不同压力水头下微润灌对大棚大叶茼蒿生长的影响

王银花，申丽霞，梁 鹏，陈建琦

(太原理工大学水利科学与工程学院，太原 030024)

0 引 言

鉴于我国目前农业缺水现状，深圳微润公司于2011年提出了一种微润灌溉技术。微润灌溉是通过微润管地埋的方式，利用半透膜软管的膜内外水势差作为驱动力，将灌溉水以发汗状形式输送到作物根系区，达到慢速、长久润土的效果，有利于作物根部持续保持相同的土壤水分状态，满足作物需水要求，在作物整个生长周期起到持续灌溉的作用[1,2]。在节水灌溉的前提下，国内外学者进行了不同灌溉技术的研究，根系分区交替灌溉是其中的一种。研究指出[2-4]根系分区交替灌溉，是使作物根系的一部分和另一部分交替处在较干燥和较湿润的土壤中，使不同区域部位的根系交替经受一定程度的干旱锻炼，有利于作物生长；当土壤初始含水率及土壤质地一定时，入渗水头是影响微润灌入渗量的主要因素，适宜压力水头在0～250 cm[1]。

目前已有众多学者对微润灌溉条件下管带埋深和铺设间距对各种蔬菜的生长发育和产量的影响进行了大量研究[5-7]，而在压力水头方面的研究主要集中在室内模拟[8,9]，为了对微润灌溉技术有更进一步的研究，不断完善微润灌溉理论，本试验以大叶茼蒿为研究对象，将微润灌溉技术与大棚种植技术相结合，探究其在不同压力水头处理下植株的生长情况，并设置普通灌溉为对照试验，为该技术日后的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地区位于山西省太原理工大学校园内，属于典型的温带性大陆气候，四季分明，昼夜温差较大，日光充足。本试验从2017年8月11日至9月19日在温室大棚中进行。种植于90 cm×45 cm×40 cm(长×宽×高)PVC材质的箱子，种植土壤取自山西省太原市尖草坪区芮城村，土壤初始含水率为27.99%，作物整个生长周期各处理均无做施肥处理。试验设备主要有高位水箱、种植箱、PE输水管、微润管和阀门等。试验过程中保持高位水箱出水口水压稳定，灌溉水为城市自来水，并加装过滤装置以避免堵塞。

1.2 试验处理

本试验共设置了A～C 3组处理，每种试验处理重复试验3次，一共设置9个种植箱。A、B处理均为双管布置如图1(b)微润管埋深为20 cm，两管之间的间距为30 cm，每个种植箱种植两行，其中每行苗距离箱边7.5 cm，苗距为30 cm。A处理为1 m压力水头12 d交替灌溉周期，B处理为1.5 m压力水头12 d交替灌溉周期，C处理为普通对照，根据之前学者种植经验[3]每天8∶00和17∶00分别浇水1次，每次灌溉量为1 L。播种后为了保证出苗率，前期各处理均双管全开，定植15 d时开始测量各指标，同时关闭右管仅开左管，12 d后交换。

图1 试验装置图Fig.1 The figures of experiment installing

1.3 试验方法

1.3.1 土壤含水率测定

土壤含水率测定采用烘干法，每6 d测定一次。在a、b、c 3个分区分别取3个土样，取土深度为20 cm，用电子秤测出土样的湿重和干重，计算出每个区域的土壤含水率并求取平均值。计算公式为：土壤含水率=(土壤湿重-土壤干重)/土壤干重×100%。

1.3.2 大叶茼蒿生长状况

定植15 d后开始测定大叶茼蒿生长状况，每隔6 d测定一次株高、茎粗等指标，在每个处理的每行作物中随机选取3株长势均匀的大叶茼蒿进行测量，并取平均值。株高测定用精度为0.01的米尺从大叶茼蒿根部以上部分进行量取；茎粗测量选用0.01 cm的电子游标卡尺进行测量。

1.3.3 产量及水分利用效率

9月19日，收取作物，进行最后一次测量结束实验，用电子秤测定每筐产量。水分利用效率测量的是灌溉水分生产率，计算公式为灌溉水分生产率=经济产量÷灌溉量。

最终的试验数据采用Excel制图与分析。

2 试验结果与分析

2.1 土壤含水率

图2显示了各处理不同时期的土壤含水率的变化趋势，由图2可知，初次测量时各处理的土壤含水率没有明显差异，定植15～27 d期间，由于微润灌溉处理均开左管，故左管对应的a区域的土壤含水率呈递增趋势，c区域的土壤含水率先呈现下降趋势后保持平稳。27 d时关闭左管打开右管，27～39 d期间，由于定植后期作物的营养生长迅速需水量增加，a区域灌溉水量少，土壤含水率呈现明显下降趋势；c区域虽有灌溉水补充，但土壤水分除表面蒸发外大部分用于作物生长所需，所以土壤含水率没有呈现明显上升趋势。在作物的整个生长周期过程中，各区各处理的土壤含水率为B处理>A处理>C处理。

图2 各区土壤含水率变化图Fig.2 The change of soil water content of three area of every process with time

2.2 株 高

图3显示了各处理不同时期的作物株高的变化趋势，由图2可知，作物株高随着时间推移单调递增，定植前期和后期增长较平缓，定植21～33 d植株生长迅速，33～39 d植株生长平稳且缓慢，整个生长曲线呈“S”型曲线。整个生长周期中3组处理的各区域植株株高为A处理>B处理>C处理，因此，在普通灌溉条件下，大叶茼蒿的生长较微润灌溉处理缓慢。

图3 平均株高的变化Fig.3 The average plant height changes

对比A处理和B处理可知相同交替灌溉周期下，1 m压力水头更有利于大叶茼蒿生长，究其原因，结合图2可知，B处理各区的土壤含水率均高于A处理，大叶茼蒿是喜干性作物，土壤含水率过高会影响其正常生长，严重时可能会引起病害发生。已有研究表明在一定范围内微润管出水量随压力水头增大而增大，故1.5 m压力水头下微润管出水量会明显多余1 m压力水头，出水量过多导致土壤湿度大，不利于大叶茼蒿生长。灌水结束时，由图3可知微润灌溉处理组植株株高明显高于普通灌溉处理组，对比两组不同压力水头处理的微润灌溉组，压力水头为1 m的微润灌溉更有利于大叶茼蒿的生长。

2.3 根 长

图4显示了各处理不同时期的作物根长的变化趋势，由图4可知，植株的整个生长周期3组处理的植株平均根长为A处理>B处理>C处理，结合图2分析，第一次测量时，与株高情况不同，A、B、C 3组处理的根长没有明显差异，定植15 d后，A处理的根长明显高于其他两组处理，而B、C两组处理从定植后15～27 d一直没有明显差异。由图可知植株地下部分的生长趋势与地上部分相同。根部作为植株重要的吸水部位，定植后期，C处理的根长明显低于其他两组，当作物需水量增加时，普通灌溉处理除蒸发量大以外，作物根系也不能够充分吸水，来满足植物营养生长的需要，故普通灌溉组作物长势较两组微润灌溉组弱。

图4 平均根长的变化Fig.4 The change of average root length

对比A处理和B处理可知相同交替灌溉周期下，1 m压力水头比1.5 m压力水头更有利于大叶茼蒿的根部发育。灌水结束时，A、B、C处理平均株高分别为10.02、9.1、7.8 cm，可知微润灌溉处理组作物根长明显高于普通灌溉处理组，对比两组不同压力水头处理的微润灌溉组，压力水头为1 m的微润灌溉更有利于大叶茼蒿根部发育。

2.4 茎 粗

图5显示了各处理不同时期的作物茎粗的变化趋势，由图5可知，压力水头对植株茎粗的影响基本与株高、根长类似，随着定植天数增长，植株茎粗也呈现“S”型增长趋势，定植前期和后期作物茎粗增长平缓，中期增长迅速。植株的整个生长周期3组处理的植株平均茎粗为A处理>B处理>C处理，定植前期B、C处理的茎粗没有明显差异，定植15 d后，B处理的茎粗迅速增长，C处理的茎粗一直呈现平稳缓慢的增长趋势。定植后33～39 d与株高和根长的缓慢增长趋势不同，3组处理的茎粗近乎没有增长。

图5 平均茎粗的变化Fig.5 Change in average stem diameter

灌水结束时，A、B、C处理平均茎粗分别为3.39、2.83、2.02 mm，可知微润灌溉处理组植株茎粗明显高于普通灌溉处理组，对比两组不同压力水头处理的微润灌溉组，压力水头为1 m的微润灌溉更有利于大叶茼蒿茎粗增长。

2.5 产量及灌溉水分生产率

图6显示了不同处理平均总产量的值，对比各个处理的产量，微润灌溉处理组的产量明显高于普通灌溉组处理，其产量分别是普通灌溉的4.92倍和4.15倍，A处理的产量高于B处理的产量，说明相比较普通灌溉，交替微润灌溉在提高产量方面有明显的优势，且压力水头为1 m时，在提高产量方面更优。

图6 平均总产量对比图Fig.6 Average output comparison chart

表1为不同微润灌溉处理和普通灌溉处理下的灌溉水分生产率，C处理的灌溉水分生产率1.8 g/L，A处理和B处理的灌溉水分生产率分别为C处理的3.5倍和2.4倍，明显高于C处理，B处理的灌溉水分生产率低于A处理。

表1 不同处理灌溉水分生产率Tab.1 The water use of efficency of every process

3 结 语

综合上述试验结果与分析，得出如下结论。

(1)交替微润灌溉组的灌水量明显低于普通灌溉组的灌水量，体现了微润灌溉在节水方面的优势。

(2)压力水头对大叶茼蒿的植株生长状况及产量有明显影响，在植株生长过程中，株高、根长以及茎粗呈现指数型增长，微润灌溉处理组的生长优势较普通灌溉组明显，1 m压力水头处理下的大叶茼蒿生长优势比1.5 m压力水头好，故选择适当的压力水头有利于作物生长，为以后的推广应用提供理论参考。

(3)从最终的产量上来看，微润灌溉组的产量明显优于普通灌溉组，相同的交替灌溉周期下，压力水头为1 m的处理的产量要高于1.5 m压力水头；从灌溉水分生产率来看，微润灌溉组的灌溉水分生长率明显提高，压力水头为1 m的处理的灌溉水分生产率最高。

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参考文献：

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