不同水分处理对无土栽培黄瓜光合特性的影响

于晓蕾，夏海波，许 静

（1.山东省水利科学研究院，山东 济南250014；2.济南市水利工程服务中心，山东 济南250100）

近年来，山东省设施蔬菜产业发展迅速，无土栽培因其栽培基质更换方便，重茬种植影响小、节约水肥、保护环境、商品价值高等原因，越来越受到蔬菜种植户的欢迎。

黄瓜具有产量高和需水、需肥量大的特点[1]，为山东省夏天常用菜蔬之一，也是无土栽培蔬菜的主栽品种，采用无土栽培模式种植后，相对于传统的土栽模式，作物生长环境发生了变化，势必对作物的光合作用产生影响。国内学者针对黄瓜的光合作用开展了较多研究，如李怀平等认为土壤含水率为田持80%～85%灌水下，限处理下黄瓜光合速率和叶绿素含量均较农民经验灌溉显著提高[2]；邹志荣等认为控制灌水范围在85%～90%的灌水上下限较90%～100%田间持水量灌溉上下限处理而言，黄瓜产量、品质和水分利用效率具有较好效果[3]。

本试验以黄瓜为试材，在无土栽培条件下设置不同的灌水处理，以土栽农民经验灌溉灌水量为对照，研究了无土栽培条件下灌水量对黄瓜叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度等光合参数的影响，以期为无土栽培黄瓜生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

试验于2019年6月~2020年10月在莱芜市栖龙湾村蔬菜基地大棚内的无土栽培种植沟内进行。供试黄瓜品种为津优35。固体基质采用草炭、蛭石、珍珠岩、椰糠、牛粪发酵物等成分组成。

1.2 试验方法

将黄瓜生长期划分为2个试验阶段，分别为定植~开花坐果期和采收成熟期。在定植~坐果期，基质上限为田间持水率的100%，下限为田持的70%；采收成熟期水分上限为田持100%和85%，下限为田持55%、65%和75%，以土栽农户一般灌溉、施肥为对照处理。试验共设7个处理，各阶段基质含水量上、下限见表1。

表1 黄瓜大田试验处理%

每个试验小区布置6个无土栽培种植沟，种植沟为梯形，上口宽40 cm，下口宽30 cm，深40 cm。沟内铺设0.12 mm厚的塑料薄膜作为隔水层与周围土壤隔开，沟内填满基质。每条种植沟布置2条滴灌管。滴灌管置于基质表层，每两条一组，组内滴灌管间距0.4 m。沟内布置TRIME有机水分测管，测管长50 cm，底部与隔水薄膜接触，上部露出基质10 cm。

1.3 测定项目及统计分析

选取晴天上午光照充分且相对稳定的时间，用LCpro+光合仪测定叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）等光合参数。每个小区选择生长健壮的具有普遍代表性的3株植株自上向下数第三花序下面完好叶片的中部小叶进行测量。数据分析处理采用SPSS数学分析软件和Excel完成。

2 结果与分析

2.1 对黄瓜叶片蒸腾速率的影响

图1为不同基质水分下限对开花~采收成熟期黄瓜叶片蒸腾速率的影响。由图1可知，基质水分上限为田持100%的三个处理（T1、T2、T3）的黄瓜叶片蒸腾速率要高于基质水分上限为田持85%的三个处理（T4、T5、T6）。T1、T2、T3等三个处理呈现明显的单峰曲线。T4、T5、T6和ck曲线变化较缓。

图1 不同基质水分下限对黄瓜叶片蒸腾速率的影响

当相同水分下限条件下，水分上限较高的处理的黄瓜叶片的蒸腾速率高于其他处理，且随着基质上下限差额的增大而增大。基质水分下限为55%的两个处理（T1、T4），在观测期内T1的叶片蒸腾速率比T4平均高36.2%；基质水分下限为65%的两个处理（T2、T5），在观测期内处理T2的叶片蒸腾速率比T5平均高54.3%；基质水分下限为75%的两个处理（T3、T6），在观测期内T3的叶片蒸腾速率比T6平均高63.4%。

CK（土栽）的蒸腾速率在观测期内均低于大部分无土栽培处理，在采收成熟前期，土栽的中午黄瓜叶片蒸腾速率低于除T6处理之外的其他处理，至采收成熟中期，土栽处理的叶片蒸腾均低于其他处理。观测期内的叶片平均光合速率，土栽处理（CK）分别比T1、T2、T3、T4、T5和T5低102%、85%、60.8%、48.6%、19.9%和-1.59%。

在无土栽培条件下黄瓜同样可通过适当控制基质的水分上、下限含量来调节黄瓜叶片的蒸腾速率。

2.2 对黄瓜叶片光合速率的影响

图2为不同基质水分下限对开花~采收成熟期黄瓜叶片光合速率的影响。各处理光合速率的全生育期变化趋势基本相似。观测期内，黄瓜叶片光合速率表现出前期大，中期小，后期又增大的变化规律。土栽对照处理的黄瓜叶片光合速率低于无土栽培各个处理。基质水分上限为100%的三个处理（T1、T2和T3）平均光合速率大于基质水分上限为85%的处理（T4、T5、和T6）。观测期内T1、T2和T3三个处理的光合速率平均值分别比T4、T5、和T6高11.6%、14.9%和15.0%。

图2 不同基质水分下限对黄瓜叶片光合速率的影响

2.3 对黄瓜叶片气孔导度的影响

图3为不同基质水分下限对开花~采收成熟期黄瓜叶片气孔导度的影响。观测期内黄瓜叶片气孔导度呈现出双峰曲线，黄瓜苗期主要以营养生长为主，需水量较小，气孔导度相对较小，进入采收成熟期后，黄瓜生长需水量增大，气孔导度达到全生育期最大值，此后各处理的气孔导度逐步减少。总体趋势表现出，相同水分下限处理条件下，叶片气孔导度随着基质水分控制上限增加而增加。同时相同水分上限处理的条件下，叶片气孔导度随基质水分控制下限的增加而减少，即T1、T2、T3在不同生育阶段的叶片气孔导度均大于相同土壤水分下限的处理T4、T5、T6，且观测期内的气孔导度平均值显示T1＞T2＞T3、T4＞T5＞T6。黄瓜叶片对照处理的气孔导度介于基质水分上限100%和85%的处理之间。

图3 不同基质水分下限对黄瓜叶片气孔导度的影响

3 结论与讨论

试验结果显示：

1）观测期内，当基质水分上限为田持100%时黄瓜叶片平均蒸腾速率和光合速率要高于基质水分上限为田持85%处理。土栽处理的光合速率和蒸腾速率在观测期内均低于大部分无土栽培处理。

2）在无土栽培条件下黄瓜同样可通过适当控制基质的水分上、下限含量来调节黄瓜叶片的蒸腾速率。当相同水分下限条件下，黄瓜叶片的蒸腾速率随着基质上下限差额的增大而增大。

3）观测期内，黄瓜叶片光合速率表现出前期大，中期小，后期又增大的变化规律，叶片气孔导度呈现出双峰曲线。