一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法技术

本发明专利技术公开了一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，该方以番茄为研究材料，设计水肥田间试验，通过对作物生长、土壤水分和养分的动态监测，研究不同水肥耦合效应对植株生长产量、品质及水肥吸收利用的影响，并采用主成分分析法、灰色关联度分析法和多元回归分析法，综合评价不同水肥处理对杨凌地区温室番茄高产、优质、高效生产潜力的影响，提出满足高产优质高效的灌溉施肥制度，为番茄生产中科学、合理的水肥管理和提高水肥利用率提供一定的理论依据。同时为水肥一体化智能型自动系统的形成提供依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业
，具体地说，涉及一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法.
技术介绍
作物生产过程中水资源匮缺，肥料浪费，环境污染问题严重，水肥效应在旱地大田作物上的研究大量发展，近些年关于温室蔬菜水肥耦合效应的研究也迅速发展，这对于节约水肥资源，提高蔬菜产量和品质都具有较大的经济效益、社会效益和生态效益，同时也存在很多不足。我国水资源严重短缺，但是农业用水过程主要还是传统的大水漫灌，喷灌、滴灌等先进的节水灌溉技术在我国占总灌溉面积的比例还很小，尤其是地势起伏比较大的地区仍沿用地面灌溉。因此在我国发展节水灌溉，提高农业生产力的潜力很大。水和肥是决定农业生产力的两个重要因子，二者作用的发挥存在着强烈的相互依赖性。适宜的水肥条件有利于作物生长。土壤水分状况决定着作物从土壤中吸收养分的能力，施肥效果与土壤含水量呈正相关；土壤肥力增加有利于作物吸水，提高水分有效利用率，肥料供应不足时，水分的作用也会受到限制(高亚军等2006)。在干旱地区，推广灌溉施肥可以改良土壤，调节农田土壤氮、磷、钾的含量(Al-Zu’bi2007)。以水促产可以降低蔬菜硝态氮含量、改善品质(王朝辉等1997)。灌溉在满足作物对水分需求的同时，还可起到培肥地力、调节地温、淋洗土壤盐分等作用。如果灌溉与施肥在时间、数量和方式方法上配合不当，则会降低水分和肥料的有效利用效率，增加损失，造成土壤盐渍化、水资源等环境污染，产品中硝酸盐含量增加，降低蔬菜品质(陈国安2000；胡承孝和邓波儿1997；张新明等2002；Cardenasetal.1999；Teietal.1999)。因此，开展不同水肥管理对蔬菜土壤及植物系统的综合影响研究是十分必要和迫切的。番茄是我们生活中是最重要的蔬菜之一，也是我国北方地区日光温室栽培的主要蔬菜作物之一。番茄色泽鲜艳，营养丰富，且生长发育对水分要求较高(Baueretal.1997)。番茄红素具有独特的抗氧化能力，能有效减少肺癌、直肠癌等多种癌症的发病机率(李曙轩1979)，是一种具有很高的经济价值和营养保健价值的蔬菜。而且由于蔬菜作物生物学产量高、生长速度快、组织柔嫩、生长期间水分蒸腾量大等，加之蔬菜作物根系分布较浅，对土壤水分吸收、利用能力差，在生产过程中要求灌水量大、灌水次数频繁(任华中和黄伟2001)。所以膜下滴灌施肥技术应运而生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，结合国内外灌溉施肥制度的研究成果，针对农作物生产过程中水资源匮缺，肥料浪费，环境污染问题严重，以及目前温室蔬菜水肥控制、水肥耦合机理研究以及对作物品质和生态环境的研究缺陷。其具体技术方案为：一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，包括以下步骤：步骤1、试验设计试验设滴灌施肥和常规施肥两种施肥方式，以S1和S2表示，每种施肥方式下设灌水量和施肥量两个因素，灌水量设高、中、低3个水平，分别为：W1，100％ET0；W2，75％ET0；W3，50％ET0；施肥量设高、中、低3个水平，分别为：F1，N240-P2O5120-K2O150kg/hm2；F2，N180-P2O590-K2O112.5kg/hm2；F3，N120-P2O560-K2O75kg/hm2，其中，ET0为温室参考作物蒸发蒸腾量，F1为推荐施肥量，共18个处理，每个处理重复3次，随机区组排列；小区长6m，宽3.75m，面积22.5m2，小区间采用60cm隔水板做防渗隔离，小区采用当地典型的沟垄覆膜种植模式，番茄起垄时一管两行布置，行距50cm，株距45cm，每个小区定植78株；3月21日定植，7月16日收获，次年3月31日定植，7月24日收获，番茄五叶一心时移入日光温室内，定植和缓苗时灌水40mm；定植和缓苗时共灌水40mm；处理开始后平均每7d灌1次水，7d的每日蒸发蒸腾量由温室HOBO气象站采集，ET0计算根据日光温室Penman-Monteith修正公式；每株留四穗果，从定植到拉秧，2012和2013年W1、W2和W3灌水总量分别为262、206.6和151mm，279.54、219.66和159.77mm；每个灌水处理小区的首部单独安装了水表，仅灌水不施肥时，所有灌水处理同时进行，用水表精确控制每个灌水处理的水量；番茄的生长具有阶段性，滴灌施N、P2O5和K2O肥分5次施入，依次为定植后10d、定植后25d、第一、二、三穗果实膨大期，施肥比例为1:1:2:2:2；常规施肥磷肥全部基施，氮肥和钾肥基施1/3，第一穗果膨大期和第二穗果膨大期分别追施1/3；步骤2、样品采集21、植物样品采集植株样品采集分5个时期进行，分别为开花坐果期、第一穗果膨大期、第二穗果膨大期、第三穗果膨大期和收获期；每个处理随机选取3株，取样后立即带回实验室，将根、茎、叶、果分开，根系用清水冲洗干净；22、根系样品采集2012年收获期和2013年进行根系样品的采集，在五个取样时期，以植株为中心，在60cm×40cm×60cm的样方内，将整根取出，去除杂物，用清水冲洗，每个处理取3次重复；23、土壤样品采集为了研究滴灌不同施肥方式下土壤中养分的空间分布情况，分四次取土，分别于第二次、第三次、第四次滴灌施肥前和收获后进行，每个处理的取样点从滴头正下方开始，沿垂直滴灌带纵向方向分10、20、30、40、60cm取5个测点，沿水平方向分0、15、30cm取3个测点，共15个测点；步骤3、测定各项指标31、土壤水分：每次灌水前和灌水后用TRIME-T3管式土壤水分仪每隔10cm测土壤体积含水率，测至90cm；探管埋设在垂直滴灌管5cm处；32、株高、茎粗、叶片数：每个处理选3株用标签标记，每隔15-20天用卷尺测定植株株高，用游标卡尺测定茎粗，用计数法测定番茄叶片数；33、叶片扩展速率：从植株底部向上数至第8个叶片进行标记，番茄定植后，每隔20天分别测定各叶片的叶长L和叶宽W，计算叶面积S，每个处理重复3次；34、植株干物质量：将根、茎、叶、果分开，称鲜重后放入烘箱，在105℃杀青30min，然后于75℃烘至恒质量；35、根系特性分析：采用EPSONPerfectionV700进行根系扫描，并利用WinRHIZOPro软件进行分析，得到总根长、总根表面积，总根体积等各项特征参数；36、产量：每个处理小区取3个重复，每个重复标记12株，每次收获时将各计产小区分别计数和称重，计算产量；37、品质：在第一穗果和第三穗果膨大期，选择各处理中发育状况一致的果实，测定番茄品质；取2次测定的平均值作为最终品质；其中可溶性固形物采用RHBO-90型号手持折射仪测定；可溶性糖采用硫酸-蒽酮比色法测定；维生素C采用钼蓝比色法测定；番茄红素采用EV300PC型号紫外-可见分光光度计法；硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定；有机酸采用0.1mol/LNaOH滴定法；38、叶绿素：2012年用SPAD分析仪测定叶片的SPAD值，每个处理标记3株，每株选一片叶子，每片叶测量3个点，取其平均值；2013年用浸提法测定，取0.1g番茄叶片，加入10mL96％乙醇避光过夜浸提，叶片组织变白后定容至25mL，过滤后静置，分别在波长665nm、649nm和470nm下比色测量；39、土壤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、试验设计试验设滴灌施肥和常规施肥两种施肥方式，以S1和S2表示，每种施肥方式下设灌水量和施肥量两个因素，灌水量设高、中、低3个水平，分别为：W1，100％ET0；W2，75％ET0；W3，50％ET0；施肥量设高、中、低3个水平，分别为：F1，N240‑P2O5120‑K2O150kg/hm2；F2，N180‑P2O590‑K2O112.5kg/hm2；F3，N120‑P2O560‑K2O75kg/hm2，其中，ET0为温室参考作物蒸发蒸腾量，F1为推荐施肥量，共18个处理，每个处理重复3次，随机区组排列；小区长6m，宽3.75m，面积22.5m2，小区间采用60cm隔水板做防渗隔离，小区采用当地典型的沟垄覆膜种植模式，番茄起垄时一管两行布置，行距50cm，株距45cm，每个小区定植78株；3月21日定植，7月16日收获，次年3月31日定植，7月24日收获，番茄五叶一心时移入日光温室内，定植和缓苗时灌水40mm；定植和缓苗时共灌水40mm；处理开始后平均每7d灌1次水，7d的每日蒸发蒸腾量由温室HOBO气象站采集，ET0计算根据日光温室Penman‑Monteith修正公式；每株留四穗果，从定植到拉秧，2012和2013年W1、W2和W3灌水总量分别为262、206.6和151mm，279.54、219.66和159.77mm；每个灌水处理小区的首部单独安装了水表，仅灌水不施肥时，所有灌水处理同时进行，用水表精确控制每个灌水处理的水量；番茄的生长具有阶段性，滴灌施N、P2O5和K2O肥分5次施入，依次为定植后10d、定植后25d、第一、二、三穗果实膨大期，施肥比例为1:1:2:2:2；常规施肥磷肥全部基施，氮肥和钾肥基施1/3，第一穗果膨大期和第二穗果膨大期分别追施1/3；步骤2、样品采集21、植物样品采集植株样品采集分5个时期进行，分别为开花坐果期、第一穗果膨大期、第二穗果膨大期、第三穗果膨大期和收获期；每个处理随机选取3株，取样后立即带回实验室，将根、茎、叶、果分开，根系用清水冲洗干净；22、根系样品采集2012年收获期和2013年进行根系样品的采集，在五个取样时期，以植株为中心，在60cm×40cm×60cm的样方内，将整根取出，去除杂物，用清水冲洗，每个处理取3次重复；23、土壤样品采集为了研究滴灌不同施肥方式下土壤中养分的空间分布情况，分四次取土，分别于第二次、第三次、第四次滴灌施肥前和收获后进行，每个处理的取样点从滴头正下方开始，沿垂直滴灌带纵向方向分10、20、30、40、60cm取5个测点，沿水平方向分0、15、30cm取3个测点，共15个测点；步骤3、测定各项指标31、土壤水分：每次灌水前和灌水后用TRIME‑T3管式土壤水分仪每隔10cm测土壤体积含水率，测至90cm；探管埋设在垂直滴灌管5cm处；32、株高、茎粗、叶片数：每个处理选3株用标签标记，每隔15‑20天用卷尺测定植株株高，用游标卡尺测定茎粗，用计数法测定番茄叶片数；33、叶片扩展速率：从植株底部向上数至第8个叶片进行标记，番茄定植后，每隔20天分别测定各叶片的叶长L和叶宽W，计算叶面积S，每个处理重复3次；34、植株干物质量：将根、茎、叶、果分开，称鲜重后放入烘箱，在105℃杀青30min，然后于75℃烘至恒质量；35、根系特性分析：采用EPSON Perfection V700进行根系扫描，并利用Win RHIZO Pro软件进行分析，得到总根长、总根表面积，总根体积等各项特征参数；36、产量：每个处理小区取3个重复，每个重复标记12株，每次收获时将各计产小区分别计数和称重，计算产量；37、品质：在第一穗果和第三穗果膨大期，选择各处理中发育状况一致的果实，测定番茄品质；取2次测定的平均值作为最终品质；其中可溶性固形物采用RHBO‑90型号手持折射仪测定；可溶性糖采用硫酸‑蒽酮比色法测定；维生素C采用钼蓝比色法测定；番茄红素采用EV300PC型号紫外‑可见分光光度计法；硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定；有机酸采用0.1mol/L NaOH滴定法；38、叶绿素：2012年用SPAD分析仪测定叶片的SPAD值，每个处理标记3株，每株选一片叶子，每片叶测量3个点，取其平均值；2013年用浸提法测定，取0.1g番茄叶片，加入10mL 96％乙醇避光过夜浸提，叶片组织变白后定容至25mL，过滤后静置，分别在波长665nm、649nm和470nm下比色测量；39、土壤硝态氮、速效磷和有效钾含量：将土样风干磨细，过5mm筛，然后用2mol/LKCL溶液浸提(干土5g，土液比1:10)，再用流动分析仪测定土壤中硝态氮(NO3‑‑N)的含量；用0.5mol/L NaHCO3溶液和无磷活性炭浸提，...

【技术特征摘要】
1.一种膜下滴灌温室番茄水肥调控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、试验设计试验设滴灌施肥和常规施肥两种施肥方式，以S1和S2表示，每种施肥方式下设灌水量和施肥量两个因素，灌水量设高、中、低3个水平，分别为：W1，100％ET0；W2，75％ET0；W3，50％ET0；施肥量设高、中、低3个水平，分别为：F1，N240-P2O5120-K2O150kg/hm2；F2，N180-P2O590-K2O112.5kg/hm2；F3，N120-P2O560-K2O75kg/hm2，其中，ET0为温室参考作物蒸发蒸腾量，F1为推荐施肥量，共18个处理，每个处理重复3次，随机区组排列；小区长6m，宽3.75m，面积22.5m2，小区间采用60cm隔水板做防渗隔离，小区采用当地典型的沟垄覆膜种植模式，番茄起垄时一管两行布置，行距50cm，株距45cm，每个小区定植78株；3月21日定植，7月16日收获，次年3月31日定植，7月24日收获，番茄五叶一心时移入日光温室内，定植和缓苗时灌水40mm；定植和缓苗时共灌水40mm；处理开始后平均每7d灌1次水，7d的每日蒸发蒸腾量由温室HOBO气象站采集，ET0计算根据日光温室Penman-Monteith修正公式；每株留四穗果，从定植到拉秧，2012和2013年W1、W2和W3灌水总量分别为262、206.6和151mm，279.54、219.66和159.77mm；每个灌水处理小区的首部单独安装了水表，仅灌水不施肥时，所有灌水处理同时进行，用水表精确控制每个灌水处理的水量；番茄的生长具有阶段性，滴灌施N、P2O5和K2O肥分5次施入，依次为定植后10d、定植后25d、第一、二、三穗果实膨大期，施肥比例为1:1:2:2:2；常规施肥磷肥全部基施，氮肥和钾肥基施1/3，第一穗果膨大期和第二穗果膨大期分别追施1/3；步骤2、样品采集21、植物样品采集植株样品采集分5个时期进行，分别为开花坐果期、第一穗果膨大期、第二穗果膨大期、第三穗果膨大期和收获期；每个处理随机选取3株，取样后立即带回实验室，将根、茎、叶、果分开，根系用清水冲洗干净；22、根系样品采集2012年收获期和2013年进行根系样品的采集，在五个取样时期，以植株为中心，在60cm×40cm×60cm的样方内，将整根取出，去除杂物，用清水冲洗，每个处理取3次重复；23、土壤样品采集为了研究滴灌不同施肥方式下土壤中养分的空间分布情况，分四次取土，分别于第二次、第三次、第四次滴灌施肥前和收获后进行，每个处理的取样点从滴头正下方开始，沿垂直滴灌带纵向方向分10、20、30、40、60cm取5个测点，沿水平方向分0、15、30cm取3个测点，共15个测点；步骤3、测定各项指标31、土壤水分：每次灌水前和灌水后用TRIME-T3管式土壤水分仪每隔10cm测土壤体积含水率，测至90cm；探管埋设在垂直滴灌管5cm处；32、株高、茎粗、叶片数：每个处理选3株用标签标记，每隔15-20天用卷尺测定植株株高，用游标卡尺测定茎粗，用计数法测定番茄叶片数；33、叶片扩展速率：从植株底部向上数至第8个叶片进行标记，番茄定植后，每隔20天分别测定各叶片的叶长L和叶宽W，计算叶面积S，每个处理重复3次；34、植株干物质量：将根、茎、叶、果分开，称鲜重后放入烘箱，在105℃杀青30min，然后于75℃烘至恒质量；35、根系特性分析：采用EPSONPerfectionV700进行根系扫描，并利用WinRHIZOPro软件进行分析，得到总根长、总根表面积，总根体积等各项特征参数；36、产量：每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张富仓，邢英英，张燕，向友珍，李志军，吴悠，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61