不同灌水量对热带大棚滴灌甜瓜产量、品质及水分利用效率的影响
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摘要：研究不同灌水量对甜瓜（Cucumis melo L.）产量、品质和水分利用效率的影响，为热带大棚甜瓜科学合理灌溉提供指导。以甜瓜品种南海蜜（C. melo cv. Nanhaimi）为材料，采用棚内20 cm蒸发皿水面蒸发量为参照估算灌水量方法，设置蒸发皿系数kcp分别为1.2（k1.2）、1.0（k1.0，CK）、0.8（k0.8）、0.6（k0.6） 4个处理，研究了不同灌水量对热带大棚甜瓜产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明，灌溉水量较大的k1.2和k1.0处理其甜瓜地上部总干重显著大于其他处理。滴灌水量越大，甜瓜的果实纵径和横径以及单株产量则增加越明显，但k1.0和k1.2处理之间甜瓜单株的产量差异不显著。甜瓜果实可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、中心可溶性固形物的含量以及水分利用效率随着灌水量的增加呈下降趋势，k0.6处理含量最高，k1.2处理最低。综合考虑甜瓜的品质和产量，在热带设施条件下，利用蒸发皿系数1.0可以指导热带设施甜瓜的灌溉管理。
关键词：甜瓜（Cucumis melo L.）；热带地区；灌水量；产量；品质；水分利用效率
中图分类号：S652 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）24-6259-04
DOI：10.14088/ki.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
设施甜瓜（Cucumis melo L.）的生长对水分十分敏感，土壤水分过低容易造成减产；但灌水量过大，不仅浪费水资源，而且土壤积水过多，反而会使甜瓜根系受害，同时增加设施内湿度，导致病虫害易发和甜瓜品质、产量的下降[1，2]。因此如何在保证产量和品质的同时，最大限度地提高水分利用效率是热带设施甜瓜生产面临的一个重要的课题。科学合理的灌溉制度应当包含适宜甜瓜生长的灌溉时间、灌溉上下限、灌溉频率及灌溉量等一系列灌溉控制参数，其中灌溉量可以通过影响土壤水分和养分分布、土壤温度、土壤容重及孔隙度来影响甜瓜根系的生长环境，从而影响甜瓜地上部的生长发育。目前国内外广泛应用以蒸发皿水面蒸发量（或蒸发皿系数）为参照来估算作物需水量的方法，并以此研究大田和温室作物的最佳灌溉量。Ertek等[3]研究指出，在大田条件下蒸发皿系数为0.9时茄子既高产又节水；Ucan等[4]认为蒸发皿系数为1.0 时芝麻产量最高，0.6时最低；Sezen等[5]通过大田试验，得出蒸发皿系数为1.0时青椒产量最高，系数为0.5时产量最低；钱卫鹏等[6]研究了大棚内膜下根系分区交替滴灌不同灌溉下限对甜瓜生长及水分利用效率的影响；李百凤等[7]总结了作物非充分灌溉适宜土壤水分下限指标研究的进展。关于作物灌水量研究，国内大多集中西北地区的干旱环境下，而对于热带设施滴灌方式甜瓜灌水量的研究还比较少。目前热带地区甜瓜灌水量完全凭经验确定，缺乏科学指导。为此试验在热带设施滴灌栽培模式下，探讨不同滴灌水量对热带设施甜瓜产量、品质及水分利用效率的影响，以期为热带设施甜瓜栽培水分科学管理提供技术指导和理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验于2013年11月至2014年2月在海南省三亚市海棠湾镇热带设施大棚内进行。供试甜瓜品种为南海蜜（Cucumis melo L. Nanhaimi），属黄皮类中早熟品种，其生育期85 d左右。甜瓜幼苗1叶1心时移栽，单垄单行种植，行距1.1 m，株距0.4 m。土壤类型为沙土，试验地基本理化性质为土壤容重1.202 g/cm3、速效氮含量 11.02 mg/kg、速效磷134.26 mg/kg、速效钾388.25 mg/kg，pH 6.48。
1.2 设计与方法
试验采用单因素随机区组设计，各处理灌水量采用棚内20 cm蒸发皿水面蒸发量来控制，蒸发皿放于棚内中间位置，距离地面40 cm，在试验开始后第三天的8：00定时观测蒸发皿内液面的下降高度，并换水。试验设蒸发皿系数kcp分别为1.2（k1.2）、1.0（k1.0，CK）、0.8（k0.8）、0.6（k0.6）作为4个处理，每个处理3次重复，每3 d滴灌一次营养液。实际灌水量是根据观测的蒸发量，按照下述公式计算的结果减掉营养液中供给的水量得出，
灌水量计算公式[3]为：Ir=kcp×Ep，
式中，Ir为灌水量高度（mm），kcp为蒸发皿系数（1.2、1.0、0.8、0.6），Ep为蒸发量（mm）。
试验从甜瓜缓苗后开始滴灌营养液，营养液大量元素采用山崎营养液标准配方，微量元素采用标准单位微量元素配方。苗期至结果期前，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；在结果初期到结果中期，每天滴灌1.0倍液2次，每株每天滴灌量为1.0 L左右；结果后期至收获期，恢复为每天滴灌0.5倍液1次，每株每天供液0.5 L左右。其他田间管理按常规栽培操作规程进行。
1.3 测定指标及方法
每个处理选取10株长势一致的甜瓜幼苗，挂牌标记用于测定有关指标。测定指标包括同一授粉期甜瓜采收时果实的纵径与横径、果实质量、果实（中心、边缘）可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、维生素C含量、各个生育期植株干鲜重及含水率。
测定方法上，幼苗期、伸蔓期、结果前期、结果中期、结果后期植株鲜重和干重（分根、茎、叶、果实各部位）用感量0.01电子天平测定；可溶性固形物含量用手持测糖仪测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法[8]测定，可溶性蛋白含量用考马斯亮蓝G-250法[8]测定，维生素C含量采用2，6-二氯靛酚法[8]测定；植株茎粗及果实纵径、横径用精度为0.02 mm的游标卡尺测量。试验结束后计算水分利用效率，其计算公式为：
水分利用效率（WUE）=产量/灌水量[6]
1.4 数据处理
试验数据均采用Microsoft Office Excel 2003软件处理并作图，方差分析通过SPSS 17.0软件ANOVA过程完成，采用邓肯氏新复极差检验法（Duncan′s new multiple range test，DMRT）进行差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 各处理滴灌水量确认
试验从2013年11月27日开始，根据观测的蒸发量计算各处理需要灌溉的水量，按照试验设计，分别乘以灌溉系数0.6、0.8、1.0和1.2，即为每3 d通过滴灌系统浇灌的各处理水量，具体见图1。根据图1，在试验中蒸发皿系数k0.6、k0.8、k1.0和k1.2（处理）对应的灌水总量分别为910.01 m3、1 213.35、1 516.68、1 820.02 m3。
2.2 不同滴灌水量对热带设施甜瓜干重的影响
不同滴灌水量对热带设施甜瓜干重的影响情况见表1。从表1可以看出，在热带设施条件下，滴灌水量显著影响甜瓜的地上部和地下部生长。其中k1.2处理的甜瓜根部干物质量显著大于其他3个处理（P
2.3 不同滴灌水量对热带设施甜瓜产量和果形指数的影响
不同滴灌水量对热带设施甜瓜产量和果形指数的影响情况见表2。从表2可见，滴灌水量的大小将直接影响甜瓜的产量和果形指数。滴灌水量大，则甜瓜的果实纵径和横径以及单株产量就增加。其中甜瓜果实纵径以k1.2处理的最大，比其他处理增加的幅度在5.96%～16.33%，横径也以k1.2处理的最大，增加幅度在6.44%～14.94%。k1.0和k1.2处理间的甜瓜单株产量差异不显著（P>0.05），但显著大于k0.6和k0.8处理的单株产量（P
2.4 不同滴灌水量对热带设施甜瓜果实品质的影响
不同滴灌水量对热带设施甜瓜果实品质的影响情况见表3。从表3可以看到，不同灌水处理显著影响了热带设施甜瓜果实的可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、中心可溶性固形物的含量。随着灌水量的增加，各项指标均呈逐渐下降的变化趋势，其中k0.6处理的甜瓜果实可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、中心可溶性固形物含量均最高，而k1.2处理的最低。从单个指标来看，可溶性糖含量表现为k0.6处理显著大于k0.8、k1.0、k1.2处理（P0.05）；可溶性蛋白含量表现为k0.6处理显著大于其他3个处理（P0.05），但均显著高于k1.2处理（P0.05）。
2.5 不同滴灌水量对热带设施甜瓜水分利用效率的影响
不同滴灌水量对热带设施甜瓜水分利用效率的影响情况见表4。从表4可见，在甜瓜生育期内，不同灌水系数对应的灌水量差异较大，随着灌水系数的增大，灌水量相应增加，水分利用效率却是随之变小的。其中，k0.6处理的水分利用效率最高，达到了53.45 kg/m3，较k0.8、k1.0、k1.2处理分别提高了33.19%、47.45%和65.84%。由此表明，甜瓜对水分的利用同样遵循报酬递减效应。因此，从节约水资源的角度来看，灌溉系数定为k0.6时，甜瓜种植的水分利用效率最大。
3 小结与讨论
国内外应用蒸发皿水面蒸发量为参数估算作物需水量已有很多例证，不同的作物略有差别。Ertek等[9]研究表明，在蒸发皿系数为1.0条件下，大田黄瓜产量最大。Yuan等[10]对大田马铃薯研究表明，滴灌条件下，当蒸发皿系数小于0.75时，产生水分胁迫，蒸发皿系数为1.0和1.2时，马铃薯产量差异不明显。Sensoy等[11]对大田甜瓜的研究表明，蒸发皿系数为0.9条件下产量最高。本试验结果表明，滴灌水量对热带设施甜瓜地上部和地下部生长有显著的影响，特别体现在地下部根系和地上部果实部分。从地上部干重总量来看，滴灌水量较大的处理具有明显优势。随着滴灌水量的加大，热带设施甜瓜果实纵径、横径也随之增加，从而直接促进单果质量的增加。
大量研究表明，亏缺灌溉可以通过适度控制土壤水分给作物一个适度的干旱逆境来提高果实的品质，虽然产量减少，但营养物质含量却在增加[12，13]。试验中增加灌溉水量却降低了果实可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性固形物和维生素C等营养成分的含量，与产量的提高形成了反差，得到高产不优质、优质不高产的结果，由此也证明了获得增加产量与提高品质是一对不可调和的矛盾[14]。并且出现较小的灌溉水量有利于提高水分利用效率的现象，如试验中灌溉水量最小的处理较其他3个水量大的处理在水分利用效率方面分别提高了33.19%、47.45%和65.84%。
由于设施大棚的环境相对封闭，棚内无降水，采用滴灌方式灌溉也不会发生径流，如果不考虑试验前后土壤的深层渗漏，可以认为蒸发量就约等于甜瓜的灌水量。在室内根据直径为20 cm的蒸发皿的蒸发量指导灌溉是一种方便、简单、成本低的方法，这在其他保护地番茄[15]，马铃薯[11]，草毒[16]和黄瓜[17]栽培研究中均有广泛的应用。
试验结果表明，在热带设施条件下，滴灌水量显著影响了甜瓜地上部和地下部的生长，灌溉水量较大的处理其甜瓜地上部干重总量明显较大，尤其是果实部分表现最明显。滴灌水量的大小将直接影响甜瓜的产量和果形指数。滴灌水量越大，甜瓜的果实纵径、横径以及单株产量就越增加。甜瓜果实纵径、横径以滴灌水量最多的处理最大。在品质方面，甜瓜果实的可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、中心可溶性固形物含量都随着灌水量的增加呈下降趋势，以滴灌水量最少的处理其甜瓜果实可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、中心可溶性固形物的含量均最高，而滴灌水量最多的处理最低。随着滴灌水量的加大，水分利用效率逐渐降低。由此可知，在综合考虑甜瓜的品质和产量前提下，结合降低成本、节约用水等因素，在本试验条件下利用蒸发皿系数为1.0进行指导灌溉较适宜热带设施甜瓜生产。甜瓜整个生育期进行单一灌水方式不能达到产量和品质俱佳的效果，如何利用蒸发皿系数指导分段灌水是今后研究的方向。
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