随着经济和人民生活水平的提高,蔬菜消费量日益增加,以设施蔬菜栽培为主的蔬菜生产在我国北方地区迅速发展。但由于利益的驱使,为获取高产在设施蔬菜生产中长期“大水大肥,不用问人”的水肥管理导致设施蔬菜产量低、品质劣、土壤可持续生产能力下降。2007年和2008年在中国科学院安塞野外试验站内日光温室隔水小区中,以日光温室黄瓜、番茄为试材,设计了3个不同的水分水平(Wh:90%-100%;Wm:70%-80%;Wl:50%-60%)和2个肥料水平(Fh: 600 kgN?hm-2+420 kgP2O5?hm-2;Fl: 420 kgN?hm-2+294 kg P2O5?hm-2)共6个处理的随机区组试验,分析了水肥处理对日光温室黄瓜和番茄植株生长发育、果实产量、品质及土壤温度、理化性质和生物特性的影响。主要研究结果如下:1.通过分析水肥水平对黄瓜和番茄叶片保护酶特性、果实品质以及产量的影响,提出了优质、丰产和提高水分利用效率的水肥组合。当土壤相对含水量(SRWC)水平相同时,Fh处理(600 kgN?hm-2+420 kgP2O5?hm-2)比Fl处理(420 kgN?hm-2+294 kg P2O5?hm-2)叶片SOD(超氧化物歧化酶)和POD(过氧化物酶)活性增强,Pn(净光合速率)增加,叶面积及叶片扩展速率增加,而初期和盛期叶片抗脱水能力降低;经济产量高、耗水量少、WUE(水分利用效率)高;黄瓜品质指标(糖、氨基酸、硝酸盐和蛋白质含量)都提高,Vc含量降低;番茄果实品质指标(糖、有机酸、氨基酸、Vc和可溶性蛋白质)降低。随SRWC的增加,初瓜期和盛瓜期叶面积及叶片扩展速率增加,盛瓜期叶片抗脱水能力降低;黄瓜和番茄产量提高、植株耗水量增加、WUE降低。当土壤相对含水量为70%-80%时,黄瓜叶片CAT(过氧化氢酶)活性最高而POD活性最低、初瓜期和后期叶片抗脱水能力最强;番茄叶片保护酶(POD、CAT、SOD)活性和后期叶片保水能力最高、而MDA(丙二醛)含量最低;黄瓜和番茄果实中糖和可溶性蛋白质含量较高、品质较优。逐步线性回归分析叶片生理特性对产量的影响显示,黄瓜叶片POD活性、叶片扩增速率、叶片抗脱水能力和叶片净光合速率对黄瓜产量的影响最大。番茄叶片SOD活性、叶面积、叶片扩增速率、叶片抗脱水能力对番茄产量的影响显著。运用灰色关联分析黄瓜和番茄产量、品质和水分利用效率的综合评价,土壤相对含水量为70% -80%,施600 kg N?hm-2+420 kgP2O5?hm-2的WmFh处理对黄瓜(关联系数0.81202)和番茄(关联系数0.78291),相比于其它水肥处理,综合评价最好,能实现高产、优质、高效生产。2.分析了水肥处理对N、P利用效率和土壤可持续生产潜力的影响。灌溉量增加,土壤相对含水量(SRWC)增加,N、P肥当季利用率提高;当土壤相对含水量相同时,施肥量增加,N、P肥当季利用率降低。N素(P素)利用率与经济产量呈正相关。水肥处理两年后日光温室内土壤有机质、全N、速效N(NO3--N,NH4+-N)、全P、速效P都有不同程度提高。Fh处理比Fl处理土壤有机质、全N、速效N(NO3--N,NH4+-N)、全P、速效P和N素表观残留量都增加;灌溉量增加,土壤中全N和硝态氮淋溶流失增多,黄瓜和番茄产量提高,干物质积累多,随植株带离土壤的N、P增加,因此,土壤N素表观损失增加,而土壤全P、速效P、全N、NO3--N降低。3.就水肥处理对土壤生物环境的影响进行了系统分析,提出了优化土壤生物环境的水肥管理方案。水肥处理改变土壤的水、热和养分环境,随土壤相对含水量增加,耕作层地温降低,但地温波动幅度小,土壤蔗糖酶、脲酶和中性磷酸酶活性提高;增加施肥量,平均地温也降低,但为植株生长和微生物繁殖提供了充足C/N营养,促进微生物多样性发展,土壤呼吸和土壤中活性碳含量增加,土壤中蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性增强。土壤中生物特性之间相互关联,共同影响土壤生物环境。灰色关联度综合评价水肥处理对黄瓜和番茄土壤生物环境的影响,土壤相对含水量70%-80%,施肥量为600 kgN?hm-2+420 kgP2O5?hm-2的WmFh处理在黄瓜结瓜期(关联系数0.9099),番茄结果期(关联系数0.91448),表明,该处理土壤酶活性强、土壤中活性碳含量高,土壤呼吸较强,微生物多样性、均匀度高,为土壤微环境发展提供了较优越的条件,生物环境综合评价最优,为地上部植株的高效、优质生产提供了有力保障。而土壤相对含水量50%-60%,施肥量为420 kgN?hm-2+294 kgP2O5?hm-2的WlFl处理在黄瓜结瓜期(关联系数0.78074)和番茄结果期(关联系数0.7812),排序最差,土壤生物环境差。4.采用灰色关联分析方法对不同水肥管理模式的优劣进行了综合评价,筛选出黄瓜和番茄优质、高效和可持续生产的水肥管理模式。以黄瓜和番茄植株生理特性、产量、品质、水肥利用效率以及土壤可持续生产潜力为基础进行灰色关联分析,结果表明,土壤相对含水量70%-80%,施肥量600 kgN?hm-2+420 kgP2O5?hm-2的WmFh处理在黄瓜优质、高效、可持续生产评价中(关联系数0.81202),而番茄中关联系数为0.78291),关联系数都较高,综合评价较好,能实现黄瓜和番茄优质、高效和可持续生产;土壤相对含水量50%-60%,施肥量420 kgN?hm-2+294 kgP2O5?hm-2的WlFl处理在黄瓜和番茄生产中应该淘汰。