基于水肥用量优化日光温室春夏黄瓜制度研究

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，水肥是影响温室黄瓜产量的最主要因素，对生产经济效益具有决定作用。目前，我国特别是宁夏设施园艺水肥管理存在严重的“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。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。近年，我国为节约水资源和改变农户过量施入水肥的管理方式，水肥一体化技术在我国设施园艺生产应用中迅速发展，水肥一体化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。针对温室黄瓜灌水量和施肥量的研究较多，多数学者以土壤含水量达到田间持水量的多少设为上下限进行研究。学者李怀平、杨金莲、尹鹏程等人在其文章中指出，当土壤含水量达到田间持水量的80%～85%时进行灌溉，得出整个生育期灌水量需要180 m3/667 m2；学者陈壮指出，灌溉定额为300 mm能基本满足黄瓜的需水要求；邹志荣等的研究表明，灌水上下限在85%～90%田间持水量时，黄瓜产量、品质和水分利用效率最佳。但在不同地区，因环境、土壤差异等原因，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几乎没有。因此，本文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，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，为黄瓜高产提供依据。

（一）材料与方法

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，海拔高度1 130 m，全年光照时间达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%。

2.试验方法

供试黄瓜品种为德尔99，砧木为博强2号，于2017年3月15日在吴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，亩定植2 940株，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5-16，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，底肥统一施用腐熟羊粪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：18，P2O5：9，K2O：27）。

表5-16　试验设计

3.测量指标及测试方法

选择生长大小基本一致的植株10株进行标记作为调查株，小区株高（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亩产；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；可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法测定。

4.数据处理

试验数据均利用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）。

（二）结果与分析

1.不同水肥处理对黄瓜生长指标的影响

（1）不同水肥处理对黄瓜株高的影响

实测数据可用logistic方程模拟不同水肥处理下株高的生长动态，模拟方程见表5-17，模拟系数均高达0.98。由模拟方程可得出，黄瓜生育期为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。在定植2个月后，各处理生长速率相继达到最高值，其株高增长速率依次为4.19 cm/d、4 cm/d、3.41 cm/d、4.06 cm/d、3.85 cm/d、3.56 cm/d、4.03 cm/d、4.14 cm/d、3.89 cm/d。在结瓜末期，高施肥量TR7、TR8株高显著高于其他处理，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。

表5-17　不同水肥处理下黄瓜株高的生长动态模拟方程

图5-19　不同水肥处理下黄瓜的实际株高生长动态

图5-20　不同水肥处理下黄瓜的模拟株高S形生长动态

（2）不同水肥处理对黄瓜生育期茎粗生长率的影响

由表5-18可知，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、高肥低水的TR9的茎粗生长速率最快，抽蔓期TR1、TR4、TR9依次达到7.41 mm、8.29 mm、10.82 mm。

同时，不同灌水量水平下，茎粗增长速率随施肥量的增加而增大，高水高肥的TR7、中水高肥的TR8、低水高肥的TR9茎粗生长速率最快，在抽蔓期依次达到9.96 mm、10.1 mm、10.82 mm，可见，高水高肥促进茎的生长。结瓜初期，TR5的茎粗生长速率和其他处理存在明显差异。结瓜盛期和结瓜末期，各处理茎粗几乎停止生长。

表5-18　不同生育阶段黄瓜茎粗生长速率比较

备注：±后面的数据为标准差

2.不同水肥处理对黄瓜品质的影响

由表5-19可知，水肥施用量的不同，对黄瓜可溶性蛋白含量没有明显影响，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的变化无规律可循，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，高水低肥的TR1、中水低肥的TR2值最高，其可溶性糖含量依次为32.59%、32.8%，可溶性固形物依次为5.6 mg/g、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%、5.8 mg/g。

表5-19　不同水肥处理对黄瓜品质的影响

备注：±后面的数据为标准差(www.xing528.com)

3.不同水肥处理对黄瓜产量的影响

由表5-20可知，产量高低依次为TR4＞TR7＞TR5＞TR6＞TR1＞TR8＞TR9＞TR2＞TR3。从肥料施入量来看，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，高达68.58 kg/m3、59.53 kg/m3。肥料生产率最高的是TR1，其次为TR2，高达139.17 kg/kg、130.08 kg/kg，但TR1、TR2的产量和水分生产率很低。从产量指标来看，产量最高的为TR4，产量高达110 190 kg/hm2，水分和肥料生产率分别高达49.58%、91.83%。同时，分析经济效益得出，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、水肥生产率来看，TR4（用肥量1 200 kg/hm2，灌水量2 250 m3/hm2）为最佳处理。

表5-20　不同水肥处理水分和肥料生产率

备注：农业用水价格按照0.35元/m3计算，魔力丰可溶性肥22.4元/kg，黄瓜按5—8月平均价2元/kg计算

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5-21所示，对水肥用量与株高、茎粗、产量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、可溶性固形物进行相关性分析，均无显著相关性。水和肥用量之间显示没有相关性，水肥用量与株高、产量呈正相关，相关系数达0.47～0.57，合理地增长水肥用量可促进植株的营养生长和生殖生长。灌水用量与黄瓜果实品质可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、可溶性固形物呈负相关，特别是可溶性蛋白，相关系数达0.78，其中灌水量与其他三者也均呈负相关，相关系数达0.11～0.21，可见，过多的水肥直接影响黄瓜的果实品质。

通过各植株生长指标和果实品质相关性的分析可以看出，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呈正相关，特别是可溶性糖和可溶性固形物之间的相关系数高达0.98。

表5-21　水肥用量和黄瓜生长指标、产量及果实品质的相关性分析

（三）讨论与结论

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、董钻、张君等人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。李静等人的研究表明，番茄的株高及茎粗与水肥条件的高低成正相关。方栋平指出，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，且各器官干物质量累积量与灌水量和滴灌施肥比例呈正相关。姚发展在《不同浓度营养液对温室黄瓜生长发育的影响》一文中指出，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，过高或过低营养液浓度均不利于植株生长。王延丽研究指出，适宜的氮磷钾肥的施用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，TR7（高水高肥）﹥TR8﹥TR4，其他处理均与这3个处理差异显著。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。

2.水肥用量对黄瓜产量及品质的影响

方栋平的研究结果表明，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、瓜条数和单果重也有所增加。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Vc、可溶性蛋白和可溶性糖含量均有显著影响，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、Vc和可溶性蛋白含量均增加，但可溶性糖含量下降。王延丽、王柳等的研究表明，黄瓜的品质与营养液浓度显著相关，随着施氮量的增加，黄瓜果实的Vc、可溶性蛋白、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，施氮过多过少均不利于黄瓜的产量与品质。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 kg/hm2，水分和肥料生产率分别高达49.58%、91.83%，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。这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，产量下降，果实中营养浓度增大，且丁锁等人的研究指出，大水大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，配方施肥比习惯性大水大肥处理的黄瓜可溶性固形物含量提高0.25%～0.38%，Vc含量提高了11.2～13.5 mg/kg。

（四）结论

本研究试验结果表明，以经济效益为主，综合产量指标、水肥生产率来看，TR4（用肥量1 200 kg/hm2，灌水量2 250 m3/hm2）为最佳处理，即在沙土壤条件下，用N量为216 kg/hm2，用P2O5量为108 kg/hm2，用K2O量为324 kg/hm2，整个生育期灌水定额2 253.6 m3/hm2，灌水次数27次，其中3—4月每次灌水45 m3/hm2，间隔5～7 d；5月每次灌水105 m3/hm2，间隔2～3 d；6—7月中旬每次灌水84 m3/hm2，间隔3～4 d；7月中旬—7月底每次灌水39.3 m3/hm2，间隔3～4 d。

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