不同灌水量對熱帶大棚滴灌甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率的影響

楊小鋒　曹明　楊光華　張雪彬

摘要：研究不同灌水量對甜瓜（Cucumis melo L.）產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率的影響，為熱帶大棚甜瓜科學(xué)合理灌溉提供指導(dǎo)。以甜瓜品種南海蜜（C. melo cv. Nanhaimi）為材料，采用棚內(nèi)20 cm蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量為參照估算灌水量方法，設(shè)置蒸發(fā)皿系數(shù)kcp分別為1.2（k1.2）、1.0（k1.0，CK）、0.8（k0.8）、0.6（k0.6） 4個處理，研究了不同灌水量對熱帶大棚甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率的影響。結(jié)果表明，灌溉水量較大的k1.2和k1.0處理其甜瓜地上部總干重顯著大于其他處理。滴灌水量越大，甜瓜的果實縱徑和橫徑以及單株產(chǎn)量則增加越明顯，但k1.0和k1.2處理之間甜瓜單株的產(chǎn)量差異不顯著。甜瓜果實可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、中心可溶性固形物的含量以及水分利用效率隨著灌水量的增加呈下降趨勢，k0.6處理含量最高，k1.2處理最低。綜合考慮甜瓜的品質(zhì)和產(chǎn)量，在熱帶設(shè)施條件下，利用蒸發(fā)皿系數(shù)1.0可以指導(dǎo)熱帶設(shè)施甜瓜的灌溉管理。

關(guān)鍵詞：甜瓜（Cucumis melo L.）；熱帶地區(qū)；灌水量；產(chǎn)量；品質(zhì)；水分利用效率

中圖分類號：S652 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）24-6259-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.042

Abstract：To guide the（Cucumis melo L.） scientific and reasonable melon irrigation， the effects of different irrigation amount on yield， quality and water use efficiency of drip-irrigated melon in tropical greenhouse were studied. The cultivar used in the experiments was C. melo cv. Nanhaimi. Using water surface evaporation of 20 cm（relative diameter） of evaporation dish to calculate the amount of irrigation water， four treatments of evaporation dish coefficient （K0.6， K0.8， K1.0， K1.2） were used， the effects of different irrigation amount on yield， quality and water use efficiency of drip-irrigated melon in tropical greenhouse were studied. The results indicated that the aboveground total dry weight of melon in larger irrigation water treatment （K1.2 and K1.0） was significantly greater than the others. The larger the irrigation water volume， the greater the melon fruit longitudinal， transverse diameter and yield. While the yield of melon intreatment K1.0 and K1.2 was not significantly different. With the increase of irrigation water， soluble sugar content， soluble protein content， vitamin C content ，center soluble solids content of the fruit and the water use efficiency declined. The indicators of treatment K0.6 was the highest， while of treatment K1.2 was the lowest. Considering yield and quality， under the condition of tropical facilities， evaporating dish coefficient K 1.0 could be used to guide the management of tropical melon irrigation facilities.

Key words： melon（Cucumis melo L.）； tropical region； irrigation amount； yield； quality； water use efficiency

設(shè)施甜瓜（Cucumis melo L.）的生長對水分十分敏感，土壤水分過低容易造成減產(chǎn)；但灌水量過大，不僅浪費水資源，而且土壤積水過多，反而會使甜瓜根系受害，同時增加設(shè)施內(nèi)濕度，導(dǎo)致病蟲害易發(fā)和甜瓜品質(zhì)、產(chǎn)量的下降[1，2]。因此如何在保證產(chǎn)量和品質(zhì)的同時，最大限度地提高水分利用效率是熱帶設(shè)施甜瓜生產(chǎn)面臨的一個重要的課題。科學(xué)合理的灌溉制度應(yīng)當(dāng)包含適宜甜瓜生長的灌溉時間、灌溉上下限、灌溉頻率及灌溉量等一系列灌溉控制參數(shù)，其中灌溉量可以通過影響土壤水分和養(yǎng)分分布、土壤溫度、土壤容重及孔隙度來影響甜瓜根系的生長環(huán)境，從而影響甜瓜地上部的生長發(fā)育。目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用以蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量（或蒸發(fā)皿系數(shù)）為參照來估算作物需水量的方法，并以此研究大田和溫室作物的最佳灌溉量。Ertek等[3]研究指出，在大田條件下蒸發(fā)皿系數(shù)為0.9時茄子既高產(chǎn)又節(jié)水；Ucan等[4]認為蒸發(fā)皿系數(shù)為1.0 時芝麻產(chǎn)量最高，0.6時最低；Sezen等[5]通過大田試驗，得出蒸發(fā)皿系數(shù)為1.0時青椒產(chǎn)量最高，系數(shù)為0.5時產(chǎn)量最低；錢衛(wèi)鵬等[6]研究了大棚內(nèi)膜下根系分區(qū)交替滴灌不同灌溉下限對甜瓜生長及水分利用效率的影響；李百鳳等[7]總結(jié)了作物非充分灌溉適宜土壤水分下限指標(biāo)研究的進展。關(guān)于作物灌水量研究，國內(nèi)大多集中西北地區(qū)的干旱環(huán)境下，而對于熱帶設(shè)施滴灌方式甜瓜灌水量的研究還比較少。目前熱帶地區(qū)甜瓜灌水量完全憑經(jīng)驗確定，缺乏科學(xué)指導(dǎo)。為此試驗在熱帶設(shè)施滴灌栽培模式下，探討不同滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率的影響，以期為熱帶設(shè)施甜瓜栽培水分科學(xué)管理提供技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2013年11月至2014年2月在海南省三亞市海棠灣鎮(zhèn)熱帶設(shè)施大棚內(nèi)進行。供試甜瓜品種為南海蜜（Cucumis melo L. Nanhaimi），屬黃皮類中早熟品種，其生育期85 d左右。甜瓜幼苗1葉1心時移栽，單壟單行種植，行距1.1 m，株距0.4 m。土壤類型為沙土，試驗地基本理化性質(zhì)為土壤容重1.202 g/cm3、速效氮含量 11.02 mg/kg、速效磷134.26 mg/kg、速效鉀388.25 mg/kg，pH 6.48。

1.2 設(shè)計與方法

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，各處理灌水量采用棚內(nèi)20 cm蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量來控制，蒸發(fā)皿放于棚內(nèi)中間位置，距離地面40 cm，在試驗開始后第三天的8：00定時觀測蒸發(fā)皿內(nèi)液面的下降高度，并換水。試驗設(shè)蒸發(fā)皿系數(shù)kcp分別為1.2（k1.2）、1.0（k1.0，CK）、0.8（k0.8）、0.6（k0.6）作為4個處理，每個處理3次重復(fù)，每3 d滴灌一次營養(yǎng)液。實際灌水量是根據(jù)觀測的蒸發(fā)量，按照下述公式計算的結(jié)果減掉營養(yǎng)液中供給的水量得出，

灌水量計算公式[3]為：Ir=kcp×Ep，

式中，Ir為灌水量高度（mm），kcp為蒸發(fā)皿系數(shù)（1.2、1.0、0.8、0.6），Ep為蒸發(fā)量（mm）。

試驗從甜瓜緩苗后開始滴灌營養(yǎng)液，營養(yǎng)液大量元素采用山崎營養(yǎng)液標(biāo)準(zhǔn)配方，微量元素采用標(biāo)準(zhǔn)單位微量元素配方。苗期至結(jié)果期前，每天（8：00～11：00）滴灌0.5倍液1次，每株每天供液保持在0.5 L左右；在結(jié)果初期到結(jié)果中期，每天滴灌1.0倍液2次，每株每天滴灌量為1.0 L左右；結(jié)果后期至收獲期，恢復(fù)為每天滴灌0.5倍液1次，每株每天供液0.5 L左右。其他田間管理按常規(guī)栽培操作規(guī)程進行。

1.3 測定指標(biāo)及方法

每個處理選取10株長勢一致的甜瓜幼苗，掛牌標(biāo)記用于測定有關(guān)指標(biāo)。測定指標(biāo)包括同一授粉期甜瓜采收時果實的縱徑與橫徑、果實質(zhì)量、果實（中心、邊緣）可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、維生素C含量、各個生育期植株干鮮重及含水率。

測定方法上，幼苗期、伸蔓期、結(jié)果前期、結(jié)果中期、結(jié)果后期植株鮮重和干重（分根、莖、葉、果實各部位）用感量0.01電子天平測定；可溶性固形物含量用手持測糖儀測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法[8]測定，可溶性蛋白含量用考馬斯亮藍G-250法[8]測定，維生素C含量采用2，6-二氯靛酚法[8]測定；植株莖粗及果實縱徑、橫徑用精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測量。試驗結(jié)束后計算水分利用效率，其計算公式為：

水分利用效率（WUE）=產(chǎn)量/灌水量[6]

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)均采用Microsoft Office Excel 2003軟件處理并作圖，方差分析通過SPSS 17.0軟件ANOVA過程完成，采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗法（Duncan′s new multiple range test，DMRT）進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理滴灌水量確認

試驗從2013年11月27日開始，根據(jù)觀測的蒸發(fā)量計算各處理需要灌溉的水量，按照試驗設(shè)計，分別乘以灌溉系數(shù)0.6、0.8、1.0和1.2，即為每3 d通過滴灌系統(tǒng)澆灌的各處理水量，具體見圖1。根據(jù)圖1，在試驗中蒸發(fā)皿系數(shù)k0.6、k0.8、k1.0和k1.2（處理）對應(yīng)的灌水總量分別為910.01 m3、1 213.35、1 516.68、1 820.02 m3。

2.2 不同滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜干重的影響

不同滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜干重的影響情況見表1。從表1可以看出，在熱帶設(shè)施條件下，滴灌水量顯著影響甜瓜的地上部和地下部生長。其中k1.2處理的甜瓜根部干物質(zhì)量顯著大于其他3個處理（P<0.05），分別較k0.6、k0.8、k1.0處理增加了43.38%、50.96%和43.38%。果實干物質(zhì)量大小依次為k1.2、k1.0、k0.8、k0.6；雖然各處理的莖和葉片干物質(zhì)量差異不顯著，但從地上部干物質(zhì)量來看，k1.2、k1.0處理比k0.6、k0.8處理仍然具有明顯優(yōu)勢，差異顯著（P<0.05）；果實占地上部的比例表現(xiàn)出同樣的規(guī)律。由此表明，k1.2處理顯著促進了甜瓜生長的原因在于其增加了果實的干物質(zhì)量。

2.3 不同滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜產(chǎn)量和果形指數(shù)的影響

不同滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜產(chǎn)量和果形指數(shù)的影響情況見表2。從表2可見，滴灌水量的大小將直接影響甜瓜的產(chǎn)量和果形指數(shù)。滴灌水量大，則甜瓜的果實縱徑和橫徑以及單株產(chǎn)量就增加。其中甜瓜果實縱徑以k1.2處理的最大，比其他處理增加的幅度在5.96%～16.33%，橫徑也以k1.2處理的最大，增加幅度在6.44%～14.94%。k1.0和k1.2處理間的甜瓜單株產(chǎn)量差異不顯著（P>0.05），但顯著大于k0.6和k0.8處理的單株產(chǎn)量（P<0.05）。

2.4 不同滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜果實品質(zhì)的影響

不同滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜果實品質(zhì)的影響情況見表3。從表3可以看到，不同灌水處理顯著影響了熱帶設(shè)施甜瓜果實的可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、中心可溶性固形物的含量。隨著灌水量的增加，各項指標(biāo)均呈逐漸下降的變化趨勢，其中k0.6處理的甜瓜果實可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、中心可溶性固形物含量均最高，而k1.2處理的最低。從單個指標(biāo)來看，可溶性糖含量表現(xiàn)為k0.6處理顯著大于k0.8、k1.0、k1.2處理（P<0.05），而k1.0和k1.2處理間差異不顯著（P>0.05）；可溶性蛋白含量表現(xiàn)為k0.6處理顯著大于其他3個處理（P<0.05），k0.8和k1.0處理之間差異不顯著（P>0.05），但均顯著高于k1.2處理（P<0.05）；維生素C含量高低順序為k0.6、k0.8、k1.0、k1.2；中心可溶性固形物含量高低順序為k0.6、k0.8、k1.0、k1.2；邊緣可溶性固形物含量各處理間差異不顯著（P>0.05）。

2.5 不同滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜水分利用效率的影響

不同滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜水分利用效率的影響情況見表4。從表4可見，在甜瓜生育期內(nèi)，不同灌水系數(shù)對應(yīng)的灌水量差異較大，隨著灌水系數(shù)的增大，灌水量相應(yīng)增加，水分利用效率卻是隨之變小的。其中，k0.6處理的水分利用效率最高，達到了53.45 kg/m3，較k0.8、k1.0、k1.2處理分別提高了33.19%、47.45%和65.84%。由此表明，甜瓜對水分的利用同樣遵循報酬遞減效應(yīng)。因此，從節(jié)約水資源的角度來看，灌溉系數(shù)定為k0.6時，甜瓜種植的水分利用效率最大。

3 小結(jié)與討論

國內(nèi)外應(yīng)用蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量為參數(shù)估算作物需水量已有很多例證，不同的作物略有差別。Ertek等[9]研究表明，在蒸發(fā)皿系數(shù)為1.0條件下，大田黃瓜產(chǎn)量最大。Yuan等[10]對大田馬鈴薯研究表明，滴灌條件下，當(dāng)蒸發(fā)皿系數(shù)小于0.75時，產(chǎn)生水分脅迫，蒸發(fā)皿系數(shù)為1.0和1.2時，馬鈴薯產(chǎn)量差異不明顯。Sensoy等[11]對大田甜瓜的研究表明，蒸發(fā)皿系數(shù)為0.9條件下產(chǎn)量最高。本試驗結(jié)果表明，滴灌水量對熱帶設(shè)施甜瓜地上部和地下部生長有顯著的影響，特別體現(xiàn)在地下部根系和地上部果實部分。從地上部干重總量來看，滴灌水量較大的處理具有明顯優(yōu)勢。隨著滴灌水量的加大，熱帶設(shè)施甜瓜果實縱徑、橫徑也隨之增加，從而直接促進單果質(zhì)量的增加。

大量研究表明，虧缺灌溉可以通過適度控制土壤水分給作物一個適度的干旱逆境來提高果實的品質(zhì)，雖然產(chǎn)量減少，但營養(yǎng)物質(zhì)含量卻在增加[12，13]。試驗中增加灌溉水量卻降低了果實可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性固形物和維生素C等營養(yǎng)成分的含量，與產(chǎn)量的提高形成了反差，得到高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)、優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)的結(jié)果，由此也證明了獲得增加產(chǎn)量與提高品質(zhì)是一對不可調(diào)和的矛盾[14]。并且出現(xiàn)較小的灌溉水量有利于提高水分利用效率的現(xiàn)象，如試驗中灌溉水量最小的處理較其他3個水量大的處理在水分利用效率方面分別提高了33.19%、47.45%和65.84%。

由于設(shè)施大棚的環(huán)境相對封閉，棚內(nèi)無降水，采用滴灌方式灌溉也不會發(fā)生徑流，如果不考慮試驗前后土壤的深層滲漏，可以認為蒸發(fā)量就約等于甜瓜的灌水量。在室內(nèi)根據(jù)直徑為20 cm的蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量指導(dǎo)灌溉是一種方便、簡單、成本低的方法，這在其他保護地番茄[15]，馬鈴薯[11]，草毒[16]和黃瓜[17]栽培研究中均有廣泛的應(yīng)用。

試驗結(jié)果表明，在熱帶設(shè)施條件下，滴灌水量顯著影響了甜瓜地上部和地下部的生長，灌溉水量較大的處理其甜瓜地上部干重總量明顯較大，尤其是果實部分表現(xiàn)最明顯。滴灌水量的大小將直接影響甜瓜的產(chǎn)量和果形指數(shù)。滴灌水量越大，甜瓜的果實縱徑、橫徑以及單株產(chǎn)量就越增加。甜瓜果實縱徑、橫徑以滴灌水量最多的處理最大。在品質(zhì)方面，甜瓜果實的可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、中心可溶性固形物含量都隨著灌水量的增加呈下降趨勢，以滴灌水量最少的處理其甜瓜果實可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、中心可溶性固形物的含量均最高，而滴灌水量最多的處理最低。隨著滴灌水量的加大，水分利用效率逐漸降低。由此可知，在綜合考慮甜瓜的品質(zhì)和產(chǎn)量前提下，結(jié)合降低成本、節(jié)約用水等因素，在本試驗條件下利用蒸發(fā)皿系數(shù)為1.0進行指導(dǎo)灌溉較適宜熱帶設(shè)施甜瓜生產(chǎn)。甜瓜整個生育期進行單一灌水方式不能達到產(chǎn)量和品質(zhì)俱佳的效果，如何利用蒸發(fā)皿系數(shù)指導(dǎo)分段灌水是今后研究的方向。

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