（1）研究背景及意义

近年来，我国农田化肥施用量逐年增加。过量施肥带来的环境问题引起了广大科研机构、农业行政部门的关注。研究表明，无论施用有机肥还是无机肥（化肥）都会改变土壤的理化性质，长期施用化肥对土壤的负面影响较多，诸如土壤板结、酸化、养分利用率下降等；而施用生物有机肥，能降低木薯地土壤容重，提高土壤孔隙度，增加土壤通气性，提高土壤有机质和氮、磷、钾含量（罗兴录等，2008；田小明等，2014）。有机肥施用能够提高氮肥利用效率，减少农田氮素的氨挥发、渗漏、径流损失（Klemedtsson L et al，1987；陈贵等，2017）向土壤中添加有机肥料可以显著地提高土壤微生物生物量碳、氮的含量以及土壤酶活性（罗兴录等，2008；田小明等，2014），而土壤微生物和酶是影响土壤微生态环境的重要因素，同时还是植物营养元素的活性库（田小明等，2014；Klemedtsson L et al，1987）。因此，向土壤中添加适当的有机肥，是确保农田稳定产出的重要手段之一。金沙江干热河谷地区是我国冬早蔬菜的主产区，其中以番茄种植面积最大。番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）属茄科（Solanaceae）番茄属（Lycopersicon）植物，富含人体需要的各种营养物质，如有机酸、可溶性糖、维生素C等，加之其产量高，在金沙江干热河谷区的水肥需要量也较其他蔬菜高。为追求更高的经济效益，菜地的化肥施用量是普通大田作物的数倍，开展减量施肥对番茄产量和施肥对土壤环境的影响研究，可为金沙江干热河谷区冬早蔬菜种植、平衡施肥、农业面源污染等提供科学依据。

（2）材料与方法

番茄的种植密度为31200株/hm2。灌水方式为滴灌。第一种灌水模式（W1）以当地农民的灌水习惯为依据，即在无有效降水的条件下，每隔5天灌水一次，每次灌水2h，采用北京东方润泽生态科技股份有限公司生产的智墒TM云享版实时检测土壤水分；第二种灌水模式（W2）以土壤墒情监测实时数据为依据，进行灌水。当土壤含水率达田间持水量的70%时进行灌水，灌溉上限为田间持水量的90%。

试验设置4个有机肥施肥梯度，有机肥为腐熟的养分，分别为对照（M0）：不施有机肥；处理1（M1）：7500kg/hm2；处理2（M2）：15000kg/hm2；处理3（M3）：22500kg/hm2。并根据番茄长势，在整个生长季分别施用磷酸一铵25kg，“拉菲庄园”9.7kg，硫酸钾27.1kg，“两氮一芯”62.5kg，施肥面积为2亩。化肥施用时间和数量均一致，每个试验小区面积为2.5m×3m，每个处理3个重复。在最后一次番茄采收结束后，取整株番茄枝条，茎、叶分别单独装袋，采用烘干法测定番茄地上生物量，番茄产量则以鲜重计算，在每次番茄成熟时，采成熟的番茄称重计量，数据处理在Spss软件中进行，采用LSD法进行齐性检验。

（3）结果与分析

不同灌水方式和有机肥施用量均未改变番茄（拉比）的果实形状，均为椭圆形果实（表4-8）。在W1灌水模式下，有机肥对番茄叶片生物量的影响显著，在两种灌水模式下，番茄叶片生物量随着有机肥施用量的增加而增加。W1灌水处理的小区中，W1M2处理的番茄单产和单株产量最高，分别比不施有机肥的W1M0提高4.52t/hm2和最高144.53g/株。而W1M3的单产和单株产量则最低，甚至低于不施有机肥处理的W1M0，其单产和单株产量分别比W1M0低15.18t/hm2和486.34g/株。这表明，在W1灌水模式下，有机肥的施用量为15000kg/hm2时，可显著提高番茄的单株产量和亩产；而当有机肥施用量为22500kg/hm2（M3）时，W1M3的番茄亩产量和单株产量以及单果重都显著降低，W1M3的单产仅为W2M3的61.37%。在W1灌水模式下，采用M1和M2的有机肥施用量，番茄的单株产量和亩产量随施肥量的增加而增加，M2施肥模式的成本较高，经济效益不如M1，但差异并不显著。

表4-8　不同灌水和有机肥施肥量的番茄果实形态特征

在W2灌水模式下，有机肥的施用量可以显著增加番茄的亩产、单株产量以及单果重。与不施有机肥的W2M0相比，W2M3单产比W2M0增加了44.77t/hm2，增产46.27%；单果重增加了20.64g，增加16.27%。W2M3处理的叶、茎生物量、单果重、单株产量、亩产量均显著高于W2M0。可以看出，番茄对有机肥的需求旺盛，在水源充足的情况下，增加有机肥的施用量，可显著增加番茄的亩产、单果重以及商品果的比例（表4-9）。(www.daowen.com)

表4-9　不同有机肥施肥量和灌水对番茄产量的影响

注：同行不同小写字母差异显著（P=0.05）

W2M0、W2M1的单产和单株均低于W1M0、W1M1，表明W1M1的水肥耦合优于W2M1，常规的灌水模式不宜投入过多的有机肥，在该灌水模式下，有机肥的施用量为15000kg/hm2时，对干热河谷地区反季番茄的增产较为有利。在W2灌水模式下，土壤水分的供应充足，有机肥的量对番茄增产有显著影响，W2M3和W2M2的单株和亩产量显著高于W2M1和W2M0。在M0和M1两个施肥梯度下，W1的灌水方式比W2更有利于提高反季番茄的单株产量和单位面积产量。而在M2、M3的两个施肥梯度下，则是W2灌水模式下的番茄经济效益要好于W1。总的说来，W2M3处理的番茄经济效益最佳，W1M3的最差（表4-10）。

表4-10　不同灌水施肥的番茄经济效益（单位：万元/hm2）

注：不同灌水和施肥模式的番茄，日常管理均统一进行，即打药、施肥、人工均是一致的，差异主要体现在灌水量、有机肥施用量和番茄的商品果比例

（4）讨论与结论

滴灌施肥不仅可以减少水肥的浪费，还可以提高作物产量（邢英英等，2016），与低灌水下限相比，中灌水下限和高灌水下限处理均可以显著增加番茄的株高、叶面积、干物质量和产量（袁宇霞等，2013）。在本研究中，剔除自然降雨，W1灌水处理的年灌水量422mm，W2的灌水量为377mm，W2M2、W2M3的番茄产量和地上干物质质量均高于W1M2和W1M3，而W1M0、W1M1的番茄产量则分别高于W2M0和W2M1。由此可以看出，在干热河谷地区，高水高肥并不一定带来番茄的增产，若水肥施用不当，相反会使番茄产量显著降低，如W1M0的产量显著高于W1M3。传统的灌水方式不能完全满足作物对水分的需求规律，由于土壤水分的变异较大，会影响作物对养分的吸收，不能完全发挥有机肥、化肥对农作物增产的效果，甚至会导致作物减产。在W1M3处理中，就存在水资源的利用不合理，在灌水后2天时间内，水分供给充足，甚至会有浪费，而在灌水后的第4天，这时的土壤含水量显著过低，就会成为影响番茄对养分的吸收关键因子。高亚军对玉米的研究表明，不论供肥量多少，各生育时期的土壤水分状况对最终玉米籽粒产量都有显著或极显著的影响（高亚军等，2006）。在本研究中，尚未开展土壤水分与有机肥（羊粪）是否对番茄的生长产生毒害效应的研究，也未开展灌水频率、灌水量与有机肥施用量之间的关系研究，以致未能阐释W1M3处理中，番茄产量、茎叶生物量、单株产量均最低。而上述未能阐释的科学问题也将是未来几年内的研究重点。在干旱半干旱地区，合理施肥不仅是增产的需要，更是抗旱保收的需要（高亚军等，2006），当施肥不足、或阶段性水分供应不足时，就会对作物产量和品质产生显著影响。如在W1灌水模式中，不施有机肥的W1M0的经济效益最佳。