基于不同水肥用量優(yōu)化日光溫室黃瓜水肥制度

王蓉 馬玲 楊常新

摘要： 通過研究灌水量和施肥量耦合對黃瓜生長指標(biāo)、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，探索寧夏旱作區(qū)溫室黃瓜的水肥一體化管理制度。以春夏茬黃瓜為試材，設(shè)置灌水量、用肥量的兩因素三水平正交試驗(yàn)。結(jié)果表明，黃瓜整個(gè)生育期株高可用Logistic方程模擬，且不同處理模擬系數(shù)均高達(dá)98%以上，生長末期株高TR7（高水高肥）﹥TR8（中水高肥）﹥TR4（高水中肥），這3個(gè)處理均顯著高于其他處理;在結(jié)果盛期至結(jié)瓜末期， 莖粗幾乎停止生長; 高肥水平可促進(jìn)葉片增長， 水肥用量與株高、產(chǎn)量呈正相關(guān)， 相關(guān)系數(shù)達(dá)0.47～0.57， 水肥用量與產(chǎn)量呈正相關(guān)。日光溫室春茬黃瓜在沙壤土（容重為1.10 g/cm3， 田間持水量為24.21%）的條件下，灌水量2 222.05 m3/hm2、 用肥量1 200 kg/hm2的處理最佳， 產(chǎn)量高達(dá)110 190.00 kg/hm2，經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)19.27萬元/hm2，水分生產(chǎn)率49.58 kg/m3，肥料生產(chǎn)率91.83 kg/kg。其中，N用量為216 kg/hm2，P2O5用量108 kg/hm2，K2O用量324 kg/hm2。

關(guān)鍵詞： 日光溫室; 春夏茬; 黃瓜; 灌溉制度

中圖分類號：S626;S642.2 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）10-0058-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.10.011 ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： By studying the effects of coupling irrigation amount and fertilizer amount on cucumber growth index， fruit yield and quality， the integrated management system of water and fertilizer in greenhouse cucumber in dry farming area of Ningxia is explored. Two factors and three levels orthogonal test of irrigation amount and fertilizer amount were set with spring and summer stubble cucumber as test material. The results show that the cucumber height shows an available logistic equation simulation during whole growth period， and almost all simulation coefficients reaches as high as more than 98%， plant height show TR7 （high water and fertilizer）﹥TR8（medium water and high fertilizer）﹥TR4（high water fertilizer）， and this three treatments are significantly higher than those of other treatments; From the peak of fruit stage to the end of fruit stage， the stem diameter almost stopps growing. At the same time， high fertilizer level can promote growth of leaf， the amount of water and fertilizer is positively correlated with plant yield， the correlation coefficient is up to 0.47～0.57， and the amount of water and fertilizer is positively correlated with yield. Under the condition of sandy loam （bulk density is 1.10 g/cm3， field water capacity is 24.21%）， the best treatment is 2 222.05 m3/hm2 of irrigation water and 1 200 kg/hm2 of fertilizer. The yield is up to 110 190.00 kg/hm2， the economic benefit is up to 192 700 yuan/hm2， the water productivity is 49.58 kg/m3， and the fertilizer productivity is 91.83 kg/kg. Among them， N amount is 216 kg/hm2， P2O5 amount is 108 kg/hm2， and K2O amount is 324 kg/hm2.

Key words： solar greenhouse; spring-summer stubble; cucumber; irrigation system

溫室黃瓜的生長發(fā)育受環(huán)境條件、氣候條件等諸多因素的影響。其中，水和肥是影響溫室黃瓜產(chǎn)量的最重要因素，對生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益具有決定作用[1]。在設(shè)施園藝上水肥管理存在嚴(yán)重“大水大肥”現(xiàn)象，農(nóng)民為了追求最大經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)盲目投入水肥，過量灌溉造成了水資源浪費(fèi)和淋溶污染地下水[2，3]。同時(shí)，盲目過量施用肥料使得土壤養(yǎng)分大量盈余并快速富集，導(dǎo)致土壤次生鹽漬化、酸化和土壤養(yǎng)分失調(diào)等生產(chǎn)障礙，并引發(fā)了很多環(huán)境問題，嚴(yán)重制約了日光溫室蔬菜栽培的生產(chǎn)效益和可持續(xù)發(fā)展[4-7]。近年來，為節(jié)約水資源和改變農(nóng)戶過量施入水肥的管理方式，水肥一體化技術(shù)在中國設(shè)施園藝生產(chǎn)應(yīng)用中迅速發(fā)展， 該技術(shù)能有效控制水肥量，及時(shí)滿足作物對水分及養(yǎng)分的需求， 提高其利用效率[8-14]。針對溫室黃瓜灌水量和施肥量的研究較多[14-22]。李懷平等[18]指出當(dāng)土壤含水量達(dá)到田間持水量的80%～85%時(shí)進(jìn)行灌溉，整個(gè)生育期灌水量需要2 700 m3/hm2;陳壯[20]指出灌溉定額為300 mm能基本滿足黃瓜需水要求;鄒志榮等[21]研究表明灌水田間持水量上、下限在85%～90%時(shí)，黃瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率最佳。以上研究均是對土壤含水量達(dá)到田間持水量的多少設(shè)為上下限進(jìn)行探討，但由于不同地區(qū)因環(huán)境、土壤差異等原因?qū)е鹿喔燃笆┓柿坎町愐草^大，特別是針對干旱、半干旱地區(qū)的溫室黃瓜水肥管理的量化研究較為鮮見。因此，為了探索西北旱作區(qū)日光溫室春夏茬黃瓜水肥精準(zhǔn)管理措施，本研究設(shè)置不同灌水量和施肥量，通過測定生長指標(biāo)、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)，探索不同土壤栽培條件下日光溫室嫁接黃瓜水肥量化管理指標(biāo)，為黃瓜高質(zhì)、高產(chǎn)栽培生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗(yàn)區(qū)概況

寧夏吳忠孫家灘地區(qū)屬大陸性干旱、半干旱氣候，海拔1 130 m，全年光照時(shí)數(shù)達(dá)3 000 h，全年太陽輻射高達(dá)700 kJ/m2，年平均氣溫8.8 ℃。年平均降水量193 mm，無霜期170 d左右，冬季寒冷多風(fēng)。試驗(yàn)溫室長72 m，凈跨10 m，脊高5 m，為種植10年的溫室。試驗(yàn)溫室土壤為沙壤土，容重為1.10 g/cm3，田間最大持水量為24.21%。

1.2 ?方法

供試黃瓜品種為德爾99，砧木為博強(qiáng)2號，于2017年3月15日在吳忠孫家灘園區(qū)日光溫室定植，起壟栽培，壟寬80 cm，壟間距70 cm，定植株距30 cm，小行距60 cm，大行距90 cm，定植密度44 100株/hm2，2017年7月5日拉秧。試驗(yàn)設(shè)兩因素三水平正交試驗(yàn)，共9個(gè)處理，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1，設(shè)3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)（小區(qū)面積13.5 m2），處理間用60 cm寬塑料膜隔離，底肥統(tǒng)一施用腐熟牛糞30 000 kg/hm2，磷酸二銨675 kg/hm2，生長追施肥料為水溶性肥以色列海法公司的魔粒豐（N：P2O5：K2O為18：9：27）。

1.3 ?測量指標(biāo)及測試方法

選擇生長大小基本一致的10株植株進(jìn)行標(biāo)記作為調(diào)查株，黃瓜株高（地面到生長點(diǎn)）用鋼卷尺測量;莖粗用游標(biāo)卡尺測量植株地面以上10 cm處植株直徑;用電子秤稱量小區(qū)產(chǎn)量（精確到0.01 g），根據(jù)小區(qū)面積換算成公頃產(chǎn)量;可溶性固形物含量使用TD-45數(shù)字折光儀測定;可溶性糖采用蒽酮比色法測定;可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)法測定[9]。

1.4 ?數(shù)據(jù)處理

利用Excel進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)處理，利用Curve Expert、DPS 7.05進(jìn)行方差分析（LSD法）。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同水肥處理對黃瓜生長指標(biāo)的影響

2.1.1 不同水肥處理對黃瓜株高的影響 ?用Logistic方程模擬不同水肥處理下株高的生長動(dòng)態(tài)，模擬方程如表2所示，模擬系數(shù)均超過0.98。由模擬方程可得出，黃瓜生育期120 d，9個(gè)處理漸增期均長達(dá)約40 d，此階段為苗期，營養(yǎng)生長旺盛;快增期均達(dá)約60 d。實(shí)測和模擬株高變化曲線見圖1、圖2，在定植2個(gè)月后，各處理生長速率相繼達(dá)到最高值，TR1至TR9其株高增長速率依次為4.19、4.00、3.41、4.06、3.85、3.56、4.03、4.14、3.89 cm/d。在結(jié)瓜末期，高施肥量TR7、TR8株高明顯高于其他處理，其中TR7株高與其他處理差異達(dá)顯著水平，其次為中施肥量的TR4和TR5，再次為低施肥量的TR1、TR2、TR3，低灌水量的TR6、TR9的株高最低，說明較高的灌水量和施肥量能夠促進(jìn)黃瓜莖蔓的生長。

2.1.2 不同水肥處理對黃瓜生育期莖粗生長率的影響

由表3可以看出，幼苗期和抽蔓期是莖粗生長的快速增長期，結(jié)瓜以后莖粗緩慢生長。在幼苗期和抽蔓期，低、中施肥量時(shí)，莖粗增長率隨灌水量增加而增加，高施肥量時(shí)，莖粗增長率隨灌水量增加而降低，不同施肥量水平下的低肥高水TR1、中肥高水TR4、高肥低水TR9的莖粗生長速率最快，抽蔓期TR1、TR4、TR9莖粗依次達(dá)7.41、8.29、10.82 mm;同時(shí)，不同灌水量水平下，莖粗增長速率隨施肥量增加而增大，高水高肥量TR7、中灌水量高肥量TR8、低灌水量高肥量TR9莖粗生長速率最快，在抽蔓期莖粗依次達(dá)9.96、10.10、10.82 mm，可見，高水高肥促進(jìn)莖的生長。結(jié)瓜初期，TR5的莖粗生長速率與其他處理間存在顯著差異。結(jié)瓜盛期和結(jié)瓜末期各處理莖粗幾乎停止生長。

2.2 ?不同水肥處理對黃瓜品質(zhì)的影響

由表4可以看出，不同水肥施用量對黃瓜可溶性蛋白質(zhì)含量沒有明顯影響，各處理間差異不顯著;而對可溶性糖含量和可溶性固形物來說，各處理間存在顯著差異。不同施肥量水平下可溶性糖含量和可溶性固形物未出現(xiàn)明顯的變化規(guī)律，但在高、中灌水量條件下，可溶性糖含量和可溶性固形物均隨施肥量的增加而降低，高灌水量低肥TR1、中灌水量低肥TR2最高，其可溶性糖含量依次為32.59%、32.80%，可溶性固形物依次為5.6、5.5 mg/g;低灌水量條件下，可溶性糖含量和可溶性固形物均是施肥量最大的TR9含量最高，分別達(dá)33.26%和5.8 mg/g。

2.3 ?不同水肥處理對黃瓜產(chǎn)量的影響

由表5可以看出，產(chǎn)量高低表現(xiàn)為TR4>TR7>TR5>TR6>TR8>TR1>TR9>TR2>TR3。從肥料施用量來看，中肥水平（用肥量1 200 kg/hm2）有利于產(chǎn)量的增加;從灌水量來看，土壤灌水量高時(shí)，產(chǎn)量有所提高。水分生產(chǎn)率最高的是TR6，其次為TR5，分別達(dá)68.58、59.53 kg/m3;肥料生產(chǎn)率最高的是TR1，其次為TR2，分別達(dá)139.17、130.08 kg/kg，但TR1、TR2的產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率較低;從產(chǎn)量指標(biāo)來看，產(chǎn)量最高的為TR4，達(dá)110 190.00 kg/hm2，水分和肥料生產(chǎn)率分別達(dá)49.58 kg/m3、91.83 kg/kg。同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)效益分析得出，TR4的經(jīng)濟(jì)效益明顯高于其他處理，其次為TR5。因此，以經(jīng)濟(jì)效益為主，綜合產(chǎn)量指標(biāo)、水分和肥料生產(chǎn)率來看，TR4（用肥量1 200 kg/hm2，灌水量2 222.05 m3/hm2）為最佳處理。

2.4 ?水肥用量和黃瓜生長指標(biāo)、產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)的相關(guān)性

如表6所示，水肥用量和株高、莖粗、產(chǎn)量、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、可溶性固形物之間均無顯著相關(guān)性。灌水量和施肥量之間沒有相關(guān)性，灌水量和施肥量與株高、產(chǎn)量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.47～0.57，表明適當(dāng)增加水肥用量可促進(jìn)植株的營養(yǎng)生長和生殖生長;施肥量與果實(shí)品質(zhì)可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、可溶性固形物呈負(fù)相關(guān)，特別是可溶性蛋白質(zhì)，相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.78;灌水量與果實(shí)品質(zhì)可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、可溶性固形物也均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.21～0.11，過多的水肥用量直接影響黃瓜果實(shí)品質(zhì)。

從各植株生長指標(biāo)和果實(shí)品質(zhì)相關(guān)性分析可以看出，株高、莖粗和產(chǎn)量之間互相呈正相關(guān)，三者與果實(shí)品質(zhì)可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、可溶性固形物呈負(fù)相關(guān);而果實(shí)品質(zhì)三者之間互相呈正相關(guān)，特別是可溶性糖與可溶性固形物之間的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.98。

3 ?討論

3.1 ?水肥用量對黃瓜生長指標(biāo)的影響

黃瓜整個(gè)生育期株高可用Logistic方程模擬，且不同處理模擬系數(shù)均高達(dá)98%以上，這與崔良基等[23]研究的作物干物質(zhì)積累規(guī)律相似，也符合植物生長規(guī)律。水和肥在蔬菜的整個(gè)生育期中影響其株高、莖粗、葉面積等生長生理指標(biāo)，適合的水肥管理能夠促進(jìn)作物生長，反之，水分和肥料過多或過少都會抑制作物的生長發(fā)育。李靜等[24]研究表明番茄的株高及莖粗與水肥條件的高低呈正相關(guān);方棟平[2]指出株高受水肥影響顯著，高水處理的株高顯著大于低水處理，隨著滴灌施肥比例的降低，株高呈降低趨勢，且各器官干物質(zhì)累積量與灌水量和滴灌施肥比例呈正相關(guān);姚發(fā)展等[1]指出最適合黃瓜植株生長的營養(yǎng)液濃度為霍格蘭營養(yǎng)液稀釋50倍，過高、過低營養(yǎng)液濃度均不利于植株生長;王延麗[25]研究指出施用適宜的氮磷鉀肥可促進(jìn)迷你黃瓜幼苗株高、莖粗、總鮮重、葉綠素含量、光合速率的提高?？梢?，水肥充足有助于植株株高、莖粗生長。在本試驗(yàn)中，就株高而言，TR7（高水高肥）﹥TR8（中水高肥）﹥TR4（高水中肥），這3個(gè)處理顯著高于其他處理。黃瓜苗在結(jié)果盛期至結(jié)瓜末期，莖粗幾乎停止生長;同時(shí)，高肥水平可促進(jìn)葉片增長，水肥用量與株高、產(chǎn)量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.47～0.57。

3.2 ?水肥用量對黃瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

方棟平[2]研究表明水肥用量對溫室黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響，隨著灌水量的增大，黃瓜的產(chǎn)量、瓜條數(shù)和單果重也增加，隨著用肥量的增加，產(chǎn)量和小區(qū)瓜條數(shù)也顯著增加，且水分最高利用效率高達(dá)47.71 kg/m3;同時(shí)，水肥用量對黃瓜品質(zhì)各指標(biāo)如維生素C、可溶性蛋白和可溶性糖含量均呈顯著影響，且滴灌施肥條件下，產(chǎn)量和品質(zhì)（除可溶性糖外）均與水肥用量呈正相關(guān)，增加灌水量，產(chǎn)量、維生素C和可溶性蛋白質(zhì)含量均增加，但可溶性糖含量下降;黃瓜的品質(zhì)與營養(yǎng)液濃度顯著相關(guān)，隨施氮量的增加黃瓜果實(shí)的維生素C、可溶性蛋白質(zhì)、游離氨基酸、可溶性糖和有機(jī)酸含量均有增加的趨勢，商品瓜率和總產(chǎn)量顯著降低，施氮過多或過少均不利于黃瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的形成[25，26]。在本試驗(yàn)沙壤土條件下，水肥用量與產(chǎn)量呈正相關(guān)，與前者研究結(jié)果相同，水分生產(chǎn)率最高的是低水中肥TR6，高達(dá)68.58 kg/m3;肥料生產(chǎn)率最高的是高水低肥TR1，高達(dá)139.17 kg/kg;產(chǎn)量最高的為高水中肥TR4， 產(chǎn)量高達(dá)110 190.00 kg/hm2，水分和肥料生產(chǎn)率分別高達(dá)49.58 kg/m3、91.83 kg/kg，且TR4的經(jīng)濟(jì)效益明顯高于其他處理。

但是，水肥用量與黃瓜果實(shí)品質(zhì)可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、可溶性固形物呈負(fù)相關(guān)，這與前者研究不同，可能與水肥最低幅度用量有關(guān)系，或者可能本試驗(yàn)產(chǎn)量均有提高，而忽視了果實(shí)品質(zhì)。有研究表明作物的產(chǎn)量和品質(zhì)互相影響互相制約，當(dāng)產(chǎn)量下降，導(dǎo)致果實(shí)中營養(yǎng)濃度增大[26-29];且在丁鎖等[29]的研究中指出，高水高肥的農(nóng)民習(xí)慣性施肥澆水的處理明顯比配方施肥處理下的黃瓜品質(zhì)差，配方施肥處理比習(xí)慣性高水高肥處理的黃瓜可溶性固形物含量提高0.25～0.38個(gè)百分點(diǎn)，維生素C含量提高了11.2～13.5 mg/kg。

4 ?小結(jié)

本試驗(yàn)結(jié)果表明，以經(jīng)濟(jì)效益為主，從綜合產(chǎn)量指標(biāo)、水肥生產(chǎn)率來看，TR4（用肥量1 200 kg/hm2，灌水量2 222.05 m3/hm2）為最佳處理，即在沙壤土條件下，N用量為216 kg/hm2，P2O5用量為108 kg/hm2，K2O用量為324 kg/hm2，整個(gè)生育期灌水定額為2 222.05 m3/hm2，灌水27次。其中，3―4月每次灌水49.5 m3/hm2，灌水5次，間隔5～7 d;5月每次灌水114.6 m3/hm2，灌水8次，間隔2～4 d;6月至7月中旬，每次灌水81.6 m3/hm2，灌水12次，間隔3～4 d;7月中旬至7月底，每次灌水39.3 m3/hm2，灌水2次，間隔3～4 d。

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