滴灌灌水量對北京春茬露地生菜的影響研究

徐厚成， 程 明，安順偉，賈松濤，孟范玉，岳煥芳

(1.北京市農業技術推廣站，北京 100029 ；2.北京市通州區農業技術推廣站，北京 102200)

生菜又稱“萵苣”，為1年生或2年生草本作物，原產于歐洲地中海沿岸，葉片脆嫩，富含維生素、糖類等營養元素，具有預防貧血、鎮痛催眠、抗衰老和降血壓等營養保健功能，營養價值高，多用于生食[1-4]。生菜近年來在我國的栽培面積迅速擴大，基本實現了露地春茬、秋茬生產和設施內越冬反季節生產，已逐漸成為我國南北各地重要的綠色蔬菜之一[5]。傳統生菜栽培主要依靠大量的水肥投入來保證產量，浪費了大量的水肥資源，既造成了生菜品質的下降，又加重了土壤鹽漬化、板結等危害和地下水的污染，同時還常常造成土地忽干忽濕，引起裂球或使球葉開張生長[6-8]。

滴灌施肥技術具有節水、節肥、省工、降低土壤污染等優點，其可以根據不同蔬菜的需水需肥特性，通過管道和管道末端的灌水器，實現定時定量地將水分和養分輸送到植株的根系附近，實現精量灌溉施肥[9,10]。在滿足作物的水分養分需求的同時，有效地減少土壤水分的無效蒸發和深層滲漏，實現了水肥利用效率的“雙升”和病蟲害發生率及水土污染的“雙降”[11,12]。

目前，國內外學者對蔬菜灌溉指標的研究成果已經十分豐富，但仍主要集中在設施作物上，尤其是黃瓜、番茄等設施果菜上，對露地蔬菜尤其是露地葉菜的研究相對較少[13-15]，露地生菜就是其中之一。缺乏滴灌施肥條件下的灌溉策略，成為了限制北京京郊露地生菜滴灌施肥技術推廣應用的一個重要原因。本文以生菜為研究對象，通過設置4個不同的灌水量處理，比較各處理間植株生長生理指標及品質產量指標之間的差異，篩選出適宜的灌水量，為實現春茬露地生菜滴灌施肥條件下的高效生產提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2016年3-5月在北京市通州區漷縣鎮進行，試驗地位于北京市東南郊，為暖溫帶半干旱季風區，試驗地為沙壤土，質地適中，0～30 cm土層土壤干密度為1.42 g/cm3，田間持水量(質量)為24%，有機質含量為2.7%，堿解氮86.3 mg/kg，速效磷22.6 mg/kg，速效鉀108 mg/kg，土壤pH值為8.16。根據全國第二次土壤普查推薦的土壤養分分級標準表可以判定，試驗地土壤屬于3級土，肥力中等，呈弱堿性。試驗以常規畦灌為對照，設極低水(JD，75 mm)、低水(D，90 mm)、中水(Z，105 mm)和高水(G，120 mm)4個滴灌灌水量水平，固定分配到每個生育時期內，水量根據作物生長實際情況和天氣情況進行微調，如遇到連續暴曬天氣可進行加灌，遇到降雨時灌水少灌或順延。試驗處理全生育期灌水4次，施肥2次，共追施N、P2O5、K2O各45 kg/hm2，肥料采用圣誕樹20-20-20型，采用文丘里施肥器分別在苗期和蓮座期各施肥1次。生菜各生育期實際灌水和降雨情況統計如表1所示，由于露地采用移栽定植，定植水水量較大，保證活苗。

試驗生菜品種為“雷達”，該品種引自美國，為大型早春結球生菜品種。試驗品種于2016年1月20日播種，幼苗期適當控苗，2016年3月27日定植，4月25日進入蓮座期，5月8日進入結球期，5月29日采收。生菜采用小高畦栽培，畦面寬35 cm、溝寬25 cm，一壟雙行，植株相互交錯，平均行距為25 cm，株距為40 cm。試驗小區面積為33×12 m2，共設4個小區，每個小區3個重復，各小區隨機排列，每個小區之間至少留有50 cm的安全距離。試驗采用一條毛管控制二行作物的模式進行灌溉，滴灌滴頭流量為3 L/h。各試驗各處理管理栽培管理措施均相同。

表1 實際灌水和降雨統計表

1.2 測定項目與方法

定植前及每個生育期前后用烘干法測定0～20與20～40 cm處土壤水分；每個小區選擇3株長勢基本一致的植株，測定其株高、開展度、葉片數(以葉面積大于2 cm2計)、單株重以及產量；在生菜收獲后，測定其Vc含量、可溶性糖以及硝酸鹽含量等品質指標，其中Vc含量采用鉬藍比色法[16]測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法[16]測定，硝酸鹽含量采用水楊酸法測定[17]。

1.3 數據處理

試驗數據采用Excel 2007軟件和SPSS 18.0軟件進行統計分析，通過鄧肯氏新復極差法進行顯著性檢驗，確定各個水平下植株各指標之間的差異顯著程度。

2 結果與分析

2.1 氣象條件對生菜生長的影響

結球生菜喜陰涼環境，生長發育過程中適宜溫度約為15～20 ℃，結球時最適溫度約為10～16 ℃，溫度過高時，葉球內部會因高溫發生心葉壞死腐爛等情況[18]。圖1為2015、2016年及歷年氣溫及5 cm處地溫統計圖，與2015年相比，雖然2016年同期氣溫和地溫均相對較低，但就平均氣溫而言，全生育期為17.2 ℃，植株生長相對較為適宜。定植初期，氣溫與地溫較低，一定程度上影響了植株的緩苗，隨著溫度的升高，植株水分消耗也將逐漸增加。

圖1 2015、2016年與常年3-5月氣溫與地溫統計圖

圖2為3-5月各旬降雨統計圖，由圖2可以看出：春茬露地生菜全生育時期內降雨量為54.2 mm，有效降雨量為40.5 mm，且最大一次降雨發生在5月上旬，達到了16.9 mm。2016年降雨量與常年降雨量均在50～60 mm以內，與常年降雨分布一致，相比于2015年降雨集中在4月，2016年降雨多集中在5月份，此時植株正處于結球期，植株生長旺盛，需水量大，更利于植株的生長發育。

圖2 降雨量統計圖

2.2 各滴灌灌水處理植株耗水規律

農田水分的消耗主要有植株蒸騰、棵間蒸發和深層滲漏這3個部分組成。作物耗水量就是指作物在任意土壤水分條件下的植株蒸騰量、棵間蒸發量以及構成植株體的植株水量之和。水分消耗是物理作用和生理作用綜合影響的結果，其主要受氣象因素、土壤特性以及作物特性3個方面影響，通過水量平衡公式計算得到作物田間耗水量，各處理日均耗水量隨生育期的變化情況如圖3所示。

圖3 日均耗水量隨生育時期變化圖

從圖3可以看出，一方面，各處理日均耗水量隨生育進程的推移均呈現出先減小后逐漸增大的特征，且結球期的日均耗水量大于苗期日均耗水量；另一方面，植株耗水量隨著灌水量的增加呈現出逐漸增大的趨勢。苗期時，生菜個體較小，養分和水分的需求均不劇烈，蒸騰消耗較少，此時的水量消耗主要來源于棵間蒸發，植株日均耗水量為1.8～2.1 mm/d；而在生菜結球期，較高的溫度和旺盛的植株促使植株蒸騰及棵間蒸發加劇，植株生長發育耗水增大，其日均耗水量為2.3～3.3 mm/d。從整個生育進程來看，高水處理植株耗水量最大，為157.4 mm，極低水處理耗水量最小，僅為118.6 mm。結合彭曼-蒙蒂斯公式可以計算出春茬露地生菜各生育時期的作物系數，如表2所示。

表2 春茬露地生菜各生育時期作物系數

2.3 不同滴灌灌水量對生菜生長的影響

生菜適宜的滴灌下限為田間持水量的60%，土壤水分的變化將在一定程度上影響植株的生長發育[19]，本試驗觀測了定植32 d后，植株蓮座中期時不同處理的株高、展開度、葉片數等生物學指標，如圖4所示。各水量處理間株高沒有顯著性差異，中水處理的植株株高最大為11.7 cm，比極低水處理增加了33.0%。隨著灌水量的增加，植株的展開度和葉片數存在增大的趨勢，但極低水量處理與高水處理差異明顯，其余各處理間沒有顯著差異。這可能是由于極低水量處理土壤水分過低，導致植株體內代謝受到抑制，植株對土壤中養分的吸收和利用，同時促使氣孔導度下降，影響了植株光合作用，影響了植株有機物的形成[20-23]。但定植60 d后，各處理植株球徑并沒有表現出顯著性差異，如圖5所示。這可能是由于受到降雨的影響，在一定程度上滿足了極低水量處理植株對水分需要的同時，相對減小了各水量處理間的梯度。

圖4 定植32 d后，植株株高、展開度及葉片數統計圖 注：字母a、b表示同一性狀在P0.05水平上的統計顯著性；誤差線采用標準差。其余圖同。

圖5 定植60 d后，植株球徑統計圖

2.4 不同滴灌灌水量對生菜品質的影響

Vc含量、可溶性固形物含量以及硝酸鹽含量是評價蔬菜營養價值、風味品質和健康安全的主要指標。由表3可知，水量處理對植株的Vc含量和硝酸鹽含量沒有顯著性影響，但低水處理可溶性糖含量與極低水量處理、高水處理差異性顯著，且存在先增大后減小的趨勢。一方面，降雨一定程度上滿足了作物對水分的需求，使得各處理植株Vc含量和硝酸鹽含量差異性不顯著，且硝酸鹽含量遠低于聯合國世界衛生組織和糧農組織提出的蔬菜可食部分硝酸鹽含量標準432 mg/kg；另一方面，水分的適當虧缺提高了植株可溶性固形物的含量，增加了干物質的積累，這與劉明池等人的研究結果類似[24,25]。

表3 植株品質統計表

注：字母a、b、c表示同一性狀在P0.05水平上的統計顯著性。

2.5 不同滴灌灌水量對生菜產量的影響

由表4可以看出，就單球重而言，除極低水量處理和高水處理有顯著差異外，其余各處理均差異性不顯著。而灌溉水量較低一定程度上影響了植株的商品率，極低水量處理、低水處理與其他兩個處理的產量均存在顯著性差異。隨著灌水量的增加，植株產量和植株耗水量均存在先逐漸增大后趨于平緩的趨勢，且高水處理產量最高，為43.44 t/hm2，比極低水量處理增產12.8%[26,27]。將水分生產效率定義為植株消耗單位水分所獲得的產量，用其評價作物生長適宜程度、作物產量與其耗水量關系。結果顯示，低水處理和極低水處理水分生產效率最高，為33 kg/m3。

表4 植株產量及水分生產效率統計表

3 結 語

本文研究了不同灌水量對對生菜生長、品質和產量的影響，結果表明：在試驗梯度范圍內，不同的灌水量對生菜的株高、球徑、Vc含量、硝酸鹽含量等指標影響不顯著，但極低水量處理的展開度、葉片數、單球重以及產量均顯著低于高水處理，植株的生長受到了土壤水分的脅迫，使得其光合作用效率及對土壤養分的吸收效率降低，從而影響了植株干物質的積累[19]。低水處理植株展開度、葉片數、單球重等指標與高水處理差異性不顯著，但其可溶性固形物含量顯著高于極低水量處理和高水處理，且該處理的水分生產效率達到最大，為33 kg/m3。降雨的影響，使得低水處理植株補水量增加，當植株的補水量在一定范圍內時，水量的變化對植株指標影響不顯著。除可溶性固形物含量外，中水處理植株各指標均與高水處理差異性不顯著。由于土壤地力條件、氣象條件的不同，作物的生長、品質以及產量等要素對植株水分養分的反映均會有所不同。但可以肯定的是，適宜的水分有利于增強土壤中養分離子的運移，提高植株對養分的吸收效率，增強植株的光合作用，促進干物質的積累，從而實現植株高產[28]。

綜合考慮植株生長、品質、產量和水分生產效率等要素，低水處理(實際灌水93.3 mm)最適宜春茬露地生菜的生產，其產量達到了41.96 t/hm2，可以為實現春茬露地生菜滴灌施肥條件下的高效生產提供一定的科學依據。

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