灌水時期和灌水量對盆栽制種黃瓜種子產(chǎn)量及水分利用效率影響

梁新書，廉曉娟，王 艷,楊 軍，王正祥，張余良

(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492 mm，人均水資源擁有量為160 m3，僅為全國人均水資源量的6%，是一個資源型缺水型城市。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)勢在必行[1]。水分是影響作物生長發(fā)育的重要因素，合理灌溉是協(xié)調(diào)作物營養(yǎng)生長和生殖生長的重要措施，灌水量過多或過少都將影響作物生長發(fā)育，最終造成產(chǎn)量的損失。通過確定灌水時間和灌水量來優(yōu)化作物灌溉是水分高效利用的關(guān)鍵技術(shù)[2～4]。

黃瓜是我國的主要蔬菜作物之一，也是我國設(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)勢產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和巨大的社會效益[5]。針對天津黃瓜種業(yè)日益蓬勃發(fā)展與水資源緊缺的雙重需要，研究制種黃瓜的合理灌溉制度十分必要。關(guān)于節(jié)水灌溉在設(shè)施黃瓜生產(chǎn)中的應(yīng)用研究報道有很多[6～11]，但關(guān)于制種黃瓜合理的灌水時期和灌水量的研究十分欠缺。因此，本試驗以制種黃瓜為研究對象，采用盆栽試驗的方法研究了不同時期和不同灌水量對制種黃瓜生長及種子產(chǎn)量的影響，旨在為制種黃瓜的合理灌溉提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

試驗于2015年3月至7月在天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院武清創(chuàng)新基地黃瓜研究所瑞奇溫室進行。試驗為盆栽試驗，以黃瓜親本“津優(yōu)308”為研究對象?；ㄅ枰?guī)格：頂圓直徑40 cm，底圓直徑20 cm，高30 cm。盆栽土壤為溫室內(nèi)過2 cm篩的風(fēng)干土，裝土前每盆底部鋪一層3 cm厚的石子以便多余水分通過，每盆裝土26.5 kg。黃瓜種子在3月26日進行直播，每盆2粒，灌水2 L。待黃瓜長至5～6片葉時，開始處理。試驗共7個處理，設(shè)2個控水時期(5～6片葉到黃瓜授粉前，授粉后)，每個控水期分4個灌溉水平，其中，以T3處理作為對照處理。具體設(shè)計見表1，每個處理3次重復(fù)，每個重復(fù)10盆。

黃瓜種子3月31日出苗，4月3日后每隔3 d灌水2 L，4月28日第一次分處理灌水，灌水間隔4 d，6月2日授粉后第一次灌水，灌水間隔2 d，6月27日最后一次澆水，7月5日進行收獲，其它方面按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)措施進行管理。處理開始后定期觀測植株長勢，包括株高及莖粗；使用葉綠素儀測定葉片SPAD值。最終測定黃瓜種子產(chǎn)量及產(chǎn)量組成(單株結(jié)瓜數(shù)、單瓜結(jié)籽數(shù)、千粒重、單株種子產(chǎn)量)。

表1 不同處理下制種黃瓜生育期灌水量的比較

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010以及Spss17.0，處理間方差分析采用多重比較Tukey檢驗在p<0.05水平上進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水時期和灌水量對制種黃瓜生長參數(shù)的影響

通過對各處理下黃瓜生長參數(shù)利用Tukey法進行多重比較分析后(圖1，表2，表3)可以得出，灌水時期和灌水量處理顯著影響了制種黃瓜的株高和莖粗，并且對株高的影響比莖粗更加顯著，而對葉片葉綠素含量無顯著影響?？偟脕碚f，隨著處理時間的增加，T1處理的株高值一直處于最低值，其它處理之間的植株生長差異不顯著。從最后一次測量的株高結(jié)果看，與對照T3相比，在授粉前減少灌水量，特別是T1處理會顯著抑制植株高度，在授粉前增加灌水量(T4)對株高無顯著影響；而在授粉后無論增加還是減少灌水量均對植株高度均無顯著影響。說明在減少相同灌水量的條件下，黃瓜不同生育期對水分虧缺的敏感性不同，與授粉后(T5)相比，黃瓜對授粉前減少水分(T1)敏感性更強，如果授粉前水分過度虧缺，株高將顯著抑制。

圖1 灌水時期和灌水量對制種黃瓜植株高度(cm)的影響注：圖中不同小寫字母表示處理間5%差異顯著，下同。

表2 灌水時期和灌水量對制種黃瓜植株莖粗的影響 (mm)

注：表中同列數(shù)據(jù)不同小寫字母表示5%差異顯著，下同。

表3 灌水時期和灌水量對制種黃瓜葉片SPAD值的影響

2.2 灌水時期和灌水量對制種黃瓜種子產(chǎn)量的影響

通過對制種黃瓜種子產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行方差分析后結(jié)果顯示(圖2)，不同灌水量顯著影響單株制種黃瓜種子產(chǎn)量，與對照T3相比，在授粉前和授粉后減少灌水量(T1、T2和T5)均顯著降低黃瓜種子產(chǎn)量，三個處理比對照T3分別減少95.7%、82.0%和60.5%，并且授粉前水分虧缺對種子產(chǎn)量影響更大；無論在授粉前還是授粉后增加灌水量均對種子產(chǎn)量影響不大。說明制種黃瓜如果在授粉前產(chǎn)生水分虧缺，將導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)。

圖2 灌水時期和灌水量對制種黃瓜種子產(chǎn)量的影響

2.3 灌水時期和灌水量對制種黃瓜種子產(chǎn)量組成的影響

另外，從產(chǎn)量組成數(shù)據(jù)(表4)可以得出，不同處理顯著影響了單株結(jié)瓜數(shù)和單瓜結(jié)籽數(shù)，對種子千粒重?zé)o顯著影響。與對照T3相比，在授粉前減少灌水量(T1和T2)顯著降低了單株結(jié)瓜數(shù)和單瓜結(jié)籽數(shù)，授粉前增加灌水量影響不顯著；在授粉后不同灌水量對黃瓜種子產(chǎn)量組成影響不顯著。此結(jié)果與種子產(chǎn)量數(shù)據(jù)相類似，說明制種黃瓜在授粉前對水分虧缺更敏感，授粉前減少灌水量會導(dǎo)致單株結(jié)瓜數(shù)和單瓜結(jié)籽數(shù)減少，進一步影響種子產(chǎn)量。

表4 灌水時期和灌水量對制種黃瓜種子產(chǎn)量組成的影響

2.4 灌水時期和灌水量對單株制種黃瓜灌溉水利用率的影響

由不同處理下制種黃瓜灌溉水利用率(單株黃瓜種子產(chǎn)量與單株灌水總量的比重)數(shù)據(jù)(圖3)可以得出，與對照T3相比，雖然在授粉前T1和T2分別減少了12.9%和6.5%的灌水量，但兩者均顯著降低了制種黃瓜灌溉水利用率，兩個處理比對照T3分別減少95.1%和80.8%，這一結(jié)果引起的原因主要是由于授粉前灌水量減少所引起的嚴(yán)重減產(chǎn)導(dǎo)致的；而在授粉后灌水量減少(T5和T6)也使灌溉水利用率有一定的降低，但是不顯著；在授粉前還是授粉后增加灌水量均沒有顯著影響灌溉水利用率。說明制種黃瓜授粉前是水分利用的關(guān)鍵期，此時減少灌水量，將導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)，不僅不能提供水分利用率，反而會大大地降低水分利用率。

圖3 灌水時期和灌水量對制種黃瓜灌溉水利用率的影響

3 討論與結(jié)論

合理灌溉是協(xié)調(diào)作物營養(yǎng)生長和生殖生長的重要措施。生產(chǎn)型黃瓜結(jié)果期存在持續(xù)坐果的表現(xiàn)，而一般情況下制種黃瓜植株授粉后進入結(jié)果期只保留2個健壯的黃瓜果實用來制種。由于制種黃瓜植株生長發(fā)育的進程與周期發(fā)生了改變，因此在相應(yīng)的灌溉制度方面制種黃瓜的與生產(chǎn)型黃瓜也存在很大差異。

筆者試驗中，制種黃瓜不同生育期對水分供應(yīng)變化的響應(yīng)存在差異，授粉前是響應(yīng)水分虧缺的敏感期，此時減少灌水量會導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)82.0%～95.7%，進而灌溉水利用率也非常低。這是因為在作物水分敏感期水分供應(yīng)不足會使作物生育后期自動調(diào)節(jié)和補償供應(yīng)能力較弱，進而導(dǎo)致大量減產(chǎn)[12]。授粉后植株黃瓜植株對水分虧缺的敏感性減弱，但此時減少灌水量也會在一定程度上降低種子產(chǎn)量和灌溉水利用率。無論在授粉前還是授粉后增加灌水量均沒有顯著提高種子產(chǎn)量影響，而使灌溉水利用率有一定的降低。

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[13,14]，試驗中，當(dāng)制種黃瓜長至5～6片葉時，在授粉前適宜的灌水量為每株2～3 L，灌水間隔4 d，在授粉后適宜的灌水量為每株3L，灌水間隔2 d，可以保證制種黃瓜種子豐產(chǎn)和節(jié)水的良好效果。雖然本試驗制種黃瓜的合理灌溉制度數(shù)據(jù)來自于盆栽試驗，但為優(yōu)化制種黃瓜節(jié)水灌溉方案提供了數(shù)據(jù)支撐，對水資源匱乏地區(qū)制種基地種子的可持續(xù)生產(chǎn)具有重要的意義。