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设施栽培已成为我国北方蔬菜生产的主要形式。为了追求高收益,过量的水肥施用已成为普遍现象。这不仅造成了蔬菜产量和品质下降及水肥资源浪费,而且多余的水肥通过重力作用向深层土壤渗透,造成潜在地下水污染等危害。同时,华北地区强烈的气候干旱化趋势使地下水超采严重,地下水系统不断退化,水资源供需矛盾突出,严重制约了设施农业的发展。因此,优化施肥和灌水对于减少水肥资源浪费、提高水肥生产力、保证蔬菜产量和品质,促进设施农业的可持续发展至关重要。番茄作为我国设施栽培中种植面积最广泛的蔬菜,对土壤养分和水分变化非常敏感。本研究以设施番茄为研究对象,在不同灌水量下,通过施用不同配比和用量的控释肥,探究施肥、灌水及水肥耦合作用对番茄产量、品质及土壤环境的影响机理。主要研究结果如下:（1）明确了不同灌水量和控释氯化钾施用量对番茄生长及水肥利用效率的影响。在控释氯化钾（CRK）施用量相同的条件下,灌水量减少20%处理较常规灌水和灌水量减少40%处理在3个番茄生长季平均产量和钾肥利用率分别提高了5.3%～10.0%和4.9～6.9个百分点。在相同灌水量条件下,CRK减量20%处理较其他CRK处理3年番茄平均产量和水分利用率分别提高了5.3%～10.4%和6.5%～11.5%。CRK和灌水量分别减量20%的处理较其他施钾处理番茄3年的平均产量提高了8.0%～23.7%,而且果实中维生素C含量平均提高8.9%～28.3%;可溶性糖含量平均提高2.3%～25.3%;可溶性固形物含量平均提高3.5%～15.5%;此外,该处理提高了番茄生育期土壤速效钾供应,降低了过氧化氢和丙二醛含量,提高了叶片、根系生长素含量和抗氧化酶活性,在满足根系对钾素的吸收时降低了脂质过氧化伤害,为番茄产量和品质的提高提供了保障。（2）探讨了不同灌水量下控释氯化钾对土壤细菌群落结构及代谢物的影响。在土壤水分充足和不足两种条件下,施用控释氯化钾处理土壤细菌16S r DNA基因拷贝数较施用普通氯化钾处理分别增加了4.2%和15.7%。当灌水量减少40%时,施用控释氯化钾显著提高了变形菌门（Proteobacteria）、β-变形杆菌科（Betaproteobacteriales）和伯克氏菌科（Burkholderiaceae）等细菌类群的相对丰度。通过土壤代谢组学分析,控释氯化钾的施用显著调控了N-聚糖生物合成代谢途径（N-glycan biosynthesis）,阿特拉津降解、视黄醇代谢途径（atrazine degradation,retinol metabolism）,角质、琥珀和蜡的生物合成途径（cutin,suberine and wax biosynthesis）以及鞘脂代谢途径（sphingolipid metabolism）等。此外,施用控释氯化钾可以通过降低细胞膜脂过氧化和维持细胞膜的完整性来提高细胞抵御土壤水分亏缺。通过共生网络分析发现在亏缺灌溉条件下施用控释氯化钾形成了更为复杂的共生网络,并且含有更多正相关的细菌类群,显著提高土壤细菌抵御水分胁迫的能力。（3）探明了不同灌水量和控释掺混钾肥对番茄产量、品质和水肥利用率的影响。在2020～2021年,番茄产量和品质随灌水量和CRK掺混比例的增加均表现出先增加后降低的趋势。在相同灌水量条件下,与施用全量CRK、60%CRK与40%氯化钾（KCl）的控释掺混肥相比,施用80%CRK与20%KCl的控释掺混肥在2年番茄生长季平均产量、水分利用效率和钾肥利用率分别提高了2.9%～6.4%、3.2%～6.9%和6.9～11.7个百分点,而且番茄果实品质也得到不同程度的提升。在相同CRK与KCl掺混比例的条件下,灌水量减少20%处理较其他灌水量处理在两个番茄生长季平均产量和钾肥利用效率分别提高了3.1%～6.2%和6.5～10.2个百分点。研究表明,在灌水量减少20%条件下施用80%CRK与20%KCl的控释掺混肥番茄长势最好,较其他施钾处理平均产量和钾肥利用效率分别提高了4.6%～18.9%和11.5～34.2个百分点、果实维生素C含量平均提高9.3%～25.3%、果实可溶性糖含量平均提高10.2%～20.0%,同时改善了关键生育期叶片rubisco活性和渗透调节物质含量,提高了根叶的细胞分裂素和赤霉素含量,并降低了过氧化氢和丙二醛积累,最终提高了叶片光合速率,促进了有机物质在果实中的累积。（4）阐明了适宜灌水量下控释掺混氮肥减量对番茄生长及土壤氮素供应的影响。在等氮量条件下,与常规施肥处理相比,随控释尿素所占掺混比例的增加,番茄产量、净收益呈现先升高后下降的趋势。控释尿素与普通尿素掺混比例为7?3的处理最佳,较常规施肥、控释尿素与普通尿素掺混比例为4?6和全量控释肥处理产量分别增加9.2%～25.2%、4.6%～15.0%和1.9%～7.3%,净收益分别增加3.7%～33.6%、5.9%～19.1%和2.5%～9.6%。氮肥减量15%,控释尿素与普通尿素掺混比例为7?3的处理产量和净收益均为最高,分别为128908 kg hm-2和310817元hm-2;同时该处理在提高果实品质和增强土壤氮素供应方面优势明显。控释肥、控释掺混肥与灌水量的耦合作用使肥料养分释放特征与番茄需求对养分的要求特征相匹配,在提高番茄产量和品质的同时,提高了水肥利用效率并节约了水肥资源。研究结果为提高设施番茄产量、品质和水肥利用效率提供了技术支持,为设施番茄施肥和灌溉技术提供了理论指导。