李建明，樊翔宇，閆芳芳，李 惠，蔡?hào)|升

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基于蒸騰模型決策的灌溉量對(duì)甜瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

李建明1,2，樊翔宇1,2，閆芳芳1，李 惠1,2，蔡?hào)|升1,2

（1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，楊凌712100；2. 農(nóng)業(yè)部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，楊凌712100）

為研究蒸騰模型決策下不同灌溉量對(duì)甜瓜干物質(zhì)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以甜瓜品種‘綠翠寶’為試材，利用2015年溫室環(huán)境數(shù)據(jù)和葉面積指數(shù)，建立甜瓜日蒸騰量模型。2016年依據(jù)蒸騰模型以不同灌溉量（80%ET、100%ET、120%ET、140%ET，ET為日蒸騰量）對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)甜瓜的干物質(zhì)、產(chǎn)量和品質(zhì)做綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，各因子對(duì)甜瓜蒸騰作用大小表現(xiàn)為葉面積指數(shù)>日平均氣溫>日平均空氣相對(duì)濕度>日太陽輻射強(qiáng)度，所建立的甜瓜日蒸騰量模型擬合較好，回歸標(biāo)準(zhǔn)誤差41.83 g，相對(duì)誤差11.4%。蒸騰模型決策的不同灌溉量對(duì)甜瓜干物質(zhì)影響顯著，從伸蔓期到結(jié)果期，各處理植株的干物質(zhì)總量以140%ET和120%ET最大，80%ET最小。結(jié)果期各處理果實(shí)的干物質(zhì)積累表現(xiàn)為120%ET最大，80%ET最小。植株各器官干物質(zhì)分配在伸蔓期呈現(xiàn)出葉>莖>根，開花坐果期呈現(xiàn)出葉>果>莖>根，結(jié)果期呈現(xiàn)出果>葉>莖>根。蒸騰模型決策的灌溉量過高或過低均使產(chǎn)量下降，120%ET處理產(chǎn)量最高為1.23 kg/株。水分利用效率隨單株灌溉量的升高而降低。果實(shí)綜合品質(zhì)的隸屬函數(shù)值排序?yàn)?20%ET(4.69)>100%ET(3.45)>80%ET(3.34)> 140%ET (2.27)。綜合考慮甜瓜干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量及品質(zhì)因素，蒸騰模型決策的灌溉量120%ET處理效果最好，可作為最優(yōu)的灌溉水平。研究可為溫室甜瓜高效生產(chǎn)和智能化灌溉提供科學(xué)依據(jù)和決策參考。

蒸騰；溫室；灌溉；通徑分析；干物質(zhì)積累與分配；水分利用效率；隸屬函數(shù)值

0 引 言

近些年無土栽培技術(shù)發(fā)展迅速，規(guī)模越來越大，作物在不同灌溉條件下對(duì)蔬菜的產(chǎn)量與品質(zhì)影響顯著。在設(shè)施無土栽培生產(chǎn)過程中，水分對(duì)作物、土壤、環(huán)境空氣的影響更為直接。灌溉量過小，容易造成減產(chǎn)；灌溉量過大，會(huì)使無效蒸騰增加，造成水分浪費(fèi)，同時(shí)積水過多，根系受害，溫室內(nèi)空氣濕度增加，導(dǎo)致病蟲害發(fā)生和果實(shí)品質(zhì)的下降[1]。甜瓜是溫室中經(jīng)常種植的作物，其生長對(duì)水分更為敏感，因此，進(jìn)一步研究溫室甜瓜的蒸騰耗水規(guī)律和合理的灌溉水平，對(duì)提高甜瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)、提升經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。

大量研究表明，適宜的灌溉量可增加甜瓜產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)[2-3]。水分因子對(duì)于甜瓜生長發(fā)育作用十分明顯，如Fabeiro等[4-5]研究表明，灌溉量的多少顯著影響甜瓜的形態(tài)指標(biāo)、產(chǎn)量和品質(zhì)。李建明等[6-7]通過試驗(yàn)研究，建立甜瓜幼苗受有效積溫、日溫差積累、光輻射積累等多因子驅(qū)動(dòng)的干物質(zhì)分配模型，以及建成以溫度與水分驅(qū)動(dòng)的甜瓜幼苗生長形態(tài)模型。

目前的作物蒸騰研究主要集中在Penman-Monteith（PM）公式的應(yīng)用[8]和特定環(huán)境因素對(duì)蒸騰的影響[9]，PM公式中需要諸多的氣象觀測(cè)資料，且各參數(shù)存在著相互影響，而有關(guān)蒸騰模型對(duì)甜瓜產(chǎn)量及綜合品質(zhì)的研究尚未見到相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)以甜瓜品種‘綠翠寶’為試材，先建立蒸騰模型，再基于蒸騰模型進(jìn)行灌水處理。目的是建立測(cè)量指標(biāo)相對(duì)較少，預(yù)測(cè)精度能滿足生產(chǎn)需要的蒸騰模型，利用葉面積指數(shù)和溫室環(huán)境因子驅(qū)動(dòng)來建立甜瓜的日蒸騰耗水模型。然后，基于蒸騰模型探究不同灌溉量對(duì)甜瓜干物質(zhì)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為溫室甜瓜的智能灌溉與高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供參考和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地

試驗(yàn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)所用的自制的大跨度非對(duì)稱釀熱溫室（國家專利號(hào)201420836431.7）跨度17～19 m，脊高5.1～5.4 m，東西走向，南屋面投影10～12 m，北屋面投影7～8 m。溫室內(nèi)部的溫度、濕度及光照條件較為一致。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 用于建立蒸騰模型的試驗(yàn)

2015年3—6月采用稱質(zhì)量法，依照甜瓜單株日蒸騰量的100%進(jìn)行補(bǔ)充灌溉。依據(jù)各影響因子和日蒸騰量的趨勢(shì)類型，進(jìn)行多因素非線性回歸分析，采用麥夸特法參數(shù)估計(jì)，最終擬合得到溫室甜瓜單株日蒸騰耗水量模型。2015年設(shè)置1個(gè)處理100%ET，3次重復(fù)，按照實(shí)際蒸騰量的100%補(bǔ)充灌溉，采用盆栽方式種植，測(cè)定的指標(biāo)有單株日蒸騰量、葉面積和溫室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度、光照、濕度）。

1.2.2 基于蒸騰模型決策的灌溉試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)2015年試驗(yàn)建立的模型的可靠性，2016年設(shè)置4個(gè)不同的灌溉水平：ET1為80%ET、ET2為100%ET、ET3為120% ET、ET4為140%ET。基于2015年所建立模型估算的ET值為參考，2016年3—6月進(jìn)行不同水平的灌溉，各處理3次重復(fù)，共定植480株甜瓜。

1.3 試驗(yàn)過程

采用盆栽方式種植薄皮甜瓜（綠翠寶），盆直徑為25 cm，表面不覆膜。無土栽培供試的基質(zhì)為前期育苗試驗(yàn)所甄選的優(yōu)勢(shì)配方（菇渣﹕牛糞﹕蛭石﹕珍珠巖=3﹕3﹕2﹕2）。經(jīng)測(cè)定，2 a試驗(yàn)基質(zhì)理化性質(zhì)相近，其基本理化性質(zhì)如下：容重0.34 g/cm3，總孔隙度54.8%，pH值為6.77，電導(dǎo)率（electricity conductivity，EC）2.43 dS/cm，速效氮1 792.85 mg/kg，速效磷297.63 mg/kg，速效鉀3 047.18 mg/kg。

甜瓜幼苗4葉1心時(shí)，選取生長健壯且長勢(shì)一致的幼苗定植。每盆1株，行距和株距分別為70和40 cm，單蔓整枝立式栽培，人工授粉，側(cè)蔓結(jié)瓜，每株預(yù)留4個(gè)瓜，分別在6～8節(jié)、10～12節(jié)、14～16節(jié)和18～20節(jié)，根據(jù)瓜的生長情況優(yōu)選留3個(gè)果型端正的幼瓜，主蔓第25節(jié)摘心。營養(yǎng)液施肥參考霍格蘭（Hoagland）和阿農(nóng)（Arnon）配方[10]，每升營養(yǎng)液中各元素的含量如表1所示。

表1 營養(yǎng)液通用配方

試驗(yàn)根據(jù)甜瓜的生育特點(diǎn)，將整個(gè)生育期階段劃分為伸蔓期（3月20日—4月14日），開花坐果期（4月15日—5月4日），結(jié)果期（5月5日—5月30日）。伸蔓期不澆營養(yǎng)液，甜瓜主要依靠復(fù)合基質(zhì)里的養(yǎng)分。開花坐果期按1/2倍Hoagland營養(yǎng)液施入；果實(shí)成熟期按1倍Hoagland營養(yǎng)液施入；微量元素施入量相同。施肥管理視天氣狀況做適當(dāng)調(diào)整，其余均按常規(guī)生產(chǎn)要求進(jìn)行管理。采用智能化施肥灌溉系統(tǒng)（HortiMax Growing Solution）進(jìn)行滴灌，滴管的滴頭流量約為0.7 mL/s。2 a試驗(yàn)都采用滴灌，滴灌時(shí)間為每天09:00左右。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 單株日蒸騰量

2a試驗(yàn)中，盆放在自動(dòng)連續(xù)作物耗水記錄儀上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盆質(zhì)量，每天記錄甜瓜單株日蒸騰量[11]（ET，g）。

1.4.2 甜瓜葉面積指數(shù)

2 a試驗(yàn)都進(jìn)行葉面積指數(shù)測(cè)定，每2～3 d測(cè)量植株單葉葉長（cm）和葉片數(shù)，根據(jù)公式LA=0.7282.024(2= 0.989)[12]計(jì)算單葉葉面積LA（cm2），單株所有葉片葉面積之和，即單株總?cè)~面積1。然后，根據(jù)種植密度（株/m2），換算為甜瓜葉面積指數(shù)LAI=·1/10 000。

1.4.3 溫室內(nèi)環(huán)境因子

采用荷蘭HortiMax Growing Solution環(huán)境監(jiān)測(cè)儀記錄溫室內(nèi)的日平均空氣溫度（，℃）、日平均空氣相對(duì)濕度（RH，%）、日平均太陽輻射強(qiáng)度（，W/m2），儀器放置于試驗(yàn)區(qū)中部地面上方1 m處。

1.4.4 干物質(zhì)的測(cè)定

2016年分別于伸蔓期、開花坐果期和果實(shí)成熟期對(duì)每個(gè)處理各取甜瓜植株3棵，分別將根、莖、葉、果剪下，分裝于紙袋中，在105 ℃下殺青20 min，然后80 ℃繼續(xù)烘3～7 d至干質(zhì)量變化在誤差允許范圍內(nèi)，干燥冷卻后稱取各處理樣品的干質(zhì)量[13]。

1.4.5 產(chǎn)量與水分利用效率

2016年稱量成熟果實(shí)的單果質(zhì)量，直至采摘后拉秧結(jié)束，對(duì)各處理產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。參考王鵬勃等[14]方法計(jì)算水分利用效率WUE=/（kg/m3），式中代表甜瓜的平均單株產(chǎn)量（kg/株），代表全生育期的植株灌溉量（m3/株）。

1.4.6 果實(shí)品質(zhì)的測(cè)定

2016年根據(jù)文獻(xiàn)[15]測(cè)定果實(shí)的可溶性固形物（數(shù)顯糖量計(jì)TD-45）、可溶性酸（酸度計(jì)）、可溶性蛋白（考馬斯亮藍(lán)G-250染色法）、可溶性糖（蒽酮比色法）、維生素C（鉬藍(lán)比色法）和硝酸鹽（水楊酸-硫酸法），糖酸比=可溶性固形物/可溶性酸。

綜合品質(zhì)計(jì)算采用隸屬函數(shù)法[16]，正相關(guān)指標(biāo)（可溶性固形物、糖酸比、維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖）：

()=(–min)/(max–min)

負(fù)相關(guān)指標(biāo)（可溶性酸、硝酸鹽）：

()=1–(–min)/(max–min)

式中max為所有處理該指標(biāo)的最大值；min為所有處理該指標(biāo)的最小值；()為該指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，值越大代表果實(shí)品質(zhì)越優(yōu)，值越小果實(shí)品質(zhì)越劣。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和作圖，用DPS軟件建立蒸騰模型。不同處理間的多重比較選擇Duncan新復(fù)極差法，采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。根據(jù)回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差（root mean square error，RMSE）和相對(duì)誤差（relative error，RE）對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜瓜日蒸騰模型的建立

2.1.1 甜瓜蒸騰影響因子的相關(guān)分析和通徑分析

甜瓜日蒸騰及其影響因子的相關(guān)及通徑分析表明（表2），RH與ET呈極顯著負(fù)相關(guān)（<0.01），而其他因子與ET呈極顯著正相關(guān)（<0.01）。LAI相關(guān)性最強(qiáng)，其次是和RH。

表2 甜瓜日蒸騰量與影響因子的相關(guān)和通徑分析

注：LAI，葉面積指數(shù)；為日平均氣溫；RH為日平均空氣相對(duì)濕度；為日平均太陽輻射強(qiáng)度。**，<0.01。

Note: LAI, leaf area index;, daily average temperature; RH, daily average relative humidity;, daily mean photo synthetically active radiation. **,<0.01.

直接通徑系數(shù)（表3）表明各因子對(duì)溫室甜瓜蒸騰直接影響大小排序?yàn)長AI>>RH>。對(duì)比直接與間接通徑系數(shù)可知，LAI是連接氣象環(huán)境與作物蒸騰的重要因子，對(duì)溫室甜瓜日蒸騰量的影響主要是直接影響。其次，對(duì)溫室甜瓜日蒸騰量的影響主要也是直接作用的，還間接地通過對(duì)LAI的促進(jìn)作用，進(jìn)而對(duì)蒸騰作用產(chǎn)生正向的影響。RH主要是間接作用影響甜瓜日蒸騰量，通過對(duì)以及LAI的抑制作用，進(jìn)而對(duì)蒸騰產(chǎn)生負(fù)向的影響。最后，主要是間接作用影響甜瓜日蒸騰量，間接地通過的促進(jìn)作用，對(duì)蒸騰產(chǎn)生正向的影響。

2.1.2 溫室甜瓜日蒸騰模型的建立與驗(yàn)證

在上述相關(guān)分析和通徑分析的基礎(chǔ)上，對(duì)甜瓜日蒸騰量ET與其影響因子做回歸分析，得到各因子和甜瓜耗水量之間的關(guān)系，如圖1所示。各回歸模型<0.01，說明選取LAI、、RH、作為蒸騰影響因子對(duì)溫室甜瓜日耗水量進(jìn)行模擬的合理性。然而各因子與ET模擬模型精度較低2在0.56與0.86之間，仍有提升空間。依據(jù)得到的各因子和耗水量之間的相關(guān)趨勢(shì)，進(jìn)行多因素非線性回歸分析，在DPS軟件中采用麥夸特法參數(shù)估計(jì)，最終擬合得到的溫室甜瓜單株日蒸騰耗水量模型為

ET=117.7LAI1.116+0.00063.9+420 4816e-0.291RH

+1.22×10-53–0.0072+1.2–5.7

(2=0.984，=0.0001)

式中ET為日蒸騰量，g；LAT為葉面積指數(shù)；為日平均氣溫，℃；RH為日平均空氣相對(duì)濕度，%；為日太陽輻射強(qiáng)度，W/m2。擬合結(jié)果2=0.984即甜瓜日蒸騰量變異的98.4%是由上述因子的變化所引起的。

利用2016年的數(shù)據(jù)資料，選取甜瓜100%ET處理組的實(shí)測(cè)值對(duì)蒸騰模型進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)表明，蒸騰模型的RMSE和相對(duì)誤差RE分別為41.83 g和11.4%，2= 0.937（=45），如圖2所示。從總的趨勢(shì)來看，模擬的蒸騰模型具有較好的穩(wěn)定性和較高的精度。說明本研究中各參數(shù)計(jì)算方法選擇適當(dāng)，能夠較為準(zhǔn)確地模擬出溫室甜瓜單株的日蒸騰量。

圖1 甜瓜日蒸騰量與其影響因子的關(guān)系

圖2 溫室甜瓜日蒸騰量模擬值與實(shí)測(cè)值的比較

2.2 蒸騰模型決策的灌溉量對(duì)甜瓜的影響

2.2.1 灌溉量對(duì)甜瓜干物質(zhì)積累與分配的影響

不同處理干物質(zhì)總量變化趨勢(shì)基本相同，從伸蔓期到結(jié)果期，平均單株干物質(zhì)總量大小均表現(xiàn)為ET4和ET3較高，ET1最低（表3）。結(jié)果表明，基于蒸騰模型確定的灌溉量進(jìn)行實(shí)際操作，隨著灌溉量增加，甜瓜干物質(zhì)總量呈上升趨勢(shì)，但從120%ET到140%ET處理，干物質(zhì)增長量已經(jīng)很少，兩者無顯著性差異。

各個(gè)時(shí)期看，伸蔓期各器官干物質(zhì)含量呈現(xiàn)出葉>莖>根。這個(gè)時(shí)期干物質(zhì)主要貯存在葉片中，占干物質(zhì)總量的比例為68%～71%，ET1處理與ET4處理干物質(zhì)含量差異顯著。莖所占的比例為19%～22%，根的干物質(zhì)分配比例最小，為8%～10%。干物質(zhì)總量ET1處理和ET4處理有顯著性差異（<0.05）。

開花坐果期的干物質(zhì)總量較伸蔓期快速增長，約為伸蔓期的4倍。各器官的干物質(zhì)含量呈現(xiàn)出葉>果>莖>根，其中果實(shí)的干物質(zhì)量占干物質(zhì)總量的比例為18%～22%，ET1處理和ET3、ET4處理干物質(zhì)含量有顯著性差異。葉片干物質(zhì)量較伸蔓期有明顯增加，但分配比例有一定的下降，除ET3處理外，各處理與ET4均差異顯著。莖和根的分配比例為分別為16%～19%和7%～8%，各處理變化規(guī)律與干物質(zhì)總量變化相近。莖的干物質(zhì)量ET1、ET2處理和ET3、ET4處理有顯著性差異；根的干物質(zhì)量ET4處理和ET1、ET2處理有顯著性差異。

表3 基于蒸騰模型決策的不同灌溉量對(duì)甜瓜干物質(zhì)的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著（<0.05），ET1～ET4分別表示80%ET、100%ET、120%ET、140%ET。下同。

Note: Different letters in same column indicate significant difference among treatments (<0.05); ET1-ET4 are 80%ET, 100%ET, 120%ET and 140%ET, respectively. Same as below.

結(jié)果期果實(shí)不斷膨大并逐漸成熟，干物質(zhì)總量大幅上升，約為開花坐果期的5～6倍。結(jié)果期各器官干物質(zhì)含量呈現(xiàn)出果>葉>莖>根。結(jié)果期干物質(zhì)不斷向果實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)，果實(shí)干物質(zhì)占總量的比例上升到58%～61%，各處理果實(shí)的干物質(zhì)量表現(xiàn)為ET3最大，ET1最小，ET1處理與ET3、ET4處理差異顯著。葉片分配比例明顯降低，下降為22%～24%，ET1、ET2處理與ET4處理有顯著性差異。莖和根的分配比例也都有所降低，分別為10%～14%和5%～6%。

2.2.2 灌溉量對(duì)甜瓜產(chǎn)量和水分利用效率的影響

灌溉量的增加提高甜瓜平均單株產(chǎn)量，當(dāng)增大到一定水平產(chǎn)量不再增加，各處理產(chǎn)量大小順序?yàn)镋T3≈ ET4>ET2>ET1（圖3）。ET3平均單株產(chǎn)量1.23 kg/株，分別比ET1、ET2處理高24.2%、10.8%。在相同生產(chǎn)管理?xiàng)l件下，甜瓜的水分利用效率隨單株灌溉量的升高而降低。其中ET1處理水分利用效率最高，ET4處理水分利用效率最低；除ET2和ET3處理外，各處理均有顯著性差異。

圖3 不同處理的產(chǎn)量和水分利用效率比較

2.2.3 不同灌溉處理對(duì)甜瓜果實(shí)品質(zhì)的影響

從表4中可以看出，基于蒸騰模型的不同灌溉量對(duì)果實(shí)品質(zhì)有一定的差異?？扇苄怨绦挝顴T1處理較低，ET3和ET4處理居中，以ET2處理最高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.13%，可溶性蛋白ET1處理較低，ET2和ET4處理居中，以ET3處理最高，為5.82 mg/g?？扇苄蕴遣町惒伙@著（>0.05），可溶性酸ET1處理最低，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.74%。糖酸比值ET1處理最高，為16.28；其次是ET3處理，為14.79。不同處理對(duì)維生素C含量的影響較小，除ET4處理外，各處理無顯著性差異。硝酸鹽含量各處理差異不顯著。

表4 灌溉量對(duì)甜瓜果實(shí)品質(zhì)的影響

注：隸屬函數(shù)值為各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)隸屬函數(shù)值之和。

Note: Attaching functional value of integrated quality is sum of attaching functional value of each quality indicator

比較各處理甜瓜果實(shí)隸屬函數(shù)值表明，隨著蒸騰灌溉量增加，綜合品質(zhì)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，4個(gè)灌溉量處理的綜合品質(zhì)總得分為ET3(4.69)>ET2(3.45)> ET1(3.34)>ET4(2.27)，ET3處理果實(shí)的綜合品質(zhì)最好。

3 討 論

作物蒸騰量的大小受到環(huán)境條件和作物本身生理過程的綜合作用，此外還受到作物生長發(fā)育狀況、農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)及灌溉排水措施等因素的影響[8]。影響作物蒸騰的各個(gè)因子不是孤立存在的，它們共同作用于蒸騰過程，并且互相影響[18]。本研究選取葉面積指數(shù)和溫室內(nèi)環(huán)境因素（空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、太陽輻射）作為甜瓜蒸騰的影響因子，采用Pearson相關(guān)性分析和通徑分析探討溫室甜瓜日蒸騰量與其影響因子的關(guān)系。結(jié)果表明，選取的影響因子都具有極顯著相關(guān)性，各因子對(duì)溫室甜瓜蒸騰作用影響大小為LAI>>RH>。LAI和對(duì)溫室甜瓜日蒸騰量的影響主要是直接影響，RH和主要是間接影響，試驗(yàn)結(jié)果與張大龍等[12]、姚勇哲[17]研究較為一致。

試驗(yàn)基于溫室環(huán)境因子驅(qū)動(dòng)作用，根據(jù)2015年春茬的試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立甜瓜日蒸騰模型，并用2016年試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的驗(yàn)證[19]?；貧w估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差RMSE和相對(duì)誤差RE分別為41.83 g和11.4%，蒸騰模型具有較好的擬合度。雖然本文所建立的溫室甜瓜日蒸騰量模型能夠得到較理想的模擬結(jié)果，但考察模型建立數(shù)據(jù)時(shí)段（2015年4月2日–2015年5月27日）和模型驗(yàn)證數(shù)據(jù)時(shí)段（2016年3月24日–2015年5月21日）溫室內(nèi)環(huán)境資料發(fā)現(xiàn)，模型建立數(shù)據(jù)時(shí)段有14 d日平均空氣相對(duì)濕度小于65%和8 d日平均氣溫高于27 ℃，而模型檢驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)段沒有日平均空氣相對(duì)濕度小于65%和日平均氣溫超過27 ℃的天數(shù)。說明還缺乏足夠的實(shí)測(cè)資料對(duì)該模型在日平均空氣相對(duì)濕度小于65%或日平均氣溫超過27 ℃環(huán)境條件下的驗(yàn)證。而且，模型建立和驗(yàn)證均基于春季甜瓜生產(chǎn)數(shù)據(jù)，適用于春夏茬，對(duì)越冬栽培甜瓜的適用性有待于進(jìn)一步研究。不過，本試驗(yàn)建立的甜瓜日蒸騰模型中各參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)便、易于獲取，是一種方便有效的模擬溫室甜瓜日蒸騰量的方法。

作物的生長條件和生長發(fā)育階段等都會(huì)影響到干物質(zhì)量的積累與分配[20]，已有研究表明水分是影響作物不同器官干物質(zhì)量積累與分配的主要因素[21]。植物通過光合作用積累干物質(zhì)，從本試驗(yàn)結(jié)果看，基于蒸騰模型隨著灌溉量的增加，甜瓜干物質(zhì)總量呈上升趨勢(shì)。但從120%ET到140%ET處理，干物質(zhì)增長量已經(jīng)很少，并且果實(shí)的干物質(zhì)含量降低。原因可能是灌水量少的情況下，植株養(yǎng)分吸收受阻，進(jìn)而出現(xiàn)植株弱小、營養(yǎng)生長受阻、光合作用干物質(zhì)積累量少，從而影響其生殖生長[22]；然而，水分過多造成一定澇害，植株根系受損，同時(shí)葉面積指數(shù)過大，導(dǎo)致凈光合產(chǎn)值較低[22]。此外，后期葉片分配比例明顯降低，也有甜瓜栽培過程中部分老葉被摘除的原因。

設(shè)施種植投入較大，所以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)一直都是種植者的追求[23]。其中產(chǎn)量是最直接的體現(xiàn)，合理調(diào)控灌溉量是實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的必要條件。Al-Mefleh等[24]研究表明，灌溉量過高、過低都會(huì)導(dǎo)致甜瓜產(chǎn)量降低。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，灌溉量過低條件下甜瓜產(chǎn)量顯著降低，原因可能是低水造成甜瓜生長發(fā)育較弱、光合作用整體水平降低，從而影響甜瓜的產(chǎn)量[25]。灌溉量過高條件下甜瓜也有一定減產(chǎn)，表明并灌溉量越多越利于甜瓜高產(chǎn)。這可能是由于供水過剩狀態(tài)下植株長勢(shì)較旺，引起一定程度徒長，對(duì)下一階段的生殖生長造成不利影響。因此，合理的灌溉量是甜瓜獲得高產(chǎn)、高效的保障，依據(jù)模型120%ET灌溉量最利于甜瓜的高產(chǎn)。WUE是作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與灌溉量的比值，所以其不僅與灌溉量相關(guān)，也與作物產(chǎn)量有關(guān)，而灌溉量與產(chǎn)量之間又緊密聯(lián)系。試驗(yàn)結(jié)果表明，甜瓜的水分利用效率隨植株灌溉量的升高而降低，這與Sensoy等[26-27]研究相一致。

甜瓜果實(shí)中含有較多的可溶性固形物、可溶性蛋白和維生素C等營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)的含量是評(píng)價(jià)果實(shí)營養(yǎng)價(jià)值和品質(zhì)的重要指標(biāo)[28]。所有處理的硝酸鹽含量均小于432g/g，達(dá)到了國家所指定的標(biāo)準(zhǔn)[29]。此外，每個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律不同，很難從一個(gè)指標(biāo)全面反映出不同處理對(duì)甜瓜綜合品質(zhì)的效應(yīng)，無法抉擇出哪個(gè)灌溉處理甜瓜的果實(shí)品質(zhì)最好。本試驗(yàn)采用隸屬函數(shù)法[30]計(jì)算各處理的所有品質(zhì)指標(biāo)的綜合得分，通過總得分比較得出各處理甜瓜果實(shí)的綜合品質(zhì)，排序?yàn)镋T3(4.69)> ET2(3.45)>ET1(3.34)>ET4(2.27)。隨著灌溉量的增加，綜合品質(zhì)呈先升高后降低的趨勢(shì)。由此說明，適宜的灌溉量有利于提高果實(shí)的品質(zhì)，水分過高或過低都會(huì)導(dǎo)致綜合品質(zhì)的降低，合理調(diào)控植株灌溉才能保證甜瓜果實(shí)的優(yōu)質(zhì)。

4 結(jié) 論

1）對(duì)溫室甜瓜日蒸騰量的影響因子做相關(guān)分析和通徑分析，葉面積指數(shù)LAI、日平均氣溫、日平均空氣相對(duì)濕度RH、太陽輻射強(qiáng)度與日蒸騰量ET的相關(guān)性均達(dá)極顯著水平，各因子對(duì)溫室甜瓜蒸騰作用影響大小為LAI>>RH>。采用麥夸特法參數(shù)估計(jì)，多因素非線性回歸分析所建立了溫室甜瓜日蒸騰模型，標(biāo)準(zhǔn)誤差RMSE為41.83 g，相對(duì)誤差RE為11.4%，模型驗(yàn)證表明蒸騰模型具有較好的穩(wěn)定性。

2）基于蒸騰模型的決策作用，研究不同灌溉量對(duì)甜瓜干物質(zhì)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，隨著灌溉量的增加，甜瓜干物質(zhì)總量呈上升趨勢(shì)，果實(shí)干物質(zhì)量呈先升高后降低趨勢(shì)。灌溉量過高或過低均使產(chǎn)量下降，蒸騰模型決策120%ET處理產(chǎn)量最高為1.23 kg/株。水分利用效率隨單株灌溉量的增加而降低。果實(shí)綜合品質(zhì)的隸屬函數(shù)值排序?yàn)镋T3(4.69)>ET2(3.45)>ET1(3.34)>ET4(2.27)。綜合考慮甜瓜干物質(zhì)、產(chǎn)量及品質(zhì)因素，依據(jù)甜瓜日蒸騰模型決策120%ET灌溉量可作為最優(yōu)的灌溉水平，可以為溫室甜瓜的智能化灌溉與高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供參考和理論依據(jù)。

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Effect of different irrigation amount based on transpiration model on yield and quality of muskmelon

Li Jianming1,2, Fan Xiangyu1,2, Yan Fangfang1, Li Hui1,2, Cai Dongsheng1,2

(1.712100,;2.712100,)

Transpiration models are important for determining crop water demand and irrigation amount. In this study, a simple transpiration model was proposed by investigating the relationship between daily transpiration and its influencing factors and the model was tested by experimental values and used for study the influence of irrigation determined by the model on growth, yield and quality of muskmelon. The experiment was carried out in greenhouse located in Yangling, Shannxi. In 2015, the irrigation was based on the measured transpiration. The leaf area index, temperature, relative humidity and photosynthetically active radiation were measured. Their relationships with transpiration were studied. Based on the relationships, the model was established. In 2016, 4 irrigation levels (80%ET, 100%ET, 120%ET and 140%ET) were designed. The results of the irrigation level of 100%ET were used for model validation. Then the fruit biomass, yield and quality were determined. The results showed that the effect of influencing factors on the transpiration was ordered by leaf area index > daily average temperature > daily average relative humidity > intensity of solar radiation. A model was built for transpiration simulation. The determination coefficient was 0.984. The validation of model showed that the root mean square error was 41.83 g, the relative error was 11.4% and the determination coefficient was 0.937. It suggested that the model could well fit the transpiration. The irrigation experiment based on the proposed model showed that the different levels of irrigation had significant effects on dry matter accumulation and distribution. From stretching stage to fruiting stage, dry matter accumulation in different treatments was highest in the 120%ET and 140ET and lowest in the 80%ET. The dry matter accumulation of fruit in fruiting stage was the highest in the 120%ET and the lowest in the 80%ET. The dry matter distribution in the stretching stage showed leaf > stem > root, the dry matter distribution in flowering stage showed that leaf > fruit > stem > root, and the dry matter distribution in fruiting stage showed that fruit > leaf > stem > root. The yield of muskmelon declined in the low or high level of irrigation based on transpiration model and the yield of 120%ET was the highest with 1.23 kg/plant. The water use efficiency of muskmelon increased with decreasing irrigation level. The content of soluble solid, soluble protein and soluble sugar showed a rising then declined trend with the irrigation levels. The subordinate function value of fruit quality was 4.69 (120%ET) > 3.45 (100%ET) > 3.34 (80%ET) > 2.27 (140%ET). Thus, the treatment of 120%ET was the best for muskmelon growth, quality and yield.

transpiration; greenhouse; irrigation; path analysis; dry matter accumulation and distribution; water use efficiency; subordinate function value

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.018

S652;S161.4;S275.6

A

1002-6819(2017)-21-0156-07

2017-01-16

2017-10-13

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31471916）；陜西省科技統(tǒng)籌項(xiàng)目（2015KTTSNY03-03）；陜西省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與攻關(guān)項(xiàng)目（2015NY089）

李建明，陜西洛川人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事設(shè)施作物生理生態(tài)研究。Email：lijianming66@163.com