水肥藕合对硒砂瓜产量和品质的影响

摘要 ［目的］探究宁夏中部干旱带膜下滴灌条件下种植硒砂瓜适宜的水肥组合模式。［方法］以当地主栽品种“金城5号”为供试材料，设置3个灌溉梯度和3个施肥水平，共计9个处理，测定不同处理下硒砂瓜的生长指标、果实纵径和横径、产量及品质指标。通过主成分分析筛选关键指标，评价灌水量和施肥量对硒砂瓜各项指标的影响。［结果］硒砂瓜的产量和品质均受灌水量、施肥量及水肥交互效应的影响，且水肥交互效应的影响高于灌水量和施肥量。W2F2处理产量、中心和边际可溶性固形物含量显著提高，中边差较小，硒砂瓜甜度均匀，提高了硒砂瓜口感和品质。基于主成分分析将品质指标、产量、灌溉水分利用效率和肥料偏生产力12项指标转换为2个独立的综合指标，其累计贡献率高达89.244%。W2F2处理的水肥耦合效应综合得分最高。［结论］宁夏中部干旱带硒砂瓜适宜的水肥组合模式是灌水定额为210 m3/hm2、施肥定额为300 kg/hm2。

关键词 灌溉；肥料；灌溉水分利用效率；肥料偏生产力；主成分分析

中图分类号 S 275.6  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）20-0039-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.20.009

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The Effect of Water Fertilizer Coupling on the Yield and Quality of Selenium Sand Melon

SHI Su-qi  ZHENG Shu-xin2， JIAO Bing-zhong 3 et al

（1. The Scientific Research Institute of the Water Conservancy of Ningxia，Yinchuan， Ningxia 750021; 2.Agricultural Technology Promotion Service Center in Shapotou District，Zhongwei， Ningxia 755099; 3.Ningxia Dry Farming， Water Saving and Efficient Agricultural Engineering Technology Research Center， Yinchuan， Ningxia 750021）

Abstract ［Objective］In order to investigate the suitable water-fertilizer combination pattern for selenium melon grown under drip irrigation in the arid zone of central Ningxia. ［Method］The local main cultivar “Jincheng 5” was used as the test material， and three irrigation gradients and three fertilizer levels were set up， with a total of nine treatments， to determine the growth indexes of selenium squash， fruit longitudinal and transverse diameters， yields and quality indexes of selenium squash under different treatments. The key indexes were screened by principal component analysis to evaluate the combined effects of irrigation volume and fertilizer application on the indexes of selenium melon. ［Result］The results show that irrigation volume， fertilizer application rate， and water-fertilizer interaction effect all affected the yield and quality of selenium melon to different degrees， and the water-fertilizer interaction effect was higher than that of irrigation volume and fertilizer application rate. The W2F2 treatment significantly increased the yield of selenium melon， the content of central and marginal soluble solids， reduced the middle and marginal differences， and made the selenium melon sweetness uniform， which improved the taste and quality of selenium melon. Based on the principal component analysis， 12 indicators of quality index， yield， irrigation water use efficiency and fertilizer bias productivity were converted into 2 independent composite indicators， whose cumulative contribution was as high as 89.244%. The W2F2 treatment had the highest composite score of water-fertilizer coupling effect. ［Conclusion］The suitable water-fertilizer combination pattern for selenium melon in the central arid zone of Ningxia was an irrigation watering rate of 210 m3/hm2 and a fertilizer application rate of 300 kg/hm2.

Key words Irrigation;Fertilizer;Irrigation water use efficiency;Fertilizer bias productivity;Principal component analysis

宁夏以其丰富的日照资源和显著的昼夜温差，为西瓜的种植提供了得天独厚的自然优势。硒砂瓜作为宁夏特色经济作物之一，其独特的旱作种植模式确保了产量与品质，成为宁夏农业经济的亮点［1］。然而，管理模式不当导致水肥资源浪费严重，还增加了病虫害的发生几率［2］。因此，开展膜下滴灌条件下硒砂瓜灌溉与施肥制度研究显得至关重要。水肥是作物生长与产量提升不可或缺的物质基础［3-4］，只有协调好水肥关系才能提高作物的产量、品质和生产效益［5-6］。水分是激发肥效的关键驱动力，而肥料则是解锁水土系统生产潜能的关键钥匙［7］，两者相互作用产生的结果称之为水肥耦合效应，这是实现高效农业生产的重要因素［8］。滴灌技术根据西瓜不同生长阶段对水肥的具体需求，实现水肥的精准分阶段供应［9］，这种精准管理不仅有效节约了农业用水［10］，还可以降低蔬菜生产体系中氮素的淋溶损失［11］。Erdem等［12］研究表明，适当降低灌水量不仅可以减小果皮厚度，还能显著提升西瓜可溶性糖和固形物含量，从而改善西瓜品质。杨小振等［13］研究表明，灌水量900 m3/hm2，N、P2O5、K2O施用量分别为163.05、66.85、202.18 kg/hm2时，西瓜水分利用效率、产量及品质均较高。Abdelkhalik等［14］研究表明，在西瓜成熟期适当减少灌水量可以有效提高果实色度，若水是限制因素时，灌溉量是需水量的75%和50%均可达到适销产量。郑健等［15］研究结果显示，西瓜灌水量在苗期、开花坐果期、膨瓜期和成熟期分别采用0.75、1.25、1.00 Ep（其中Ep代表蒸发皿蒸发量）时，能够同时实现产量和水分利用效率的最大化。

评估西瓜的产量、品质及水肥利用效率的标准各有侧重，但又紧密联系。鉴于单一指标难以全面衡量西瓜在水肥处理下的最优效果，笔者采用主成分分析法［16］分析水肥利用效率、产量和品质的权重分配。为了获得更加全面和均衡的评估，笔者结合组合赋权法［17］计算综合权重，再依据近似理想法［18］从优质、高产、节水、节肥4个维度出发，确定西瓜水肥投入综合评价值。该评估体系旨在实现西瓜水肥管理的量化与精准化，从而推动宁夏干旱地区硒砂瓜高效化生产，进而促进农业可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年4—7月在宁夏中卫市沙坡头区兴仁镇团结村试验站（105°18′11″E，36°51′30″N）进行，该地区是宁夏中部干旱带核心区，年降水量179.6～367.4 mm，年蒸发量1 829.6～1 947.1 mm，年平均气温在7.35～9.50 ℃，年无霜期159～169 d，全年日照时数2 800 h。降水量主要集中在6—8月，占全年降水量的60%。试验区土壤pH、全盐含量等指标检测结果见表1。在试验田选取3处取样点，采用环刀法测定土壤容重和田间持水量，取样深度20、40、60 cm，测得试验区0～60 cm平均土壤容重为1.30 g/cm3，田间持水量为18.8%，测定结果见表2。

试验区4—7月有效降雨量合计为46.4 mm，其中6月降雨量占生育期降雨量的39%，7月降雨量占生育期降雨量的61%，降雨时间分布不均衡，硒砂瓜成熟采收期降雨量较多。2020年硒砂瓜生育期气象资料及降雨量见图1。

1.2 试验设计

试验西瓜供试品种为“金城5号”，2023年5月6日种苗。采用2因素3水平试验方法，设置3种灌溉定额150 m3/hm2（W1）、210 m3/hm2（W2）、270 m3/hm2（W3），3种施肥定额150 kg/hm2（F1）、300 kg/hm2（F2）、450 kg/hm2（F3），试验共9个处理，每个处理3次重复，共27个处理小区，试验设计见表3。采用完全试验，西瓜全生育期灌溉施肥制度设计见表4。

该试验南北向种植，硒砂瓜株距1.6 m，行距1.8 m，试验布置为1管1行，每行共种植40株硒砂瓜，2行为1个处理小区，滴灌带布设区面积约为0.46 hm2，种植密度为3 465株/hm2。试验采用滴头间距1.6 m，流量为1.6 L/h的滴灌带。为保证移栽苗的成活率，苗期所有处理灌水30 m3/hm2。播前用耕地机翻耕土地，并统一施基肥，后期追施大量元素水溶肥，西瓜全生育期施肥设计见表4。整个生育期共追肥3次，前2次肥料氮、磷、钾配比为N∶P2O5∶K2O=32∶8∶10，第3次配比为5∶2∶8。其他田间管理措施与一般大田相同。

1.3 观测指标及方法

1.3.1

作物生长指标。测定蔓长、叶片数、横径、纵径。不同处理定点取3株进行监测，3次重复，采用钢卷尺测量蔓长，从主蔓顶端到主茎靠近地表处的长度。通过人工査数来确定叶片数。采用钢卷尺测量硒砂瓜横径、纵径，计算果形指数（纵径与横径的比值）。

1.3.2 产量。在硒砂瓜成熟采收期，用电子秤分别按小区测定单瓜重和产量。

1.3.3 品质测定。果实可溶性固形物采用RHBO-90型手持折射仪测定，有机酸含量采用0.1 mol/L NaOH滴定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，VC含量采用钼蓝比色法测定。

1.3.4

气象要素。监测降雨、风速和风向、气温、地温、相对空气湿度、太阳辐射。安装小型气象站，自动气象站1 h采样1次，并自动将采集的数据储存到模块内，可用计算机随时导出数据。

1.3.5

灌溉水分利用效率（irrigation water use efficiency，IWUE）。计算公式见下：