全 文 ：第 34 卷第 22 期
2014年 11月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.22
Nov.,2014
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基金项目:国家“十二五冶科技支撑计划项目(2011BAD12B03,2012BAD11B01); 现代农业产业技术体系专项资金(CARS鄄 25鄄D); 中国博士后科
学基金第四批特别资助(201104646); 作物生物学国家重点实验室开放课题(2012KF02)
收稿日期:2013鄄02鄄16; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄03鄄17
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: gslqm@ sdau.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201302160270
赵志成,杨显贺,李清明,刘彬彬,杨振超.不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性及水分利用效率的影响.生态学报,2014,34(22):6597鄄6605.
Zhao Z C, Yang X H, Li Q M, Liu B B, Yang Z C.Effects of different drip irrigation methods under plastic film on physiological characteristics and water
use efficiency of protected cucumber.Acta Ecologica Sinica,2014,34(22):6597鄄6605.
不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性
及水分利用效率的影响
赵志成1,杨显贺1,李清明1,2,*,刘彬彬2,杨振超3
(1. 山东农业大学园艺科学与工程学院, 泰安摇 271018;2. 作物生物学国家重点实验室,泰安摇 271018;
3. 西北农林科技大学园艺学院,杨凌摇 712100)
摘要:为了探明黄瓜膜下分根交替滴灌的节水效果,为设施黄瓜节水灌溉提供理论依据和技术参数,以‘津优 3 号爷黄瓜为试
材,采用随机区组设计,以土壤田间持水量的 65%为灌水下限,田间持水量的 90%为灌水上限,研究了分根交替滴灌(APDI)、固
定 1 / 2根区滴灌(FPDI)和传统滴灌(CDI)3种灌溉模式对黄瓜生长、生理特性、产量与品质及水分利用效率的影响,结果表明:
(1)随灌溉处理时间的延长,3种灌溉模式的单株叶面积和株高的差异越来越显著,而茎粗和叶片数差异不显著;(2)与传统滴
灌相比,分根交替滴灌模式下黄瓜叶片净光合速率略有下降而蒸腾速率显著降低,水分利用效率显著提高;(3)分根交替滴灌
处理下黄瓜可溶性蛋白、可溶性糖含量与传统滴灌相比差异不显著,Vc含量却显著增加;(4)分根交替滴灌模式下黄瓜产量比
传统滴灌下降 1.5%,而灌水量减少 17%,水分利用效率提高 18.6%,节水效果显著。 综上所述,分根交替滴灌可以在保证设施
黄瓜产量没有显著下降的前提下,改善品质和显著提高水分利用效率,可作为设施节水提质增效的一种灌溉模式,推广应用前
景广阔。
关键词:分根交替滴灌;黄瓜(Cucumis sativus L.);生理特性;水分利用效率
Effects of different drip irrigation methods under plastic film on physiological
characteristics and water use efficiency of protected cucumber
ZHAO Zhicheng1, YANG Xianhe1, LI Qingming1,2,*, LIU Binbin2, YANG Zhenchao3
1 College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai忆an 271018, China
2 State Key Laboratory of Crop Biology, Tai忆an 271018, China
3 College of Horticulture, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100, China
Abstract: In order to explain the water鄄saving effect of the alternative partial root鄄zone drip irrigation (APDI) and provide
a theoretical basis and technical parameters for water鄄saving in protected culture cucumber cultivation, we studied the
effects of APDI, fixed partial root鄄zone drip irrigation ( FPDI) and conventional drip irrigation ( CDI), on cucumber
growth, physiological characteristics, yield, quality and water use efficiency ( Jinyou No. 3) . The trial was a completely
randomized design with 65% of the soil field capacity set as irrigation lower limit, and 90% of field capacity set as irrigation
higher limit. The results showed that: (1)With extension of the treatment time, stem diameter and leaf number did not
show any significant difference, while the difference in leaf area and plant height of cucumber seedlings among the three
irrigation patterns became more prominent. This proved that drought stress can significantly affect the relative leaf area
expansion rate of greenhouse cucumber, because cell elongation is more sensitive to water stress than cell division. Under
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APDI treatment, cucumber root systems alternately subjected to water stress stimulated root growth, which promoted
assimilation products in the root system, and then improved the root鄄shoot ratio, thus enhancing the water and nutrient
uptake ability of the root system. (2) There was no significant difference in chlorophyll content in cucumber leaves between
the APDI and CDI, but chlorophyll content decreased significantly under FPDI when compared with CDI. This was probably
due to long鄄period drought stress in one side of its root system, resulting in greater suppression of root growth, the
absorption ability of water and nutrients was decreased and the chlorophyll synthesis finally declined. Compared with CDI,
the net photosynthetic rate of leaves declined slightly and the transpiration rate was significantly reduced under APDI, which
resulted in a significant increase of leaf water use efficiency (WUE). Under FPDI treatment, the photosynthetic carbon
assimilation rate decreased, meaning excessive excitation energy could not dissipate promptly, electron transport was then
blocked, which resulted in a significant decrease of the actual photochemical efficiency and a significant increase of non鄄
photochemical quenching. (3) Under the APDI pattern, there were no significant differences in soluble protein and soluble
sugar content of the cucumber compared with CDI, but vitamin C content increased significantly; soluble sugar and soluble
protein content of cucumber fruit were higher under FPDI than those of CDI and APDI, however, vitamin C content
decreased significantly. ( 4) Compared with CDI, the irrigation quantity decreased by 28. 3% and water use efficiency
increased by 32% under FPDI, which indicated that FPDI can save a significant amount of water with only an 8%
decreaseinyield. Compared with CDI, APDI decreased the yield by 1.5%, but reduced the irrigation amount by 17%, and
increased water use efficiency by 18. 6%, which means that the APDI pattern has a remarkable water鄄saving effect.
Therefore, APDI can optimize the allocation of photosynthetic products, reducing growth redundancy and adjusting the
allocation ratio between vegetative and reproductive growth. In conclusion, use of the APDI pattern can significantly improve
the quality of cucumber fruit as well as increasing water use efficiency without a significant decrease in yield, so it can be
applied in protected horticulture for water鄄saving irrigation, improving quality as well as irrigation efficiency, and has broad
application prospects in arid and semi鄄arid regions.
Key Words: alternate partial root鄄zone drip irrigation; cucumber ( Cucumis sativus L.); physiological characteristics;
water use efficiency
摇 摇 中国是一个严重缺水的国家,目前缺水约 300—
400亿 m3,其中农业用水量占年总用水量的 70%以
上,农业节水首当其冲,节水农业势在必行[1]。 随着
全球气候变暖、水资源紧缺以及耕地面积的下降,有
关生物节水的研究已成为科学界研究的热点。 如何
通过改变作物根系区域的土壤湿润方式,调节根土
系统的生产功能,实现节水优质高效生产,对我国农
业节水和水资源高效利用具有重要意义[2]。 根系分
区交替灌溉就是交替对作物部分根区进行灌溉而部
分根区干旱,从而改变根区剖面土壤湿润方式的一
种节水灌溉模式[3],其可利用干湿交替所产生的根
系补偿效应,刺激根系的生长,提高根系的吸收能
力,促进根系对水分及矿质营养元素的吸收[4鄄5];优
化光合产物的分配,减少生长冗余[6];并通过根系产
生的根源信号物质(ABA)调节气孔开度,减少奢侈
蒸腾耗水,在不降低或少量降低作物光合产物积累
的基础上显著提高水分利用效率[7鄄12],改善产品品
质[6, 13鄄16]。 近年来我国设施栽培发展迅猛,为盲目
追求高产,“大水大肥冶的现象较为普遍,不仅造成水
肥资源的浪费,还导致设施环境湿度增大,病虫害的
发生严重。 因此在设施栽培条件下如何节水提质增
效是一个亟待解决的问题。 黄瓜是一种对水分非常
敏感的蔬菜作物[17],由于其根系较浅、好气性强且
以水平分布为主,对土壤深层水分吸收能力差,加上
地上部叶片蒸腾量大,因而喜湿不耐涝,对水分管理
要求较高[18]。 而分根交替灌溉的研究主要集中在
小麦、玉米、棉花等大田作物和果树上,对设施黄瓜
膜下交替灌溉节水效果的研究还未见报道。 本试验
以黄瓜为研究对象,通过研究膜下根系分区交替滴
灌对其生长、生理特性、产量与品质及水分利用效率
的影响,旨在探明膜下交替灌溉对设施黄瓜的节水
提质增效机理,为设施黄瓜节水灌溉提供理论依据
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和技术参数。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验材料
试验于 2012 年在山东农业大学园艺实验站塑
料大棚中进行。 供试黄瓜(Cucumis sativus L.)品种
为‘津优 3号爷(天津科润黄瓜研究所),采用 10 cm伊
12 cm营养钵育苗,3 月 6 日浸种催芽,4 月 7 日定
植。 土壤条件为有机质 3.8%,碱解氮 226 mg / kg,速
效磷 74 mg / kg,速效钾 596 mg / kg,土壤容重 1. 08
g / cm3,田间持水量 38%。
1.2摇 试验设计与方法
试验设根系分区交替滴灌(APDI)、固定 1 / 2 根
区滴灌(FPDI)和传统滴灌(CDI) 3 个处理,随机区
组排列,3次重复。 试验采用槽式栽培,土槽长 9 m,
宽 0.4 m,深 0.5 m,槽间距 0.6 m,小区面积 9.0 m2。
土槽四周以塑料薄膜相隔,中部纵向也用 0.5 m深的
塑料薄膜隔开,以防水分侧渗。 中部塑料薄膜每 30
cm剪一个“V冶型口,黄瓜苗长至三叶一心时,洗根,
将根均匀分开定植在“V冶型口处,每小区定植 30
株。 植株两侧各铺设一条滴灌带,覆盖地膜,采用膜
下滴灌。 设土壤灌溉水分下限为田间持水量的
65%,上限为田间持水量的 90%,当含水量降至或接
近该处理水分下限即进行灌水,灌水至水分控制上
限。 灌水量依公式计算[19]:
M滴灌 = r 伊 p 伊 h 伊 兹f伊 (q1-q2) / 浊
式中,r为土壤容重,为 1.08 g / cm3;p为土壤湿润比,
取 100%;h为灌水计划湿润层,取 0.5 m;兹f为田间持
水量,为 38%;q1、q2分别为土壤水分上限、土壤水分
下限;浊 为水分利用系数,滴灌取 0.9。 试验设计示
意图见图 1。
图 1摇 黄瓜不同膜下滴灌方式示意图
Fig.1摇 Layout of different drip irrigation methods of cucumber under plastic film
1.3摇 测定项目
土壤含水量采用 WET 土壤水分测量仪(Delta鄄
T, UK)测定,用精密度为 0.1 L 的水表记录灌水量,
分别用 HOBO Pendant 温度 /光强记录仪和 HOBO
U12数据采集器(Onset Computer Corporation, USA)
连续监测塑料大棚内气温、相对湿度和光照强度,试
验期间塑料大棚内环境因子动态变化如图 2 所示
(选择每天 10:00数据作图)。 4月 26日水分开始处
理时测定一次形态指标,然后从 5 月 7 日起,每隔 7
d测定 1次。 测定时每小区选取 5株,株高用卷尺从
主茎靠近地表处起测。 茎粗(第 5—6 节间)用游标
卡尺测定。 单株叶面积为从下往上数第 6 叶起至初
生平展叶叶面积之和,单叶叶面积用直尺测其叶长
(LL)与叶宽(WL),根据经验公式计算[20]:
SL = 0.5 WL伊 LL+ 0.25 伊 WL 2
叶片数目测测定,以叶片平展算起。 光合气体
交换参数采用 CIRAS鄄1型光合仪(PP System, USA)
选择晴朗天气的 9:30时至 11:00 时进行,每个处理
选取长势一致的黄瓜植株,并从上往下数第 4—6片
功能叶进行测定。 在测定光合参数的同时采用
FMS鄄2型脉冲调制式荧光仪(Hansatech, UK)测定
叶绿素荧光参数。 叶绿素含量采用 80%丙酮浸提法
测定。 黄瓜可溶性总糖、可溶性蛋白、维生素 C 分别
采用蒽酮比色法、考马斯亮蓝 G鄄 250 法及 2,6鄄二氯
9956摇 22期 摇 摇 摇 赵志成摇 等:不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性及水分利用效率的影响 摇
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靛酚比色法测定[21]。
图 2摇 处理期间塑料大棚环境因子动态变化
Fig.2摇 Variation of environmental factors in plastic鄄covered tunnel during treatments
1.4摇 数据分析及处理
采用 DPS 6.55 数据处理系统进行数据统计分
析,Duncan检验法对显著性差异(P<0.05)进行多重
比较; SigmaPlot 10. 0 ( SPSS Science, Chicago, IL,
USA)作图。
2摇 结果与分析
2.1摇 不同灌溉模式对黄瓜生长指标的影响
不同灌溉处理对黄瓜生长影响较大。 由图 3 可
以看出,不同灌溉模式下植株生长指标的差异显著
图 3摇 不同灌溉模式对黄瓜形态指标的影响
Fig.3摇 Effects of different irrigation pattern on morphological indexes of cucumber
APDI: 根系分区交替滴灌;FPDI: 固定 1 / 2根区滴灌;CDI: 传统滴灌
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性随生育期的延长出现逐渐增大的趋势,CDI 处理
在株高、茎粗、叶面积及叶片数上均高于其他处理,
APDI处理介于 CDI 处理和 FPDI 处理之间。 其中
CDI处理的植株叶面积在 5月 7日水分处理 10 d 后
与其他处理的差异就达到了显著水平,而不同灌溉
处理之间黄瓜植株茎粗和叶片数差异并不显著(图
3),说明茎粗和叶片的分化并未受灌溉模式的影响,
APDI和 FPDI处理主要是由于植株受到不同程度的
水分胁迫,部分限制了黄瓜植株节间的伸长和叶面
积的扩展。
2.2摇 不同灌溉模式对黄瓜植株干物质含量及根冠
比的影响
不同灌溉处理对黄瓜植株地上部影响较大,由
表 1可以看出,在传统滴灌模式下,植株长势强壮,
地上部鲜重和干重均大于其他处理,而且与各处理
之间差异达显著水平。 根鲜重和根干重的变化趋势
与地上部变化趋势一致,CDI 处理最大,APDI 处理
次之,FPDI处理最小。 根冠比 APDI处理较 FPDI 处
理显著提高,与 CDI 处理之间差异不显著,说明
FPDI处理由于受到相对较重的水分胁迫,从而抑制
了黄瓜根系的生长发育。
表 1摇 不同灌溉模式对黄瓜根冠比的影响
Table 1摇 Effects of different irrigation pattern on root / top rate of cucumber
处理
Treatments
地上部鲜重 / g
Shoot fresh mass
地上部干重 / g
Shoot dry mass
根鲜重 / g
Root fresh mass
根干重 / g
Root dry mass
根冠比
Root鄄shoot ratio
根系分区交替滴灌 APDI 828 b 93.6 b 42.8 a 3.04 a 0.0325 a
固定 1 / 2根区滴灌 FPDI 750 c 89.3 b 34.0 b 2.56 b 0.0287 b
传统滴灌 CDI 1033 a 110.5 a 46.7 a 3.41 a 0.0309 ab
摇 摇 表中 APDI 为 Alternate partial root鄄zone drip irrigation,FPDI为 Fixed partial root鄄zone drip irrigation,CDI为 Conventional drip irrigation;数据后小
写字母为不同处理间 Duncan多重比较的差异显著性(琢= 0.05)
2.3摇 不同灌溉模式对黄瓜叶片叶绿素含量及气体
交换参数的影响
从表 2中可以看出,APDI处理的叶绿素 a、叶绿
素 b、叶绿素 a+b、叶绿素 a / b 及类胡萝卜素含量与
CDI处理相比差异均不显著,而 FPDI 处理的叶绿素
a、叶绿素 b、叶绿素总量较 CDI 处理显著下降,叶绿
素 a / b显著上升,说明 FPDI处理影响了叶片叶绿素
的合成。
表 2摇 不同灌溉模式对黄瓜叶片叶绿素含量的影响
Table 2摇 Effects of different irrigation pattern on chlorophyll content of cucumber leaves
处理
Treatments
叶绿素 a
Chl a / (mg / g)
叶绿素 b
Chl b / (mg / g)
叶绿素 a+b
Chl a+b / (mg / g)
叶绿素 a / b
Chl a / b
类胡萝卜素
Carotenoid / (mg / g)
根系分区交替滴灌 APDI 1.167a 0.289 a 1.455 a 4.04 b 0.314 a
固定 1 / 2根区滴灌 FPDI 1.061 b 0.246 b 1.307 b 4.32 a 0.298 a
传统滴灌 CDI 1.196 a 0.295 a 1.491 a 4.06 b 0.329 a
摇 摇 黄瓜叶片光合气体交换参数对不同灌溉模式的
响应不同。 由表 3 看出,与 CDI 处理比较,APDI 处
理和 FPDI处理的叶片净光合速率(Pn)有不同程度
的下降,分别下降了 7. 4%、15. 9%。 叶片蒸腾速率
(Tr)与 Pn的变化趋势一致,较 CDI处理分别下降了
13.5%、21.6%。 就叶片水分利用效率(WUE l)而言,
APDI 与 FPDI处理均显著提高了WUE l,较 CDI处理
分别提高了 7.0%和 7.2%。
表 3摇 不同灌溉模式对黄瓜叶片光合气体交换参数的影响
Table 3摇 Effects of different irrigation pattern on parameters of photosynthetic gas exchange of cucumber leaves
处理
Treatments
净光合速率
Pn
/ (滋mol m-2 s-1)
气孔导度
Gs
/ (mmol m-2 s-1)
胞间 CO2浓度
Ci
/ (滋mol / mol)
蒸腾速率
Tr
/ (mmol m-2 s-1)
水分利用效率
WUEl
/ (滋mol / mol)
根系分区交替滴灌 APDI 17.5 ab 201 b 203 a 3.45 ab 5.07 a
固定 1 / 2根区滴灌 FPDI 15.9 b 181 b 179 b 3.13 b 5.08 a
传统滴灌 CDI 18.9 a 236 a 210 a 3.99 a 4.74 b
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2.4摇 不同灌溉模式对黄瓜叶片叶绿素荧光参数的
影响
由表 4可以看出,不同灌溉模式对黄瓜叶片叶
绿素荧光参数 Fo、Fm、Fs 和 Fv / Fm 均无显著影响。
虽然 APDI和 CDI处理的个荧光参数均无显著差异,
但是 FPDI处理的 Fm忆和 椎PS域显著下降而 NPQ显著
上升,说明 FPDI处理由于一侧固定干旱而导致叶片
光化学效率的显著降低,光合作用电子传递受阻,非
光化学热耗散显著增加。
表 4摇 不同灌溉模式对黄瓜叶片叶绿素荧光参数的影响
Table 4摇 Effects of different irrigation pattern on chlorophyll fluorescence parameters of cucumber leaves
处理
Treatments
初始荧光
Fo
饱和脉冲光下
最大荧光
Fm
稳态荧光
Fs
光化光下
最大荧光
Fm忆
PS域最大光
化学效率
Fv / Fm
PS域实际光
化学效率
椎PS域
非光化学淬灭
NPQ
根系分区交替滴灌 APDI 125 a 661 a 123 a 256 a 0.811 a 0.519 a 1.58 b
固定 1 / 2根区滴灌 FPDI 122 a 654 a 119 a 230 b 0.813 a 0.48 b 1.84 a
传统滴灌 CDI 124 a 648 a 124 a 263 a 0.809 a 0.528 a 1.46 b
2.5摇 不同灌溉模式对黄瓜品质的影响
黄瓜果实生长发育较快,在短时间内需要黄瓜
植株向果实输送大量的水分和养分。 由图 4 以看
出,APDI处理的可溶性糖和可溶性蛋白含量与 CDI
处理差异不显著,Vc 含量则显著高于其他处理,而
FPDI 处理的黄瓜果实可溶性糖和可溶性蛋白含量
均高于其他处理,但 Vc 含量较其他处理显著下降,
说明分根交替滴灌可以交替给黄瓜根系创造一个适
度的干旱胁迫的环境,在可溶性糖和可溶性蛋白含
量不显著降低的情况下显著提高 Vc 的含量,从而提
高黄瓜的品质。
图 4摇 不同灌溉模式对黄瓜品质的影响
Fig.4摇 Effect of different irrigation pattern on the quality of cucumber
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2.6摇 不同灌溉模式对黄瓜产量和水分利用效率的
影响
由表 5 以看出,产量和灌水量 CDI 处理均高于
APDI和 FPDI 两个处理,而水分利用效率则是 CDI
最低。 APDI处理产量比 CDI处理略有下降,但差异
不显著,而灌水量和水分利用效率差异达显著水平,
灌水量较 CDI 处理降低了 17%,进而水分利用效率
提高了 18.6%,节水效果非常明显。 同样 FPDI 处理
的节水效果也非常明显,灌水量比 CDI 处理降低了
28.3%,进而水分利用效率提高了 32%,但产量却降
低了 8%,差异达显著水平。 说明分根交替滴灌能够
在保持产量相当的基础上,能够显著减少灌水量,提
高水分利用效率,达到节水的目的,而固定 1 / 2 根区
滴灌虽然节水效果显著,但是却以降低产量为代价。
表 5摇 不同灌溉模式对黄瓜产量及水分利用效率的影响
Table 5摇 Effects of different irrigation pattern on yield and water use efficiency of cucumber
处理
Treatments
结瓜数
Fruiting number
单瓜重
Fruit weight
/ g
产量
Yield
/ (g / m2)
灌水量
Irrigation volume
/ (kg / m2)
水分利用效率
Water use efficiency
/ (g / kg)
根系分区交替滴灌 APDI 269 a 235.0 a 7023 a 183.9 b 38.2 b
固定 1 / 2根区滴灌 FPDI 251 b 235.3 a 6562 b 159.0 c 42.5 a
传统滴灌 CDI 265 a 242.2 a 7130 a 221.7 a 32.2 c
3摇 结论与讨论
控制性交替灌溉追求的是非充分但适当的灌溉
水量与不均匀的土壤水分分布,创造一个适度的干
旱土壤环境,激发植物的节水潜能[22]。 已有研究表
明植物体在遭受轻微的水分胁迫就会明显的抑制植
物的生长,直接反映在生长量上[23]。 由于细胞的伸
长比细胞的分裂对水分胁迫更加敏感,干旱胁迫会
显著影响温室黄瓜的叶面积相对扩展速率[24],APDI
处理根系交替受到水分胁迫,黄瓜植株的生长尤其
是叶面积的扩展受到一定的影响,显著低于 CDI 处
理。 植物地上部与地下部对光合产物的分配存在着
此消彼长的关系,植物体在遭受水分胁迫时,会改变
光合产物在根与冠之间的分配比例,并随土壤含水
量的增加,黄瓜根冠比呈递减趋势,遵循“旱长根、湿
长叶冶的基本规律[19,25]。 APDI 处理根系交替经受
水分胁迫锻炼,刺激根系的生长,增加了干物质向根
系的分配,提高了根冠比,从而更有利于对水分和养
分的吸收。 FPDI处理由于一侧根系持续干旱,水分
及养分供应不足,株高和叶面积均低于 CDI 和 APDI
处理,但是其灌水一侧为维持地上部对水分的需求,
根系向纵深发展,体现出植物对环境条件的调节适
应能力。
叶绿素作为植物最重要的光合色素起着吸收、
传递和转换光能的重要作用,是光合作用的基础,同
时也间接反映黄瓜植株的生长状况。 有关水分胁迫
对作物叶片叶绿素含量的研究表明,随着土壤水分
胁迫增加,叶绿素含量下降[26]。 本试验在土壤肥力
供应充足的情况下,与 CDI 相比,APDI 处理的叶绿
素含量差异不显著,而 FPDI处理叶绿素含量显著下
降,可能是由于其根系一侧持续干旱,导致根系生长
受到抑制,影响了水分与养分的吸收与供应,阻碍了
叶绿素的合成,进而导致 Pn 显著下降。 与此同时,
FPDI 处理由于持续干旱产生的胁迫信号物质传输
至地上部叶片,引起 Gs 显著下降,也导致 Pn 显著降
低。 APDI和 FPDI处理 Gs 和 Ci 的都表现出显著降
低的变化趋势,说明这两种灌溉模式下 Pn 的下降是
主要是由于气孔因素造成的[27鄄28],而 APDI 和 FPDI
处理的 Tr的下降较 Pn更为明显,从而引起 WUE l的
显著提高。 叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合
作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配
等方面具有独特的作用,与“表观性冶的气体交换参
数相比,叶绿素荧光参数更具有反映“内在性冶特
点[29]。 水分胁迫通过限制光能的吸收、传递以及转
换效率,抑制了光合电子传递过程[30]。 本试验结果
表明 APDI 和 FPDI 处理其 Fv / Fm 与 CDI 无显著差
异,说明分根滴灌并未对光合机构造成伤害。 尽管
APDI 处理的椎PS域和 NPQ与 CDI处理之间差异不显
著,但 FPDI处理的椎PS域显著下降而 NPQ显著上升。
由表 3 中的光合数据得知,FPDI 处理 Pn 较 CDI 处
理显著下降,这说明由于 FPDI处理光合系统中碳同
化速率下降,造成过多的激发能没有得到及时利用,
3066摇 22期 摇 摇 摇 赵志成摇 等:不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性及水分利用效率的影响 摇
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电子传递受阻,从而导致了实际光化学效率显著下
降,非光化学猝灭显著升高。
就不同灌溉模式对产量的影响而言,FPDI 处理
结瓜数显著降低,说明 FPDI处理由于根系一侧的持
续干旱不利于坐瓜,而 APDI 处理的结瓜数、单瓜重
和产量与 CDI处理均无显著差异(表 5),因为 APDI
处理的叶绿素含量与 CDI 处理无显著差异,净光合
速率也无显著差异(表 2 和表 3),虽然植株生长量
低于对照,但交替滴灌可以优化光合产物的分配,减
少生长冗余,调整营养生长与生殖生长的分配比例,
这可能是 APDI处理产量与 CDI 处理差异不显著的
主要原因之一。 曹琦等人在黄瓜上的研究结果表
明,交替隔沟灌溉减少了土壤水分的深层渗漏和土
壤表面水分蒸发,可节水 37%—48%,控漏减蒸效果
明显[31]。 本试验研究结果表明,不同灌溉处理对水
分利用效率的影响中,CDI 处理在两侧充足均匀的
灌水条件下,有着较高的气孔导度、光合速率和蒸腾
速率,但叶片水分利用效率显著低于 APDI 处理和
FPDI处理,存在着无效的奢侈蒸腾散失,而交替滴
灌不仅可以减少棵间蒸发损失和深层渗漏,而且叶
片蒸腾速率显著下降,产量较 CDI 处理无显著差异,
灌水量减少 17%而水分利用效率提高 18.6%。
综上所述,与传统滴灌相比,分根交替膜下滴灌
模式可增加黄瓜的根冠比,显著降低叶片蒸腾速率,
提高叶片水分利用效率,产量仅下降 1.5%,而灌水
量减少 17%,水分利用效率提高 18.6%,节水效果十
分显著。 因此,分根交替滴灌可以在保证设施黄瓜
产量没有显著下降的前提下,改善品质和显著提高
水分利用效率,可作为设施节水提质增效的一种灌
溉模式,推广应用前景广阔。
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