李道西，李自輝，劉增進(jìn)，王一博，代小平 ，葛建坤

(華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院 河南省節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450045)

近年來，設(shè)施蔬菜在我國的種植面積不斷擴(kuò)大，逐漸成為農(nóng)民增收的新途徑。然而，水分高效利用也逐漸成為設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的制約因素，微噴灌或滴灌技術(shù)在設(shè)施內(nèi)得到不斷的推廣應(yīng)用，但相關(guān)研究還需進(jìn)一步深化[1-3]。目前，國內(nèi)外有關(guān)設(shè)施種植蔬菜耗水規(guī)律的研究較多，主要集中在番茄、黃瓜及部分葉菜類等[4-7]，而針對設(shè)施辣椒節(jié)水栽培的研究相對較少，特別是地下滴灌條件下的相關(guān)研究更是少有報(bào)道[8]。為此，針對現(xiàn)代化玻璃溫室地表和地下滴灌方式，選擇灌水周期和灌水定額為試驗(yàn)因素，開展了辣椒耗水特性試驗(yàn)研究，為制定溫室辣椒節(jié)水灌溉策略提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試區(qū)概況

試驗(yàn)于2014年5-8月在鄭州市華北水利水電大學(xué)龍子湖校區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水試驗(yàn)場現(xiàn)代化玻璃溫室中進(jìn)行。該地區(qū)年平均氣溫14.4 ℃，全年日照時(shí)數(shù)約2 400 h。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為沙壤土，灌溉水源為井水，溫室配有先進(jìn)的控溫控濕設(shè)備。

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)置9個(gè)處理(見表1)，每個(gè)處理設(shè)置2個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)布置，每小區(qū)凈面積12 m2。生育期內(nèi)各處理施肥、農(nóng)藝管理措施相同。滴灌處理采用Φ16內(nèi)嵌式滴灌管進(jìn)行灌溉，滴頭間距為40 cm，辣椒株行距40 cm×90 cm，一管一行布置，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)灌水量獨(dú)立計(jì)量，灌水量按溫室內(nèi)75 cm蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量的60%和100%進(jìn)行控制，灌水周期定為6 d和9 d。

表1 灌溉試驗(yàn)處理

1.3 測量指標(biāo)與方法

(1)水面蒸發(fā)量：每日9∶00讀數(shù)測量。

(2)土壤水分：每次灌水前隨機(jī)選取測點(diǎn)用土鉆分層取土(0～20、20～40 cm)，烘干法測量土壤含水率，灌水前后2 h加測。

(3)棵間蒸發(fā)量：自制小型棵間蒸發(fā)器，選用PVC管材，由外套筒(Φ110 cm)和內(nèi)測試筒(Φ75 cm)組成，長度均為20 cm。將棵間蒸發(fā)器置于小區(qū)中央兩棵辣椒植株中間，每個(gè)處理1套，內(nèi)測試筒砸入原狀土，底部用塑料薄膜包裹，用臺(tái)秤(精度為1 g)測量各內(nèi)測試筒和原狀土的重量，灌水時(shí)間和灌水量與各處理一致。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同滴灌處理土壤水分變化

溫室土壤含水率時(shí)空變化主要受灌水影響，土壤含水率又影響著植物蒸騰、棵間蒸發(fā)和土壤內(nèi)的水分交換，適當(dāng)?shù)耐寥浪钟兄谧魑锏纳L。

圖1給出了充分灌溉處理0～20 cm土層土壤含水率變化。從圖1中不難看出，各處理平均土壤含水率大小為T2>T4>T6>T8。說明充分灌溉條件下，與地下滴灌相比，地表滴灌方式會(huì)導(dǎo)致表層土壤含水率略高。地表滴灌方式下，適當(dāng)增大灌水周期，減少了土壤表面積水，避免了較大的水分蒸發(fā)，因此土壤含水率較大；而地下滴灌方式下，適當(dāng)增大灌水周期可減少水分下滲，因此土壤含水率也較大。

圖1 充分灌溉處理0～20 cm土層土壤含水率變化

圖2給出了非充分灌溉處理0～20 cm土層土壤含水率變化。從圖2中不難看出，各處理平均土壤含水率大小為T5>T7>T3>T1。說明非充分灌溉條件下，與地表滴灌相比，溫室地下滴灌條件下的平均土壤含水率較高，主要是因?yàn)榈叵碌喂嗟姆绞奖Ｋ暂^好，灌水直接作用于根區(qū)，與地表滴灌相比減少了土壤表面的水分蒸發(fā)。另外，地下滴灌條件下，適當(dāng)增大灌水周期可穩(wěn)定根區(qū)土壤濕潤體范圍，防止水分下滲，因此土壤含水率較大；相反，較小的灌水周期則會(huì)加速水分下滲(20～40 cm土層T7處理的土壤含水率較大，未列)。地表滴灌條件下，適當(dāng)增大灌水周期，水分及時(shí)被根系吸收，土層含水率較小。

圖2 非充分灌溉處理0～20 cm土層土壤含水率變化

2.2 不同滴灌處理辣椒耗水特性

試驗(yàn)結(jié)果表明，從辣椒定植開花到結(jié)果，不同滴灌處理辣椒耗水量、棵間蒸發(fā)量和植株蒸騰量均是逐漸增加，最大耗水都出現(xiàn)在結(jié)果盛期，僅以T3處理為例(見圖3)。無論處在哪個(gè)生育階段，溫室條件下，棵間蒸發(fā)量總是高于植株蒸騰量。由此看來，溫室節(jié)水灌溉應(yīng)將重點(diǎn)放在減少棵間蒸發(fā)。

圖3 T3處理辣椒全生育期耗水量、棵間蒸發(fā)量和植株蒸騰量變化

圖4給出了不同滴灌處理辣椒全生育期日均耗水量、日均棵間蒸發(fā)量和日均蒸騰量。試驗(yàn)結(jié)果表明，地表和地下滴灌條件下溫室辣椒日均耗水量分別為2.55～3.30和2.43～2.70 mm/d，日均棵間蒸發(fā)量分別為1.79～2.28和1.53～1.93 mm/d，日均蒸騰量分別為0.76～1.32和0.77～0.90 mm/d。日均耗水量的占比中，棵間蒸發(fā)占主導(dǎo)，棵間蒸發(fā)量是日均蒸騰量的1.7～3.0倍。另外，地下滴灌條件下溫室辣椒日均耗水量、日均棵間蒸發(fā)量和日均蒸騰量均明顯較小，較地表滴灌能節(jié)水5%～18%，但地表滴灌條件下，充分灌溉處理并未見有明顯節(jié)水效果。

對比不同滴灌處理的日均耗水量，T2和T4處理大于T1和T3處理，T6和T8處理大于T5和T7處理，說明無論地表還是地下滴灌，充分灌溉比非充分灌溉處理的辣椒耗水量較大。另外，T2處理大于T4處理，T1處理大于T3處理，說明地表滴灌條件下，無論充分灌溉還是非充分灌溉，延長灌水周期會(huì)進(jìn)一步增加辣椒日均耗水量。與地表滴灌有所不同，T8處理大于T6處理，T7處理大于T5處理，說明地下滴灌條件下，無論充分灌溉還是非充分灌溉，延長灌水周期可以減少辣椒日均耗水量。

圖4 不同滴灌處理植株日均耗水、蒸發(fā)、與蒸騰量比較

2.3 溫室滴灌條件下辣椒日均耗水量與日均棵間蒸發(fā)量的關(guān)系

對比不同滴灌處理的日均棵間蒸發(fā)量，其變化規(guī)律與日均耗水量具有很好的一致性。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，溫室辣椒日均耗水量與日均棵間蒸發(fā)量之間存在很好的線性關(guān)系(見圖5)，經(jīng)假設(shè)檢驗(yàn)，達(dá)極顯著水平。

ET=1.456 7E+0.027 9R2=0.837 4,p<0.001

(1)

式中：ET為溫室辣椒日均耗水量,mm；E為溫室辣椒棵間蒸發(fā)量，mm。

圖5 不同滴灌條件下溫室辣椒日均棵間蒸發(fā)量與日均耗水量之間的關(guān)系

2.4 溫室滴灌條件下辣椒棵間蒸發(fā)量與同期水面蒸發(fā)量的關(guān)系

將同期的水面蒸發(fā)量與棵間蒸發(fā)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)(見圖6)，溫室辣椒棵間蒸發(fā)量可以用同期溫室水面蒸發(fā)量很好地線性表達(dá)，見式(2)。

E=0.676 9E0-0.01R2=0.59,p<0.001

(2)

式中：E為溫室辣椒棵間蒸發(fā)量，mm；E0為溫室同期水面蒸發(fā)量,mm。

圖6 溫室辣椒棵間蒸發(fā)量與同期水面蒸發(fā)量之間的關(guān)系

3 結(jié) 語

溫室不同滴灌處理的辣椒試驗(yàn)表明：

(1)充分灌溉條件下，地表滴灌方式會(huì)導(dǎo)致較高的表層土壤含水率。相反，非充分灌溉條件下，地下滴灌方式會(huì)導(dǎo)致較高的表層土壤含水率。

(2)溫室滴灌條件下，辣椒耗水量組成中，棵間蒸發(fā)占主導(dǎo)，減少棵間蒸發(fā)將可有效減少辣椒耗水。由此可以推斷，溫室滴灌若進(jìn)行覆膜，可節(jié)約大量灌溉用水。

(3)溫室滴灌條件下，辣椒日均耗水量可以用日均棵間蒸發(fā)量很好地線性表達(dá)。

(4)溫室條件下，辣椒地表滴灌方式不宜進(jìn)行充分灌溉，同時(shí)，若采用地下滴灌方式，較地表滴灌更能節(jié)水。

(5)溫室條件下，為了減少辣椒耗水，地表滴灌方式宜縮短灌水周期，地下滴灌方式則宜適當(dāng)延長灌水周期。

(6)溫室條件下，辣椒棵間蒸發(fā)量也可以用溫室內(nèi)同期水面蒸發(fā)量進(jìn)行線性預(yù)估。

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