日光温室秋冬茬黄瓜结果期灌溉频率对产量及根系分布特征的影响.pdf

文章编号 1007 4929 2020 06 0020 04 日光温室秋冬茬黄瓜结果期灌溉频率 对产量及根系分布特征的影响 杨冬艳 冯海萍 赵云霞 桑 婷 宁夏农林科学院种质资源研究所 银川750002 摘 要 为制定宁夏中部干旱带日光温室秋冬茬黄瓜生产水分灌溉管理参数 采用田间试验的方法 研究不同灌 溉频率对嫁接黄瓜产量及根系分布特征的影响 结果表明 在日光温室黄瓜秋冬茬栽培中 黄瓜根系主要分布在0 20 cm土层中 0 10 cm土层根系生物量超过80 结果期不同灌溉频率对黄瓜根系生长量影响显著 其中每7 d灌溉 1次的处理 TR3 0 15 cm土层根系生物量最高 灌溉频率对15 30 cm土层分布影响不显著 减少灌溉频率 能够促 进0 15 cm土层黄瓜根系生长量的增加 有利于黄瓜坐果 产量增加以及果实中糖含量的积累 因此在宁夏地区中部 干旱带日光温室黄瓜冬季生产中 平均日均温18 左右 灌水定额1 500 m3 hm2的条件下 黄瓜结果期的灌溉间隔 7 d为宜 关键词 秋冬茬黄瓜 灌溉频率 根系分布 中图分类号 S274 1 文献标识码 A Effects of Irrigation Frequency on Yield and Root Distribution Characteristics of Greenhouse Autumn winter Planted Cucumber YANG Dong yan FENG Hai ping ZHAO Yun xia SANG Ting Institute of Germplasm Resources NingXia Academy of Agricultural and Forestry science YinChuan 750002 China Abstract In order to formulate the irrigation management parameters for greenhouse autumn winter planted cucumber in the arid region of central Ningxia a field experiment was carried out to study the effects of different irrigation frequencies on the yield and root distribution of grafted cucumber The results showed that in the cultivation process of greenhouse autumn winter planted cucumber the roots were mainly distributed in the 0 20 cm soil layer and the root biomass in the 0 10 cm soil layer accounted for more than 80 irrigation frequency in fruiting period had significant effect on cucumber root growth the TR3 treatment of once irrigation every 7 days had the highest 0 15 cm soil layer root biomass while the influence on the root distribution of 15 30 cm soil layer was not significant the reduction of irrigation frequency could promote the increase of cucumber root growth in 0 15 cm soil layer which was conducive to the fruit setting yield increasing and the accumulation of sugar content in the fruit Therefore in the winter production of greenhouse cucumber in the arid region of central Ningxia region under the condition that the average daily temperature is about 18 the accumulated temperature is 1 642 and each time irrigation water quantity is 22 5 m3 hm2 the optimum irrigation interval of the cucumber fruit period is 7 d Key words autumn winter planted cucumber irrigation frequency root distribution 收稿日期 2020 01 10 基金项目 宁夏科技厅科技支撑计划项目 2016BZ0904 2015BN04 国家大宗蔬菜产业技术体系 CARS 23 G24 作者简介 杨冬艳 1977 女 副研究员 硕士 主要从事设施环境调控与蔬菜栽培生理研究 E mail yangdongyan2000 163 Com 水肥一体化技术是通过压力系统将肥料溶液以较小流量 直接 准确地施与蔬菜作物根部附近土壤表层的灌水施肥技 术 将灌水与施肥结合在一起 有效地提高了设施蔬菜水分和 肥料利用率 1 2 在日光温室生产应用面积逐渐扩大 黄瓜是保 护地栽培的主要蔬菜作物之一 属耗水耗肥的蔬菜作物 营养 生长与生殖生长同时进行 采收期长 对水肥需求量大 3 灌 水量和灌水频率是作物灌溉制度的核心内涵 已有的研究表 明 灌溉频率可以改变土壤水分的空间分布和土壤的蓄水 量 4 影响土壤温度 5 和土壤养分的分布 6 7 刘淑艳研究了 日光温室春夏茬黄瓜灌水频率 提出坐果期灌水间隔为1 d有 利于产量形成 8 郭文忠研究春夏茬黄瓜适宜灌水频率 发现 灌水间隔3 d产量最高 9 孙丽萍发现在日光温室黄瓜生产 02节水灌溉 2020年第6期 中 栽培茬口季节不同 灌溉频率对植株蒸腾 产量和水分利用 效率的影响不同 秋冬茬黄瓜生产中随灌溉频率增加 温室内 空气相对湿度一直处于相对较高状态 抑制了土面蒸发 不利 于黄瓜产量的增加 10 可见在具有一定可控性的设施农业中 灌溉制度因区域气候 土壤和作物特性等具有明显差异 需要 因地制宜来制定水分管理制度 近年来 随着宁夏地区高标准 温室的建造增多 温室的温光环境性能进一步优化 秋冬茬黄 瓜的栽培面积逐渐扩大 但农户在使用水肥一体化技术时 或 应用无土栽培黄瓜的管理模式或凭借大水漫灌时的黄瓜种植 经验 对土壤栽培秋冬茬黄瓜的膜下滴灌水分管理制度缺乏应 用参考参数 因此 试验以秋冬茬嫁接黄瓜为研究对象 采用水 肥一体化管理装备 研究灌溉频率对秋冬茬土壤栽培嫁接黄瓜 产量 品质及根系分布特征的影响特征 为宁夏中部干旱带日 光温室秋冬茬黄瓜水肥灌溉参数设定提供科学依据 1 材料和方法 1 1 试验区概况 试验地点位于宁夏中部干旱带吴忠 孙家滩 国家农业科 技园区 属大陆性干旱 半干旱气候 海拔高度1 130 m 全年光 照时间3 000 h 全年太阳辐射高达700 kJ m2 年平均气温8 8 年平均降水量193 mm 气候干燥 无霜期150 d左右 昼夜 温差大 试验温室净跨10 m 长72 m 钢架结构 温室脊高6 m 棚膜为日本住友化学公司生产明净华膜 外覆保温被 试验 温室土壤容重为1 10 g cm3 田间最大持水量24 21 1 2 试验设计 试验黄瓜接穗品种为 德尔99 砧木是 博强4号 穴盘 育苗 2017年9月5日定植 定植时黄瓜苗2叶1心 起垄栽 培 垄底宽80 cm 株距28 cm 小行距40 cm 大行距100 cm 定 植密度47 430株 hm2 采用膜下铺设双行滴管带 滴头间距30 cm 黄瓜定植后40 d内统一水肥管理 每隔5 d灌水1次 每次 灌水量为75 m3 hm2 黄瓜进入开花坐果期 10月15日 后开 始不同灌水频率处理 12月20日结束 1月5日拉秧 生育期 120 d 黄瓜采收期67 d 试验采用单因素随机区组设计 小区面积13 5 m2 5次重 复 依次排列 每个处理之间用棚膜垂直隔离60 cm 水肥一体化 装备为水箱 500 L 水泵 比例施肥泵 滴管管材 滴管带滴头 间距30 cm 每个处理安装水表控制灌水量 试验设3个灌水频 率处理 TR1 1次 1 d 每次灌水量15 m3 hm2 TR2 1次 4 d 每 次灌水量60 m3 hm2 处理3 1次 7 d 每次灌水量105 m3 hm2 试验处理时间65 d 处理期间总灌水量均为975 m3 hm2 各处理施肥制度一致 试验基肥为腐熟羊粪75 m3 hm2 磷 酸二铵300 kg hm2 处理开始前分别在第20 d 30 d统一追肥2 次 每次施以色列海法公司的魔粒丰水溶肥 N16 P8 K32 45 kg hm2和尿素 N46 15 kg hm2 试验处理时间65 d 各处理追肥时间一致 间隔7 8 d追肥1次 总追肥次数8次 黄瓜种植期间利用紫藤连线设备ZigWSN采集器 农用温 室型 监测温室环境温度 黄瓜活动积温为黄瓜生长期间内日 均温的总和 其中日均温下限温度为14 7 上限温度为 35 12 1 3 测定指标与方法 每个小区用天平单独称质量测产 每隔2 d采果1次 累计 得黄瓜产量 每个处理在盛果期取开花期一致的黄瓜 黄瓜果 实采用四分法取样测定其品质 Vc含量采用2 6 二氯靛酚法 测定 可溶性糖含量采用蒽酮法测定 硝酸盐含量采用水杨酸 法 11 测定 在灌水处理结束时 每个处理取相邻5株黄瓜根系 用直 径为10 cm的土钻取样 以黄瓜主根为中心 取水平方向半径 15 cm 垂直方向以5 cm为一个层次 取到30 cm 共6个土层 浸泡1 h后 冲洗根系 烘干称重 1 4 数据分析 采用DPS软件Duncan s多重比较差异显著性 2 结果与分析 2 1 日光温室秋冬茬黄瓜生长期间温度变化 试验温室土墙结构 冬季没有加温设施 由图1可见 在 2017年9 12月期间 试验温室最高温度在15 77 36 72 范 围内波动 平均29 25 最低温度在6 68 19 55 范围内波 动 平均11 63 每日平均温度在9 43 30 57 范围内 平均 日均温17 93 日均积温为2 050 17 活动积温为 1 642 51 图1 日光温室秋冬茬黄瓜生长期间温室温度变化 Fig 1 Greenhouse temperature changes during cucumber growth in autumn winter planted 2 2 不同灌溉频率对黄瓜采收特征和产量的影响 由图2可见 秋冬茬灌水频率对于黄瓜产量有显著的影 响 黄瓜定植50 d后开始采收 2 d采收1次 黄瓜采收量在 12 3 580 g m2范围内波动 TR3日均产量最高97 g d m2 其次为TR2 87 g d m2 TR1 62 9 g d m2 出现两次产 量高峰 第一次在11月25日和27日 最高采收量为TR3 达到 617 g m2 TR1也达到了241 g m2 第二次采收高峰出现在12 月20日和23日 最高采收量为TR3 达到481 g m2 其次TR2 419 g m2 TR1 345 g m2 试验采收期67 d 11月之前产量占总 产量各处理依次为49 22 55 6 和58 33 各处理折合产量 依次为39 096 54 310 64 629 kg hm2 平均单株坐果数依次为 4 88个 株 6 61个 株 7 69个 株 说明但冬季灌溉频率高不 利于黄瓜坐果 12日光温室秋冬茬黄瓜结果期灌溉频率对产量及根系分布特征的影响 杨冬艳 冯海萍 赵云霞 等 图2 灌溉频率对嫁接黄瓜采收特征和产量的影响 Fig 2 Effect of irrigation frequency on yield and harvest characteristics of grafted cucumber 注 不同小写字母表示处理间差异显著 P 0 05 下同 2 3 不同灌溉频率对黄瓜果实品质的影响 有表1可见 黄瓜果实品质指标对不同灌溉频率响应特征 不同 在秋冬茬黄瓜生产中 不同灌溉频率对黄瓜果实可溶性 固形物和可溶蛋白质含量没有显著影响 随着灌溉间隔的延 长 黄瓜果实可溶性糖含量增加 而Vc含量则是TR2最高 说 明过高和过低的灌溉频率都不利于果实Vc含量的增加 表1 不同灌溉频率对黄瓜果实品质的影响 Tab 1 Effect of different irrigation frequency on the quality of cucumber fruit 处理可溶性固形物 可溶性糖 mg g 1 可溶性蛋白 mg g 1 Vc mg 100 g 1 TR1 4 36 0 05a 25 96 0 48b 1 82 0 02a 4 04 0 13b TR2 4 42 0 13a 27 01 0 31b 1 85 0 02a 4 32 0a TR3 4 38 0 11a 28 80 0 5a 1 84 0 01a 3 60 0 12c 2 4 灌溉频率对黄瓜根系分布的影响 作物根系是吸收水分和矿物质营养的主要器官 根系的大 小和在土壤中的分布与作物对水分和矿物质的吸收能力及其 产量密切相关 根系形态虽然由遗传基因型决定 但是表现型 依赖于环境 13 试验发现不同灌溉频率显著影响了黄瓜根系 的物质积累及分布特征 在秋冬季 试验中嫁接黄瓜在0 10 cm土层的根系鲜重和干重占总根系生物质量均在70 以上 随着灌水频率的降低 黄瓜根系鲜重和干重增加 0 20 cm土 层以内的根系干重依次为2 95 3 37 5 36 g 占比依次为 97 59 97 74 和98 1 可见黄瓜根系根层深度主要在0 20 cm以内 从不同土层分布来看 在0 15 cm土层 灌水间隔最 长TR3黄瓜根系鲜重及干重均显著高于TR1和TR2 空间分布 比例是TR2最高 15 cm土层以下黄瓜根系干物质量各处理没 有显著差异 但TR1干鲜重所占百分比高于TR2和TR3 可能 与TR1总根系生物量相对较少有关 TR2和TR3在15 30 cm 土层中分布比例没有显著差异 可见加大灌水间隔对黄瓜深层 根系生物量与分布比例没有显著影响 但可以增加0 15 cm以 内土层的根系生物量 3 讨 论 以根层土壤管理为核心 对作物进行水肥调控 是科学水 肥管理的重要措施 范风翠研究发现春夏茬土壤水分对设施黄 22日光温室秋冬茬黄瓜结果期灌溉频率对产量及根系分布特征的影响 杨冬艳 冯海萍 赵云霞 等 图3 灌溉频率对嫁接黄瓜根系生物量及分布特征的影响 Fig 3 Effects of irrigation frequency on root biomass and distribution of Grafted Cucumber 瓜根系垂直分布深度影响较小 0 25 cm土层黄瓜根系分布比 例均可达全部根重的99 以上 根系的最深分布范围可达30 cm 14 陈志杰发现在春夏茬 嫁接和降低灌水下限 均使日光 温室黄瓜根系总长度增加 黄瓜根系生长和毛细根量的增加 在秋冬茬 灌水量与嫁接处理对黄瓜根系垂直分布没有显著影 响 但单次150 m3 hm2灌水量下 嫁接黄瓜的根系旺盛且粗 壮 同时诱发了大量毛细根向土壤深层分布 使其产量显著高 于自根黄瓜 13 试验发现嫁接黄瓜秋冬茬根系在0 20 cm的 土层内就占到90 以上 间隔7 d的灌水频率处理 显著提高 了黄瓜在0 15 cm的生长量和在5 15 cm土层的分布 随着 灌溉频率的增加 嫁接黄瓜根系的鲜重和干重显著下降 进而 影响黄瓜坐果数量 导致产量下降 西北地区日光温室秋冬茬 外界气温低 频繁灌水可能会使地温降低不容易恢复 导致作 物根系发育受到抑制 生物量减少 不能支撑黄瓜果实的生长 因此少量多次的灌溉制度不适宜在宁夏中部干旱带日光温室 冬季黄瓜生产中应用 在冬季生产中降低灌溉频率 能够促进 根系在根层中部土壤的发育 总根系生长量增加 同时黄瓜产 量最高 果实的可溶性糖含量也最高 可见在日光温室秋冬茬黄瓜栽培中 增加灌溉间隔时间 使根层灌溉下限降低 土壤的干湿变化幅度加大 促进了根系 生物量的积累 本试验中7 d的灌溉间隔黄瓜产量最高 日光温 室黄瓜栽培为起垄栽培 膜下滴灌模式 黄瓜根系横向分布可 能更为丰富 试验分析根系周围半径15 cm以内 垂直30 cm深 度根系生物量 垄面的横向分布特征可能对黄瓜的水肥调控也 有重要的指导支持作用 因此在进一步的研究中 探讨浅层土 壤的根系分布及水分 养分浓度分布特征 有助于水肥一体化 精准管理参数的确定 4 结 论 1 在宁夏中部干旱带日光温室秋冬茬栽培中 灌溉频率 过高不利于黄瓜坐果 在活动积温1 642 灌水量105 m3 hm2的条件下 黄瓜结果期适宜的灌溉间隔为7 d 2 在日光温室嫁接黄瓜土壤栽培中 降低灌溉频率 能够 促进秋冬茬黄瓜根系生长量增加 促进果实中糖含量的积累 有利于黄瓜坐果 产量增加 参考文献 1 于舜章 山东省设施黄瓜水肥一体化滴灌技术应用研究 J 水资 源与水工程学报 2009 20 6 173 176 2 王庆革 水肥一体化之我见 J 农业与技术 2015 35 24 23 3 汪建飞 邢素芝 陈批勇 等 设施黄瓜干物质累积及NPK吸收规 律 J 土壤通报 2005 36 5 708 711 4 王建东 龚时宏 隋 娟 等 华北地区滴灌水频率对春玉米生长 和农田土壤水热分布的影响 J 农业工程学报 2008 24 2 39 45 5 王建东 龚时宏 于领多 等 地面灌灌水频率对土壤水与温度及 春玉米生长的影响 J 水利学报 2008 39 4 500 505 6 曹红霞 康绍忠 何 华 灌水频率对地下水埋深较浅土壤中溴和 硝态氮迁移的影响 J 农业环境科学学报 2003 22 4 420 424 7 柴付军 李光永 张 琼 等 灌水频率对膜下滴灌土坡水盐分布 和棉花生长的影响研究田 J 灌溉排水学报 2005 24 3 12 15 8 刘淑艳 于振良 马占岳 膜下滴灌灌水频率对高寒地区温室黄瓜 生长效应研究 J 节水灌溉 2016 2 40 42 9 郭文忠 曲 梅 韦 彦 等 灌溉频率对日光沮室黄瓜生长发育 及干物质积东的响应 J 中国农学通报 2007 23 5 467 470 10 孙丽萍 王树忠 赵景文 等 灌溉频率对日光温室黄瓜水分利用 规律的影响 J 上海交通大学学报 农业科学版 2008 26 5 487 490 11 李合生 植物生理生化实验原理和技术 M 北京 高等教育出版 社 2000 12 李叶萌 李 冉 杨再强 3种光温指标在模拟设施黄瓜生长发育 中的应用与比较 J 干旱气象 2013 31 3 523 529 13 陈志杰 张 锋 梁银丽 等 不同灌溉方式对温室嫁接黄瓜根系 分布影响的研究 J 中国生态农业学报2008 16 4 874 877 14 范凤翠 张立峰 李志宏 等 日光温室黄瓜根系分布特征及其对 土壤水分环境的响应 J 安徽农业科学 2013 41 11 4 808 4 810 32日光温室秋冬茬黄瓜结果期灌溉频率对产量及根系分布特征的影响 杨冬艳 冯海萍 赵云霞 等