水肥气热耦合灌溉温室番茄增产机理和品质及模型研究

The development of facilities agriculture is of great significance to solve the issues of "agriculture, countryside and farmers" by Ningxia's drought, cold, windy climate and long wintertime. The project aimed at a scientific question of interactive effects on Water-fertilizer-air-temperature Coupling of Tomato in greenhouse. By means of technical route of multiple-cross research and combinating of theory and test, try barrels, pit, indoor experiments and field experiments. Seeking to regression general rotational combination design, the computer numerical simulation as a means, Researching on Water-fertilizer-air-temperature Coupling on the mechanism of yield-increasing、quality and mathematical model of Tomato in greenhouse. Illustrating Water-fertilizer-air-temperature Coupling on the mechanism of yield-increasing and improving quality, mathematical model of Tomato under drip irrigation under mulch. Revealing water demand regulation of Water-fertilizer-air-temperature Coupling of Tomato in greenhouse. Setting up mathematical model of Water-fertilizer-air-temperature Coupling. Determining the optimized combination of factors of Water-fertilizer-air-temperature Coupling in greenhouse, which can provide a basis of the spreading of Water-fertilizer-air-temperature irrigating and facility agriculture.

宁夏为气候干旱、寒冷、多风、冬季时间较长地区，发展设施农业对解决“三农”问题具有重大意义。本项目针对温室水肥气热耦合灌溉通量相互作用的科学问题，采用多学科交叉研究，理论和试验相结合，试桶、试坑、室内实验和小区试验相结合的技术路线，以回归通用旋转组合设计、计算机数值模拟为手段，开展温室水肥气热耦合灌溉对番茄增产机理和品质及其数学模型影响的研究，阐明膜下滴灌条件下水肥气热耦合灌溉番茄的增产机理、提升番茄品质的机理，揭示温室水肥气热耦合灌溉条件下番茄的需水需肥规律，建立温室水肥气热耦合灌溉数学模型，确定温室水肥气热耦合灌溉各因素优化组合方案，为温室水肥气热耦合灌溉推广和设施农业产业发展提供理论依据。

本项目针对宁夏贺兰县非耕地日光温室沙土地漏水漏肥严重、当地地下水矿化大、水肥气热未进行综合调控的实际问题，采用四因素三水平正交设计和四因素五水平二次通用旋转组合设计方法，系统地进行了温室膜下滴灌水肥气热耦合对西瓜、甜瓜、黄瓜、番茄、辣椒生长机理、光合、产量及品质的影响试验研究。其主要研究成果如下： .（1）阐明了膜下滴灌条件下水肥气热耦合滴灌番茄、西瓜、黄瓜、甜瓜、辣椒的增产机理。通过春夏茬试验得出：水肥气热各因素最优水平组合的产量比对照产量增加30.33%-34.76%。其增产机理是：通过水肥气热优化组合，使水肥气热协同工作，促进西瓜新陈代谢、生长发育及光合作用，从而达到优质增产的目的。.（2）阐明了膜下滴灌条件下水肥气热耦合滴灌番茄、西瓜、黄瓜、甜瓜、辣椒的提质机理。通过春夏茬试验得出：水肥气热各因素最优水平组合的VC、可溶性糖、总酸和可溶性固形物分别比对照处理增加40.39%-43.17%、13.53%-16.51%、8.82%-10.29%和14.46%-15.57%。提高品质的机理是：通过水肥气热优化组合，改善西瓜生长环境，提高西瓜品质。.（3）揭示了温室水肥气热耦合滴灌条件下番茄、黄瓜、西瓜、甜瓜、辣椒的需水需肥需气需热规律。通过春夏茬西瓜正交试验得出：产量最高的参考处理为T8，与最优组合为A3B2C1D3吻合，即灌溉定额为6026 m3/hm2、施肥量为75 kg/hm2，溶解氧为6.5 mg/L，地热管水温为36 ℃时西瓜产量最高，为73842.42 kg/hm2。通过春夏茬西瓜通用旋转试验得出：最高产量时（70020.20 kg/hm2）的各个因素组合为灌溉定额6026 m3/hm2、施肥量75 kg/hm2、溶解氧7.5 mg/L和地热管水温30 ℃。全生育期80天，灌水28次，施肥6次，加气12次；加热51天。.（4）建立了温室番茄、西瓜、黄瓜、甜瓜、辣椒水肥气热耦合灌溉数学模型，根据对模型解析，得出在产量大于60807.27 kg/hm2条件下的水肥气热最优组合方案为灌溉定额 5352.02～5499.18 m3/hm2、施肥量61.84～66.49 m3/hm2、溶解氧7.42～7.58 mg/L和地热管水温29.17～30.83 ℃。. 本研究为温室蔬菜水肥气热盐耦合滴灌推广以及提质增效提供了理论依据。