第 33卷 第 21期 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報 V ol.33 N o.21 156 2017年 1 1月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Nov. 2017 基于蒸騰模型決策的灌溉量對甜瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響李建明 1,2 ，樊翔宇 1,2 ，閆芳芳 1 ，李 惠 1,2 ，蔡東升 1,2（1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，楊凌 712100；2. 農(nóng)業(yè)部西北設(shè)施園藝工程重點實驗室，楊凌 712100） 摘 要：為研究蒸騰模型決策下不同灌溉量對甜瓜干物質(zhì)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以甜瓜品種綠翠寶為試材，利用 2015 年溫室環(huán)境數(shù)據(jù)和葉面積指數(shù)， 建立甜瓜日蒸騰量模型。 2016年依據(jù)蒸騰模型以不同灌溉量 （80%ET、 100%ET、 120%ET、 140%ET，ET 為日蒸騰量）對模型進(jìn)行驗證，并對甜瓜的干物質(zhì)、產(chǎn)量和品質(zhì)做綜合評價。結(jié)果表明，各因子對甜瓜蒸 騰作用大小表現(xiàn)為葉面積指數(shù)>日平均氣溫>日平均空氣相對濕度>日太陽輻射強(qiáng)度，所建立的甜瓜日蒸騰量模型擬合較 好，回歸標(biāo)準(zhǔn)誤差 41.83 g，相對誤差 11.4%。蒸騰模型決策的不同灌溉量對甜瓜干物質(zhì)影響顯著，從伸蔓期到結(jié)果期， 各處理植株的干物質(zhì)總量以 140%ET和 120%ET最大，80%ET最小。結(jié)果期各處理果實的干物質(zhì)積累表現(xiàn)為 120%ET最 大，80%ET最小。植株各器官干物質(zhì)分配在伸蔓期呈現(xiàn)出葉>莖>根，開花坐果期呈現(xiàn)出葉>果>莖>根，結(jié)果期呈現(xiàn)出果> 葉>莖>根。蒸騰模型決策的灌溉量過高或過低均使產(chǎn)量下降，120%ET處理產(chǎn)量最高為 1.23 kg/株。水分利用效率隨單株 灌溉量的升高而降低。果實綜合品質(zhì)的隸屬函數(shù)值排序為 120%ET(4.69)>100%ET(3.45)>80%ET(3.34)> 140%ET (2.27)。 綜合考慮甜瓜干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量及品質(zhì)因素，蒸騰模型決策的灌溉量 120%ET 處理效果最好，可作為最優(yōu)的灌溉 水平。研究可為溫室甜瓜高效生產(chǎn)和智能化灌溉提供科學(xué)依據(jù)和決策參考。 關(guān)鍵詞：蒸騰；溫室；灌溉；通徑分析；干物質(zhì)積累與分配；水分利用效率；隸屬函數(shù)值 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.018 中圖分類號：S652;S161.4;S275.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-6819(2017)-21-0156-07 李建明，樊翔宇，閆芳芳，李 惠，蔡東升. 基于蒸騰模型決策的灌溉量對甜瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2017，33(21)：156162. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.018 http:/www.tcsae.org Li Jianming, Fan Xiangyu, Yan Fangfang, Li Hui, Cai Dongsheng. Effect of different irrigation amount based on transpiration model on yield and quality of muskmelonJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(21): 156162. (in Chinese with English abstract) doi： 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.018 http:/www.tcsae.org 0 引 言 近些年無土栽培技術(shù)發(fā)展迅速，規(guī)模越來越大，作 物在不同灌溉條件下對蔬菜的產(chǎn)量與品質(zhì)影響顯著。在 設(shè)施無土栽培生產(chǎn)過程中，水分對作物、土壤、環(huán)境空 氣的影響更為直接。灌溉量過小，容易造成減產(chǎn)；灌溉 量過大，會使無效蒸騰增加，造成水分浪費，同時積水 過多，根系受害，溫室內(nèi)空氣濕度增加，導(dǎo)致病蟲害發(fā) 生和果實品質(zhì)的下降 1 。甜瓜是溫室中經(jīng)常種植的作物， 其生長對水分更為敏感，因此，進(jìn)一步研究溫室甜瓜的 蒸騰耗水規(guī)律和合理的灌溉水平，對提高甜瓜的產(chǎn)量和 品質(zhì)、提升經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。 大量研究表明，適宜的灌溉量可增加甜瓜產(chǎn)量，改 善果實品質(zhì) 2-3 。水分因子對于甜瓜生長發(fā)育作用十分明 顯，如 Fabeiro 等 4-5 研究表明，灌溉量的多少顯著影響甜 瓜的形態(tài)指標(biāo)、產(chǎn)量和品質(zhì)。李建明等 6-7 通過試驗研究， 建立甜瓜幼苗受有效積溫、日溫差積累、光輻射積累等 多因子驅(qū)動的干物質(zhì)分配模型，以及建成以溫度與水分 驅(qū)動的甜瓜幼苗生長形態(tài)模型。 收稿日期：2017-01-16 修訂日期：2017-10-13 基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（31471916） ；陜西省科技統(tǒng)籌項目 （2015KTTSNY03-03） ；陜西省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與攻關(guān)項目（2015NY089） 作者簡介：李建明，陜西洛川人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事設(shè)施作物生 理生態(tài)研究。Email：lijianming66163.com 目前的作物蒸騰研究主要集中在 Penman-Monteith （PM） 公式的應(yīng)用 8 和特定環(huán)境因素對蒸騰的影響 9 ， PM 公式中需要諸多的氣象觀測資料，且各參數(shù)存在著相互 影響，而有關(guān)蒸騰模型對甜瓜產(chǎn)量及綜合品質(zhì)的研究尚 未見到相關(guān)報道。本試驗以甜瓜品種綠翠寶為試材，先 建立蒸騰模型，再基于蒸騰模型進(jìn)行灌水處理。目的是 建立測量指標(biāo)相對較少，預(yù)測精度能滿足生產(chǎn)需要的蒸 騰模型，利用葉面積指數(shù)和溫室環(huán)境因子驅(qū)動來建立甜 瓜的日蒸騰耗水模型。然后，基于蒸騰模型探究不同灌 溉量對甜瓜干物質(zhì)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為溫室甜 瓜的智能灌溉與高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供參考和科學(xué)依據(jù)。 1 材料與方法 1.1 試驗地 試驗在西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝場內(nèi)進(jìn)行。試驗所用 的自制的大跨度非對稱釀熱溫室（國家專利號 201420836431.7）跨度 1719 m，脊高 5.15.4 m，東西 走向，南屋面投影 1012 m，北屋面投影 78 m。溫室 內(nèi)部的溫度、濕度及光照條件較為一致。 1.2 試驗設(shè)計 1.2.1 用于建立蒸騰模型的試驗 2015 年 36月采用稱質(zhì)量法， 依照甜瓜單株日蒸騰 量的 100%進(jìn)行補充灌溉。依據(jù)各影響因子和日蒸騰量的 趨勢類型，進(jìn)行多因素非線性回歸分析，采用麥夸特法第 21期 李建明等：基于蒸騰模型決策的灌溉量對甜瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響 157 參數(shù)估計，最終擬合得到溫室甜瓜單株日蒸騰耗水量模 型。2015 年設(shè)置 1 個處理 100%ET， 3 次重復(fù)，按照實際 蒸騰量的 100%補充灌溉，采用盆栽方式種植，測定的指 標(biāo)有單株日蒸騰量、葉面積和溫室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度、 光照、濕度） 。 1.2.2 基于蒸騰模型決策的灌溉試驗 為了檢驗 2015 年試驗建立的模型的可靠性， 2016 年 設(shè)置 4 個不同的灌溉水平：ET1 為 80%ET、ET2 為 100%ET、ET3為 120% ET、ET4 為 140%ET。基于 2015 年所建立模型估算的 ET 值為參考，2016 年 36 月進(jìn)行 不同水平的灌溉，各處理 3次重復(fù)，共定植 480 株甜瓜。 1.3 試驗過程 采用盆栽方式種植薄皮甜瓜（綠翠寶） ，盆直徑為 25 cm，表面不覆膜。無土栽培供試的基質(zhì)為前期育苗試 驗所甄選的優(yōu)勢配方（菇渣牛糞蛭石珍珠巖=33 22） 。經(jīng) 測 定 ，2 a試驗基質(zhì)理化性質(zhì)相近，其基本理化 性質(zhì)如下：容重 0.34 g/cm 3 ，總孔隙度 54.8%，pH 值為 6.77，電導(dǎo)率（electricity conductivity，EC）2.43 dS/cm， 速效氮 1 792.85 mg/kg，速效磷 297.63 mg/kg，速效鉀 3 047.18 mg/kg。 甜瓜幼苗 4 葉 1 心時，選取生長健壯且長勢一致的 幼苗定植。每盆 1株，行距和株距分別為 70和 40 cm，單 蔓整枝立式栽培，人工授粉，側(cè)蔓結(jié)瓜，每株預(yù)留 4個瓜， 分別在 68 節(jié)、1012 節(jié)、1416 節(jié)和 1820 節(jié)，根 據(jù)瓜的生長情況優(yōu)選留 3 個果型端正的幼瓜，主蔓第 25 節(jié)摘心。 營養(yǎng)液施肥參考霍格蘭 （Hoagland） 和阿農(nóng) （Arnon） 配方 10 ，每升營養(yǎng)液中各元素的含量如表 1 所示。 表1 營養(yǎng)液通用配方 Table 1 Formula of nutrient solution 元素 Element 化合物名稱 Compound 質(zhì)量濃度 Content/(mg·L 1 ) Ca(NO 3 ) 2 ·4H 2 O 945 KNO 3607 MgSO 4 ·7H 2 O 493 大量元素 Macronutrient NH 4 H 2 PO 4115 Na 2 Fe-EDTA 20 MnSO 4 ·1H 2 O 2.13 ZnSO 4 ·7H 2 O 0.22 CuSO 4 ·5H 2 O 0.08 微量元素 Microelement (NH 4 )6 Mo 7 O 24 ·4H 2 O 0.02 試驗根據(jù)甜瓜的生育特點，將整個生育期階段劃分 為伸蔓期（3 月 20 日4 月 14 日），開花坐果期（4 月 15 日5 月 4 日），結(jié)果期（5 月 5 日5 月 30 日）。 伸蔓期不澆營養(yǎng)液，甜瓜主要依靠復(fù)合基質(zhì)里的養(yǎng)分。 開花坐果期按 1/2 倍 Hoagland 營養(yǎng)液施入；果實成熟期 按 1 倍 Hoagland 營養(yǎng)液施入；微量元素施入量相同。施 肥管理視天氣狀況做適當(dāng)調(diào)整，其余均按常規(guī)生產(chǎn)要求 進(jìn)行管理。采用智能化施肥灌溉系統(tǒng)（HortiMax Growing Solution）進(jìn)行滴灌，滴管的滴頭流量約為 0.7 mL/s。2 a 試驗都采用滴灌，滴灌時間為每天 09:00 左右。 1.4 測定項目及方法 1.4.1 單株日蒸騰量 2a 試驗中，盆放在自動連續(xù)作物耗水記錄儀上，實 時監(jiān)測盆質(zhì)量，每天記錄甜瓜單株日蒸騰量 11 （ET，g） 。 1.4.2 甜瓜葉面積指數(shù) 2 a試驗都進(jìn)行葉面積指數(shù)測定，每 23 d測量植 株單葉葉長 L（cm）和葉片數(shù)，根據(jù)公式 LA=0.728L 2.024 (R 2 = 0.989)12 計算單葉葉面積 LA（cm 2 ），單株所有葉 片葉面積之和，即單株總?cè)~面積 L 1 。然后，根據(jù)種植密 度 d（株/m 2 ），換算為甜瓜葉面積指數(shù) LAI=d·L 1 /10 000。 1.4.3 溫室內(nèi)環(huán)境因子 采用荷蘭 HortiMax Growing Solution 環(huán)境監(jiān)測儀記 錄溫室內(nèi)的日平均空氣溫度（T， ）、日平均空氣相對 濕度（RH，%）、日平均太陽輻射強(qiáng)度（M，W/m 2 ）， 儀器放置于試驗區(qū)中部地面上方 1 m處。 1.4.4 干物質(zhì)的測定 2016 年分別于伸蔓期、開花坐果期和果實成熟期對 每個處理各取甜瓜植株 3 棵，分別將根、莖、葉、果剪 下，分裝于紙袋中，在 105 下殺青 20 min，然后 80 繼續(xù)烘 37 d 至干質(zhì)量變化在誤差允許范圍內(nèi)，干燥冷 卻后稱取各處理樣品的干質(zhì)量 13 。 1.4.5 產(chǎn)量與水分利用效率 2016 年稱量成熟果實的單果質(zhì)量，直至采摘后拉秧 結(jié)束，對各處理產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計。參考王鵬勃等 14 方法計 算水分利用效率 WUE=Y/I（kg/m 3 ） ，式中 Y代表甜瓜的 平均單株產(chǎn)量（kg/株） ，I 代表全生育期的植株灌溉量 （m 3 /株） 。 1.4.6 果實品質(zhì)的測定 2016 年根據(jù)文獻(xiàn)15測定果實的可溶性固形物 （數(shù)顯 糖量計 TD-45） 、可溶性酸（酸度計） 、可溶性蛋白（考馬 斯亮藍(lán) G-250 染色法） 、可溶性糖（蒽酮比色法） 、維生 素 C（鉬藍(lán)比色法）和硝酸鹽（水楊酸-硫酸法） ，糖酸比= 可溶性固形物/可溶性酸。 綜合品質(zhì)計算采用隸屬函數(shù)法 16 ，正相關(guān)指標(biāo)（可 溶性固形物、 糖酸比、 維生素 C、 可溶性蛋白、 可溶性糖） ： X( )=(XX min )/(X max X min ) 負(fù)相關(guān)指標(biāo)（可溶性酸、硝酸鹽） ： X( )=1(XX min )/(X max X min ) 式中 X max 為所有處理該指標(biāo)的最大值； X min 為所有處理該 指標(biāo)的最小值； X( )為該指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，值越大代表 果實品質(zhì)越優(yōu)，值越小果實品質(zhì)越劣。 1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 采用 Excel 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和作圖，用 DPS 軟 件建立蒸騰模型。不同處理間的多重比較選擇 Duncan新 復(fù)極差法，采用 SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。根據(jù)回 歸估計標(biāo)準(zhǔn)誤差（root mean square error， RMSE）和相對 誤差（relative error，RE）對模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗證 17 。 2 結(jié)果與分析 2.1 甜瓜日蒸騰模型的建立 2.1.1 甜瓜蒸騰影響因子的相關(guān)分析和通徑分析 甜瓜日蒸騰及其影響因子的相關(guān)及通徑分析表明農(nóng)業(yè)工程學(xué)報（http:/www.tcsae.org） 2017年 158 （表 2） ，RH 與 ET呈極顯著負(fù)相關(guān)（PT>RH>M。對比直接與間接通徑 系數(shù)可知，LAI 是連接氣象環(huán)境與作物蒸騰的重要因子， 對溫室甜瓜日蒸騰量的影響主要是直接影響。其次， T對 溫室甜瓜日蒸騰量的影響主要也是直接作用的，還間接 地通過對 LAI 的促進(jìn)作用，進(jìn)而對蒸騰作用產(chǎn)生正向的 影響。RH 主要是間接作用影響甜瓜日蒸騰量，通過對 T 以及 LAI 的抑制作用，進(jìn)而對蒸騰產(chǎn)生負(fù)向的影響。最 后， M主要是間接作用影響甜瓜日蒸騰量，間接地通過 T 的促進(jìn)作用，對蒸騰產(chǎn)生正向的影響。 2.1.2 溫室甜瓜日蒸騰模型的建立與驗證 在上述相關(guān)分析和通徑分析的基礎(chǔ)上，對甜瓜日蒸 騰量 ET 與其影響因子做回歸分析， 得到各因子和甜瓜耗 水量之間的關(guān)系，如圖 1 所示。各回歸模型 P莖 >根。這個時期干物質(zhì)主要貯存在葉片中，占干物質(zhì)總量 的比例為 68%71%，ET1 處理與 ET4 處理干物質(zhì)含量 差異顯著。莖所占的比例為 19%22%，根的干物質(zhì)分配 比例最小，為 8%10%。干物質(zhì)總量 ET1 處理和 ET4 處理有顯著性差異（P果>莖>根， 其中果實的干物質(zhì)量占干物質(zhì)總量的比例為 18%22%， ET1處理和 ET3、 ET4 處理干物質(zhì)含量有顯著性差異。葉 片干物質(zhì)量較伸蔓期有明顯增加，但分配比例有一定的 下降，除 ET3 處理外，各處理與 ET4 均差異顯著。莖和 根的分配比例為分別為 16%19%和 7%8%， 各處理變 化規(guī)律與干物質(zhì)總量變化相近。莖的干物質(zhì)量 ET1、 ET2 處理和 ET3、 ET4處理有顯著性差異；根的干物質(zhì)量 ET4 處理和 ET1、ET2 處理有顯著性差異。 第 21期 李建明等：基于蒸騰模型決策的灌溉量對甜瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響 159 表3 基于蒸騰模型決策的不同灌溉量對甜瓜干物質(zhì)的影響 Table 3 Effect of different irrigation on dry matter based on transpiration model 各器官干物質(zhì)量 Dry matter content in organs/(g·株 1 ) 干物質(zhì)在不同器官中的分配率 Distribution in organs of dry matter/% 時期 Period 處理 Treatment 根 Root 莖 Stem 葉 Leaf 果 Fruit 干物質(zhì)總量 Total dry matter 根 Root 莖 Stem 葉 Leaf 果 Fruit ET1 0.31a 0.65a 2.28b 3.24b 9.48a 19.98a 70.55a ET2 0.34a 0.85a 2.63ab 3.82ab 8.89a 22.32a 68.79a ET3 0.39a 0.99a 3.07ab 4.46ab 8.83a 22.21a 68.96a 伸蔓期 Stretching stage ET4 0.43a 1.03a 3.3a 4.76a 9.03a 21.57a 69.4a ET1 0.9b 2.11b 6.57c 2.2b 11.79c 7.66a 17.93ab 55.71a 18.69b ET2 1.14b 2.61b 8.55b 3.14ab 15.43bc 7.39a 16.89b 55.4a 20.32ab ET3 1.3ab 3.44a 9.54ab 4.2a 18.47ab 7.02a 18.6a 51.64b 22.74a 開花坐果期 Flowering stage ET4 1.66a 3.48a 11.06a 4.28a 20.48a 8.09a 16.98b 54.01ab 20.92ab ET1 3.52b 9.19b 15.42c 38.94c 67.06b 5.25bc 13.7a 22.99a 58.06a ET2 3.68b 9.21b 17.11bc 44.09bc 74.1b 4.97c 12.43ab 23.09a 59.5a ET3 5.37a 10.45a 20.98ab 58.06a 94.87a 5.66ab 11.02b 22.12a 61.2a 結(jié)果期 Fruiting stage ET4 5.94a 10.41a 23.07a 56.32ab 95.74a 6.21a 10.88b 24.1a 58.82a 注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著（P葉>莖>根。結(jié)果期干物質(zhì)不斷向果實轉(zhuǎn) 運，果實干物質(zhì)占總量的比例上升到 58%61%，各 處 理 果實的干物質(zhì)量表現(xiàn)為 ET3 最大，ET1 最小，ET1 處理 與 ET3、 ET4處理差異顯著。葉片分配比例明顯降低，下 降為 22%24%， ET1、 ET2 處理與 ET4處理有顯著性差 異。莖和根的分配比例也都有所降低，分別為 10%14% 和 5%6%。 2.2.2 灌溉量對甜瓜產(chǎn)量和水分利用效率的影響 灌溉量的增加提高甜瓜平均單株產(chǎn)量，當(dāng)增大到一 定水平產(chǎn)量不再增加，各處理產(chǎn)量大小順序為 ET3 ET4>ET2>ET1（圖 3） 。ET3 平均單株產(chǎn)量 1.23 kg/株， 分別比 ET1、ET2 處理高 24.2%、10.8%。在相同生產(chǎn)管 理條件下，甜瓜的水分利用效率隨單株灌溉量的升高而 降低。其中 ET1 處理水分利用效率最高，ET4 處理水分 利用效率最低；除 ET2和 ET3 處理外，各處理均有顯著 性差異。 圖3 不同處理的產(chǎn)量和水分利用效率比較 Fig.3 Comparison of yield and water use efficiency (WUE) among different treatments 2.2.3 不同灌溉處理對甜瓜果實品質(zhì)的影響 從表 4 中可以看出，基于蒸騰模型的不同灌溉量對 果實品質(zhì)有一定的差異。可溶性固形物 ET1 處理較低， ET3 和 ET4 處理居中，以 ET2 處理最高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 13.13%，可溶性蛋白 ET1處理較低，ET2 和 ET4 處理居 中，以 ET3處理最高，為 5.82 mg/g?？扇苄蕴遣町惒伙@ 著 （P>0.05） ， 可溶性酸 ET1處理最低， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.74%。 糖酸比值 ET1 處理最高，為 16.28；其次 是 ET3 處理，為 14.79。不同處理對維生素 C含量的影響較小，除 ET4 處 理外，各處理無顯著性差異。硝酸鹽含量各處理差異不 顯著。 表4 灌溉量對甜瓜果實品質(zhì)的影響 Table 4 Effect of irrigation on quality of muskmelon 處理 Treat- ment 可溶性 固形物 Soluble solid/% 可溶 性酸 Soluble acid/% 糖酸比 Sugar acid ratio 維生素 C Vitamin C /(mg·g 1 ) 可溶性 蛋白 Soluble protein /(mg·g 1 ) 可溶 性糖 Soluble sugar/% 硝酸鹽 Nitrate nitrogen /( g·g 1 ) 隸屬函 數(shù)值 Attaching functional value ET112.1b 0.74b16.28a12.23b 4.61b 7.09a 384.91a 3.34 ET213.13a 1.05a12.51c 13.05ab 5.39ab 7.62a 415.4a 3.45 ET312.87ab0.87ab14.79b 12.87ab 5.82a 7.33a 397.61a 4.69 ET412.43ab0.93ab13.29c13.96a 4.98ab 6.81a 430.64a 2.27 注：隸屬函數(shù)值為各項品質(zhì)指標(biāo)隸屬函數(shù)值之和。 Note: Attaching functional value of integrated quality is sum of attaching functional value of each quality indicator 比較各處理甜瓜果實隸屬函數(shù)值表明， 隨著蒸騰灌 溉量增加，綜合品質(zhì)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢， 4 個灌 溉量處理的綜合品質(zhì)總得分為 ET3(4.69)>ET2(3.45)> ET1(3.34)>ET4(2.27)，ET3 處理果實的綜合品質(zhì)最好。 3 討 論 作物蒸騰量的大小受到環(huán)境條件和作物本身生理過 程的綜合作用，此外還受到作物生長發(fā)育狀況、農(nóng)業(yè)栽 培技術(shù)及灌溉排水措施等因素的影響 8 。 影響作物蒸騰的 各個因子不是孤立存在的，它們共同作用于蒸騰過程， 并且互相影響 18 。本研究選取葉面積指數(shù)和溫室內(nèi)環(huán)境 因素（空氣溫度、空氣相對濕度、太陽輻射）作為甜瓜 蒸騰的影響因子，采用 Pearson 相關(guān)性分析和通徑分析探 討溫室甜瓜日蒸騰量與其影響因子的關(guān)系。結(jié)果表明， 選取的影響因子都具有極顯著相關(guān)性，各因子對溫室甜農(nóng)業(yè)工程學(xué)報（http:/www.tcsae.org） 2017年 160 瓜蒸騰作用影響大小為 LAI>T>RH>M。LAI 和 T 對溫室 甜瓜日蒸騰量的影響主要是直接影響，RH 和 M 主要是 間接影響，試驗結(jié)果與張大龍等 12 、姚勇哲 17 研究較為 一致。 試驗基于溫室環(huán)境因子驅(qū)動作用，根據(jù) 2015 年春茬 的試驗數(shù)據(jù)建立甜瓜日蒸騰模型，并用 2016 年試驗數(shù)據(jù) 進(jìn)行模型的驗證 19 ?；貧w估計標(biāo)準(zhǔn)誤差 RMSE 和相對誤 差 RE 分別為 41.83 g 和 11.4%，蒸騰模型具有較好的擬 合度。雖然本文所建立的溫室甜瓜日蒸騰量模型能夠得 到較理想的模擬結(jié)果，但考察模型建立數(shù)據(jù)時段（2015 年 4 月 2 日2015 年 5 月 27 日）和模型驗證數(shù)據(jù)時段 （2016 年 3月 24 日2015 年 5 月 21 日）溫室內(nèi)環(huán)境資 料發(fā)現(xiàn)，模型建立數(shù)據(jù)時段有 14 d 日平均空氣相對濕度 小于 65%和 8 d 日平均氣溫高于 27 ，而模型檢驗數(shù)據(jù) 時段沒有日平均空氣相對濕度小于 65%和日平均氣溫超 過 27 的天數(shù)。說明還缺乏足夠的實測資料對該模型在 日平均空氣相對濕度小于 65%或日平均氣溫超過 27 環(huán) 境條件下的驗證。而且，模型建立和驗證均基于春季甜 瓜生產(chǎn)數(shù)據(jù)，適用于春夏茬，對越冬栽培甜瓜的適用性 有待于進(jìn)一步研究。不過，本試驗建立的甜瓜日蒸騰模 型中各參數(shù)計算簡便、易于獲取，是一種方便有效的模 擬溫室甜瓜日蒸騰量的方法。 作物的生長條件和生長發(fā)育階段等都會影響到干物 質(zhì)量的積累與分配 20 ，已有研究表明水分是影響作物不 同器官干物質(zhì)量積累與分配的主要因素 21 。植物通過光 合作用積累干物質(zhì)，從本試驗結(jié)果看，基于蒸騰模型隨 著灌溉量的增加，甜瓜干物質(zhì)總量呈上升趨勢。但從 120%ET到 140%ET 處理，干物質(zhì)增長量已經(jīng)很少，并且 果實的干物質(zhì)含量降低。原因可能是灌水量少的情況下， 植株養(yǎng)分吸收受阻，進(jìn)而出現(xiàn)植株弱小、營養(yǎng)生長受阻、 光合作用干物質(zhì)積累量少，從而影響其生殖生長 22 ；然 而，水分過多造成一定澇害，植株根系受損，同時葉面 積指數(shù)過大，導(dǎo)致凈光合產(chǎn)值較低 22 。此外，后期葉片 分配比例明顯降低，也有甜瓜栽培過程中部分老葉被摘 除的原因。 設(shè)施種植投入較大，所以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)一直都是種植 者的追求 23 。其中產(chǎn)量是最直接的體現(xiàn)，合理調(diào)控灌溉 量是實現(xiàn)此目標(biāo)的必要條件。Al-Mefleh等 24 研究表明， 灌溉量過高、過低都會導(dǎo)致甜瓜產(chǎn)量降低。本試驗研究 發(fā)現(xiàn)，灌溉量過低條件下甜瓜產(chǎn)量顯著降低，原因可能 是低水造成甜瓜生長發(fā)育較弱、光合作用整體水平降低， 從而影響甜瓜的產(chǎn)量 25 。灌溉量過高條件下甜瓜也有一 定減產(chǎn)，表明并灌溉量越多越利于甜瓜高產(chǎn)。這可能是 由于供水過剩狀態(tài)下植株長勢較旺，引起一定程度徒長， 對下一階段的生殖生長造成不利影響。因此，合理的灌 溉量是甜瓜獲得高產(chǎn)、高效的保障，依據(jù)模型 120%ET 灌溉量最利于甜瓜的高產(chǎn)。WUE是作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與灌溉 量的比值，所以其不僅與灌溉量相關(guān)，也與作物產(chǎn)量有 關(guān)，而灌溉量與產(chǎn)量之間又緊密聯(lián)系。試驗結(jié)果表明， 甜瓜的水分利用效率隨植株灌溉量的升高而降低，這與 Sensoy等 26-27 研究相一致。 甜瓜果實中含有較多的可溶性固形物、可溶性蛋白 和維生素 C 等營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)的含量是評價果 實營養(yǎng)價值和品質(zhì)的重要指標(biāo) 28 。所有處理的硝酸鹽含 量均小于 432 g/g，達(dá)到了國家所指定的標(biāo)準(zhǔn) 29 。此外， 每個品質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律不同，很難從一個指標(biāo)全面反 映出不同處理對甜瓜綜合品質(zhì)的效應(yīng)，無法抉擇出哪個 灌溉處理甜瓜的果實品質(zhì)最好。 本試驗采用隸屬函數(shù)法 30 計算各處理的所有品質(zhì)指標(biāo)的綜合得分，通過總得分比較 得出各處理甜瓜果實的綜合品質(zhì)，排序為 ET3(4.69)> ET2(3.45)>ET1(3.34)>ET4(2.27)。隨著灌溉量的增加，綜 合品質(zhì)呈先升高后降低的趨勢。由此說明，適宜的灌溉 量有利于提高果實的品質(zhì)，水分過高或過低都會導(dǎo)致綜 合品質(zhì)的降低，合理調(diào)控植株灌溉才能保證甜瓜果實的 優(yōu)質(zhì)。 4 結(jié) 論 1）對溫室甜瓜日蒸騰量的影響因子做相關(guān)分析和通 徑分析，葉面積指數(shù) LAI、日平均氣溫 T、日平均空氣相 對濕度 RH、 太陽輻射強(qiáng)度 M與日蒸騰量 ET 的相關(guān)性均 達(dá)極顯著水平，各因子對溫室甜瓜蒸騰作用影響大小為 LAI>T>RH>M。采用麥夸特法參數(shù)估計，多因素非線性 回歸分析所建立了溫室甜瓜日蒸騰模型， 標(biāo)準(zhǔn)誤差 RMSE 為 41.83 g，相對誤差 RE 為 11.4%，模型驗證表明蒸騰模 型具有較好的穩(wěn)定性。 2）基于蒸騰模型的決策作用，研究不同灌溉量對甜 瓜干物質(zhì)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，隨著灌溉量 的增加，甜瓜干物質(zhì)總量呈上升趨勢，果實干物質(zhì)量呈 先升高后降低趨勢。灌溉量過高或過低均使產(chǎn)量下降，蒸 騰模型決策 120%ET 處理產(chǎn)量最高為 1.23 kg/株。水分利 用效率隨單株灌溉量的增加而降低。果實綜合品質(zhì)的隸屬 函數(shù)值排序為 ET3(4.69)>ET2(3.45)>ET1(3.34)>ET4(2.27)。 綜合考慮甜瓜干物質(zhì)、產(chǎn)量及品質(zhì)因素，依據(jù)甜瓜日蒸 騰模型決策 120%ET 灌溉量可作為最優(yōu)的灌溉水平，可 以為溫室甜瓜的智能化灌溉與高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供參考和理論 依據(jù)。 參 考 文 獻(xiàn) 1 李毅杰，原保忠，別之龍，等. 不同土壤水分下限對大棚 滴灌甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012， 28(6)：132138. 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