摘 要：寧夏中部干旱地區(qū)多使用地下微咸水滴灌緩解水資源短缺的問題，但長期使用地下微咸水灌溉易導(dǎo)致土壤鹽分大量積累，影響土壤理化性質(zhì)及作物產(chǎn)量。為緩解中部干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)用水問題，進行地下微咸水凈化滴灌對西瓜生長、水分利用效率及產(chǎn)量的影響研究。結(jié)果表明，微咸水凈化滴灌西瓜凈光合速率比地下水滴灌（CK）增加26.67%，產(chǎn)量提高31.50%，西瓜總酸含量降低，可溶性糖含量提高，土壤中速效鉀含量高于地下水滴灌（CK）。利用礦化度低的地下水凈化灌溉可以大幅度提高西瓜品質(zhì)和產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：西瓜； 微咸水； 凈化； 滴灌； 果實品質(zhì)； 水分利用率

中圖分類號：S651； S627"""""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1002-204X（2023）07-0017-05

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2023.07.006

The Impact of Purified Brackish Water Drip Irrigation on Watermelon Growth and Water Use Efficiency in an Arid Region

Guo Song1， Yu Rong1*， Liu Shengfeng1， Sha Xinlin2

（1.Institute of Horticulture， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002;

2.Institute of Animal Science， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002）

Abstract In the central arid region of Ningxia， the use of underground brackish water drip irrigation is commonly employed to alleviate water scarcity. However， long-term use of underground brackish water for irrigation can result in excessive salt accumulation in the soil， affecting soil physical and chemical properties as well as crop yield. In order to mitigate agricultural water scarcity in the central arid region， this study investigated the effects of purified brackish water drip irrigation on watermelon growth， water use efficiency， and yield. The results showed that watermelon under purified brackish water drip irrigation had a 26.67% higher net photosynthetic rate compared to underground water drip irrigation （CK）， with a 31.50% increase in yield. The total acid content of the watermelon decreased， while the soluble sugar content increased. The available potassium content in the soil was higher in the purified brackish water drip irrigation treatment compared to the underground water drip irrigation （CK）. Utilizing low salinity underground water for purification irrigation can significantly improve watermelon quality and yield.

Key words Watermelon; Brackish water; Purification; Drip irrigation; Fruit quality; Water use efficiency

寧夏地下水資源匱乏，地下水資源總量約為19億m3，其中35%屬于微咸水。寧夏中部干旱地區(qū)多使用地下微咸水進行滴灌，以緩解水資源短缺的問題[1]。但是長期使用微咸水灌溉，會導(dǎo)致土壤中積累大量鹽分[2-3]，且有害的離子反應(yīng)也會抑制作物的正常生長[4]，影響作物產(chǎn)量[5-6]。針對這一問題，進行西瓜地下微咸水凈化滴灌補水研究[7]，分析地下微咸水凈化滴灌對土壤及西瓜品質(zhì)的影響[8]，以期為寧夏中部干旱地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2021年2月—10月，在寧夏中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)香山鄉(xiāng)試驗基地進行。試驗基地位于中部干旱帶核心區(qū)，平均海拔1 740 m，平均年降水量180 mm左右，光照充足。試驗地土壤為沙質(zhì)黏土，pH值為8.62，全鹽含量為0.56 g/kg，有機質(zhì)含量為10.2 g/kg，堿解氮含量為22.0 mg/kg，速效磷含量為3.6 mg/kg，速效鉀含量為109.5 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試西瓜品種金城五號由中衛(wèi)市金城種業(yè)有限責(zé)任公司提供。采用自主研發(fā)滴灌凈化裝置（ZL2020 10 574 387.7）。

1.3 試驗設(shè)計

采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計[9]，設(shè)置3個處理，HY-1：黃河水滴灌；JW-2：采用滴灌裝置凈化微咸水滴灌（凈化水占微咸水總灌水量1/3）；CK：地下水滴灌。采用滴灌方式，西瓜全生育期共灌水4次。HY-1、CK處理采用直徑16 mm，滴頭間距300 mm的滴灌帶進行滴灌，試驗設(shè)3次重復(fù)[10-11]，小區(qū)面積76 m2。

1.4 試驗管理

試驗于2021年4月24日進行定植，西瓜株行距為1.6 m×1.8 m，試驗灌溉定額為1 250 m3/hm2。整個生育期滴灌4次：定植當(dāng)天補水135 m3/hm2，伸蔓期補水170 m3/hm2，果實膨大前期和成熟前期各補水472.5 m3/hm2。底肥施用生物有機肥料（馕播王）[12-13]，施用量為600 kg/hm2。氨基酸水溶肥底肥施入量為525 kg/hm2，西瓜伸蔓期、膨大期共追施2次[14]，施用量為375 kg/hm2。每株西瓜只留一瓜，7月25日采收。

1.5 試驗觀測項目及方法

1.5.1 西瓜生長指標的測定 每個處理選定3個具有代表性的西瓜植株并標記，在西瓜不同生育期記錄植株葉片數(shù)，使用卷尺測量主蔓長度，采用SPAD-502便攜式葉綠素儀測定葉綠素相對含量SPAD值（每株選擇6片葉）[15]。

1.5.2 西瓜光合指標的測定 使用光合熒光測定系統(tǒng)LI-6800進行葉片凈光合速率測量（每株選擇6片葉）[16]。

1.5.3 西瓜品質(zhì)指標的測定 采用酸堿滴定法測定總酸含量，采用2，6-二氯靛酚滴定法測定維生素C含量，采用折射儀法測定可溶性固形物含量。

1.5.4 西瓜產(chǎn)量 西瓜成熟期測定試驗小區(qū)產(chǎn)量，折算單位面積產(chǎn)量[17-18]。

1.5.5 土壤理化性質(zhì)測定 分別在定植期（4月26日）、伸蔓期（5月27日）、膨大期（6月27日）、成熟期（7月28）采集土壤，根據(jù)“S”形規(guī)則在小區(qū)選5個采樣點取0～20 cm土壤。采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機質(zhì)含量[19]，采用堿解擴散法測定土壤堿解氮含量[20]，采用分光光度法測定土壤速效磷含量，采用火焰光度法測定土壤速效鉀含量，采用pH計測定土壤pH值，采用便攜式電導(dǎo)率儀測定土壤全鹽量[21]。

1.5.6 葉片增長速率與主蔓增長速率計算" 葉片增長速率=（生育后期葉片數(shù)-生育前期葉片數(shù)）/時間間隔；主蔓生長速率=（生育后期主蔓長-生育前期主蔓長）/時間間隔。

1.6 試驗統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0進行差異顯著性分析和雙因素重復(fù)測量方差分析，使用Origin 2019b作圖，使用Excel 2007進行數(shù)據(jù)比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌水處理對西瓜生長特性和葉綠素含量的影響

由表2可以看出，不同生育時期JW-2處理西瓜葉片增長速率均最快；HY-1處理西瓜定植期、伸蔓期、膨大期和成熟期葉片增長速率較CK快。開花坐果期各處理西瓜葉片數(shù)增長最為迅速，JW-2處理西瓜葉片數(shù)為153片、HY-1處理的葉片數(shù)為138片，分別比CK西瓜葉片的123片增加24.39%和12.20%。

不同生育時期JW-2處理西瓜主蔓增長速率最高，其次是HY-1處理。而不同處理主蔓長增長量均是在伸蔓期逐漸加快，隨后差距逐漸明顯。到成熟期，主蔓的增長量逐漸降低，西瓜葉片逐漸開始枯黃，植株也開始衰老。HY-1處理主蔓長為264.5 cm，JW-2處理主蔓長為293.4 cm，分別比CK主蔓長的227.2 cm增加了16.42%和29.14%。

西瓜葉綠素含量隨著西瓜植株生長不斷增加（圖1），各處理西瓜的葉綠素含量在7月5日（膨大期）達到峰值，JW-2、HY-1、CK處理葉綠素相對含量依次為103.54、95.51和82.50，隨后逐漸降低。不同生育時期JW-2處理西瓜葉片葉綠素相對含量顯著高于CK，但與HY-1處理差異不顯著。說明凈化水滴灌會影響西瓜葉綠素相對含量。

2.2 不同滴灌水處理對西瓜光合特性的影響

由圖2可以看出，從8：00開始，不同滴灌水處理西瓜植株光合速率隨著光照強度和溫度升高不斷升高，在10：00左右和14：00左右出現(xiàn)2個峰值，形成了雙峰曲線。在10：00左右各處理的凈光合速率達到第一個峰值后，到12：00左右出現(xiàn)低谷，隨后在14：00左右達到第二個峰值，隨后呈現(xiàn)下降趨勢。由此可以看出，在光照變強、溫度升高時，微咸水滴灌會影響植物調(diào)節(jié)氣孔開孔和平衡能力，故凈光合速率較其他2個處理較弱。

不同滴灌水處理下，西瓜葉片全天凈光合速率的平均值大小依次為JW-2（20.30 μmol/（m2·s））、HY-1（19.35 μmol/（m2·s））、CK（16.19 μmol/（m2·s））；在第二個峰值時，即14：00左右，JW-2處理凈光合速率為33.15 μmol/（m2·s），HY-1處理為28.50 μmol/（m2·s），分別比CK的26.17 μmol/（m2·s）增加26.67%、8.90%。由此可見，微咸水滴灌對西瓜凈光合速率有抑制作用。

2.3 不同滴灌水處理對西瓜品質(zhì)的影響

通過對不同滴灌水處理西瓜果實的品質(zhì)分析可知，JW-2處理西瓜總酸含量最低，為4.10 g/kg，CK總酸含量最高，為5.23 g/kg，HY-1處理西瓜總酸含量為4.41 g/kg，比CK總酸含量的5.23 g/kg，分別降低21.61%、15.68%。西瓜總酸含量JW-2處理與CK差異顯著，HY-1處理和JW-2處理西瓜總酸含量差異不顯著，說明微咸水凈化滴灌對西瓜總酸含量有著明顯的降低作用（表3）。

西瓜果實中維生素C含量JW-2處理最高，為8.25 mg/100 g；CK最低，為7.22 mg/100；JW-2處理和HY-1處理維生素C含量差異顯著，JW-2處理與CK差異顯著。JW-2處理和HY-1處理西瓜果實維生素C含量分別比CK高14.27%和12.74%。說明微咸水滴灌會提高西瓜果實維生素C含量。

JW-2處理西瓜果實的可溶性糖含量最高，為12.8%；其次是HY-1處理，為12.5%，分別比CK的10.6%增加了20.75%和17.92%。西瓜果實可溶性糖含量JW-2處理均與HY-1處理CK差異顯著，說明微咸水凈化滴灌對西瓜果實可溶性糖含量有提高作用。

2.4 不同滴灌水處理對西瓜產(chǎn)量和水分利用效率的影響

由表4可知，JW-2處理西瓜產(chǎn)量為75 467.1 kg/hm2，比CK處理57 389.5 kg/hm2增加了31.50%。HY-1處理的產(chǎn)量65 031.6 kg/hm2，比CK處理增加了13.32%。說明微咸水凈化滴灌處理對西瓜增產(chǎn)有明顯的作用。

利用彭曼公式計算作物騰發(fā)量，得到作物系數(shù)、水分利用效率和灌溉水利用效率。

由表5和圖3可知，JW-2處理的水分利用效率為28.1 kg/m3，HY-1處理為24.2 kg/m3，分別比CK處理的21.5 kg/m3提高了30.70%和12.56%。且JW-2處理的實際需水量、灌溉水利用效率均最高，說明微咸水凈化滴灌能有效提高西瓜的灌溉水利用效率和水分利用效率。

2.5 不同滴灌水處理對西瓜地土壤性質(zhì)的影響

由表6可知，JW-2處理土壤速效磷含量平均值為3.8 g/kg-1，比CK處理的3.6 g/kg-1增加了5.56%。HY-1處理速效鉀平均含量為126.2 mg/kg-1，JW-2處理為130.1 mg/kg1，分別比CK處理的113.1 mg/kg-1，增加了11.58%和15.03%。方差分析可知，HY-1、JW-2與CK處理土壤速效鉀含量均達到顯著水平。所以凈化水滴灌會提高西瓜地土壤的速效鉀含量。CK處理土壤有機質(zhì)含量為9.6 g·kg-1、HY-1處理土壤有機質(zhì)含量為10.2 g·kg-1、JW-2處理土壤有機質(zhì)含量為10.6 g/kg-1。黃河引水滴灌和微咸水凈化滴灌處理對土壤中速效磷和有機質(zhì)含量沒有顯著影響，但速效鉀含量比微咸水滴灌有所提高。

3 結(jié)論與討論

通過試驗數(shù)據(jù)分析，黃河引水滴灌和微咸水凈化滴灌可促進西瓜植株較好的生長，黃河引水滴灌西瓜產(chǎn)量較CK增產(chǎn)13.32%，微咸水凈化滴灌較CK增產(chǎn)31.50%；黃河引水滴灌和微咸水凈化滴灌的水分利用效率分別比CK提高了12.56%和30.70%。有研究表明，微咸水滴灌不利于土壤中水分的擴散和鹽分淋洗[8]。微咸水滴灌處理土壤中鹽分的積累量較高，西瓜植株體內(nèi)鹽離子的升高抑制了水分、無機鹽的運輸，與郭寰等[22]研究結(jié)果一致。且微咸水滴灌會影響植物調(diào)節(jié)氣孔開孔和平衡能力，故凈光合速率較其他2個處理較弱[23]。

總結(jié)得出結(jié)論：微咸水凈化滴灌處理對西瓜有明顯增產(chǎn)效果，對西瓜果實維生素C和可溶性糖含量有提高作用，故微咸水凈化滴灌可適用于高品質(zhì)西瓜的生產(chǎn)[24]。黃河水灌溉的西瓜產(chǎn)量僅次于凈化水滴灌的西瓜產(chǎn)量，在有引水條件下可作為適宜中衛(wèi)西瓜滴灌的補水方式使用。

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