李 娟 范鳳翠 石玉芳 李志宏* 高麗紅 劉勝堯

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，北京 100193；2河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟(jì)研究所，河北石家莊 050051）

近幾年，隨著世界性水資源危機(jī)的日益突出，節(jié)水灌溉技術(shù)成為蔬菜生產(chǎn)的關(guān)鍵。不同農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)對(duì)蔬菜水分利用效率和干物質(zhì)積累的影響，已經(jīng)積累了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。李振東等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋可降低黃瓜耗水量，減少土壤表面蒸發(fā)，提高黃瓜產(chǎn)量，但對(duì)植株蒸騰量影響不大。郭文忠等（2007）認(rèn)為在一定的范圍內(nèi)，隨著灌溉頻率的增加干物質(zhì)的積累也在增加，黃瓜干物質(zhì)積累量最大的時(shí)期是結(jié)果中期。蔡紹珍等（1993）研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋明顯促進(jìn)黃瓜生育前期的干物質(zhì)積累，以后逐漸減少，直至拉秧期。姚剛等（2000）認(rèn)為地膜覆蓋促進(jìn)了玉米干物質(zhì)的積累和生物產(chǎn)量的提高，前期效果最大，后期最小。

膜孔灌溉技術(shù)是20世紀(jì)80年代新疆發(fā)展起來(lái)的一種膜上灌水技術(shù)，是指在作物行間覆蓋的塑料薄膜上行水，水流從薄膜上的小孔下滲以浸潤(rùn)作物根部土壤的一種節(jié)水灌溉方法。它能阻止棵間土壤的無(wú)效蒸發(fā)，增強(qiáng)土壤的保溫、保墑能力，減少深層滲漏，提高田間水有效利用率（李方紅 等，2005）。但膜孔灌溉在甘藍(lán)（Brassica oleraceaL. var.capitataL.）上應(yīng)用的效果及其對(duì)干物質(zhì)積累影響的研究鮮有報(bào)道，而甘藍(lán)是全國(guó)栽培面積很大的主要露地蔬菜之一，在北方地區(qū)蔬菜周年均衡供應(yīng)中發(fā)揮重要作用，但華北地區(qū)水資源緊缺與蔬菜生產(chǎn)耗水量大的矛盾日益突出，因此研究北方地區(qū)露地栽培主要蔬菜的節(jié)水灌溉技術(shù)具有重要理論與現(xiàn)實(shí)意義。本試驗(yàn)以生產(chǎn)中農(nóng)民的經(jīng)驗(yàn)灌水量〔每次30 m3·（667 m2）-1〕為對(duì)照，研究不同灌水量在膜孔灌溉和裸地灌溉下甘藍(lán)的水分利用情況及干物質(zhì)積累，以期為制定合理的節(jié)水灌溉技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2010年2～6月在河北省農(nóng)林科學(xué)院科技示范園內(nèi)進(jìn)行，以甘藍(lán)品種中甘11號(hào)為試材，于2010年2月27日播種，4月14日定植，定植水量為41.7 m3·（667 m2）-1；生長(zhǎng)期為4月26日～6月4日（開(kāi)始處理至收獲），共灌4次水，分別為4月27日（蓮座期）、5月8日（結(jié)球前期）、5月18日（結(jié)球中期）、5月30日（結(jié)球末期）。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，灌水量為主處理，分別設(shè)計(jì)為 10 m3·（667 m2）-1（G10）、20 m3·（667 m2）-1（G20）、30 m3·（667 m2）-1（G30）；膜孔灌溉（F）與裸地灌溉（N）為副處理，即G10F、G10N、G20F、G20N、G30F和G30N共計(jì)6個(gè)處理。緩苗后覆蓋地膜，開(kāi)始處理。以裸地灌溉每次30 m3·（667 m2）-1（G30N）為對(duì)照。覆蓋地膜處理，在壟的兩側(cè)及中間溝內(nèi)扎孔（孔直徑15 mm左右），間距20 cm。每小區(qū)6行，3行膜孔灌溉，3行裸地灌溉，株距35 cm，行距50 cm，小區(qū)面積19.8 m2（3.3 m×6.0 m），采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。為防止水分側(cè)滲，不同小區(qū)之間用垂直埋深50 cm的油氈隔開(kāi)。為防止降雨對(duì)試驗(yàn)的影響，搭建防雨棚。3種灌水量處理同時(shí)從壟頭灌水，灌水量用精確度為0.000 1 m3的水表計(jì)量，不同處理同時(shí)收獲。

供試地塊耕層（0～30 cm）土壤基礎(chǔ)理化性狀：有機(jī)質(zhì)含量 0.64%，全氮 0.12%，有效磷61.07 mg·kg-1，速效鉀116.78 mg·kg-1，容重1.61 g·cm-3，田間持水量22.8%，pH值7.92，EC值254.11 μS·cm-1。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目

1.2.1 階段耗水量測(cè)定 階段耗水量：Et=I+R+Cr-Dp-Rf±ΔW①

公式①中：I為各階段的灌水量（mm）；R為降雨量（試驗(yàn)搭建防雨棚，R=0，mm）；Cr為作物利用地下水量（地下水位高，Cr=0）；Dp為滲漏量（灌溉前60 cm土層含水量+灌溉水量-田間持水量，mm）（Ertek et al.，2004）；Rf為地表徑流（試驗(yàn)采用溝灌，Rf=0）；ΔW為土壤儲(chǔ)水量變化（mm）。

1.2.2 土壤儲(chǔ)水變化量的測(cè)定 于各生育期始末用土鉆采集0～60 cm土壤，每10 cm一層，打完土后將洞用土填上，烘干測(cè)定其含水量，結(jié)果為3次重復(fù)的平均值。計(jì)算土壤儲(chǔ)水變化量（ΔW）：ΔWi=Wi–W0=（θi-θ0）γh④

公式④中：ΔWi為i階段測(cè)定土體的土壤儲(chǔ)水變化量（mm），Wi為i階段結(jié)束時(shí)的土壤儲(chǔ)水量（mm），W0為i階段開(kāi)始時(shí)的土壤儲(chǔ)水量（mm），θi為i階段結(jié)束時(shí)的土壤質(zhì)量含水量（%），θ0為i階段開(kāi)始時(shí)的土壤質(zhì)量含水量（%），γ為測(cè)定土體的容重，h為土體厚度。

1.2.3 土面蒸發(fā)量的測(cè)定 土面蒸發(fā)量參照孫宏勇等（2004）的研究方法，采用改進(jìn)的微型蒸發(fā)器（PVC管做成，高150 mm，管壁厚5 mm，內(nèi)徑100 mm）測(cè)定，各小區(qū)兩處理各放置一個(gè)，獲得棵間與行間的土面蒸發(fā)量。每天17：00用精度0.1 g的電子天平稱(chēng)質(zhì)量，2 d質(zhì)量的差值即為蒸發(fā)量，質(zhì)量每減少1 g相當(dāng)于0.127 4 mm的土面蒸發(fā)量。

1.2.4 干物質(zhì)積累的測(cè)定 甘藍(lán)收獲時(shí)取樣測(cè)定地上部干物質(zhì)量，每處理選中間位置取 3株，葉、莖分開(kāi)，在105 ℃下殺青30 min，后置80 ℃下烘至恒質(zhì)量。

收獲時(shí)，選每個(gè)處理中有代表性的甘藍(lán)植株用根鉆取根，取根深度為30 cm，每10 cm一層，將根洗凈，烘干、稱(chēng)質(zhì)量。

1.2.5 產(chǎn)量和水分利用效率的測(cè)定 收獲時(shí)，記錄各小區(qū)的甘藍(lán)產(chǎn)量，折算成667 m2產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)甘藍(lán)水分分配和耗水量的影響

2.1.1 不同處理對(duì)甘藍(lán)滲漏量、儲(chǔ)水變化量和耗水量的影響 表1所示，隨著甘藍(lán)的生長(zhǎng)，水分滲漏量呈遞減的趨勢(shì)。其中G10處理在蓮座期滲漏量最大，以后各時(shí)期均為0；G20、G30處理滲漏量呈下降趨勢(shì)，在結(jié)球末期均為0，且膜孔灌溉大于裸地灌溉。這主要是因?yàn)樯徸冢ㄩ_(kāi)始處理前）土壤含水量較高，處理后土壤含水量超過(guò)田間持水量，多余的水分滲漏，灌水量越大，滲漏越多；5月29日（灌溉前一天）測(cè)得土壤水分含量極低，灌溉后，水分全部被土壤和植株所吸收，無(wú)滲漏。同一時(shí)期，滲漏量大小均為G10＜G20＜G30，膜孔灌溉處理的滲漏量明顯高于裸地灌溉。

某生育期的土壤儲(chǔ)水變化量表示某生育期始末的土壤含水量變化。正值表明土壤含水量增加，負(fù)值則減少。由表1可看出，各個(gè)時(shí)期儲(chǔ)水變化量（除結(jié)球末期G10F外）均為負(fù)值，以結(jié)球中期變化量最大，這與甘藍(lán)結(jié)球中期生長(zhǎng)量大、需水量大有關(guān)；G10處理的儲(chǔ)水變化量高于G20、G30處理，這表明G10處理的灌溉水不足以滿(mǎn)足甘藍(lán)生長(zhǎng)的需求，只能以土壤中的水分來(lái)補(bǔ)充，水分虧缺越嚴(yán)重，土壤中的水分損耗越多；裸地灌溉的儲(chǔ)水變化量高于膜孔灌溉，這與地膜的保水能力有關(guān)。

表1 不同處理對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)期的儲(chǔ)水變化量、滲漏量和耗水量的影響 mm

不同時(shí)期甘藍(lán)耗水量不同，整個(gè)生長(zhǎng)期均先增加后降低。各處理均以結(jié)球中期耗水量最大，結(jié)球末期最小。這主要是因?yàn)榻Y(jié)球中期甘藍(lán)生長(zhǎng)最快，對(duì)水分的需求最強(qiáng)，所以耗水量最大；結(jié)球末期，葉球已形成，生長(zhǎng)緩慢，耗水量下降。同一時(shí)期，不同灌溉量之間耗水量也不同。蓮座期、結(jié)球前期以G20最小，結(jié)球中期、結(jié)球末期以G10最小，G20次之，G30最大，且不同處理間耗水量膜孔灌溉小于裸地灌溉（表1）。

從整個(gè)生長(zhǎng)期來(lái)看，G10處理儲(chǔ)水變化量顯著高于 G20、G30處理；滲漏量大小為 G30＞G20＞G10，各處理間差異顯著，膜孔灌溉大于裸地灌溉；耗水量以 G30最大，G20其次，G10最小，且膜孔灌溉的耗水量小于同一灌溉量下的裸地灌溉（表1）。

2.1.2 不同處理對(duì)甘藍(lán)土面蒸發(fā)量和蒸騰量的影響 甘藍(lán)耗水量主要用于兩部分，一是棵間蒸發(fā)，二是植株蒸騰。從表1可以看出，蒸發(fā)量大小為蓮座期＞結(jié)球前期＞結(jié)球中期＞結(jié)球后期，這是因?yàn)樯徸诟仕{(lán)葉片較小，遮蓋地面面積較小，蒸發(fā)量較大；結(jié)球期甘藍(lán)葉片數(shù)逐漸增多，葉片面積增大，相互遮蓋，阻礙了土壤表面的蒸發(fā)，蒸發(fā)量逐漸減小，這與前人研究結(jié)果一致（Shao et al.，2009）。同一時(shí)期，裸地灌溉處理的蒸發(fā)量大多顯著高于膜孔灌溉處理，且總體上 G30N＞G20N＞G10N，但膜孔灌溉不同處理間無(wú)顯著性差異。這是因?yàn)楣嗨看螅乇頋駶?rùn)范圍大，土面蒸發(fā)量增加；覆蓋地膜后，地膜阻止水分蒸發(fā)，使蒸發(fā)量大大減少。蒸騰作用是植物對(duì)水分吸收和運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿Γ?所示，蒸騰量以結(jié)球中期最大，蓮座期最小，這與甘藍(lán)的生育情況有關(guān)。從整個(gè)生長(zhǎng)期看，G30處理蒸騰量最大，但膜孔灌溉＜裸地灌溉。

2.2 不同處理對(duì)甘藍(lán)干物質(zhì)積累分配的影響

2.2.1 不同處理對(duì)甘藍(lán)不同部位干物質(zhì)積累的影響 不同處理對(duì)甘藍(lán)干物質(zhì)積累與分配影響不同。由表2可知，外葉干質(zhì)量各處理間無(wú)顯著差異，說(shuō)明灌水量和覆蓋方式對(duì)其影響不大；G20、G10膜孔灌溉處理的葉球干質(zhì)量均大于裸地灌溉處理，而G30F＜G30N，表明在適宜的灌水量條件下，覆蓋地膜能有效地增加甘藍(lán)的葉球干物質(zhì)量。莖干質(zhì)量大小總體上為G10＞G30＞G20，且膜孔灌溉處理的均大于裸地灌溉，以G10F處理最大。G10、G30處理的根干質(zhì)量膜孔灌溉與裸地灌溉差異顯著，膜孔灌溉以G10處理最大，而裸地灌溉以G30處理最大，且G20F、G30F均小于G20N、G30N，這說(shuō)明裸地灌溉下，增大灌水量有利于甘藍(lán)根系的生長(zhǎng)，而膜孔灌溉下，增大灌水量，會(huì)造成根區(qū)水分過(guò)多，抑制根系生長(zhǎng)。以總干質(zhì)量來(lái)看，G10、G20膜孔灌溉處理均顯著高于裸地灌溉，G10F與G20F及G10N與G20N之間差異不顯著，但G30F＜G30N，表明增大灌水量有利于甘藍(lán)植株干物質(zhì)的積累，但覆膜條件下，過(guò)多的灌溉量則限制干物質(zhì)的積累。

表2 不同處理對(duì)甘藍(lán)不同部位干物質(zhì)積累的影響

2.2.2 不同處理對(duì)甘藍(lán)不同層次根干質(zhì)量的影響 根干質(zhì)量是反映作物吸收水肥能力的重要指標(biāo)。從圖1可以看出，甘藍(lán)根系主要分布在0～10 cm的土層中，10～30 cm土層逐漸減少。其中0～10 cm土層，G20、G30處理膜孔灌溉的根干質(zhì)量小于裸地灌溉，而G10F＞G10N，各處理以G10F最大，分別比G10N、G20N、G20F、G30N（CK）、G30F高 21.84%、5.11%、10.24%、3.66%、14.99%；10～20 cm土層，G10N最大，顯著高于G20F、G30F，其他處理間差異不顯著；20～30 cm土層，G10＞G20＞G30，且膜孔灌溉處理均小于裸地灌溉處理，以G10N處理根干質(zhì)量最大，可見(jiàn)虧缺灌溉有利于深層根系生長(zhǎng)。從0～30 cm總根系根干質(zhì)量看，G10F最大，分別比G10N、G20N、G20F、G30N（CK）、G30F增加了16.70%、4.73%、10.25%、3.31%、15.42%，表明土壤中水分不足或過(guò)多都會(huì)影響根系生長(zhǎng)。

2.2.3 不同處理對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量和水分利用效率的影響 從表3可以看出，不同處理對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量和水分利用效率影響顯著。收獲時(shí)甘藍(lán)的產(chǎn)量G30＞G20＞G10，且膜孔灌溉處理的產(chǎn)量大于裸地灌溉，G20與G30差異不顯著，可見(jiàn)充足的土壤水分有利于甘藍(lán)植株的生長(zhǎng)及產(chǎn)量的形成；水分利用效率 G10＞G20＞G30，相同灌水量下膜孔灌溉與裸地灌溉處理間無(wú)顯著差異，但不同灌水量間差異顯著。

圖1 不同處理對(duì)甘藍(lán)根系干質(zhì)量的影響

G10、G20處理灌水量分別比 G30處理低49.47%和24.74%，但G10N、G10F、G20N產(chǎn)量比G30N僅低10.76%、6.31%與2.48%，且G20F產(chǎn)量高于G30N?？梢?jiàn)，甘藍(lán)產(chǎn)量的降低量遠(yuǎn)低于灌水量的降低量，綜合經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)雙因素考慮，G10F、G20N能滿(mǎn)足甘藍(lán)生產(chǎn)上的需求。

表3 不同處理對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量和水分利用效率的影響

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明：同一時(shí)期滲漏量大小為 G30＞G20＞G10，膜孔灌溉>裸地灌溉，這與已有研究結(jié)果一致。已有研究認(rèn)為，灌水量增加，土壤含水量增大（巨龍 等，2007），根層土壤含水量高于田間持水量，導(dǎo)致水分滲漏量增加（于紅梅，2007）；覆蓋地膜后滲漏量和滲漏率增大（李振東 等，2009）。同一時(shí)期，膜孔灌溉的土面蒸發(fā)量小于裸地灌溉，處理間差異顯著，而裸地灌溉下總體上G30＞G20＞G10，這是因?yàn)闇p小灌水量，土壤濕潤(rùn)面積減小，蒸發(fā)量也減?。◤埾灿ⅲ?001），而覆蓋地膜后在膜下可形成較小的水循環(huán)體系，土壤水分蒸發(fā)后在膜下凝結(jié)成水滴又返回土壤，從而減少土面蒸發(fā)（王增紅 等，2009）。蒸騰量以對(duì)照（G30N）最大，與 G10、G20處理差異顯著，這是由減小灌溉量后根系感受到干旱信號(hào)，把“信息”傳給地上部，減少葉片的氣孔開(kāi)度造成的（安順偉，2010）。土壤儲(chǔ)水量以G10處理最小，與G30N差異顯著，同一灌水量下膜孔灌溉＞裸地灌溉，這是因?yàn)镚10灌水量小，不足以滿(mǎn)足甘藍(lán)的水分需求，甘藍(lán)必須從土壤中吸收水分以滿(mǎn)足其生長(zhǎng)發(fā)育。

裸地灌溉下，增大灌水量，甘藍(lán)外葉、葉球、根和總干物質(zhì)量增加，即G30＞G20＞G10，而莖的干物質(zhì)量減小，即G30＞G10＞G20；膜孔灌溉下，適當(dāng)?shù)販p少灌水量，各部分干物質(zhì)量相應(yīng)提高。這是因?yàn)槌渥愕耐寥浪钟兄诟祵?duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，促進(jìn)光合作用和其他生理過(guò)程，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)很好地轉(zhuǎn)運(yùn)到產(chǎn)品器官，植株生長(zhǎng)良好；而灌水量過(guò)多，易造成根區(qū)水分“富集”，影響地下部的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響地上部的干物質(zhì)積累。

增大灌水量，甘藍(lán)產(chǎn)量增加，即G30＞G20＞G10，但水分利用效率降低。其中，G10F〔膜孔灌溉每次10 m3·（667 m2）-1〕、G20N〔裸地灌溉每次20 m3·（667 m2）-1〕處理的灌水量比對(duì)照減少了49.47%、24.74%，而產(chǎn)量?jī)H降低了6.31%、2.48%，產(chǎn)量的減少幅度遠(yuǎn)低于水分的減少幅度，綜合生產(chǎn)和節(jié)水兩方面考慮，值得在生產(chǎn)上推廣。但對(duì)于膜孔灌溉更深入的研究是今后的研究目標(biāo)。

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