王逍遙，王天澤，周云鵬，肖洋，劉雅新，李云開*

微納米氣泡水滴灌對設施甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及灌溉水利用效率的影響

王逍遙1, 2，王天澤2，周云鵬2，肖洋2，劉雅新2，李云開1, 2*

（1.石河子大學 水利建筑工程學院，新疆 石河子 832000；2.中國農(nóng)業(yè)大學 水利與土木工程學院，北京 100083）

【】提出適合設施甜瓜栽培的微納米氣泡水（Micro-nano Bubble Water，MNBW）滴灌模式。以設施甜瓜為供試對象，采用地下滴灌系統(tǒng)進行MNBW灌溉，研究了MNBW和傳統(tǒng)地下水（Conventional Groundwater，CGW）4種水源、2種施肥水平（100%和80%滴灌施肥水平）、3種滴灌頻率（1/3、1/7、1/15 次/d）等因素耦合對甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和灌溉水利用效率（Irrigation Water Use Efficiency，）的影響。使用MNBW滴灌可以實現(xiàn)肥料減施，削減20%傳統(tǒng)滴灌施肥量可以大幅提高甜瓜的產(chǎn)量（增幅最高可達56.4%）和（增幅最高可達67.7%），可溶性糖量、維生素C量、可溶性固形物量也提升顯著；灌溉頻率也會影響MNBW滴灌的應用效果1/3次/d的高頻滴灌下甜瓜的品質(zhì)提升最為顯著，與滴灌頻率為1/15 次/d相比，甜瓜的可溶性固形物量提高21.5%～28.0%、維生素C量提高11.6%～14.8%、莖粗提高8.5%～14.2%。如果未恰當采用未腐熟牛糞作為底肥，MNBW滴灌反而會大幅降低甜瓜的產(chǎn)量、品質(zhì)與。推薦滴灌頻率為1/3 次/d的MNBW滴灌結(jié)合80%滴灌施肥水平作為設施甜瓜微納米氣泡水滴灌模式。

微納米氣泡水；地下滴灌；設施甜瓜；產(chǎn)量品質(zhì)；灌溉水利用效率

0 引言

【研究意義】近年來，中國設施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，總面積達370萬hm2，穩(wěn)居世界第一[1-2]。然而連續(xù)高強度的種植以及過量的化肥施用導致設施農(nóng)業(yè)土壤嚴重退化[3]，造成土壤板結(jié)、土壤通氣性差等問題，致使植物根區(qū)缺氧[4]、作物的產(chǎn)量和品質(zhì)降低[5]。加氣灌溉利用滴灌系統(tǒng)將作物生長所需的氧氣輸送到作物根部區(qū)域[6]，有效地改善了土壤通氣性，增強了作物根系的有氧呼吸[7]，進而促進了作物對水分和養(yǎng)分的吸收[6-9]，從而提高作物的產(chǎn)量和水分利用效率[6]。目前主要通過文丘里注射器、空氣壓縮機及向灌溉水中加入H2O2等方式進行加氣灌溉[8]，但這些方式產(chǎn)生的氣泡直徑大、與作物根系的接觸時間短[10]、氣體易從根區(qū)土壤逸出[8]，導致加氣效率普遍偏低。提高加氣灌溉的效率已成為目前急需解決的問題之一。因此，研究一種高效的加氣灌溉方式對于提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)，協(xié)同提高灌溉水利用效率及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。

【研究進展】通過地下滴灌全管道化系統(tǒng)進行微納米氣泡水（Micro-nano Bubble Water，MNBW）灌溉，可以有效提高加氣灌溉效率[10]。微納米氣泡的直徑介于微米氣泡和納米氣泡之間，因氣泡粒徑小、比表面積大、上升速度慢、表面帶電的特性，使其具有儲存時間長、傳質(zhì)效率高、吸附能力強等優(yōu)點[12-14]。使用MNBW滴灌可以顯著提升作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。Liu等[8]將MNBW滴灌應用于設施番茄、黃瓜等作物的種植，番茄產(chǎn)量、維生素C和可溶性糖量分別提高了16.9%、17.7%和39.2%，黃瓜分別提高了22.1%、16.7%和19.4%；Zhou等[10]發(fā)現(xiàn)MNBW滴灌使玉米產(chǎn)量提高11.7%，同時提高了玉米中淀粉和維生素C量?！厩腥朦c】雖然MNBW滴灌的應用效果已得到初步證實，然而對于如何進一步提高MNBW滴灌的應用效果仍有待于深入研究?！緮M解決的關鍵問題】以設施甜瓜為供試對象，研究了2種滴灌水源（MNBW和CGW（Conventional Groundwater，CGW））、3種滴灌頻率（1/3、1/7、1/15次/d）、2種施肥水平（100%滴灌施肥水平、80%滴灌施肥水平）等因素耦合對甜瓜生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，提出適合設施甜瓜栽培的MNBW滴灌模式。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及供試材料

2017年3―10月在中國農(nóng)業(yè)大學北京通州實驗站（N39°36′—40°02′，E116°32′—116°56′）春秋大棚內(nèi)進行。試驗地屬于暖溫帶大陸半濕潤季風氣候區(qū)。試驗開始前，對0～20 cm土壤理化指標進行測試，土壤為黏壤土，土壤體積質(zhì)量為1.35 g/cm3，田間持水率為25.90%，pH值為7.82，全氮量為3.10 g/kg，全磷量為1.10 g/kg，全鉀量為12.90 g/kg，有效氮量為0.70 g/kg，有效磷量為0.14 g/kg，有效鉀量為1.00 g/kg，有機質(zhì)量為3.10 g/kg。

1.2 供試材料

試驗種植春、秋2茬，春茬于3月21日定植，7月12日收獲；秋茬于7月21日定植，10月24日收獲。供試甜瓜品種為北京地區(qū)常見的品種“羊角蜜”。

1.3 試驗設計

試驗設置2種滴灌水源（MNBW處理，微納米氣泡水處理；CGW處理，傳統(tǒng)地下水處理）、2個施肥水平（F100處理：100%滴灌施肥水平，F(xiàn)80處理：80%滴灌施肥水平）、3個滴灌頻率（P3處理：1/3次/d；P7處理：1/7 次/d；P15處理：1/15 次/d）。傳統(tǒng)滴灌施肥方案為尿素（N≥46.4%）102 kg/hm2、硫酸鉀（K2O≥52.0%）70.5 kg/hm2和磷酸二氫鉀（P2O5≥52.0%，K2O≥34.0%）81 kg/hm2[15]。春茬栽培采用未腐熟牛糞做底肥，秋茬栽培采用腐熟牛糞做底肥，用量均為4.5×103kg/hm2。每次灌水前測定土壤含水率，灌水上限為田間持水率的90%。試驗共設置12個處理，詳見表1。

表1 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計，每個小區(qū)面積為1.55 m×6 m，相鄰小區(qū)間距1.0 m。甜瓜種植模式及滴灌帶布置形式如圖1所示。采用寬（95 cm）窄行（60 cm）的種植模式，相鄰株距50 cm。灌溉方式為地下滴灌，選擇流量為2.8 L/h的內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，滴頭間距30 cm，每行鋪1條滴灌帶，滴灌帶距植株定植點5 cm左右，滴灌帶埋深為10 cm。溫室甜瓜采用單蔓吊蔓栽培，主蔓第5、8、25片葉的子蔓上的第1、2葉留瓜，每條子蔓只留1個，每株留6個瓜。

試驗裝置將儲水桶、微納米氣泡發(fā)生器、自吸泵等、文丘里施肥器等進行集成。制備MNBW時，將微納米氣泡發(fā)生器循環(huán)運行60 min，得到飽和MNBW用于灌溉。MNBW通過中國農(nóng)業(yè)大學自主研發(fā)的微納米氣泡發(fā)生器產(chǎn)生，發(fā)生器運行時，吸入氣體的流量為3～4 L/min，得到的MNBW溶解氧質(zhì)量濃度為7.8 mg/L。經(jīng)NanoSight300納米顆粒跟蹤分析儀測試，氣泡平均粒徑為（136.2±12.1）nm，氣泡量為6.2×108個/mL。

1.4 測試內(nèi)容與方法

1.4.1 土壤含水率測定與灌水定額

每次灌溉前用FieldScout TDR200（Spectrum，USA）測定土壤含水率。每個處理隨機選取5個距離甜瓜根部5 cm的測量點進行測量，測量深度為計劃濕潤層深度，營養(yǎng)生長期為0.2 m，生殖生長期為0.3 m，取5個點測得的平均值作為該處理的土壤含水率[16]。灌水定額計算式[17]為：

=0.1(max-min)/， （1）

式中：為單次灌水量（mm）；為土壤體積質(zhì)量（g/cm3）；為計劃土壤濕潤層深度（m）；為灌溉土壤濕潤比，取50%；?max為按質(zhì)量比計算的適宜土壤含水率上限（%），取田間持水率的90%；min按質(zhì)量比計算的適宜土壤含水率下限（%），取測得的土壤質(zhì)量含水率；為灌溉水利用系數(shù)，取0.9。

圖1 設施甜瓜MNBW滴灌種植模式及布置形式

1.4.2 株高、莖粗、根系

每個處理隨機選取甜瓜5株，掛牌作為標記，試驗在緩苗后10 d后開始，分別在甜瓜的幼苗期、伸蔓期、開花坐果期和果實膨大期測定甜瓜的株高與莖粗，整個生育期共測試4次。測量時間為08:00—10:00，采用卷尺測量從莖基至植株最高生長點的垂直高度，單位精確到小數(shù)點后1位，重復5次；使用顯游標卡尺十字交叉法于莖基測定莖粗，單位精確到小數(shù)點后3位，重復5次。

在甜瓜成熟后，每個處理隨機選取5株甜瓜，用鐵鍬小心挖取甜瓜根系，取得完整甜瓜根系并用去離子水沖洗干凈，采用根系掃描儀（Epson Expression）對甜瓜根系進行掃描并保存圖片，采用WinRHIZO根系分析軟件（Regent Instruments，Canada）分析圖像，得到根系總長度、根系總表面積和根尖數(shù)等數(shù)據(jù)。在掃描完根系圖片后，將根系分別收集起來應用于根系干質(zhì)量的測試，將洗凈的根系擦去水分后使用105 ℃殺青15 min，并用70 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱干質(zhì)量[18]。

1.4.3 產(chǎn)量與灌溉水利用效率

甜瓜成熟后分區(qū)采摘，單果質(zhì)量用電子秤（精度為0.01 g稱量，各處理單株產(chǎn)量的總和記為該處理的產(chǎn)量，并換算為單位面積產(chǎn)量。灌溉水利用效率（Irrigation Water Use Efficiency，）計算式[10]為：

， （2）

式中：為灌溉水利用效率（kg/m3）；為作物的產(chǎn)量（kg/hm2）；為作物的灌水量（m3/hm2），將各處理每次的灌水量進行記錄，試驗結(jié)束后累加得到該處理甜瓜全生育期的灌水量。

1.4.4 果實品質(zhì)指標

甜瓜成熟后，在每個小區(qū)隨機選擇10個果實測定果實品質(zhì)；采用2,6―二氯靛酚滴定法測定甜瓜果實維生素C量；采用手持式糖度計測定可溶性固形物量；使用蒽酮試劑法和氫氧化鈉滴定法測定甜瓜可溶性糖量與有機酸量；甜瓜果實品質(zhì)具體測試方法如高俊鳳[19]所述。

1.4.5 土壤本底值測定

土壤采樣均采用網(wǎng)格法，試驗結(jié)束后，分別采集MNBW灌溉區(qū)與CGW灌溉區(qū)耕作層（0～20 cm）土壤樣品，每個采樣點采集15～20個點的土樣，均勻混合，按四分法制成0.5 kg左右混合土樣。將土壤除去植物殘體、根系和大塊石礫后烘干、過篩后測定土壤化學性質(zhì)[20]：土壤電導率由電導率儀測定；有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；全氮采用半微量凱氏定氮法測定；速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定；pH值采用電位法測定；全磷量采用NaOH熔融鉬銻抗比色法測定；堿解氮量采用堿解擴散法測定；有機質(zhì)量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱容量法測定；全鹽量采用電導法測定；土壤理化性質(zhì)的具體測試方法如鮑士旦所述[21]。

1.4.6 數(shù)據(jù)處理與分析方法

采用Excel 2013軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與繪圖；采用SPSS 22.0進行統(tǒng)計分析；采用Duncan法進行方差分析（=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 株高、莖粗

MNBW滴灌處理下甜瓜株高與莖粗如表2所示。由表2可知，MNBW滴灌條件下，削減20%滴灌施肥量不僅不會降低甜瓜株高，反而增加了1.2%～24.6%（<0.05），同時對甜瓜莖粗未產(chǎn)生顯著影響。隨著MNBW滴灌頻率的提高，甜瓜株高有增加的趨勢，其中P3處理比P7、P15處理增加2.7%～10.1%、5.5%～7.4%，莖粗分別提高2.9%～9.6%、8.5%～14.2%。未恰當?shù)夭捎梦锤炫＜S做底肥時，MNBW滴灌處理使甜瓜的株高和莖粗降低，與CGW滴灌處理相比，降幅為1.0%～21.7%、5.9%～19.2%。

表2 MNBW滴灌處理下甜瓜株高與莖粗

注 *表示在<0.05時存在顯著性差異；**表示在<0.01時存在顯著性差異；同列不同小寫字母分別表示5%和1%水平顯著性差異；FA為滴灌施肥量；W為滴灌水源；IF為滴灌頻率；下同。

2.2 根干質(zhì)量、總根長、根表面積、根尖數(shù)

MNBW滴灌處理下秋茬甜瓜的根系如表3所示。由表3可知，在MNBW滴灌條件下，削減20%的滴灌施肥量不僅不會降低甜瓜的總根長，反而增加了5.0%～30.7%，對根干質(zhì)量、總根表面積和根尖數(shù)無顯著影響。隨著MNBW滴灌頻率的提高，甜瓜的總根長有增加的趨勢，P3處理比P7、P15處理增加20.5%～23.6%、46.5%～66.2%，總表面積增加20.9%～22.7%、44.7%～64.8%，根尖數(shù)增加了21.2%-22.7%、28.2%～76.0%（<0.05），對根干質(zhì)量無顯著影響。MNBW滴灌處理顯著提高了甜瓜總根表面積、根尖數(shù)、總根長和根干質(zhì)量（<0.05），與CGW滴灌處理相比，提升幅度分別為1.2%～33.1%、0.8%～22.1%、5.0%～30.7%、13.5%～57.1%。

2.3 單果質(zhì)量、產(chǎn)量與灌溉水利用效率

MNBW滴灌處理下甜瓜的單果質(zhì)量、產(chǎn)量與如表4所示。由表4可知，MNBW滴灌處理能提升甜瓜的單果質(zhì)量，除F100P15_CGW處理與F80P15_CGW處理基本不變外，與CGW處理相比，增幅為2.0%～23.4%。MNBW滴灌條件下，削減20%滴灌施肥量不僅不會降低甜瓜的產(chǎn)量和，反而提高了0.4%～56.4%和0.4%～67.7%。通常情況下（使用腐熟牛糞做底肥時），隨著MNBW滴灌頻率的提高，甜瓜的產(chǎn)量與單果質(zhì)量有增加的趨勢，其中P3處理比P15處理分別提高5.5%～9.4%、3.6%～22.0%。未恰當?shù)夭捎梦锤炫＜S做底肥時，除F80P15_MNBW處理的產(chǎn)量與F80P7_MNBW處理的外，MNBW滴灌處理使甜瓜產(chǎn)量、降低，與CGW滴灌處理相比幅度為10.6%～87.1%和7.4%～90.9%。

表3 MNBW滴灌處理下秋茬甜瓜的根系

表4 MNBW滴灌處理下甜瓜單果質(zhì)量、產(chǎn)量與IWUE

2.4 口感指標

MNBW滴灌處理下甜瓜的口感指標如表5所示。由表5可知，在MNBW滴灌條件下，削減20%滴灌施肥量不僅不會降低甜瓜的可溶糖量，反而增加了7.4%～45.8%（<0.05）。隨著MNBW滴灌頻率的提高，甜瓜可溶性糖量有增加的趨勢，其中P3處理比P7、P15處理分別提高16.1%～38.3%、24.0%～69.0%（<0.05），有機酸量未見一致性規(guī)律；未恰當?shù)夭捎梦锤炫＜S做底肥時，MNBW滴灌處理影響了甜瓜的口感指標，與CGW滴灌處理相比，除F80P7_MNBW處理與F80P15_MNBW處理外，有機酸量降低了5.6%～21.1%。

2.5 營養(yǎng)指標

MNBW滴灌處理下甜瓜的營養(yǎng)指標如表5所示。由表5可知，在MNBW滴灌條件下，削減20%滴灌施肥量不僅不會降低甜瓜的維生素C量，反而提高了12.4%～18.1%（<0.05）；隨著MNBW滴灌頻率的提高，維生素C量增加，P3處理比P7、P15處理分別提高5.0%～10.3%、11.6%～14.8%，可溶性固形物量分別增加12.0%～32.6%、21.5%～28.0%。未恰當?shù)夭捎梦锤炫＜S做底肥，MNBW滴灌處理使甜瓜的可溶性固形物量降低，與CGW滴灌處理相比，降幅為8.3%～25.6%。

2.6 未腐熟牛糞做底肥時MNBW滴灌對土壤理化性質(zhì)的影響

使用未腐熟牛糞做底肥時，2種滴灌水源處理下土壤的理化指標見表6。由表6可知，MNBW滴灌處理大大增加了土壤中速效鉀、全氮、有機質(zhì)與全鹽量，比正常生產(chǎn)時的土壤臨界閾值增加了156.7%、58.3%、142.7%、100.0%，比CGW灌溉處理增加了124.0%、18.8%、2.0%、33.3%；同時，MNBW滴灌處理中土壤有效磷與電導率較CGW處理分別提高了212.5%與50.0%，但均未超過土壤臨界閾值。

表5 MNBW滴灌處理下甜瓜口感與營養(yǎng)指標

表6 未腐熟牛糞作為底肥時土壤理化指標

3 討論

3.1 MNBW滴灌頻率和施肥量對甜瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

隨著MNBW滴灌頻率的增加，甜瓜的口感指標、營養(yǎng)指標均有提升。首先，這可能是因為高頻MNBW滴灌處理最適宜甜瓜根系的生長。1/3 次/d的MNBW滴灌處理甜瓜根系的總表面積、總根長最大，根尖數(shù)最多，甜瓜根系生長茂盛，這促進了甜瓜對養(yǎng)分的吸收和利用。其次，1/3 次/d的MNBW滴灌處理的氣體利用效率高于1/7、1/15 次/d處理，由于1/7、1/15 次/d的MNBW滴灌處理灌水周期間隔長，導致灌溉前土壤含水率較低；另外，在本研究中所有處理均是按照田間持水率的90%為灌水上限進行灌水處理的，1/7、1/15 次/d的MNBW滴灌處理單次灌水量偏大。1/7、1/15 次/d的MNBW滴灌處理單次灌水量過大，MNBW滲透到甜瓜根系以外的深層土壤中[22]，降低了植物可利用的氣體量，而1/3次/d的MNBW滴灌處理滿足甜瓜根系對水、肥、氧的吸收需求，有助于提高甜瓜的產(chǎn)量和果實品質(zhì)。此外，高頻加氣滴灌也可能通過提高了土壤酶活性，促進土壤養(yǎng)分循環(huán)，從而提高了甜瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)[23]。MNBW滴灌條件下，削減20%滴灌施肥量不僅不會降低甜瓜產(chǎn)量，反而使甜瓜的產(chǎn)量、營養(yǎng)指標和口感指標有所促進。這可能是因為溶氧量和氮素的協(xié)同作用會影響作物根系生長和氮素利用效率，適當?shù)娜钡cMNBW滴灌相結(jié)合，可以有效地提高氮利用效率和甜瓜根系生長[24-30]；其次，MNBW灌溉條件下削減氮肥施用量反而有利于作物對磷、鉀等養(yǎng)分的吸收及累積[31]，而適當?shù)販p施磷肥、鉀肥對作物產(chǎn)量無顯著影響[30,32]。加氣滴灌時削減20%氮肥施用量還可以顯著提高細菌、放線菌等土壤微生物豐度[24]，改善土壤環(huán)境，促進作物生長和養(yǎng)分吸收[24,27]。綜上所述，MNBW滴灌在滴灌頻率為1/3次/d，削減20%滴灌施肥量時能改善土壤質(zhì)量、促進作物生長與根系發(fā)育，提高肥料利用率，提升了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.2 未腐熟牛糞對MNBW滴灌效應的影響機制

當未恰當?shù)夭捎梦锤炫＜S做底肥時，MNBW滴灌處理反而降低了甜瓜的產(chǎn)量、口感與營養(yǎng)指標，其中產(chǎn)量降幅最高達87.1%。為此，對試驗區(qū)土壤的理化性質(zhì)進行了測試（表6），結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用未腐熟牛糞做底肥時，MNBW滴灌處理區(qū)土壤中全氮、有效磷和速效鉀的量遠高于CGW滴灌處理區(qū)，其中全氮與速效鉀量超過土壤閾值水平。這是因為MNBW滴灌處理能增加土壤氧量[8]、根際土壤酶量[33]與好氧微生物的豐度[34]，加速未腐熟牛糞的分解與鹽分富集，使土壤中速效鉀[35]、氮素與全鹽量[27,34]高于土壤閾值和傳統(tǒng)地下水滴灌區(qū)。此外，鉀素過量會降低作物光合效率，減少作物對氮、磷元素的吸收[36]，抑制作物根系的發(fā)育[37]，阻礙作物的生長發(fā)育[36]。而土壤中全鹽量過高會引發(fā)植物缺水，抑制植物對養(yǎng)分的吸收，導致作物發(fā)育不良、減產(chǎn)或死亡[38]。因此，未腐熟牛糞做底肥時，土壤中養(yǎng)分與全鹽量的過量積累可能是MNBW滴灌處理降低甜瓜的產(chǎn)量與品質(zhì)的主要因素。

4 結(jié)論

1）正常情況下（采用腐熟牛糞做底肥時），使用MNBW滴灌提升了甜瓜的產(chǎn)量，可溶性糖量、維生素C量和可溶性固形物量，增幅分別為3.6%～20.7%、7.4%～26.0%、1.6%～17.7%、4.2%～19.1%。

2）采用MNBW滴灌時，即使削減20%的傳統(tǒng)滴灌施肥量，甜瓜的營養(yǎng)品質(zhì)指標、口感指標與依然有所提升；在施肥水平相同的情況下，1/3 次/d的MNBW滴灌處理能提高甜瓜的產(chǎn)量與品質(zhì)；對甜瓜未恰當?shù)夭捎梦锤炫＜S做底肥時，MNBW滴灌處理反而會抑制甜瓜的生長，降低甜瓜的產(chǎn)量與品質(zhì)。

3）綜合考慮作物產(chǎn)量與果實品質(zhì)，推薦使用1/3次/d的MNBW滴灌結(jié)合80%滴灌施肥水平作為設施甜瓜適宜的MNBW滴灌模式。

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Effects of Oxygation with Micro-nano Air Bubbles on Yield, Fruit Quality and Irrigation-water Use Efficiency of Muskmelon

WANG Xiaoyao1,2, WANG Tianze2, ZHOU Yunpeng2, XIAO Yang2, LIU Yaxin2, LI Yunkai1,2*

(1. College of Water and Architectural Engineering, Shihezi University, Shihezi 832000, China;2. College of Water Resources and Civil Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

【】Intensive facility agriculture production could densify soil and create hypoxia, thereby toxifying roots and ultimately leading to yield reduction. Aerating subsurface drip irrigation can oxygenate subsoil and improve soil ventilation to ameliorate such detrimental impacts. However, traditional mechanically aerated subsurface irrigation and chemically aerated subsurface irrigation could produce large air bubbles in soils, which can escape the soil along pores adjacent to the roots, compromising oxygation efficiency as a result. Improving aerating irrigation efficiency is an issue remaining to be resolved, one way in which is to fertigate using water rich in micro-nano air bubbles. Its efficacy, however, is impacted by many factors.【】The purpose of this paper is to study the effects of fertigation frequency and fertilizer amount used in fertigation on yield and quality of muskmelon under surface-drip oxygation with micro-nano air bubbles (MNBW), from which we proposed a suitable MNBW for facility cultivation of muskmelon.【】The experiment consisted of two irrigations: one was MNBW and the other one was conventional irrigation with groundwater (CGW). Added to the MNBW were three irrigation frequencies: once every three days (P3), one every seven days (P7) and once every 15 days (P15), and two fertilizations: 100% (F100) and 80% (F80) of the fertilizers used by local farmers. In each treatment, we measured the fruit quality and irrigation-water use efficiency () of the muskmelon.【】The MNBM can reduce fertilizer application by 20% while in the meantime improving the yield byup to 54.6% and theby up to 67.6%. It also increased the content of soluble sugar, vitamin C and soluble solids in the fruits all at significant level. Irrigation frequency affected the efficacy of MNBW too, with the frequency P3 improving fruit quality.Compared to P15, P3increased soluble solid and vitamin C by 21.5%~28.0% and 11.6%~14.8%, and stem thickness by 8.6%~14.2%, respectively.【】The optimal MNBW for the muskmelon is irrigating after every three days coupled with a fertigation using 80% of the fertilizer applied in the conventional fertigation. It is worth pointing out that if incomplete composted manure is used as base fertilizer, MNBW could inhibit muskmelon growth and reduce its yield, quality andas a result. Our results have important implications for facility production of muskmelon.

Oxygation micro-nano air bubbles; subsurface drip irrigation; facility muskmelon production; fruit yield and quality; irrigation water use efficiency

S275.6

A

10.13522/j.cnki.ggps.2020073

1672 - 3317（2021）01 - 0038 - 09

2020-02-17

國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFD0201504）；國家自然科學基金項目（51979274）

王逍遙（1993-），女，湖北襄陽人。碩士研究生，主要從事滴灌技術原理與技術研究。E-mail: wxy01234@yeah.net

李云開（1975-），男，湖南芷江人。教授，博士生導師，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術研究。E-mail: liyunkai@126.com

王逍遙, 王天澤, 周云鵬, 等. 微納米氣泡水滴灌對設施甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及灌溉水利用效率的影響[J]. 灌溉排水學報, 2021, 40(1): 38-46.

WANG Xiaoyao, WANG Tianze, ZHOU Yunpeng, et al. Effects of Oxygation with Micro-nano Air Bubbles on Yield, Fruit Quality and Irrigation-water Use Efficiency of Muskmelon[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(1): 38-46.

責任編輯：陸紅飛