灌水時期和灌水量對盆栽制種黃瓜種子產量及水分利用效率影響

梁新書，廉曉娟，王 艷,楊 軍，王正祥，張余良

(天津市農業資源與環境研究所，天津 300192)

天津地處華北平原東部，年平均降水量492 mm，人均水資源擁有量為160 m3，僅為全國人均水資源量的6%，是一個資源型缺水型城市。農業用水占全市用水的50%，農業用水矛盾日益突出，發展現代化節水農業勢在必行[1]。水分是影響作物生長發育的重要因素，合理灌溉是協調作物營養生長和生殖生長的重要措施，灌水量過多或過少都將影響作物生長發育，最終造成產量的損失。通過確定灌水時間和灌水量來優化作物灌溉是水分高效利用的關鍵技術[2～4]。

黃瓜是我國的主要蔬菜作物之一，也是我國設施栽培面積最大的蔬菜作物。天津的黃瓜育種技術一直在我國處于領先地位，先后育成了津研、津雜、津春、津優、津綠、津美等系列優質、多抗的黃瓜良種，黃瓜種業已成為天津市優勢產業，創造了良好的經濟效益和巨大的社會效益[5]。針對天津黃瓜種業日益蓬勃發展與水資源緊缺的雙重需要，研究制種黃瓜的合理灌溉制度十分必要。關于節水灌溉在設施黃瓜生產中的應用研究報道有很多[6～11]，但關于制種黃瓜合理的灌水時期和灌水量的研究十分欠缺。因此，本試驗以制種黃瓜為研究對象，采用盆栽試驗的方法研究了不同時期和不同灌水量對制種黃瓜生長及種子產量的影響，旨在為制種黃瓜的合理灌溉提供數據支撐。

1 材料與方法

試驗于2015年3月至7月在天津市農業科學院武清創新基地黃瓜研究所瑞奇溫室進行。試驗為盆栽試驗，以黃瓜親本“津優308”為研究對象。花盆規格：頂圓直徑40 cm，底圓直徑20 cm，高30 cm。盆栽土壤為溫室內過2 cm篩的風干土，裝土前每盆底部鋪一層3 cm厚的石子以便多余水分通過，每盆裝土26.5 kg。黃瓜種子在3月26日進行直播，每盆2粒，灌水2 L。待黃瓜長至5～6片葉時，開始處理。試驗共7個處理，設2個控水時期(5～6片葉到黃瓜授粉前，授粉后)，每個控水期分4個灌溉水平，其中，以T3處理作為對照處理。具體設計見表1，每個處理3次重復，每個重復10盆。

黃瓜種子3月31日出苗，4月3日后每隔3 d灌水2 L，4月28日第一次分處理灌水，灌水間隔4 d，6月2日授粉后第一次灌水，灌水間隔2 d，6月27日最后一次澆水，7月5日進行收獲，其它方面按當地常規措施進行管理。處理開始后定期觀測植株長勢，包括株高及莖粗；使用葉綠素儀測定葉片SPAD值。最終測定黃瓜種子產量及產量組成(單株結瓜數、單瓜結籽數、千粒重、單株種子產量)。

表1 不同處理下制種黃瓜生育期灌水量的比較

數據處理采用Excel 2010以及Spss17.0，處理間方差分析采用多重比較Tukey檢驗在p<0.05水平上進行分析。

2 結果與分析

2.1 灌水時期和灌水量對制種黃瓜生長參數的影響

通過對各處理下黃瓜生長參數利用Tukey法進行多重比較分析后(圖1，表2，表3)可以得出，灌水時期和灌水量處理顯著影響了制種黃瓜的株高和莖粗，并且對株高的影響比莖粗更加顯著，而對葉片葉綠素含量無顯著影響。總得來說，隨著處理時間的增加，T1處理的株高值一直處于最低值，其它處理之間的植株生長差異不顯著。從最后一次測量的株高結果看，與對照T3相比，在授粉前減少灌水量，特別是T1處理會顯著抑制植株高度，在授粉前增加灌水量(T4)對株高無顯著影響；而在授粉后無論增加還是減少灌水量均對植株高度均無顯著影響。說明在減少相同灌水量的條件下，黃瓜不同生育期對水分虧缺的敏感性不同，與授粉后(T5)相比，黃瓜對授粉前減少水分(T1)敏感性更強，如果授粉前水分過度虧缺，株高將顯著抑制。

圖1 灌水時期和灌水量對制種黃瓜植株高度(cm)的影響注：圖中不同小寫字母表示處理間5%差異顯著，下同。

表2 灌水時期和灌水量對制種黃瓜植株莖粗的影響 (mm)

注：表中同列數據不同小寫字母表示5%差異顯著，下同。

表3 灌水時期和灌水量對制種黃瓜葉片SPAD值的影響

2.2 灌水時期和灌水量對制種黃瓜種子產量的影響

通過對制種黃瓜種子產量數據進行方差分析后結果顯示(圖2)，不同灌水量顯著影響單株制種黃瓜種子產量，與對照T3相比，在授粉前和授粉后減少灌水量(T1、T2和T5)均顯著降低黃瓜種子產量，三個處理比對照T3分別減少95.7%、82.0%和60.5%，并且授粉前水分虧缺對種子產量影響更大；無論在授粉前還是授粉后增加灌水量均對種子產量影響不大。說明制種黃瓜如果在授粉前產生水分虧缺，將導致嚴重減產。

圖2 灌水時期和灌水量對制種黃瓜種子產量的影響

2.3 灌水時期和灌水量對制種黃瓜種子產量組成的影響

另外，從產量組成數據(表4)可以得出，不同處理顯著影響了單株結瓜數和單瓜結籽數，對種子千粒重無顯著影響。與對照T3相比，在授粉前減少灌水量(T1和T2)顯著降低了單株結瓜數和單瓜結籽數，授粉前增加灌水量影響不顯著；在授粉后不同灌水量對黃瓜種子產量組成影響不顯著。此結果與種子產量數據相類似，說明制種黃瓜在授粉前對水分虧缺更敏感，授粉前減少灌水量會導致單株結瓜數和單瓜結籽數減少，進一步影響種子產量。

表4 灌水時期和灌水量對制種黃瓜種子產量組成的影響

2.4 灌水時期和灌水量對單株制種黃瓜灌溉水利用率的影響

由不同處理下制種黃瓜灌溉水利用率(單株黃瓜種子產量與單株灌水總量的比重)數據(圖3)可以得出，與對照T3相比，雖然在授粉前T1和T2分別減少了12.9%和6.5%的灌水量，但兩者均顯著降低了制種黃瓜灌溉水利用率，兩個處理比對照T3分別減少95.1%和80.8%，這一結果引起的原因主要是由于授粉前灌水量減少所引起的嚴重減產導致的；而在授粉后灌水量減少(T5和T6)也使灌溉水利用率有一定的降低，但是不顯著；在授粉前還是授粉后增加灌水量均沒有顯著影響灌溉水利用率。說明制種黃瓜授粉前是水分利用的關鍵期，此時減少灌水量，將導致嚴重減產，不僅不能提供水分利用率，反而會大大地降低水分利用率。

圖3 灌水時期和灌水量對制種黃瓜灌溉水利用率的影響

3 討論與結論

合理灌溉是協調作物營養生長和生殖生長的重要措施。生產型黃瓜結果期存在持續坐果的表現，而一般情況下制種黃瓜植株授粉后進入結果期只保留2個健壯的黃瓜果實用來制種。由于制種黃瓜植株生長發育的進程與周期發生了改變，因此在相應的灌溉制度方面制種黃瓜的與生產型黃瓜也存在很大差異。

筆者試驗中，制種黃瓜不同生育期對水分供應變化的響應存在差異，授粉前是響應水分虧缺的敏感期，此時減少灌水量會導致嚴重減產82.0%～95.7%，進而灌溉水利用率也非常低。這是因為在作物水分敏感期水分供應不足會使作物生育后期自動調節和補償供應能力較弱，進而導致大量減產[12]。授粉后植株黃瓜植株對水分虧缺的敏感性減弱，但此時減少灌水量也會在一定程度上降低種子產量和灌溉水利用率。無論在授粉前還是授粉后增加灌水量均沒有顯著提高種子產量影響，而使灌溉水利用率有一定的降低。

灌水量的減少并不總是降低產量，適度缺水反而有利于某些作物經濟產量的增加，適度灌溉往往可以在不減產或增產的前提下，水分利用率顯著提高[13,14]，試驗中，當制種黃瓜長至5～6片葉時，在授粉前適宜的灌水量為每株2～3 L，灌水間隔4 d，在授粉后適宜的灌水量為每株3L，灌水間隔2 d，可以保證制種黃瓜種子豐產和節水的良好效果。雖然本試驗制種黃瓜的合理灌溉制度數據來自于盆栽試驗，但為優化制種黃瓜節水灌溉方案提供了數據支撐，對水資源匱乏地區制種基地種子的可持續生產具有重要的意義。