不同微潤灌溉周期下辣椒根系生長與產量的關系

王銀花，申麗霞，梁　鵬，陳建琦，李錦濤

(太原理工大學 水利科學與工程學院，太原 030024)

0　引　言

根系是吸收水分和土壤養分的主要器官。作物根系生長狀況對地上部分葉、莖和產量有較大影響[1]。農業生產實踐表明：要使辣椒產量提高，必須保證辣椒根系發育良好。微潤灌溉技術是于2011年提出的一種新型灌溉技術，灌溉水通過半透膜管壁上的微孔持續向外呈發汗狀滲水，實現了在作物整個生長周期中的連續灌溉。微潤灌溉能有效減少地面水分蒸發，提高水分利用效率[2,3]。目前已有眾多學者對在微潤灌溉條件下，各種蔬菜的生長發育和產量進行了大量研究：不同的壓力水頭、管帶間距和埋深對蔬菜的土壤水分利用率、植株生長及產量有較大影響[4-13]。

關于微潤灌溉的研究目前大多數主要集中于葉菜類植物，為了對微潤灌溉技術有更深刻的認識，本試驗選取茄果類作物辣椒作為研究對象，將微潤灌溉技術與大棚種植技術相結合，探究其在不同灌水方式下的根系發育情況，以及根系發育與辣椒產量的關系，探討通過培養發達的根系，來提高辣椒的產量，為優質作物生產提供參考。

1　材料與方法

1.1　試驗概況

試驗地區位于山西省太原理工大學校園內，屬于典型的溫帶性大陸氣候，四季分明，晝夜溫差較大，日光充足，霜凍期一般從11月到來年4月，常年降雨量主要集中在7月和8月。本試驗從2017年3月29日至6月17日在溫室大棚中進行。試驗種植辣椒品種為皇鼎一號，種植于90 cm×45 cm×40 cm(長×寬×高)PVC材質的箱子，土壤初始含水率為30.23%，種植土體質量為0.70 g/cm3。試驗設備主要有高位水箱、種植箱、PE輸水管、微潤管和閥門等。試驗過程中保持高位水箱出水口水壓穩定，灌溉水為城市自來水，并加裝過濾裝置以避免堵塞。

1.2　試驗處理

本試驗共設置了A～F 6組處理，每種試驗處理重復試驗3次，一共設置18個種植箱。A～E處理均為雙管布置如圖1。采用雙管布設的種植箱微潤管埋深為20 cm，兩管之間的間距為30 cm，辣椒苗種植于微潤管上方，故苗間距同為30 cm。F處理為普通對照不布設微潤管，根據辣椒的生理狀態進行不定期澆水灌溉。辣椒移苗后，為了提高幼苗存活率，A～E處理雙管同時打開進行灌水，同時給F灌水9 L。4月6號開始，A～D處理關閉右管，同開左管，A處理和B處理每隔4d換另一邊微潤管灌溉，C處理和D處理每隔8 d換另一邊微潤管灌溉，F處理雙管一直同開。辣椒的整個生長周期過程中，A～E處理高位水箱的閥門一直處于開啟的狀態。

圖1　試驗裝置圖(單位：cm)Fig.1 The figures of experiment installing

1.3　試驗方法

1.3.1植株莖粗

莖粗測量選用0.01 cm的電子游標卡尺進行測量，在每個處理的每行辣椒中隨機選取3株長勢均勻的辣椒進行測量，每隔12 d測量一次。

1.3.2植株根長

植株根長用精度為0.01的米尺測定，在每個處理的每行辣椒中隨機選取3株長勢均勻的辣椒進行測量，然后取平均值，每隔24 d測量一次。

1.3.3植株根重

植株鮮重測量用電子秤測量，其中辣椒干重測量采用烘干法，將辣椒植株放入烘箱中先用105 ℃殺青處理20 min后，調溫至80 ℃烘6 h左右，稱其干重，每隔24 d測量一次。

1.3.4植株鮮重及干物質積累量

植株鮮重測量用電子秤測量，其中辣椒干重測量采用烘干法，將辣椒植株放入烘箱中先用105 ℃殺青處理20 min后，調溫至80 ℃烘6 h左右，稱其干重。6月17日，每筐選擇4株植物收取辣椒，并且稱其鮮重，計算產量。最終的試驗數據采用Excel制圖與分析。

2　試驗結果與分析

2.1　莖　粗

根據試驗過程中測得的辣椒根莖數據平均值進行Excel表擬合得到圖2。

圖2　單株平均根莖的變化Fig.2 The change of average root diameter of individual plants

從圖2中可以看出，不同處理對根莖的發育有一定影響。各個處理的根莖隨著時間的推移增粗，前期除了B處理外其他各個處理的根莖沒有太大差異，且根莖直徑沒有明顯的增加。種植1個月后，A～F處理的根莖生長發育明顯，除C處理外，其他處理根莖直徑迅速增加，但在不同的交替灌溉周期下，各處理的平均根莖在交替上升，只有C處理的根莖呈緩慢上升趨勢，究其原因是辣椒生長中期，作物根系開始迅速增長，故需水量較大，而C處理的壓力水頭較小，且輪灌周期較長，不能充分滿足辣椒根系發育的要求，根系發育受到了不同程度上的抑制，呈平穩增長。最終E處理的平均根莖最粗，且E處理根莖在種植后期較中期增長更加迅速，說明辣椒在開花結果時期，需水量再次增加，E處理雙管同開，相比其他處理更加能夠滿足辣椒的需水要求。

2.2　根　長

各處理不同時期的植株平均根長對比如圖3所示。

圖3　單株平均根長的變化Fig.3 The change of average root length of individual plants

從圖3可以看出，種植前期的1個月中，F處理生長最為緩慢，B處理和E處理長勢相對較好，究其原因B處理壓力水頭大，故出水量較多，而E處理雙管全開，灌水量一直比較穩定；對比D處理，雖然壓力水頭大，但因輪灌周期較長，而幼苗的根對水分需求敏感，故前期非灌溉行處于缺水狀態。生長后期，E處理和D處理根長優勢明顯，其他4組處理均呈緩慢生長趨勢，到收獲期時根長基本趨于穩定值。對比A處理與B處理，C處理與D處理，相同灌溉周期時，1.5 m壓力水頭更有利于辣椒根系生長。究其原因壓力水頭較大時有助于微潤管出水，開花結果時期，作物需水量提高，適當提高灌水量有助于作物生根，而E處理在整個生長周期中供水充足，直至辣椒生長后期，其根長一直在增加。

2.3　根　重

試驗過程中，各處理不同時期的單株平均根重如圖4所示。

圖4　單株平均根重的變化Fig.4 The change of average root weight per plant

由圖4可以看出辣椒種植前期，各處理的根重沒有太大差異，且長勢比較平穩緩慢。種植1個月后隨著辣椒植株的生長，各處理的根重開始呈現較明顯的增長趨勢，種植約2個月后，各處理的根重均迅速增加，其中E處理的根重一直優于其他處理，D處理的根重其次，A處理和B處理在整個生長過程中沒有太大差異，C處理和F處理的生長狀態最弱，且到后期根重趨于穩定。

2.4　產量及灌溉水分生產率

圖5顯示了最終的辣椒單株產量。

圖5　不同處理單株產量Fig.5 Different treatments yield per plant

從圖5中可以看出，對比不同處理的植株產量，與根長和根重的生長趨勢大致相同。E處理的產量最高，D處理其次；對比A處理和B處理、C處理和D處理發現1.5 m壓力水頭下辣椒長勢和產量均優于1 m；F處理的產量最低。結合前面根系生長情況分析，辣椒產量與辣椒根系的生長發育呈現一定的正相關。

表1為不同微潤灌溉處理和普通灌溉處理下的灌溉水分生產率，雖E處理的灌水量相對最高，但其產量和水分利用效率也最高。A、B、C、D處理的水分利用效率均優于普通灌溉處理的水分利用效率。

表1　不同處理灌溉水分生產率Tab.1The water use of efficency of every process

3　結　語

綜合上述試驗結果與分析，得出如下結論。

(1)辣椒根系的發育與合理的灌溉水頭和輪灌周期有密切的關系。從上述試驗可知雙管全開處理，最適合辣椒根系的生長，究其原因辣椒在整個生長周期都處于水分充足的狀態，及時補充植株需水，故保證灌水量，可有效改善根系的生長狀況，促進了根系的發育。從節水方面考慮，對比A～D處理，均開單管，相比之下1.5 m壓力水頭和8 d輪灌周期處理下的根系生長狀態和最終的產量均優于其他三個處理，說明選擇合適的壓力水頭和輪灌周期，有助于作物根系生長。

(2)普通灌溉雖根據植物的生長狀態及時澆水灌溉補充水分，但其根系的生長發育情況和最終的產量均明顯不如其他5組處理。

(3)對比A～D處理，1.5 m壓力水頭下的辣椒根系發育明顯優于相同灌溉周期下1 m壓力水頭；而1 m壓力水頭、8 d輪灌周期處理下的根系生長情況和最終辣椒產量均微優于普通灌溉，說明當壓力水頭不足且輪灌周期過長的情況下，會使辣椒處于缺水狀態，影響辣椒根系發育，減少產量。

(4)辣椒根系的發育情況與最終作物產量和果實干物質積累量密切相關。根系發育良好，有助于辣椒產量提高。

本試驗僅對部分辣椒根系與產量關系進行了研究，其他相關試驗望今后繼續研究。

參考文獻：

[1]齊德海.河西地區辣椒節水高產栽培技術[J].蔬菜,2016,(4):55-56.

[2]尹玉娟,申麗霞.不同間距交替微潤灌溉對大棚空心菜生長的影響[J].節水灌溉,2017,(7):1-4.

[3]李朝陽,夏建華.低壓微潤灌灌水均勻性及土壤水分分布特性 [J].節水灌溉,2014,(9):9-12.

[4]張子卓,張珂萌.微潤帶埋深對溫室番茄生長和土壤水分動態的影響[J].干旱地區農業研究,2015,33(2):122-129.

[5]雷濤,畢遠杰.微潤管埋深及壓力水頭對青椒生長和水分利用的影響[J].農機化研究,2017,(8):104-110.

[6]雷明杰,孫西歡.微潤灌壓力水頭對土壤水分及青椒生長的影響研究[J].節水灌溉,2016,(6):16-19,25.

[7] 楊文斌,郝仲勇.不同灌水下限對溫室茼蒿生長和產量的影響[J].農業工程學報,2011,27(1):94-98.

[8]張國祥.基于微潤灌溉技術的大棚白菜生長狀況試驗研究[J].節水灌溉,2016,(7):6-12.

[9]高亮靳,軍英,李尚蔚,等.不同灌水方式對辣椒生長、生理的影響[J].安徽農業科學,2011,39(3):1 298-1 299,1 317.

[10]郭京衡,李嘗君,曾凡江,等.2種荒漠植物根系生物量分布與土壤水分、養分的關系[J].干旱區研究,2016,1(33),166-171.

[11]李波,郭向紅.山西省果園節水灌溉現狀、對策與建議[J].山西農業科學,2014,42(9):1 037-1 037,1 045.

[12]候加民,張忠鋒.烤煙根系發育與煙葉產量質量關系研究[J].中國煙草科學,2003,(2):16-18.

[13]楊建昌.水稻根系形態生理與產量、品質形成及養分吸引利用的關系[J].中國農業科學,2011,44(1):36-46.