節(jié)水灌溉對設施黃瓜物質積累與分配、產量和品質的影響

毛麗萍，趙 婧

（山西農業(yè)大學 園藝學院，山西 太原 030031）

黃瓜（Cucumis sativusL.）是設施栽培的主要蔬菜種類之一，生產中缺乏科學的水分管理指標，常導致過量灌溉、水分利用率低等問題[1-2]。如何節(jié)約黃瓜灌水量、合理利用水資源是當前迫切需要解決的問題之一。水作為光合作用的原料之一，對黃瓜生長發(fā)揮著至關重要的作用。合理的灌溉制度，可改善土壤環(huán)境、降低設施內空氣濕度，有利于黃瓜產量提升和品質改善。水肥一體化技術的研究和應用大幅提高了水分利用率，降低了設施黃瓜的灌水量。研究認為，適度的水分虧缺對作物光合作用[3]和產量[4-5]的影響不顯著，但可通過調節(jié)根系發(fā)育[6]、增加滲透調節(jié)物質[7]等提高作物的抗旱能力。設施黃瓜灌溉主要依靠經驗，灌水量仍然有很大的節(jié)約空間。鑒于此，通過設計不同灌水量，研究水肥一體化條件下設施黃瓜對水分的響應機制，明確秋冬季設施黃瓜的適宜灌水量，為黃瓜生產提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地及供試材料

試驗在山西省晉中市榆次區(qū)開展，黃瓜品種為津優(yōu)40號，密刺類型，采用壓力補償式滴灌管，滴頭間距15 cm，流量 1.2 L/h。

1.2 試驗設計

試驗以常規(guī)灌溉量為對照（CK），設70%灌溉量（T1）、80%灌溉量（T2）、90%灌溉量（T3）3個處理。大區(qū)設計，每個大區(qū)面積69.68 m2，定植8壟，中間6壟平分為3個小區(qū)，作為3次重復，小區(qū)面積17.42 m2。

起壟栽培，壟底85 cm、壟高10 cm。2020年10月8日定植，等行距種植，行距1.3 m、株距16 cm，定植密度48 105 株/hm2，栽培行兩側10 cm處安裝滴灌管。緩苗后開始不同灌水量處理，采用水肥一體化技術澆水施肥，前期每5 d澆水1次、后期每10 d澆水1 次，澆水量以水表計量。CK每次澆水110 m3/hm2，灌水總量為1 760 m3/hm2，2021年1月16日結束。

定植前施入腐熟羊糞75 m3/hm2作基肥。羊糞有機質、全氮、全磷、全鉀含量分別為 190.22、25.68、28.62、12.65 g/kg。水肥一體化方法施肥，每次澆水時施水溶肥（N-P2O5-K2O為15-15-15）75 kg/hm2。每周噴1次殺菌劑。

2020年10月15日，每小區(qū)按照株高4.5 cm、葉片數(shù)3片/株的標準選擇不相鄰的20株做好標記。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生理指標 定植6周，每小區(qū)從標記植株中選取代表性強的3株，取葉片測定生理指標。從上往下數(shù)取第3片葉，稱質量后于液氮中冷卻，冰塊中保存，帶回實驗室后-80 ℃冰箱保存，測定可溶性蛋白、丙二醛（MDA）和脫落酸（ABA）含量[8]。

1.3.2 物質積累與分配 定植6周后，采用破壞性取樣法，從每小區(qū)標記植株中選取有代表性的3株，測定物質積累和分配。取樣后，洗去根部土壤，晾干后將植株分解為根、莖、葉三部分，105 ℃烘箱烘至恒質量，測定根、莖、葉干質量，計算植株干質量和分配系數(shù)。

1.3.3 產量及產量形成因子 每次采收時分別記錄各小區(qū)黃瓜采收數(shù)量和產量，計算總產量和平均單果質量。產量采用精確度為1 g的電子秤稱質量。

1.3.4 黃瓜品質 定植10周和13周后，每小區(qū)從標記植株中選具有代表性的5根黃瓜作為1次重復，重復3次，取樣測定黃瓜果實可溶性糖、可溶性蛋白、硝酸鹽、維生素C含量[9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0 軟件進行方差分析，采用Excel 2007作圖。

2 結果與分析

2.1 不同灌水量處理對黃瓜生理指標的影響

試驗測定了逆境條件下黃瓜葉片ABA、MDA和可溶性蛋白含量3個比較靈敏的指標（圖1）。不同處理中，CK黃瓜葉片ABA、MDA和可溶性蛋白含量均為最低，T1處理黃瓜葉片ABA、MDA和可溶性蛋白含量最高，分別比CK顯著增加60.91%、42.47%和44.92%（P＜0.05），表明受到嚴重的水分脅迫；T2處理黃瓜葉片ABA、MDA和可溶性蛋白含量顯著低于T1（P＜0.05），顯著高于CK（P＜0.05），表明也受到一定程度的水分脅迫；T3處理黃瓜葉片ABA、MDA和可溶性蛋白含量與CK差異均不顯著（P＞0.05），表明沒有受到明顯水分脅迫。

圖1 不同灌水量對黃瓜葉片生理指標的影響

2.2 不同灌水量對黃瓜植株物質積累與分配的影響

不同灌水量處理顯著影響黃瓜根、莖、葉干質量和單株干質量（圖2A），CK黃瓜莖、葉干質量和單株干質量最高，節(jié)水灌溉各處理黃瓜莖、葉干質量和單株干質量都有一定程度減少，以T1處理減少最多，T2處理其次，T3處理減少最少。其中，T1處理黃瓜單株干質量比CK顯著減少了21.21%（P＜0.05），T2和T3處理黃瓜單株干質量與CK差異不顯著（P＞0.05）。不同灌水量不僅影響黃瓜物質積累，而且影響黃瓜物質分配（圖2B），進而影響黃瓜根冠比（圖2C）。CK黃瓜根系分配系數(shù)最低，T1、T2和T3處理黃瓜植株根系分配系數(shù)分別比CK顯著增加了29.84%、18.35%和8.04%（P＜0.05）。同樣，CK黃瓜植株根冠比最低，T1、T2和T3處理黃瓜植株根冠比分別比CK顯著增加了32.17%、19.66%和8.55%（P＜0.05）?？梢?，減少灌水量通過增加黃瓜根系分配系數(shù)增加根冠比，抵抗干旱逆境。

圖2 不同灌水量對黃瓜植株物質積累和物質分配的影響

2.3 不同灌水量對黃瓜產量的影響

減小灌水量降低了黃瓜單果質量（圖3A），不同時期CK黃瓜單果質量均為最大，T1處理單果質量比CK 顯著降低了3.86%～5.45%（P＜0.05），T2和T3處理單果質量比CK略有降低，但差異不顯著（P＜0.05）。減小灌水量也減少了黃瓜果實數(shù)量（圖3B），不同時期均以CK黃瓜果實數(shù)量最多，T1處理黃瓜總果實數(shù)量比CK顯著降低了17.34%（P＜0.05），T2和T3處理黃瓜總果實數(shù)量與CK差異不顯著（P＜0.05）。受單果質量和果實數(shù)量的共同影響，減少灌水量降低了黃瓜產量（圖3C），不同處理間以CK總產量最高，達24.28 t/ hm2，T1處理黃瓜總產量比CK顯著降低了20.58%（P＜0.05），T2和T3處理黃瓜總產量與CK差異不顯著（P＜0.05）。

圖3 不同灌水量對黃瓜產量和產量形成因子的動態(tài)影響

2.4 不同灌水量對黃瓜果實品質的影響

2次采收黃瓜果實的風味物質含量變化趨勢一致（表1）。灌水量顯著影響黃瓜果實品質，隨灌水量減少，黃瓜可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C含量升高，而硝酸鹽含量降低。不同處理黃瓜果實可溶性糖含量差異顯著（P＜0.05），以CK黃瓜可溶性糖含量最低，與CK相比，T1和T2處理可溶性糖含量分別顯著增加14.44%～14.36%和9.81%～11.19%（P＜0.05），T3處理可溶性糖含量與CK差異不顯著（P>0.05）。不同處理黃瓜果實可溶性蛋白、維生素C含量的變化趨勢與可溶性糖含量一致，而硝酸鹽含量變化趨勢與可溶性糖含量相反，不同處理間差異顯著，以CK黃瓜硝酸鹽量最高，與CK相比，T1處理硝酸鹽含量顯著降低12.82%～18.20%（P＜0.05），T2處理硝酸鹽含量顯著降低8.95%～9.13%（P＜0.05），T3處理硝酸鹽含量與CK差異不顯著（P>0.05）?？傊?，減少灌水量增加了黃瓜可溶性糖、維生素C和可溶性蛋白含量，降低了硝酸鹽含量，提高了黃瓜品質。

表1 不同灌水量對黃瓜品質的影響

3 結論與討論

干旱脅迫時，作物滲透調節(jié)物質含量會增加，并表現(xiàn)在激素水平上[10]，可改變根系分布[11]，增強抗旱能力。本研究表明，T1和T2處理黃瓜葉片ABA、MDA和可溶性蛋白含量顯著高于CK，表現(xiàn)出逆境脅迫反應，這與前人研究結果[10-11]一致。T1和T2處理黃瓜根系分配系數(shù)和根冠比顯著高于CK，可能是黃瓜植株為適應干旱而產生的根系優(yōu)先發(fā)育的結果，這與楊志剛等[12]的研究結果一致。

適當減少灌水量對黃瓜產量影響不顯著，李銀坤等[13]的研究表明，減少灌水量30%（5 190 m3/hm2），黃瓜產量比常規(guī)灌溉（7 470 m3/hm2）降低不顯著；方棟平等[14]的研究表明，160.5 mm的灌溉量與180 mm的灌溉量對黃瓜產量的影響差異不顯著。本試驗中，T2和T3處理黃瓜產量與CK差異不顯著，這與李銀坤等[13]、方棟平等[14]的研究結果一致，T1處理黃瓜產量減少20.58%，是由于受到了嚴重的水分脅迫[15]。

減少灌水量可提高黃瓜果實可溶性蛋白、維生素C和可溶性糖含量[16]，減少硝酸鹽含量，改善黃瓜品質［17-18］。本研究表明，不同灌水量對黃瓜的品質影響較大，T1和T2處理黃瓜維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖含量均顯著高于CK，這與王柳等[19]的研究結果一致；但硝酸鹽含量顯著低于CK，這與郭熙盛等[18]的研究結果一致。

綜上所述，T2和T3處理黃瓜產量與CK差異不顯著，但品質得到提升，尤以T2（80%灌水量）處理品質得到顯著提高，而且可節(jié)約灌溉水20%，是秋冬季設施黃瓜的適宜灌水量。