呂 劍，金 寧，郁繼華，金 莉，張國(guó)斌，肖雪梅，胡琳莉

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

中國(guó)是世界上干旱災(zāi)害發(fā)生最為頻繁和嚴(yán)重的國(guó)家之一，平均每年有667萬(wàn)～2 667萬(wàn)hm2農(nóng)田因旱受災(zāi)，最高年份受災(zāi)面積達(dá)4 000萬(wàn)hm2，每年造成的糧食減產(chǎn)從數(shù)百萬(wàn)噸到3 000多萬(wàn)t[1]。中國(guó)西北大部分地區(qū)處于干旱和半干旱氣候區(qū)，氣候干燥，植被稀少，蒸發(fā)量大，是中國(guó)最容易發(fā)生干旱災(zāi)害的區(qū)域，每年干旱造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)GDP的4%～6%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中國(guó)其他地區(qū)。水資源短缺造成的干旱脅迫正嚴(yán)重威脅著中國(guó)糧食和生態(tài)安全，已成為制約中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一[2]。戈壁農(nóng)業(yè)是指在符合國(guó)家有關(guān)生態(tài)保護(hù)法律法規(guī)政策的前提下，在戈壁灘、砂石地、鹽堿地等非耕地上，以高效節(jié)能日光溫室為載體，發(fā)展設(shè)施基質(zhì)栽培的蔬菜及瓜果等特色農(nóng)產(chǎn)品的新型農(nóng)業(yè)發(fā)展業(yè)態(tài)。它能夠充分發(fā)揮可利用的戈壁沙地等閑置土地資源的比較優(yōu)勢(shì)，并通過現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)科技手段，盡最大可能地精準(zhǔn)用水，相當(dāng)于使更多戈壁荒地變?yōu)楦豙3]。

與戈壁農(nóng)業(yè)相關(guān)的虧缺灌溉是應(yīng)對(duì)水資源短缺的有效措施之一，它是基于根冠通信理論[4]、生長(zhǎng)冗余理論[5]、生長(zhǎng)補(bǔ)償效應(yīng)[6]、氣孔調(diào)節(jié)理論[7]和作物有限水量最優(yōu)分配理論[8]發(fā)展起來的生理節(jié)水技術(shù)。黃瓜是設(shè)施農(nóng)業(yè)中種植面積最大的蔬菜種類之一，同時(shí)也是耗水量較大的蔬菜作物，發(fā)展黃瓜節(jié)水灌溉意義重大，而黃瓜在不同水分條件下的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)響應(yīng)機(jī)理是其節(jié)水灌溉的理論基礎(chǔ)[9]。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜產(chǎn)量隨著灌水量的增加而增加，但水分利用效率與品質(zhì)呈拋物線變化趨勢(shì)[10-12]；而在黃瓜開花期和初瓜期保持80%～90%田間持水量，盛瓜期保持90%～100%田間持水量和生育后期降至70%～80%田間持水量的土壤水分處理，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)最高產(chǎn)量和最大水分利用效率[13]。

蔬菜的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)是水分管理參數(shù)中最主要的響應(yīng)指標(biāo)，如何根據(jù)不同水分處理的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)測(cè)算結(jié)果來推薦合理的灌水方案，分析評(píng)價(jià)方法尤為重要。黃瓜的品質(zhì)分為外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，不同品質(zhì)因素間存在著密切的相關(guān)性[13]，簡(jiǎn)單的對(duì)比分析方法不能充分考慮多個(gè)指標(biāo)因子間的關(guān)系，而主成分分析法可將多個(gè)具有一定相關(guān)性的觀測(cè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)新的指標(biāo)，再依據(jù)各處理的因子得分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀、合理，現(xiàn)已廣泛運(yùn)用在農(nóng)作物的數(shù)量性狀分析和綜合評(píng)價(jià)中[14-16]，而鮮見其用于基質(zhì)栽培黃瓜灌水下限的研究中。

綜上，在干旱半干旱氣候條件及發(fā)展戈壁農(nóng)業(yè)的大背景下，探索基質(zhì)栽培黃瓜生產(chǎn)中的節(jié)水灌溉制度，對(duì)其灌水下限進(jìn)行研究，并借助主成分分析方法充分考慮多個(gè)指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系，具有實(shí)際意義。本試驗(yàn)以黃瓜“博特209”為試材，研究不同灌水下限對(duì)基質(zhì)栽培黃瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，并采用主成分分析法對(duì)各處理的優(yōu)劣進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為基質(zhì)栽培黃瓜節(jié)水灌溉制度的制定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年3—7月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行。供試黃瓜品種為“博特209”，購(gòu)于甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。2019年3月20日在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)人工氣候箱育苗，2019年4月20日定植于玻璃溫室中，栽培方式為基質(zhì)盆栽，定植基質(zhì)為“綠能瑞奇”(甘肅綠能科技股份有限公司生產(chǎn))，基質(zhì)∶草炭∶蛭石比為2∶1∶1，基質(zhì)田間最大持水量為61.03%，容重為521.86 kg·m-3，pH 7.8，EC(電導(dǎo)率) 2.1 ms·cm-1，全氮1.612 g·kg-1，堿解氮498.6 mg·kg-1，速效磷136.7 mg·kg-1，速效鉀346.5 mg·kg-1。定植盆高為20 cm，直徑為26 cm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)從緩苗8 d后開始進(jìn)行水分處理，共設(shè)4個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)15盆。4個(gè)處理的灌水下限各為田間持水量的50%、60%、70%、80%，分別用A、B、C、D表示，灌水上限統(tǒng)一設(shè)定為90%田間持水量。用TDR350水分速測(cè)儀監(jiān)測(cè)基質(zhì)含水量，待含水量到下限時(shí)灌水至上限，單株單次每盆灌水量如表1所示，灌水量計(jì)算公式[17]如下：

M=S×r×h×Q×(q1-q2)

式中,M為每盆灌水量(m3)；S為每盆盆栽面積(0.053 m2)；r為基質(zhì)容重(521.86 kg·m-3)；h為計(jì)劃濕潤(rùn)層深度(0.2 m)；Q為最大田間持水量(61.03%)；q1、q2分別代表灌水上、下限(田間持水量百分比)。

表1 不同處理盆栽單株單次灌水量

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo) 隨機(jī)標(biāo)記長(zhǎng)勢(shì)一致的15株黃瓜植株，在盛果期測(cè)定如下生長(zhǎng)指標(biāo)：

(1)株高(cm)：取植株的莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)的總長(zhǎng)度，用鋼卷尺測(cè)量。

(2)莖粗(mm)：取植株下部向上第5～6節(jié)間處的直徑，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量。

(3)葉面積(cm2)：取植株下部向上第5、6、7片葉的葉面積平均值。直尺測(cè)量植株葉片的葉長(zhǎng)(L)和葉寬(W)，按如下公式[18]計(jì)算葉面積：

葉面積=14.61-5.00L+0.94L2+0.47W

+0.63W2-0.62LW

1.3.2 產(chǎn)量指標(biāo)

(1)單果重(kg)、單株果數(shù)、單株產(chǎn)量(kg)：在黃瓜植株拉秧后分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)處理45株黃瓜的果實(shí)總重量及總個(gè)數(shù)，根據(jù)其平均值計(jì)算單果重、單株果數(shù)和單株產(chǎn)量。

(2)單株總灌水量(m3)：記錄每個(gè)處理灌水總次數(shù)，然后分別乘以對(duì)應(yīng)處理的單株單次灌水量。

1.3.3 品質(zhì)指標(biāo)

盛果期，隨機(jī)選取15個(gè)大小均勻的黃瓜果實(shí)，測(cè)定其外觀及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)：

(1)外觀品質(zhì)：瓜長(zhǎng)用直尺測(cè)量；瓜粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量；烘干法測(cè)定果實(shí)含水量。

商品瓜率=商品瓜數(shù)/總瓜數(shù)×100%

(2)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)：可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250溶液法測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮法測(cè)定；Vc含量采用 2，6-二氯酚靛酚鈉染色法測(cè)定；硝酸鹽含量采用沸水浸提、紫外分光光度法測(cè)定[19]。黃瓜果實(shí)全P和全K的前處理采用H2SO4-H2O2消煮法消解，全Ca、Mg、Cu、Fe、Mn及Zn前處理采用干法灰化法，全P采用鉬銻抗比色法測(cè)定，全K、Ca、Mg、Cu、Fe、Mn及Zn均采用原子吸收光譜儀測(cè)定[20]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及作圖，并用SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析及主成分分析，并運(yùn)用Duncan’s檢驗(yàn)法對(duì)顯著性差異(P<0.05)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水下限對(duì)黃瓜植株生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從圖1可以看出，隨著灌水下限的提高，黃瓜株高和葉面積呈逐漸上升趨勢(shì)，黃瓜莖粗則呈先上升后下降的趨勢(shì)。其中，處理D的株高顯著高于處理A、B和C，增幅分別為56.50%、22.51%和11.04%；處理D的葉面積也顯著高于處理A、B和C，增幅分別為92.61%、61.35%和27.87%，處理A和處理B之間無(wú)顯著性差異；而處理C的莖粗最大，顯著高于處理A、B和D，增幅分別為28.36%、16.91%和18.49%，處理B和處理D之間無(wú)顯著性差異。

2.2 不同灌水下限對(duì)黃瓜產(chǎn)量及水分利用效率的影響

由表2可知，隨著灌水下限的提高，單果重、單株產(chǎn)量及單株總灌水量均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，然而水分利用效率卻呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。其中，處理C、D的單果重均顯著高于處理A和處理B；處理D的單株果數(shù)顯著高于處理A、B及C，增幅分別為97.73%、55.96%及12.58%；處理C的單株產(chǎn)量也顯著高于處理A和B，增幅分別為66.94%和33.95%，處理C和D之間無(wú)顯著差異；處理D的灌水量顯著高于處理A、B和C，增幅分別為38.03%、30.67%和10.49%；處理C的水分利用效率最高，且顯著高于處理A、B和D，增幅分別為33.14%、13.23%和10.30%。

2.3 不同灌水下限對(duì)黃瓜果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

由表3可知，隨著灌水下限的提高，黃瓜果實(shí)的瓜長(zhǎng)、瓜粗、含水量及商品瓜率均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。其中，處理D的瓜長(zhǎng)顯著高于處理A、B和C，處理B和處理C之間無(wú)顯著差異；處理C和處理D的瓜粗、含水量及商品瓜率均顯著大于處理A和處理B，處理C及處理D之間上述3個(gè)指標(biāo)均無(wú)顯著差異；處理C較處理A、 B的含水量增幅分別為0.98%、0.45%，處理D較處理A、 B的含水量增幅分別為1.00%、0.48%；處理C較處理A和B的商品瓜率增幅分別為66.70%和18.21%，處理D較處理A和B的商品瓜率增幅分別為66.98%和18.40%。

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Note: Different lowercase letters in the figure indicate significant differences among treatments (P<0.05). The same below.圖1 不同灌水下限對(duì)黃瓜株高(A)、莖粗(B)及葉面積(C)的影響Fig.1 Effect of different irrigation lower limits on plant height(A), stem diameter (B), and leaf area (C)of cucumber

表2 不同灌水下限對(duì)黃瓜產(chǎn)量及水分利用效率的影響

2.4 不同灌水下限對(duì)黃瓜果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.4.1 不同灌水下限對(duì)黃瓜果實(shí)可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C及硝酸鹽含量的影響 如圖2所示，黃瓜果實(shí)中可溶性蛋白、可溶性糖隨著灌水下限的提高呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，其中，處理C的可溶性蛋白和可溶性糖含量最高，且與處理A及處理B間差異顯著，處理C的可溶性蛋白是處理A的1.13倍，較處理B的增幅為52.38%；處理C的可溶性糖相較于處理A和B的增幅分別為57.09%和13.03%；黃瓜果實(shí)中的Vc含量隨著灌水下限的提高呈逐漸上升的趨勢(shì)，處理B、C、D均顯著高于處理A，但處理B、C、D之間無(wú)顯著性差異；處理C黃瓜果實(shí)中硝酸鹽的含量最低，且與處理A、B、D存在顯著性差異，降幅分別為20.69%、25.55%和20.08%，處理A、B、D之間的硝酸鹽含量并無(wú)顯著性差異。

表3 不同灌水下限對(duì)黃瓜果實(shí)形態(tài)指標(biāo)的影響

2.4.2 不同灌水下限對(duì)黃瓜果實(shí)礦質(zhì)元素含量的影響 為了解不同灌水下限對(duì)黃瓜礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收的影響，本試驗(yàn)測(cè)定了人們關(guān)注度較高的黃瓜果實(shí)中全K、P、Mg、Ca、Cu、Fe、Mn和Zn 8種礦質(zhì)元素的含量。如表4所示，隨著灌水下限的提高，黃瓜果實(shí)中全K和全Ca含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，處理C的全K和全Ca含量最高，且顯著高于處理A、B和D，處理C的全K含量比處理A、B、D分別增加了35.20%、3.81%、1.06%，全Ca含量比處理A、B、D分別增加了11.19%、11.19%、6.43%；黃瓜果實(shí)中全Mg、Fe及Cu含量則隨著灌水上限的提高呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，其中，處理D的全Mg含量與處理A、B和C均存在顯著差異，處理D的全Fe和全Cu含量與處理A和B的差異達(dá)到顯著水平，但與處理C差異不顯著；處理B的全P含量顯著高于處理A、C和D，而處理A、C和D之間無(wú)顯著差異；處理B、C和D的全Zn含量均顯著高于處理A，而處理B、C和D之間差異不顯著。

2.5 不同灌水下限對(duì)黃瓜產(chǎn)量品質(zhì)影響的主成分分析及綜合評(píng)價(jià)

本試驗(yàn)將4個(gè)處理的22個(gè)與黃瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)有關(guān)的指標(biāo)作為分析指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到主成分特征值、貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率(表5)。研究中按照特征值大于1及累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%的原則，提取了3個(gè)主成分。結(jié)果如表5所示，第1主成分特征值為16.693，代表4個(gè)處理22個(gè)指標(biāo)的75.875%的信息；第2主成分的特征值為2.971，代表4個(gè)處理22個(gè)指標(biāo)13.503%的信息；第3主成分的特征值為2.337，代表4個(gè)處理22個(gè)指標(biāo)10.622%的信息，前3個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為100%，說明這 3個(gè)主成分反映了原始變量100%的信息。因此提取前3個(gè)主成分代替原22個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)不同灌水下限對(duì)黃瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，達(dá)到了降維的目的。

圖2 不同灌水下限對(duì)黃瓜果實(shí)可溶性蛋白(A)、可溶性糖(B)、Vc(C)及硝酸鹽含量(D)的影響Fig.2 Effect of different irrigation lower limits on soluble protein (A), soluble sugar (B), Vc (C),and nitrate content (D) in cucumber fruits

表4 不同灌水下限對(duì)黃瓜果實(shí)礦質(zhì)元素含量的影響

主成分的載荷矩陣旋轉(zhuǎn)之后載荷系數(shù)若更接近1或更接近0，這樣得到的主成分能夠更好地解釋變量。由表6結(jié)果可知，主成分1(F1)主要綜合了株高(因子載荷為0.960)、葉面積(因子載荷為0.993)、單果重(因子載荷為0.886)、單株果數(shù)(因子載荷為0.954)、產(chǎn)量(因子載荷為0.881)、瓜長(zhǎng)(因子載荷為0.977)、瓜粗(因子載荷為0.875)、含水量(因子載荷為0.887)、可溶性蛋白(因子載荷為0.803)、Vc(因子載荷為0.978)、全K(因子載荷為0.752)、全Mg(因子載荷為0.957)、全Cu(因子載荷為0.864)、全Fe(因子載荷為0.910)、全Mn(因子載荷為0.556)和全Zn(因子載荷為0.796)這16個(gè)指標(biāo)的信息；主成分2(F2)主要綜合了莖粗(因子載荷為0.928)、水分利用效率(因子載荷為0.721)、可溶性糖(因子載荷為0.689)及全Ca(因子載荷為0.866)這4個(gè)指標(biāo)的信息；主成分3(F3)主要綜合了全P(因子載荷為 0.991)及硝酸鹽含量(因子載荷為0.337)這2個(gè)指標(biāo)的信息，由于因子負(fù)荷均為正值，位于正向分布，所以因子得分越高，所對(duì)應(yīng)的指標(biāo)的得分越高。

如表6所示，用各指標(biāo)的主成分載荷除以相對(duì)應(yīng)主成分特征值的平方根，得到3個(gè)主成分中每個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)即特征向量，以特征向量為權(quán)重構(gòu)建3個(gè)主成分的表達(dá)函數(shù)式：

Y1=0.235X1+0.076X2+0.243X3+0.217X4+0.2345+0.2166+0.149X7+0.239X8+0.214X9+0.217X10+0.126X11+0.197X12+0.239X13-0.043X14+0.184X15-0.001X16+0.234X17+0.117X18+0.212X19+0.291X20+0.556X21+0.796X22

Y2=0.115X1+0.538X2+0.039X3+0.264X4+0.17X5+0.274X6+0.418X7+0.083X8+0.279X9+0.243X10+0.4X11+0.34X12+0.095X13-0.536X14+0.227X15-0.079X16+0.144X17+0.502X18+0.256X19+0.217X20-0.359X21+0.086X22

表5 主成分分析的特征根及方差貢獻(xiàn)率

表6 主成分分析的旋轉(zhuǎn)載荷矩陣及特征向量

Y3=0.13X1+0.137X2-0.062X3+0.057X4-0.039X5+0.02X6+0.216X7+0.104X8+0.038X9+0.127X10+0.335X11+0.066X12+0.085X13+0.221X14+0.346X15+0.648X16-0.097X17-0.101X18+0.158X19-0.118X20-0.363X21+0.384X22

在以上3個(gè)表達(dá)式中，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21及X22分別為Z-score法標(biāo)準(zhǔn)化后的22個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)化的過程中對(duì)負(fù)向指標(biāo)硝酸鹽含量進(jìn)行了取負(fù)數(shù)的正向化處理。以各個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，由主成分得分和對(duì)應(yīng)的權(quán)重線性加權(quán)求和得到綜合評(píng)價(jià)函數(shù)如下：

綜合得分=0.765Y1+0.129Y2+0.106Y3

根據(jù)主成分綜合得分模型，可計(jì)算出4個(gè)處理22個(gè)指標(biāo)的綜合得分和排序(表7)。綜合得分從高到低依次為處理C、處理D、處理B、處理A。

表7 4個(gè)處理黃瓜的綜合得分

3 討 論

黃瓜是我國(guó)重要的設(shè)施栽培作物，其對(duì)水分敏感，具有需水量大且不耐旱的特點(diǎn)[21]。我國(guó)溫室黃瓜種植中對(duì)水分管理缺乏科學(xué)的量化指標(biāo)，常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定灌水量和灌水周期，這對(duì)溫室環(huán)境、水分利用效率的提高和病蟲害的防治均有不利影響[22]，因此，在設(shè)施溫室蔬菜灌溉節(jié)水方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)非充分灌溉范疇內(nèi)節(jié)水進(jìn)行了較多研究，如虧缺灌溉、調(diào)虧灌溉、交替隔溝灌溉、控制上下限灌溉等[23-27]。本試驗(yàn)針對(duì)控制灌水下限的節(jié)水灌溉模式進(jìn)行了研究，灌水下限即灌水起始點(diǎn)，它決定了作物的灌水次數(shù)、灌水間隔時(shí)間及灌水量[28]。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著灌水下限的提高，黃瓜植株的株高、葉面積呈逐漸上升的趨勢(shì)，在張憲法等[29]的研究中也表明，控制土壤含水量在田間持水量70%以下時(shí)會(huì)顯著降低黃瓜植株株高、減小葉片面積，使植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)受到限制；諸葛玉平[30]的研究認(rèn)為番茄的莖粗與灌水下限的關(guān)系曲線呈拋物線形狀，即只有當(dāng)灌水下限控制在適宜的范圍內(nèi)，才會(huì)有利于莖粗的增加。姚磊等[31]認(rèn)為，輕度水分脅迫能夠增大番茄莖粗，其后會(huì)影響葉面積及葉色，最終才導(dǎo)致株高和葉片數(shù)的改變。在本試驗(yàn)中黃瓜植株的莖粗隨灌水下限的提高呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，處理C即基質(zhì)持水量為田間持水量的70%時(shí)，莖粗最大，這與前兩者的研究相似，表明了輕度的水分脅迫有利于莖粗的增大，有利于培育壯苗。王新元等[32]研究表明黃瓜生長(zhǎng)速率、產(chǎn)量與灌水量呈明顯正比關(guān)系。劉軍等[33]在紫花苜蓿的研究中表明輕度水分脅迫的水分利用效率 (WUE) 顯著大于充分灌溉的WUE(P<0.05),表明適度水分脅迫可提高紫花苜蓿葉片的水分利用效率。本試驗(yàn)結(jié)果同樣證明，隨著灌水量的增加，黃瓜果實(shí)的單果重、單株果數(shù)及產(chǎn)量均逐漸上升，而黃瓜的水分利用效率呈先上升后下降的趨勢(shì)，以灌水下限為田間持水量的70%時(shí)WUE最高。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，處理C和D的黃瓜果實(shí)瓜粗、含水量與商品瓜率無(wú)顯著性差異但顯著高于處理A和B，這可能是由于基質(zhì)的含水量較高，黃瓜果實(shí)充實(shí)較快，有效地降低了畸形瓜數(shù)量[34]?？扇苄缘鞍缀涂扇苄蕴呛侩S灌水下限的提高呈先上升后下降的趨勢(shì)，灌水下限為田間持水量70%處理的可溶性蛋白及可溶性糖含量顯著高于其他處理，可能是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)乃痔澣笨梢蕴岣唿S瓜的果實(shí)品質(zhì)，但灌水下限過低時(shí)，水分脅迫過重，造成后期植株合成碳水化合物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的功能顯著降低，從而導(dǎo)致黃瓜果實(shí)品質(zhì)的顯著下降[35-37]，常莉飛[38]的研究同樣表明灌水量對(duì)黃瓜品質(zhì)有一定的影響，隨灌水量的增加，黃瓜品質(zhì)有下降的趨勢(shì)，表現(xiàn)在含水量的增加和蛋白質(zhì)、可溶性糖含量的減少。處理C的黃瓜果實(shí)中硝酸鹽含量顯著低于其他處理，處理A和B黃瓜果實(shí)有較高的硝酸鹽累積量，這可能是由于干旱使黃瓜體內(nèi)的硝酸還原酶含量下降、活性降低，從而導(dǎo)致硝酸鹽的積累顯著增加[39-40]。鉀和鈣是植物體生長(zhǎng)、生活所必須攝取的營(yíng)養(yǎng)元素，首先植物的細(xì)胞膜需要鈣離子來穩(wěn)定，鈣離子能夠調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的滲透壓，使植物的抗逆能力得到增強(qiáng)；其次，鉀可以活化植物代謝中的大部分酶；另外，鉀還能促進(jìn)氨基酸、磷酸鹽以及硝酸鹽的吸收轉(zhuǎn)移。Yang等[41]研究發(fā)現(xiàn)在干旱和鹽堿條件下增加植物礦質(zhì)元素的供應(yīng)量能夠在一定程度上減緩脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用。Maathuis等[42]的研究也表明水分脅迫下K和Ca的攝取、積累能降低脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)造成的不利影響，使植物體對(duì)水分脅迫的耐受能力增強(qiáng)。本試驗(yàn)結(jié)果同樣證明，隨著灌水下限的提高，黃瓜果實(shí)中K和Ca含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，處理C的K和Ca含量顯著高于其他處理，說明適度的水分脅迫有助于礦質(zhì)元素含量的吸收以增強(qiáng)植物對(duì)脅迫環(huán)境的耐受能力。本試驗(yàn)初始指標(biāo)測(cè)定的是不同的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)，其量綱和數(shù)量級(jí)不同，并且據(jù)報(bào)道硝酸鹽含量對(duì)綜合評(píng)價(jià)屬于負(fù)影響[43]。因此本研究采用Z-score法對(duì)初始指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)負(fù)向指標(biāo)硝酸鹽含量進(jìn)行了取負(fù)數(shù)的正向化處理，從黃瓜植株生長(zhǎng)、果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的角度對(duì)不同灌水下限處理進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)并建立適宜的評(píng)價(jià)方法，使結(jié)果更為客觀、合理。

4 結(jié) 論

綜上可知，隨著灌水下限的提高，灌水量逐漸增多，黃瓜株高和葉面積呈逐漸增大的趨勢(shì)，灌水下限為80%田間持水量處理顯著高于其他處理；莖粗則呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，灌水下限為70%田間持水量的黃瓜莖粗顯著高于其他處理，說明適當(dāng)降低灌水下限有利于莖粗的增大；黃瓜單果重、單株產(chǎn)量均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，然而水分利用效率卻呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，以70%田間持水量灌水下限處理的水分利用效率最高；黃瓜果實(shí)的瓜長(zhǎng)、瓜粗、含水量及商品瓜率呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)；黃瓜果實(shí)中可溶性蛋白、可溶性糖含量隨著灌水下限的提高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，K和Ca含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，以70%田間持水量灌水下限處理的最高。主成分分析顯示不同灌水下限對(duì)黃瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響評(píng)價(jià)指標(biāo)由最初的22個(gè)降為3個(gè)主成分，達(dá)到了降維目的，且3個(gè)主成分代替了原指標(biāo)100%的信息。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，各處理的得分順序從高到低依次為70%田間持水量、80%田間持水量、60%田間持水量、50%田間持水量的灌水下限處理。