基于微润灌不同灌水方式对大棚辣椒生长的影响

梁 鹏，申丽霞，王银花，陈建琦，刘泽宇

(太原理工大学 水利科学与工程学院，太原 030024)

0 引 言

我国水资源比较匮乏，节水灌溉技术成为日益发展的趋势。深圳微润灌溉技术有限公司于2011年提出了新型的节水灌溉技术——微润灌溉。该技术利用半透膜原理，通过一定的压力水头起持续灌溉作用[1]。微润管主要成分是半透膜，管壁上遍布微孔，当开始供水时，水分呈发汗状持续供水，使周围土壤始终保持湿润状态[2]。由康绍忠[3]等研究提出的控制性分根交替灌溉，是指在灌溉过程中使土壤中作物根系一部分区域保持湿润，另一部分区域保持干燥，通过交替灌水的方式使作物根系经受一定程度的水分胁迫锻炼[4]。

在微润灌溉条件下，众多学者主要在不同的管带埋深、周期、间距以及压力水头等方面对不同蔬菜做了大量研究，并分析了对蔬菜生长以及产量的影响[5-13]。本试验主要探究同周期和压力水头下，微润灌溉对作物生长及产量的影响，为此技术日后推广应用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本实验进行于太原理工大学日光温室大棚内，北纬37°44′～37°55′，东经112°21′～112°31′，属于北温带大陆性气候。该地区四季特征明显，日照充足，昼夜温差比较明显，雨季多集中于7—9月，霜冻期为10月中旬至次年4月中旬。辣椒种植日期从2017年3月19日至6月26日，选取90 cm × 45 cm × 40 cm(长×宽×高)PVC材质的箱子用于本实验辣椒的种植，土壤初始含水率为30.23 %，种植土体质量为0.70 g/cm3。试验期间，高位水箱出水口水压保持均衡稳定，由于灌溉水中有泥沙颗粒，微润管容易发生堵塞，故增加过滤装置。

1.2 试验设计

本试验一共设置编号为A～D 4组不同处理，每组试验处理重复3次，每箱种植辣椒三行。A～C处理采用双管布设(如图1)，设定微润管埋深为15 cm，间距为30 cm，高位水箱的压力水头均为1 m，在整个试验过程中，始终开启高位水箱阀门，D处理为普通灌溉作为对照试验。高位水箱出水口处通过输水管在每个种植箱中连接L、R两根微润管。其中A处理的作物种植于距边框22.5 cm处，选取b区为研究对象，当打开L管关闭R管时，作物从a区侧灌水，当打开R管关闭L管时，作物从c区侧灌水，以达到交替灌溉的目的；B处理的作物种植于微润管上方距边框7.5 cm处，选取a、c区为研究对象，当打开L管关闭R管时，a区作物灌水，当打开R管关闭L管时，c区作物灌水，以达到间歇性灌溉的目的；C处理的作物种植方式与A、B相同，a、b、c三区均为研究对象，L、R管一直同开，保持持续灌水；D处理种植作物与A、B相同，为普通对照不布设微润管。辣椒移苗后，为了提高幼苗存活率，A～C处理双管同时打开进行灌水，根据A～C处理的高位水箱下降水位给D处理灌溉相同水量的水。定植13 d后，A、B处理关闭R管，保持L管开启，每隔4 d换另一输水管灌水，C处理双管一直同开，D处理根据之前学者种植经验[14]每天8∶00浇水一次，每天灌溉量为1.2 L。

图1 试验装置Fig.1 TheFigures of experiment installing

1.3 测试项目与试验方法

1.3.1 土壤含水率

采用烘干法测定土壤含水率，从4月1日起每隔12 d测定1次，取土区域为距离植株3 cm处，取土深度为20 cm，每行取3个土样，用电子秤称土样湿重，然后用烘箱105 ℃恒温烘8 h，称其干重，计算土壤含水率并取平均值。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 株 高

各个处理每行辣椒均匀随机取3个植株样本进行测量。每隔12 d测定1次，采用0.1 cm的卷尺从植株根与茎的分节处开始量取到植株顶端的最长距离后取其平均值。

1.3.3 株 茎

植株株茎的测定选用0.01 cm的电子游标卡尺，每12 d测定一次，株茎的测定为上述选取植株的根与径的分节处。

1.3.4 产量及灌溉水分生产率

6月26日，收取作物，进行最后一次测量结束实验，用电子秤测定辣椒产量。A～C处理根据试验过程中记录的高位水箱下降刻度计算出各个处理的总灌水量。计算公式为：灌溉水分生产率%=产量÷灌溉量×100 %。

2 结果与分析

2.1 土壤含水率

4组处理不同时期的土壤含水率如图2所示。从图2中可以看出，定植13 d后4组处理第一次测定土壤含水率时没有明显变化。测量阶段前期土壤含水率呈现小幅度上升，种植25～49 d，A、B处理土壤含水率稳定且差别不大，C处理土壤含水率相比其他3组处理较高，而D处理土壤含水率一直呈现下降趋势。种植49～97 d，辣椒进入生长中后期4组处理土壤含水率均呈现明显下降趋势，由于C处理采用双管布设故土壤含水率明显高于其他3组处理，到辣椒生长后期A、B、D 3组处理的土壤含水率无明显差异，究其原因一方面由于室外温度越来越高，土壤表面水分蒸发量增加，而且辣椒生长中后期，作物生长迅速，蒸腾作用加强，作物需水量增加，因此4组处理的土壤含水率下降都非常明显。

图2 不同处理土壤含水率变化图Fig.2 The change of soil water content under different treatments

2.2 株 高

不同处理作物株高随种植后天数的变化趋势如图3所示。由图可知，4组处理的株高在整个生长周期均呈现单调递增的趋势。种植13～49 d，4组处理的株高没有明显差异，结合图2土壤含水率变化趋势可知，作物生长前期土壤含水率下降不明显，说明此阶段作物需水量较低故作物生长较缓慢，各个处理的株高没有明显增加。种植49～97 d，4组处理的株高均呈现明显的增长趋势，其中C处理>B处理>A处理>D处理，究其原因C处理的土壤含水率一直较其他3组处理高，到生长后期作物需水量增加，土壤含水率较高有助于作物充分吸收水分用于生长发育和开花结果，D处理作物株高低于其他3组处理，究其原因当灌水量保持不变的前提下，作物生长后期随着气温变暖，大棚内平均温度越来越高，因此辣椒蒸腾作用增加，棵间蒸发明显，土壤表面水分蒸发加快，导致辣椒能够吸收的水分降低，株高生长速度变慢，故在D处理情况下，辣椒株高的生长发育较A～C处理缓慢，且在相同的压力水头和交替周期下，间歇性灌溉处理组的株高要高于交替灌溉处理组。

图3 不同处理平均株高变化图Fig.3 The change of average stem length under different treatments

2.3 茎 粗

不同处理作物茎粗随种植后天数的变化趋势如图4所示。由图可知，4组处理的茎粗在整个生长周期均呈现单调递增的趋势。结合图2、图3可知，不同灌水方式对作物茎粗的影响基本与株高类似。种植后13～49 d，作物茎粗增长缓慢，且不同处理间没有明显差异。种植后49～97 d，A～C 3组处理增长较D处理明显，虽有各处理间有微小波动，但整体茎粗生长趋势为C处理>B处理>A处理。

灌水结束时，A、B、C、D处理平均茎粗分别为5.88、6.08、6.32、5.2 mm，可知D处理下植株茎粗相比A～C处理低，对比3组不同灌水方式的微润灌溉组，温润管双管全开时对作物茎粗增长优势更加明显。

图4 不同处理平均茎粗的变化Fig.4 Change in average stem diameter under different treatments

2.4 产量及灌溉水分生产率

图5显示了不同处理单株产量的值，由图可知微润灌溉处理组的产量高于普通灌溉组处理，其中C处理的单株产量最高，对比A处理和B处理，说明同样试验条件下间歇性灌溉处理组的产量要高于交替灌溉处理组，但差异不大。

图5 不同处理单株产量Fig.5 Different treatments yield per plant

A～D处理的灌溉水分生产率如表一所示，由表可知，D处理的灌溉水分生产率0.71 g/L，A～C处理的灌溉水分生产率分别为D处理的2.13倍、3.08倍和2.97倍。A处理和B处理的灌溉量接近，但B处理产量明显高于A处理，B处理的灌溉水分生产率高于A处理，且四组处理中B处理的灌溉水分生产率最高，C处理产量最高，但由于其灌溉量较高，故灌溉水分生产率略低于B处理。由此可知，在该试验条件下，灌溉水分生产率最高的是间歇性灌溉处理组。

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 论

综合上述试验结果与分析，得出如下结论。

(1)大棚内种植前提下，相同周期和压力水头，微润灌溉处理组均比普通灌溉处理组更有利于植物的生长发育，其中持续灌溉处理组灌水方式对辣椒的生长发育最好。

(2)对比A～D处理，微润灌溉处理组灌溉水分生产率均比普通灌溉处理组高，持续灌溉处理组，虽然产量高，但灌溉水分生产率相比间歇性灌溉处理组低，其中间歇性灌溉处理组的灌溉水分生产率最高，间歇性灌溉处理在节水方面效果更好。

(3)由本试验可知，大棚内辣椒在不同灌水方式下的全生育期，微润灌溉处理条件下辣椒的生长情况、产量以及灌溉水分生产率均优于普通灌溉，故微润灌溉能够更加高效的发挥节水作用。