大棚膜下滴灌黄瓜结果期适宜灌溉频率试验研究

窦超银，孟维忠，延玮辰，陈 伟，姜 熙

(1.扬州大学水利与能源动力工程学院，江苏 扬州 225009；2.辽宁省水利水电科学研究院，沈阳 110003)

滴灌技术以其节水、增产和提质等优点，在现代农业中发挥着越来越重要的作用，尤其在设施农业中，滴灌除改善土壤环境外，还可以调控温湿度，为作物生长提供良好的条件。在辽宁地区，目前设施农业的主要灌溉方式仍是传统的畦灌灌溉，即使部分地区采用了滴灌技术，由于缺乏科学的水肥制度，存在着灌水施肥不合理的问题，水资源浪费严重，易发作物病害，土壤质量恶化，甚至存在地下水污染现象。因此，在辽宁省“千万亩设施农业工程”和“设施农业跨越式发展实施方案”中明确提出以提质增效为目标强化发展设施农业，并将膜下滴灌等技术列入兴建小区重点推广计划。

在现有政策的支持下，滴灌技术的合理应用是技术能否得到进一步推广的关键。以灌溉频率作为依据的滴灌灌溉制度的制定方法简单可行，无设备投入，易让农户接受。对于某一特定的土壤和作物，适宜的灌溉频率可以将作物主要根系分布层土壤水分含量维持在较高水平，从而有利于作物吸水、调控温度和提高肥效[1,2]。基于这一理论，研究者们在多种大田作物中进行了试验研究并取得较好的成果，如研究表明玉米、棉花、小西瓜、香蕉等灌溉频率推荐为3 d[3-6]，马铃薯8 d灌水周期较为适宜[7]，洋葱宜每隔10 d灌溉一次，等等[8]。但在设施农业中，基于灌溉频率制定滴灌灌溉制度的研究还相对较少，因此，本文以辽宁地区大棚主要作物黄瓜为研究对象，开展滴灌不同灌溉频率的对比试验，通过研究灌溉频率对黄瓜生长和产量的影响，以确定地区大棚黄瓜适宜灌溉频率，为滴灌技术的合理应用和提质增效目标的实现提供技术支撑。

1 试验材料与方法

1.1 试验区概况

试验在辽宁省灌溉试验中心站(E120°30′44″，N42°08′59″，海拔47 m)的高标准日光温室中进行，试验站位于辽宁省沈阳市黄家乡，为平原地带，属温带大陆性季风气候。供试土壤为黏壤土，参考理化指标为：密度1.33 g/cm3，土壤饱和体积含水率42.2%，土壤中等肥力偏下，速效钾81.28 mg/kg，速效磷18.39 mg/kg，土壤碱解氮75.41 mg/kg，全氮1.11 g/kg，有机质1.22%，土壤pH值7.09。

1.2 试验设计

试验种植作物为黄瓜，供试品种为“玛丽亚”。黄瓜采用大垄双行种植，垄宽1.5 m，垄长7 m，垄台高15 cm，行距0.5 m，株距0.45 m。每垄种植黄瓜16 株，两垄之间的距离为1.5 m。采用膜下滴灌灌溉，黄瓜定植前在垄中心铺设滴灌带，滴头间距30 cm，滴头流量1.38 L/h，覆膜完成后，在滴灌带两侧水平距离20 cm处种植作物。黄瓜定植时，为保证黄瓜缓苗率，各处理统一灌水25 mm。此后，根据灌溉制度试验设计进行灌溉。

试验采用单因素完全试验设计，以灌溉频率为试验因素，设置4个水平，分别为3 d(DI1)、6 d(DI2)、9 d(DI3)和12 d(DI4)，同时以当地传统沟灌作为对照(CK)。滴灌单次灌溉水量以棚内蒸发皿(20 mm)实测蒸发量作为依据。W=αfEP，W为单次灌溉水量，mm；EP为大棚一次灌溉周期内每天蒸发量，mm/d；f为灌溉周期天数，即灌溉间隔天数，d；α为作物系数，根据试验站2014年基于蒸发皿灌溉试验结果，α取值为25%。根据当地灌溉经验，黄瓜从4月14日开始灌溉，到6月25日灌溉结束，滴灌不同灌溉频率处理均累计灌水72 mm，DI1，DI2，DI3，DI4分别灌水24，12，8，6次。

黄瓜各处理统一施肥，撒施腐熟的有机肥(腐熟的鸡粪)120～150 m3/hm2；生长期内共追肥4次，每次肥料用量为：硝酸钾5 kg/hm2，多肽综合2.5 kg/hm2，高磷高钙26.25 kg/hm2，氨基酸93.75 kg/hm2。 采用随水施肥的方式，灌水15 mm，肥料在灌水约3/4～4/5时施完，剩余水量用于冲洗管道内残留肥料。

其他田间管理工作聘请当地农业生产技术人员负责，参考当地经验做法。

1.3 检测指标与方法

蒸发皿蒸发量由棚内蒸发皿(20 mm)测得，每天上午8∶00测量。灌溉水量由小区单独控制的水表测量。黄瓜生长形态指标在打顶前(结果后期)用刚尺和游标卡尺测定株高、茎粗和叶片数，每个小区选5株观测。黄瓜产量每个小区用天平单独称重，盛果期每隔1～2 d采果一次，累计得各处理黄瓜产量。

常规数据整理由Excel 2010完成，单因素方差分析由SPSS 20完成，采收期单次产量为重复处理平均值。

2 试验结果分析

2.1 株 高

不同处理株高差异见图1。DI1处理株高最高，达到197.7 cm，随着灌溉频率的减小，株高逐渐减小，DI4处理株高151.7 cm，仅为DI1处理的76.7%；常规灌溉CK处理株高169 cm,介于DI2和DI3处理之间。方差分析表明，DI1处理株高显著高于DI3、DI4和CK处理，DI2处理显著高于DI4和CK处理；而低频灌溉之间差异不显著。从方差分析中还可以看出，高频灌溉条件下方差较小，随着灌溉频率减小，方差增大，即高频处理株高差异相对较小，低频灌溉增大了小区内株高的不均匀性。由此可见，高频灌溉有利于植株生长，并可获得相对均一稳定的长势，灌溉频率越小，越不利于植株株高生长，当灌溉间隔9 d以上时，滴灌效果甚至不及传统沟灌。

图1 不同灌溉频率对黄瓜株高的影响

2.2 茎 粗

茎粗的变化总体上也是随着灌溉频率的降低而减小，在滴灌处理中，DI1处理植株茎秆最粗，直径7.9 mm，DI4处理茎粗最小，直径6.6 mm，较DI1处理小17.2%；CK处理茎粗6.7 mm，与DI4处理接近(见图2)。方差分析表明滴灌灌水间隔3～9 d不会引起茎粗的显著变化，但灌水间隔12 d会导致茎粗显著小于其他滴灌处理，CK处理与滴灌处理差异不显著。传统沟灌条件下茎粗均匀性差，滴灌提高了茎粗的均匀性，但高频灌溉条件下茎粗均匀度低于低频灌溉。说明传统沟灌水分分布的不均匀性影响了茎粗生长；滴灌高频灌溉有利于形成粗壮株型，而灌水间隔过长会抑制植株茎粗生长。

图2 不同灌溉频率对黄瓜茎粗的影响

图3 不同灌溉频率对黄瓜叶片数的影响

2.3 叶片数

灌溉频率对叶片数的影响见图3。滴灌灌溉处理中，随着灌溉频率的降低，叶片数有明显的减少趋势，从DI1处理平均24个叶片降到DI3和DI4处理的19片叶，叶片数减少20%，CK处理最少，仅为17片叶。方差分析表明DI1处理叶片数显著多于CK处理，但滴灌频率处理之间差异未达到显著水平，且当灌溉间隔期大于6 d时，滴灌与传统沟灌叶片数差异也不显著。另外，当叶片数较少时，处理内各株叶片数相近，随着叶片数增加，处理内植株叶片数变化较大。即滴灌有利于叶片数的增加，灌溉频率越大，越有利于叶片发生，但同时也导致叶片数量的不均匀性增大。

2.4 产 量

黄瓜自4月15日开始采摘，直到7月21日结束，整个采摘期共采摘44次。不同滴灌处理产量变化趋势相近，前期产量较低；4月末至6月末是盛果期，产量主要在这一时期内形成；6月下旬后，产量急剧减少，直到7月21日拔园(见图4)。处理之间，DI1和DI2处理前期产量高于其他处理，到6月中旬后，DI3和DI4单次采摘量较高，CK处理单次采摘量始终处于中间水平，即高频灌溉有利于产量形成，低频灌溉可能延缓果实的成熟。全生育期各处理产量从大到小顺序为DI2>DI1>DI4>DI3>CK，处理之间产量变化较小，DI2处理产量最高，累计112.4 t/hm2，仅高出CK处理4.4%(见图5)。方差分析表明，滴灌各处理之间差异不显著，与CK处理之间差异也不显著。说明与传统沟灌相比，滴灌具有增加产量的效果；高频灌溉产量总体上要高出低频灌溉，但当灌溉过于频繁时，土壤环境可能更有利于植株营养生长，而产量并不一定是最优。

图4 不同灌溉频率对黄瓜单次采收产量的影响

图5 不同灌溉频率对黄瓜产量的影响

3 结 论

通过结果期不同灌溉频率处理对大棚黄瓜生长和产量影响的研究，可以得出以下有关结论。

(1)滴灌较传统沟灌更有利于黄瓜植株生长；滴灌条件下，灌溉频率的提高有利于黄瓜生长，高频灌溉处理黄瓜株高、茎粗和叶片数均高于低频灌溉；同时，在高频灌溉条件下，茎粗和叶片数得到充分生长，处理内植株间差异较大，但株高均匀性得到提高。

(2)在产量方面，滴灌产量高于传统沟灌；高频灌溉在结果前期单次采收产量高于低频灌溉，有利于果实上市，产生较高的经济价值，低频灌溉延缓了果实的成熟，在结果后期单次采收产量高于高频灌溉。从总产量角度看，尽管不同处理之间差异不显著，但DI2处理即6 d灌溉一次，可获得最高产量。

(3)灌溉频率越高越有利于黄瓜生长，但频率过高，易导致营养生长过盛而影响产量形成，对于本试验而言，DI2处理长势与DI1接近，并获得最高产量；另外，在实际生产中，人工劳务成本与灌水频率成正相关，因此，综合考虑后建议大棚黄瓜结果期滴灌灌溉频率以6 d为宜。

[1] 隋 娟, 龚时宏, 王建东, 等. 滴灌灌水频率对土壤水热分布和夏玉米产量的影响[J]. 水土保持学报, 2008,22(4):148-152.

[2] Jordan J E, White R H, Victor D M, et al. Effect of irrigation frequency on turf quality, shoot density, and root length density of five bentgrass cultivars[J]. Crop Science, 2003,43(1):282-287.

[3] Wang F X, Kang Y H, Liu S P. Effects of drip irrigation frequency on soil wetting pattern and potato growth in North China Plain[J]. Agricultural Water Management, 2006,79(3):248-264.

[4] 杨九刚, 何继武, 马英杰, 等. 灌水频率和灌溉定额对膜下滴灌棉花生长及产量的影响[J]. 节水灌溉, 2011,(3):29-32,38.

[5] 李 波, 黄修桥, 徐建新, 等. 不同滴灌频率对大田覆膜小西瓜生长特性及品质的影响[J]. 节水灌溉, 2016,(4):50-53,59.

[6] 余 赟, 张 涛, 韦思智, 等. 花芽分化期滴灌施肥频率对香蕉生长及产量构成的影响[J]. 节水灌溉, 2014,(10):22-25.

[7] 秦军红, 陈有君, 周长艳, 等. 膜下滴灌灌溉频率对马铃薯生长、产量及水分利用率的影响[J]. 中国生态农业学报, 2013,21(7):824-830.

[8] 符崇梅, 魏野畴, 李 娟, 等. 不同灌溉量、滴灌频率及水肥耦合对洋葱产量和水分利用率的影响[J]. 节水灌溉, 2011,(8):36-39,42.