王銀花，申麗霞，梁　鵬，陳建琦，李錦濤

(太原理工大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024)

0　引　言

根系是吸收水分和土壤養(yǎng)分的主要器官。作物根系生長(zhǎng)狀況對(duì)地上部分葉、莖和產(chǎn)量有較大影響[1]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐表明：要使辣椒產(chǎn)量提高，必須保證辣椒根系發(fā)育良好。微潤(rùn)灌溉技術(shù)是于2011年提出的一種新型灌溉技術(shù)，灌溉水通過半透膜管壁上的微孔持續(xù)向外呈發(fā)汗?fàn)顫B水，實(shí)現(xiàn)了在作物整個(gè)生長(zhǎng)周期中的連續(xù)灌溉。微潤(rùn)灌溉能有效減少地面水分蒸發(fā)，提高水分利用效率[2,3]。目前已有眾多學(xué)者對(duì)在微潤(rùn)灌溉條件下，各種蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量進(jìn)行了大量研究：不同的壓力水頭、管帶間距和埋深對(duì)蔬菜的土壤水分利用率、植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量有較大影響[4-13]。

關(guān)于微潤(rùn)灌溉的研究目前大多數(shù)主要集中于葉菜類植物，為了對(duì)微潤(rùn)灌溉技術(shù)有更深刻的認(rèn)識(shí)，本試驗(yàn)選取茄果類作物辣椒作為研究對(duì)象，將微潤(rùn)灌溉技術(shù)與大棚種植技術(shù)相結(jié)合，探究其在不同灌水方式下的根系發(fā)育情況，以及根系發(fā)育與辣椒產(chǎn)量的關(guān)系，探討通過培養(yǎng)發(fā)達(dá)的根系，來提高辣椒的產(chǎn)量，為優(yōu)質(zhì)作物生產(chǎn)提供參考。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)概況

試驗(yàn)地區(qū)位于山西省太原理工大學(xué)校園內(nèi)，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(yàn)從2017年3月29日至6月17日在溫室大棚中進(jìn)行。試驗(yàn)種植辣椒品種為皇鼎一號(hào)，種植于90 cm×45 cm×40 cm(長(zhǎng)×寬×高)PVC材質(zhì)的箱子，土壤初始含水率為30.23%，種植土體質(zhì)量為0.70 g/cm3。試驗(yàn)設(shè)備主要有高位水箱、種植箱、PE輸水管、微潤(rùn)管和閥門等。試驗(yàn)過程中保持高位水箱出水口水壓穩(wěn)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(yàn)處理

本試驗(yàn)共設(shè)置了A～F 6組處理，每種試驗(yàn)處理重復(fù)試驗(yàn)3次，一共設(shè)置18個(gè)種植箱。A～E處理均為雙管布置如圖1。采用雙管布設(shè)的種植箱微潤(rùn)管埋深為20 cm，兩管之間的間距為30 cm，辣椒苗種植于微潤(rùn)管上方，故苗間距同為30 cm。F處理為普通對(duì)照不布設(shè)微潤(rùn)管，根據(jù)辣椒的生理狀態(tài)進(jìn)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(shí)打開進(jìn)行灌水，同時(shí)給F灌水9 L。4月6號(hào)開始，A～D處理關(guān)閉右管，同開左管，A處理和B處理每隔4d換另一邊微潤(rùn)管灌溉，C處理和D處理每隔8 d換另一邊微潤(rùn)管灌溉，F(xiàn)處理雙管一直同開。辣椒的整個(gè)生長(zhǎng)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(tài)。

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

1.3　試驗(yàn)方法

1.3.1植株莖粗

莖粗測(cè)量選用0.01 cm的電子游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量，在每個(gè)處理的每行辣椒中隨機(jī)選取3株長(zhǎng)勢(shì)均勻的辣椒進(jìn)行測(cè)量，每隔12 d測(cè)量一次。

1.3.2植株根長(zhǎng)

植株根長(zhǎng)用精度為0.01的米尺測(cè)定，在每個(gè)處理的每行辣椒中隨機(jī)選取3株長(zhǎng)勢(shì)均勻的辣椒進(jìn)行測(cè)量，然后取平均值，每隔24 d測(cè)量一次。

1.3.3植株根重

植株鮮重測(cè)量用電子秤測(cè)量，其中辣椒干重測(cè)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(diào)溫至80 ℃烘6 h左右，稱其干重，每隔24 d測(cè)量一次。

1.3.4植株鮮重及干物質(zhì)積累量

植株鮮重測(cè)量用電子秤測(cè)量，其中辣椒干重測(cè)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(diào)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(jì)算產(chǎn)量。最終的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel制圖與分析。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1　莖　粗

根據(jù)試驗(yàn)過程中測(cè)得的辣椒根莖數(shù)據(jù)平均值進(jìn)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(duì)根莖的發(fā)育有一定影響。各個(gè)處理的根莖隨著時(shí)間的推移增粗，前期除了B處理外其他各個(gè)處理的根莖沒有太大差異，且根莖直徑?jīng)]有明顯的增加。種植1個(gè)月后，A～F處理的根莖生長(zhǎng)發(fā)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(shì)，究其原因是辣椒生長(zhǎng)中期，作物根系開始迅速增長(zhǎng)，故需水量較大，而C處理的壓力水頭較小，且輪灌周期較長(zhǎng)，不能充分滿足辣椒根系發(fā)育的要求，根系發(fā)育受到了不同程度上的抑制，呈平穩(wěn)增長(zhǎng)。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(zhǎng)更加迅速，說明辣椒在開花結(jié)果時(shí)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(zhǎng)

各處理不同時(shí)期的植株平均根長(zhǎng)對(duì)比如圖3所示。

圖3　單株平均根長(zhǎng)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(gè)月中，F(xiàn)處理生長(zhǎng)最為緩慢，B處理和E處理長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)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(wěn)定；對(duì)比D處理，雖然壓力水頭大，但因輪灌周期較長(zhǎng)，而幼苗的根對(duì)水分需求敏感，故前期非灌溉行處于缺水狀態(tài)。生長(zhǎng)后期，E處理和D處理根長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)明顯，其他4組處理均呈緩慢生長(zhǎng)趨勢(shì)，到收獲期時(shí)根長(zhǎng)基本趨于穩(wěn)定值。對(duì)比A處理與B處理，C處理與D處理，相同灌溉周期時(shí)，1.5 m壓力水頭更有利于辣椒根系生長(zhǎng)。究其原因壓力水頭較大時(shí)有助于微潤(rùn)管出水，開花結(jié)果時(shí)期，作物需水量提高，適當(dāng)提高灌水量有助于作物生根，而E處理在整個(gè)生長(zhǎng)周期中供水充足，直至辣椒生長(zhǎng)后期，其根長(zhǎng)一直在增加。

2.3　根　重

試驗(yàn)過程中，各處理不同時(shí)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(zhǎng)勢(shì)比較平穩(wěn)緩慢。種植1個(gè)月后隨著辣椒植株的生長(zhǎng)，各處理的根重開始呈現(xiàn)較明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，種植約2個(gè)月后，各處理的根重均迅速增加，其中E處理的根重一直優(yōu)于其他處理，D處理的根重其次，A處理和B處理在整個(gè)生長(zhǎng)過程中沒有太大差異，C處理和F處理的生長(zhǎng)狀態(tài)最弱，且到后期根重趨于穩(wěn)定。

2.4　產(chǎn)量及灌溉水分生產(chǎn)率

圖5顯示了最終的辣椒單株產(chǎn)量。

圖5　不同處理單株產(chǎn)量Fig.5 Different treatments yield per plant

從圖5中可以看出，對(duì)比不同處理的植株產(chǎn)量，與根長(zhǎng)和根重的生長(zhǎng)趨勢(shì)大致相同。E處理的產(chǎn)量最高，D處理其次；對(duì)比A處理和B處理、C處理和D處理發(fā)現(xiàn)1.5 m壓力水頭下辣椒長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量均優(yōu)于1 m；F處理的產(chǎn)量最低。結(jié)合前面根系生長(zhǎng)情況分析，辣椒產(chǎn)量與辣椒根系的生長(zhǎng)發(fā)育呈現(xiàn)一定的正相關(guān)。

表1為不同微潤(rùn)灌溉處理和普通灌溉處理下的灌溉水分生產(chǎn)率，雖E處理的灌水量相對(duì)最高，但其產(chǎn)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(yōu)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(chǎn)率Tab.1The water use of efficency of every process

3　結(jié)　語

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果與分析，得出如下結(jié)論。

(1)辣椒根系的發(fā)育與合理的灌溉水頭和輪灌周期有密切的關(guān)系。從上述試驗(yàn)可知雙管全開處理，最適合辣椒根系的生長(zhǎng)，究其原因辣椒在整個(gè)生長(zhǎng)周期都處于水分充足的狀態(tài)，及時(shí)補(bǔ)充植株需水，故保證灌水量，可有效改善根系的生長(zhǎng)狀況，促進(jìn)了根系的發(fā)育。從節(jié)水方面考慮，對(duì)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(zhǎng)狀態(tài)和最終的產(chǎn)量均優(yōu)于其他三個(gè)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(zhǎng)。

(2)普通灌溉雖根據(jù)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)及時(shí)澆水灌溉補(bǔ)充水分，但其根系的生長(zhǎng)發(fā)育情況和最終的產(chǎn)量均明顯不如其他5組處理。

(3)對(duì)比A～D處理，1.5 m壓力水頭下的辣椒根系發(fā)育明顯優(yōu)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(zhǎng)情況和最終辣椒產(chǎn)量均微優(yōu)于普通灌溉，說明當(dāng)壓力水頭不足且輪灌周期過長(zhǎng)的情況下，會(huì)使辣椒處于缺水狀態(tài)，影響辣椒根系發(fā)育，減少產(chǎn)量。

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

本試驗(yàn)僅對(duì)部分辣椒根系與產(chǎn)量關(guān)系進(jìn)行了研究，其他相關(guān)試驗(yàn)望今后繼續(xù)研究。

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