水资源的短缺以及过度施肥导致环境污染问题已严重制约着当代农业的可持续发展,如何合理配置有限的水肥资源来提高作物产量与品质以及资源利用效率是我国农业发展面临的重要课题之一。本研究于2007—2009年在北京市农林科学院日光温室内进行,以蔬菜作物黄瓜为研究对象,利用负水头精确灌溉技术,通过设置灌溉装置的不同供水吸力来控制不同的土壤水分值,研究了不同土壤水分、肥料和水肥耦合以及负水头控水技术下不同营养液浓度对黄瓜生长发育、产量与品质形成的影响,并探讨其生理机制,以期为温室黄瓜优质、高产、高效栽培提供理论与实践依据。本研究得到如下结论:1、在温室盆栽条件下,研究了1、3、5、7、9、11、13 kPa共7个供水吸力对黄瓜对生长发育的影响。结果表明,负水头供水控水盆栽装置能通过调节不同的供水吸力值控制不同的土壤含水量,且供水吸力与土壤含水率呈反比对应关系,适合应用于土壤水分精确控制试验研究中。不同供水吸力对盆栽黄瓜的生长发育影响较大,3⁵ kPa的供水吸力更适合温室黄瓜的生长,采收期叶片光合速率与干物质积累量较高,处理下的黄瓜产量与瓜条商品率都较高,其对应的土壤相对含水量范围为66.61%⁸1.35%;7 kPa处理下的黄瓜根系干重、活力都要显著高于其它供水处理,水分利用效率也最高,此时土壤相对含量为54.58%;但全生育期单一的土壤水分控制并不能显著提高黄瓜的水分利用效率。黄瓜果实的含水率、比重与单果重基本不受土壤水分值的影响;较高的土壤水分值降低了果实果皮色素的含量;高供水吸力能使黄瓜果实的可溶性固形物、维生素C、有机酸含量增加,单宁含量降低,但硝酸盐含量也会增加,糖酸比下降,游离氨基酸也有所下降;低供水吸力下果实的可溶性蛋白含量较高、糖酸比增加、硝酸盐含量下降,5⁷ kPa范围的供水吸力处理的黄瓜果实整体品质较高,此时土壤相对含量为54.58%⁶6.61%。2、不同肥料配比与施肥水平黄瓜小区试验结果表明,N600P300K300 kg·hm^-2的较高施肥水平能显著促进黄瓜植株的株高、总叶面积以及地上部生物量的增加,黄瓜产量也较高,但降低了叶片的光合与不同采收时期的果实品质,具体表现在果实硝酸盐含量增加、单宁含量与有机酸含量较高,而果实中总糖、可溶性蛋白、维生素C与游离氨基酸的含量都较低;N300P150K150 kg·hm^-2与复合肥1800 kg·hm^-2的施肥水平下黄瓜株高与叶面积增长差异不显著,但两者叶片光合速率都较高;而单施有机肥22500 kg·hm^-2的处理生长最为缓慢,产量显著较低,但果实品质相对较高。在N600P300K300 kg·hm^-2的高施肥水平下增施有机肥对黄瓜的生长发育、产量的提高无显著促进作用,但能改善果实的品质指标;而在N300P150K150 kg·hm^-2与复合肥1800 kg·hm^-2的施肥水平下增施有机肥能显著提高黄瓜植株的生长速率与产量,而且还提高了不同采收时期黄瓜果实的部分品质指标。总结表明,N300P150K150 kg·hm^-2与有机肥22500 kg·hm^-2的施肥配方与水平适合温室黄瓜高产、优质栽培中。3、水氮耦合黄瓜盆栽试验结果表明,水分与氮素以及水氮耦合作用对黄瓜的生长影响显著。增加土壤水分能显著促进黄瓜的生长,提高叶片的光合速率与根系活力,促进地上部干物质的积累;在N900 kg·hm^-2的氮肥水平内,提高氮肥水平能促进黄瓜的生长发育,提高了植株地上部与地下部生物量的积累,N1200 kg·hm^-2的高氮肥水平反而会抑制植株的生长发育。施氮水平与叶片SPAD值成明显的正相关关系,但降低土壤含水量也能提高黄瓜叶片的SPAD值,所以用SPAD可以用来诊断黄瓜叶片N素情况,但要考虑土壤水分因素。在4 kPa的供水吸力下,提高氮肥水平能提高黄瓜的产量与水分利用效率,但果实的硝酸盐含量呈正比增加,单宁与有机酸含量增加,品质出现下降;而在8 kPa的供水吸力下,氮肥水平超过N900 kg·hm^-2时,果实的产量与水分利用效率不再增加,反而出现一定的下降。黄瓜拉秧后的土壤硝态氮含量与施氮水平呈明显的正相关关系,而在同一施氮水平下,4 kPa的土壤水分值下土壤硝态氮含量要低于8kPa的处理,说明提高施氮水平能显著增加土壤的硝态氮水平,而适当提高土壤水分值能降低土壤硝态氮的含量。试验总结表明,在4 kPa与8 kPa的供水吸力下,分别推荐施用N900 kg·hm^-2与N600 kg·hm^-2的氮肥水平,两种水氮耦合处理下的产量与品质都相对较高。4、不同水肥耦合盆栽黄瓜试验结果表明,土壤水分的增加能显著提高植株的生长速率、地上部干重与根系干重以及产量。在3 kPa与5 kPa的供水吸力下,增加施肥能促进黄瓜的生长,提高植株叶片光合根系活力与根冠比;而在7 kPa的供水吸力下,较高的施肥水平反而会抑制植株的生长。在N900P450K450 kg·hm^-2的施肥水平以内,增加施肥能显著提高黄瓜的水分利用效率。黄瓜果实的瓜长、直径、含水率与比重基本不受水肥因素的影响。N1200P600K600 kg·hm^-2的施肥水平下不同采收时期果实的品质指标较差,表现在果实的硝酸盐与单宁含量较高、维生素C与可溶性糖含量较低,而增加土壤水分值能提高果实的部分品质指标;在N900P450K450 kg·hm^-2的施肥水平下适当降低土壤水分能提高果实内维生素C与可溶性糖含量,降低果实单宁含量。水肥耦合效应对黄瓜瓜条商品率与果实的可溶性蛋白、游离氨基酸以及可溶性固形物含量影响较显著。试验总结表明,3kPa的供水吸力与N1200P600K600 kg·hm^-2的施肥水平耦合处理下的黄瓜产量与干物质积累量最高,叶片光合、根系活力与水分利用效率也较高,但果实品质较低;而5kPa与N900P450K450 kg·hm^-2的施肥水平耦合处理下果实的产量略低,但果实品质相对较高。5、不同氮肥基肥比例试验结果表明,80%的基肥比例范围内,黄瓜植株的生长发育都随着氮肥基肥比例的提高而增加;但叶片光合速率在40%的氮肥基肥比例下最高,其次是60%的氮肥基肥;20%的氮肥基肥比例下,黄瓜的地上部干重与根系干重显著较高,但60%的氮肥基肥比例下黄瓜产量最高,20%⁶0%的氮肥基肥比例下黄瓜的根系活力显著较高,而0%的氮肥基肥与100%的氮肥基肥下黄瓜生物量积累、产量与根系活力都显著较低。黄瓜植株的水分利用效率随着氮肥基肥比例的提高而提高,氮肥全部作为基肥时,黄瓜的水分利用效率最高。黄瓜果实直径、含水率不受氮肥基肥比例影响,80%的氮肥基肥处理的瓜条商品率显著较高,60%的氮肥基肥比例下黄瓜果实的硝酸盐与有机酸含量较低、维生素C含量较高;氮肥全部作为基肥处理的果实硝酸盐含量最高,果实维生素C含量与可溶性糖含量都显著较低;黄瓜植株叶片NRA与果实硝酸盐含量存在一定的正比关系。总结表明,氮肥基肥比例为60%⁸0%的处理下黄瓜株高与叶片数增长较快,叶片光合速率与植株根系活力较强,植株生物量积累、果实产量与品质都要高于其它处理,可以为生产中确定氮肥基肥比例提供参考。6、不同营养液浓度黄瓜盆栽试验表明,1?倍山崎配方剂量的营养液浓度下植株生长速率较快,地上部干物质积累量与产量都显著较高,但叶片光合要显著低于1S标准剂量的处理;采用盆栽装置供营养液的植株生长速率、地上部与地下部干物质积累、产量都要显著高于常规浇灌营养液的处理,产量提高达到62.9%,但是营养液生产效率提高不显著。不同营养液浓度与供液方式对黄瓜果实单果重、直径、果实含水率以及比重无显著影响,营养液浓度较高与较低的处理果实瓜条长度与商品率较低,? S与1S处理的果实瓜条长度与商品率较高;营养液浓度的增加显著提高了不同采收时期果实的硝酸盐和单宁含量,但果实内的可溶性糖和可溶性蛋白含量,可溶性固形物、维生素C与游离氨基酸含量也有一定程度的提高。各处理后期基质提取液中的N、P元素浓度极显著低于加入的营养液,而Ca、Mg和S等元素出现了严重的累积,说明使用山崎营养液配方来给基质种植的黄瓜提供养分时,该配方离子浓度还需要改进,需要适当增加后期N与P元素的浓度,而降低Ca、Mg和S等元素的浓度。总结表明,采用负水头供水控水盆栽装置直接供营养液效果较明显,栽培的黄瓜生长与产量以及部分品质指标都要高于相同浓度的采收常规浇灌方式的处理,是一种值得推广的供液方式;同时表明可以采取定期监测基质内EC值与矿质离子浓度的变化来了解植株耗肥、需肥情况,以指导营养液配方中不同离子浓度的设置。