 分别对上述单因素效应函数（3）（6）求导 得到番茄光合速率、产量随灌溉上限及施肥量编码 变化的边际函数（7）（10）如下，并作图如图 2 所示。 11= 3.620.55Yx+ 光 （7） 22=1.48 0.52Yx+ 光 （8） 11= 2328.6505.4Yx+ 产 （9） 22= 1683623.7Yx+ 产 （10） 式中： 1 Y光、 2 Y光表示光合对灌溉上限及施肥量的 边际函数； 1 Y产、 2 Y产表示产量对水肥二因素的边 际效应函数。 由图 2a 可知，番茄叶片边际光合速率随灌溉 上限及施肥量编码值的上升呈相反趋势。图上 Y 轴 上方表示对边际光合速率具有促进作用，下方表示 对边际光合速率具有抑制效果。当灌溉上限编码值 为1.4140.15 时，促进边际光合速率的增强，超 过该范围后具有抑制效果。当施肥量编码值为 1.4140.35 时对边际光合速率起抑制作用，在 0.351.414 时起促进作用。由图 2b 可知，当灌溉 上限编码值为1.4140.216 时，对边际产量具 有 促进作用，超过该范围后则抑制边际产量的形成。 当施肥编码值为1.4140.37 时，促进边际产量的 形成，超过该范围后效果相反。综上可知，当灌溉 上限编码值为1.4140.15，施肥量编码值为 0.350.37 时有利于光合速率的增强和产量的提高。 a.光合速率 a. Photosynthesis rate b.产量 b. Yield 图 2 光合速率与产量的边际效应分析 Fig.2 Marginal effect of photosynthesis rate and yield 2.1.4 水肥耦合对番茄叶片光合速率、产量的交 互作用分析 叶片的光合速率受环境多因子的影响，这些因 子并不是孤立存在的，它们之间必然存在着某种相 互促进或相互抑制的关系5。从图 3a 可知，光合速 率受灌溉上限及施肥量的交互影响。当施肥量一定 时，番茄叶片光合速率随灌溉上限的上升而先上升 后下降，变化趋势很明显。当灌溉上限编码值在 0 附近时，光合达到最高；当灌溉上限一定时，光合 速率均随施肥量的增加呈现缓慢先下降后上升的变 化趋势。由图 3b 可知，番茄产量随灌溉上限及施肥 量的耦合效应呈开口向下的凸面形状，灌溉上限、 施肥量过高或过低都会引起产量的降低。当灌溉量 和施肥量均处于最低水平时，产量最低。水肥任意 一因子处于最高水平时产量均很低，而当两者均处 于平均值附近时交互效果最显著，产量最高。当施 肥量一定时，番茄产量随灌溉上限的上升先上升后 下降，变化趋势很明显，当灌水上限编码值在 0 附近 农业工程学报 2014 年 86 时，产量达到最高；当灌溉上限一定时，产量随施肥量的变化同产量随灌溉上限的变化趋势大体一致。 a.光合速率 a. Photosynthesis rate b.产量 b. Yield 图 3 灌溉上限及施肥量对光合速率及产量的耦合效应 Fig.3 Coupling effect of irrigation and fertilizer on photosynthesis rate and yield 2.2 水肥耦合对番茄水分利用效率的影响分析 各处理的产量、水分利用效率如表 3。由表可 知，Q9Q16 的产量最高，其次是 Q1 和 Q8，Q5 的产量最低。同时 Q9Q16 的水分利用率也最高， 其次是 Q3 和 Q8，Q7 的最低。由水分利用效率 Q1Q2，Q3Q4，Q8Q9 知，当灌溉量一定时， 在一定范围内肥料的增施能提高作物对水分的吸 收利用， 肥料太高不利于水分的吸收； 同理， 由 Q1、 Q2 的水分利用率分别低于 Q3、Q4，且 Q6 的水分 利用率小于 Q9 知，当施肥量一定时，在一定范围内 增加灌溉量有利用水分利用率的提高，水分过高反 而会使水分利用率降低。在一定范围内，水肥对产 量的影响具有相互促进的关系，合理有效的水肥调 控措施是实现高产高效生产的前提与重要基础。 表 3 不同处理的产量及水分利用效率比较 Table 3 Comparison of yield and water utilization efficiency between different treatments 处理 Treatment 产量 Yield/(kg667 m-2) 水分利用效率 Water use efficiency/(kgm-3) 处理 Treatment 产量 Yield/(kg667 m-2) 水分利用效率 Water use efficiency/(kgm-3) Q1 6624 31.2 Q9 7447 42.3 Q2 5548 25.5 Q10 6947 41.2 Q3 5905 35.6 Q11 8297 43.2 Q4 4733 32.1 Q12 7306 42.0 Q5 3970 29.4 Q13 8306 45.0 Q6 5745 25.5 Q14 6989 41.0 Q7 4534 25.1 Q15 7906 43.0 Q8 6473 36.2 Q16 7447 41.4 2.3 水肥耦合对番茄叶片光合速率、产量、水分 利用效率的模拟寻优及试验结果验证 将灌水上限及施肥量分别设为 5 个水平，通过 对其模拟寻优得光合速率最高的灌溉上限、施肥量 的编码组合是（0，1.414） ，说明中水高肥有利于光 合速率的提高；得到番茄产量最高的灌溉上限、施 肥量的编码组合是（0，0） ，其产量远大于水肥编 码组合为（0，1.414）时的产量，说明中水中肥有 利于产量的提高，中水高肥虽然光合速率最高，但 使产量反而有所降低。当灌溉上限编码值为 0 时， 无论施肥量处于何编码值时光合速率速率均高于 灌溉上限非 0 时的光合速率，且当水分一定时，光 合速率随施肥量的变化很缓慢，说明当灌溉施肥组 合为（0，0）时，产量最高，光合速率也较高。考 虑到灌溉上限及施肥量的连续性，以省水省肥为根 本出发点，以高产为主要目标以获得最大经济效 益，通过计算机模拟寻优，结合上述主效应分析、 单因子效应分析结果及对光合、产量和水分利用率 第 10 期 李建明等：水肥耦合对番茄光合、产量及水分利用效率的影响 87 的综合分析，得出合理的灌溉施肥编码值范围是 （00.15， 0.350.37） ， 即灌溉上限为 80%82%， 施肥量为 N 313.75439.75 kg/hm2、 P2O5 156.55 219.19 kg/hm2、K2O 313.75439.75 kg/hm2。 利用上述最优水肥量组合进行同样的试验以 验证其结果的准确性，结果测得番茄的光合速率为 15.6 mol/(m2s)，最高产量与水分利用效率分别可 达 121.4 t/hm2、40.8 kg/m3，与初试验结果（产量和 水分利用效率最高分别达到 124 t/hm2、43.2 kg/m3） 相比有所降低但差异不显著，说明初试验结果具有 较高的准确性。 3 讨 论 水肥通过影响叶片色素9、气孔或非气孔因 素14以及叶片中的酶15等多种因素， 从而对植株的 光合作用造成影响，进而对其产量和水分利用率造 成影响。灌溉上限与施肥量对光合作用的影响是不 同的，水分对光合作用的影响重要性显著高于施肥 量5，这与本试验结果相似。本试验结果表明，中 水高肥处理光合速率最高。可能是由于适宜水分条 件下有利于提高气孔导度，在适宜条件下增施肥料 有利于提高叶绿素含量16，或者是中水高肥有利于 提高土壤微生物群落多样性和稳定性，利于土壤生 态环境的改善3，或是由于其有利于降低叶片中的 Pro 和 MDA 的含量，从而促进了作物的光合作用 和蒸腾作用17。水肥处理对光合作用的影响机制比 较复杂，有待今后的进一步研究。另外，本试验结 果还表明，过高或过低的水分对光合作用存在着显 著的负相关效应，均不利于光合速率的提高，这与 前人结果一致18-19，可能是因为水分和肥料对于叶 绿素的提高具有一定的拮抗作用18，合理的水肥调 控是提高光合指标的关键19。 产量与水分利用率是决定番茄栽培经济效益 的首要指标，提高产量与水分利用率是实现高产高 效的基础。水肥是影响番茄产量及水分利用率的重 要因素，发挥“以肥调水”对于提高作物的产量及 水分利用率有极其重要的作用20-21。已有研究表 明，施肥对提高番茄的产量和水分利用率的重要性 大于灌溉22。施肥提高作物水分利用率的机理是由 于其促进了作物的根系发育及对水分的吸收、提高 了作物的光合速率23，这在一定程度上解释了本试 验结果。同时，本试验结果也在某种程度上验证了 “有收无收在于水，多收少收在于肥”这句古谚的 合理性。通过通径分析表明，影响水分利用率最大 的是光合作用和蒸腾作用24。当灌水量一定时，水 分利用率与产量呈线性相关。作物产量与光合速率 不是简单的线性关系，而是开口向下的二次曲线关 系19，光合速率的适当提高有利于产量的增加，进 而促进水分利用率的提高。作物的产量和水分利用 率与水分含量呈开口向下的抛物线关系8，水肥互 作对作物的产量和水分利用率有显著的影响25，这 与本试验结果一致。本试验结果还指出，当水分一 定时，产量随肥料的增加呈开口向下的抛物线状， 可能是过低或过高的肥料均不利于植株对水分的 吸收和利用，从而造成减产，这与赵志华等的研究 结果类似26。 李波等7已有研究结果表明，当开花坐过期灌 溉下限取 60%田间持水量， 结果期灌溉上限取 90% 田间持水量有利于产量与水分利用效率的提高，产 量 最 高 约 达 91.7 t/hm2， 水 分 利 用 效 率 达 27.51 kg/m3。 当 施N 409.041 kg/hm2、 K2O 436.563 kg/hm2时，番茄的产量较高，水分利用率 较高，经济效益最好6。本试验结果表明，当施肥 量为 N 313.75439.75 kg/hm2、P2O5156.55 219.19 kg/hm2、K2O 313.75439.75 kg/hm2，灌溉 下限和上限分别为 50%和 80%82%时，经换算， 产量和水分利用效率最高分别达到 124 t/hm2、 43.2 kg/m3，经济效益最好。试验结果与李波等7 相近，表明在节水节肥的同时，达到了高产高效的 目的。 此外，本试验采用大棚膜下滴灌，就灌溉上限 及 N:P2O5:K2O=2:1:2 施肥两因素对番茄叶片光 合、产量及水分利用效率的影响进行了综合研究， 得出了它们之间的相互影响关系。而以前的试验多 为灌溉定额及普通施肥或配方施肥对番茄单一或 少数指标的影响5,7-8。然而，由于一些处理方法和 测量环境条件等的不同，可能导致与李波等7的少 数研究结果不太一致，对于灌溉上限及定量施肥对 番茄水肥利用效率还有待进一步的研究。 4 结 论 1）建立了灌溉上限及施肥量对番茄光合与产 量影响的模型，两模型达到显著水平，R2分别等于 0.93 和 0.95。 对试验最优水肥组合范围进行验证知， 结果具有较高的重现性，表明模型较准确，能够对 实际生产进行预测。 2）番茄的光合作用随灌溉上限的增加而先上 升后降低，变化趋势较快，随施肥量的变化趋势则 相反；灌溉上限对光合作用的重要性大于肥料，两 者存在显著的负交互作用。番茄的产量与水分利用 率均随灌溉上限及施肥量的增加而先上升后下降， 施肥量对产量和水分利用效率的影响大于灌溉上 农业工程学报 2014 年 88 限，两者存在显著的正交互作用。水肥通过影响作 物的光合作用进而对产量与水分利用率产生影响， 它们之间具有相互影响、相互制约的关系。 3）通过计算机模拟寻优，得出理想的灌溉施 肥方案为：灌溉上限为 80%82%田间持水量，灌 溉下限为 50%田间持水量，施肥量为 N 313.75 439.75 kg/hm2，P2O5156.55219.19 kg/hm2：K2O 313.75439.75 kg/hm2。在此条件下，番茄的光合 速率可达到 15.6 mol/(m2s)，产量与水分利用率分 别达 124 t/hm2和 43.2 kg/m3，有利于实现设施栽培 的高产、高效生产。 参 考 文 献 1 Hebbar S S, Ramachandrappa B K, Nanjappa H V, et al. 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