砂田西瓜水肥效应

0　引　言

压砂地亦称砂田，是我国西北干旱、半干旱地区一种独特的传统抗旱耕作种植模式（将直径为2～5cm的冲积粗砾石平铺于地面12～16cm厚用于保墒，种植作物），是当地劳动人民为适应干旱少雨及盐碱不毛之地而创造的旱农耕作方法，属土壤覆盖保墒技术［1］。我国砂田主要分布在宁夏、甘肃、青海和新疆的一些干旱、半干旱地区［2］。在世界上其他降水稀少的地方也有砂田，如法国的Mont－pellier，美国的Texas、Montana和Colorado，瑞士的Chamoson以及南非等地区［3］。许多研究表明：砂田具有减少蒸发和径流，提高水分的入渗和土壤温度，阻止水土流失和土壤次生盐渍化的作用，同时能够能有效地协调水、肥、气、热的矛盾，有利于作物的高产、稳产和早熟［4］。宁夏中部干旱带群众利用当地气候条件特别适宜瓜类生长的这一特点，结合压砂地传统的耕作方式，将种植压砂地西甜瓜作为在干旱环境条件下解决生存问题和脱贫致富的一个重要途径。压砂地西甜瓜具有个大、瓤红、汁多、甘甜如蜜、果肉鲜嫩、营养丰富、富含硒等特点，故又称硒砂瓜。2003年经国家绿色食品发展中心监测，该地区所产西甜瓜被农业部认证为A级绿色食品；2004年，香山压砂瓜基地被宁夏回族自治区确定为首批无公害农产品示范基地。到2005年，已发展至近2万hm2，形成了香山、常乐、兴仁、高崖、喊叫水、鸣沙、白马7个压砂瓜基地，走出了一条把干旱当作可利用资源的旱作致富之路。压砂瓜基地（镇、乡）仅瓜类收入已占到农业总收入的55％以上，增加了农民收入，带动了地方经济的发展。在宁夏压砂瓜产业迅速发展的情况下，由于压砂地存在水肥供应不及时、重茬而导致病虫害严重等问题，压砂瓜产业发展的科学性及其可持续发展成为这一产业的重要问题。本文研究基于老砂地条件的单种西瓜条件下，补水定额、施肥量和补水次数对西瓜生长发育、生理及产量的影响，以提出补水定额、施肥量和补水次数的最优组合方案。

1　材料与方法

1．1　试验点基本情况

本试验点位于宁夏中卫市香山乡红圈子村三合队，北纬36°56′，东经105°15′，海拔1　697．8m。试验田土壤属砂壤土，土壤干密度为1．31g／cm3，田间持水率为23．3％（质量比）。

1．2　试验设计

在种植方式、播种时间、种植密度、初始含水率均相同的情况下，本试验设计为三因素三水平正交试验［5］，三因素依次为补水定额、施肥水平和补水次数。因素水平编码见表1，正交表选择L9（34），正交试验共9个处理，见表2。

1．3　试验材料与实施

考虑到大田条件下土壤容重存在差异，而且大田试验水分利用效率低、养分吸收不完全的问题，故选取桶栽试验条件。桶高46cm，桶口径53cm，底径37cm，试验设计为9处理，3次重复。本试验西瓜品种为金城5号，于2009年和2010年进行了试验。

1．4　试验观测项目与方法

（1）生育阶段观测：观测每个西瓜全生育期各个生育阶段的开始时间以及持续时间。（2）蔓长测定：每个西瓜其长度以主蔓长为准，观测根部到蔓稍的长度。（3）西瓜纵横径测定：对每个西瓜观测纵横径。（4）西瓜土壤含水率测定：每个处理埋设1根50cm长的TDR探管进行水分观测。

2　结果与分析

2．1　土壤含水率分析

不同补水定额土壤体积含水率见图1与表3。从图1曲线可以看出，在西瓜开花坐果前提补水定额对土壤含水率影响不大，从表3中6月12日至7月2日的数据也能说明这种情况。当西瓜开始坐瓜以后补水定额对土壤含水率有了明显的影响效果，土壤含水率随着补灌定额的增大而升高；但西瓜开始成熟的时候，由于补水定额大的植株叶面积大而导致西瓜的蒸腾量增大，其土壤含水率反而降低。图2、表4为不同施肥水平土壤含水率。从图2曲线可以看出，在西瓜开花坐果前提补水定额对土壤含水率影响不大，从表4中6月12日至7月11日的数据也能说明这种情况。当西瓜开始坐瓜以后西瓜的需水量增加，补水量对土壤含水率有了明显的影响作用。

2．2　西瓜耗水量

根据水量平衡方程式计算作物耗水量［6］，2009年计算结果见表5，2010年计算结果见表6。从表4可以看出，西瓜在苗期由于持续时间较长，持续时间长达50d左右，所以这个生育阶段作物需水量较大，平均达到80．6mm，占总耗水量的25％。以后的几个阶段中西瓜从开始坐瓜作物需水量增加，到膨大中期达到最大，各个处理平均需水量为60．6mm，占总耗水量的18．9％，这是因为西瓜开始坐瓜以后既要为生殖生长提供水分也要为养生长提供水分。瓜开始成熟以后作物需水量有所减小，整个成熟阶段各个处理平均需水量为25．6mm，占总耗水量的8％。

2．3　产量分析

分析结果见表7。从表7可以看出，2009年和2010年的影响因素顺序为RA＞RC＞RB，则说明各因子由主要因素到次要因素的顺序为A（主）CB（次）。2009年三因素三水平的参考组合为A1B2C2，即补水定额为37．5 m3／hm2、施肥量为1　200kg／hm2，补水次数为7次，产量为6　159．0kg／hm2。2010年三因素三水平的参考组合为A3B1C3，即补水定额为33．0m3／hm2、施 肥 为 高 水 平，补 水 次 数 为9次，产 量 为282．6kg／hm2。

从表7可以看出，2009年和2010年的试验结果均表明西瓜产量随着补水定额的增加而增加。2009年的结果显示补水定额为7．5m3／hm2时平均产量为520．5kg／hm2；补水定额为22．5m3／hm2时平均产量为3　879．0kg／hm2；补水定额为37．5m3／hm2时平均产量为5　922kg／hm2。可见，产量随着补水定额的减小而迅速减小。2010年的结果显示补水定额为19．5m3／hm2时平均产量为2　337kg／hm2；补水定额为27．0m3／hm2时平均产量为3　190．5kg／hm2；补水定额为33m3／hm2时平均产量为4　176．0kg／hm2。可见，产量随着补水定额的增加而迅速增加。所以说，从2009年和2010年的试验结果看，最佳的补水定额为37．5m3／hm2，在条件允许的情况下可以继续增大补水定额。从施肥水平与产量的关系图（图3）可以看出：在施肥水平为高、中、低的情况下产量呈中、高、低（2009年）和低、高、中（2010年）的变化过程。从2009年的试验结果来看，当施有机肥量为600kg／hm2时产量为3　477．0kg／hm2；当施有机肥量为1　200kg／hm2时产量为3　733．5kg／hm2，较之有机肥量为600kg／hm2产量增加了7．4％；当施有机肥量为1　800kg／hm2时产量为3　111kg／hm2，较之有机肥量为1　800kg／hm2产量降低了16．7％。从2010年的试验结果来看，当为低施肥水时产量为3　115．5kg／hm2；当为中施肥水时产量为3　301．5kg／hm2，较之低水平产量增加6％；当为高施肥水时产量为3　285．0kg／hm2，较之中水平产量降低0．5％。这是因为当在有限的局部补水条件下时，随着肥料量的增加土壤中盐分浓度就会增加，过高的盐分浓度影响西瓜根系的发育和作物的生长，所以就会对西瓜产量造成影响。通过两年的试验结果来看，在桶栽条件下最佳施肥量为有机肥1　200kg／hm2，二铵91．5kg／hm2，尿素157．5kg／hm2，硫酸钾94．5kg／hm2。从补水次数与产量的关系图（图4）可以看出：产量随着补水次数的增加而增加，但是当补水次数超过7次（2009年）和8次（2010年）时增产率明显的下降。从2009年的试验结果来看，当补水次数为7次时，比6次的产量高19．2％，当补水次数为8次时，比7次的产量高4％，可见当补水次数达到7次时增加补水次数对产量没有明显的影响。从2010年的试验结果来看，当补水次数为8次时，比7次的产量高14．4％，当补水次数为9次时，比8次的产量高1％，可见当补水次数达到8次时增加补水次数对产量也没有明显的影响。这是因为西瓜从伸蔓期开始到膨大中期的需水较大，膨大中期以后作物耗水量减小，而且这时西瓜开始成熟，水分对其产量不能起到更多的作用，所以从两年的试验效果来看，桶栽条件下最佳的补水次数可以确定为7次。

综合上述，2009年最优补水组合为A1B2C3，即补水定额为37．5m3／hm2、施肥量为80kg／hm2，灌水次数为8次的组合产量最高；2010年 最 优 组 合 为A3B2C3，即 补 水 定 额 为33 m3／hm2、施肥水平为中、灌水次数为9次的组合产量最高。从两年的试验方差分析的结果来看（表8），影响老压砂地生产力的主要因素是水分，补水定额对产量的影响效果都极为显著，但施肥水平和补水次数对产量的影响效果不是非常显著。2009年和2010年的试验结果表明补水次数相对于施肥水平较显著。

3　结　语

（1）在桶栽条件下最佳的补水定额为37．5m3／hm2，在条件允许的情况下可以继续增大补水定额。最佳的补水次数可以定为7次。

（2）在桶栽条件下最佳施肥量为有机肥1　200kg／hm2，分为4次平均施肥，时间为4月29日、6月15日、7月8日、7月21日。最佳平衡施肥量为二铵91．5kg／hm2，尿素157．5kg／hm2，硫酸钾94．5kg／hm2，时间为6月22日和7月13日。

（3）2009年最优补水组合为A1B2C3，即补水定额为37．5m3／hm2、施肥量为1　200kg／hm2、灌水次数为8次的组合产量最高；2010年最优组合为A3B2C3，即补水定额为33m3／hm2、施肥水平为中、灌水次数为9次的组合产量最高。

（4）经方差分析可知，补水定额对产量的影响效果都极为显著，但施肥水平和补水次数对产量的影响效果不是非常显著。2009年和2010年的试验结果表明补水次数相对于施肥水平较显著。