在全球范围内,干旱是限制农业生产最严峻的自然因素之一,尤其在干旱地区,水资源稀缺严重影响了农业生态系统的稳定[1]｡干旱缺水是限制农业发展的重要因素,中国农业水资源严重短缺,尤其是在北方地区,水分利用率低[2],严重制约了北方农作物的生长｡研究干旱胁迫对农作物生长及其生理代谢的影响,对促进农作物生长发育､提高抗逆性均具有重要意义[3]｡

黄瓜(CucumissativusL.)是作为一种需水较高的园艺植物,对土壤水分的敏感性较强｡黄瓜根系浅,吸收能力较差,而叶片却大而薄,蒸腾旺盛,对水分和湿度较为敏感,必须保证充足的水分供给才能维持生长,保障产量和品质[4]｡长时间以来,干旱是限制黄瓜产业发展的重要因素之一｡因此,需要迫切解决干旱条件下黄瓜的高产栽培问题[5]｡

目前,我国土地干旱问题日趋严重,尤其是北方地区,频发的干旱现象对农业生产构成了重大挑战｡数据显示,我国约45%的国土面积属于干旱和半干旱区域,主要分布于西北､华北及内蒙古等地区[6]｡相关研究表明,干旱胁迫直接影响黄瓜幼苗生长及各项生理指标[7]｡本研究针对干旱胁迫对黄瓜造成的影响､黄瓜种质资源抗旱性评价､抗旱综合技术措施等进行了探讨,以期为进一步开展黄瓜耐旱性品种的筛选以及干旱条件下的品质提升措施提供科学参考和未来研究方向｡

1、黄瓜的栽培现状

黄瓜是中国普遍种植的蔬菜之一,且种植面积比较大,其生长发育与温室小气候紧密相关[8],我国黄瓜栽培方式多样,涵盖露地栽培､设施栽培､立体栽培等模式｡传统的露地栽培方法由于其成本较低而广受欢迎,但它在很大程度上依赖于自然气候条件,因此作物生长的稳定性和可预测性较差｡相比之下,设施栽培技术则可以通过人工控制温度､湿度和光照等环境因素,能有效提高农作物的产量和品质,特别是在反季节生产中表现尤为突出｡设施栽培不仅能够保护植物免受恶劣天气的影响,还可以延长生产季节,增加农民的经济收入｡然而,在我国的干旱地区,黄瓜生产面临着水资源短缺的严峻挑战｡干旱条件下水分供应不足,导致植物生长缓慢,叶面积减少,光合作用能力下降,进而影响到黄瓜的整体生长发育和产量｡相关研究表明,长期的干旱胁迫不仅直接影响黄瓜的生长周期,还会通过影响植物体内的激素平衡和营养吸收,进一步降低作物的品质和经济价值｡

2、干旱胁迫对黄瓜的影响

2.1干旱胁迫对黄瓜生长的影响

水分不足会直接影响黄瓜的生长速度,尤其是在关键的生长阶段｡由于干旱环境下植物可用的水资源减少,黄瓜的光合作用受到严重影响｡水分的不足还会影响植物体内的营养输送和代谢过程,当水分供应不足时,黄瓜的生理活动会减缓,导致生长激素的合成和分布受阻,进一步影响植物的生长速度｡此外,干旱还会使黄瓜的茎秆变得较脆弱,不足以支撑植物正常的生理需要;叶片会出现黄化或萎缩的现象,影响植物的光合效率和生长活力｡这一系列的生理变化最终导致黄瓜的整体生长速度显著下降,严重时甚至会影响到植物的生存｡王玉珏等[8]发现随着干旱胁迫加剧,黄瓜茎粗减少,且干旱胁迫显著减少黄瓜的叶面积｡在干旱胁迫下,根冠比有所增加,表明干物质更多地向根部分配,这是植物应对干旱的一种适应性反应｡在干旱胁迫下,黄瓜的叶片会出现萎缩､干枯和黄化现象｡同时,黄瓜可能出现花粉发育不良､授粉失败､果实膨大缓慢等问题,最终影响产量和品质｡

2.2干旱胁迫对黄瓜生理及代谢的影响

干旱胁迫对黄瓜的生理和代谢有着复杂而深刻的影响,涉及气孔调节､光合作用､蒸腾作用､抗氧化系统､渗透调节等多个方面｡干旱胁迫会显著降低黄瓜幼苗叶片中的抗氧化酶活性,同时抗坏血酸和还原型谷胱甘肽的含量也会减少;而过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性在一定程度上升高,显示出抗氧化系统在应对活性氧积累时的反应｡这些变化表明干旱胁迫加剧了黄瓜叶片的氧化伤害,影响了其正常生长发育[6]｡同时,干旱胁迫会导致植物体内激素水平的变化,例如脱落酸(ABA)的浓度增加｡脱落酸有助于调节植物对干旱的响应,促使气孔关闭,减少水分损失,同时调整植物的生理过程以适应干旱环境｡

2.3干旱胁迫对黄瓜果实品质的影响

干旱胁迫会直接抑制黄瓜果实的生长｡这种抑制主要体现在果实的大小和重量上｡在水分不足的情况下,黄瓜植株的生长会受到限制,导致果实的正常膨大过程受到影响｡研究表明,干旱条件下,黄瓜果实的体积会显著减小,果重也会明显降低,并出现畸形瓜｡果实的大小和重量不仅影响其外观,还直接关系到市场的销售价格｡市场上,较大､较重､外观好的黄瓜果实通常更受欢迎,因而其经济价值更高｡因此,干旱胁迫不仅影响了黄瓜的生产效率,也影响了农民的经济收益｡

2.4干旱胁迫还会影响黄瓜果实的营养成分

研究发现,干旱条件下,黄瓜中的维生素C含量和其他营养成分会显著减少｡维生素C是一种重要的抗氧化剂,对人体健康有着重要的作用｡在干旱胁迫下,黄瓜的光合作用和代谢过程会受到抑制,导致营养成分的合成减少｡例如,水分不足可能影响黄瓜植株的生理活动,使得黄瓜中可溶性糖､氨基酸等营养成分的含量降低,从而降低黄瓜的营养价值｡消费者在选择水果和蔬菜时,往往更倾向于选择营养丰富的产品,因此,干旱条件下产出的黄瓜不仅外观欠佳,营养价值也会下降,进一步降低其市场竞争力｡干旱胁迫还可能导致黄瓜的风味和口感变化｡水分不足会导致黄瓜果肉糖分含量降低,从而影响黄瓜的甜味和口感,使得黄瓜的食用体验大打折扣｡这种品质的变化不仅影响消费者的购买意愿,也可能对黄瓜市场需求产生负面影响｡

3、不同品种黄瓜资源的耐旱性鉴定评价

黄瓜对干旱胁迫的适应性和抵抗力是一个复杂的生理过程,不同的黄瓜品种遗传背景不同,抗旱性也不相同[9],农作物的抗逆性鉴定可根据生育时期分为萌发期鉴定､苗期鉴定和成株期鉴定[10]｡周国彦等[11]通过对33份旱黄瓜的种子萌发期的抗旱鉴定,采用15%PEG-6000溶液,通过相关的发芽指标的测定,发现高抗旱材料为新唐山秋瓜､绿玲珑､顶瓜瓜668､优秀｡许耀照等[12]通过采用不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫,评估了3种黄瓜品种的抗旱性｡结果表明,抗旱性强弱依次为中农16号､津园6号和蔬春宝优26号｡刘雪莹等[13]对引入北京的13个黄瓜品种进行了比较试验,结果显示,‘斯托克’的综合产量最高,成为北京市昌平区春季大棚秋茬水果黄瓜栽培的优选品种｡曲继松等[14]以12个设施专用黄瓜品种为试材,进行了干旱风沙区设施内早春适应性栽培的比较,结果表明,‘德尔99’和‘博耐13’的综合表现优于其他品种｡孙涌栋等[15]以‘津优1号’和‘春四’黄瓜为试验材料,研究了不同程度水分胁迫对黄瓜幼苗生理生化指标的影响,结果表明‘津优1号’的抗旱性强于‘春四’｡

4、干旱胁迫下黄瓜品质提升策略

4.1灌溉管理的优化

在应对干旱对农作物影响的背景下,我国已经采取了一系列有效的节水灌溉技术,以提高水资源的利用效率,并改善作物的生长环境｡其中,滴灌技术作为一种先进的灌溉方式,通过将水直接输送到植物的根部,显著减少了水分在运输过程中的蒸发和流失｡这种精确的灌溉方式能够确保植物在干旱时期获得所需的水分,从而有效提高干旱条件下的水分利用效率,促进黄瓜等作物的健康生长｡滴灌系统的优势不仅体现在水分的高效利用上,还能通过合理的水分管理,提升土壤的湿度｡相较于传统的灌溉方式,滴灌能精确控制水量,避免了因过量灌溉而造成的水分浪费和土壤侵蚀｡同时,由于水分集中供应到根部,植物能够更好地吸收水分与养分,促进根系的生长和发育,增强了植物抵抗干旱的能力｡

除了滴灌技术,覆盖有机物如稻草和麦秸也是一种有效的土壤管理措施｡这些有机覆盖物能有效减少土壤表面的水分蒸发,保持土壤湿度的稳定性｡覆盖层能够形成保护膜,减缓水分流失,同时还可改善土壤结构,提高土壤的通气性和透水性｡通过滴灌技术和土壤覆盖措施相结合,黄瓜在干旱环境下的生长表现得到显著提升｡研究表明,在实施这些节水灌溉技术后,黄瓜的果实产量､品质和营养成分均有所改善｡这种综合管理模式不仅优化了水资源的使用,还有效提高了黄瓜对干旱胁迫的适应能力,增强了其市场竞争力｡

4.2施肥管理的改善

在干旱胁迫下,根据黄瓜的生长阶段及土壤养分状况,科学合理施肥至关重要｡适量施用氮､磷､钾等元素,不仅支持植物的健康生长,还能提高其抗旱能力｡同时,使用缓释肥料可在较长时间内持续提供稳定的营养,减少因干旱引起的肥料流失,从而提高植物的养分吸收效率｡此外,在施肥过程中应增加三元肥的使用,同时合理施用尿素,以促进黄瓜产量的持续增长,并有助于黄瓜的开花和结果[16]｡

4.3土壤结构的改良

通过深翻和疏松土壤,可以有效提升土壤的透气性和保水能力,从而改良土壤结构,增强其干旱保持能力,并减缓干旱流失｡此外,种植绿肥作物或覆盖作物(如豆类､苜蓿等)有助于增加土壤有机质含量,进一步提高土壤的保水能力,并有效减少干旱的蒸发｡这些措施在改善土壤环境､提升土壤功能方面具有重要作用,对于增强作物的抗旱能力和保障农业可持续发展具有深远意义｡

4.4生长环境的调控

在温室或大棚中栽培黄瓜时,通过调节温度､湿度和光照,创造适宜的生长环境至关重要｡在极端干旱和高温条件下,使用遮阳网有效减少阳光直射,降低植株干旱蒸发和热应激的风险｡在黄瓜长出5~6片真叶时,应进行引蔓作业｡选择结实的支撑材料,如竹竿或钢筋,搭建高度适宜､宽度略宽于畦宽的支架,将黄瓜藤蔓牵引至支架上,以促进其在支架上的攀爬生长[17]｡

4.5栽培技术的完善

采用高垄栽培和立体栽培等适宜的栽培模式对于提高空间利用率､改善通风透光条件､减少病害的发生,以及促进黄瓜的优质生长具有重要意义｡通过这些方法,不仅可以有效利用有限的土地资源,还能改善植株的生长环境,进而提高黄瓜的整体质量和产量｡对于黄瓜这种喜光作物,合理安排植株的密度非常关键｡过密的植株会导致通风透光条件恶化,从而增加病害的发生和降低果实的品质｡因此,根据黄瓜的品种特性和生长习性,科学调整植株的间距,确保每株植物都能得到足够的光照和空间,对优化生长环境､提高产量和果实质量具有重要作用｡适当的修剪也是提高黄瓜生长质量的一个重要手段｡通过去除一些不必要的侧枝､叶片或老化的果实,可以让植株将更多的养分输送到生长中的黄瓜果实上,促进果实的健康成长｡

4.6病虫害的防治技术

目前,黄瓜栽培中常见的病虫害主要包括霜霉病､白粉病､蚜虫和红蜘蛛｡霜霉病是由真菌引起的,常在湿润环境中传播,导致叶片出现黄斑并迅速蔓延｡白粉病则表现为叶面上覆盖白色粉状物,影响光合作用｡蚜虫和红蜘蛛是重要的害虫,它们通过刺吸植株汁液,导致黄瓜生长缓慢､畸形,并可能传播病毒｡这些病虫害严重影响黄瓜的产量和品质｡霜霉病目前可以通过化学防治手段进行管理,例如使用80%百菌清800倍液或80%烯酰吗啉2500倍液进行防治[18]｡白粉病对叶片为害较大,叶柄和茎部会生出白霉,通常采用选择抗病品种､及时清除病残体､喷施氟菌肟菌酯SC等方式进行防治[19]｡目前防治蚜虫可以采用黄色粘虫板诱杀或引入天敌,如食蚜蝇､蚜茧蜂｡在红蜘蛛的防治中,相关研究表明,20%丁氟螨酯悬浮剂1500倍液在防治黄瓜红蜘蛛的试验中表现最佳,具备快速杀螨､持效期长且效果稳定的特点,优于其他参试药剂[20]｡

5、展望

干旱胁迫对黄瓜的生长和品质造成了严重影响,随着气候变化的加剧,耐旱黄瓜品种的筛选与品质提升已成为研究的重点领域｡干旱不仅限制了黄瓜的生长发育,还显著降低了果实的营养价值和市场竞争力｡因此,开发和推广耐旱品种显得尤为重要｡目前,相关研究主要采用传统育种与现代分子技术相结合的策略,以识别与耐旱性相关的基因,并探索基因编辑等创新手段来改良品种｡这些方法有助于提高黄瓜对干旱胁迫的适应能力｡然而,耐旱性状的复杂性及其与品质之间的平衡依然构成了重大挑战｡耐旱性状通常涉及多个基因及其相互作用,因此在选育过程中必须仔细考量不同性状之间的协同关系｡未来的研究应整合多组学技术,包括基因组学､转录组学和代谢组学,以更全面地挖掘耐旱基因及其调控网络｡同时,应注重耐旱性与果实品质的协同提升,以确保育种成果在实际应用中的有效性｡此外,借助精准农业技术,结合实时监测和智能管理手段,推动绿色育种的发展,将有助于实现黄瓜在干旱环境下的高产和优质发展,满足市场需求并保障农业可持续性｡

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基金资助:2023年辽宁省民办教育协会立项课题;2024年度沈阳工学院大学生创新训练项目;2023年沈阳工学院教学改革研究项目;

文章来源:李星,翟玉莹.干旱胁迫下黄瓜品种筛选与品质提升研究进展[J].现代园艺,2025,48(21):11-13.