水肥耦合对黄花菜产量和品质的影响

摘要 为探究宁夏扬黄灌区黄花菜适宜的水肥耦合模式，以黄花菜为供试材料，采用滴灌灌水方式，试验设计3个灌水梯度和3个水溶肥施肥梯度，组合不同灌水、施肥梯度，共设置9个试验处理。分析不同处理黄花菜的株高、花薹粗、花蕾长、花蕾粗、产量及品质等指标变化规律。结果表明：T2F2处理可显著提高黄花菜花蕾长、花蕾单重、产量、可溶性糖和VC含量 。利用主成分分析方法对黄花菜生长、产量和品质指标进行综合评价，T2F2处理表现最优。宁夏扬黄灌区黄花菜较优的水肥管理模式为生育期灌水10次，总灌水量3 525 m3/hm2，水溶肥施肥6次，在黄花菜萌芽出土期和展叶期分别随水施肥1次，在抽薹期和花期分别随水施肥2次，总施肥量为562.5 kg/hm2。

关键词 水肥耦合；扬黄灌区；黄花菜；主成分分析

中图分类号 S 275.6 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）20-0136-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.20.034

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The Combined Effect of Water and Fertilizer on Yield and Quality of Day lily

LI Jin-ze1.2，TANG Rui HOU Zheng3

（1.The Scientific Research Institute of the Water Conservancy of Ningxia，Yinchuan，Ningxia 750021;2.Ningxia Dry Farming，Water Saving and Efficient Agricultural Engineering Technology Research Center，Yinchuan，Ningxia 750021;3.Ningxia Hydrology and Water Resources Monitoring and Early Warning Center，Yinchuan，Ningxia 750002）

Abstract In order to explore the suitable coupling model of water and fertilizer for day lily in Yanghuang irrigation area of Ningxia.Using day lily as test material and drip irrigation method，3 irrigation gradients and 3 water-soluble fertilizer fertilization gradients were designed，and a total of 9 experimental treatments were set up by combining different irrigation and fertilization gradients.The changes of plant height，flower moss thickness，flower bud length，flower bud thickness，yield and quality of day lily under different treatments were analyzed.The results showed that T2F2 treatment could significantly increase flower bud length，bud weight，yield，soluble sugar and VC content of day lily.The growth，yield and quality indexes of day lily were evaluated by principal component analysis，and T2F2 treatmeAPMxYFjRUGmaKhqjwZdWpg==nt showed the best performance.The optimal water and fertilizer management mode of day lily in Yanghuang irrigation area of Ningxia was irrigated 10 times during growth period，total irrigation amount was 3 525 m3/hm2，water-soluble fertilizer was applied 6 times，fertilization was applied once with water during germination and leaf opening period，fertilization was applied twice with water during bolting period and flowering period，and the total fertilizer application amount was 562.5 kg/hm2.

Key words Water-fertilizer coupling;Yanghuang irrigation area;Day lily;Principal component analysis

宁夏扬黄灌区日照充足、昼夜温差大、有效积温高，对黄花菜生长非常有利，并且该地区灌溉依靠扬水工程的黄河水，生产的黄花菜色泽鲜亮、丰润饱满，备受市场欢迎，种植规模逐年增大，黄花菜种植产业已发展成为当地的特色产业。但是，当地种植户采用“大水大肥”的生产方式，导致水肥利用效率低下，且破坏生态环境。目前，宁夏中部干旱带水肥一体化技术可精准控制水肥施用量［1-3］， 黄花菜规模化种植在当地起步较晚，尚缺乏对应的水肥一体化灌溉施肥制度。因此，探究宁夏扬黄灌区合理的黄花菜水肥一体化灌溉施肥制度已成为急需解决的问题。

国内外研究表明，灌水和施肥是有效调控蔬菜产量和品质的主要手段［4-6］。陈静茹等［4］研究发现，适当水肥配比明显提高娃娃菜的产量和品质。祝洋等［7］研究发现，在番茄在中等水平灌水量下，施加中等水平肥料量的处理产量最大，在相同灌水量下施较高氮肥比施较低氮肥的产量高。宋卓琴等［8］研究发现，黄花菜的产量随施N量的增加呈先增加后降低的趋势，P、K肥配施的效果要比N肥好。尽管前人围绕蔬菜的水肥耦合效应研究较多，但针对宁夏中部干旱带扬黄灌区滴灌条件下黄花菜的水肥灌溉制度研究甚少。该研究以当地黄花菜主栽品种大乌嘴为供试材料，研究不同水肥耦合模式对黄花菜生长、品质和产量的影响，筛选出较优的水肥耦合模式，为当地黄花菜水肥管理提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2022年3—9月在宁夏盐池县蔬菜新品种引进试验示范基地（37°78′ N，107°41′ E）进行，该基地位于宁夏扬黄灌区的盐池县。试验区海拔1 348 m，年最高气温38 ℃，最低气温-28.5 ℃，年平均气温8.1 ℃，年降水量280 mm，集中在7—9月，年蒸发量2 041.8 mm，全年日照2 613.9 h，黄花菜生育期内的降水量和日平均气温如图1所示。试验区土壤质地为沙壤土，0～40 cm土层土壤理化性质为容重1.40 g/cm3、田间持水量18.08%、pH 8.52、全盐0.19 g/kg、有机质11.29 g/kg、全氮65 mg/kg、碱解氮93 mg/kg、有效磷5.94 mg/kg、速效钾147 mg/kg。

1.2 试验设计

供试黄花菜品种为大乌嘴，肥料选取尿素（N≥46%）、硫酸钾（K2O≥50%）和水溶性复合肥（N≥18%、P2O5≥18%、K2O≥18%）。黄花菜生育动态过程见表1。黄花菜行距140 cm，穴距40 cm，灌水方式为滴灌，滴灌带铺设方式为1管1行。

试验设置2个因素，因素A为生育期内总灌水量，设置3个梯度，分别为T1（3 000 m3/hm2，低水）、T2 （3 525 m3/hm2，中水）、T3（3 900 m3/hm2，高水）；因素B为水溶肥施肥总量，设置3个梯度，分别为 F1（450.0 kg/hm2，低肥）、F2（562.5 kg/hm2，中肥）、F3 （675.0 kg/hm2，高肥），采用双因素随机区组设计，共计9个试验处理。每个试验处理设置3个重复，共21个试验小区，单个试验小区面积为 147 m2。在黄花菜萌芽出土期和展叶期分别随水施入氮肥1次，2次施入氮肥量占总施肥量的20%；在抽薹期随水施肥2次，氮、磷、钾分别占总施肥量的 13%、10%、17%；在抽薹期前2次灌水随水施肥2次，氮、磷、钾占总分别施肥量的 13%、10%、17%。4月13日灌第1水，试验灌水施肥记录见表2。

1.3 测定项目及方法

株高：在黄花菜花期结束后，用钢卷尺测量植株茎基部到生长点的长度为最终株高［9］。

花薹粗：在黄花菜花期结束后，用游标卡尺测量距植株基部10 cm处黄花菜花薹薹粗。

产量指标：在花期对黄花菜的花蕾长，花蕾粗和单个花蕾质量进行测定，并通过试验小区采样区的黄花菜折算试验小区的产量。

品质指标：在花期开始的第10天，每个试验小区采样500g后送至专业检测机构对黄花菜新鲜花蕾的可溶性糖、蛋白质、VC、粗脂肪、粗纤维的含量进行检测。

1.4 数据分析 采用 Microsoft Excel 2010、SPSS 23.0、Origin 22.0进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对黄花菜株高和花薹粗的影响

不同处理对黄花菜株高和花薹粗的影响如图2、3所示。在T1水平下，黄花菜的株高和花薹粗随着施肥量的增加而增加；在T2水平下，随着施肥量的增加黄花菜的株高呈先上升后降低的趋势，花薹粗呈上升趋势；在T3水平下，黄花菜的株高和花薹粗随着施肥量的增加呈先上升后降低的趋势。在F1水平下，黄花菜的株高和花薹粗随着灌水量的增加而增加；在F2水平下，随着灌水量的增加黄花菜的株高呈先上升后降低的趋势，花薹粗呈上升趋势；在F3水平下，黄花菜的株高和花薹粗随着灌水量的增加呈先上升后降低的趋势。水肥交互作用下，T2F2处理下黄花菜的株高值最大，达到112.57 cm，相比最小的处理T1F1高14.23%，T2F2处理与T2F1、T2F3、T3F1、T3F2、T3F3处理无显著差异；T2F3处理下黄花菜的花薹粗值最大，达到6.36 mm，相比最小的处理T1F1高12.97%，T2F3处理与T2F1、T2F2、T3F1、T3F2、T3F3处理无显著差异。

2.2 不同处理对黄花菜产量特征的影响

不同处理黄花菜产量特征如表3所示。T2F2处理下黄花菜产量最高，达到28 225 kg/hm2，比T1F1处理高41.41%，但与处理T2F3、T3F1、T3F2、T3F3处理无显著差异。水肥交互作用下，黄花菜花蕾长、花蕾粗、花蕾单重均为T2F2处理最高，比T1F1处理的花蕾长、花蕾粗、花蕾单重分别提高了12.31%、13.64%、14.59%。F1水平下的花蕾长、花蕾粗、花蕾单重和产量都随着灌水量的增加而逐渐升高；F2水平下4个指标随着灌水量的增加呈先上升后下降的变化趋势；F3水平下，随着灌水量的增加，除了花蕾长和产量，其他指标均呈先升高后降低的趋势。T1水平下花蕾长、花蕾粗、花蕾单重和产量都随着施肥量的增加而逐渐升高；T2、T3水平下的4个指标都随着施肥量呈先上升后下降的变化趋势。

2.3 不同处理对黄花菜品质的影响

不同处理下黄花菜品质指标见表4。在T1、T2水平下，可溶性糖、蛋白质、VC、粗脂肪含量随着施肥量的增加逐渐升高，粗纤维含量随着施肥量的增加逐渐降低；在T3水平下，可溶性糖、蛋白质、VC、粗脂肪含量随着施肥量的增加逐渐升高，粗纤维含量随着施肥量的增加呈先下降后上升趋势。在F1水平下，随着灌水量的增加，蛋白质、粗脂肪含量逐渐升高，可溶性糖、VC含量呈先上升后下降趋势，粗纤维含量逐渐降低；在F2水平下，随着灌水量的增加，可溶性糖、蛋白质含量逐渐升高，VC、粗脂肪、粗纤维含量呈先上升后下降趋势；在F3水平下，随着灌水量的增加，蛋白质、VC、粗纤维含量逐渐升高，可溶性糖含量呈先下降后上升趋势，粗脂肪含量呈先上升后下降趋势。在水肥交互作用下，可溶性糖含量T3F3处理下最高，但仅与T1F1处理差异显著，与其他处理差异不显著；蛋白质含量T3F3处理下最高，除了与T1F1处理差异显著外，与其他各处理差异不显著；粗纤维含量T1F3处理下最低，T3F2处理次之，但两者差异不显著。

2.4 灌水量、施肥量与黄花菜监测指标的相关性

灌水量、施肥量与黄花菜监测指标的相关性如图4所示。灌水量与株高、花薹粗、花蕾粗、花蕾单重、产量均呈极显著正相关（P≤0.01），与花蕾长呈显著正相关（P≤0.05）；施肥量与蛋白质、VC呈极显著正相关（P≤0.01），与粗脂肪呈显著正相关（P≤0.05），而与粗纤维呈极显著负相关（P≤0.01）；水肥交互与株高、花薹粗、花蕾长、花蕾单重、产量呈显著性正相关（P≤0.05），与可溶性糖、蛋白质、VC、粗脂肪均呈极显著正相关（P≤0.01），而与粗纤维呈显著负相关（P≤0.05），不同指标对灌水量、施肥量和水肥交互作用响应存在差异性。

2.5 水肥耦合效应综合评价

从图4可以看出，各评价指标之间均存在显著的相关性，用主成分分析法将各个处理的黄花菜株高、花薹粗、花蕾粗、花蕾单重、产量等11个评价指标转化为3个综合指标，各综合指标主成分的特征值、贡献率和累计贡献率如表5所示。提取3个主成分因子，第1、2、3主成分的贡献率分别为76.739%、16.217%、3.117%，累积贡献率达到96.073%。将各指标成分矩阵表（表6）中的数据除以对应主成分特征值的平方根，得到3个主成分得分值计算公式如下：

不同处理的3个主成分得分及综合得分（以3个主成分特征值的占比为权重对F1、F2、F3加权求均值所得）值见表7。在T1和T3水平下，综合得分值随着施肥量的增加而增高，T2水平下综合得分值随着施肥量的增加呈先升高后降低趋势；在F1和F3水平下，综合得分值随着灌水量的增加而增高，F2水平下综合得分值随着灌水量的增加呈先升高后降低趋势；水肥耦合模式下，综合得分排在前 3 位的分别是T2F2、T3F3、T2F3 处理，排在后 3 位的分别是 T1F3、 T1F2、T1F1 处理。

3 讨论

水和肥是影响作物产量的关键因素，滴灌条件下合理施肥在减少肥料使用量的同时能提高作物产量，提升作物的经济效益［10-11］。马彦霞等［12］对娃娃菜的研究也表明，娃娃菜产量受水肥交互作用影响显著。该试验结果认为，在中、高灌水水平下黄花菜的花蕾长、花蕾粗、花蕾单重及产量随着施肥量呈先上升后下降的变化趋势；中肥水平下黄花菜的花蕾长、花蕾粗、花蕾单重及产量随着灌水量的增加呈先上升后下降的变化趋势。

蔬菜的营养成分是评价其品质的重要依据。该研究发现，黄花菜可溶性糖随着施肥量的增加逐渐升高，但在中、高灌水水平下，随着施肥量的增大，可溶性糖含量增长幅度变缓，在一定的范围内增加施肥量可以提高黄花菜的可溶性糖含量，这与张建锴等［13］围绕苹果的研究结论相似；黄花菜VC含量随着施肥量的增加而增大，这与马彦霞等［14］围绕大棚甘蓝的研究结论相似；黄花菜粗纤维的含量在低和中灌水水平下随着施肥量的增加而降低，在高灌水水平下呈先降低后缓慢升高趋势，在一定范围内增加施肥量，可以降低黄花菜粗纤维的含量，这与冯鹏等［15］对青贮玉米的研究结论相似。

马彦霞等［12］用主成分分析方法对娃娃菜的产量、品质等指标进行了综合评价，提出了娃娃菜最优的水肥组合模式；范海燕等［16］通过主成分分析方法确定露地白萝卜最优滴灌施肥制度。该研究通过主成分分析方法，得到黄花菜最优水肥耦合模式为T2F2处理。

4 结论

综合考虑黄花菜生长性状、产量和品质指标，宁夏扬黄灌区黄花菜较优的水肥管理模式为生育期灌水10次，总灌水量3 525 m3/hm2，水溶肥施肥6次，在黄花菜萌芽出土期和展叶期分别随水施肥1次，在抽薹期和花期分别随水施肥2次，总施肥量为 562.5 kg/hm2 ，N∶P2O5∶K2O为1∶0.43∶0.71。

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