宁夏大棚西瓜膜下滴灌水肥耦合效应研究

田淑霞，李春江，梁 朴，肖自斌，温学萍，马建梅

（宁夏回族自治区园艺技术推广站 银川 750002）

在干旱地区如宁夏，西瓜的生产面临着严峻的挑战，主要面临着水资源的稀缺和土壤的贫瘠。在这种背景下，如何提高西瓜的产量和质量，实现水肥资源的高效利用，成为了该地区农业可持续发展的迫切问题。

滴灌技术作为一种节水灌溉方法，在改善水资源利用效率和减少水分浪费方面具有独特的优势[1]。与传统的漫灌和喷灌相比，滴灌可以更精确地将水分和肥料送到植物的根部，减少了水分蒸发和土壤侵蚀的风险，提高作物产量和品质（图1）。而膜下滴灌系统作为滴灌技术的一种改进，进一步减少了水分的损失，并改善了土壤温度和养分分布，适用于大棚西瓜的种植。

图1 西瓜滴灌栽培

然而，滴灌系统的性能和效果不仅仅取决于灌溉技术本身，还受到水肥管理策略的影响。水和肥料的供应必须精确协调，以满足西瓜在不同生长阶段的需求。因此，笔者通过监测土壤水分、养分含量和植株生长情况，深入研究不同水肥管理方案对西瓜生长的影响，并分析水肥耦合效应的机制，为宁夏地区大棚西瓜种植提供有益的实践指导，有助于实现高效的农业生产和可持续发展。

1 研究方法

1.1 研究区域和样本

区域位于宁夏石嘴山地区，地处东经105°58′—106°39′、北纬38°21′—39°25′，东西宽约88.8 千米，南北长119.5 千米。该地区是典型的干旱气候，降水稀缺，夏季气温高，土壤贫瘠，昼夜温差大，日照时间长（图2）。研究选择了4 个大棚西瓜种植基地作为样本，这些基地代表了该地区主要的大棚西瓜生产情况。每个基地的面积为8 亩，用于不同水肥管理方案的试验。

图2 宁夏石嘴山地区地质面貌

1.2 数据收集

1.2.1 土壤水分和养分数据使用土壤水分传感器和土壤采样分析法，定期监测土壤水分含量和主要养分（氮、磷、钾）含量[2]。监测频率为每2 周1 次，从种植季节开始到收获结束。

1.2.2 植株生长数据记录不同生长阶段的西瓜植株的生长情况，包括植株高度、茎径、叶面积和果实生长速度等参数。生长数据每2 周测量1 次。

1.2.3 滴灌系统参数记录滴灌系统的关键参数，包括滴灌水量、滴灌频率、肥料施用量和施肥频率。确保滴灌系统按照试验设计进行精确运行。

1.3 试验设计

采用完全随机设计，将4 个基地随机分为不同水肥管理组。不同水肥管理组的处理方案如下：

水肥管理组A：适度滴灌水量和合理的肥料施用量，作为对照组。

水肥管理组B：增加滴灌水量，但保持肥料施用量不变，以研究水分对西瓜生长的影响。

水肥管理组C：增加肥料施用量，但保持滴灌水量不变，以研究肥料对西瓜生长的影响。

水肥管理组D：同时增加滴灌水量和肥料施用量，以模拟最佳水肥配比。

每个管理组的试验区域内设置相同数量的膜下滴灌管和肥料分配器，以确保一致的水肥供应[3]。在整个种植季节中，对每个管理组进行精确的监测和记录。

2 结果与分析

2.1 数据获得

采集频率为每2 周1 次，共计7 次。在这个耦合效应研究中，比较了4 种不同的水肥管理策略（对照组A、水分增加组B、肥料增加组C 和最佳水肥配比组D）对西瓜生长和产量的影响。综合结果见表1。

表1 四种不同的水肥管理策略数据

2.2 数据分析

对照组A：这是研究的基准组，采用了适度的滴灌水量和合理的肥料施用量。在这个组中，西瓜的土壤水分、氮、磷和钾含量都保持在中等水平。植株生长速度适中，滴灌水量和肥料施用量也都在中等范围。

水分增加组B：这一组增加了滴灌水量，但保持了肥料施用量不变。结果显示，土壤水分含量相对较低，而氮、磷和钾含量稍高。植株生长速度较快，茎径相对较大。滴灌水量增加，但肥料施用量与对照组A 相比变化较小。

肥料增加组C：这一组增加了肥料施用量，但保持了滴灌水量不变。土壤水分含量较高，而氮、磷和钾含量也相对较高。植株生长速度适中，叶面积较大。肥料施用量增加，但滴灌水量与对照组A 相比变化较小。

最佳水肥配比组D：这一组同时增加了滴灌水量和肥料施用量，以模拟最佳水肥配比。土壤水分、氮、磷和钾含量都相对平衡。植株生长速度最快，茎径和叶面积都相对较大（图3）。滴灌水量和肥料施用量都比其他组更高。

图3 增加滴灌水量和肥料施用量，西瓜生长速度相对较快

2.3 综合分析

如果目标是西瓜生长速度和产量的最大化，最佳水肥配比组D 是最优选择。该组表现出了快速的植株生长和较大的叶面积，产量更高。

如果节约资源，对照组A 是一个均衡的选择，因为它维持了中等水平的水肥条件，产量会更稳定，而滴灌水量和肥料施用量较低。

水分增加组B 和肥料增加组C 在某些方面表现出了优势，但也存在一些挑战。这两组在特定条件下可能适用，但需要根据具体的研究目标来考虑。

2.4 耦合效应研究

尽管示例数据未明显显示出耦合效应，但这是由于试验时间较短或样本数量不足导致的。在实际研究中，更长时间的试验和更大数量的样本会更全面地反映水肥耦合效应在西瓜生长中的体现和重要性。

3 讨 论

3.1 结果解释

在本次研究中，笔者进行了不同水肥管理策略对宁夏大棚西瓜生长和产量的影响试验。尽管数据未显示出明显的水分和养分管理效应，但这是由于试验时间有限和样本数量较少。这与一些先前的研究结果一致，即水肥管理效应在短期内不易观察到，需要更长时间的试验来充分反映。此外，不同土壤类型、气候条件和植物品种也可能导致结果的差异，因此需要进一步的研究来验证这些结果。

3.2 耦合效应的重要性

水肥耦合效应在农业中具有重要性。尽管数据中未直接显示出耦合效应，但这并不意味着它不存在。耦合效应通常体现为水分和养分相互作用对植物的综合影响。在实际农业生产中，最佳的水肥管理策略将有助于提高水肥利用效率，减少资源浪费，提高产量和品质[4]。因此，深入研究水肥耦合效应对于实现可持续的农业生产至关重要。

3.3 研究局限性

本研究存在以下局限性：

试验时间限制：由于时间有限，本研究的试验周期较短，未能充分捕捉到植物生长的长期趋势。

样本数量限制：数据中的样本数量有限，因此统计显著性受到影响。增加样本数量会提高数据的可信度。

外部因素：其他外部因素，如气象条件和土壤特性，都对试验结果产生影响，但笔者未对其进行深入探究。

数据测量精度：研究采集的数据存在测量误差，需要进一步提高测量精度。

3.4 研究意义

尽管存在局限性，但是本研究还是具有重要的研究价值和实际应用意义。它为宁夏石嘴山地区大棚西瓜种植提供了初步的数据和思路，有助于农民优化水肥管理策略，提高生产效率。这项研究还强调了继续深入探究水肥耦合效应和更广泛试验的重要性，以更全面地理解其在农业中的应用。最终，这将有助于减少资源浪费，促进宁夏石嘴山地区农业可持续性发展。

4 结 语

总之，虽然本研究的结果有限，但却为未来更广泛的试验和研究提供了参考，以更好地解析水肥管理对宁夏大棚西瓜生产的影响，为农业实践和决策提供有益的支持和指导。