基于微潤灌不同灌水方式對大棚辣椒生長的影響

梁 鵬，申麗霞，王銀花，陳建琦，劉澤宇

(太原理工大學 水利科學與工程學院，太原 030024)

0 引 言

我國水資源比較匱乏，節水灌溉技術成為日益發展的趨勢。深圳微潤灌溉技術有限公司于2011年提出了新型的節水灌溉技術——微潤灌溉。該技術利用半透膜原理，通過一定的壓力水頭起持續灌溉作用[1]。微潤管主要成分是半透膜，管壁上遍布微孔，當開始供水時，水分呈發汗狀持續供水，使周圍土壤始終保持濕潤狀態[2]。由康紹忠[3]等研究提出的控制性分根交替灌溉，是指在灌溉過程中使土壤中作物根系一部分區域保持濕潤，另一部分區域保持干燥，通過交替灌水的方式使作物根系經受一定程度的水分脅迫鍛煉[4]。

在微潤灌溉條件下，眾多學者主要在不同的管帶埋深、周期、間距以及壓力水頭等方面對不同蔬菜做了大量研究，并分析了對蔬菜生長以及產量的影響[5-13]。本試驗主要探究同周期和壓力水頭下，微潤灌溉對作物生長及產量的影響，為此技術日后推廣應用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本實驗進行于太原理工大學日光溫室大棚內，北緯37°44′～37°55′，東經112°21′～112°31′，屬于北溫帶大陸性氣候。該地區四季特征明顯，日照充足，晝夜溫差比較明顯，雨季多集中于7—9月，霜凍期為10月中旬至次年4月中旬。辣椒種植日期從2017年3月19日至6月26日，選取90 cm × 45 cm × 40 cm(長×寬×高)PVC材質的箱子用于本實驗辣椒的種植，土壤初始含水率為30.23 %，種植土體質量為0.70 g/cm3。試驗期間，高位水箱出水口水壓保持均衡穩定，由于灌溉水中有泥沙顆粒，微潤管容易發生堵塞，故增加過濾裝置。

1.2 試驗設計

本試驗一共設置編號為A～D 4組不同處理，每組試驗處理重復3次，每箱種植辣椒三行。A～C處理采用雙管布設(如圖1)，設定微潤管埋深為15 cm，間距為30 cm，高位水箱的壓力水頭均為1 m，在整個試驗過程中，始終開啟高位水箱閥門，D處理為普通灌溉作為對照試驗。高位水箱出水口處通過輸水管在每個種植箱中連接L、R兩根微潤管。其中A處理的作物種植于距邊框22.5 cm處，選取b區為研究對象，當打開L管關閉R管時，作物從a區側灌水，當打開R管關閉L管時，作物從c區側灌水，以達到交替灌溉的目的；B處理的作物種植于微潤管上方距邊框7.5 cm處，選取a、c區為研究對象，當打開L管關閉R管時，a區作物灌水，當打開R管關閉L管時，c區作物灌水，以達到間歇性灌溉的目的；C處理的作物種植方式與A、B相同，a、b、c三區均為研究對象，L、R管一直同開，保持持續灌水；D處理種植作物與A、B相同，為普通對照不布設微潤管。辣椒移苗后，為了提高幼苗存活率，A～C處理雙管同時打開進行灌水，根據A～C處理的高位水箱下降水位給D處理灌溉相同水量的水。定植13 d后，A、B處理關閉R管，保持L管開啟，每隔4 d換另一輸水管灌水，C處理雙管一直同開，D處理根據之前學者種植經驗[14]每天8∶00澆水一次，每天灌溉量為1.2 L。

圖1 試驗裝置Fig.1 TheFigures of experiment installing

1.3 測試項目與試驗方法

1.3.1 土壤含水率

采用烘干法測定土壤含水率，從4月1日起每隔12 d測定1次，取土區域為距離植株3 cm處，取土深度為20 cm，每行取3個土樣，用電子秤稱土樣濕重，然后用烘箱105 ℃恒溫烘8 h，稱其干重，計算土壤含水率并取平均值。計算公式為：土壤含水率=(土壤濕重-土壤干重)/土壤干重×100 %。

1.3.2 株 高

各個處理每行辣椒均勻隨機取3個植株樣本進行測量。每隔12 d測定1次，采用0.1 cm的卷尺從植株根與莖的分節處開始量取到植株頂端的最長距離后取其平均值。

1.3.3 株 莖

植株株莖的測定選用0.01 cm的電子游標卡尺，每12 d測定一次，株莖的測定為上述選取植株的根與徑的分節處。

1.3.4 產量及灌溉水分生產率

6月26日，收取作物，進行最后一次測量結束實驗，用電子秤測定辣椒產量。A～C處理根據試驗過程中記錄的高位水箱下降刻度計算出各個處理的總灌水量。計算公式為：灌溉水分生產率%=產量÷灌溉量×100 %。

2 結果與分析

2.1 土壤含水率

4組處理不同時期的土壤含水率如圖2所示。從圖2中可以看出，定植13 d后4組處理第一次測定土壤含水率時沒有明顯變化。測量階段前期土壤含水率呈現小幅度上升，種植25～49 d，A、B處理土壤含水率穩定且差別不大，C處理土壤含水率相比其他3組處理較高，而D處理土壤含水率一直呈現下降趨勢。種植49～97 d，辣椒進入生長中后期4組處理土壤含水率均呈現明顯下降趨勢，由于C處理采用雙管布設故土壤含水率明顯高于其他3組處理，到辣椒生長后期A、B、D 3組處理的土壤含水率無明顯差異，究其原因一方面由于室外溫度越來越高，土壤表面水分蒸發量增加，而且辣椒生長中后期，作物生長迅速，蒸騰作用加強，作物需水量增加，因此4組處理的土壤含水率下降都非常明顯。

圖2 不同處理土壤含水率變化圖Fig.2 The change of soil water content under different treatments

2.2 株 高

不同處理作物株高隨種植后天數的變化趨勢如圖3所示。由圖可知，4組處理的株高在整個生長周期均呈現單調遞增的趨勢。種植13～49 d，4組處理的株高沒有明顯差異，結合圖2土壤含水率變化趨勢可知，作物生長前期土壤含水率下降不明顯，說明此階段作物需水量較低故作物生長較緩慢，各個處理的株高沒有明顯增加。種植49～97 d，4組處理的株高均呈現明顯的增長趨勢，其中C處理>B處理>A處理>D處理，究其原因C處理的土壤含水率一直較其他3組處理高，到生長后期作物需水量增加，土壤含水率較高有助于作物充分吸收水分用于生長發育和開花結果，D處理作物株高低于其他3組處理，究其原因當灌水量保持不變的前提下，作物生長后期隨著氣溫變暖，大棚內平均溫度越來越高，因此辣椒蒸騰作用增加，棵間蒸發明顯，土壤表面水分蒸發加快，導致辣椒能夠吸收的水分降低，株高生長速度變慢，故在D處理情況下，辣椒株高的生長發育較A～C處理緩慢，且在相同的壓力水頭和交替周期下，間歇性灌溉處理組的株高要高于交替灌溉處理組。

圖3 不同處理平均株高變化圖Fig.3 The change of average stem length under different treatments

2.3 莖 粗

不同處理作物莖粗隨種植后天數的變化趨勢如圖4所示。由圖可知，4組處理的莖粗在整個生長周期均呈現單調遞增的趨勢。結合圖2、圖3可知，不同灌水方式對作物莖粗的影響基本與株高類似。種植后13～49 d，作物莖粗增長緩慢，且不同處理間沒有明顯差異。種植后49～97 d，A～C 3組處理增長較D處理明顯，雖有各處理間有微小波動，但整體莖粗生長趨勢為C處理>B處理>A處理。

灌水結束時，A、B、C、D處理平均莖粗分別為5.88、6.08、6.32、5.2 mm，可知D處理下植株莖粗相比A～C處理低，對比3組不同灌水方式的微潤灌溉組，溫潤管雙管全開時對作物莖粗增長優勢更加明顯。

圖4 不同處理平均莖粗的變化Fig.4 Change in average stem diameter under different treatments

2.4 產量及灌溉水分生產率

圖5顯示了不同處理單株產量的值，由圖可知微潤灌溉處理組的產量高于普通灌溉組處理，其中C處理的單株產量最高，對比A處理和B處理，說明同樣試驗條件下間歇性灌溉處理組的產量要高于交替灌溉處理組，但差異不大。

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

A～D處理的灌溉水分生產率如表一所示，由表可知，D處理的灌溉水分生產率0.71 g/L，A～C處理的灌溉水分生產率分別為D處理的2.13倍、3.08倍和2.97倍。A處理和B處理的灌溉量接近，但B處理產量明顯高于A處理，B處理的灌溉水分生產率高于A處理，且四組處理中B處理的灌溉水分生產率最高，C處理產量最高，但由于其灌溉量較高，故灌溉水分生產率略低于B處理。由此可知，在該試驗條件下，灌溉水分生產率最高的是間歇性灌溉處理組。

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

3 結 論

綜合上述試驗結果與分析，得出如下結論。

(1)大棚內種植前提下，相同周期和壓力水頭，微潤灌溉處理組均比普通灌溉處理組更有利于植物的生長發育，其中持續灌溉處理組灌水方式對辣椒的生長發育最好。

(2)對比A～D處理，微潤灌溉處理組灌溉水分生產率均比普通灌溉處理組高，持續灌溉處理組，雖然產量高，但灌溉水分生產率相比間歇性灌溉處理組低，其中間歇性灌溉處理組的灌溉水分生產率最高，間歇性灌溉處理在節水方面效果更好。

(3)由本試驗可知，大棚內辣椒在不同灌水方式下的全生育期，微潤灌溉處理條件下辣椒的生長情況、產量以及灌溉水分生產率均優于普通灌溉，故微潤灌溉能夠更加高效的發揮節水作用。