不同灌溉方式下施氮水平对设施春黄瓜产量及氮肥利用率的影响

引用本文

蔡树美, 张中华, 徐四新, 等. 不同灌溉方式下施氮水平对设施春黄瓜产量及氮肥利用率的影响[J]. 生态与农村环境学报, 2018, 34(7): 606-613.

CAI Shu-mei, ZHANG Zhong-hua, XU Si-xin, et al. Effects of Different Irrigation Pattern and Nitrogen Input Levels on Fruit Yield and N Use Efficiency of Greenhouse Cucumber in Early Spring[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2018, 34(7): 606-613.

不同灌溉方式下施氮水平对设施春黄瓜产量及氮肥利用率的影响

蔡树美 ¹, 张中华 ^2,3, 徐四新 ¹, 张德闪 ¹, 曹亮亮 ⁴, 顾富家 ⁵, 诸海焘 ¹

1. 上海市农业科学院生态环境保护研究所, 上海 201403;
2. 上海华维节水灌溉股份有限公司, 上海 201505;
3. 上海节水灌溉工程技术研究中心, 上海 201505;
4. 时科生物科技(上海)有限公司, 上海 201100;
5. 申农(上海)生态农业发展有限公司, 上海 202150

收稿日期：2017-09-22

基金项目：国家星火计划（2015GA680001）；上海市科委成果转化项目（153919N0402）；上海市农委重点推广项目（沪农科推字[2015]第2-2号）；崇明县科技攻关项目（CKS2016-02）；上海市科委长三角科技联合攻关项目（18295810500）；国家科技重大专项（2017ZX07202004-004）

作者简介：蔡树美(1984-), 女, 江苏溧阳人, 副研究员, 博士, 主要从事植物营养与生理方面的研究。E-mail:caishumei@saas.sh.cn.

通信作者：诸海焘, E-mail：htzhu123@sohu.com.

摘要：水肥管理不当是设施春黄瓜生产中的常见限制因子。采用滴灌水肥一体化栽培方式，结合裂区试验研究灌溉方式和氮肥用量对设施春黄瓜产量及氮肥利用率的影响，以期为设施春黄瓜合理水肥一体化管理提供理论依据。结果表明：滴灌水肥一体化栽培方式明显促进了设施春黄瓜的生长发育，提高了产量和氮肥利用率。相同氮肥用量下，滴灌处理设施春黄瓜的茎粗、株高和叶片数均有所增加，平均增幅分别达5.8%、8.5%和14.0%；滴灌处理单果重显著高于喷灌处理，但对果实纵径和果实横径的影响较小；滴灌处理可以明显增加黄瓜果实中干物质量、地上部氮素累积量和氮肥利用率。合理施氮能促进设施春黄瓜地上部的生长，滴灌最优施氮量（245.0 kg·hm^-2）条件下，黄瓜产量最高可达82 913.4 kg·hm^-2；喷灌最优施氮量（418.8 kg·hm^-2）条件下，黄瓜产量最高可达63 792.6 kg·hm^-2。当氮肥用量超过最优施氮量时会抑制黄瓜生长，株高、茎粗、叶片数、单果重和果实纵径等指标均有所下降。设施春黄瓜选用滴灌方式进行灌溉施肥，能较好地发挥水肥耦合效应，与喷灌相比，其节肥稳产效果更好，且施氮量以245.0 kg·hm^-2为宜。

关键词：滴灌水肥一体化产量氮肥利用率

Effects of Different Irrigation Pattern and Nitrogen Input Levels on Fruit Yield and N Use Efficiency of Greenhouse Cucumber in Early Spring

CAI Shu-mei ¹, ZHANG Zhong-hua ^2,3, XU Si-xin ¹, ZHANG De-shan ¹, CAO Liang-liang ⁴, GU Fu-jia ⁵, ZHU Hai-tao ¹

1. Eco-Environmental Protection Research Institute, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201403, China;
2. Shanghai Huawei Water Saving Irrigation Corp. Ltd., Shanghai 201505, China;
3. Shanghai Water Saving Irrigation Engineering Technology Research Center, Shanghai 201505, China;
4. SEEK Bio-Technology(Shanghai) Co. Ltd., Shanghai 201100, China;
5. Shennong(Shanghai) Ecological Agriculture Development Co. Ltd., Shanghai 202150, China

Abstract: Improper water and fertilizer management is a common restriction factor for the production of spring cucumber under protected cultivation. A field split plot experiment was conducted to study effects of irrigation mode and nitrogen fertilizer application rate on yield and N use efficiency of greenhouse cucumber in early spring, providing a theoretical foundation for integrated management of reasonable water and fertilizer application under protected cultivation. The results show that the integration of irrigation and fertilizer obviously promoted the growth of greenhouse cucumber and increased the yield and N use efficiency. Under the same nitrogen levels, drip fertigation increased stem diameter, plant height and leaf number of greenhouse cucumber by 5.8%, 8.5% and 14.0%, respectively. Compared with spray fertigation, drip fertigation significantly increased the weight of single fruit, the amount of dry matter, nitrogen accumulation and N use efficiency, while the influence on fruit longitudinal diameter and transverse diameter was comparative less. The aerial growth of greenhouse cucumber in early spring can be promoted by proper application amount of N fertilizer. Under the optimum nitrogen fertilizer application amount, fruit yield could grow up to 82 913.4 and 63 792.6 kg·hm^-2 in the drip fertigation treatment (N basal application 245.0 kg·hm^-2) and spray fertigation treatment (N basal application 418.8 kg·hm^-2), respectively. However, excessive N fertilizer inhibited the growth of cucumber, reducing plant height, stem diameter, leaf number, weight of single fruit and fruit longitudinal diameter. Therefore, drip fertigation could synchronize nitrogen reducing application and water saving irrigation, improving cucumber yield and N use efficiency, and the optimum nitrogen amount was about 245.0 kg·hm^-2.

Key words: drip irrigation fertigation fruit yield N use efficiency

春黄瓜是我国的主要春季蔬菜作物，由于具有产量高、连续采收能力强、经济效益好等优势，全国种植面积连续多年超过120万hm²，占蔬菜种植面积的10%以上^[1]。据调查，大水大肥仍然是设施春黄瓜的主要水肥管理方式，上海地区设施黄瓜的化肥氮投入量平均为700 kg·hm^-2，是推荐施氮量的2.5倍。此外，灌溉方式不当仍然是设施春黄瓜生产管理中的突出问题。据统计，截至2015年，上海地区设施菜田面积逾2万hm²，其中使用喷淋和膜下滴灌等水肥一体化设施的菜田面积约为0.2万hm²，地面灌溉、普通喷灌等传统灌溉方式仍然普遍存在，水资源浪费严重，效率低下^[2]。过量施氮和不当灌溉已经成为制约设施春黄瓜生产的主要限制因子^[3-4]。

滴灌水肥一体化是借助压力系统(或地形自然落差)，将可溶性固体或液体肥料配兑成肥液，与灌溉水一起通过可控滴灌管道系统将水分、养分定时定量按比例直接提供给作物的一种栽培新方法^[5-6]。国内外众多研究都证实采用滴灌水肥一体化技术可以有效提高黄瓜养分利用率，达到化肥减施增效的目标。GUPTA等^[7]研究表明，采用滴灌施肥能有效节水节肥，在灌溉量和施肥量均只有常规80%的情况下，黄瓜产量仍能达到最高(144 t·hm^-2)，并且在滴灌施肥模式施肥量只有常规60%的情况下，黄瓜氮肥利用率达最高(32.5%)。KANISZEWSKI等^[8]研究得出，滴灌施肥时，在施肥量(以N计)为200 kg·hm^-2条件下，黄瓜的维生素C、可溶性糖含量均最高，果实品质最好，若施氮量超过200 kg·hm^-2，黄瓜品质反而下降。尽管目前关于滴灌对黄瓜生长及生理过程的影响已开展了较多研究，但关于灌溉方式、施肥量对设施春黄瓜生长发育的耦合效应并不十分清楚，同时对于氮肥减量施用所引起的黄瓜产量和氮肥利用率改变方面的研究相对不足，限制了化肥减施增效在生产中的应用^[9-11]。为此，笔者设置了不同灌溉方式和氮肥用量处理，探索水肥耦合效应对设施春黄瓜产量和氮肥利用率的影响，以期为设施春黄瓜滴灌水肥一体化生产条件下的水肥科学管理提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法 1.1 试验材料

试验于2015年12月至2016年6月在上海浦东惠南园艺场开展。该园艺场地理坐标为31°01′58″ N，121°46′44″ E，属亚热带海洋性季风气候区，年均降水量为1 100 mm。试验地土壤质地为砂壤土，容重为1.62 g·cm^-3，田间持水量w=22.0%，地下水埋深为1.8 m。试验田块耕层土壤(0~20 cm)基本理化性状为pH值6.94，w(有机质)为17.8 g·kg^-1，w(全氮)为1.52 g·kg^-1，w(碱解氮)为108.5 mg·kg^-1，w(速效磷)为285.9 mg·kg^-1，w(速效钾)为360 mg·kg^-1，w(总盐)为1.05 g·kg^-1，电导率为755 μS·cm^-1。

供试黄瓜品种为“申青一号”。滴灌处理采用注肥泵式膜下滴灌水肥一体化技术，所选注肥泵为比例注肥泵，型号为TF25-005，注肥比例为1.0%~5.5%，所选贴片式滴灌带的滴头间距为0.3 m，直径为16 mm，滴头流量为2 L·h^-1，工作压力为100~200 kPa。将滴灌带安放在距黄瓜根部5~10 cm处，确保肥液直接输入根部土壤。喷灌处理采用当地常规的文丘里式普通管道喷灌技术，文丘里管型号为8020，吸入流量为935 L·h^-1，管道为市售普通PE管，直径为25 mm，工作压力为400 kPa。

1.2 试验设计

试验地整成宽90 cm、高25 cm、沟宽30 cm的小高畦。采用裂区试验设计，主处理为水肥一体化膜下滴灌和常规管道喷灌2种灌溉方式，副处理设0、90、150、225和300 kg·hm^-2共5个氮肥用量水平，每个处理磷肥施用量为90 kg·hm^-2，钾肥施用量为300 kg·hm^-2(表 1)。2种灌溉方式的灌溉总量均为2 250 m³·hm^-2，滴灌和喷灌的每次灌溉定额分别为90和150 m³·hm^-2。肥料品种为市售尿素〔w(N)=46.6%〕、磷酸二铵〔w(N)=18%，w(P₂O₅)=46%〕和硝酸钾〔w(N)=13%，w(K₂O)=45%〕。施肥时先将肥料按比例溶于水，然后通过施肥器和灌溉管道进行灌溉施肥。滴灌每5 d灌水1次，全生育期共计滴灌25次，肥料每20 d随滴灌系统施用1次，共计施肥6次；喷灌每8 d灌水1次，共计喷灌15次，肥料每20 d随微喷灌系统施用1次，共计施肥6次。试验设3次重复，完全随机区组排列，小区面积为24 m²，每个小区种植黄瓜66株，株距为40 cm，行距为60 cm。试验于2015年12月10日育苗，2016年2月5日移栽。

表 1 田间试验土壤微灌施肥处理措施 Table 1 Details of treatment in the field experiment

1.3 测定项目及方法

3月28日，进行黄瓜苗期考察：每个小区取20株黄瓜考察其株高、茎粗、叶片数及最大叶长等性状。于果实成熟期采收黄瓜：在初瓜期(4月16日至4月22日)每3 d采果1次，盛瓜期(4月23日至5月27日)每2 d采果1次，末瓜期(5月28日至6月26日)每5 d采果1次。采果时单果重控制在200~250 g。采收时对各小区黄瓜产量单独记录，最后累加计产。分别于4月22日、5月27日和6月26日在每小区取3株长势相近的植株地上部带回实验室，将茎、叶、果实各部分分开，分别测定鲜重、干重和干物质氮含量等指标。氮含量采用硫酸-过氧化氢消煮后凯氏定氮法测定^[12]。

1.4 指标计算方法与统计分析方法

地上部氮素累积量(kg·hm^-2)为地上部干物质量与地上部干物质氮含量的乘积。

产量变化趋势表达式为y=b₀+b₁x+b₂x²。其中，y为黄瓜产量，kg·hm^-2；x为施肥量，kg·hm^-2；b₀为不施肥时黄瓜产量，kg·hm^-2；b₁为主效应系数，即低施氮量时的作物增产趋势；b₂表示抛物线曲率大小和方向，即作物产量随施肥量增加而达到最高前后的变化趋势^[13]。

氮肥利用率(%)为施氮处理作物地上部氮素累积量与不施氮处理作物地上部氮素累积量的差值占氮肥施用量的百分比。

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0软件对试验数据进行统计分析，采用LSD法检验处理间差异显著性。

2 结果与分析 2.1 微灌施肥对黄瓜生长发育的影响

微灌施肥对设施春黄瓜形态指标的影响及其方差分析见表 2。

表 2 微灌施肥对设施春黄瓜形态指标的影响及其方差分析 Table 2 Growth of greenhouse spring cucumber as affected by the fertigation method

处理编号	株高/cm	茎粗/cm	叶片数	最大叶长/cm	最大叶宽/cm
DN₀	191.6^{c, NS}	0.55^{c, NS}	10.3^{d, NS}	14.6^{b, NS}	16.4^{d, NS}
DN₉₀	223.2^{b, NS}	0.71^{b, NS}	12.6^{c, NS}	16.3^{b, NS}	21.0^{c, **}
DN₁₅₀	256.4^{a, *}	0.85^{a, NS}	15.2^{ab, *}	19.0^{a, NS}	24.3^{b, *}
DN₂₂₅	265.8^{a, *}	0.87^{a, *}	16.8^{a, *}	20.6^{a, NS}	27.1^{a, NS}
DN₃₀₀	243.2^{ab, NS}	0.68^{b, *}	14.5^{bc, NS}	16.5^{b, *}	20.3^{c, *}
SN₀	192.7^c	0.48^c	10.5^b	13.6^c	16.7^c
SN₉₀	198.5^bc	0.67^b	10.8^b	14.2^c	16.4^c
SN₁₅₀	224.0^ab	0.77^a	11.3^b	16.9^b	20.8^b
SN₂₂₅	234.2^a	0.74^ab	13.8^a	18.4^ab	24.3^a
SN₃₀₀	238.1^a	0.80^a	14.5^a	20.2^a	24.5^a
灌溉方式(I)	*	NS	NS	NS	NS
氮肥用量(N)	**	**	**	**	**
I×N	NS	**	*	**	**
数据为3次重复的平均值，限于篇幅，标准差未列出。就同一灌溉方式而言，同一列数据后英文小写字母不同表示不同处理间某指标差异显著(P < 0.05)。和 *分别表示相同氮肥用量水平下不同灌溉方式处理间某指标在0.05和0.01水平上差异显著，NS表示不同灌溉方式处理间差异不显著。

表 2 微灌施肥对设施春黄瓜形态指标的影响及其方差分析 Table 2 Growth of greenhouse spring cucumber as affected by the fertigation method

由表 2可知，灌溉方式和氮肥用量对设施春黄瓜生长发育有显著影响。氮肥用量对设施春黄瓜生长发育的影响大于灌溉方式的影响。相同灌溉方式下，氮肥用量的增加促进了设施春黄瓜地上部的生长，但在滴灌条件下，与氮肥用量225 kg·hm^-2处理相比，300 kg·hm^-2施氮处理反而抑制了设施春黄瓜的生长发育。相同氮肥用量条件下，滴灌处理显著增加设施春黄瓜株高，平均增幅达8.5%；茎粗和叶片数也有所增加，平均增幅分别达5.8%和14.0%。

设施春黄瓜经济性状同样受灌溉方式和氮肥用量的双重影响(表 3)。相同施氮水平下，滴灌处理单果重显著高于喷灌处理，其中，末瓜期收获的黄瓜平均单果重从201.8 g增加到225.5 g，增加11.7%。滴灌处理对黄瓜果实纵径和果实横径的影响则相对较小。不同氮肥用量处理对黄瓜各经济性状均有极显著影响。施氮使黄瓜单果重、果实纵径和果实横径极显著增加，但当滴灌处理氮肥用量超过225 kg·hm^-2时，反而会使黄瓜单果重和果实纵径下降。

表 3 微灌施肥对设施春黄瓜经济性状的影响及其方差分析 Table 3 Economic characters of greenhouse spring cucumber as affected by the fertigation method

处理编号	初瓜期			盛瓜期			末瓜期
处理编号	单果重/g	果实纵径/cm	果实横径/cm	单果重/g	果实纵径/cm	果实横径/cm	单果重/g	果实纵径/cm	果实横径/cm
DN₀	166.1^{c, NS}	20.3^{b, NS}	2.9^{b, NS}	177.9^{d, NS}	21.2^{c, NS}	2.9^{b, NS}	170.8^{d, NS}	20.3^{b, NS}	3.1^{b, *}
DN₉₀	180.4^{bc, NS}	25.9^{a, **}	3.1^{b, NS}	220.7^{b, **}	24.8^{b, NS}	3.1^{b, NS}	202.4^{c, *}	22.4^{b, NS}	4.3^{a, **}
DN₁₅₀	195.9^{ab, NS}	26.1^{a, *}	3.6^{a, *}	256.2^{a, **}	28.1^{a, NS}	3.8^{a, NS}	258.1^{b, **}	25.6^{a, NS}	4.5^{a, **}
DN₂₂₅	205.2^{a, *}	26.2^{a, *}	3.6^{a, NS}	243.6^{a, **}	27.6^{a, NS}	4.0^{a, *}	285.4^{a, **}	26.3^{a, NS}	4.3^{a, **}
DN₃₀₀	188.5^{ab, NS}	24.2^{a, NS}	3.5^{a, NS}	200.4^{c, NS}	26.8^{ab, NS}	3.9^{a, NS}	210.6^{c, *}	25.5^{a, NS}	4.6^{a, **}
SN₀	165.8^b	21.3^b	2.9^b	169.3^c	20.8^c	2.9^b	160.8^d	20.4^b	2.8^b
SN₉₀	177.2^b	22.2^ab	2.9^b	179.1^bc	23.4^bc	2.9^b	182.3^c	24.5^a	3.0^cd
SN₁₅₀	180.3^ab	23.0^ab	3.2^ab	196.2^ab	25.6^ab	3.3^ab	200.5^b	26.1^a	3.3^bc
SN₂₂₅	185.2^ab	23.7^ab	3.2^ab	200.8^a	25.4^ab	3.5^a	229.4^a	25.7^a	3.4^b
SN₃₀₀	198.3^a	24.3^a	3.4^a	210.5^a	27.8^a	3.6^a	235.8^a	25.4^a	3.7^a
灌溉方式(I)	NS	*	NS	*	NS	NS	*	NS	**
氮肥用量(N)	**	**	**	**	**	**	**	**	**
I×N	NS	*	NS	**	NS	NS	**	NS	**
数据为3次重复的平均值，限于篇幅，标准差未列出。就同一灌溉方式而言，同一列数据后英文小写字母不同表示不同处理间某指标差异显著(P < 0.05)。和 *分别表示相同氮肥用量水平下不同灌溉方式处理间某指标在0.05和0.01水平上差异显著，NS表示不同灌溉方式处理间差异不显著。

表 3 微灌施肥对设施春黄瓜经济性状的影响及其方差分析 Table 3 Economic characters of greenhouse spring cucumber as affected by the fertigation method

2.2 微灌施肥对黄瓜干物质量积累的影响

微灌施肥对设施春黄瓜干物质量的影响及其方差分析见表 4。

表 4 微灌施肥对设施春黄瓜干物质量的影响及其方差分析 Table 4 Dry matter of greenhouse spring cucumber as affected by the fertigation method

处理编号	茎干物质量/(g·株^-1)				叶干物质量/(g·株^-1)				果实干物质量/(g·株^-1)
处理编号	苗期	初瓜期	盛瓜期	末瓜期	苗期	初瓜期	盛瓜期	末瓜期	苗期	初瓜期	盛瓜期	末瓜期
DN₀	0.3	10.4^{c, NS}	15.5^{c, NS}	16.9^{b, NS}	0.3	16.8^{c, *}	17.5^{d, NS}	16.5^{d, NS}	0.0	25.3^{e, **}	70.5^{d, NS}	108.8^{c, NS}
DN₉₀	0.3	14.9^{b, *}	20.3^{b, NS}	21.5^{a, *}	0.3	24.5^{b, **}	22.6^{c, NS}	21.7^{c, NS}	0.0	29.4^{d, **}	102.4^{c, NS}	148.6^{b, NS}
DN₁₅₀	0.3	16.4^{ab, NS}	22.1^{b, NS}	23.7^{a, NS}	0.3	26.4^{b, NS}	27.1^{b, NS}	25.0^{bc, NS}	0.0	32.5^{c, *}	118.9^{b, NS}	154.0^{b, NS}
DN₂₂₅	0.3	18.2^{a, NS}	27.6^{a, *}	24.1^{a, NS}	0.3	32.5^{a, NS}	33.4^{a, *}	33.2^{a, *}	0.0	38.8^{b, **}	150.5^{a, **}	172.4^{a, NS}
DN₃₀₀	0.3	18.4^{a, NS}	24.5^{ab, NS}	22.3^{a, *}	0.3	31.8^{a, NS}	34.0^{a, NS}	26.7^{b, *}	0.0	35.6^{a, NS}	147.2^{a, NS}	188.5^{a, NS}
SN₀	0.3	9.5^d	14.8^c	16.0^b	0.3	14.2^d	15.5^c	17.3^d	0.0	20.1^d	64.2^c	105.9^d
SN₉₀	0.3	12.4^c	18.5^bc	18.3^b	0.3	18.9^c	19.4^b	19.9^cd	0.0	24.3^c	95.4^b	138.7^c
SN₁₅₀	0.3	14.5^b	20.7^ab	23.1^a	0.3	24.5^b	27.3^a	23.5^bc	0.0	29.5^b	128.9^a	144.1^bc
SN₂₂₅	0.3	16.6^a	22.3^ab	24.2^a	0.3	30.2^a	28.6^a	27.1^b	0.0	32.4^ab	131.1^a	161.5^ab
SN₃₀₀	0.3	18.4^a	24.5^a	25.3^a	0.3	31.4^a	30.5^a	32.7^a	0.0	33.7^a	137.5^a	172.2^a

灌溉方式(I)	—	*	NS	NS	—	*	NS	NS	—	**	*	NS
氮肥用量(N)	—	**	**	**	—	**	**	**	—	**	**	**
I×N	—	NS	NS	*	—	*	NS	**	—	NS	*	NS
数据为3次重复的平均值，限于篇幅，标准差未列出。就同一灌溉方式而言，同一列数据后英文小写字母不同表示不同处理间某指标差异显著(P < 0.05)。和 *分别表示相同氮肥用量水平下不同灌溉方式处理间某指标在0.05和0.01水平上差异显著，NS表示不同灌溉方式处理间差异不显著。“—”表示无数据。

表 4 微灌施肥对设施春黄瓜干物质量的影响及其方差分析 Table 4 Dry matter of greenhouse spring cucumber as affected by the fertigation method

由表 4可知，灌溉方式和氮肥用量对设施春黄瓜茎、叶和果实干物质量均有显著影响。相同施氮水平下，滴灌处理对黄瓜果实干物质量的影响大于茎和叶，在初瓜期、盛瓜期和末瓜期，滴灌处理能使黄瓜果实平均干物质量分别从28.0、111.4和144.5增加到32.3、117.9和154.5 g·株^-1，平均增幅为15.4%、5.8%和6.9%。氮肥用量能使黄瓜茎、叶和果实干物质量极显著提高。喷灌处理下，随着氮肥用量的提高，黄瓜茎、叶和果实中干物质量积累亦上升；滴灌处理下，当氮肥用量超过225 kg·hm^-2时，黄瓜干物质量积累随施氮量的增加差异不显著。

2.3 微灌施肥对黄瓜不同生育期氮素累积量的影响

方差分析结果显示，在初瓜期、盛瓜期和末瓜期，灌溉因子和氮肥用量因子对黄瓜地上部氮素累积量的影响差异达显著水平，灌溉和施氮2个因子交互作用对其的影响差异达极显著水平。微灌施肥对设施春黄瓜地上部氮素累积量的影响见图 1。

图 1 微灌施肥对设施春黄瓜地上部氮素累积量的影响 Figure 1 Shoot N uptake of greenhouse spring cucumber as affected by the fertigation method

由图 1可知，设施春黄瓜地上部氮素累积量随着生育进程的推进呈增加趋势。滴灌处理明显提高黄瓜对氮素的吸收，与喷灌处理相比，滴灌处理使初瓜期、盛瓜期和末瓜期氮素累积量平均提高33.1%、9.4%和16.6%。喷灌处理下，随着氮肥用量的提高，黄瓜地上部氮素累积量亦增加，但滴灌处理下，当氮肥用量超过225 kg·hm^-2时，反而不利于黄瓜对氮素的积累。

2.4 微灌施肥对黄瓜产量和氮肥利用率的影响

不同灌溉条件下设施春黄瓜产量和氮肥利用率随着氮肥用量的变化情况见图 2~3。

图 2 不同灌溉方式下设施春黄瓜的氮肥效应方程 Figure 2 Yield response of greenhouse spring cucumber to N fertilization under different irrigation regime

图 3 氮肥用量与设施春黄瓜氮肥利用率的关系 Figure 3 Relationship between N fertilizer input and N use efficiency

由图 2可知，相同施氮水平下滴灌处理明显提高设施春黄瓜产量，平均增幅达19.5%。在滴灌条件下，设施春黄瓜平均产量随施氮水平的增加呈先上升后下降的抛物线型变化；喷灌条件下，在0~300 kg·hm^-2施氮范围内设施春黄瓜平均产量随施氮水平的增加呈上升趋势。

从氮肥效应方程来看，滴灌条件下，y₁=-0.683x² + 334.7x + 41 909(R²=0.993)，当施肥量(x)为245.0 kg·hm^-2时，产量(y₁)达最高，为82 913.4 kg·hm^-2；喷灌条件下，y₂=-0.149x² + 124.8x + 37 660(R²=0.975)，当施肥量为418.8 kg·hm^-2时，产量(y₂)达最高，为63 792.6 kg·hm^-2。图 3表明，相同施氮水平下，滴灌黄瓜氮肥利用率始终高于喷灌。不同灌溉方式下，设施春黄瓜氮肥利用率随施氮水平的增加而均呈直线下降趋势，并且滴灌条件下氮肥利用率随施氮量增加而下降的趋势略缓于喷灌。

3 讨论 3.1 灌溉方式对设施春黄瓜生长发育和产量的影响

黄瓜是需水量较多的作物，水分是黄瓜生长过程中消耗最多的物质。黄瓜果实质量的90%以上都是由水组成。加上设施栽培黄瓜的特殊生境条件，灌溉控制显得尤为重要^[14-15]。研究表明，灌溉方式可以显著影响黄瓜产量，而灌溉方式是否对黄瓜产量造成影响取决于灌水量和灌溉制度^[16-18]。王绍辉^[19]对日光温室黄瓜栽培需水规律进行研究，得出黄瓜在不同栽培模式下需水量大致为2 700~3 450 m³·hm^-2。

目前研究一致认为，黄瓜的生长发育和产量等最优值都不是出现在同一土壤水分条件下，而是存在着一定矛盾。灌水量过低时，水分胁迫促进了根系生长，降低了干物质分配到叶冠的比例；灌水量过高则造成土壤缺氧，引起气孔关闭，严重时根系生长和生长点受到抑制。灌溉周期过短时，土壤频繁的干湿交替容易引起土壤松紧度的交替改变，抑制黄瓜根系生长；灌溉周期过长易错过灌水临界期，造成不可逆的生理性缺水损伤^[20]。灌溉方式不仅直接影响黄瓜的生长发育，而且对黄瓜产量也有较大影响。与黄瓜的形态指标和经济指标不同的是，黄瓜产量并不是一直随着灌水量的增加而增加，长期渍水反而会降低黄瓜产量^[21-23]。

黄瓜栽培具体采取哪种灌溉方式，须依据种植模式、土壤类型等实际情况而定。一般而言，设施春黄瓜栽培普遍采用滴灌方式^{[4, 24]}。滴灌是一种可以减少棵间蒸发，降低环境湿度，减缓排湿和灌溉带来的降温作用，使设施环境具有适宜的温、湿度条件和良好的土壤通透性的灌溉方法^{[7, 25-26]}。膜下滴灌是一种设施农业高效节水灌溉技术。侯松泽等^[27]的研究表明与沟灌相比，黄瓜滴灌可节水41.4%，增产23.8%。

笔者研究表明根据黄瓜需水特性和土壤种植类型设计的滴灌控制系统，能解决常规喷灌、漫灌中由于瞬时水量大于土壤渗透力引起的水分和养分流失问题。与常规喷灌相比，设施春黄瓜膜下滴灌水肥一体化技术提高了灌溉用水效率，地上部干物质积累量平均增加9.3%，产量平均增加19.5%。

3.2 氮肥用量对设施春黄瓜产量和氮肥利用率的影响

合理施用氮肥是提高黄瓜产量和氮肥利用率的关键。但是为了片面追求黄瓜高产，化肥尤其是氮肥被盲目大量施用，过量的养分投入增加了成本，降低了收入，也造成土壤环境质量下降^[28-29]。另外，肥料品种选择不合理和施肥方法不当等问题容易造成氮磷钾养分比例失衡，从而导致黄瓜生长障碍，影响黄瓜产量、品质和风味^[30-31]。

张丽莹等^[32]研究结果显示，施氮量对各生育期黄瓜叶片中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均存在显著或极显著交互作用，且氮代谢酶活性随着施氮量的增加而提高，黄瓜叶片中硝态氮和可溶性蛋白质含量也随着施氮量的增加而提高。ALEXIEV等^[33]试验结果表明当氮、磷、钾施用量分别为800、200、200 kg·hm^-2且有机肥为150 t·hm^-2时，黄瓜产量最高，达112 t·hm^-2。但是当施氮量超过一定范围时，增施氮肥对促进黄瓜增产的效果将逐渐降低，而且此时品质会严重下降^[34]。笔者研究中，施氮显著提高了设施春黄瓜的株高、茎粗、叶片数、最大叶长、最大叶宽、单果重、果实纵径和果实横径，增加了光合物质积累，使黄瓜干物质量和氮素累积量明显增加，保证了产量的形成。此外，笔者研究还表明，随着氮肥用量的增加，黄瓜氮肥利用率下降。与滴灌处理相比，喷灌处理氮肥利用率随着施氮量的增加降幅更大。在生产中，不能只看氮肥利用率，因为通过降低氮肥施用量，氮肥利用率很容易就能得到提高，而只有在达到较高目标产量时的高氮肥利用率才具有现实意义。

4 结论

(1) 滴灌促进了黄瓜生长，同等产量水平下，滴灌处理能明显节省氮肥用量。与喷灌相比，滴灌处理设施春黄瓜的茎粗、株高和叶片数均有所增加，平均增幅分别达5.8%、8.5%和14.0%；滴灌提高了黄瓜对干物质的积累，使初瓜期、盛瓜期和末瓜期氮素累积量比喷灌平均提高33.1%、9.4%和16.6%。

(2) 合理的氮肥用量可以有效提高黄瓜果实经济性状，进而提高黄瓜干物质量和氮素累积量。但当滴灌处理氮肥用量超过225 kg·hm^-2时，反而会使黄瓜单果重和果实纵径下降。

(3) 不同灌溉方式下，设施春黄瓜氮肥利用率均随施氮水平的增加而下降，但滴灌条件下黄瓜氮肥利用率随施氮量增加而下降的趋势略缓于喷灌。

参考文献

[1]	孔繁涛, 吴建寨, 李辉尚. 重点蔬菜品种2016年市场分析及2017年市场预测[J]. 农产品市场周刊, 2017(4): 37-38. (0)
[2]	李建勇, 沈海斌, 朱恩, 等. 上海市蔬菜水肥一体化技术应用现状及发展对策[J]. 中国蔬菜, 2016(8): 10-13. (0)
[3]	王丽英, 武雪萍, 张彦才, 等. 适宜施氮量保证滴灌日光温室黄瓜番茄产量降低土壤盐分及氮残留[J]. 农业工程学报, 2015, 31(17): 91-98. WANG Li-ying, WU Xue-ping, ZHANG Yan-cai, et al. Optimal Nitrogen Application Rate to Ensure Cucumber and Tomato Yield With Drip Irrigation in Greenhouse and to Reduce Soil Salinity and Nitrate Residue[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2015, 31(17): 91-98. DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2015.17.012 (0)
[4]	高丽, 李红岭, 王铁臣, 等. 水氮耦合对日光温室黄瓜根系生长的影响[J]. 农业工程学报, 2012, 28(8): 58-64. GAO Li, LI Hong-ling, WANG Tie-chen, et al. Coupling Effect of Water and Nitrogen on Cucumber Root Growth in Solar Greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012, 28(8): 58-64. (0)
[5]	李生平, 武雪萍, 龙怀玉, 等. 负压水肥一体化灌溉对黄瓜产量和水、氮利用效率的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2017, 33(2): 416-426. LI Sheng-ping, WU Xue-ping, LONG Huai-yu, et al. Water and Nitrogen Use Efficiencies of Cucumber Under Negatively Pressurized Fertigation[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2017, 33(2): 416-426. DOI:10.11674/zwyf.16196 (0)
[6]	邢英英, 张富仓, 张燕, 等. 滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量、品质和水氮利用的影响[J]. 中国农业科学, 2015, 48(4): 713-726. XING Ying-ying, ZHANG Fu-cang, ZHANG Yan, et al. Effect of Irrigation and Fertilizer Coupling on Greenhouse Tomato Yield, Quality, Water and Nitrogen Utilization Under Fertigation[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(4): 713-726. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.09 (0)
[7]	GUPTA A J, AHMAD M F, BHAT F N. Studies on Yield, Quality, Water and Fertilizer Use Efficiency of Capsium Under Drip Irrigation and Fertigation[J]. Indian Journal of Horticulture, 2010, 67(2): 213-218. (0)
[8]	KANISZEWSKI S, ELKNER K. Quality of Cucumbers as Affected by Drip Irrigation and Fertigation[J]. Folia Horticulturae, 2002, 14(1): 143-154. (0)
[9]	李静, 张富仓, 方栋平, 等. 水氮供应对滴灌施肥条件下黄瓜生长及水分利用的影响[J]. 中国农业科学, 2014, 47(22): 4475-4487. LI Jing, ZHANG Fu-cang, FANG Dong-ping, et al. Effects of Water and Nitrogen Supply on the Growth and Water Use Efficiency of Cucumber(Cucumis sativus L.) Under Fertigation[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2014, 47(22): 4475-4487. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.22.013 (0)
[10]	王丽英, 张彦才, 李若楠, 等. 水氮供应对温室黄瓜干物质积累、养分吸收及分配规律的影响[J]. 华北农学报, 2012, 27(5): 230-238. WANG Li-ying, ZHANG Yan-cai, LI Ruo-nan, et al. Effects of Water and Nitrogen Supply on Dry Matter Accumulation, Nutrient Uptake and Distribution in Greenhouse Winter-Spring Cucumber[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2012, 27(5): 230-238. (0)
[11]	赵志成, 杨显贺, 李清明, 等. 不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性及水分利用效率的影响[J]. 生态学报, 2014, 34(22): 6597-6605. ZHAO Zhi-cheng, YANG Xian-he, LI Qing-ming, et al. Effects of Different Drip Irrigation Methods Under Plastic Film on Physiological Characteristics and Water Use Efficiency of Protected Cucumber[J]. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(22): 6597-6605. (0)
[12]	鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 3版. 北京: 中国农业出版社, 2000: 265-268. (0)
[13]	毛达如, 申剑波. 植物营养研究方法[M]. 2版. 北京: 中国农业大学出版社, 2005: 83-84. (0)
[14]	ABDALHI M A, CHENG J L, FENG S Y, et al. Performance of Drip Irrigation and Nitrogen Fertilizer in Irrigation Water Saving and Nitrogen Use Efficiency for Waxy Maize (Zea mays L.) and Cucumber (Cucumis sativus L.) Under Solar Greenhouse[J]. Grassland Science, 2016, 62(3): 174-187. DOI:10.1111/grs.2016.62.issue-3 (0)
[15]	SANTOSH S M, SINGH R, SINGH A K, et al. Influence of Drip Lateral Placement Depth and Fertigation Level on Germination, Yield and Water-Use Efficiency of Cucumber (Cucumis sativus)[J]. Indian Journal of Agricultural Sciences, 2016, 86(2): 178-185. (0)
[16]	KAMAL H A, SALLY A M, JERRY L H. Effect of Deficit Irrigation and Fertilization on Cucumber[J]. Agronomy Journal, 2009, 101(6): 1556-1564. DOI:10.2134/agronj2009.0112 (0)
[17]	JOKINEN K, SÄRKKÄ L E, NÄKKILÄ J. Split Root Fertigation Enhances Cucumber Yield in Both an Open and a Semi-Closed Greenhouse[J]. Scientia Horticulturae, 2011, 130(4): 808-814. DOI:10.1016/j.scienta.2011.09.008 (0)
[18]	TVZEL I H, TVZEL Y, ÖZTEKIN G B, et al. Response of Cucumber to Deficit Irrigation[J]. Acta Horticulturae, 2009, 807: 259-264. (0)
[19]	王绍辉. 日光温室黄瓜栽培需水规律及生理机制的研究[D]. 北京: 中国农业大学, 2000. (0)
[20]	乔林然, 胡笑涛, 王文娥. 温室黄瓜产量及品质对亏缺补偿交替灌水模式的响应[J]. 灌溉排水学报, 2014, 33(4/5): 54-57. QIAO Lin-ran, HU Xiao-tao, WANG Wen-e. Response of Yield and Fruit Quality of Cucumber in Greenhouse to Deficit Compensation Alternative Irrigation[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2014, 33(4/5): 54-57. (0)
[21]	曹琦, 王树忠, 高丽红, 等. 交替隔沟灌溉对温室黄瓜生长及水分利用效率的影响[J]. 农业工程学报, 2010, 26(1): 47-53. CAO Qi, WANG Shu-zhong, GAO Li-hong, et al. Effects of Alternative Furrow Irrigation on Growth and Water Use Efficiency of Cucumber in Solar Greenhouse[J]. Transactions of the CASE, 2010, 26(1): 47-53. (0)
[22]	邹志荣, 李清明, 贺忠群. 不同灌溉上限对温室黄瓜结瓜期生长动态、产量及品质的影响[J]. 农业工程学报, 2005, 21(增刊1): 77-81. ZOU Zhi-rong, LI Qing-ming, HE Zhong-qun. Effects of Different Irrigation Maximums on Growth Dynamics, Yield and Quality of Cucumber During Fruit-Bearing Stage in Greenhouse[J]. Transactions of the CASE, 2005, 21(Suppl. 1): 77-81. (0)
[23]	张宪法, 于贤昌, 张振贤. 土壤水分对温室嫁接和非嫁接黄瓜生长与生理特性的影响[J]. 应用生态学报, 2002, 13(11): 1399-1402. ZHANG Xian-fa, YU Xian-chang, ZHANG Zhen-xian. Effect of Soil Water on the Growth and Physiological Characteristics of Grafted and Non-Grafted Cucumber in Greenhouse[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2002, 13(11): 1399-1402. DOI:10.3321/j.issn:1001-9332.2002.11.009 (0)
[24]	陈金平, 刘祖贵, 段爱旺, 等. 温室黄瓜叶面积扩展与光合特性对土壤水分的响应研究[J]. 中国生态农业学报, 2007, 15(1): 91-95. CHEN Jin-ping, LIU Zu-gui, DUAN Ai-wang, et al. Response of Leaf Area Expansion and Photosynthetic Characteristics of Cucumber to Soil Water Status in Greenhouse[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2007, 15(1): 91-95. (0)
[25]	JAYAKUMAR M, JANAPRIYA S, SURENDRAN U. Effect of Drip Fertigation and Polythene Mulching on Growth and Productivity of Coconut (Cocos nucifera L.), Water, Nutrient Use Efficiency and Economic Benefits[J]. Agricultural Water Management, 2017, 182: 87-93. DOI:10.1016/j.agwat.2016.12.012 (0)
[26]	MADHAVA C K, SURENDRAN U. Study on Factors Inffluencing the Adoption of Drip Irrigation by Farmers in Humid Tropical Kerala, India[J]. International Journal of Plant Production, 2016, 10(3): 347-364. (0)
[27]	侯松泽, 张书, 张玉红. 保护地滴灌黄瓜节水灌溉模式试验研究[J]. 黑龙江水利科技, 2001(4): 11-13. (0)
[28]	INDU S G S, BUTTAR A S B. Drip Irrigation and Fertigation Improves Economics, Water and Energy Productivity of Spring Sunflower (Helianthus annuus L.) in Indian Punjab[J]. Agricultural Water Management, 2017, 185: 58-64. DOI:10.1016/j.agwat.2017.02.008 (0)
[29]	张丽莹, 王荣莲, 张俊生, 等. 水肥耦合对温室无土栽培水果黄瓜叶片糖含量及其相关酶活性的影响[J]. 华北农学报, 2011, 26(2): 163-169. ZHANG Li-ying, WANG Rong-lian, ZHANG Jun-sheng, et al. Effects of Water and Fertilizer Coupling on Soluble Sugar Content and Sucrose Metabolizing Enzymes Activities in Fruit Cucumber Leaves Under Solution Culture in Greenhouse[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2011, 26(2): 163-169. DOI:10.7668/hbnxb.2011.02.035 (0)
[30]	李若楠, 张彦才, 黄绍文, 等. 节水控肥下有机无机肥配施对日光温室黄瓜-番茄轮作体系土壤氮素供应及迁移的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(3): 677-688. LI Ruo-nan, ZHANG Yan-cai, HUANG Shao-wen, et al. Effects of Combined Application of Organic Manure and Chemical Fertilizers on Soil Nitrogen Availability and Movement Under Water and Fertilizer Saving Management in Cucumber-Tomato Double Cropping System[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2013, 19(3): 677-688. DOI:10.11674/zwyf.2013.0319 (0)
[31]	诸海焘, 李建勇, 朱恩, 等. 水肥一体化条件下设施黄瓜的氮磷钾吸收分配规律研究[J]. 上海农业学报, 2017, 33(1): 74-78. ZHU Hai-tao, LI Jian-yong, ZHU En, et al. Study on the Absorption and Distribution of Nitrogen, Phosphorus and Potassium of Cucumber in Protected Cultivation of Integral Control of Water and Fertilization[J]. Acta Agriculturae Shanghai, 2017, 33(1): 74-78. (0)
[32]	张丽莹, 王荣莲, 张俊生, 等. 水肥耦合对温室无土栽培黄瓜氮代谢的影响[J]. 园艺学报, 2011, 38(5): 893-902. ZHANG Li-ying, WANG Rong-lian, ZHANG Jun-sheng, et al. Effects of Water and Fertilizer Coupling on Nitrogen Metabolism of Cucumber Under Soilless Culture in Greenhouse[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2011, 38(5): 893-902. (0)
[33]	ALEXIEV N, RANKOV V. The Effect of Intensive Organ-Mineral Fertilization on the Yield of Greenhouse Cucumber and the Mineralization of Nitrogen-Containing Organic Compounds in Soil[J]. Journal of Applied Physics, 1997, 70(2): 793-797. (0)
[34]	徐坤范, 李明玉, 艾希珍. 氮对日光温室黄瓜呈味物质、硝酸盐含量及产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(5): 717-721. XU Kun-fan, LI Ming-yu, AI Xi-zhen. Effect of Nitrogen on Taste Compounds, Nitrate and Yield of Cucumber in Solar-Greenhouse[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2006, 12(5): 717-721. DOI:10.11674/zwyf.2006.0519 (0)