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        不同微潤(rùn)灌溉周期下辣椒根系生長(zhǎng)與產(chǎn)量的關(guān)系

        2018-04-12 05:53:35王銀花申麗霞陳建琦李錦濤
        節(jié)水灌溉 2018年3期
        關(guān)鍵詞:微潤(rùn)根莖水頭

        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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