基于产量品质和水肥利用效率西瓜滴灌水肥制度

0 引 言

随着生活水平提高，人们对果菜需求量增加，设施园艺产业蓬勃发展，中国设施园艺产量和数量均居世界第一，已成为优势产业[1]。与此同时，水资源稀缺和土壤次生盐渍化现象日趋严重[2]，过量施肥[3]和不合理灌溉[4]现象仍普遍存在，这不仅浪费了水肥资源，提高了裂果、坏果比例，对水肥利用效率、产量和品质产生了消极影响，还增加了病虫害的发生几率，降低了土壤保水保肥能力。因此，实现大棚蔬菜量化管理对蔬菜生产具有至关重要的作用。

西瓜色泽鲜艳，营养丰富，且栽培时间短，收益高，深受人们喜爱[5]。由于其水肥需求量大，过量施肥与不合理灌溉现象严重，加强西瓜水肥管理刻不容缓[3-5]。滴灌施肥可根据西瓜不同生育期对水肥需求不同，分阶段将水肥精准输送到西瓜根部土壤[6]，有效减少农业用水[2]和蔬菜生产体系氮淋溶[7]。Erdem等[8]发现适当降低灌水量可降低果皮厚，也提高西瓜可溶性糖和固形物含量。杨小振等[5]发现在N-P2O5-K2O分别按照 202.18 kg/hm2，灌水量按照900 m3/hm2时，西瓜水分利用效率、产量和品质均达到较高水平。郑健等[9]发现小型西瓜在苗期、开花坐果期、膨瓜期和成熟期分别采用0.75Ep（Ep为蒸发皿蒸发量）、0.75Ep、1.25Ep、1.00Ep作为灌水标准时，可同时获得最高产量和最大水分利用效率。但若要同时达到优质、高产、节水、节肥，科学的评价体系必不可少。

西瓜水肥利用效率、产量和品质衡量标准各不相同，但又相互影响。仅凭单一指标无法确定西瓜的最优水肥处理，因此通过主层次分析法[10]、客观熵权法[11]得到水肥利用效率、产量和品质权重，根据基于博弈论的组合赋权法[12]得到综合权重，然后根据近似理想法[13]从优质、高产、节水、节肥四方面出发，确定西瓜水肥投入综合评价值，旨在达到大棚西瓜水肥量化管理目标，从而实现以关中塿土栽培为主的西瓜精准化高效化生产。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年3—6月在杨凌示范区揉谷设施农业基地非对称大跨度塑料大棚进行（108°07′ E，34°28′ N），年均温约12.7℃，年均日照约2 163.8 h，年均降雨量649 mm，年均蒸发量约1 389 mm。大棚长100 m，跨度17 m，脊高4 m，东西走向。土壤类型为关中塿土，土壤质地为壤土，pH值为7.89，硝态氮84.19 mg/kg，有效磷21.47 mg/kg，有效钾183.96 mg/kg。0～100 cm土壤田间持水率为22%～25%，凋萎含水率为8.3%。棚内光照均匀，光照强度和空气温湿度均用物格（ZDR-20 j，Instruments Co.，Ltd.，中国）检测记录。

供试西瓜品种为早佳8424，基肥为活性有机肥（硝态氮451.23 mg/kg，有效磷25.82 mg/kg，有效钾5.86 mg/kg，佳果多，台湾佳果多实业有限公司），整地前均匀撒施48 000 kg/hm2。滴灌追施复合肥为新型高浓度三元素水溶肥，N、P、K有效质量分数均为19%（优果多，台湾共享农业生技股份有限公司）。

采用多功能底吸泵装置滴灌施肥，由输水管道、水源、施肥罐、多功能底吸泵、水表等组成。滴灌带直径16.0 mm，壁厚0.2 mm，滴水口间隔30 cm，滴水口流量1.5 L/h。

1.2 试验设计及对应灌溉施肥量

本试验水、肥2因子各设置5水平，其正交旋转组合设计方案见表1，各重复3次。T9～T16是同一处理的重复，重复间差异体现棚内位置不同环境差异产生的误差。试验小区位于棚中央偏南，与棚南端相距2 m，东西侧各设有2行保护行，棚四周无遮挡。将西瓜生育期划分4个阶段[2]：苗期（3月25日—4月3日）、开花坐果期（4月4日—4月22日）、膨瓜期（4月23日—5月16日）、成熟期（5月17日—6月5日）。根据西瓜不同生育阶段需水规律，采用西瓜需水系数（Kc）和200 mm蒸发皿累计蒸发量（EP-20）的乘积计算西瓜蒸腾需水量（Evapotranspiration，ETc），苗期Kc=0.4、开花坐果期Kc=0.8、膨瓜期Kc=1.6、成熟期Kc=0.8[2]。依据式（1）确定灌水量[14]：

式中Ir为灌水量，mm；ETc为西瓜蒸腾需水量，mm；Kcp为西瓜—皿系数；A为灌溉水量控制面积，m2。

表1 西瓜试验方案设计Table 1 Watermelon experimental design处理Treatment编码组合Coding combination灌水量Irrigation level施肥量Fertilization level T1(1，1) T2(1，-1) T3(-1，1) T4(-1，-1) T5(1.414，0) T6(-1.414，0) T7(0，1.414) T8(0，-1.414) T9(0，0) T10(0，0) T11(0，0) T12(0，0) T13(0，0) T14(0，0) T15(0，0) T16(0，0)

依据式（2）确定施肥量：

式中F为施肥量，kg/hm2；Kf为施肥系数，Fy为目标产量法[15]确定的施肥量，kg/hm2。

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