日光溫室冬春茬黃瓜滴灌的肥水優(yōu)化管理

李若楠，黃紹文，史建碩，王麗英，唐繼偉，張懷志，袁碩，翟鳳芝，任燕利，郭麗

日光溫室冬春茬黃瓜滴灌的肥水優(yōu)化管理

李若楠1,2，黃紹文1，史建碩2，王麗英2，唐繼偉1，張懷志1，袁碩1，翟鳳芝2，任燕利2，郭麗2

（1中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2河北省農林科學院農業(yè)資源環(huán)境研究所，石家莊 050051）

【】明確滴灌黃瓜不同生育階段適宜的土壤含水量指標和土壤氮素供應值，優(yōu)化關鍵生育時期肥水施用，為保障設施黃瓜綠色生產與高產提供科學依據。供試作物為日光溫室冬春茬黃瓜。在相同基肥用量下，滴灌追肥設計低量（W1）、中量（W2）、高量（W3）3個灌水量和低量（F1）、中量（F2）、高量（F3）3個施肥量，共9個肥水組合處理。分生育階段分析產量、品質、養(yǎng)分吸收量與肥水用量、主根區(qū)（0—40 cm）土壤含水量及養(yǎng)分供應水平的響應關系。（1）與W1處理相比，W2、W3處理商品瓜總產量顯著增加，增幅11.1%—12.8%，其中W3處理第1、2次肥水管理期間商品瓜產量顯著降低，降幅10.4%—17.7%，W2、W3處理第6—8、10—12和14—16次肥水管理期間商品瓜產量分別增加10.8%—26.2%、21.2%—40.3%和33.5%—46.4%；W2、W3處理氮、磷、鉀總吸收量顯著增加，增幅分別為17.9%—20.2%、28.3%—36.3%、25.9%—33.7%，其中進入產瓜盛期后，階段養(yǎng)分吸收量增加顯著；W2、W3處理產瓜期間主根區(qū)平均體積含水量增加4.2—6.4個百分點，保持在相對含水量79%—87%；果實含水量增加0.2—0.3個百分點，但果實可溶性固形物、硝酸鹽、可溶性糖、Vc含量分別下降7.4%—10.1%、0.9%—5.4%、5.9%—6.2%、5.5%—12.8%；產瓜期間主根區(qū)硝態(tài)氮含量降低9.1%—68.0%；灌水利用效率下降31.1%—49.3%。（2）與F1處理相比，F2、F3處理商品瓜總產量增加4.0%—7.9%；氮、磷、鉀總吸收量顯著增加，增幅分別為9.7%—13.1%、7.9%—11.8%、12.6%—17.3%；F2、F3處理產瓜期間主根區(qū)硝態(tài)氮含量增加38.0%—162.0%，分別保持在24.6—47.9、27.3—72.2 mg·kg-1；但果實硝酸鹽含量增加5.5%—14.6%，肥料利用效率下降32.1%—47.8%。（3）從全生育期角度綜合肥水效應，W2F2處理能保持較高產量、肥水利用效率和較優(yōu)品質，同時降低土壤氮素殘留，為冬春茬黃瓜兼顧綠色生產與高產的滴灌肥水用量。高產（170—180 t·hm-2）溫室滴灌冬春茬黃瓜3月下旬至4月下旬（產瓜初期）、4月下旬至5月中旬（產瓜盛期前期）、5月中旬至6月中旬（產瓜盛期）、6月中旬至7月上旬（產瓜末期）主根區(qū)土壤適宜相對含水量分別為63%、78%、82%、85%，下限控制在61%、73%、78%、81%；在3月下旬至4月上旬，主根區(qū)相對含水量上限控制在67%—71%。產瓜期間主根區(qū)適宜硝態(tài)氮含量維持在25—40 mg·kg-1。

日光溫室；滴灌；冬春茬黃瓜；土壤含水量控制值；土壤氮素供應值；肥水管理方案

0 引言

【研究意義】黃瓜作為溫室栽培的主要蔬菜種類，肥水超量施用問題一直受到普遍關注。滴灌將肥水精準輸送至作物根區(qū)，提高肥水利用效率，是化肥減施與節(jié)水灌溉的關鍵技術之一。然而，調查表明溫室黃瓜滴灌肥水不合理施用問題較為突出。以山東壽光為例，溫室黃瓜單季滴灌水量8 510.0 m3·hm-2，養(yǎng)分總施入量達N 2 146.0、P2O51 431.0、K2O 2 075.0 kg·hm-2[1]，遠超高產黃瓜需求。研究溫室冬春茬黃瓜滴灌肥水施用參數，優(yōu)化關鍵生育階段肥水用量，對于建立滴灌肥水精準量化管理技術，促進設施蔬菜綠色生產與高產有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】目前溫室冬春茬黃瓜滴灌肥水合理施用研究較少。一些研究表明，設施冬春茬黃瓜滴灌灌水4 586.0 m3·hm-2，施氮659.6 kg·hm-2，并配施小麥秸稈，能實現產量120 t·hm-2，并顯著降低氮素損失[2-3]。溫室冬春茬黃瓜膜下滴灌模型預測灌水下限為相對含水量85%，施氮381.3 kg·hm-2，施鉀K2O 600.7 kg·hm-2，能得到最高產量136.1 t·hm-2，兼顧品質較優(yōu)[4]。溫室冬春茬黃瓜滴灌模型模擬灌水2 500.0 m3·hm-2配合施氮300 kg·hm-2為最優(yōu)管理，能實現產量100.0—120.0 t·hm-2[5]。溫室黃瓜模型模擬產量138 t·hm-2以上，品質綜合評分88分以上的肥水一體化優(yōu)化施肥方案為N 665.5—827.6 kg·hm-2，P2O5267.9—334.3 kg·hm-2，K2O 1043.1—1 235.0 kg·hm-2[6]。上述研究中產量低于實際生產水平（150 t·hm-2以上），多以合理化滴灌肥水總量為主，缺乏不同生育階段適宜肥水用量研究，對于模型模擬所得結果還需進一步驗證。此外，研究發(fā)現溫室秋冬茬黃瓜滴灌水量1 240.0—1 510.0 m3·hm-2配合施氮量318—504 kg·hm-2，能達到最優(yōu)產量（50—75 t·hm-2）、灌水效率和Vc含量[7]。溫室秋冬茬黃瓜產量水平49.5 t·hm-2，滴灌水量1 520.0 m3·hm-2配合施氮360 kg·hm-2較為適宜[8]。溫室秋冬茬黃瓜滴灌按照75%蒸發(fā)蒸騰量灌水配合施用N 360 kg·hm-2、P2O5180 kg·hm-2、K2O 540 kg·hm-2，能實現產量65.5 t·hm-2[9]。這些研究多集中于秋冬茬口，由于不同種植茬口溫室光溫條件差異，限制了所得滴灌肥水用量在冬春茬口上的應用。還有一些研究采用盆栽試驗[10-11]，所得肥水參數需進一步田間驗證。【本研究切入點】以高產（170—180 t·hm-2）溫室冬春茬黃瓜為研究對象，以優(yōu)化不同生育階段滴灌肥水施用為目標，采用團隊多年研發(fā)的黃博系列滴灌專用肥，田間定位研究不同肥水用量對產量、品質、肥水利用效率、土壤養(yǎng)分供應與利用的影響，分生育階段剖析產量、養(yǎng)分吸收與主根區(qū)土壤含水量和養(yǎng)分供應水平的響應關系?！緮M解決的關鍵問題】提出基于高產溫室冬春茬黃瓜發(fā)育階段的滴灌適宜參數，建立方便操作的簡便量化滴灌肥水管理方案。

1 材料與方法

1.1 供試地點

供試溫室位于河北省農林科學院大河試驗園區(qū)，為鋼混結構塑料薄膜日光溫室，長56 m，寬9 m。蔬菜種植區(qū)長54 m，寬7.5 m。試驗起始時間為2016年8月。供試土壤類型為黏壤質石灰性褐土。耕層土壤基礎理化性質如下：NO3--N 12.0 mg·kg-1，Olsen-P 16.3 mg·kg-1，NH4OAc-K 110.0 mg·kg-1，電導率（EC5:1）108.0mS·cm-1，pH 8.2（2.5﹕1 v/w，25℃）。0—10、10—20、20—30、30—40 cm土層土壤田間持水量（體積含水量）分別為23.7%、25.0%、26.9%、27.7%。

1.2 試驗設計

供試溫室2016年秋冬茬、2017年冬春茬、2017年秋冬茬種植番茄[12]。本研究供試作物為2018年冬春茬黃瓜。采用膜下滴灌灌水方式。試驗共設計低量（W1）、中量（W2）、高量（W3）3個水量和低量（F1）、中量（F2）、高量（F3）3個肥量，共9個肥水組合處理。參考黃紹文等[13]所得黃瓜每形成1 000 kg產量需吸收N 2.14 kg、P2O51.09 kg、K2O 2.75 kg，估算供試溫室冬春茬黃瓜目標產量170—180 t·hm-2下，N、P2O5、K2O需求量分別為363.8—385.2、185.3—196.2、467.5—495.0 kg·hm-2。采用研究團隊多年研發(fā)的黃博系列滴灌專用肥，根據河北、天津等地多年研究結果，生育期內滴灌15—20次肥水，各處理施肥量和灌水量見表1。

試驗開始前各處理基施商品有機肥15 t·hm-2（鮮基）。有機肥干基N、P2O5、K2O含量分別為1.83%、3.88%、1.89%，含水量為29.5%。基肥有機肥N、P2O5、K2O施入量分別為193.3、409.9、200.1 kg·hm-2。供試滴灌追肥為團隊多年研發(fā)的黃博系列全水溶滴灌專用肥。各處理黃瓜定植至第1根瓜收獲期間施用黃博高氮型滴灌專用肥2次，肥料N-P2O5-K2O含量為22-12-16+TE+BS（TE指螯合態(tài)微量元素，BS指海藻酸鉀、植物誘抗蛋白等生物刺激物）。第1根瓜收獲至拉秧期間施用黃博高鉀型滴灌專用肥14次，肥料N-P2O5-K2O含量為19-6-25+TE+BS。F1、F2、F3處理滴灌追施N-P2O5-K2O總量分別為216.0-72.0-274.5 kg·hm-2、332.3-112.5-417.8 kg·hm-2、448.5-153.0-561.0 kg·hm-2。各處理統(tǒng)一灌溉定苗水和緩苗水，按照常規(guī)管理進行，單次水量266.7 m3·hm-2。生育期間配合追肥滴水16次，未滴灌清水。W1、W2、W3處理總灌水量分別為2 393.3、3 533.3、4 673.3 m3·hm-2。

試驗為隨機區(qū)組排列，各處理設計3次重復。試驗小區(qū)面積為15 m2（7.5 m×2.0 m）。試驗開始前，小區(qū)內保持原狀土，在小區(qū)四周開挖溝槽放入4 mm PVC板，埋深100 cm，進行小區(qū)隔離。在F2處理下，低（W1）、中（W2）、高（W3）水量各小區(qū)（9個小區(qū)）安裝土壤水鹽原位監(jiān)測設備（單桿多節(jié)式水鹽傳感器，內含7層水鹽同測傳感探頭，巍圖科技），每小時監(jiān)控記錄0—10、10—20、20—30、30—40、40—60、60—80和80—100 cm土層水分和鹽分含量變化。

表1 溫室冬春茬黃瓜滴灌水量與肥量設計

供試黃瓜品種為津優(yōu)35，定植時間1月30日，拉秧時間7月6日。每小區(qū)種植行距0.67 m，株距0.3 m。試驗由具有蔬菜栽培經驗的技術人員進行日常管理，包括除草、定期噴藥預防病蟲害。

1.3 測試項目及方法

黃瓜每次收獲記錄各小區(qū)產量和果實數量，實收實產。在苗期（3月13日）、產瓜初期（4月14日）、產瓜盛期（5月24日）、產瓜末期（拉秧，7月5日）各小區(qū)選取兩株代表性樣品，分根、莖、葉60℃烘干，測定干重。各小區(qū)選取5 株植株，采集全生育期打下葉片，烘干測定干重。選取產瓜盛期商品果實測定硝酸鹽、Vc、可溶性固形物、可溶性糖和水分含量。植株和商品果實干樣研磨成粉測定全氮、全磷、全鉀含量。在苗期、產瓜初期、產瓜盛期、產瓜末期在兩株之間靠近根部按照“S”形采集0—20和20—40 cm土壤樣品，每小區(qū)10鉆制備混合樣，測定硝態(tài)氮含量。

植株和果實樣品均用硫酸-過氧化氫消煮，全氮用蒸餾定氮法測定，全磷用鉬銻抗比色法測定，全鉀用原子吸收分光光度計測定[14]。果實硝酸鹽采用紫外分光光度法測定；可滴定酸采用0.1 mol·L-1NaOH滴定法測定；Vc采用2, 6-二氯靛酚滴定法測定；可溶性固形物采用ATAGO PAL—1手持式折射儀測定；可溶性糖采用硫酸-蒽酮比色法測定。土壤硝態(tài)氮采用2 mol·L-1KCl浸提，紫外分光光度法測定；土壤速效磷采用0.5 mol·L-1碳酸氫鈉溶液浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用1 mol·L-1醋酸銨溶液浸提，火焰光度計測定；土壤電導率采用水土比5﹕1，電導率儀測定；土壤pH采用水土比2.5﹕1，pH計測定[14]。田間持水量采用原位飽灌后24 h，由土壤水分原位監(jiān)測設備軟件作物水鹽廓線監(jiān)測分析系統(tǒng)（IrriScan）分析得出。

1.4 數據處理

肥料利用效率（肥料偏生產力PFP，kg·kg-1）為單位滴灌專用肥氮磷鉀用量下作物的經濟產量。

PFP=（Y×1000）/F，式中Y為商品產量（t·hm-2），F為專用肥氮磷鉀總施入量（kg·hm-2）；

灌水利用效率（IWUE，kg·m-3）為單位灌水量下作物的經濟產量，IWUE=（Y×1000）/I式中I為配合專用肥滴灌水量（m3·hm-2）。

本研究采用Microsoft Excel 2016軟件進行數據處理與圖表制作。采用SAS軟件兩因素方差分析對數據進行統(tǒng)計。

2 結果

2.1 滴灌肥水用量對冬春茬黃瓜產量的影響

表2為滴灌肥水用量對黃瓜產量及其構成的影響。肥水交互效應對商品瓜產量及構成沒有顯著影響，單獨對主效應進行分析。W2、W3處理商品瓜總產量和瓜條數較W1處理顯著增加，商品產量增幅分別為11.1%、12.8%，瓜條數增幅分別為7.1%、8.0%。F2、F3處理商品瓜較F1處理分別增產4.0%、7.9%，瓜條數分別增加6.4%、9.2%，其中F1處理與F3處理差異顯著。滴灌肥水利用效率隨肥水用量的增加而降低，W2、W3處理灌水利用效率較W1處理分別下降31.1%、49.3%，F2、F3處理肥料利用效率較F1處理分別下降32.1%、47.8%。

表2 滴灌肥水用量對冬春茬黃瓜商品產量、瓜條數、單瓜重和肥水利用效率的影響

小寫字母代表滴灌水量處理間差異達到5%顯著水平；大寫字母代表滴灌肥量處理間差異達到5%顯著水平。*表示差異顯著（＜0.05），**表示差異極顯著（＜0.01）。下同

Data followed by lowercase letters indicate the significant differences between irrigation rates at the 5% level. Data followed by uppercase letters indicate the significant differences between fertilizer rates at the 5% level. * represents significant difference at the 5% level; ** represents significant difference at the 1% level. The same as below

將產瓜期劃分為16個階段，分別對應每次滴灌肥水管理（圖1）。在第1、2次肥水管理期間，W3處理商品瓜較W1處理顯著減產，降幅10.4%—17.7%。在第6—8、10—12和14—16次肥水管理期間，W2、W3處理商品瓜較W1處理分別增產10.8%—26.2%、21.2%—40.3%、33.5%—46.4%，其中W1處理與W3處理在上述期間商品瓜產量差異顯著，W1處理與W2處理在第8、10、12、14、15、16次肥水管理期間商品瓜產量差異顯著。滴灌肥量（除第8次肥水管理期間）和肥水交互效應對不同階段商品產量沒有顯著影響。

2.2 滴灌肥水用量對冬春茬黃瓜品質的影響

分析產瓜盛期黃瓜品質變化（表3）發(fā)現，與W1處理相比，W2、W3處理果實硝酸鹽、可溶性糖、Vc和可溶性固形物含量逐漸降低，而果實含水量呈增加趨勢，其中W2、W3處理果實可溶性固形物含量下降顯著，降幅7.4%—10.1%。與F1處理相比，F2、F3處理果實硝酸鹽含量逐漸增加，其中F3處理硝酸鹽含量增加顯著，增幅14.6%；可溶性糖、Vc、可溶性固形物含量對滴灌肥量沒有顯著響應。肥水交互作用對各品質指標沒有顯著影響。

括號中數據為W2、W3處理較W1處理增減產百分比（%）

表3 滴灌肥水用量對冬春茬黃瓜產瓜盛期品質的影響

2.3 滴灌肥水用量對冬春茬黃瓜不同生育階段養(yǎng)分吸收的影響

分析不同生育階段養(yǎng)分吸收（圖2）變化發(fā)現，W2、W3處理產瓜盛期和產瓜末期養(yǎng)分階段吸收量較W1處理顯著增加，產瓜盛期氮、磷、鉀階段吸收量增幅分別為21.3%—27.3%、26.8%—34.2%、20.8%—33.6%，產瓜末期對應增幅分別為27.4%—35.3%、47.8%—61.9%、49.5%—59.2%。W1、W2、W3處理產瓜初期氮、磷、鉀階段吸收量沒有顯著差異。綜合全生育期，W2、W3處理氮、磷、鉀總吸收量較W1處理顯著增加，增幅分別為17.9%—20.2%、28.3%—36.3%、25.9%—33.7%。

F3處理產瓜初期氮、磷、鉀階段吸收量較F1處理顯著增加，增幅分別為22.4%、17.8%、18.3%；產瓜盛期和產瓜末期F2、F3處理僅鉀素階段吸收量較F1處理顯著增加，增幅分別為13.1%—17.3%、13.1%—16.1%。綜合全生育期，F2、F3處理氮、磷、鉀總吸收量較F1處理顯著增加，增幅分別為9.7%—13.1%、7.9%—11.8%、12.6%—17.3%。肥水交互效應對養(yǎng)分吸收沒有顯著影響。

2.4 滴灌水量對冬春茬黃瓜主根區(qū)土壤含水量的影響

分析不同階段主根區(qū)（0—40 cm土體）土壤含水量發(fā)現（表4），第1—16次肥水管理期間，W2、W3處理主根區(qū)土壤平均體積含水量較W1處理分別增加1.4—6.0、3.9—8.4個百分點，平均相對含水量分別在69%—86%、79%—93%之間。從第3次肥水管理開始，W1與W3處理主根區(qū)土壤含水量差異顯著；從第5次肥水管理開始，W1與W2處理主根區(qū)土壤含水量差異顯著。

2.5 滴灌肥水用量對冬春茬黃瓜主根區(qū)土壤硝態(tài)氮含量的影響

分析不同生育階段主根區(qū)土壤硝態(tài)氮含量變化發(fā)現（表5和表6），在苗期、產瓜初期、產瓜盛期、產瓜末期，W2、W3處理0—20 cm土層硝態(tài)氮含量較W1處理顯著降低，降幅分別為28.0%—39.6%、33.7%—49.5%、26.4%—37.4%、45.3%—68.0%；W2、W3處理20—40 cm土層硝態(tài)氮含量也呈降低趨勢，其中W3處理硝態(tài)氮含量下降顯著，對應時期降幅分別為41.4%、18.2%、30.0%、55.9%。

在產瓜初期、產瓜盛期、產瓜末期，與F1處理相比，F2、F3處理0—20 cm土層硝態(tài)氮含量逐漸增加，其中在產瓜盛期、產瓜末期增加顯著，對應增幅分別為57.1%—155.1%、73.7%—162.0%；F2、F3處理產瓜初期、產瓜盛期、產瓜末期20—40 cm土層硝態(tài)氮含量較F1處理分別增加38.0—92.8%、71.8%—145.4%、50.7%—123.4%，處理間差異均顯著。

肥水交互作用對產瓜盛期0—20 cm土層、產瓜末期0—40 cm土體硝態(tài)氮含量影響顯著（表6），表現為上述時期對應土層增加單位水量F3處理硝態(tài)氮含量降幅顯著高于F1處理，增加單位肥量W1處理硝態(tài)氮含量增幅顯著高于W3處理。

某生育階段期間養(yǎng)分吸收量差異用英文字母表示，標注于該生育期對應柱形中部；從定植至某生育階段養(yǎng)分積累量差異用希臘字母表示，標注于柱形頂端

表4 不同滴灌水量下冬春茬黃瓜主根區(qū)0—40 cm土體不同階段平均體積含水量（%）變化

括號內數字為相對含水量值；同行數據后不同字母代表處理間差異達到5%顯著水平

Relative water contents were displayed in parentheses. Data within rows followed by different letters indicate significant differences between irrigation treatments at the 5% level

表5 滴灌肥水用量對冬春茬黃瓜不同階段0—40 cm土體硝態(tài)氮含量的影響(mg·kg-1)

表6 滴灌肥水用量對冬春茬黃瓜不同階段0—40 cm土體硝態(tài)氮含量的交互效應分析（mg·kg-1）

3 討論

3.1 溫室滴灌冬春茬黃瓜關鍵生育時期適宜土壤含水量

從全生育期角度，中、高水量滴灌冬春茬黃瓜較低水量顯著增產，并達到高產水平。由于高水量下存在過量灌溉問題，因此參考中水量推薦冬春茬黃瓜產量180 t·hm-2，滴灌水量3 533.3 m3·hm-2較適宜。定位研究表明溫室冬春茬黃瓜滴灌水量3 420—4 170 m3·hm-2，能實現產量160—200 t·hm-2[15]。本研究結果與定位試驗所得結果較為接近。此外，一些研究顯示溫室冬春茬黃瓜滴灌水量2 217.0—5 635.9 m3·hm-2，能實現產量70.0—133.1 t·hm-2[3, 16-18]。但上述研究產量水平較實際生產偏低。

從不同生育階段角度，根據階段產量與主根區(qū)土壤含水量響應關系，明確在第1—4次肥水管理期間（3月20日至4月25日），低水量為較適宜滴灌水量，對應主根區(qū)平均相對含水量63%，為該階段適宜土壤含水量。低水量下該階段產量較優(yōu)可能與地溫相對較高有關。研究發(fā)現隨著土壤含水量的增加，溫室滴灌黃瓜番茄20 cm和30 cm處地溫降低[19]。在第5—16次肥水管理期間（4月26日至7月4日），中水量為較適宜滴灌水量，對應主根區(qū)平均相對含水量為77%—86%，為該階段適宜土壤含水量。

進一步研究產量建成發(fā)現，本研究第10次肥水管理期間（5月30日至6月3日）日產瓜速率最高（2.3—3.0 t·hm-2）。這與華北平原冬春茬黃瓜產瓜高峰在5月底至6月中旬[20]的研究結果一致。黃瓜產瓜高峰期為需水高峰期，日耗水強度可達4.7 mm[21]。根據冬春茬黃瓜產瓜高峰形成規(guī)律和耗水規(guī)律，將第5—16次肥水管理分為3個階段：第5—7次肥水期間（4月25日至5月18日，產瓜盛期前期）、第8—12次肥水期間（5月19日至6月13日，產瓜盛期）、第13—16次肥水期間（6月14日至7月4日，產瓜末期），對應中水量下主根區(qū)平均相對含水量分別為78%、82%、85%，為較適宜土壤含水量。前人研究表明溫室膜下滴灌春茬黃瓜產瓜期應保持土壤相對含水量85%—90%[22]。負壓灌溉下網室砂壤土盆栽秋茬黃瓜葉片碳同化和蒸騰耗水協(xié)同平衡的適宜土壤相對含水量為開花期70%—93%、產瓜盛期78%—103%、產瓜末期73%—104%[10]。本研究冬春茬黃瓜產瓜盛期及末期土壤適宜含水量接近前人研究結果。

3.2 溫室滴灌冬春茬黃瓜關鍵生育時期灌溉上限與下限

在第1、2、3、4次肥水管理期間，低水量下主根區(qū)相對含水量分別在61%—67%、60%—64%、60%—66%、60%—67%之間波動，表明滴灌下限控制在土壤相對含水量61%時該階段黃瓜產量不受影響。在第5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16次肥水管理期間，中水量下主根區(qū)相對含水量分別在73—83%、73—82%、73—81%、73—82%、76—84%、78—88%、78—87%、78—88%、81—89%、81—89%、81—90%、81—92%之間波動，表明第5—7次、第8—12次、第13—16次肥水期間滴灌下限分別控制在土壤相對含水量73%、78%、81%時黃瓜產量不受影響。研究表明溫室冬春茬黃瓜膜下滴灌適宜灌水下限為相對含水量85%[4]。溫室膜下滴灌秋冬茬黃瓜產瓜初期灌水下限設置為土壤相對含水量65%為宜，產瓜盛期保證灌水下限為土壤相對含水量80%有利于產量的增加[23]。本研究所得冬春茬黃瓜灌溉下限與前人結果較為接近。

然而，在第1次肥水期間，中水量下顯著減產（主根區(qū)平均相對含水量70%），以低水量下主根區(qū)相對含水量波動上限67%，為該階段滴灌上限。在第2次肥水管理期間，高水量下顯著減產（主根區(qū)平均相對含水量79%），以中水量下主根區(qū)相對含水量波動上限71%，為該階段滴灌上限。研究表明溫室滴灌春茬黃瓜定植后灌溉上限控制在相對含水量90%左右能保證優(yōu)質、高產[24]。溫室滴灌黃瓜無論春茬或秋茬產瓜期適宜的灌溉上限為土壤相對含水量90%[25]。砂壤土盆栽滴灌春夏茬黃瓜全生育期灌溉上限以土壤相對含水量90%為宜[26]。本研究所得冬春茬黃瓜產瓜初期滴灌灌水上限與前人有較大差異，這與春茬（4月11—14日）、春夏茬（3月16日）較冬春茬（1月31日）黃瓜定植晚，此時地溫升高，地溫不再對產量構成限制有關。

3.3 溫室滴灌冬春茬黃瓜關鍵生育時期適宜施肥參數

本研究在中低土壤肥力下，中、高肥量滴灌冬春茬黃瓜較低肥量增產4.0%—7.9%，產量水平達到170—180 t·hm-2。估算有機肥作為基肥提供的當季可利用N、P2O5、K2O量分別為77.3、286.9、180.1 kg·hm-2[27]。結合追施養(yǎng)分量，估算低肥量當季可利用N、P2O5、K2O總量分別為293.3、358.9、454.6 kg·hm-2，對應中肥量分別為409.6、399.4、597.9 kg·hm-2，高肥量分別為525.8、439.9、741.1 kg·hm-2。參考中、高肥量下全生育期全株養(yǎng)分吸收量，確定產量水平170—180 t·hm-2，需要吸收N 344.7—355.1 kg·hm-2、P2O5170.0—176.1 kg·hm-2、K2O 441.2—459.6 kg·hm-2。根據上述，低肥量下當季可利用氮量低于高產黃瓜氮素需求量，這是低肥量減產的原因。在低肥量下，產瓜期間主根區(qū)硝態(tài)氮維持在17.0—25.1 mg·kg-1，表明該土壤氮素供應難以滿足黃瓜170 t·hm-2以上產量需求，但可實現160 t·hm-2產量。

在與供試條件相近的溫室，冬春茬黃瓜目標產量175 t·hm-2，在基施有機糞肥15 t·hm-2下，滴灌水量3 533.3 m3·hm-2，參考中肥量推薦滴灌追施N 330 kg·hm-2、P2O5110 kg·hm-2、K2O 420 kg·hm-2較為適宜。前人研究表明在中低土壤肥力下，溫室冬春茬黃瓜產量水平170 t·hm-2，滴灌灌水3 719.0 m3·hm-2，經濟施氮量為300 kg·hm-2，施磷不宜超過P2O5300 kg·hm-2[15, 28]。本研究較上述結果推薦施氮量略高，可能與基礎土壤肥力差異有關。此外，一些研究顯示在中等土壤肥力下，設施冬春茬黃瓜滴灌灌水2 250.0—4 586.0 m3·hm-2，施氮245.0—673.2 kg·hm-2，能實現產量70—136.1 t·hm-2[3-5,17]。上述研究黃瓜產量偏低。

中肥量下產瓜期間0—40 cm土層硝態(tài)氮含量維持在25.6—41.0 mg·kg-1，表明滴灌下該土壤氮素供應能保證黃瓜175 t·hm-2產量水平，低于黃紹文等[29]給出的中等肥力蔬田硝態(tài)氮適宜供應量50—100 mg·kg-1。溝灌下冬春茬黃瓜獲得最佳產量的土壤硝態(tài)氮含量為37.4—72.9 mg·kg-1[30]。該結果表明與溝灌下相比，滴灌黃瓜在較低的土壤氮素供應量下即可獲得高產。中肥量下產瓜末期較產瓜盛期0—40 cm土體硝態(tài)氮含量呈增加趨勢，表明接近黃瓜拉秧時可適量減少1—2次追肥。由于供試有機糞肥磷素含量偏高，導致有機肥用量偏低，從提升土壤有機質的角度，有條件的區(qū)域可適當配施秸稈。

3.4 溫室滴灌冬春茬黃瓜優(yōu)化肥水管理方案

根據上述研究結果，建立高產溫室冬春茬黃瓜簡便量化滴灌肥水管理方案。在與供試條件相近的溫室，冬春茬黃瓜目標產量175 t·hm-2，基施有機糞肥15 t·hm-2，定苗水、緩苗水按常規(guī)管理進行，單次266.7 m3·hm-2，苗期到開花期和產瓜期分別選擇N-P2O5-K2O配比接近22-12-16和19-6-25的全水溶滴灌專用肥，推薦滴灌肥水追施方案如下：苗期可根據長勢滴灌肥水1次，單次水量90 m3·hm-2，單次肥量37.5 kg·hm-2；3月下旬至4月上旬（20 d，開花期—產瓜初期），每10天滴灌肥水1次，滴灌2次，單次水量90 m3·hm-2，單次肥量75 kg·hm-2；4月中旬至4月下旬（20 d，產瓜初期），每9—10天滴灌肥水1次，滴灌2次，單次水量120 m3·hm-2，單次肥量112.5 kg·hm-2；5月上旬至5月中旬（20 d，產瓜盛期前期），每7天滴灌1次，滴灌3次，單次水量195 m3·hm-2，單次肥量112.5 kg·hm-2；5月下旬至6月中旬（30 d，產瓜盛期），每5—6天滴灌1次，滴灌5次，單次水量195 m3·hm-2，單次肥量112.5 kg·hm-2；6月下旬至7月初（15 d，產瓜末期），每4天滴灌1次，滴灌3次肥水和1次清水，單次水量195 m3·hm-2，單次肥量112.5 kg·hm-2。采用該方案時應視冬春茬口天氣情況做靈活調整。綜合上述方案，冬春茬黃瓜全生育期滴灌水量3 383 m3·hm-2，滴灌追施N 319 kg·hm-2、P2O5110 kg·hm-2、K2O 396 kg·hm-2。

4 結論

提出高產（170—180 t·hm-2）溫室冬春茬黃瓜各生育階段的滴灌適宜參數：3月下旬至4月下旬（產瓜初期）、4月下旬至5月中旬（產瓜盛期前期）、5月中旬至6月中旬（產瓜盛期）、6月中旬至7月上旬（產瓜末期）主根區(qū)土壤適宜相對含水量分別為63%、78%、82%、85%，控制下限分別為61%、73%、78%、81%；在3月下旬至4月上旬，主根區(qū)相對含水量上限控制在67%—71%，避免過量灌溉；產瓜期間主根區(qū)適宜硝態(tài)氮含量維持在25—40 mg·kg-1。根據上述滴灌參數，建立高產溫室冬春茬黃瓜簡便量化滴灌肥水管理方案。

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Optimization Management of Water and Fertilization for Winter-Spring Cucumber Under Greenhouse Drip Irrigation Condition

LI RuoNan1,2, HUANG ShaoWen1, SHI JianShuo2, WANG LiYing2, TANG JiWei1, ZHANG HuaiZhi1, YUAN Shuo1, ZHAI FengZhi2, REN YanLi2, GUO Li2

(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081;2Institute of Agricultural Resources and Environment, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Shijiazhuang 050051)

【】This study focused on determining the appropriate soil water parameters and the potential of soil nitrogen supply at different growth stages of drip irrigated cucumber to optimize the water and fertilizer management and to guarantee the sustainable green and high yield production.【】A plot experiment was conducted inside a greenhouse using cucumber as tested material during the winter-spring growing season. Drip irrigation with 3 water amounts (W1, W2 and W3) and 3 fertilizer amounts (F1, F2 and F3) were designed to form 9 combination treatments. The impacts of the irrigation and fertilization amounts on the fruit yield, qualities, nutrient uptakes, water and fertilizer use efficiencies, soil water contents and nutrient availabilities were analyzed in the study. The response relationships between the marketable yields , the root zone soil water and available nitrogen contents at different growth stages were built.【】(1) Compared with W1, the total marketable yields were increased by 11.1%-12.8% under W2 and W3. The marketable yields were deceased by 10.4%-17.7% under W3 during the 1st-2nd fertigation managements, but which increased by 10.8%-26.2%, 21.2%-40.3% and 33.5%-46.4% under W2 and W3 during the 6th-8th, 10th-12th and 14th-16th fertigation managements, respectively. The rootzone (0-40 cm soil layer) soil water contents were increased by 4.2-6.4 percentage point by maintaining at the soil relative water content of 79%-87% uder W2 and W3 and the N, P2O5and K2O uptakes by 17.9%-20.2%, 28.3%-36.3% and 25.9%-33.7%, respectively. However, the rootzone nitrate nitrogen contents were decreased by 9.1%-68.0% under W2 and W3, the water use efficiency by 31.1%-49.3%, and the fruit soluble solids, nitrate, soluble sugar and Vc contents by 7.4%-10.1%, 0.9%-5.4%, 5.9%-6.2% and 5.5%-12.8%, respectively. (2) Compared with F1, the total marketable yields were increased by 4.0%-7.9% under F2 and F3. The rootzone (0-40 cm soil layer) nitrate nitrogen contents were increased by 38.0%-162.0% under F2 and F3, and the N, P2O5and K2O uptakes by 9.7%-13.1%, 7.9%-11.8% and 12.6%-17.3%, respectively. However, the fruit nitrate contents increased by 5.5%-14.6% under F2 and F3 and the partial factor productivities were deceased by 32.1%-47.8%. (3) From the view of whole growth period, W2F2 was recommended to drip irrigated cucumber because of the relatively higher yield, water and fertilizer use efficiencies and qualities, and lower residual soil nitrogen.【】For greenhouse cucumber with a target yield of 170-180 t·hm-2, the appropriate soil relative water contents were recommended as 63%, 78%, 82% and 85% during the March 21th- April 20th (the initial harvesting stage), April 21th-May 20th (the early vigorous harvesting stage), May 21th-June 20th (the vigorous harvesting stage) and June 21th-July 10th (the late harvesting stage), respectively. The corresponding low limits of soil relative water contents were recommended as 61%, 73%, 78% and 81%, respectively. The suitable rootzone nitrate nitrogen should be maintained at 25-40 mg·kg-1during the yield formation.

greenhouse; drip irrigation; winter-spring cucumber; soil water content limits; soil available nitrogen level; optimization of water and fertilization managements

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.20.015

2019-05-21；

2019-07-15

國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0201001）、國家現代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項（CARS-23-B02）、河北省農林科學院科學技術研究與發(fā)展計劃（2018130101）、河北省農林科學院農業(yè)資源高效利用與綠色增長創(chuàng)新團隊項目（F17R01）

李若楠，E-mail：liruonan2004@163.com、

黃紹文，E-mail：huangshaowen@caas.cn。通信作者王麗英，E-mail：wangliying5@163.com

（責任編輯 李云霞）