水氮耦合對沙培黃瓜葉片抗氧化酶及水氮利用的影響

馬新超，軒正英，閔昊哲，齊志文，成宏宇，譚占明，王旭峰

（1.塔里木大學園藝與林學學院 新疆 阿拉爾 843300；2.塔里木大學南疆特色果樹高效優質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室 新疆 阿拉爾 843300；3.塔里木大學機械電氣化工程學院 新疆 阿拉爾 843300）

0 引 言

新疆南疆地區由于其獨特的地理氣候環境及豐富的光熱資源，已成為非耕地設施農業發展的主要地區，大力推廣設施園藝基質栽培技術，推廣應用簡便、適用、可操作性強的基質產品是推動新疆非耕地設施農業可持續發展的重要途徑[1]。而沙培由于其基質易得、生產成本低、消毒徹底等優勢[2]在新疆發展迅速并形成了一定規模，但沙培的水肥管控技術并不完善，農業生產者為了達到高產的目標盲目采用大水大肥的管理模式，因此，明確作物生長發育過程中的水氮耦合效應是當前沙培技術發展中亟需解決的問題。

水分和氮素是黃瓜生長發育必不可少的因素，同時也是可以人為調控的，已有的對黃瓜水氮耦合效應的研究主要集中在植株生長狀況、光合生理、水氮利用、產量及品質等方面[3-10]，對生理酶類指標影響的研究較少[11]。葉片酶類在作物同化物代謝、逆境應激響應、養分代謝等方面具有重要的調節功能，可作為生理代謝能力的指示劑[12]，水分和氮素的合理配施能夠充分發揮葉片酶功能的耦合效應，促進黃瓜各器官協調生長，是提高產量和水肥利用效率的關鍵[13]。已有研究[14]表明，植物遭受逆境脅迫或在衰老過程中，細胞內活性氧產生與清除的平衡會遭到破壞，積累起來的活性氧就會對細胞造成傷害。當脅迫程度較輕時，SOD(超氧化物歧化酶)、POD(過氧化物酶)和CAT(過氧化氫酶)可通過酶活力升高來清除體內產生的活性氧，使其不至對植物造成傷害。但隨著干旱程度的增加，這種平衡體系被破壞，使膜結構損傷，活性氧清除系統中的SOD、POD 和CAT 活性下降，膜脂過氧化產物MDA(丙二醛)含量升高，并導致葉片內可溶蛋白和葉綠素含量下降[15]。劉樹堂等[16]研究表明水分是影響玉米SOD、CAT、Pro（脯氨酸）、MDA 的最重要因素，肥料次之。張迪等[17]研究指出水氮對MDA含量及保護性酶活性具有較強的耦合調控效應，在干旱條件下，適當增施氮肥，或在氮素虧缺條件下，保證灌溉，可有效降低葉片MDA含量、提高葉片保護性酶的活性，促進葉片細胞的生理活性。韋澤秀等[18]研究表明產量隨肥料和土壤含水率增加而增加，中水高肥處理在得到較高黃瓜產量的同時節約了水肥資源。但有關水氮耦合對沙培黃瓜抗氧化酶活性及水氮利用的系統研究鮮見報道。因此，本試驗設置施氮量和灌水水平兩因素并采用二次飽和D-最優設計進行田間試驗，動態測定了沙培黃瓜葉片SOD、POD 和CAT 活性，MDA和Pro含量，并統計了黃瓜產量計算得出水分利用效率和氮肥偏生產力，探討沙培黃瓜葉片抗氧化酶及水氮利用對水氮耦合的響應特征，尋求較優的水氮運籌方案，為溫室沙培黃瓜水氮優化管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概括

試驗在塔里木大學園藝試驗站（81°17’E，40°32’N）7號節能型日光溫室內進行，水氮處理期間溫室內溫濕度由RR-9100 自動氣象站實時監測，如圖1所示，日平均溫度在20～30 ℃之間，濕度在50%～70%之間；供試黃瓜品種為“優勝美”水果黃瓜；于2021年3月初育苗，黃瓜苗長至3 葉1 心時定植，待緩苗5 d 后進行水肥處理，7月下旬拉秧；栽培基質為粗沙，其理化性質為：有機質6.53 g/kg、全氮1.29 g/kg、全磷0.24 g/kg、全鉀0.46 g/kg、堿解氮6.61 mg/kg、速效磷8.01 mg/kg、速效鉀38.34 mg/kg、硝態氮含量0.12 mg/kg、銨態氮含量3.32 mg/kg、pH 值7.49、EC值3.16 uS/cm。試驗采用槽式栽培，栽培槽底部鋪有塑料薄膜以防止水肥滲漏，每個小區面積0.5 m×2.6 m=1.3 m2，深0.4 m，南北走向，設定株距為0.25 m，大行距為0.6 m，小行距0.3 m，進行雙行栽培，每小區定植20株黃瓜，每公頃保苗5 萬株；設7個處理，每個處理3次重復，共計21個小區和420株黃瓜，溫室東西兩側各設一行保護栽培槽。

圖1 溫室內日平均溫濕度變化Fig.1 The daily average temperature and humidity change inthe greenhouse

1.2 試驗設計

試驗設置灌水水平和施氮量二因素，采用二次飽和D-最優設計（p=2 的6 點設計），并加設了一個處理T7 最高碼值處理，該處理只作參照，不參加回歸分析，以保持原方案的優良性，為便于描述各處理，將灌水水平的-1 和1 碼值定義為低水和高水、其他靠近0的碼值定義為中水，施氮量的定義同理。試驗設計具體方案見表1。

表1 黃瓜水氮耦合試驗設計方案Tab.1 Design scheme of water-nitrogen coupling experiment for cucumber

灌水上限最大值設為田間持水量的100%，最小值設為田間持水量的65%；土壤水分下限為每天早上8∶00時測得的各處理的實際基質含水率，基質含水率用DM-300土壤水分速測儀實時測定，并每隔20 d 采土用烘干法校準，當土壤含水率接近或降低至灌水下限60%時進行灌溉，灌水量依公式（1）計算。試驗所用大量元素肥料分別為尿素（含N 46%）、磷酸二氫鉀（含P2O551%）和硫酸鉀（含K2O 50%），依據基質中的養分含量及養分平衡原則[19]設定磷鉀肥用量分別為290 kg/hm2和800 kg/hm2，氮磷鉀肥料均做追肥隨水施入，每隔5 d施肥一次，共計追施20 次，各處理氮肥每次等量施入，前7 次每次施入磷肥的7%，鉀肥的3%，剩余磷鉀肥每次等量施入，并視植株生長情況適時適量噴施微量元素。

式中：r為土壤容重，為1.61 g/cm3；p為土壤濕潤比，取100%；h為灌水計劃濕潤層，取0.35 m；θf為田間持水量，為14.02%；q1、q2為分別為土壤水分上限、土壤水分下限（以相對田間持水量的百分比表示）；η為水分利用系數，滴灌取0.9。

1.3 測定指標及方法

（1）葉片生理指標：分別于黃瓜苗期、花期、初瓜期、盛瓜期、末瓜期即將結束時進行采樣，每處理選取長勢一致的植株9株，摘取自上而下第四片完全展開的葉片，將葉片帶回試驗室擦拭干凈后剪碎，用錫箔紙包裹好后，迅速過液氮放入超低溫冰箱內保存，待5個時期葉片樣品采集完成后進行各指標的測定。SOD、POD和CAT活性均使用ELISA酶聯免疫檢測試劑盒（江蘇科特）進行測定，MDA 含量采用硫代巴比妥酸法[20]測定，Pro含量用酸性水合茚三酮法[20]測定。

（2）產量和水氮利用：從黃瓜根瓜坐住至拉秧，對采收的黃瓜果實使用百分之一天平直接稱重，統計每小區的產量，并折算每公頃產量；水氮處理后記錄各處理每次灌水量并折算每公頃灌水量；水分利用效率和氮肥偏生產力分別由下式計算。

式中：PFPN為氮肥偏生產力，kg/kg；Y為產量，t/hm2；N為施氮量，kg/hm2。

式中：WUE為水分利用效率，kg/m3；ET為作物耗水量，m3/hm2；因本試驗無外界的水分供給，作物耗水量即灌水量。

1.4 數據分析

用DPS 7.05 軟件對各項指標進行方差分析和回歸分析，選取LSD多重比較進行方差分析（P＜0.05）；用Origin 2021制圖；用Excel 2019制表。

2 結果與分析

2.1 水氮耦合對沙培黃瓜葉片抗氧化酶活性的影響

2.1.1 水氮耦合對沙培黃瓜葉片SOD活性的影響

不同生育期各處理葉片SOD活性如圖2所示，各處理葉片SOD 活性在整個生育期內呈單峰曲線變化，從苗期開始增加至盛瓜期時達到峰值而后下降。各生育期葉片SOD 活性最高的均為處理T4，最低的均為低水低氮的處理T1，同時高水低氮的處理T2在各生育期內葉片SOD 活性僅高于處理T1而低于其他各處理，可見低施氮量對沙培黃瓜葉片SOD 活性的增加產生了抑制。在同一灌水水平下，除末瓜期外各生育期葉片SOD 活性均為T3＞T1，T6＞T7＞T2，表明增施氮肥能夠提升葉片SOD 活性，但過量施氮反而會使SOD 活性有所下降，末瓜期時葉片SOD 活性表現為T3＞T1，T7＞T6＞T2，高水高氮的處理T7 排名發生了變化，這可能是由于黃瓜末瓜期對養分需求較大所導致的。在同一施氮量下，花期、盛瓜期和末瓜期黃瓜葉片活性均為T2＞T1，T5＞T7＞T3，表明葉片SOD 活性隨灌水水平提高的變化趨勢同施氮量的一致，增加灌水水平能夠提升葉片SOD 活性，但過高的灌水水平會使SOD 活性有所下降，花期和初瓜期時黃瓜葉片活性表現為T2＞T1，T5＞T3＞T7，低水高氮的處理T3排名發生了變化，并且處理T3的葉片SOD 活性在各生育期內均高于低氮處理的T1 和T2，表明在本試驗中施氮量是影響葉片SOD 活性的主要因素，在黃瓜生育前期，低灌水水平下增施氮肥能夠滿足植株的正常生理代謝活動。灌水水平和施氮量均處于中等水平的處理T4 在全生育期內獲得最高的葉片SOD 活性，表明灌水水平和施氮量或高或低都不利于葉片SOD 活性的提升，適宜的水氮耦合方案才能獲得較高的葉片SOD活性。

圖2 水氮耦合對沙培黃瓜葉片SOD活性的影響Fig.2 Effects of water-nitrogen coupling on SOD activity in leaves of sand-cultivated cucumber

2.1.2 水氮耦合對沙培黃瓜葉片POD活性的影響

不同生育期各處理葉片POD活性如圖3所示，各處理葉片POD 活性在整個生育期內整體上呈現出上升趨勢，在幼苗期時最低，為1 832.70～2 076.59 U/(g·h)，到盛瓜期和末瓜期時升高到最大值2 619.59～3 407.16 U/(g·h)。苗期、初瓜期和末瓜期時葉片POD 活性最高的是處理T5，花期和盛瓜期時葉片POD活性最高的是處理T4，低施氮量下的處理T1和T2在各生育期內葉片POD 活性均低于其他處理，可見低施氮量會抑制沙培黃瓜葉片的POD 活性。在同一灌水水平下，除末瓜期外各生育期葉片POD 活性均為T3＞T1，T6＞T7＞T2，表明增施氮肥能夠提升葉片POD 活性，但過量施氮反而會使POD 活性有所下降，末瓜期時葉片POD 活性表現為T3＞T1，T7＞T6＞T2，高水高氮的處理T7 排名發生了變化，這可能是由于黃瓜末瓜期對養分需求較大所導致的。在同一低施氮量下，處理T1 和T2 的各生育期葉片POD 活性無顯著差異，可見低施氮量下無論灌水水平的高低都已經對葉片POD 活性產生了抑制；在同一高施氮量下，除盛瓜期外，處理T5 的葉片POD 活性均高于處理T3 和T7，表明適宜的提高灌水水平可以提高葉片POD 活性，而在盛瓜期時葉片POD 活性為T3＞T5＞T7，但處理T3和T5 之間無顯著差異，可見盛瓜期時在高施氮量下提高灌水水平對葉片POD 活性無促進作用，但灌水水平過高會使葉片POD 活性下降。從全生育期來看，處理T4和T5獲得了較高的葉片POD 活性，表明在適宜的灌水水平下保證充足的氮肥供應能夠得到較高的葉片POD活性。

圖3 水氮耦合對沙培黃瓜葉片POD活性的影響Fig.3 Effects of water-nitrogen coupling on POD activity in leaves ofsand-cultivated cucumber

2.1.3 水氮耦合對沙培黃瓜葉片CAT活性的影響

不同生育期各處理葉片CAT活性如圖4所示，各處理葉片CAT 活性在整個生育期內呈單峰曲線變化，苗期葉片CAT 活性最低，為738.17～875.97 U/(g·h)，升高至初瓜期各處理葉片CAT 活性達到最大值738.17～875.97 U/(g·h)而后下降。苗期和末瓜期時處理T5 的葉片CAT 活性最高，其他各生育期內處理T4的葉片CAT活性最高，低施氮量下的處理T1和T2在各生育期內葉片CAT 活性均低于其他處理，可見養分供應不足會嚴重抑制沙培黃瓜葉片的CAT 活性。在同一灌水水平下，全生育期內葉片CAT 活性均為T3＞T1，T6＞T7＞T2，表明增施氮肥能夠提升葉片CAT 活性，但過量施氮反而會使CAT 活性有所下降。在同一施氮量下，全生育期內葉片CAT 活性均為T2＞T1，T5＞T3＞T7，可見在適宜范圍內提高灌水水平可以提高葉片CAT 活性。從全生育期來看，處理T4和T5獲得了較高的葉片CAT 活性，且全生育期內兩處理間無顯著差異，表明在適宜的水分供給下保證充分的氮肥供應是獲得較高葉片CAT活性的關鍵。

圖4 水氮耦合對沙培黃瓜葉片CAT活性的影響Fig.4 Effects of water-nitrogen coupling on CAT activity in leaves of sand-cultivated cucumber

2.2 水氮耦合對沙培黃瓜葉片MDA 和Pro 含量的影響

不同生育期各處理葉片MDA 和Pro含量如表2所示。葉片MDA 含量在苗期最低，為9.16～9.86 umol/g，之后持續增長，到末瓜期為15.05～31.14 umol/g，苗期時各處理間無顯著差異，其他生育期內各處理間差異顯著。低施氮量下的處理T1 和T2的葉片MDA 含量在各生育期內均獲得較高值，可見低施氮量會使葉片中的MDA 含量顯著增加。在同一灌水水平下，除苗期外處理T1 的葉片MDA 含量均低于處理T3 且兩處理葉片MDA 含量均處于較高水平，T6 的葉片MDA 含量均低于處理T2 和T7，表明過高過低的施氮量均會提高葉片MDA 含量。在同一施氮量下，除苗期外葉片CAT 活性均為T1＞T2，T3＞T7＞T5，且處理T1、T2 和T7 的葉片MDA 含量均獲得了較高值，表明灌水水平過高過低同樣會提高葉片MDA 含量。除苗期外處理T3 的葉片MDA 含量均最高，處理T4 的葉片MDA 含量均最低，可見低水高氮處理會顯著提高葉片MDA 含量，而灌水水平和施氮量均處于中等適宜水平的處理能夠抑制葉片MDA含量的積累。

表2 水氮耦合對沙培黃瓜葉片MDA和Pro含量的影響Tab.2 Effects of water and nitrogen coupling on MDA and Pro contents in Cucumber leaves

各處理葉片Pro 含量在整個生育期內呈單峰曲線變化，苗期葉片Pro 含量最低，為712.04～34.71 μg/g，升高至初瓜期和盛瓜期時各處理葉片Pro 含量達到最大值28.79～49.73 μg/g 而后下降。低施氮量下的處理T1 和T2 的葉片Pro 含量在各生育期內均低于其他處理，可見低施氮量處理會顯著降低葉片Pro 含量。在同一灌水水平下，全生育期內葉片Pro含量均為T3＞T1，T7＞T6＞T2，表明增施氮肥會使葉片Pro 含量顯著上升。在同一施氮量下，處理T1 和T2 之間在全生育期內無顯著差異，除末瓜期外葉片Pro 含量均為T3＞T5＞T7，表明在高施氮量下增加灌水水平會使葉片Pro 含量下降，末瓜期時葉片Pro 含量均為T3＞T7＞T5，可見此時89.40%的灌水水平已將葉片Pro 含量降低至閾值，過高的灌水水平反而會使葉片Pro 含量有小幅度的增加。全生育期內葉片Pro 含量最高的均是處理T3,低施氮量下的處理T1 和T2 在各生育期內獲得了較低值，而處理T4的葉片Pro 含量在各生育期內均處于中等水平，表明增施氮肥會使葉片大量積累Pro，尤其是在低水高氮處理下現象更為明顯。

2.3 水氮耦合對沙培黃瓜產量和水氮利用的影響

由表3可以看出，各處理間的灌水量、產量、水分利用效率和氮肥偏生產力均存在顯著差異，灌水量最多的是處理T6，為5 370.55 m3/hm2,較最少的T1多出3 204.04 m3/hm2；產量最高的是處理T5，為107.43 t/hm2是產量最低處理T2的4.08倍；水分利用效率最高的處理T3，為38.67 kg/m3，較最低的T2 高出33.67 kg/m3；氮肥偏生產力最高的是處理T1，為206.22 kg/kg，最低的是處理T7，為72.52 kg/kg，兩者相差了133.70 kg/kg。

表3 水氮耦合對沙培黃瓜產量和水氮利用的影響Tab.3 Effects of water and nitrogen coupling on yield and water and nitrogen utilization of cucumber in sand culture

為更準確地描述灌水水平、施氮量與瓜產量和水氮利用之間的關系，在此針對二次飽和D-最優設計的矩陣特點，使用二次多項式回歸分析建立了以灌水水平編碼值（X1）和施氮量編碼值（X2）為因變量，產量和水氮利用的各項指標為因變量的回歸方程，結果如表4所示，可知灌水水平與灌水量呈顯著正相關關系，灌水量隨著施氮量的增加呈開口向下的拋物線趨勢，但并未達到顯著水平；產量隨著灌水水平和施氮量的增加均呈現出開口向下的變化趨勢，產量受施氮量的極顯著影響，當X1為-0.025 5，X2為0.553 6時，產量可以達到理論最高值115.93 t/hm2；施氮量與水分利用效率呈顯著正相關關系，灌水水平與水分利用效率呈負相關，但未達到顯著水平，當X1為-1.000，X2為1.000 時，水分利用效率可以達到理論最高值38.67 kg/m3；施氮量與氮肥偏生產力呈極顯著負相關，氮肥偏生產力隨著灌水水平的增加呈開口向下的拋物線趨勢，但并未達到顯著水平，當X1為-0.434，X2為-1.000時，氮肥偏生產力可以達到理論最高值211.19 kg/kg。

表4 沙培黃瓜產量和水氮利用的二次多項式回歸分析Tab.4 Quadratic polynomial regression analysis of cucumber yield and water and nitrogen utilization in sand culture

3 討 論

3.1 水氮耦合對沙培黃瓜葉片抗氧化酶活性的影響

抗氧化酶類對清除植物體內的活性氧，維持其代謝平衡起著重要的作用[21]。本研究中葉片SOD 和CAT 活性在全生育期內呈單峰曲線變化，POD 活性在整個生育期內整體上呈現出上升趨勢，這與已有研究結果[22,23]一致，但閆勇等[24]研究指出POD 活性變化是呈現先升后降的趨勢，而非單一上升，其防御作用有一定局限性，可能存在一個閾值，本研究結果與其相悖，這可能是由于本試驗中的灌水水平和施氮量設置達不到POD 閾值的臨界值。SOD 在活性氧的清除系統中發揮著特別重要的作用，是植物體內清除活性氧系統的第一道防線[25]。張麗瑩等[23]研究表明肥量充足的情況下中水處理最利于黃瓜葉片SOD 活性的提高，施肥量對整個生育期葉片中活性的影響均極顯著，全生育期內中肥和高肥處理較低肥處理的SOD 活性顯著提高。韋澤秀等[26]研究表明在水分相同條件下，增加施肥量能夠提升黃瓜葉片SOD 活性，70%～80%土壤相對含水量處理黃瓜葉片SOD 活性較高，過高和過低土壤相對含水量都將影響葉片保護酶活性。本試驗表明增加灌水水平和施氮量的能夠提升葉片SOD 活性，灌水水平和施氮量或高或低都不利于葉片SOD 活性的提升，適宜的水氮耦合方案才能獲得較高的葉片SOD 活性，這與以上研究者的研究結果一致。劉明學等[27]研究指出在施氮條件下，隨著水分脅迫的加劇葉片SOD 活性增加，這與本研究結果相反，這可能是因為本試驗設置的最低65%灌水水平并未對植株正常生長發育產生脅迫。

POD 和CAT 對H2O2具有類似的作用，是需氧生物清除H2O2過程中的關鍵性酶[28]。已有研究[17,23]表明中高水氮較好地發揮了葉片生理機能的水氮耦合效應，葉片CAT 和POD 活性都有顯著提高的趨勢，本研究中處理T4和T5在全生育期內獲得了較高的葉片POD 和CAT 活性，表明在適宜的灌水水平下保證充足的氮肥供應能夠得到較高的葉片POD 活性和CAT 活性，這與前人研究結果相似。本研究中低氮處理的T1和T2無論灌水水平的高低在各生育期內其葉片SOD、POD 和CAT 活性均低于其他處理，可見氮肥供應不足導致清除氧自由基能力降低，抗氧化酶活性下降，這與已有研究結果一致[12,29]，并且總體上看，施氮量是影響抗氧化酶活性的關鍵，這與張迪等[17]的結論相悖，這可能是由于試驗設計不同，同時營養匱乏的沙子作為栽培基質時植株對養分供應量較大所導致的。張麗瑩等[23]研究指出最佳施肥量處理在水果黃瓜生育前期為中肥，生育后期為高肥，本研究中末瓜期時葉片SOD 和POD 活性表現為T3＞T1 和T7＞T6＞T2，高水高氮的處理T7 排名發生了變化，較T6 有所提升，這是由于黃瓜末瓜期對養分需求較大所導致的，這與前者的研究結果相似。

3.2 水氮耦合對沙培黃瓜葉片MDA 和Pro 含量的影響

MDA 是膜脂過氧化的主要產物之一，它的濃度可以表明細胞膜損傷程度大小[18]。本研究中MDA 含量在全生育期內呈現持續上升的趨勢，隨著植株的衰老而逐漸增加，這與已有研究結果[16,22]相符。已有研究[30,31]表明過高過低水分和氮肥耦合時呈現拮抗作用，葉片細胞膜脂過氧化程度高造成MDA 含量大量積累，本研究中灌水水平和施氮量的過高過低均會提升葉片MDA 含量與其一致。本試驗同時表明灌水水平和施氮量均處于中等適宜水平的處理能夠抑制葉片MDA含量的積累，與張迪等[17]指出MDA 含量在中氮及中水處理下最少的這一結果一致。但陳修斌等[29]研究指出以充分灌溉和優化施氮量組成的水氮組合，其娃娃菜葉片MDA 含量最低，與本試驗結果有一定出入，這可能是由于試驗設置的灌水水平和使用的栽培基質不同所造成的。Pro 是植物體內重要的有機滲透調節物質，葉片中較高的Pro 含量可調節細胞滲透勢、提高抗逆性，延緩葉片衰老[28]。本試驗中各處理葉片Pro 含量在整個生育期內呈單峰曲線變化，這與郭嚴冬等[32]的研究結果一致，但有研究[18]提出葉片在進入結瓜初期時已表現出生理干旱，Pro 含量隨結果期推進而降低，這可能是由于供試品種和試驗設計不同所導致的。郭嚴冬等[32]研究表明在相同水分條件下，隨著施肥量增加葉片中Pro 含量逐漸升高；施肥量相同條件下，隨土壤供水量增加葉片中Pro 含量表現為下降的趨勢，本研究中也得出了與其一致的結果。

3.3 水氮耦合對沙培黃瓜產量和水氮利用的影響

本研究中灌水水平與灌水量呈顯著正相關關系，灌水量隨著施氮量的增加呈開口向下的拋物線趨勢，但未達到顯著水平，可見灌水水平決定了灌水量的多少，增施氮肥的植株長勢旺盛，對水分的需求變大同樣會增加灌水量，而施氮量過高時可能會抑制植株吸收水肥的能力使灌水量所下降。產量隨著灌水水平和施氮量的增加均呈現出開口向下的變化趨勢，符合報酬遞減規律，且產量受施氮量的極顯著影響，在適宜的灌水水平下增施氮肥是達到高產的關鍵，這與李銀坤等[9]的研究結果相似，戴明等[3]研究表明隨著灌水量和施氮量的增加，黃瓜的產量也呈現出逐漸增加的趨勢，在大水高肥處理下黃瓜產量最高，這與本試驗結果有一定出入，這是因為其試驗中黃瓜是直接在溫室內土壤上起壟種植的，可能存在水肥滲漏流失的現象，而本試驗采用槽式栽培，栽培槽底部鋪有塑料薄膜以防止水肥滲漏。本研究中施氮量與水分利用效率呈顯著正相關關系，灌水水平與水分利用效率呈負相關，與前人[18,33]研究結果一致。Bai S等研究[34]表明在同一滴灌量水平下，氮肥偏生產力隨著施氮量的增加呈下降趨勢，本研究中施氮量與氮肥偏生產力呈極顯著負相關的結果與其一致，本研究同時表明氮肥偏生產力隨著灌水水平的增加呈開口向下的拋物線趨勢，這是因為在適宜的灌水水平下黃瓜能夠得到較高的產量從而提高氮肥偏生產力。本研究通過二次多項式回歸分析表明沙培黃瓜產量和水氮利用情況難以在某一水氮耦合方案下同時達到最大值，在適宜的灌水水平下增施氮肥是達到高產的關鍵，但灌水水平過高會直接降低水分利用效率，施氮量過高會直接降低氮肥偏生產力，在滿足高產條件的同時最大程度地減少水氮投入是制定科學合理水氮運籌方案的關鍵，因此灌水水平和施氮量均處于中等碼值水平的處理T4為產量和水氮利用情況綜合表現最優的處理。

4 結 論

（1）沙培黃瓜葉片SOD、CAT 活性和Pro 含量在整個生育期內呈單峰曲線變化，POD 活性和MDA 含量在整個生育期內呈現出上升趨勢。施氮量是影響抗氧化酶活性的關鍵，灌水水平和施氮量或高或低均會造成MDA 含量大量積累，降低SOD 活性，在適宜的灌水水平下保證充足的氮肥供應能夠得到較高的葉片POD 活性和CAT 活性，低水高氮的處理T3 在各時期內能獲得最高的葉片Pro 含量，處理T4 和T5 在全生育期內均能獲得較高的抗氧化酶活性。

（2）灌水水平決定了灌水量的多少，黃瓜產量隨著灌水水平和施氮量的增加均呈現出開口向下的變化趨勢，符合報酬遞減規律，低水高氮的處理T3可獲得最高的水分利用效率，在150 kg/hm2的施氮量下，可獲得最高的氮肥偏生產力。

（3）綜合以上各項指標，處理T4 為本試驗條件下的最優處理（即灌水水平為80.20%，施氮量為623 kg/hm2），并考慮到當灌水水平編碼值為-0.025 5，施氮量編碼值為0.553 6 時，產量可以達到理論最高值115.93 t/hm2，而且SOD 和POD 活性在末瓜期時需要增施氮肥才能保持在較高水平，因此在T4 處理作為最優水氮運籌方案的基礎上，進入末瓜期后適當增施氮肥，能夠提升葉片生理代謝能力，達到高產的目標同時提升水氮利用能力。