天津市濱海地區(qū)制種黃瓜適宜滴灌灌溉指標(biāo)的研究

(天津市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，天津 300192)

天津地處華北平原東部，年平均降水量為492 mm，人均水資源擁有量為160 m3，僅為全國(guó)人均水資源量的6%，是一個(gè)資源型缺水型城市。農(nóng)業(yè)用水占全市用水的50%，農(nóng)業(yè)用水矛盾日益突出，發(fā)展現(xiàn)代化節(jié)水農(nóng)業(yè)勢(shì)在必行[1]。滴灌作為一種先進(jìn)的灌溉方式在高效利用水資源方面起到了重要作用，目前，滴灌已在經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。滴灌可使水分和養(yǎng)分直接均勻地輸送到作物根系層，同時(shí)能夠維持良好的透氣性，從而優(yōu)化了作物根系環(huán)境，為提高作物產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)[2-3]。

黃瓜是我國(guó)的主要蔬菜作物之一，也是我國(guó)設(shè)施栽培面積最大的蔬菜作物。天津的黃瓜育種技術(shù)一直在我國(guó)處于領(lǐng)先地位，先后育成了津研、津雜、津春、津優(yōu)、津綠、津美等系列優(yōu)質(zhì)、多抗的黃瓜良種，黃瓜種業(yè)已成為天津市優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的社會(huì)效益[4]。但是，在制種黃瓜生產(chǎn)實(shí)際中灌溉依然采用大水漫灌的方式，有滴灌設(shè)備的仍缺乏合理的節(jié)水滴灌制度。目前，有關(guān)設(shè)施蔬菜滴灌方面的研究已報(bào)道了許多，主要涉及滴灌灌水量[5-6]、灌水頻率[7-8]、滴頭間距和流量[9-10]、滴灌土壤濕潤(rùn)體[11-12]及水鹽運(yùn)移[13-14]等方面，然而，關(guān)于制種黃瓜滴灌制度的研究十分欠缺。針對(duì)天津黃瓜種業(yè)日益蓬勃發(fā)展與水資源緊缺的雙重需要，研究滴灌在制種黃瓜上的應(yīng)用十分必要。因此，本試驗(yàn)以天津?yàn)I海地區(qū)制種黃瓜為研究對(duì)象，研究了5種灌溉制度對(duì)制種黃瓜生長(zhǎng)及種子產(chǎn)量的影響，旨在為提出制種黃瓜的合理滴灌制度提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2015年3—7月在天津市武清區(qū)黃瓜研究所瑞奇溫室進(jìn)行。供試作物為黃瓜親本“津優(yōu)308”，耕層土壤(0～20 cm)pH值為7.87，全鹽含量0.66%，有機(jī)質(zhì)含量2.2%，水解氮含量448.9 mg/kg，速效磷含量219.8 mg/kg，速效鉀含量826.5 mg/kg，容重1.30g/cm3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

黃瓜種子在3月26日進(jìn)行直播，待黃瓜長(zhǎng)至5～6片葉時(shí)開(kāi)始處理。試驗(yàn)共5個(gè)處理，分別為常規(guī)畦灌處理(ck1)、常規(guī)滴灌處理(ck2)、節(jié)水滴灌處理1(T1)、節(jié)水滴灌處理2(T2)及節(jié)水滴灌處理3(T3)，具體灌溉制度見(jiàn)表1。試驗(yàn)為小區(qū)試驗(yàn)，每個(gè)小區(qū)面積為3.9 m×10 m，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。滴灌處理均采用滴灌系統(tǒng)，并安裝了精度為0.000 1 m3的水表。試驗(yàn)過(guò)程中除灌水管理不同外，其余田間管理一致。

表1 不同水量灌溉處理的灌溉制度比較

處理 5至6片葉—授粉前 授粉后 每次灌溉量(mm )灌水次數(shù)(次)每次灌溉量(mm)灌水次數(shù) (次)灌溉總量 (mm)比ck減少百分比 (%)ck145.0645.04630ck218.01022.51054313.9T112.01018.01043830.5T29.01012.01034844.8T36.0109.01028854.4

黃瓜種子3月31日出苗，4月22日前畦灌處理共灌水4次累計(jì)180 mm，滴灌處理共灌水4次累計(jì)138 mm；滴灌方式不同灌水量處理4月22日第1次分處理灌水，6月2日進(jìn)行授粉后第1次灌水，所有處理7月5日進(jìn)行收獲；定植密度為40 020株/hm2；其它方面按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)措施進(jìn)行管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

處理開(kāi)始后每處理選取10株代表性植株定期觀測(cè)植株高度；植株收獲后每小區(qū)測(cè)定黃瓜種子產(chǎn)量及產(chǎn)量組成(瓜條數(shù)、單瓜籽粒重)換算成單株瓜條數(shù)、單瓜籽粒重和每公頃種植產(chǎn)量；統(tǒng)計(jì)不同處理整個(gè)生育期的灌水量計(jì)算灌溉水利用率，灌溉水利用率=每公頃種子產(chǎn)量/整個(gè)生育期灌水總量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010軟件以及SPSS 17.0軟件，株高數(shù)據(jù)處理間方差分析采用多重比較Tukey檢驗(yàn)在p<0.05水平上進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水量灌溉對(duì)制種黃瓜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從制種黃瓜株高數(shù)據(jù)(表2)可以得出，總體來(lái)說(shuō)，與對(duì)照ck1相比，采用滴灌方式ck1和T12個(gè)處理未顯著影響制種黃瓜株高，但進(jìn)一步減少灌溉量的T2和T3處理會(huì)顯著降低黃瓜的株高，而且生長(zhǎng)周期的延長(zhǎng)，這種影響表現(xiàn)得越明顯，與ck1相比，2處理最終的株高分別減少20.5%和24.8%。

2.2 不同水量灌溉對(duì)制種黃瓜種子產(chǎn)量及產(chǎn)量組成的影響

由黃瓜種子產(chǎn)量結(jié)果(表3)得出，相比于畦灌ck1處理，其它4個(gè)采用滴灌的處理種子產(chǎn)量都顯著增高，ck2、T1、T2及T3處理分別增產(chǎn)39.5%、57.9%、21.1%及15.8%；在4個(gè)滴灌處理中，T1處理的種子產(chǎn)量最高，在此基礎(chǔ)上，灌水量減少(T2和T3)或增加(ck1)均會(huì)造成黃瓜種子減產(chǎn)，說(shuō)明T1的灌溉量對(duì)于種子產(chǎn)量的形成是合適的，過(guò)多或過(guò)少均可能對(duì)此不利。另外，相比于4個(gè)滴灌處理，畦灌處理ck1的單株瓜條數(shù)并不低，所以畦灌下單株種子產(chǎn)量低的原因主要和較低的單瓜籽粒重有關(guān)。

表2 不同水量灌溉對(duì)制種黃瓜植株高度的影響

處理株高(cm)5/55/266/197/5ck156.8a145.8a183.4a207.5ack250.4ab139.6ab181.3a210.6aT154.6ab148.4a181.7a199.6abT257.8a135.2ab156.0ab165.0bcT345.0b127.2b142.3b156.0c

注：表中同列數(shù)據(jù)不同小寫(xiě)字母表示5%差異顯著。下同。

表3 不同水量灌溉對(duì)制種黃瓜種子產(chǎn)量及產(chǎn)量組成的影響

處理單瓜籽粒重(g)單株瓜條數(shù)(個(gè)/株)種子產(chǎn)量(kg/hm2)比ck增加(%)ck13.42c2.78ab380.2dck25.76a2.30 b530.3b39.5T14.84b3.10a600.3a57.9T25.32b2.16b460.2c21.1T35.06b2.18b440.2c15.8

2.3 不同水量灌溉對(duì)制種黃瓜灌溉水利用率的影響及經(jīng)濟(jì)效益分析

從制種黃瓜灌溉水利用率(種子產(chǎn)量與灌水總量的比值)及經(jīng)濟(jì)效益分析數(shù)據(jù)(表4)可以得出，相比于畦灌ck1處理，4個(gè)滴灌處理(ck1、T1、T2及T3)雖然灌水量分別減少13.9%、30.5%、44.8%及54.4%，但是灌溉水利用效率均顯著提高，分別增加61.9%、127.3%、119.4%及153.7%，并且經(jīng)濟(jì)效益增加明顯，除去滴灌設(shè)備成本，收入增加分別為34.5萬(wàn)元、52.0萬(wàn)元、17.0萬(wàn)元/hm2及12.0萬(wàn)元/hm2。說(shuō)明制種黃瓜使用滴灌有很大的節(jié)水增效增收的潛力，但在滴灌模式下制種黃瓜灌溉水利用率高未必經(jīng)濟(jì)效益高，兩者存在一定的矛盾。從灌溉水利用率和經(jīng)濟(jì)效益綜合來(lái)看，T1處理既維持了較高的灌溉水利用率，又實(shí)現(xiàn)了最大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 討論與結(jié)論

有結(jié)果表明，滴灌與傳統(tǒng)畦灌方式相比灌水量顯著減少，灌溉水的深層滲漏顯著降低，極大地提高了灌溉水的利用效率，而且還能提高作物產(chǎn)量[15]。本試驗(yàn)在制種黃瓜上也得到了類似的結(jié)果，相比于傳統(tǒng)畦灌，采用滴灌方式，灌水量控制在288～630 mm，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水13.9%～54.4%，種子產(chǎn)量增加15.8%～57.9%，灌溉水利用率提高61.9%～153.7%，增收12.0萬(wàn)元～52.0萬(wàn)元/hm2；黃瓜制種采用滴灌技術(shù)增產(chǎn)的原因可能是：滴灌以點(diǎn)滴方式滲水浸潤(rùn)土壤，不破壞土層，表土疏松，有利于根系生長(zhǎng)發(fā)育；保水保肥效果好，可有效避免水肥流失，水肥利用率高；滴灌較畦灌可降低空氣相對(duì)濕度，減少病蟲(chóng)害的發(fā)生發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)水、增產(chǎn)、增效及提高種子質(zhì)量[16]。

表4 制種黃瓜灌溉水利用率及經(jīng)濟(jì)效益分析

處理灌溉總量(mm)比ck減少(%)灌溉水利用率(kg/mm)比ck增加(%)經(jīng)濟(jì)收入(元/hm2) 滴灌設(shè)備成本(萬(wàn)元/hm2)比對(duì)照增收(萬(wàn)元/hm2)ck630—0.60d—95.0——T154313.90.98c61.9132.6334.5T243830.51.37b127.3150.1352.0T334844.81.32b119.4115.1317.0T428854.41.53a153.7110.1312.0

注：該品種黃瓜種子市場(chǎng)價(jià)2 500元/kg。

在灌溉方式確定的前提下，合理灌溉是協(xié)調(diào)作物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的重要措施，灌水量過(guò)多或過(guò)少都將影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，最終造成產(chǎn)量的損失。通過(guò)確定灌水量來(lái)優(yōu)化作物灌溉是水分高效利用的關(guān)鍵技術(shù)[17-19]。有研究表明，灌水量的減少并不總是降低產(chǎn)量，適度缺水反而有利于某些作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的增加，適度灌溉往往可以在不減產(chǎn)或增產(chǎn)的前提下，水分利用率顯著提高[20-21]，本試驗(yàn)在制種黃瓜也得到相似的結(jié)果，采用滴灌方式，制種黃瓜減少灌水量，雖然會(huì)提高水分利用率，但會(huì)在一定程度上抑制植株生長(zhǎng)，造成黃瓜種子減產(chǎn)，不利于增產(chǎn)增收；灌水量增加也會(huì)造成黃瓜種子一定程度減產(chǎn)，不利于水分利用率的提高，也不利于經(jīng)濟(jì)效益的最大化。綜合來(lái)看，采用滴灌方式，待黃瓜長(zhǎng)至5～6片葉時(shí)，在授粉之前每次適宜灌溉量12 mm，授粉之后每次適宜灌溉量18 mm，灌水間隔為3 d，整個(gè)生育期灌溉總量為438 mm，如此既維持了較高的灌溉水利用率，又實(shí)現(xiàn)了最大的經(jīng)濟(jì)效益，從而實(shí)現(xiàn)制種黃瓜節(jié)水豐產(chǎn)的效果。另外，本試驗(yàn)主要研究了不同灌溉制度對(duì)制種黃瓜種子產(chǎn)量及水分利用率的影響，不同灌溉制度對(duì)黃瓜種子質(zhì)量的影響還需進(jìn)一步研究，本試驗(yàn)為下一步開(kāi)展相關(guān)研究提供了參考依據(jù)。