节水灌溉对设施黄瓜物质积累与分配、产量和品质的影响

毛丽萍，赵 婧

（山西农业大学 园艺学院，山西 太原 030031）

黄瓜（Cucumis sativusL.）是设施栽培的主要蔬菜种类之一，生产中缺乏科学的水分管理指标，常导致过量灌溉、水分利用率低等问题[1-2]。如何节约黄瓜灌水量、合理利用水资源是当前迫切需要解决的问题之一。水作为光合作用的原料之一，对黄瓜生长发挥着至关重要的作用。合理的灌溉制度，可改善土壤环境、降低设施内空气湿度，有利于黄瓜产量提升和品质改善。水肥一体化技术的研究和应用大幅提高了水分利用率，降低了设施黄瓜的灌水量。研究认为，适度的水分亏缺对作物光合作用[3]和产量[4-5]的影响不显著，但可通过调节根系发育[6]、增加渗透调节物质[7]等提高作物的抗旱能力。设施黄瓜灌溉主要依靠经验，灌水量仍然有很大的节约空间。鉴于此，通过设计不同灌水量，研究水肥一体化条件下设施黄瓜对水分的响应机制，明确秋冬季设施黄瓜的适宜灌水量，为黄瓜生产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地及供试材料

试验在山西省晋中市榆次区开展，黄瓜品种为津优40号，密刺类型，采用压力补偿式滴灌管，滴头间距15 cm，流量 1.2 L/h。

1.2 试验设计

试验以常规灌溉量为对照（CK），设70%灌溉量（T1）、80%灌溉量（T2）、90%灌溉量（T3）3个处理。大区设计，每个大区面积69.68 m2，定植8垄，中间6垄平分为3个小区，作为3次重复，小区面积17.42 m2。

起垄栽培，垄底85 cm、垄高10 cm。2020年10月8日定植，等行距种植，行距1.3 m、株距16 cm，定植密度48 105 株/hm2，栽培行两侧10 cm处安装滴灌管。缓苗后开始不同灌水量处理，采用水肥一体化技术浇水施肥，前期每5 d浇水1次、后期每10 d浇水1 次，浇水量以水表计量。CK每次浇水110 m3/hm2，灌水总量为1 760 m3/hm2，2021年1月16日结束。

定植前施入腐熟羊粪75 m3/hm2作基肥。羊粪有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为 190.22、25.68、28.62、12.65 g/kg。水肥一体化方法施肥，每次浇水时施水溶肥（N-P2O5-K2O为15-15-15）75 kg/hm2。每周喷1次杀菌剂。

2020年10月15日，每小区按照株高4.5 cm、叶片数3片/株的标准选择不相邻的20株做好标记。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生理指标 定植6周，每小区从标记植株中选取代表性强的3株，取叶片测定生理指标。从上往下数取第3片叶，称质量后于液氮中冷却，冰块中保存，带回实验室后-80 ℃冰箱保存，测定可溶性蛋白、丙二醛（MDA）和脱落酸（ABA）含量[8]。

1.3.2 物质积累与分配 定植6周后，采用破坏性取样法，从每小区标记植株中选取有代表性的3株，测定物质积累和分配。取样后，洗去根部土壤，晾干后将植株分解为根、茎、叶三部分，105 ℃烘箱烘至恒质量，测定根、茎、叶干质量，计算植株干质量和分配系数。

1.3.3 产量及产量形成因子 每次采收时分别记录各小区黄瓜采收数量和产量，计算总产量和平均单果质量。产量采用精确度为1 g的电子秤称质量。

1.3.4 黄瓜品质 定植10周和13周后，每小区从标记植株中选具有代表性的5根黄瓜作为1次重复，重复3次，取样测定黄瓜果实可溶性糖、可溶性蛋白、硝酸盐、维生素C含量[9]。

1.4 数据处理

采用SPSS 16.0 软件进行方差分析，采用Excel 2007作图。

2 结果与分析

2.1 不同灌水量处理对黄瓜生理指标的影响

试验测定了逆境条件下黄瓜叶片ABA、MDA和可溶性蛋白含量3个比较灵敏的指标（图1）。不同处理中，CK黄瓜叶片ABA、MDA和可溶性蛋白含量均为最低，T1处理黄瓜叶片ABA、MDA和可溶性蛋白含量最高，分别比CK显著增加60.91%、42.47%和44.92%（P＜0.05），表明受到严重的水分胁迫；T2处理黄瓜叶片ABA、MDA和可溶性蛋白含量显著低于T1（P＜0.05），显著高于CK（P＜0.05），表明也受到一定程度的水分胁迫；T3处理黄瓜叶片ABA、MDA和可溶性蛋白含量与CK差异均不显著（P＞0.05），表明没有受到明显水分胁迫。

图1 不同灌水量对黄瓜叶片生理指标的影响

2.2 不同灌水量对黄瓜植株物质积累与分配的影响

不同灌水量处理显著影响黄瓜根、茎、叶干质量和单株干质量（图2A），CK黄瓜茎、叶干质量和单株干质量最高，节水灌溉各处理黄瓜茎、叶干质量和单株干质量都有一定程度减少，以T1处理减少最多，T2处理其次，T3处理减少最少。其中，T1处理黄瓜单株干质量比CK显著减少了21.21%（P＜0.05），T2和T3处理黄瓜单株干质量与CK差异不显著（P＞0.05）。不同灌水量不仅影响黄瓜物质积累，而且影响黄瓜物质分配（图2B），进而影响黄瓜根冠比（图2C）。CK黄瓜根系分配系数最低，T1、T2和T3处理黄瓜植株根系分配系数分别比CK显著增加了29.84%、18.35%和8.04%（P＜0.05）。同样，CK黄瓜植株根冠比最低，T1、T2和T3处理黄瓜植株根冠比分别比CK显著增加了32.17%、19.66%和8.55%（P＜0.05）。可见，减少灌水量通过增加黄瓜根系分配系数增加根冠比，抵抗干旱逆境。

图2 不同灌水量对黄瓜植株物质积累和物质分配的影响

2.3 不同灌水量对黄瓜产量的影响

减小灌水量降低了黄瓜单果质量（图3A），不同时期CK黄瓜单果质量均为最大，T1处理单果质量比CK 显著降低了3.86%～5.45%（P＜0.05），T2和T3处理单果质量比CK略有降低，但差异不显著（P＜0.05）。减小灌水量也减少了黄瓜果实数量（图3B），不同时期均以CK黄瓜果实数量最多，T1处理黄瓜总果实数量比CK显著降低了17.34%（P＜0.05），T2和T3处理黄瓜总果实数量与CK差异不显著（P＜0.05）。受单果质量和果实数量的共同影响，减少灌水量降低了黄瓜产量（图3C），不同处理间以CK总产量最高，达24.28 t/ hm2，T1处理黄瓜总产量比CK显著降低了20.58%（P＜0.05），T2和T3处理黄瓜总产量与CK差异不显著（P＜0.05）。

图3 不同灌水量对黄瓜产量和产量形成因子的动态影响

2.4 不同灌水量对黄瓜果实品质的影响

2次采收黄瓜果实的风味物质含量变化趋势一致（表1）。灌水量显著影响黄瓜果实品质，随灌水量减少，黄瓜可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量升高，而硝酸盐含量降低。不同处理黄瓜果实可溶性糖含量差异显著（P＜0.05），以CK黄瓜可溶性糖含量最低，与CK相比，T1和T2处理可溶性糖含量分别显著增加14.44%～14.36%和9.81%～11.19%（P＜0.05），T3处理可溶性糖含量与CK差异不显著（P>0.05）。不同处理黄瓜果实可溶性蛋白、维生素C含量的变化趋势与可溶性糖含量一致，而硝酸盐含量变化趋势与可溶性糖含量相反，不同处理间差异显著，以CK黄瓜硝酸盐量最高，与CK相比，T1处理硝酸盐含量显著降低12.82%～18.20%（P＜0.05），T2处理硝酸盐含量显著降低8.95%～9.13%（P＜0.05），T3处理硝酸盐含量与CK差异不显著（P>0.05）。总之，减少灌水量增加了黄瓜可溶性糖、维生素C和可溶性蛋白含量，降低了硝酸盐含量，提高了黄瓜品质。

表1 不同灌水量对黄瓜品质的影响

3 结论与讨论

干旱胁迫时，作物渗透调节物质含量会增加，并表现在激素水平上[10]，可改变根系分布[11]，增强抗旱能力。本研究表明，T1和T2处理黄瓜叶片ABA、MDA和可溶性蛋白含量显著高于CK，表现出逆境胁迫反应，这与前人研究结果[10-11]一致。T1和T2处理黄瓜根系分配系数和根冠比显著高于CK，可能是黄瓜植株为适应干旱而产生的根系优先发育的结果，这与杨志刚等[12]的研究结果一致。

适当减少灌水量对黄瓜产量影响不显著，李银坤等[13]的研究表明，减少灌水量30%（5 190 m3/hm2），黄瓜产量比常规灌溉（7 470 m3/hm2）降低不显著；方栋平等[14]的研究表明，160.5 mm的灌溉量与180 mm的灌溉量对黄瓜产量的影响差异不显著。本试验中，T2和T3处理黄瓜产量与CK差异不显著，这与李银坤等[13]、方栋平等[14]的研究结果一致，T1处理黄瓜产量减少20.58%，是由于受到了严重的水分胁迫[15]。

减少灌水量可提高黄瓜果实可溶性蛋白、维生素C和可溶性糖含量[16]，减少硝酸盐含量，改善黄瓜品质［17-18］。本研究表明，不同灌水量对黄瓜的品质影响较大，T1和T2处理黄瓜维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖含量均显著高于CK，这与王柳等[19]的研究结果一致；但硝酸盐含量显著低于CK，这与郭熙盛等[18]的研究结果一致。

综上所述，T2和T3处理黄瓜产量与CK差异不显著，但品质得到提升，尤以T2（80%灌水量）处理品质得到显著提高，而且可节约灌溉水20%，是秋冬季设施黄瓜的适宜灌水量。