不同灌水量對日光溫室黃瓜農(nóng)藝性狀與光合效率的影響

摘" " 要：為探究不同灌水量對日光溫室黃瓜農(nóng)藝性狀和光合效率的影響，以津園60黃瓜為材料，設(shè)置5個不同灌水量的處理，分別為CK（253.39 mm）、A1（153.39 mm）、A2（453.39 mm）、A3（653.39 mm）和A4（853.39 mm），研究其對設(shè)施黃瓜的主要農(nóng)藝性狀（株高、莖粗、葉面積、節(jié)間長度、干物質(zhì)含量及根冠比、根長）、葉片葉綠素相對含量（SPAD值）、光合效率[光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Cs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2 濃度（Ci）]以及單果質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，相比其他處理，在A3處理下黃瓜各農(nóng)藝性狀指標均有明顯升高，同時單果質(zhì)量在A3處理下達到最大，為169.2 g。此外，在黃瓜葉片光合效率方面，A3處理相較于其他處理，光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率明顯上升，而胞間CO2濃度明顯降低，其中光合速率最高可達到23.40 μmol·m-2·s-1。綜合分析，津園60黃瓜在日光溫室條件下灌水量為653.39 mm時可明顯促進黃瓜生長發(fā)育，提高黃瓜光合效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：黃瓜；日光溫室；灌水量；農(nóng)藝性狀；光合效率

中圖分類號：S642.2 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2025）01-115-07

Effects of different irrigation amounts on agronomic traits and photosynthetic efficiency of cucumber in solar greenhouse

CHEN Liqin， LIU Gang， WANG Huilin， HU Liangliang

（College of Horticulture， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， Xinjiang， China）

Abstract： To investigate the effects of different irrigation amounts on agronomic characters and photosynthetic efficiency of cucumber in solar greenhouse， the experiment used the cucumber variety Jinyuan 60 as the material. Five irrigation treatments were set up： CK（253.39 mm）， A1（153.39 mm）， A2（453.39 mm）， A3（653.39 mm）， and A4（853.39 mm）. The study examined their impact on key agronomic traits（plant height， stem diameter， leaf area， internode length， dry matter content， root-shoot ratio， root length）， leaf relative chlorophyll content， photosynthetic efficiency（photosynthetic rate， stomatal conductance， transpiration rate and intercellular CO2 concentration）as well as single fruit mass of greenhouse cucumber. The results showed that compared to other treatments， the agronomic characters of cucumber increased significantly under the A3 treatment. The single fruit mass reached the maximum of 169.2 g under A3 treatment. In addition， in terms of leaf photosynthetic efficiency， the A3 treatment resulted in a significant increase in photosynthetic rate， stomatal conductance， and transpiration rate， while the intercellular CO2 concentration decreased significantly， and the highest photosynthetic rate was 23.40 μmol·m-2·s-1. In summary， under solar greenhouse conditions， an irrigation level of 653.39 mm significantly promotes the growth and development of Jinyuan 60 cucumber， enhances photosynthetic efficiency， and improves product quality.

Key words： Cucumber; Solar greenhouse; Irrigation quantity; Agronomic traits; Photosynthetic efficiency

黃瓜是我國北方設(shè)施栽培的主要蔬菜作物之一，也是耗水量較大的蔬菜之一[1]。在當前氣候變化和水資源短缺的背景下，適宜的灌水管理對于提高設(shè)施黃瓜產(chǎn)量尤為重要[2]。前人的研究表明，黃瓜的生長和發(fā)育過程對水分的需求量較高，灌水量的調(diào)控可以直接影響黃瓜植株的生長速度、根系發(fā)育和果實質(zhì)量[3-4]。此外，合理的灌水可以在提供適量的水分供給基礎(chǔ)上有效促進植株的正常生理代謝和養(yǎng)分吸收，從而增加蔬菜作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)[5-6]。擺虹霞等[7]研究發(fā)現(xiàn)，灌水量一定時，黃瓜的單株產(chǎn)量隨著灌水頻率的增加而出現(xiàn)不同程度的降低。Li等[8]研究發(fā)現(xiàn)，隨著灌水量的增加，黃瓜植株的株高、莖粗和葉片數(shù)等生長參數(shù)均呈現(xiàn)增加的趨勢。王克磊等[9]在潮汐灌溉下進行不同灌水量處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃瓜在苗期灌水量過多時雖能促進植株莖葉的生長，但會明顯抑制根系的發(fā)育。綜合研究可知，灌水量和灌水頻率對黃瓜的生長和產(chǎn)量具有重要影響。適度增加灌水量可以促進黃瓜的生長，提高株高、葉面積和單株產(chǎn)量。然而，過度灌水可能會抑制根系的發(fā)育，對黃瓜的生長產(chǎn)生負面影響，進而影響黃瓜生長發(fā)育。

光合作用是植物生長和產(chǎn)量形成的重要過程，其中光合效率是反映作物生長發(fā)育和產(chǎn)量的重要指標[10-11]。李懷平等[12]發(fā)現(xiàn)，在不同灌水量處理下，黃瓜葉片光合速率日變化均呈現(xiàn)雙峰曲線，且黃瓜葉片葉綠素相對含量（SPAD值）隨著灌水量的增加而降低。李靜等[13]研究發(fā)現(xiàn)，隨著灌水量的增加，黃瓜葉片葉綠素含量隨之升高，且凈光合速率呈現(xiàn)單峰曲線。馬新超等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在不同灌水和施氮水平下，黃瓜凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均呈單峰曲線的變化趨勢。由此可見，通過合理的灌水管理，可以提高作物的光合效率和葉綠素含量，進而提高產(chǎn)量。然而，灌水量過度或不足都會對作物的生長產(chǎn)生負面影響。

雖然已有研究涉及灌溉對黃瓜生長的影響，但不同的灌溉方式、灌水量和灌溉頻率對黃瓜生長和產(chǎn)量的具體影響會因地區(qū)、氣候、土壤等因素而異。因此，筆者以津園60黃瓜為試材，在設(shè)施條件下設(shè)置不同灌水處理，以烏魯木齊市平均降雨量作為對照，研究日光溫室內(nèi)不同灌水量對黃瓜農(nóng)藝性狀與光合效率的影響，以期為西北地區(qū)設(shè)施內(nèi)黃瓜的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供更科學(xué)的指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設(shè)置在新疆烏魯木齊市新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)智能溫室內(nèi)，試驗地位于亞歐大陸腹地、天山中段北麓、準噶爾盆地南緣，四季分配不均，冬夏季節(jié)時間長，寒暑變化劇烈，全年氣候干旱少雨，晝夜溫度差異大。年平均降水量為253.39 mm，最大年降水量為 415.10 mm，最小年降水量為169.80 mm[15]。

1.2 材料

以津園60黃瓜種子為試驗材料，材料購自天津科潤黃瓜研究所，該品種以主蔓結(jié)瓜為主，生長勢強，早熟性好，且適應(yīng)性強，適宜越冬日光溫室及春秋保護地栽培。

1.3 試驗設(shè)計

試驗于2023年5－9月在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)智能溫室進行，采用完全隨機設(shè)計，選取大小相同、完全成熟且顆粒飽滿的種子，每個處理30粒，3次重復(fù)，將黃瓜種子溫湯浸種后，均勻擺放在鋪有完全浸濕的2層發(fā)芽紙的培養(yǎng)皿（直徑為90 mm）中。當芽長為0.5 cm時（第2天）播于72孔穴盤內(nèi)，每天觀察其長勢。當長至2葉1心時（第20天），選取長勢一致且健壯的幼苗移栽至塑料栽培盆（26.3 cm×26.3 cm×28 cm）中，以便進行精準的水分灌溉，育苗基質(zhì)為V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=7∶2∶1；采用搭架綁蔓的形式，為主蔓結(jié)果。以烏魯木齊年平均年降水量253.39 mm為對照，灌水量共設(shè)5個處理CK（253.39 mm）；A1（153.39 mm）；A2（453.39 mm）；A3（653.39 mm）；A4（853.39 mm）。每隔5 d灌溉1次，單次灌水量由量筒讀取，其他管理措施一致。

1.4 農(nóng)藝性狀指標測定及方法

1.4.1 生長指標的測定 定植后，采用定株觀察法，每15 d測定1次黃瓜植株的株高、莖粗、葉長和葉寬，計算其葉面積和節(jié)間長度。株高為根基部到植株頂端的距離，莖粗為地上部第3節(jié)間的直徑，葉長為葉柄基部到葉尖的長度，葉寬為葉片橫向最寬處間距。利用回歸方程計算葉面積A = 14.61-5.0 L+0.94 L2+0.47 W+0.63 W2-0.62 L×W（L：葉長；W：葉寬），共測定75 d，具體參考Robbins等[16]的研究方法并做改進。定植后第75天，采用破壞性取樣法，每個處理選取20株，根長為根尖到莖基部的距離，干物質(zhì)取樣時將植株連根挖起，包括地上部和地下部，根系用清水洗凈，并用吸水紙吸干表面水分，稱鮮質(zhì)量后放入烘箱，保持105 ℃殺青30 min后調(diào)溫至75 ℃ 烘為恒質(zhì)量，用電子天平稱質(zhì)量，根為地下部，莖、葉和花為地上部。

1.4.2 葉片葉綠素相對含量測定 定植后第75天，采用定株觀察法，每個處理選取20株，1株黃瓜選取3片飽滿且完整的功能葉，用SPAD - 502葉綠素儀測定葉綠素相對含量（SPAD值）。

1.4.3 植株光合效率測定 定植后第80天（當日以及前兩日均為晴天）08：00－18：00，利用安裝有透明葉室的Li - 6400型光合儀進行光合效率的測定，每隔2 h測定1次，每個處理選取20株。測定項目包括光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間二氧化碳濃度（Ci），溫室內(nèi)光照、CO2濃度和溫度為自然環(huán)境條件。

1.4.4 單果質(zhì)量測定 在定植后的第85天進行黃瓜采收，采摘時以嫩瓜為采收標準，每個處理選取20株黃瓜商品一致性好的植株分別稱取果實質(zhì)量，果實質(zhì)量用電子天平（精度為0.001 g）測量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2023 整理數(shù)據(jù)，采用SPSS 20 進行單因素方差分析，采用Duncan 法檢測顯著性差異，采用Origin 2023制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水量對黃瓜植株生長的影響

2.1.1 不同灌水量對黃瓜株高、莖粗、葉面積和節(jié)間長度的影響 由表1可知，不同生長階段黃瓜的株高隨著灌水量的增加均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，其中隨著灌水量的增加至A3處理時達到最大，為210.79 cm，其相較于CK處理顯著增加了29.61%。其中，莖粗也表現(xiàn)出隨著灌水量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，以A3處理的植株最大，為8.52 cm，顯著高于CK和其他處理。葉面積和節(jié)間長度均隨著水分的不斷增加而增大，均以A3處理最大，分別為483.44 cm2和11.73 cm，明顯大于其他處理。由此可見，在黃瓜整個生長周期，不同灌水量處理對植株的生長均有顯著影響。適量的水分供應(yīng)可以促進黃瓜植株的生長，增加其莖部的粗壯程度，提高葉面積和節(jié)間長度。

2.1.2 不同灌水量對黃瓜植株干物質(zhì)含量及根冠比的影響 由表2可知，黃瓜的地上部干鮮質(zhì)量與灌水量呈現(xiàn)正相關(guān)，其中A4處理下為最大，分別為153.54和1 292.48 g。在增加灌水量的情況下，根干鮮質(zhì)量和根冠比均呈現(xiàn)“升-降”趨勢，以A3處理最大，為4.50和55.70 g。由以上結(jié)果可知，適度增加灌水量不僅可以提高黃瓜的地上部干鮮質(zhì)量，而且可以促進根系的生長和發(fā)育（圖1），提高根干鮮質(zhì)量，進而提高根冠比。然而，當灌水量過大時，會導(dǎo)致根系處于水淹狀態(tài)，影響植株根系的生長，從而降低根干鮮質(zhì)量（表2，圖1）。

2.1.3 不同灌水量對黃瓜植株根長的影響 相較于A3處理下的黃瓜根長，CK、A1、A2和A4處理均表現(xiàn)出顯著降低，分別降低了21.55%、47.56%、14.91%和12.23%（圖 1）。由此可知，黃瓜植株的根長隨著灌水量的增加而增加，但當灌水量達到一定量（A4處理）時則會阻礙根系的生長。這說明過量灌水可能在一定程度上使植株根部處于水淹狀態(tài)，從而抑制了根系的生長發(fā)育。

2.2 不同灌水量對黃瓜葉片光合特性的影響

2.2.1 不同灌水量對黃瓜葉片SPAD值的影響 如圖2所示，隨著灌水量的增加，黃瓜植株葉片中SPAD值呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢。其他各處理與A3處理相比均表現(xiàn)出顯著差異，其中A1處理SPAD值減少最明顯，降低了28.45%。由此可見，適量的灌水有助于提高黃瓜葉片的SPAD值，而過高或過低水分所造成的脅迫則顯著降低了黃瓜葉片中的SPAD值。

2.2.2 不同灌水量對黃瓜葉片光合日變化的影響 由圖3～6可知，在不同灌水處理下，黃瓜葉片日光合速率均呈現(xiàn)雙峰曲線，日蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均呈現(xiàn)單峰曲線，日胞間二氧化碳濃度呈“ W ”形。其中，不同灌水處理下的黃瓜葉片日光合速率均在12：00和16：00達到最高值，隨后減弱，在18：00由于光照強度的減弱而降到最低。此外，各處理之間相比，A3處理在不同時間點的光合速率均明顯高于其他處理（圖 3）。不同處理間氣孔導(dǎo)度均在10：00左右達到最大，其中A3處理變化最明顯，峰值達到500.42 mmol·m-2·s-1，隨后逐漸降低（圖 4）。不同灌水處理下，日蒸騰速率均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在12：00達到最高值，隨后逐漸降低。其中，A3處理在12：00的日蒸騰速率最大，為14.55 mmol·m-2·s-1（圖5）；日胞間二氧化碳濃度在12：00和16：00達到最低值，其中A1處理相比較其他各處理降低最明顯，分別為220.48 μmol·mol-1和240.56 μmol·mol-1（圖 6）。綜上所述，推測適度灌水（A3，653.39 mm）能夠在一定程度上使葉片保持氣孔開放，促進氣體交換，從而提高植株的光合作用效率。然而，灌水量過多或虧缺均會抑制植株的光合效率。

2.3 不同灌水量對黃瓜單果質(zhì)量的影響

由圖7可知，A3處理下的黃瓜單果質(zhì)量顯著高于其他處理，達到169.2 g。相較于A3處理，CK、A1、A2和A4分別降低了56.74、74.74、40.44和36.67 g。由此可知，適度增加灌水量對提高黃瓜單果質(zhì)量具有重要作用，即正常的水分供應(yīng)可以保證黃瓜果實的正常生長和發(fā)育，從而提高單果質(zhì)量。而當灌水量過大或水分虧缺時，則會導(dǎo)致植株的光合效率降低，進而影響植株的果實質(zhì)量。

3 討論與結(jié)論

在植物生長過程中，適當?shù)墓喔裙芾韺χ参锏纳L發(fā)育和形態(tài)建成具有重要作用[17-18]。水分管理在一定程度上不僅可以對植物的形態(tài)指標（如株高、莖粗、葉面積、節(jié)間長度和根長）產(chǎn)生影響，還可以影響植物的光合作用、干物質(zhì)積累甚至果實質(zhì)量[19]。本研究結(jié)果表明，在設(shè)施內(nèi)當灌水量低于CK時，黃瓜各項形態(tài)指標受水分虧缺的影響，均出現(xiàn)不同程度的變化，在第75天植株的株高、莖粗、葉面積和節(jié)間長度均不同程度降低，這與毛麗萍等[20]在T1處理（70%灌溉量）下根系受水分脅迫從而抑制黃瓜植株生長和王蓉等[21]的灌水在1500 m3·hm-2處理下的株高、莖粗顯著低于3000 m3·hm-2 處理的整體變化趨勢相一致。此外，試驗結(jié)果顯示，不同灌水處理對黃瓜節(jié)間長度和葉面積也有一定的影響，即灌水量過低或過高均會抑制黃瓜節(jié)間伸長和葉面積增大，這與楊冬艷等[22]在TR 2（320 L·次-1）處理下的莖葉生長情況較TR 1（160 L·次-1）和TR 3（480 L·次-1）處理下有顯著增高趨勢的結(jié)果一致。陳紅波等[23]研究表明，當灌水量過多使黃瓜根系處于水澇狀態(tài)，而灌水量過少使根系處于干旱狀態(tài)，均會影響植株根系的正常生長發(fā)育，這與本試驗結(jié)果一致。綜上所述，在黃瓜生長前期，合適的灌溉水平在一定程度上促進了植株的營養(yǎng)生長，可為后期的生殖生長（果實生長）奠定基礎(chǔ)。

本研究結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，提升灌水水平能夠增加葉片SPAD值，而過高的灌水水平反而使SPAD值有所下降，這與劉琦峰等[24]的研究結(jié)果一致，但常莉飛等[25]指出，虧缺灌溉有利于提高溫室黃瓜的葉綠素含量，這可能是設(shè)置灌水水平不同所導(dǎo)致的。與此同時，在設(shè)施內(nèi)不同灌水量在同一天不同時間段內(nèi)，黃瓜各項光合效率指標（光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和胞間二氧化碳濃度）也均有所不同，如本研究中A3處理下黃瓜葉片光合速率在同一天內(nèi)呈現(xiàn)出（08：00－18：00）前期大、中期小、后期又增大的變化規(guī)律，這與于曉蕾等[26]在觀測期內(nèi)（開花至采收成熟期），黃瓜葉片光合速率在基質(zhì)水分上限為100%處理顯著高于水分上限為80%且呈現(xiàn)“升-降-升”變化趨勢的結(jié)果基本一致。本試驗研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光合效率會隨著灌水量的增加而提高，但灌水量過高反而會使其降低，這與張金秀等[27]的研究結(jié)果有所不同，即高灌水量會提高光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，而灌水不足導(dǎo)致各指標降低。不同灌水量處理對黃瓜光合特性的影響是促使灌溉條件下黃瓜增產(chǎn)的重要因素，在本研究中，A1和CK處理由于灌水量過少，A4處理由于灌水量過多從而使黃瓜植株生長均遭受脅迫，進而抑制了葉片的光合生理代謝，降低了植株的光合效率。梁運江等[28]、孔德杰等[29]和董彥紅等[30]研究表明，除灌水量外，施肥量和灌水次數(shù)過多或過少也會對黃瓜葉片光合效率起到抑制作用，而本研究中雖聚焦于單一變量（灌水量），但試驗結(jié)果卻一致，這表明任何外界環(huán)境因子在低于或超過一定閾值時均會對光合效率產(chǎn)生負面效應(yīng)。冀健紅等[31]研究表明，通過設(shè)置6個灌水處理的結(jié)果表明，對黃瓜的供水量越高，果實質(zhì)量就越大，而本試驗設(shè)置5個不同處理表明當灌水量達到A3處理時，黃瓜單果質(zhì)量達到最大，隨后果實生長受到抑制。由此可知，對于灌水量梯度的設(shè)置也會影響果實的正常生長發(fā)育，從而影響果實的單果質(zhì)量。綜上所述，灌水量是影響黃瓜光合特性和產(chǎn)量的重要因素，過低或過高的灌水量均會對黃瓜的生長產(chǎn)生負面影響，合理設(shè)置灌水量梯度對促進黃瓜的正常生長發(fā)育和提高產(chǎn)量具有重要意義。

本研究結(jié)果表明，灌水量對設(shè)施黃瓜的農(nóng)藝性狀及光合效率均具有明顯影響。在節(jié)水灌溉管理方面，應(yīng)根據(jù)黃瓜的生長需求合理調(diào)整灌水量，既要保證植株的正常生長和產(chǎn)量，又要避免水資源的浪費。同時，還需要考慮不同生長階段黃瓜對水分的需求差異，制定科學(xué)的灌溉策略。此外，筆者僅從灌水量這一單一因素探討了對設(shè)施黃瓜農(nóng)藝性狀及光合效率的影響，實際生產(chǎn)中可能還受到其他因素的影響，如肥料施用、溫度調(diào)控等。因此，下一步研究可綜合考慮多種因素對設(shè)施黃瓜農(nóng)藝性狀的影響，為設(shè)施黃瓜的高效栽培提供更為全面可靠的理論依據(jù)。

綜上所述，通過對比試驗探究了不同灌水量對設(shè)施黃瓜主要農(nóng)藝性狀及光合效率的影響，結(jié)果表明，隨著灌水量的增加，黃瓜植株各生長指標表現(xiàn)出明顯變化，其中株高、莖粗、葉面積、節(jié)間長度、根干鮮質(zhì)量、根冠比和根長在灌水量為A3（653.39 mm）時達到最大，隨后降低，而干物質(zhì)含量中地上部干質(zhì)量則在A4處理（853.39 mm）時達到最大。與此同時，光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率也表現(xiàn)出“先升后降”的變化趨勢，而胞間二氧化碳濃度在CK處理（253.39 mm）時日變化最明顯。相較于CK處理，黃瓜單果質(zhì)量在灌水量為A3處理時顯著增加了33.53%。因此，綜合分析可知，灌水量A3處理（653.39 mm）是津園60黃瓜設(shè)施栽培的最適灌水量。

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