水氮耦合对沙培黄瓜叶片抗氧化酶及水氮利用的影响

马新超，轩正英，闵昊哲，齐志文，成宏宇，谭占明，王旭峰

（1.塔里木大学园艺与林学学院 新疆 阿拉尔 843300；2.塔里木大学南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室 新疆 阿拉尔 843300；3.塔里木大学机械电气化工程学院 新疆 阿拉尔 843300）

0 引 言

新疆南疆地区由于其独特的地理气候环境及丰富的光热资源，已成为非耕地设施农业发展的主要地区，大力推广设施园艺基质栽培技术，推广应用简便、适用、可操作性强的基质产品是推动新疆非耕地设施农业可持续发展的重要途径[1]。而沙培由于其基质易得、生产成本低、消毒彻底等优势[2]在新疆发展迅速并形成了一定规模，但沙培的水肥管控技术并不完善，农业生产者为了达到高产的目标盲目采用大水大肥的管理模式，因此，明确作物生长发育过程中的水氮耦合效应是当前沙培技术发展中亟需解决的问题。

水分和氮素是黄瓜生长发育必不可少的因素，同时也是可以人为调控的，已有的对黄瓜水氮耦合效应的研究主要集中在植株生长状况、光合生理、水氮利用、产量及品质等方面[3-10]，对生理酶类指标影响的研究较少[11]。叶片酶类在作物同化物代谢、逆境应激响应、养分代谢等方面具有重要的调节功能，可作为生理代谢能力的指示剂[12]，水分和氮素的合理配施能够充分发挥叶片酶功能的耦合效应，促进黄瓜各器官协调生长，是提高产量和水肥利用效率的关键[13]。已有研究[14]表明，植物遭受逆境胁迫或在衰老过程中，细胞内活性氧产生与清除的平衡会遭到破坏，积累起来的活性氧就会对细胞造成伤害。当胁迫程度较轻时，SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)和CAT(过氧化氢酶)可通过酶活力升高来清除体内产生的活性氧，使其不至对植物造成伤害。但随着干旱程度的增加，这种平衡体系被破坏，使膜结构损伤，活性氧清除系统中的SOD、POD 和CAT 活性下降，膜脂过氧化产物MDA(丙二醛)含量升高，并导致叶片内可溶蛋白和叶绿素含量下降[15]。刘树堂等[16]研究表明水分是影响玉米SOD、CAT、Pro（脯氨酸）、MDA 的最重要因素，肥料次之。张迪等[17]研究指出水氮对MDA含量及保护性酶活性具有较强的耦合调控效应，在干旱条件下，适当增施氮肥，或在氮素亏缺条件下，保证灌溉，可有效降低叶片MDA含量、提高叶片保护性酶的活性，促进叶片细胞的生理活性。韦泽秀等[18]研究表明产量随肥料和土壤含水率增加而增加，中水高肥处理在得到较高黄瓜产量的同时节约了水肥资源。但有关水氮耦合对沙培黄瓜抗氧化酶活性及水氮利用的系统研究鲜见报道。因此，本试验设置施氮量和灌水水平两因素并采用二次饱和D-最优设计进行田间试验，动态测定了沙培黄瓜叶片SOD、POD 和CAT 活性，MDA和Pro含量，并统计了黄瓜产量计算得出水分利用效率和氮肥偏生产力，探讨沙培黄瓜叶片抗氧化酶及水氮利用对水氮耦合的响应特征，寻求较优的水氮运筹方案，为温室沙培黄瓜水氮优化管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概括

试验在塔里木大学园艺试验站（81°17’E，40°32’N）7号节能型日光温室内进行，水氮处理期间温室内温湿度由RR-9100 自动气象站实时监测，如图1所示，日平均温度在20～30 ℃之间，湿度在50%～70%之间；供试黄瓜品种为“优胜美”水果黄瓜；于2021年3月初育苗，黄瓜苗长至3 叶1 心时定植，待缓苗5 d 后进行水肥处理，7月下旬拉秧；栽培基质为粗沙，其理化性质为：有机质6.53 g/kg、全氮1.29 g/kg、全磷0.24 g/kg、全钾0.46 g/kg、碱解氮6.61 mg/kg、速效磷8.01 mg/kg、速效钾38.34 mg/kg、硝态氮含量0.12 mg/kg、铵态氮含量3.32 mg/kg、pH 值7.49、EC值3.16 uS/cm。试验采用槽式栽培，栽培槽底部铺有塑料薄膜以防止水肥渗漏，每个小区面积0.5 m×2.6 m=1.3 m2，深0.4 m，南北走向，设定株距为0.25 m，大行距为0.6 m，小行距0.3 m，进行双行栽培，每小区定植20株黄瓜，每公顷保苗5 万株；设7个处理，每个处理3次重复，共计21个小区和420株黄瓜，温室东西两侧各设一行保护栽培槽。

图1 温室内日平均温湿度变化Fig.1 The daily average temperature and humidity change inthe greenhouse

1.2 试验设计

试验设置灌水水平和施氮量二因素，采用二次饱和D-最优设计（p=2 的6 点设计），并加设了一个处理T7 最高码值处理，该处理只作参照，不参加回归分析，以保持原方案的优良性，为便于描述各处理，将灌水水平的-1 和1 码值定义为低水和高水、其他靠近0的码值定义为中水，施氮量的定义同理。试验设计具体方案见表1。

表1 黄瓜水氮耦合试验设计方案Tab.1 Design scheme of water-nitrogen coupling experiment for cucumber

灌水上限最大值设为田间持水量的100%，最小值设为田间持水量的65%；土壤水分下限为每天早上8∶00时测得的各处理的实际基质含水率，基质含水率用DM-300土壤水分速测仪实时测定，并每隔20 d 采土用烘干法校准，当土壤含水率接近或降低至灌水下限60%时进行灌溉，灌水量依公式（1）计算。试验所用大量元素肥料分别为尿素（含N 46%）、磷酸二氢钾（含P2O551%）和硫酸钾（含K2O 50%），依据基质中的养分含量及养分平衡原则[19]设定磷钾肥用量分别为290 kg/hm2和800 kg/hm2，氮磷钾肥料均做追肥随水施入，每隔5 d施肥一次，共计追施20 次，各处理氮肥每次等量施入，前7 次每次施入磷肥的7%，钾肥的3%，剩余磷钾肥每次等量施入，并视植株生长情况适时适量喷施微量元素。

式中：r为土壤容重，为1.61 g/cm3；p为土壤湿润比，取100%；h为灌水计划湿润层，取0.35 m；θf为田间持水量，为14.02%；q1、q2为分别为土壤水分上限、土壤水分下限（以相对田间持水量的百分比表示）；η为水分利用系数，滴灌取0.9。

1.3 测定指标及方法

（1）叶片生理指标：分别于黄瓜苗期、花期、初瓜期、盛瓜期、末瓜期即将结束时进行采样，每处理选取长势一致的植株9株，摘取自上而下第四片完全展开的叶片，将叶片带回试验室擦拭干净后剪碎，用锡箔纸包裹好后，迅速过液氮放入超低温冰箱内保存，待5个时期叶片样品采集完成后进行各指标的测定。SOD、POD和CAT活性均使用ELISA酶联免疫检测试剂盒（江苏科特）进行测定，MDA 含量采用硫代巴比妥酸法[20]测定，Pro含量用酸性水合茚三酮法[20]测定。

（2）产量和水氮利用：从黄瓜根瓜坐住至拉秧，对采收的黄瓜果实使用百分之一天平直接称重，统计每小区的产量，并折算每公顷产量；水氮处理后记录各处理每次灌水量并折算每公顷灌水量；水分利用效率和氮肥偏生产力分别由下式计算。

式中：PFPN为氮肥偏生产力，kg/kg；Y为产量，t/hm2；N为施氮量，kg/hm2。

式中：WUE为水分利用效率，kg/m3；ET为作物耗水量，m3/hm2；因本试验无外界的水分供给，作物耗水量即灌水量。

1.4 数据分析

用DPS 7.05 软件对各项指标进行方差分析和回归分析，选取LSD多重比较进行方差分析（P＜0.05）；用Origin 2021制图；用Excel 2019制表。

2 结果与分析

2.1 水氮耦合对沙培黄瓜叶片抗氧化酶活性的影响

2.1.1 水氮耦合对沙培黄瓜叶片SOD活性的影响

不同生育期各处理叶片SOD活性如图2所示，各处理叶片SOD 活性在整个生育期内呈单峰曲线变化，从苗期开始增加至盛瓜期时达到峰值而后下降。各生育期叶片SOD 活性最高的均为处理T4，最低的均为低水低氮的处理T1，同时高水低氮的处理T2在各生育期内叶片SOD 活性仅高于处理T1而低于其他各处理，可见低施氮量对沙培黄瓜叶片SOD 活性的增加产生了抑制。在同一灌水水平下，除末瓜期外各生育期叶片SOD 活性均为T3＞T1，T6＞T7＞T2，表明增施氮肥能够提升叶片SOD 活性，但过量施氮反而会使SOD 活性有所下降，末瓜期时叶片SOD 活性表现为T3＞T1，T7＞T6＞T2，高水高氮的处理T7 排名发生了变化，这可能是由于黄瓜末瓜期对养分需求较大所导致的。在同一施氮量下，花期、盛瓜期和末瓜期黄瓜叶片活性均为T2＞T1，T5＞T7＞T3，表明叶片SOD 活性随灌水水平提高的变化趋势同施氮量的一致，增加灌水水平能够提升叶片SOD 活性，但过高的灌水水平会使SOD 活性有所下降，花期和初瓜期时黄瓜叶片活性表现为T2＞T1，T5＞T3＞T7，低水高氮的处理T3排名发生了变化，并且处理T3的叶片SOD 活性在各生育期内均高于低氮处理的T1 和T2，表明在本试验中施氮量是影响叶片SOD 活性的主要因素，在黄瓜生育前期，低灌水水平下增施氮肥能够满足植株的正常生理代谢活动。灌水水平和施氮量均处于中等水平的处理T4 在全生育期内获得最高的叶片SOD 活性，表明灌水水平和施氮量或高或低都不利于叶片SOD 活性的提升，适宜的水氮耦合方案才能获得较高的叶片SOD活性。

图2 水氮耦合对沙培黄瓜叶片SOD活性的影响Fig.2 Effects of water-nitrogen coupling on SOD activity in leaves of sand-cultivated cucumber

2.1.2 水氮耦合对沙培黄瓜叶片POD活性的影响

不同生育期各处理叶片POD活性如图3所示，各处理叶片POD 活性在整个生育期内整体上呈现出上升趋势，在幼苗期时最低，为1 832.70～2 076.59 U/(g·h)，到盛瓜期和末瓜期时升高到最大值2 619.59～3 407.16 U/(g·h)。苗期、初瓜期和末瓜期时叶片POD 活性最高的是处理T5，花期和盛瓜期时叶片POD活性最高的是处理T4，低施氮量下的处理T1和T2在各生育期内叶片POD 活性均低于其他处理，可见低施氮量会抑制沙培黄瓜叶片的POD 活性。在同一灌水水平下，除末瓜期外各生育期叶片POD 活性均为T3＞T1，T6＞T7＞T2，表明增施氮肥能够提升叶片POD 活性，但过量施氮反而会使POD 活性有所下降，末瓜期时叶片POD 活性表现为T3＞T1，T7＞T6＞T2，高水高氮的处理T7 排名发生了变化，这可能是由于黄瓜末瓜期对养分需求较大所导致的。在同一低施氮量下，处理T1 和T2 的各生育期叶片POD 活性无显著差异，可见低施氮量下无论灌水水平的高低都已经对叶片POD 活性产生了抑制；在同一高施氮量下，除盛瓜期外，处理T5 的叶片POD 活性均高于处理T3 和T7，表明适宜的提高灌水水平可以提高叶片POD 活性，而在盛瓜期时叶片POD 活性为T3＞T5＞T7，但处理T3和T5 之间无显著差异，可见盛瓜期时在高施氮量下提高灌水水平对叶片POD 活性无促进作用，但灌水水平过高会使叶片POD 活性下降。从全生育期来看，处理T4和T5获得了较高的叶片POD 活性，表明在适宜的灌水水平下保证充足的氮肥供应能够得到较高的叶片POD活性。

图3 水氮耦合对沙培黄瓜叶片POD活性的影响Fig.3 Effects of water-nitrogen coupling on POD activity in leaves ofsand-cultivated cucumber

2.1.3 水氮耦合对沙培黄瓜叶片CAT活性的影响

不同生育期各处理叶片CAT活性如图4所示，各处理叶片CAT 活性在整个生育期内呈单峰曲线变化，苗期叶片CAT 活性最低，为738.17～875.97 U/(g·h)，升高至初瓜期各处理叶片CAT 活性达到最大值738.17～875.97 U/(g·h)而后下降。苗期和末瓜期时处理T5 的叶片CAT 活性最高，其他各生育期内处理T4的叶片CAT活性最高，低施氮量下的处理T1和T2在各生育期内叶片CAT 活性均低于其他处理，可见养分供应不足会严重抑制沙培黄瓜叶片的CAT 活性。在同一灌水水平下，全生育期内叶片CAT 活性均为T3＞T1，T6＞T7＞T2，表明增施氮肥能够提升叶片CAT 活性，但过量施氮反而会使CAT 活性有所下降。在同一施氮量下，全生育期内叶片CAT 活性均为T2＞T1，T5＞T3＞T7，可见在适宜范围内提高灌水水平可以提高叶片CAT 活性。从全生育期来看，处理T4和T5获得了较高的叶片CAT 活性，且全生育期内两处理间无显著差异，表明在适宜的水分供给下保证充分的氮肥供应是获得较高叶片CAT活性的关键。

图4 水氮耦合对沙培黄瓜叶片CAT活性的影响Fig.4 Effects of water-nitrogen coupling on CAT activity in leaves of sand-cultivated cucumber

2.2 水氮耦合对沙培黄瓜叶片MDA 和Pro 含量的影响

不同生育期各处理叶片MDA 和Pro含量如表2所示。叶片MDA 含量在苗期最低，为9.16～9.86 umol/g，之后持续增长，到末瓜期为15.05～31.14 umol/g，苗期时各处理间无显著差异，其他生育期内各处理间差异显著。低施氮量下的处理T1 和T2的叶片MDA 含量在各生育期内均获得较高值，可见低施氮量会使叶片中的MDA 含量显著增加。在同一灌水水平下，除苗期外处理T1 的叶片MDA 含量均低于处理T3 且两处理叶片MDA 含量均处于较高水平，T6 的叶片MDA 含量均低于处理T2 和T7，表明过高过低的施氮量均会提高叶片MDA 含量。在同一施氮量下，除苗期外叶片CAT 活性均为T1＞T2，T3＞T7＞T5，且处理T1、T2 和T7 的叶片MDA 含量均获得了较高值，表明灌水水平过高过低同样会提高叶片MDA 含量。除苗期外处理T3 的叶片MDA 含量均最高，处理T4 的叶片MDA 含量均最低，可见低水高氮处理会显著提高叶片MDA 含量，而灌水水平和施氮量均处于中等适宜水平的处理能够抑制叶片MDA含量的积累。

表2 水氮耦合对沙培黄瓜叶片MDA和Pro含量的影响Tab.2 Effects of water and nitrogen coupling on MDA and Pro contents in Cucumber leaves

各处理叶片Pro 含量在整个生育期内呈单峰曲线变化，苗期叶片Pro 含量最低，为712.04～34.71 μg/g，升高至初瓜期和盛瓜期时各处理叶片Pro 含量达到最大值28.79～49.73 μg/g 而后下降。低施氮量下的处理T1 和T2 的叶片Pro 含量在各生育期内均低于其他处理，可见低施氮量处理会显著降低叶片Pro 含量。在同一灌水水平下，全生育期内叶片Pro含量均为T3＞T1，T7＞T6＞T2，表明增施氮肥会使叶片Pro 含量显著上升。在同一施氮量下，处理T1 和T2 之间在全生育期内无显著差异，除末瓜期外叶片Pro 含量均为T3＞T5＞T7，表明在高施氮量下增加灌水水平会使叶片Pro 含量下降，末瓜期时叶片Pro 含量均为T3＞T7＞T5，可见此时89.40%的灌水水平已将叶片Pro 含量降低至阈值，过高的灌水水平反而会使叶片Pro 含量有小幅度的增加。全生育期内叶片Pro 含量最高的均是处理T3,低施氮量下的处理T1 和T2 在各生育期内获得了较低值，而处理T4的叶片Pro 含量在各生育期内均处于中等水平，表明增施氮肥会使叶片大量积累Pro，尤其是在低水高氮处理下现象更为明显。

2.3 水氮耦合对沙培黄瓜产量和水氮利用的影响

由表3可以看出，各处理间的灌水量、产量、水分利用效率和氮肥偏生产力均存在显著差异，灌水量最多的是处理T6，为5 370.55 m3/hm2,较最少的T1多出3 204.04 m3/hm2；产量最高的是处理T5，为107.43 t/hm2是产量最低处理T2的4.08倍；水分利用效率最高的处理T3，为38.67 kg/m3，较最低的T2 高出33.67 kg/m3；氮肥偏生产力最高的是处理T1，为206.22 kg/kg，最低的是处理T7，为72.52 kg/kg，两者相差了133.70 kg/kg。

表3 水氮耦合对沙培黄瓜产量和水氮利用的影响Tab.3 Effects of water and nitrogen coupling on yield and water and nitrogen utilization of cucumber in sand culture

为更准确地描述灌水水平、施氮量与瓜产量和水氮利用之间的关系，在此针对二次饱和D-最优设计的矩阵特点，使用二次多项式回归分析建立了以灌水水平编码值（X1）和施氮量编码值（X2）为因变量，产量和水氮利用的各项指标为因变量的回归方程，结果如表4所示，可知灌水水平与灌水量呈显著正相关关系，灌水量随着施氮量的增加呈开口向下的抛物线趋势，但并未达到显著水平；产量随着灌水水平和施氮量的增加均呈现出开口向下的变化趋势，产量受施氮量的极显著影响，当X1为-0.025 5，X2为0.553 6时，产量可以达到理论最高值115.93 t/hm2；施氮量与水分利用效率呈显著正相关关系，灌水水平与水分利用效率呈负相关，但未达到显著水平，当X1为-1.000，X2为1.000 时，水分利用效率可以达到理论最高值38.67 kg/m3；施氮量与氮肥偏生产力呈极显著负相关，氮肥偏生产力随着灌水水平的增加呈开口向下的抛物线趋势，但并未达到显著水平，当X1为-0.434，X2为-1.000时，氮肥偏生产力可以达到理论最高值211.19 kg/kg。

表4 沙培黄瓜产量和水氮利用的二次多项式回归分析Tab.4 Quadratic polynomial regression analysis of cucumber yield and water and nitrogen utilization in sand culture

3 讨 论

3.1 水氮耦合对沙培黄瓜叶片抗氧化酶活性的影响

抗氧化酶类对清除植物体内的活性氧，维持其代谢平衡起着重要的作用[21]。本研究中叶片SOD 和CAT 活性在全生育期内呈单峰曲线变化，POD 活性在整个生育期内整体上呈现出上升趋势，这与已有研究结果[22,23]一致，但闫勇等[24]研究指出POD 活性变化是呈现先升后降的趋势，而非单一上升，其防御作用有一定局限性，可能存在一个阈值，本研究结果与其相悖，这可能是由于本试验中的灌水水平和施氮量设置达不到POD 阈值的临界值。SOD 在活性氧的清除系统中发挥着特别重要的作用，是植物体内清除活性氧系统的第一道防线[25]。张丽莹等[23]研究表明肥量充足的情况下中水处理最利于黄瓜叶片SOD 活性的提高，施肥量对整个生育期叶片中活性的影响均极显著，全生育期内中肥和高肥处理较低肥处理的SOD 活性显著提高。韦泽秀等[26]研究表明在水分相同条件下，增加施肥量能够提升黄瓜叶片SOD 活性，70%～80%土壤相对含水量处理黄瓜叶片SOD 活性较高，过高和过低土壤相对含水量都将影响叶片保护酶活性。本试验表明增加灌水水平和施氮量的能够提升叶片SOD 活性，灌水水平和施氮量或高或低都不利于叶片SOD 活性的提升，适宜的水氮耦合方案才能获得较高的叶片SOD 活性，这与以上研究者的研究结果一致。刘明学等[27]研究指出在施氮条件下，随着水分胁迫的加剧叶片SOD 活性增加，这与本研究结果相反，这可能是因为本试验设置的最低65%灌水水平并未对植株正常生长发育产生胁迫。

POD 和CAT 对H2O2具有类似的作用，是需氧生物清除H2O2过程中的关键性酶[28]。已有研究[17,23]表明中高水氮较好地发挥了叶片生理机能的水氮耦合效应，叶片CAT 和POD 活性都有显著提高的趋势，本研究中处理T4和T5在全生育期内获得了较高的叶片POD 和CAT 活性，表明在适宜的灌水水平下保证充足的氮肥供应能够得到较高的叶片POD 活性和CAT 活性，这与前人研究结果相似。本研究中低氮处理的T1和T2无论灌水水平的高低在各生育期内其叶片SOD、POD 和CAT 活性均低于其他处理，可见氮肥供应不足导致清除氧自由基能力降低，抗氧化酶活性下降，这与已有研究结果一致[12,29]，并且总体上看，施氮量是影响抗氧化酶活性的关键，这与张迪等[17]的结论相悖，这可能是由于试验设计不同，同时营养匮乏的沙子作为栽培基质时植株对养分供应量较大所导致的。张丽莹等[23]研究指出最佳施肥量处理在水果黄瓜生育前期为中肥，生育后期为高肥，本研究中末瓜期时叶片SOD 和POD 活性表现为T3＞T1 和T7＞T6＞T2，高水高氮的处理T7 排名发生了变化，较T6 有所提升，这是由于黄瓜末瓜期对养分需求较大所导致的，这与前者的研究结果相似。

3.2 水氮耦合对沙培黄瓜叶片MDA 和Pro 含量的影响

MDA 是膜脂过氧化的主要产物之一，它的浓度可以表明细胞膜损伤程度大小[18]。本研究中MDA 含量在全生育期内呈现持续上升的趋势，随着植株的衰老而逐渐增加，这与已有研究结果[16,22]相符。已有研究[30,31]表明过高过低水分和氮肥耦合时呈现拮抗作用，叶片细胞膜脂过氧化程度高造成MDA 含量大量积累，本研究中灌水水平和施氮量的过高过低均会提升叶片MDA 含量与其一致。本试验同时表明灌水水平和施氮量均处于中等适宜水平的处理能够抑制叶片MDA含量的积累，与张迪等[17]指出MDA 含量在中氮及中水处理下最少的这一结果一致。但陈修斌等[29]研究指出以充分灌溉和优化施氮量组成的水氮组合，其娃娃菜叶片MDA 含量最低，与本试验结果有一定出入，这可能是由于试验设置的灌水水平和使用的栽培基质不同所造成的。Pro 是植物体内重要的有机渗透调节物质，叶片中较高的Pro 含量可调节细胞渗透势、提高抗逆性，延缓叶片衰老[28]。本试验中各处理叶片Pro 含量在整个生育期内呈单峰曲线变化，这与郭严冬等[32]的研究结果一致，但有研究[18]提出叶片在进入结瓜初期时已表现出生理干旱，Pro 含量随结果期推进而降低，这可能是由于供试品种和试验设计不同所导致的。郭严冬等[32]研究表明在相同水分条件下，随着施肥量增加叶片中Pro 含量逐渐升高；施肥量相同条件下，随土壤供水量增加叶片中Pro 含量表现为下降的趋势，本研究中也得出了与其一致的结果。

3.3 水氮耦合对沙培黄瓜产量和水氮利用的影响

本研究中灌水水平与灌水量呈显著正相关关系，灌水量随着施氮量的增加呈开口向下的抛物线趋势，但未达到显著水平，可见灌水水平决定了灌水量的多少，增施氮肥的植株长势旺盛，对水分的需求变大同样会增加灌水量，而施氮量过高时可能会抑制植株吸收水肥的能力使灌水量所下降。产量随着灌水水平和施氮量的增加均呈现出开口向下的变化趋势，符合报酬递减规律，且产量受施氮量的极显著影响，在适宜的灌水水平下增施氮肥是达到高产的关键，这与李银坤等[9]的研究结果相似，戴明等[3]研究表明随着灌水量和施氮量的增加，黄瓜的产量也呈现出逐渐增加的趋势，在大水高肥处理下黄瓜产量最高，这与本试验结果有一定出入，这是因为其试验中黄瓜是直接在温室内土壤上起垄种植的，可能存在水肥渗漏流失的现象，而本试验采用槽式栽培，栽培槽底部铺有塑料薄膜以防止水肥渗漏。本研究中施氮量与水分利用效率呈显著正相关关系，灌水水平与水分利用效率呈负相关，与前人[18,33]研究结果一致。Bai S等研究[34]表明在同一滴灌量水平下，氮肥偏生产力随着施氮量的增加呈下降趋势，本研究中施氮量与氮肥偏生产力呈极显著负相关的结果与其一致，本研究同时表明氮肥偏生产力随着灌水水平的增加呈开口向下的抛物线趋势，这是因为在适宜的灌水水平下黄瓜能够得到较高的产量从而提高氮肥偏生产力。本研究通过二次多项式回归分析表明沙培黄瓜产量和水氮利用情况难以在某一水氮耦合方案下同时达到最大值，在适宜的灌水水平下增施氮肥是达到高产的关键，但灌水水平过高会直接降低水分利用效率，施氮量过高会直接降低氮肥偏生产力，在满足高产条件的同时最大程度地减少水氮投入是制定科学合理水氮运筹方案的关键，因此灌水水平和施氮量均处于中等码值水平的处理T4为产量和水氮利用情况综合表现最优的处理。

4 结 论

（1）沙培黄瓜叶片SOD、CAT 活性和Pro 含量在整个生育期内呈单峰曲线变化，POD 活性和MDA 含量在整个生育期内呈现出上升趋势。施氮量是影响抗氧化酶活性的关键，灌水水平和施氮量或高或低均会造成MDA 含量大量积累，降低SOD 活性，在适宜的灌水水平下保证充足的氮肥供应能够得到较高的叶片POD 活性和CAT 活性，低水高氮的处理T3 在各时期内能获得最高的叶片Pro 含量，处理T4 和T5 在全生育期内均能获得较高的抗氧化酶活性。

（2）灌水水平决定了灌水量的多少，黄瓜产量随着灌水水平和施氮量的增加均呈现出开口向下的变化趋势，符合报酬递减规律，低水高氮的处理T3可获得最高的水分利用效率，在150 kg/hm2的施氮量下，可获得最高的氮肥偏生产力。

（3）综合以上各项指标，处理T4 为本试验条件下的最优处理（即灌水水平为80.20%，施氮量为623 kg/hm2），并考虑到当灌水水平编码值为-0.025 5，施氮量编码值为0.553 6 时，产量可以达到理论最高值115.93 t/hm2，而且SOD 和POD 活性在末瓜期时需要增施氮肥才能保持在较高水平，因此在T4 处理作为最优水氮运筹方案的基础上，进入末瓜期后适当增施氮肥，能够提升叶片生理代谢能力，达到高产的目标同时提升水氮利用能力。