王登燕，范 悦，刘 萌，孙国庆，黄 伟，张俊花

(河北北方学院 农林科技学院，河北 张家口 075000)

河北省是水资源严重短缺的省份[1]，人均水资源拥有量只有全国的1/7[2]，但却承担着保护首都用水安全和生态环境等重要使命；京津冀一体化区也是水资源供求矛盾最为突出的区域之一[3]。2017年1月，习近平总书记视察河北张家口市时强调，建设好首都水源涵养功能区和生态环境支撑区，探索一条经济欠发达地区生态兴市、生态强市的路子。为推进张家口市“首都两区”建设，张家口市因地制宜提出了各种综合节水措施，防止地下水超采[4-5]。

近三十年来，由于冀西北坝上地区蔬菜面积的过快扩张，造成了对地下水掠夺式的开采。完全依靠人工补水进行的蔬菜生产，伴随该区城镇和生态环境的发展与建设，水资源日益匮乏，该区蔬菜生产因紧缺的地下水资源难以继续扩大；该区65%以上的耕地属于旱砂地，以种植传统作物(莜麦、亚麻、马铃薯)为主，其产量偏低而且年际间很不稳定，经济效益十分低下[6]。因此，如何开发65%以上旱砂地作物的生产效益，如何增加“首都两区”建设背景下种植者收入，创新保墒效果好、水分利用效率较高的种植模式，是目前亟待解决的课题。

马忠义等[7]研究了雨养旱作条件下两种类型玉米品种的产量和群体特征，选育推广了抗旱耐密高产玉米品种，对我国北方雨养旱作区玉米生产具有重要意义；杨福存等[8]通过对坝上高寒区沙质栗钙土的土地资源进行生态-经济兼顾型农牧业结构的调整的依据分析以及大量调查和实证研究，提出了旨在实现“更换作物，集雨高效；以农养牧，农牧结合；良性循环，资源持续”的农牧业可持续发展的技术策略。窦铁岭探索出了适应冀西北坝上气候的小西瓜栽培技术，经济效益可达2 000元/667 m2以上[9]，为本项研究提供了很好的借鉴。

本项目结合前人的研究，通过在该区旱砂地上采用雨养旱作种植方式，对引进的不同小西瓜品种进行雨养旱作效应研究，以便为该区旱砂地沟垄集雨旱作技术的有效推广提供理论指导和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验区自然条件

试验于2019年5～9月在张家口市尚义县南壕堑镇西平山村西瓜种植基地的旱砂地上进行。试验地土壤物理性状见表1。

表1 不同生育时期小西瓜比叶重比较 mg·cm-2

表1 供试土壤的物理性状

西平山村西瓜种植基地海拔高度1 480 m，年均气温3.66 ℃，光照充足，温差较大，雨热同季，年均降水量为350～420 mm，多集中于6、7、8月份，无霜期一般为100～120 d，是典型的雨养旱作农业区[10]。该区水系为内流域，无外部客水资源补充，只能依靠自然降水来补充地下水[11-12]。

1.2 试验设计

小西瓜品种有京阑、京秀，由北京市农林科学院蔬菜研究中心提供；华玲、明玉、黑宝，由台湾农友种苗股份有限公司提供。

2019年5月16日在塑料大棚内采用60穴的育苗盘进行播种育苗，苗龄25 d，6月9日移栽大田。移栽前撒施腐熟的羊粪37 500 kg·hm-2，并以磷酸二铵600 kg·hm-2作底肥，将其施入定植行内，肥土混匀，定植行做成垄沟状，即垄底低于垄面，垄面宽50 cm，深15 cm，两垄沟相距160 cm，株距45 cm，盖地膜，栽苗后每株均浇水1.5 kg，再用土将定植口封严实。小西瓜采用爬蔓栽培，每株保留1条主蔓和1条侧蔓，其余侧蔓摘除，两蔓上各保留1个瓜，其它试验管理与大田生产相同，9月1日收获完毕。小西瓜只是在移栽时每株浇定植水1.5 kg，在其它生长时期不再进行人工灌溉，而是充分依靠自然降雨为小西瓜供应水分。

每个小西瓜品种均栽植3垄，以每垄为1次重复，随机排列，每垄(小区)的面积均为20 m×1.6 m=32 m2，每垄栽植45株。

1.3 测定内容及测定方法

分别在不同生长阶段从每个小区中挑选长势一致的小西瓜5株，进行比叶重及叶绿素含量测定，在结果前期进行叶绿素荧光参数和净光合速率测定；抽蔓开花期于每小区内选取同一天开放的相同节位的雌花花朵15个进行标记，采收时，测定单瓜的质量，计算每个小区的产量，折合成公顷产量，同时，并记录每垄的结瓜数量；从每个品种中选择成熟的小西瓜15个，测量其折光糖度；在小西瓜移栽前和收获后测定0～40 cm土层的水分含量。

采用Li-6400光合仪测定叶绿素荧光参数和净光合速率，每个品种的每个小区各测定5株；参照张宪政的丙酮乙醇混合液法进行叶绿素含量测定[13]；采用WY060手持糖量仪测定果实中心折光糖度；采用烘干法测定土壤含水量。

2 结果与分析

2.1 不同时期的比叶重

从小西瓜不同生育时期的比叶重来看(表1)，京秀在苗期最高，显著高于其他品种，明玉次之，其与黑宝差异不显著。抽蔓开花期仍以京秀最高，但与明玉无显著性差异，黑宝次之。结果期与抽蔓开花期基本一致。对每个品种而言，各生育时期的比叶重均表现为结果期>苗期>抽蔓开花期。综合各时期的比叶重可以看出，以京秀、明玉对干旱的适应性最好，黑宝次之，其他品种适应性较差。

2.2 不同时期的叶绿素含量

小西瓜叶片中叶绿素含量在不同生育时期发生着显著的变化(表2)。无论哪个品种，在密度相同的情况下，叶片中叶绿素含量均是抽蔓开花期>苗期>结果期；在不同生育时期品种之间的叶绿素含量存在明显的差异，在苗期京阑的Chla含量明显低于其他品种，其他品种之间差异不显著，而Chlb、Chl(a+b)含量在京秀、明玉和黑宝之间差异不显著，但都明显高于其他品种；进入抽蔓开花期，各品种叶绿素含量达到最大，仍以京秀、明玉和黑宝叶片中叶绿素含量最高；进入结果期，黑宝、京秀和明玉叶片中叶绿素含量最高，且差异不明显。叶绿素含量的这种变化表明，品种京秀、明玉、黑宝对干旱少雨的自然气候适应性强。

表2 不同生育时期小西瓜的叶绿素含量比较 mg·g-1

2.3 结果初期的荧光参数和净光合速率(表3)

表3 结果初期小西瓜的荧光参数和净光合速率比较

从表3数据来看，各品种的Fo以京阑最高，显著高于其他品种，表明京阑在一定程度上受到了干旱、强光等逆境的影响，而其他品种的Fo相差不明显；从Fv/Fm、Fv/Fo来看，京秀最高，明玉、华玲和黑宝之间差异不显著，以京阑最低；表明京阑受强光和干旱抑制程度大于京秀、明玉、黑宝和华玲。

从结果初期测定的净光合速率看，以京秀的净光合速率最高，明玉其次，黑宝第三，但三者之间无显著差异，京阑最低。表明这三个品种对该区干旱、强光等自然环境条件适应性强于京阑。

2.4 经济产量和中心折光糖度(表4)

表4 小西瓜的经济产量和中心折光糖度比较

从表4看出，京秀的单株结瓜数最高，为1.62个，坐果率达81%，其次为明玉，单株结瓜数为1.51个，坐果率75.5%，黑宝单株结瓜数第三，为1.45个，坐果率为72.5.%。由表4可知，小西瓜单瓜重和经济产量以京秀最高，明玉次之，黑宝位列第三，京秀单瓜重和经济产量显著高于其他品种。京秀的单瓜重和经济产量较京阑分别提高了32.75%和60.49%。

从不同品种中心折光糖度来看，京秀最高，为11.45%，明玉其次，为10.36%，黑宝第三，为10.26%，除了华玲明显低于京秀外，其他品种之间差异并不显著，表明干旱对小西瓜的中心折光糖度影响程度小。

2.5 水分利用效率和经济效益(表5)

表5 小西瓜的水分利用效率和经济效益比较

从水分利用效率数据看，京秀显著高于其他品种，比明玉和黑宝分别提高5.53%，6.66%。由于本项研究只依靠自然降雨来为小西瓜定植后的生长提供所需要的水分，所以，小西瓜的产量越高，表明该品种在定植后对水分的利用效率越高，对干旱的适应能力也就越强。因此，水分利用效率数据表明京秀的干旱适应性最强。反映在经济效益上，则是京秀>明玉>黑宝>华铃>京阑。京秀的经济效益较京阑提高了60.49%。

3 讨 论

比叶重是衡量叶片光合作用性能的一个参数[14]。高等植物叶绿体中的叶绿素主要包括Chla和Chlb，其含量高低是与植物光合能力和同化效率相关的[15]。有研究表明，植物体中叶绿素b含量较高和叶绿素a/b蛋白复合体较多，更有利于植物吸收和利用光能[16-17]。本试验结果表明，每个品种各生育时期的比叶重均表现为结果期>苗期>抽蔓开花期，这是因为苗期小西瓜叶片光合同化产物只用于营养生长，其相应的比叶重会较大；而进入抽蔓开花期，叶片同化产物既要用于小西瓜的根、茎、叶的生长，又要用于花和果实的生长，消耗的营养物质增多，其比叶重则相应减小；到了结果中后期，营养生长减缓，瓜的大小不会有太大变化，此期消耗的营养物质减少了，比叶重增加较多[18]。本试验中以京秀的比叶重最大，明玉其次，黑宝再次之；叶绿素含量和净光合速率表现出与比叶重相同的趋势；这与前人的研究结果一致[19]。

荧光参数Fv/Fm反映了PSⅡ原初光能的转化效率，在非胁迫条件下该参数变化极小，与物种和生长条件无关，胁迫(光抑制，干旱等)条件下该参数明显下降[20]。Fv/Fo表示光反应中心PSⅡ的潜在活性[21]。本试验结果表明，京秀、明玉、黑宝受干旱和强光的抑制程度小于华玲和京阑，这与净光合速率的变化相一致。

2019年张家口坝上地区夏季气温比平常年份偏高，而同期降雨量却减少了47.2%，使小西瓜在开花结果期遭受强光、高温和干旱气候的影响。另外，在本次研究中，只是充分利用自然降雨为小西瓜提供水分，没有额外的人工补水，因而小西瓜的产量普遍偏低。每个品种在株行距相同的条件下，制约产量的因素主要与小西瓜采用何种整枝方式、单瓜质量的大小、每株的坐果率以及田间病害发生程度等有关外[22-23]，还与各品种对水分的利用效率有关[21]。本试验结果也表明，水分利用效率越高的品种，其经济产量越高，以京秀最高，明玉其次，黑宝第三，其余品种产量均较低。

综上所述，试验品种中以京秀的综合性状表现最好，对冀西北坝上地区的干旱气候适应性强，表现出较好的旱作效应，其次是明玉，黑宝位列第三，华玲和京阑旱作效应差。可见，在冀西北坝上地区采用沟垄覆膜、集雨聚水的技术种植西瓜，通过选用耐旱品种，在干旱的气候条件下，依然可以取得很好的效应。