王 蓉，馬 玲，郭永婷，田興武，楊冬艷

（1.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，銀川750021；2.寧夏吳忠國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管委會(huì)，寧夏吳忠751100；3.寧夏農(nóng)林科學(xué)院種質(zhì)資源研究所，銀川750021）

0 引 言

滴灌是黃瓜高效節(jié)水灌溉中常采取的灌溉模式，合理選取滴管帶主要參數(shù)可以有效提高水分利用效率，充分發(fā)揮滴灌技術(shù)優(yōu)勢(shì)。其中，滴頭間距是滴管器(帶∕管)最重要的技術(shù)參數(shù)之一，其與土壤類型、管網(wǎng)結(jié)構(gòu)和工作制度等因素密切相關(guān)，是管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。研究表明[1-3]，滴頭間距可通過影響土壤濕潤均勻度和水分入滲過程，最終影響到作物生長和作物產(chǎn)質(zhì)量。有關(guān)滴頭間距對(duì)黃瓜產(chǎn)量質(zhì)量的影響研究較少，導(dǎo)致黃瓜滴灌設(shè)計(jì)中對(duì)滴管帶參數(shù)的選擇存在一定隨意性。王舒[2]等認(rèn)為灌水量相同時(shí)，采用滴頭流量為1.4、2.7 L∕h 和滴頭間距為30、50 cm 的滴灌帶對(duì)溫室黃瓜進(jìn)行灌溉，未對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響，建議采用較大滴頭間距和較小滴頭流量的方式來降低滴灌系統(tǒng)投資。趙月芬[4]等研究認(rèn)為采用滴頭間距為50 cm，流量為1.4 L∕h的滴灌帶可以獲得較高的黃瓜產(chǎn)量和水分利用效率。水肥一體化技術(shù)是肥溶于水，按需灌溉施肥及節(jié)水節(jié)肥的關(guān)鍵措施[5]。通過管道設(shè)計(jì)，將作物所需養(yǎng)分和水分定時(shí)定量的按配比供給，實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥、省工、高產(chǎn)高效的目的[6,7]。針對(duì)溫室黃瓜灌水量和施肥量的研究較多[8-14]，但在不同地區(qū)，因環(huán)境、土壤差異等原因灌溉及施肥量差異也較大，特別是針對(duì)干旱半干旱地區(qū)的溫室黃瓜水肥管理的量化研究甚少，同時(shí)，將水肥用量和滴頭間距相組合的研究甚少。因此，本文通過田間水肥與滴頭間距組合試驗(yàn)，旨在探索三者對(duì)溫室黃瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為合理選擇和布設(shè)滴灌帶及水肥用量提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)基地概況

試驗(yàn)設(shè)置在寧夏吳忠（孫家灘）國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)的日光溫室（106°6＇26"E，37°57＇10"N），基地全年光照時(shí)間達(dá)3 000 h，全年太陽輻射高達(dá)700 kJ∕m2，年平均氣溫8.8 ℃。年平均降水量193 mm，年蒸發(fā)量2 013 mm，氣候干燥。試驗(yàn)溫室長72 m，凈跨10 m，脊高5 m。棚膜種類是明凈華涂層膜，外覆蓋保溫材料保溫被，保溫采光效果良好。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種：嫁接黃瓜德爾99，砧木為博強(qiáng)2號(hào)。

供試肥料：海法魔力豐18-9-27（N-P2O5-K2O），尿素：其中N含量為46%。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年3月28日定植，定植密度為2.7 萬株∕hm2，株距25 cm，2 行∕壟，壟寬80 cm，走道60 cm，滴灌帶按2 行∕壟鋪設(shè)。在試驗(yàn)前施用75 m3∕hm2的有機(jī)肥作為底肥，徹底深翻。本試驗(yàn)采用傳統(tǒng)土栽模式，以黃瓜為研究對(duì)象，基于水肥一體化裝置，采用正交試驗(yàn)，設(shè)置滴灌帶滴頭間距（15 cm、20 cm、25 cm）、施肥濃度（100 倍、200 倍、300 倍）和灌溉量（100 m3、150 m3、200 m3）三因素三水平共9 個(gè)處理。其中，母液在不同生育期所含氮磷鉀量不同，通過對(duì)母液不同倍數(shù)稀釋進(jìn)行各處理設(shè)置。具體肥液氮磷鉀養(yǎng)分配比及試驗(yàn)處理如表1和表2所示。

表1 施肥方案 g∕LTab.1 The amount of fertilizer of cucumber during growth period

表2 試驗(yàn)方案Tab.2 Test programme design

1.4 測(cè)試項(xiàng)目與方法

測(cè)定項(xiàng)目：莖粗、株高，果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)。

株高測(cè)定：選擇生長大小基本一致植株5株進(jìn)行標(biāo)記作為調(diào)查株，小區(qū)株高（地面到生長點(diǎn)）用鋼卷尺每10 d 測(cè)量1次；莖粗測(cè)定：莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量植株地面以上10 cm 處植株直徑，每10 d 測(cè)量1 次；用電子秤稱量小區(qū)產(chǎn)量（精確到0.01 g），根據(jù)小區(qū)面積換算成hm2。

可溶性固形物含量使用TD-45 數(shù)字折光儀測(cè)定；可溶性糖采用蒽酮比色法測(cè)定；可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)法[15]測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2007、DPS 7.05 統(tǒng)計(jì)分析軟件、Origin 2017、Curve Expert 曲線軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。采用隸屬函數(shù)綜合分析評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)公式為：

式中：Xi為該指標(biāo)測(cè)定值；Xmax、Xmin為所有供試材料該指標(biāo)最大值和最小值，對(duì)各處理的相關(guān)指標(biāo)隸屬值進(jìn)行累加求平均值，值越大，綜合性能越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下株高的變化

由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出，不同處理下黃瓜株高生長變化可用logistic 方程模擬，TR1、TR2、TR3、TR4、TR5、TR6、TR7、TR8、TR9 的株高模擬方程分別為y1=601.68∕(1+17.26 e-0.034x)、y2=488.55∕(1+14.65 e-0.037x)、y3=431.98∕(1+17.2 e-0.0465x)、y4=421.9∕(1+16.92 e-0.0463x)、y5=452.83∕(1+20 e-0.046x)、y6=301.28∕(1+16.12 e-0.0561x)、y7=346.2∕(1+12.25 e-0.046x)、y8=492.73∕(1+14.48 e-0.0379x)、y9=295.49∕(1+12.18 e-0.0509x)，且相關(guān)系數(shù)均高達(dá)0.97。實(shí)測(cè)和模擬數(shù)據(jù)隨定植時(shí)間延長的變化曲線如圖1所示。株高可以反映作物的生長趨勢(shì)，直接關(guān)系產(chǎn)量。由模擬方程的模擬值可知，TR1 株高最高可達(dá)549.58 cm，其次是TR8，高達(dá)460.84 cm，TR1比最低處理TR9高出87.72%。

令各處理Logistic 方程的二、三階導(dǎo)數(shù)為零，參照崔黨群[16]的方法，計(jì)算黃瓜生長變化速度曲線的3 個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)t0、t1、t2（t0=lnb∕c、t1=（lnb-1.317）∕c、t2=（lnb+1.317）∕c），依據(jù)這三點(diǎn)可將日光溫室株高生長過程劃分為3 個(gè)階段[17,18]：漸增期（0～t1）、速生期（t1～t2）、緩增期（t2～拉秧），結(jié)果見表3。9個(gè)處理漸增期均值長達(dá)32.78 d，漸增期主要以苗期為主；速生期平均為60.55 d，以開花結(jié)果盛期為主；緩增期平均為47.68 d，主要以結(jié)果末期為主。高肥水平時(shí)，隨灌水量減少和滴頭間距增大，黃瓜生長漸增期、速生期縮短，中肥和低肥水平時(shí)，因灌水量和滴頭間距組合不同而不同。在漸增期，處理TR1、TR2、TR3、TR4、TR5、TR6、TR7、TR8、TR9的平均生長速率依次為2.82、2.79、2.78、2.73、2.62、2.44、2.83、2.91、2.69 cm∕d，生長量分別為127.15、103.24、91.29、89.16、95.69、63.67、73.16、104.12、62.44 cm，占總生長量的21.33%～23.14%；在速生期，各處理的株高最大生長速率依次高達(dá)5.11、4.52、5.02、4.88、5.21、4.23、3.98、4.67、3.76 cm∕d，各處理的平均生長速率依次為4.48、3.96、4.40、4.28、4.57、3.70、3.49、4.09、3.30 cm∕d，生長量分別為347.39、282.07、249.41、243.59、261.45、173.95、199.88、284.48、170.61 cm，占總生長量的58.08%～63.21%；在緩增期，各處理的平均生長速率依次為3.88、3.14、1.77、1.73、2.03、0.94、1.26、2.91、0.95 cm∕d，生長量分別為127.15、103.24、91.29、89.16、95.69、63.67、73.16、104.12、62.44 cm，占總生長量的21.33%～23.14%。可見，線性生長期是生長量積累的最關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)期營養(yǎng)生長兼生殖生長，水肥供給尤為重要。

表3 黃瓜整個(gè)生育期株高的物候期參數(shù)d Tab.3 The phenological parameters of plant height of cucumber in the growth period

2.2 不同處理下莖粗的變化

由圖2看出，黃瓜莖粗隨生育期的延長呈逐漸上升趨勢(shì)，各處理變化趨勢(shì)一致，尤其水肥充足時(shí)，結(jié)瓜末期莖粗也增加。初花期時(shí)，TR6 最高，其次為TR1，兩者無顯著性差異，TR8為最低處理，前兩者和TR8均存在顯著性差異，三者生長率分別為0.37、0.36、0.30 m∕d，其他處理間均無顯著性差異，極差分析顯示，RA＞RB＞RC（A 因素為灌水量，B 因素為施肥濃度，C 因素為滴頭間距），則三因素主次順序?yàn)楣嗨浚臼┓蕽舛龋镜晤^間距；結(jié)瓜初期，處理間均無顯著性差異，平均生長速率為0.047 m∕d，影響因素主次順序?yàn)镽A＞RC＞RB；結(jié)瓜中期，TR6最高，其和最低處理TR9存在極顯著差異，生長速率分別為0.07、0.01 m∕d，其他處理間均無顯著性差異，且極差分析顯示，RA＞RC＞RB，則三因素主次順序?yàn)楣嗨浚镜晤^間距＞施肥濃度；結(jié)瓜末期，處理間從高到低排序?yàn)門R2＞TR1＞TR4＞TR5＞TR6＞TR3＞TR8＞TR7＞TR9，最 高處理TR2 和最低處理TR9 存在極顯著差異，生長速率分別為0.027、0.006 m∕d，其他處理間均無顯著性差異，極差分析顯示，RA＞RB＞RC，則三因素主次順序?yàn)楣嗨浚臼┓蕽舛龋镜晤^間距。由此看出，莖粗生長主要在初花期，結(jié)瓜初期至結(jié)瓜末期生長速率呈下降趨勢(shì)，整個(gè)生育期灌水量是影響莖粗生長的主要因素，生長后期水肥供應(yīng)尤為重要。這可能是由于在該階段主要以生殖生長為主，需要從土壤中汲取的大量水分及養(yǎng)分以供黃瓜果實(shí)生長，故水肥供應(yīng)欠缺的處理在后期莖粗生長幾乎停止。

2.3 不同處理下產(chǎn)量的變化

如圖3所示，黃瓜定植37 d（5月5日）后開始采收，整個(gè)采收期采收頻率為1次∕d，黃瓜采收量范圍為55.58～3 853.78 kg∕hm2，5月份產(chǎn)量高峰期在5月15日，日產(chǎn)量最高處理為TR6，高達(dá)3853.78kg∕（d·hm2），其次為TR9、TR7，日產(chǎn)量分別高達(dá)3 687.03、3 557.33 kg∕（d·hm2）；6月份產(chǎn)量高峰期在6月23日，最高處理TR2日產(chǎn)量為3 223.83 kg∕（d·hm2）；7月份出現(xiàn)兩次產(chǎn)量高峰，第一次在7月13日，最高采收量的處理為TR3，高達(dá)3 612.92 kg∕（d·hm2），其次為TR1、TR6，分別高達(dá)3 557.33、3 372.06 kg∕（d·hm2），第二次采收高峰出現(xiàn)在7月28日，最高采收量的處理為TR1，高達(dá)3 687.03 kg∕（d·hm2），其次為TR4、TR2、TR5，分別高達(dá)3 379.47、3 112.67、3 038.56 kg∕（d·hm2）。按照月份統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量來看，5月份TR6 產(chǎn)量最高，高達(dá)42 762.11 kg∕hm2，比最低處理TR9 高37.92%；6-8月TR1 產(chǎn)量均最高，分別高達(dá)42 039.53、42 387.85、19 028.03 kg∕hm2，TR9 產(chǎn)量均最低，前者比后者均高45.73%、46.84%、74.66%。5-7月產(chǎn)量變化趨勢(shì)穩(wěn)定，8月產(chǎn)量急劇下降，5-8月均產(chǎn)分別占總產(chǎn)的30.19%、29.22%、28.58%、12%。

如圖4所示，各處理的產(chǎn)量具有一定差異，高低順序?yàn)門R1＞TR2＞TR3＞TR5＞TR6＞TR4＞TR7＞TR8＞TR9，TR1、TR2、TR3、TR5 間無顯著差異，與其他處理均存在顯著性差異，前6 個(gè)處理均與后3 個(gè)處理存在顯著差異。其中，TR1 產(chǎn)量最高，高達(dá)144 361 kg∕hm2，比最低處理高44.92%。極差分析顯示，RA＞RB＞RC，則三因素主次順序?yàn)楣嗨浚臼┓蕽舛龋镜晤^間距?？梢?，黃瓜是喜水肥作物，一定范圍內(nèi)增大灌水量和施肥濃度，有利于其生長發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)目的，而灌水量有限，只增加施肥濃度，并不可以達(dá)到增產(chǎn)目的。

2.4 不同處理下水肥生產(chǎn)率的變化

水肥供應(yīng)是影響產(chǎn)量的最直接和最大因素。從灌溉水分生產(chǎn)率來看，高低順序依次為TR7＞TR8＞TR5＞TR6＞TR4＞TR1＞TR9＞TR2＞TR3，從肥料偏生產(chǎn)率來看，高低順序依次 為TR3＞TR6＞TR9＞TR2＞TR4＞TR5＞TR8＞TR1＞TR4。由于TR1、TR2、TR3、TR5 間產(chǎn)量無顯著差異，與其他處理均存在顯著性差異，結(jié)合灌溉水分生產(chǎn)率和肥料偏生產(chǎn)率，可以看出在不減產(chǎn)增產(chǎn)條件下，TR5是最佳選擇。

表4 不同處理下水肥生產(chǎn)率的變化Tab.4 Changes of water and fertilizer productivity under different treatments

2.5 不同處理下黃瓜果實(shí)品質(zhì)的變化

可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性固形物、維生素C、總酸均是衡量果實(shí)品質(zhì)和口感風(fēng)味的重要指標(biāo)，其含量高低與黃瓜的營養(yǎng)價(jià)值和口感有直接關(guān)系。如表5可見，黃瓜果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)不同灌溉量、施肥濃度、滴頭間距處理下的響應(yīng)特征不同，在春夏茬黃瓜生產(chǎn)中，各處理對(duì)黃瓜果實(shí)可溶性糖、可溶蛋白質(zhì)、可溶性固形物和維生素C 均有顯著性影響。其中，可溶性糖含量在TR1、TR2、TR4 間無顯著性差異，3 個(gè)處理均和其他處理存在顯著性差異，最高處理TR2 比最低處理TR8 高出8.63 mg∕g；可溶性蛋白含量在TR1、TR2、TR3、TR5、TR7、TR8間無顯著性差異，6個(gè)處理均和其他3個(gè)處理存在顯著性差異，最高處理TR5 比最低處理TR9 高出0.11 mg∕g；可溶性固形物含量在TR3、TR4、TR5 間無顯著性差異，3個(gè)處理均和其他處理存在顯著性差異，最高處理TR3 比最低處理TR6 高出0.44%；維生素C 含量在TR1、TR2、TR4 間無顯著性差異，3個(gè)處理均和其他處理存在顯著性差異，最高處理TR1 比最低處理TR9 高出1.01 mg∕100g。可見，過高和過低的水肥供應(yīng)及不適當(dāng)?shù)牡晤^間距均會(huì)影響到果實(shí)品質(zhì)。

表5 不同處理對(duì)黃瓜果實(shí)品質(zhì)的影響Tab.5 Changes of different treatments on the quality of cucumber fruit

2.6 采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

在實(shí)際生產(chǎn)中，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，除了要達(dá)到高產(chǎn)的目標(biāo)，也對(duì)果實(shí)品質(zhì)、水肥利用率等指標(biāo)要求越來越高，因此采用模糊隸屬函數(shù)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)（黃瓜產(chǎn)量、灌溉水分生產(chǎn)率、肥料偏生產(chǎn)率、可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性固形物、維生素C、株高和莖粗）進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并排序（見表6）。在9 個(gè)處理中，TR2 表現(xiàn)最好，平均隸屬函數(shù)值為0.70，其次是TR1、TR5 和TR3；TR7 和TR4 平均隸屬函數(shù)值均為0.51，表現(xiàn)一般；TR6、TR8 和TR9 平均隸屬函數(shù)值在0.50 以下，表現(xiàn)差，表明水供應(yīng)充足（3 040.95 m3∕hm2）條件下黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)優(yōu)于其他處理，灌水量是影響黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素，施肥濃度選用200 倍液（740.55 kg∕hm2）最佳，過多施肥量并不能同時(shí)提高黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)，而滴頭間距在水量充足條件下間距20 cm 最佳，在水量不足的條件下間距25 cm 最佳，該位置緊貼黃瓜主根系，有利于根系直接吸收，減少蒸發(fā)。

表6 不同處理下黃瓜各指標(biāo)的隸函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)Tab.6 Membership function value of different treatments on fruit yield and quality indices of cucumber

3 討 論

本研究中，利用Logistic 方程模擬黃瓜株高變化規(guī)律，分析了各時(shí)期生長特點(diǎn)，這與李建明[19]、蔣騰聰[20]等人研究相符合，作物株高可用Logistic方程擬合，且相關(guān)系數(shù)均高達(dá)0.97，可分為漸增期、速生期、緩增期，高水肥處理TR1 株高最高，為549.58 cm；有研究指出[21,22]水肥顯著影響株高，高水處理顯著大于低水處理，隨施肥比例下降而降低，且就株高來說，高水高肥處理顯著高于其他處理。株高在漸增期生長量占總生長量的21.13%，速生期占57.74%，緩增期占21.13%，線性生長期是生長量積累最關(guān)鍵的時(shí)期，此時(shí)期營養(yǎng)生長兼生殖生長。黃瓜對(duì)水肥需求量較大且敏感[23]，研究表明肥料是影響蔬菜產(chǎn)量與品質(zhì)的重要因素[24]，而水分對(duì)作物生長直接起決定性作用，一方面直接參與作物的生命活動(dòng)，另一方面還作為養(yǎng)分的載體直接影響作物對(duì)其他物質(zhì)的吸收與利用[22]，所以灌溉與施肥直接關(guān)系到蔬菜的產(chǎn)量與品質(zhì)[25-27]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，莖粗生長主要集中在初花期，且影響因素排序?yàn)楣嗨浚臼┓蕽舛龋镜晤^間距，3因素影響產(chǎn)量的順序?yàn)楣嗨浚臼┓蕽舛龋镜晤^間距，灌水量影響顯著，施肥濃度和滴頭間距影響不顯著，產(chǎn)量最高處理為TR1，達(dá)144 361 kg∕hm2，且Vc含量最高，因?yàn)楣嗨繉?duì)可溶性糖有顯著影響[28]；但肥料偏生產(chǎn)率偏低，其次為TR2，達(dá)141 077.9 kg∕hm2，且可溶性糖含量最高，但灌溉水分生產(chǎn)率偏低。張秀捷[29]等人研究也發(fā)現(xiàn)，在灌水條件相同的情況下，滴頭間距耦合作用對(duì)黃瓜沒有顯著影響；王玉玨[30]等人在滴頭間距和施肥方式對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響的研究中指出，滴頭間距對(duì)烤煙生長和煙葉產(chǎn)量無顯著影響。水肥和滴頭間距組合處理對(duì)黃瓜果實(shí)可溶性糖、可溶蛋白質(zhì)、可溶性固形物和Vc 均有顯著性影響，這與肥效有直接關(guān)系。

在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)和水肥利用率等均是評(píng)價(jià)處理好壞的重要因素。本研究采用模糊隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，TR2表現(xiàn)最好，平均隸屬函數(shù)值為0.70。確定因素最優(yōu)水平組合為：灌水量3 040.95 m3∕hm2、施肥濃度200倍液（740.55 kg∕hm2）、滴頭間距20 cm，產(chǎn)量為141 077.9 kg∕hm2，灌溉水分生產(chǎn)率46.39 kg∕m3，肥料偏生產(chǎn)率190.50 kg∕kg。

4 結(jié) 論

本研究中發(fā)現(xiàn)，利用Logistic 方程可擬合黃瓜株高隨定植時(shí)間變化曲線，且相關(guān)系數(shù)均高達(dá)0.97，全生育期可分為漸增期、速生期、緩增期，高水肥處理TR1 株高最高，為549.58 cm。春夏茬日光溫室黃瓜在采摘期前3 個(gè)月產(chǎn)量穩(wěn)定，分別占總產(chǎn)30.19%、29.22%、28.58%，后1 個(gè)月急劇下降，占總產(chǎn)12%。影響產(chǎn)量的主要因素為灌水量，其次為施肥濃度，且灌水量影響顯著，施肥濃度和滴頭間距影響不顯著，產(chǎn)量最高處理為TR1，達(dá)144 361 kg∕hm2，且Vc 含量最高，但肥料偏生產(chǎn)率偏低，其次為TR2，達(dá)141 077.9 kg∕hm2，且可溶性糖含量最高，但灌溉水分生產(chǎn)率偏低。采用模糊隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，TR2表現(xiàn)最好，平均隸屬函數(shù)值為0.70，故推薦最優(yōu)組合為：灌水量3 040.95 m3∕hm2、施肥濃度200 倍液（740.55 kg∕hm2）、滴頭間距20 cm，產(chǎn)量為141 077.9 kg∕hm2，灌溉水分生產(chǎn)率46.39 kg∕m3，肥料偏生產(chǎn)率190.50 kg∕kg。