基于不同水肥用量优化日光温室黄瓜水肥制度

2020-08-31王蓉马玲杨常新

湖北农业科学 2020年10期

王蓉马玲杨常新

摘要：通过研究灌水量和施肥量耦合对黄瓜生长指标、果实产量及品质的影响，探索宁夏旱作区温室黄瓜的水肥一体化管理制度。以春夏茬黄瓜为试材，设置灌水量、用肥量的两因素三水平正交试验。结果表明，黄瓜整个生育期株高可用Logistic方程模拟，且不同处理模拟系数均高达98%以上，生长末期株高TR7（高水高肥）﹥TR8（中水高肥）﹥TR4（高水中肥），这3个处理均显著高于其他处理;在结果盛期至结瓜末期，茎粗几乎停止生长; 高肥水平可促进叶片增长，水肥用量与株高、产量呈正相关，相关系数达0.47～0.57，水肥用量与产量呈正相关。日光温室春茬黄瓜在沙壤土（容重为1.10 g/cm3，田间持水量为24.21%）的条件下，灌水量2 222.05 m3/hm2、用肥量1 200 kg/hm2的處理最佳，产量高达110 190.00 kg/hm2，经济效益高达19.27万元/hm2，水分生产率49.58 kg/m3，肥料生产率91.83 kg/kg。其中，N用量为216 kg/hm2，P2O5用量108 kg/hm2，K2O用量324 kg/hm2。

关键词：日光温室; 春夏茬; 黄瓜; 灌溉制度

中图分类号：S626;S642.2 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）10-0058-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.10.011 开放科学（资源服务）标识码（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

温室黄瓜的生长发育受环境条件、气候条件等诸多因素的影响。其中，水和肥是影响温室黄瓜产量的最重要因素，对生产经济效益具有决定作用[1]。在设施园艺上水肥管理存在严重“大水大肥”现象，农民为了追求最大经济效益，根据经验盲目投入水肥，过量灌溉造成了水资源浪费和淋溶污染地下水[2，3]。同时，盲目过量施用肥料使得土壤养分大量盈余并快速富集，导致土壤次生盐渍化、酸化和土壤养分失调等生产障碍，并引发了很多环境问题，严重制约了日光温室蔬菜栽培的生产效益和可持续发展[4-7]。近年来，为节约水资源和改变农户过量施入水肥的管理方式，水肥一体化技术在中国设施园艺生产应用中迅速发展，该技术能有效控制水肥量，及时满足作物对水分及养分的需求，提高其利用效率[8-14]。针对温室黄瓜灌水量和施肥量的研究较多[14-22]。李怀平等[18]指出当土壤含水量达到田间持水量的80%～85%时进行灌溉，整个生育期灌水量需要2 700 m3/hm2;陈壮[20]指出灌溉定额为300 mm能基本满足黄瓜需水要求;邹志荣等[21]研究表明灌水田间持水量上、下限在85%～90%时，黄瓜产量、品质和水分利用效率最佳。以上研究均是对土壤含水量达到田间持水量的多少设为上下限进行探讨，但由于不同地区因环境、土壤差异等原因导致灌溉及施肥量差异也较大，特别是针对干旱、半干旱地区的温室黄瓜水肥管理的量化研究较为鲜见。因此，为了探索西北旱作区日光温室春夏茬黄瓜水肥精准管理措施，本研究设置不同灌水量和施肥量，通过测定生长指标、果实产量及品质，探索不同土壤栽培条件下日光温室嫁接黄瓜水肥量化管理指标，为黄瓜高质、高产栽培生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

宁夏吴忠孙家滩地区属大陆性干旱、半干旱气候，海拔1 130 m，全年光照时数达3 000 h，全年太阳辐射高达700 kJ/m2，年平均气温8.8 ℃。年平均降水量193 mm，无霜期170 d左右，冬季寒冷多风。试验温室长72 m，净跨10 m，脊高5 m，为种植10年的温室。试验温室土壤为沙壤土，容重为1.10 g/cm3，田间最大持水量为24.21%。

1.2 方法

供试黄瓜品种为德尔99，砧木为博强2号，于2017年3月15日在吳忠孙家滩园区日光温室定植，起垄栽培，垄宽80 cm，垄间距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。试验设两因素三水平正交试验，共9个处理，试验设计见表1，设3次重复，共27个小区（小区面积13.5 m2），处理间用60 cm宽塑料膜隔离，底肥统一施用腐熟牛粪30 000 kg/hm2，磷酸二铵675 kg/hm2，生长追施肥料为水溶性肥以色列海法公司的魔粒丰（N：P2O5：K2O为18：9：27）。

1.3 测量指标及测试方法

选择生长大小基本一致的10株植株进行标记作为调查株，黄瓜株高（地面到生长点）用钢卷尺测量;茎粗用游标卡尺测量植株地面以上10 cm处植株直径;用电子秤称量小区产量（精确到0.01 g），根据小区面积换算成公顷产量;可溶性固形物含量使用TD-45数字折光仪测定;可溶性糖采用蒽酮比色法测定;可溶性蛋白质采用考马斯亮蓝法测定[9]。

1.4 数据处理

利用Excel进行基本的数据处理，利用Curve Expert、DPS 7.05进行方差分析（LSD法）。

2 结果与分析

2.1 不同水肥处理对黄瓜生长指标的影响

2.1.1 不同水肥处理对黄瓜株高的影响用Logistic方程模拟不同水肥处理下株高的生长动态，模拟方程如表2所示，模拟系数均超过0.98。由模拟方程可得出，黄瓜生育期120 d，9个处理渐增期均长达约40 d，此阶段为苗期，营养生长旺盛;快增期均达约60 d。实测和模拟株高变化曲线见图1、图2，在定植2个月后，各处理生长速率相继达到最高值，TR1至TR9其株高增长速率依次为4.19、4.00、3.41、4.06、3.85、3.56、4.03、4.14、3.89 cm/d。在结瓜末期，高施肥量TR7、TR8株高明显高于其他处理，其中TR7株高与其他处理差异达显著水平，其次为中施肥量的TR4和TR5，再次为低施肥量的TR1、TR2、TR3，低灌水量的TR6、TR9的株高最低，说明较高的灌水量和施肥量能够促进黄瓜茎蔓的生长。

2.1.2 不同水肥处理对黄瓜生育期茎粗生长率的影响

由表3可以看出，幼苗期和抽蔓期是茎粗生长的快速增长期，结瓜以后茎粗缓慢生长。在幼苗期和抽蔓期，低、中施肥量时，茎粗增长率随灌水量增加而增加，高施肥量时，茎粗增长率随灌水量增加而降低，不同施肥量水平下的低肥高水TR1、中肥高水TR4、高肥低水TR9的茎粗生长速率最快，抽蔓期TR1、TR4、TR9茎粗依次达7.41、8.29、10.82 mm;同时，不同灌水量水平下，茎粗增长速率随施肥量增加而增大，高水高肥量TR7、中灌水量高肥量TR8、低灌水量高肥量TR9茎粗生长速率最快，在抽蔓期茎粗依次达9.96、10.10、10.82 mm，可见，高水高肥促进茎的生长。结瓜初期，TR5的茎粗生长速率与其他处理间存在显著差异。结瓜盛期和结瓜末期各处理茎粗几乎停止生长。

2.2 不同水肥处理对黄瓜品质的影响

由表4可以看出，不同水肥施用量对黄瓜可溶性蛋白质含量没有明显影响，各处理间差异不显著;而对可溶性糖含量和可溶性固形物来说，各处理间存在显著差异。不同施肥量水平下可溶性糖含量和可溶性固形物未出现明显的变化规律，但在高、中灌水量条件下，可溶性糖含量和可溶性固形物均随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为32.59%、32.80%，可溶性固形物依次为5.6、5.5 mg/g;低灌水量条件下，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，分别达33.26%和5.8 mg/g。

2.3 不同水肥处理对黄瓜产量的影响

由表5可以看出，产量高低表现为TR4>TR7>TR5>TR6>TR8>TR1>TR9>TR2>TR3。从肥料施用量来看，中肥水平（用肥量1 200 kg/hm2）有利于产量的增加;从灌水量来看，土壤灌水量高时，产量有所提高。水分生产率最高的是TR6，其次为TR5，分别达68.58、59.53 kg/m3;肥料生产率最高的是TR1，其次为TR2，分别达139.17、130.08 kg/kg，但TR1、TR2的产量和水分生产率较低;从产量指标来看，产量最高的为TR4，达110 190.00 kg/hm2，水分和肥料生产率分别达49.58 kg/m3、91.83 kg/kg。同时，从经济效益分析得出，TR4的经济效益明显高于其他处理，其次为TR5。因此，以经济效益为主，综合产量指标、水分和肥料生产率来看，TR4（用肥量1 200 kg/hm2，灌水量2 222.05 m3/hm2）为最佳处理。

2.4 水肥用量和黄瓜生长指标、产量及果实品质的相关性

如表6所示，水肥用量和株高、茎粗、产量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、可溶性固形物之间均无显著相关性。灌水量和施肥量之间没有相关性，灌水量和施肥量与株高、产量呈正相关，相关系数达0.47～0.57，表明适当增加水肥用量可促进植株的营养生长和生殖生长;施肥量与果实品质可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、可溶性固形物呈负相关，特别是可溶性蛋白质，相关系数达-0.78;灌水量与果实品质可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、可溶性固形物也均呈负相关，相关系数达-0.21～0.11，过多的水肥用量直接影响黄瓜果实品质。

从各植株生长指标和果实品质相关性分析可以看出，株高、茎粗和产量之间互相呈正相关，三者与果实品质可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、可溶性固形物呈负相关;而果实品质三者之间互相呈正相关，特别是可溶性糖与可溶性固形物之间的相关系数高达0.98。

3 讨论

3.1 水肥用量对黄瓜生长指标的影响

黄瓜整个生育期株高可用Logistic方程模拟，且不同处理模拟系数均高达98%以上，这与崔良基等[23]研究的作物干物质积累规律相似，也符合植物生长规律。水和肥在蔬菜的整个生育期中影响其株高、茎粗、叶面积等生长生理指标，适合的水肥管理能够促进作物生长，反之，水分和肥料过多或过少都会抑制作物的生长发育。李静等[24]研究表明番茄的株高及茎粗与水肥条件的高低呈正相关;方栋平[2]指出株高受水肥影响显著，高水处理的株高显著大于低水处理，随着滴灌施肥比例的降低，株高呈降低趋势，且各器官干物质累积量与灌水量和滴灌施肥比例呈正相关;姚发展等[1]指出最适合黄瓜植株生长的营养液浓度为霍格兰营养液稀释50倍，过高、过低营养液浓度均不利于植株生长;王延丽[25]研究指出施用适宜的氮磷钾肥可促进迷你黄瓜幼苗株高、茎粗、总鲜重、叶绿素含量、光合速率的提高。可见，水肥充足有助于植株株高、茎粗生长。在本试验中，就株高而言，TR7（高水高肥）﹥TR8（中水高肥）﹥TR4（高水中肥），这3个处理显著高于其他处理。黄瓜苗在结果盛期至结瓜末期，茎粗几乎停止生长;同时，高肥水平可促进叶片增长，水肥用量与株高、产量呈正相关，相关系数达0.47～0.57。

3.2 水肥用量对黄瓜产量及品质的影响

方栋平[2]研究表明水肥用量对温室黄瓜产量和品质有显著影响，随着灌水量的增大，黄瓜的产量、瓜条数和单果重也增加，随着用肥量的增加，产量和小区瓜条数也显著增加，且水分最高利用效率高达47.71 kg/m3;同时，水肥用量对黄瓜品质各指标如维生素C、可溶性蛋白和可溶性糖含量均呈显著影响，且滴灌施肥条件下，产量和品质（除可溶性糖外）均与水肥用量呈正相关，增加灌水量，产量、维生素C和可溶性蛋白质含量均增加，但可溶性糖含量下降;黄瓜的品质与营养液浓度显著相关，随施氮量的增加黄瓜果实的维生素C、可溶性蛋白质、游离氨基酸、可溶性糖和有机酸含量均有增加的趋势，商品瓜率和总产量显著降低，施氮过多或过少均不利于黄瓜产量与品质的形成[25，26]。在本试验沙壤土条件下，水肥用量与产量呈正相关，与前者研究结果相同，水分生产率最高的是低水中肥TR6，高达68.58 kg/m3;肥料生产率最高的是高水低肥TR1，高达139.17 kg/kg;产量最高的为高水中肥TR4，产量高达110 190.00 kg/hm2，水分和肥料生产率分别高达49.58 kg/m3、91.83 kg/kg，且TR4的经济效益明显高于其他处理。

但是，水肥用量与黄瓜果实品质可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、可溶性固形物呈负相关，这与前者研究不同，可能与水肥最低幅度用量有关系，或者可能本试验产量均有提高，而忽视了果实品质。有研究表明作物的产量和品质互相影响互相制约，当产量下降，导致果实中营养浓度增大[26-29];且在丁锁等[29]的研究中指出，高水高肥的农民习惯性施肥浇水的处理明显比配方施肥处理下的黄瓜品质差，配方施肥处理比习惯性高水高肥处理的黄瓜可溶性固形物含量提高0.25～0.38个百分点，维生素C含量提高了11.2～13.5 mg/kg。

4 小结

本试验结果表明，以经济效益为主，从综合产量指标、水肥生产率来看，TR4（用肥量1 200 kg/hm2，灌水量2 222.05 m3/hm2）为最佳处理，即在沙壤土条件下，N用量为216 kg/hm2，P2O5用量为108 kg/hm2，K2O用量为324 kg/hm2，整个生育期灌水定额为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，间隔5～7 d;5月每次灌水114.6 m3/hm2，灌水8次，间隔2～4 d;6月至7月中旬，每次灌水81.6 m3/hm2，灌水12次，间隔3～4 d;7月中旬至7月底，每次灌水39.3 m3/hm2，灌水2次，间隔3～4 d。

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