不同滴灌頻率對壓砂西瓜生長特性及品質的影響

郭松 劉聲鋒 杜慧瑩 于蓉 田梅 王志強 楊萬邦

摘 要：為探討不同滴灌頻率對壓砂地西瓜的生長特性及品質的影響，進一步提高西瓜灌溉水分利用效率、保質保量促進西瓜生長發(fā)育，以灌水頻率為變量，在伸蔓期、果實膨大期設置補灌試驗，研究其對西瓜生長特性、產(chǎn)量、品質等方面的影響。結果表明，相較于高頻率補灌（CK，5次補灌），在中低頻率補灌（2～3次補灌）條件下，西瓜中心可溶性固形物含量提高2.80%～13.08%，可溶性蛋白含量提高56.25%～62.50%，中低頻率補灌總酸含量降低18.41%～31.07%。且采用2～3次補灌的處理，可提高水分利用率2.45%～16.6%。綜上所述，采用中低頻補灌處理，補灌量控制在16.46～21.46 m3·667 m-2，能促進壓砂地西瓜的營養(yǎng)物質積累，可提高壓砂地水分利用效率、改善壓砂地西瓜品質，進而為壓砂西瓜優(yōu)質生產(chǎn)提供理論基礎和實踐指導。

關鍵詞：西瓜;生長特性;品質;滴灌頻率;水分利用效率

中圖分類號：S651 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）12-068-05

Abstract： In order to explore the effect of different drip irrigation frequency on the growth characteristics and quality of watermelon in sand pressure field， improve the water use efficiency of watermelon irrigation， and promote the quality and yield， the effects of irrigation frequency on watermelon growth characteristics， yield and quality were studied. The results showed that compared with high frequency water supplement， the content of central sugar increased by 2.80%-13.08%， the soluble protein content increased by 56.25%-62.50%， and the total acid content decreased by 18.41%-31.07% under medium and low frequency water supplement. Moreover， the water use efficiency can be increased by 2.45%-16.60% by using 2-3 times of water supplement frequency. The results showed that the medium and low frequency water supplement frequency and the amount of water supplement under 16.46-21.46 m3·667 m-2 could promote the accumulation of nutrients in watermelon， improve the water use efficiency and improve the quality of watermelon in sand pressed field， which provided theoretical basis and practical guidance for high quality production.

Key words： Watermelon; Growth characteristics; Quality; Drip irrigation frequencies; Water use efficiency

壓砂地西瓜是寧夏中部重要的經(jīng)濟作物之一，因中衛(wèi)香山地區(qū)干旱少雨，年際間、季節(jié)間降雨量變化很大，且地下水含堿量高，不宜直接補灌，所以干旱年份西瓜減產(chǎn)十分嚴重。如何進一步提高西瓜灌溉水利用效率、促進西瓜高產(chǎn)優(yōu)質生產(chǎn)，是亟待解決的問題。寧夏中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)是我國西北干旱地區(qū)，年降雨量小于200 mm，蒸發(fā)量極大，水資源嚴重短缺[1]，硒砂瓜大量采用嫁接滴灌種植模式，勢必增加農(nóng)業(yè)用水壓力，因此，水資源是影響硒砂瓜發(fā)展的關鍵因素[2]。要確定灌溉制度，灌溉頻率是重要的指標[3]，不同頻率直接影響土壤中水和氮的轉移及植物根系對水和氮的吸收利用[4]。壓砂地土壤為pH值大于8.0的鹽堿地，采用高頻補灌下的抑鹽機制尚未見研究報道，已有學者研究發(fā)現(xiàn)，地下水（或微咸地下水）與土壤鹽漬化關系十分密切[5-6]。徐亞南等[7]研究認為，灌水頻率的變化與抑鹽效果之間有密切關系。郭鵬飛等[8]研究認為，灌溉頻率能影響土壤中水、氮的轉移，從而減輕肥料對環(huán)境的負面影響。張保東等[9]研究了不同滴灌頻率和方式對西瓜生長、果實品質及產(chǎn)量的影響，關于灌溉頻率的研究主要集中在日光溫室栽培方面。馬芳等[10]認為，寧夏農(nóng)業(yè)用水和調度面臨的情況日益復雜，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，需要科學管理，確定科學的灌水和施肥指標，實現(xiàn)水資源的精確補灌，確保作物豐產(chǎn)[11]。

筆者在補灌定額一定的情況下，設計不同的滴灌頻率，研究其對西瓜生長特性、產(chǎn)量、品質等方面的影響，以期探索較優(yōu)的滴灌補灌頻率，來確定寧夏壓砂瓜最佳的補灌方案，從而提高當?shù)厮掷眯?、?jié)約水資源，為寧夏地區(qū)壓砂西瓜優(yōu)質生產(chǎn)提供理論基礎和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于寧夏中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)香山鄉(xiāng)紅圈村，是壓砂西瓜主要產(chǎn)區(qū)之一，2020年為連作栽培的第13年。年均降水量185.9 mm，年蒸發(fā)量2000 mm，光照資源充足，平均年日照長達2600～2700 h，夏季日照長達14 h。

1.2 材料

試驗地種植西瓜為當?shù)刂髟云贩N金城五號（中晚熟大果型品種，由中衛(wèi)市金城種業(yè)有限責任公司提供） ，白籽南瓜（由甘肅隴盛種業(yè)有限公司提供）嫁接育苗，于2020年4月下旬膜下定植栽培，7月下旬拉秧。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組，共設置了4個處理（T4、T3、T2、T1），以常規(guī)生產(chǎn)灌溉量為對照（CK），3次重復，每個小區(qū)175 m2，株行距1.6 m×1.8 m。以灌水頻率為變量，各處理每次灌水量保持一致。根據(jù)壓砂地種植模式，確定補灌時期和補灌次數(shù)，移栽定植期灌水量全部保持一致，伸蔓期、坐果期或果實膨大期補灌按設置方案實施補灌，安裝水表檢測和確定不同時期補灌用水量，見表1。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 生長指標 分別在定植期、伸蔓期、果實膨大期，每個重復測定5株，采用電子游標卡尺測定莖粗，卷尺測定蔓長指標。

1.4.2 果實縱徑和橫徑指標 根據(jù)測定的縱徑和橫徑計算西瓜的果形指數(shù);采用電子游標卡尺進行果實的測定（包括橫向和縱向幅度的測定）。

1.4.3 單果質量指標 果實成熟后每個小區(qū)隨機選取5個長勢較好果實，測定質量。

1.4.4 葉綠素含量 伸蔓期、開花坐果期、膨瓜期和成熟期用YLS-501葉綠素測定儀測定葉片葉綠素含量，每個重復測6個樣品。

1.4.5 果實產(chǎn)量和品質 果實成熟后進行采收，計算產(chǎn)量;使用托普TD-45數(shù)顯測糖儀測定可溶性固形物含量;采用高效液相色譜法測定有機酸含量;采用熒光法測定維生素C含量;采用考馬斯亮藍染色法測定可溶性蛋白含量等品質指標。

1.4.6 水分利用效率、土壤水分變化量和耗水量 水分利用效率WUE=經(jīng)濟產(chǎn)量/耗水量，單位為g·kg-1。土壤水分變化量ΔW為時段始末土壤儲水量之差，ΔW=播前土層含水量-收后土層含水量，單位為m3·667m-2。在不考慮干旱地區(qū)地下水利用情況下的田間耗水量計算公式為：ET=P+l-ΔW，單位為m3·667 m-2。P為生育期內有效降雨量;l為灌水量;ΔW為土壤水分變化量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應用Excel 2019軟件進行有關數(shù)據(jù)的處理，基于DPS 7.05軟件進行灌溉頻率和有關指標的顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同補灌頻率對硒砂瓜莖粗的影響

由圖1可以看出，在5月5—30日，T4處理壓砂瓜莖粗高于其他4個處理，因補灌時期在5月30日之后，故有可能造成前期莖粗差異不明顯。在6月18 日之后，T4、T3、T2、T1處理莖粗均高于CK處理，表明一定范圍內的補灌可以促進壓砂瓜的莖粗生長。

2.2 不同補灌處理對壓砂瓜蔓長的影響

由圖2可知，壓砂瓜蔓長在生育期內隨時間延長持續(xù)增長，在整個生育期內，處理 T4、T3的蔓長均大于CK。從整個生育周期來看，處理T4、T3、T2、T1的蔓長較CK均有增長，表明在一定量的補灌范圍內，適當增加補灌量有利于西瓜蔓的生長。

2.3 不同補灌處理對植株葉綠素含量的影響

從圖3可知，壓砂瓜在整個生育周期內SPAD值呈波狀。其中，T1處理在5月5日SPAD值達最大值;T2、T3、T4處理均在5月15日出現(xiàn)峰值，此時T3處理SPAD值最大，為155.3，T4處理SPAD值最小，為125.6;處理T3、T2處理SPAD值相較于CK分別提高為14.5%、11.6%，表明在一定程度的補灌水量對壓砂瓜葉綠素含量有促進作用。在6月15日之后，5個處理葉綠素含量總體上多呈現(xiàn)下降趨勢，原因可能是隨著壓砂瓜的逐漸成熟，植株內葉綠素含量下降。

2.4 不同補灌處理對壓砂瓜單瓜質量的影響

從圖4可以看出，在整個生育周期內，壓砂瓜4個處理的單瓜質量均顯著高于對照，但4個處理間單瓜質量差異不顯著。其中，T4處理單瓜質量最大，為7.7 kg，比CK處理提高9.0%;T2、T3處理單瓜質量比CK分別提高8.0%、7.1%，表明一定程度的補灌水量對壓砂瓜果實質量增長有促進作用。

2.5 不同補灌處理對壓砂瓜產(chǎn)量的影響

由圖5可知，不同補灌處理對壓砂瓜產(chǎn)量有一定影響，T4、T2、T1處理西瓜產(chǎn)量均高于T3和CK，且均與CK差異顯著，但均與T3處理差異不顯著。其中，T2產(chǎn)量最高，達到2 005.47 kg·667 m-2，比CK增產(chǎn)9.0%。表明在試驗條件下，適時補灌會增加壓砂瓜的產(chǎn)量。

2.6 不同補灌處理對壓砂瓜果實形狀的影響

由表2可知，不同補灌處理之間壓砂瓜果實縱徑差異不顯著，不同補灌處理果實橫徑有一定差異。其中，T1處理果實橫徑與T2、T3處理差異不顯著，但顯著高于T4、CK處理;各處理之間果形指數(shù)差異不顯著，表明在一定范圍內補灌對壓砂瓜果形指數(shù)的提升有促進作用，但影響不大。

2.7 不同補灌處理對壓砂瓜果實品質的影響

從表3可以看出，T1處理中心可溶性固形物含量顯著高于其他T4處理，但與其他處理間差異不顯著，表明補灌水量在一定范圍內，對中心可溶性固形物含量影響較小，超過一定范圍，才會有顯著差異。各處理間邊部可溶性固形物含量和中邊差則無顯著性差異。中邊差是決定西瓜口感品質的重要因素，而中邊差越小則證明瓜的口感越符合消費者的需求，5個處理中邊差依次表現(xiàn)為CK>T1﹦T2>T3>T4。由此可見，雖CK處理壓砂瓜中心可溶性固形物含量與其他4個處理差異不顯著，但是其中邊差較大，可食用的部分相較于其他處理少。

可溶性蛋白含量是西瓜重要的品質指標，T3、T2和T1處理可溶性蛋白含量均顯著高于CK和T1處理，而T2處理可溶性蛋白含量比CK處理提高62.5%。CK處理總酸含量顯著高于其他4個處理，T4、T3、T1處理間總酸含量的差異不顯著，表明降低補灌頻率對壓砂瓜總酸含量影響較大。

2.8 不同補灌處理對壓砂瓜水分利用效率的影響

水分利用效率（WUE）是判定作物吸收和利用水分情況的一個指標，是評價作物生長性狀的重要指標。由表4可知，T1、T2、T3處理水分利用效率相對較高，分別為13.56、11.90、12.21 g·kg-1;且總補水量和耗水量較低，土壤水分變化量居中。

3 討論與結論

不同補灌頻率的4個處理莖粗較CK均增加，表明在一定范圍內的補灌，對壓砂瓜的植株生長有促進作用。這與李波等[12]研究不同灌溉頻率對果實縱、橫徑的影響是隨著補灌頻率增加而逐漸增加的觀點一致。在品質方面，各處理中心可溶性固形物、可溶性蛋白和總酸含量有顯著變化，相較于高頻率補灌（≥5），其他處理的品質均有所提高。從試驗結果可以看出，單次補灌量增加，蔓長、莖粗增長量迅速，尤其在定植期至開花前期有明顯的補償效應。且高頻率補灌條件下西瓜品質指標低于其他處理，不利于營養(yǎng)積累，采用中低頻率補灌能促進西瓜營養(yǎng)物質的積累。這與張保東等[9]在日光溫室對小西瓜的研究結果相一致。通過產(chǎn)量和水分利用效率分析可知，補灌頻率大于4次的處理，水分利用效率均有所降低。CK處理補灌量和補灌頻率均最大，但產(chǎn)量卻顯著低于同一補灌頻率的T4處理，表明通過增加補灌頻率和補灌量，在一定范圍內，壓砂瓜的產(chǎn)量有所增加。中低頻率的補灌處理較其他處理均具有較高的水分利用效率，同時在定植期能有效抵御逆境脅迫，可保證植株的營養(yǎng)生長，這與劉煉紅等[13]研究結果相近。故試驗結果對壓砂地西瓜栽培具有一定的參考價值，但試驗對單一處理未做補灌梯度設置，今后試驗可考慮在定植及伸蔓前期適當增加頻次減少單次補灌量，確保西瓜不受水分脅迫。

從水分利用效率、產(chǎn)量和品質綜合分析，認為2～3次中低頻率補灌頻率、總補水量控制在16.46～21.46 m3·667 m-2為最優(yōu)方案，能確保作物正常生長，可降低補灌量39.5%～253.58%，提高水分利用效率2.32%～16.60%。

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