摘要：在天津武清區(qū)以田間小區(qū)試驗(yàn)進(jìn)行了設(shè)施蔬菜土壤耗水時(shí)空特征和水分虧缺敏感性研究。分別在黃瓜苗期（定植后緩苗期）、初花期、初瓜期、盛瓜期等生育期的其中一個(gè)生育期灌溉常規(guī)水量的50%、75%，其余生育期恢復(fù)到常規(guī)灌水量，分層監(jiān)測(cè)土壤含水量和黃瓜產(chǎn)量。結(jié)果表明，在土壤質(zhì)地黏重的濱海地區(qū)設(shè)施條件下，不論是灌溉常規(guī)水量50%的處理，還是灌溉常規(guī)水量75%的處理，其田間耗水量均以黃瓜盛瓜期較大，而且以苗期減少灌水處理的田間耗水量最高；田間耗水強(qiáng)度以盛瓜期較高，黃瓜苗期、初花期缺水會(huì)增加盛瓜期的耗水強(qiáng)度；黃瓜定植后的苗期水分虧缺敏感指數(shù)最大，其次是初花期，而初瓜和盛瓜期為負(fù)值。苗期和初花期缺水對(duì)黃瓜產(chǎn)量影響較大，初瓜期、盛瓜期適當(dāng)減少灌水定額對(duì)產(chǎn)量影響較小。

關(guān)鍵詞：設(shè)施蔬菜；水分虧缺敏感指數(shù)；灌溉；耗水量；耗水強(qiáng)度；濱海地區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：S63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）03-0595-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.03.012

Abstract： Field experiments were conducted in Tianjin Wuqing district to study spatial and temporal characteristics of soil water consumption and water deficit sensitivity of facility vegetables. 50% or 75% of conventional amount water in one of five growth stage of cucumber， including planting stage， initially flowering stage， initially fruiting stage， picking stage and last stage of picking， and conventional amount water in the rest growth stage were irrigated respectively， and soil moisture and yield were monitored. The results showed that the picking stage was much water consumption and water shortage in planting stage and initially flowering stage increased its intensity， moreover it was the most water consumption when the irrigation amount was reduced at planting stage， under the heavy clay soil condition in coastal area. Water deficit sensitivity index at planting stage was the greatest， followed by the initially flowering stage， while it was negative at initially fruiting stage and picking stage. Cucumber yield was greatly impacted by lacking water both in planting stage and initially flowering stage， while was less impacted by properly reducing water use in initially fruiting stage or picking stage.

Key words：facility vegetables；water deficit sensitivity index；irrigation；water consumption；consumption intensity；Coastal areas

近幾年設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，以天津?yàn)槔?，?jù)統(tǒng)計(jì)，截至2012年底天津市設(shè)施農(nóng)業(yè)面積累計(jì)達(dá)到近4.33萬(wàn)hm2，約占蔬菜面積的40%，分布在輕度鹽漬化、中度鹽漬化，甚至重度鹽漬化土壤上，其面積還在擴(kuò)大，這些地區(qū)沒(méi)有可利用的地表淡水[1-6]，均依賴緊缺的深層地下淡水，保護(hù)地或設(shè)施農(nóng)業(yè)1年灌溉需用大量淡水，按公頃每次900 m3，4.33萬(wàn)hm2用水量約為3 900萬(wàn)m3。每次節(jié)約淡水25%，可節(jié)水975萬(wàn)m3；每次節(jié)約淡水50%，可節(jié)水1 950萬(wàn)m3。雖然微灌的推廣應(yīng)用大大節(jié)約了灌溉用水量，但蔬菜用水量仍是個(gè)不可小視的數(shù)目[7-10]，而且這些水在短期內(nèi)是很難得到補(bǔ)充的，解決設(shè)施蔬菜用水與深層地下淡水貯量的矛盾已刻不容緩。研究表明適當(dāng)降低土壤含水量不僅不會(huì)降低蔬菜產(chǎn)量，反而可減少無(wú)效水分的消耗，從而提高了水分利用率[11]。蔬菜各生育階段的需水量是指導(dǎo)灌溉的重要參數(shù)，確定最佳灌水頻率和灌水量[12-14]有利于在獲得高產(chǎn)和高設(shè)施收益[15]的同時(shí)達(dá)到節(jié)約用水的目的。建立蔬菜生產(chǎn)合理灌溉制度，最大限度提高有限水資源的利用效率，在確定灌水定額的同時(shí)，又要明確灌溉時(shí)期，這就需要掌握一定區(qū)域土壤和氣候條件下的蔬菜耗水特征和缺水敏感時(shí)期，才能既保障節(jié)約水的同時(shí)，又能滿足蔬菜關(guān)鍵時(shí)期用水。本試驗(yàn)通過(guò)研究設(shè)施蔬菜某一特定時(shí)期減少灌水定額，以確定蔬菜對(duì)缺水較敏感的時(shí)期，以及土壤水分的時(shí)空特征、耗水量和耗水強(qiáng)度，為設(shè)施蔬菜合理的灌水次數(shù)和灌水量等灌溉制度的確定，節(jié)約淡水而又保障設(shè)施蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，增加經(jīng)濟(jì)效益提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013 — 2014年在天津市武清區(qū)進(jìn)行，供試土壤為黏質(zhì)潮土，土壤質(zhì)地為重黏土?；A(chǔ)土壤有機(jī)質(zhì)含量為19.62 g/kg，速效磷含量為7.86 mg/kg，速效鉀含量為257.5 mg/kg，水解氮含量為70.89 mg/kg，全鹽含量為0.167%，pH 8.27，土壤養(yǎng)分含量偏低，土壤肥力狀況低下。

供試作物為黃瓜，品種為沃琳3號(hào)，于苗2葉1心時(shí)（3月29日）定植，覆膜種植。灌溉水的礦化度為1.34 g/L，pH 8.28。

1.2 試驗(yàn)方法

采用田間小區(qū)試驗(yàn)，隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)小區(qū)面積10 m2，9個(gè)處理，3次重復(fù)。灌水采用膜下滴灌，灌水量用水表控制。定植水灌水定額375 m3/hm2，各處理一致；苗期灌水2次，初瓜期以后每隔3 d灌水1次，各時(shí)期灌溉水量具體方案見(jiàn)表1。其中處理1為對(duì)照，各時(shí)期灌水均為常規(guī)灌水量，處理2、4、6、8分別為在苗期、初花期、初瓜期、盛瓜期灌溉50%的常規(guī)水量，處理3、5、7、9分別為在苗期、初花期、初瓜期、盛瓜期灌溉75%的常規(guī)水量。各處理施肥一致，基施有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)含量≥45%，N+P2O5+K2O≥5%）93 750 kg/hm2，過(guò)磷酸鈣562.5 kg/hm2，磷酸二銨937.5 kg/hm2；追肥采用文丘里施肥器，初瓜期以后每7 d施肥1次，施肥養(yǎng)分量為75 kg/hm2（N∶P2O5∶K2O為1.0∶0.3∶1.5）。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

每個(gè)生育期分0～25、25～40、40～60、60～80、 80～100 cm 5層采集土壤樣品，土壤含水量采用烘干法測(cè)定。每次按小區(qū)收獲稱重記錄，根據(jù)小區(qū)面積折算各處理黃瓜產(chǎn)量。拉秧時(shí)每個(gè)處理各重復(fù)選3株作物測(cè)定其生物產(chǎn)量。

土壤貯水量、生育期耗水量和耗水強(qiáng)度根據(jù)土壤容重、土壤含水量（生育期前）采用以下公式計(jì)算。土壤貯水量計(jì)算公式：

W=×10

式中，W為土壤貯水量，mm；h為土層厚度，cm；S為面積，cm2；Pb為土壤容重，g/cm3；θg為土壤質(zhì)量含水量，g；100為風(fēng)干土重，g。

生育期耗水量計(jì)算公式為：

WUi=Pi+Ii+△WiW

式中，WUi為第i個(gè)生育時(shí)期的耗水量；P為第i個(gè)生育時(shí)期的降水量；Ii為第i個(gè)生育時(shí)期內(nèi)的灌溉量；△Wi為第i個(gè)生育時(shí)期的土壤供水量，即期前與期后兩時(shí)段土壤貯水量的差值，單位均為mm。

耗水強(qiáng)度（mm/d）=耗水量（mm）/生長(zhǎng)期（d）。

水分虧缺敏感指數(shù)λi計(jì)算公式如下：

（Jensen函數(shù)模型）

式中，y是實(shí)際產(chǎn)量；ymax是沒(méi)有水分虧缺時(shí)的最大產(chǎn)量；ETi是在第i個(gè)生育時(shí)期的實(shí)際蒸散量；ETim是在第i個(gè)生育時(shí)期的潛在蒸散量，試驗(yàn)中用不缺水處理的蒸散量；λi是在第i個(gè)生育時(shí)期作物缺水敏感指數(shù)（冪指數(shù)型），它是表明第i階段作物因缺水而影響產(chǎn)量的敏感程度指標(biāo)；i為生育階段序號(hào)，i=1，2，…，n，n為劃分的作物生育階段數(shù)。λi越大，對(duì)水越敏感，表示該階段缺水后減產(chǎn)越嚴(yán)重，反之亦然。其中，蒸散量測(cè)定方法按水分平衡法，在地下水較深、對(duì)根分布層無(wú)水分補(bǔ)給的情況下，通過(guò)定期土壤水分含量和灌水量來(lái)確定蒸散量（ETi）。

方差分析采用DPS 7.05版本，作圖用Excel 2003和Surfer 8.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)施黃瓜減少灌溉量后的耗水時(shí)空特征

2.1.1 設(shè)施黃瓜各生育期減少灌溉量后的田間耗水量動(dòng)態(tài) 黃瓜整個(gè)生長(zhǎng)期的其中一個(gè)生育期減少灌水定額，監(jiān)測(cè)各生育期的耗水量，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，某個(gè)生育期灌溉量為50%的常規(guī)灌溉水量情況下，田間耗水量以盛瓜期較大，盛瓜期田間耗水量以常規(guī)灌水的對(duì)照最高，其次為苗期減少灌水的處理，耗水量最低的是盛瓜期減少灌水的處理，三者田間耗水量分別為160、156、89 mm。某個(gè)生育期灌溉量為75%的常規(guī)灌溉水量情況下，田間耗水量也是盛瓜期較大，盛瓜期田間耗水量以常規(guī)灌水的對(duì)照最高，其次為苗期減少灌水的處理，耗水量最低的是盛瓜期減少灌水的處理，三者田間耗水量分別為162、153、127 mm。說(shuō)明減少灌水確實(shí)能夠減少田間耗水量。例如，在盛瓜期灌溉常規(guī)水量的50%，生育期內(nèi)耗水量減少近44.38%；盛瓜期灌溉常規(guī)水量的75%，生育期內(nèi)耗水量減少近21.60%。另外，苗期減少灌水將提高后期盛瓜期的田間耗水量。

2.1.2 設(shè)施黃瓜各生育期減少灌溉量的耗水強(qiáng)度動(dòng)態(tài) 試驗(yàn)中分別按苗期、初花期、初瓜期、盛瓜期和結(jié)瓜末期分別監(jiān)測(cè)田間耗水強(qiáng)度，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，在苗期、初花期、初瓜期、盛瓜期灌溉常規(guī)水量的50%，當(dāng)期的田間耗水強(qiáng)度分別比常規(guī)灌水的對(duì)照降低了17.25%、36.51%、55.81%、35.61%；在苗期、初花期、初瓜期、盛瓜期灌溉常規(guī)水量的75%，當(dāng)期的田間耗水強(qiáng)度分別比常規(guī)灌水的對(duì)照降低了19.01%、21.43%、35.31%、8.49%，各生育期灌水量為常規(guī)灌水量的50%或75%均使當(dāng)期的田間耗水強(qiáng)度有所降低，以生育期灌水量為常規(guī)水量的50%處理降低得更明顯。

由圖2還可以看出，大部分處理在盛瓜期耗水強(qiáng)度均處于最高值，尤其在苗期、初花期減少灌水量，其盛瓜期的田間耗水強(qiáng)度較高，高于常規(guī)灌水。說(shuō)明設(shè)施黃瓜在微灌條件下，盛瓜期的田間耗水強(qiáng)度依然較大，黃瓜苗期（試驗(yàn)實(shí)際為緩苗期）、初花期缺水會(huì)增加盛瓜期的耗水強(qiáng)度。

2.1.3 設(shè)施黃瓜微灌條件下田間耗水量的垂直分布 在黃瓜的苗期、初花期、初瓜期和盛瓜期分別減少灌水，按0～25、25～40、40～60、60～80、80～100 cm 5層監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)期各層田間耗水量。結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，某個(gè)生育期灌溉量為50%的常規(guī)水量情況下，田間耗水量在0～25 cm土層為300～400 mm，盛瓜期減少灌水的田間耗水量較小，為300 mm左右，包括常規(guī)對(duì)照在內(nèi)的其余處理田間耗水量均在400 mm左右；某個(gè)生育期灌溉量為75%的常規(guī)水量情況下，田間耗水量在0～25 cm土層為350～400 mm，盛瓜期減少灌水的田間耗水量較小，為350 mm左右，包括常規(guī)對(duì)照在內(nèi)的其余處理土壤耗水量均在400 mm左右。某個(gè)生育期不論是灌溉50%的常規(guī)水量，還是灌溉75%的常規(guī)水量情況下，25 cm以下土層的田間耗水量均為負(fù)值，而且各處理相近。表明設(shè)施蔬菜田間耗水在土壤剖面中主要集中在表層（0～25 cm），下層土壤因接納上層滲水、地下毛管水等的補(bǔ)給等，造成田間耗水量較小。

2.2 設(shè)施黃瓜減少灌溉量對(duì)水分虧缺的敏感度

2.2.1 設(shè)施黃瓜減少灌溉量對(duì)水分虧缺的敏感程度 分別對(duì)苗期、初花期、初瓜期、盛瓜期減少灌水定額的處理進(jìn)行土壤含水量監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)土壤分5層，用Jesen函數(shù)計(jì)算水分虧缺敏感指數(shù)，結(jié)果如表2所示。由表2的黃瓜水分虧缺敏感指數(shù)來(lái)看，某個(gè)生育期灌水量為常規(guī)灌水量的50%的各處理，黃瓜苗期缺水灌溉的水分虧缺敏感指數(shù)最大，為1.80，其次是初花期缺水灌溉，其水分虧缺敏感指數(shù)為0.95，而初瓜期和盛瓜期缺水灌溉的水分虧缺敏感指數(shù)為負(fù)值。某個(gè)生育期灌水量為常規(guī)灌水量的75%的各處理，黃瓜各生育期缺水灌溉的水分虧缺敏感指數(shù)均較低，在-3.63～0.08。說(shuō)明在試驗(yàn)的灌溉制度下，在一個(gè)生育期灌溉量為常規(guī)灌水定額的75%時(shí)，對(duì)黃瓜產(chǎn)量影響不大；缺水50%對(duì)產(chǎn)量影響較大，而且苗期缺水對(duì)產(chǎn)量影響最大。

2.2.2 設(shè)施黃瓜減少灌溉量對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響 各處理單獨(dú)記產(chǎn)，折算成單位面積產(chǎn)量，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，產(chǎn)量以處理2、4、8較低，分別為74 494、78 088、80 463 kg/hm2，比對(duì)照分別減產(chǎn)18.62%、14.70%、12.10%，另外，處理4也減產(chǎn)12.05%，其為苗期的灌溉定額為常規(guī)水量的75%，其余處理與對(duì)照相比，減產(chǎn)幅度在6%～9%。由此可知，設(shè)施黃瓜整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)的一個(gè)生育期灌溉定額減少50%，就會(huì)明顯降低黃瓜的產(chǎn)量，以黃瓜苗期、初花期缺水灌溉對(duì)黃瓜產(chǎn)量影響明顯；設(shè)施黃瓜整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)的一個(gè)生育期灌溉定額減少25%，對(duì)設(shè)施黃瓜也有減產(chǎn)效應(yīng)，但不明顯。

3 結(jié)論

都市城郊設(shè)施黃瓜定植后的苗期水分虧缺敏感指數(shù)最大，其次是初花期，而初瓜期和盛瓜期為負(fù)值。苗期和初花期對(duì)黃瓜產(chǎn)量影響較大，初瓜期、盛瓜期適當(dāng)減少灌水定額或灌溉礦化度較高的水對(duì)產(chǎn)量影響較小。灌溉常規(guī)水量50%和75%的情況下，田間耗水量均以黃瓜盛瓜期較大。盛瓜期田間耗水量以常規(guī)灌水的處理最高，其次為減少苗期灌水。設(shè)施黃瓜在微灌常規(guī)灌溉量條件下，田間耗水強(qiáng)度以盛瓜期較大，黃瓜苗期（定植后緩苗期）、初花期缺水會(huì)增加盛瓜期的耗水強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張余良，潘 潔，邵玉翠，等.農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，10（1）：33-37.

[2] 張余良，邵玉翠，嚴(yán)曄端，等.微咸水灌溉農(nóng)作物生長(zhǎng)的改善技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（增刊）：295-301.

[3] 張余良，邵玉翠.灌溉微咸水土壤的改良技術(shù)研究[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，10（4）：47-50.

[4] DB12/T 452-2012，小麥玉米咸水灌溉技術(shù)規(guī)程[S].

[5] 張余良.一種抑制微咸水灌溉土壤聚鹽的調(diào)理劑[P].中國(guó)專利：ZL 200710057902.9，2008-01-02.

[6] 張余良.富鈣咸水及灌溉富鈣咸水降低土壤鹽的方法[P].中國(guó)專利：ZL 201010180575.8，2010-10-06.

[7] 高麗紅，王樹(shù)忠，任華中，等.日光溫室果菜農(nóng)藝綜合節(jié)水技術(shù)研究與示范[J].中國(guó)科技成果，2009，10（23）：13-15.

[8] 陳小燕，王 璐，司力珊，等.常規(guī)灌溉條件下自根和嫁接黃瓜灌溉水分配的研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2008，27（3）：41-44.

[9] 韋 彥，孫麗萍，王樹(shù)忠，等.灌溉方式對(duì)溫室黃瓜水分配及硝態(tài)氮運(yùn)移的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（8）：67-72.

[10] 宋之杰，高曉紅.一種多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)中確定指標(biāo)權(quán)重的方法[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，26（1）：20-26.

[11] 李建明，鄒志榮，王曉燕.蔬菜節(jié)水灌溉指標(biāo)的研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2000，18（2）：112-122.

[12] 楊麗娟，張玉龍，須 暉.棚室蔬菜生產(chǎn)中灌溉技術(shù)研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19（6）：264-267.

[13] 候松澤，張 書(shū)，張玉紅.設(shè)施滴灌黃瓜節(jié)水灌溉模式試驗(yàn)研究[J].黑龍江水利科技，2001（4）：11-13.

[14] 魚(yú)宏剛，周興有，王天斌，等.蔬菜溫室的滲灌節(jié)水試驗(yàn)[J].吉林蔬菜，2001（1）：40-41.

[15] 高利梅，李樹(shù)榮.非充分灌溉條件下春小麥優(yōu)化灌溉制度及推廣應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古水利，1998（3）：17-19.