王銀花，申麗霞，梁 鵬，陳建琦

(太原理工大學水利科學與工程學院，太原 030024)

0 引 言

鑒于我國目前農業(yè)缺水現(xiàn)狀，深圳微潤公司于2011年提出了一種微潤灌溉技術。微潤灌溉是通過微潤管地埋的方式，利用半透膜軟管的膜內外水勢差作為驅動力，將灌溉水以發(fā)汗狀形式輸送到作物根系區(qū)，達到慢速、長久潤土的效果，有利于作物根部持續(xù)保持相同的土壤水分狀態(tài)，滿足作物需水要求，在作物整個生長周期起到持續(xù)灌溉的作用[1,2]。在節(jié)水灌溉的前提下，國內外學者進行了不同灌溉技術的研究，根系分區(qū)交替灌溉是其中的一種。研究指出[2-4]根系分區(qū)交替灌溉，是使作物根系的一部分和另一部分交替處在較干燥和較濕潤的土壤中，使不同區(qū)域部位的根系交替經(jīng)受一定程度的干旱鍛煉，有利于作物生長；當土壤初始含水率及土壤質地一定時，入滲水頭是影響微潤灌入滲量的主要因素，適宜壓力水頭在0～250 cm[1]。

目前已有眾多學者對微潤灌溉條件下管帶埋深和鋪設間距對各種蔬菜的生長發(fā)育和產量的影響進行了大量研究[5-7]，而在壓力水頭方面的研究主要集中在室內模擬[8,9]，為了對微潤灌溉技術有更進一步的研究，不斷完善微潤灌溉理論，本試驗以大葉茼蒿為研究對象，將微潤灌溉技術與大棚種植技術相結合，探究其在不同壓力水頭處理下植株的生長情況，并設置普通灌溉為對照試驗，為該技術日后的推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗地區(qū)位于山西省太原理工大學校園內，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。本試驗從2017年8月11日至9月19日在溫室大棚中進行。種植于90 cm×45 cm×40 cm(長×寬×高)PVC材質的箱子，種植土壤取自山西省太原市尖草坪區(qū)芮城村，土壤初始含水率為27.99%，作物整個生長周期各處理均無做施肥處理。試驗設備主要有高位水箱、種植箱、PE輸水管、微潤管和閥門等。試驗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 試驗處理

本試驗共設置了A～C 3組處理，每種試驗處理重復試驗3次，一共設置9個種植箱。A、B處理均為雙管布置如圖1(b)微潤管埋深為20 cm，兩管之間的間距為30 cm，每個種植箱種植兩行，其中每行苗距離箱邊7.5 cm，苗距為30 cm。A處理為1 m壓力水頭12 d交替灌溉周期，B處理為1.5 m壓力水頭12 d交替灌溉周期，C處理為普通對照，根據(jù)之前學者種植經(jīng)驗[3]每天8∶00和17∶00分別澆水1次，每次灌溉量為1 L。播種后為了保證出苗率，前期各處理均雙管全開，定植15 d時開始測量各指標，同時關閉右管僅開左管，12 d后交換。

圖1 試驗裝置圖Fig.1 The figures of experiment installing

1.3 試驗方法

1.3.1 土壤含水率測定

土壤含水率測定采用烘干法，每6 d測定一次。在a、b、c 3個分區(qū)分別取3個土樣，取土深度為20 cm，用電子秤測出土樣的濕重和干重，計算出每個區(qū)域的土壤含水率并求取平均值。計算公式為：土壤含水率=(土壤濕重-土壤干重)/土壤干重×100%。

1.3.2 大葉茼蒿生長狀況

定植15 d后開始測定大葉茼蒿生長狀況，每隔6 d測定一次株高、莖粗等指標，在每個處理的每行作物中隨機選取3株長勢均勻的大葉茼蒿進行測量，并取平均值。株高測定用精度為0.01的米尺從大葉茼蒿根部以上部分進行量??；莖粗測量選用0.01 cm的電子游標卡尺進行測量。

1.3.3 產量及水分利用效率

9月19日，收取作物，進行最后一次測量結束實驗，用電子秤測定每筐產量。水分利用效率測量的是灌溉水分生產率，計算公式為灌溉水分生產率=經(jīng)濟產量÷灌溉量。

最終的試驗數(shù)據(jù)采用Excel制圖與分析。

2 試驗結果與分析

2.1 土壤含水率

圖2顯示了各處理不同時期的土壤含水率的變化趨勢，由圖2可知，初次測量時各處理的土壤含水率沒有明顯差異，定植15～27 d期間，由于微潤灌溉處理均開左管，故左管對應的a區(qū)域的土壤含水率呈遞增趨勢，c區(qū)域的土壤含水率先呈現(xiàn)下降趨勢后保持平穩(wěn)。27 d時關閉左管打開右管，27～39 d期間，由于定植后期作物的營養(yǎng)生長迅速需水量增加，a區(qū)域灌溉水量少，土壤含水率呈現(xiàn)明顯下降趨勢；c區(qū)域雖有灌溉水補充，但土壤水分除表面蒸發(fā)外大部分用于作物生長所需，所以土壤含水率沒有呈現(xiàn)明顯上升趨勢。在作物的整個生長周期過程中，各區(qū)各處理的土壤含水率為B處理>A處理>C處理。

圖2 各區(qū)土壤含水率變化圖Fig.2 The change of soil water content of three area of every process with time

2.2 株 高

圖3顯示了各處理不同時期的作物株高的變化趨勢，由圖2可知，作物株高隨著時間推移單調遞增，定植前期和后期增長較平緩，定植21～33 d植株生長迅速，33～39 d植株生長平穩(wěn)且緩慢，整個生長曲線呈“S”型曲線。整個生長周期中3組處理的各區(qū)域植株株高為A處理>B處理>C處理，因此，在普通灌溉條件下，大葉茼蒿的生長較微潤灌溉處理緩慢。

圖3 平均株高的變化Fig.3 The average plant height changes

對比A處理和B處理可知相同交替灌溉周期下，1 m壓力水頭更有利于大葉茼蒿生長，究其原因，結合圖2可知，B處理各區(qū)的土壤含水率均高于A處理，大葉茼蒿是喜干性作物，土壤含水率過高會影響其正常生長，嚴重時可能會引起病害發(fā)生。已有研究表明在一定范圍內微潤管出水量隨壓力水頭增大而增大，故1.5 m壓力水頭下微潤管出水量會明顯多余1 m壓力水頭，出水量過多導致土壤濕度大，不利于大葉茼蒿生長。灌水結束時，由圖3可知微潤灌溉處理組植株株高明顯高于普通灌溉處理組，對比兩組不同壓力水頭處理的微潤灌溉組，壓力水頭為1 m的微潤灌溉更有利于大葉茼蒿的生長。

2.3 根 長

圖4顯示了各處理不同時期的作物根長的變化趨勢，由圖4可知，植株的整個生長周期3組處理的植株平均根長為A處理>B處理>C處理，結合圖2分析，第一次測量時，與株高情況不同，A、B、C 3組處理的根長沒有明顯差異，定植15 d后，A處理的根長明顯高于其他兩組處理，而B、C兩組處理從定植后15～27 d一直沒有明顯差異。由圖可知植株地下部分的生長趨勢與地上部分相同。根部作為植株重要的吸水部位，定植后期，C處理的根長明顯低于其他兩組，當作物需水量增加時，普通灌溉處理除蒸發(fā)量大以外，作物根系也不能夠充分吸水，來滿足植物營養(yǎng)生長的需要，故普通灌溉組作物長勢較兩組微潤灌溉組弱。

圖4 平均根長的變化Fig.4 The change of average root length

對比A處理和B處理可知相同交替灌溉周期下，1 m壓力水頭比1.5 m壓力水頭更有利于大葉茼蒿的根部發(fā)育。灌水結束時，A、B、C處理平均株高分別為10.02、9.1、7.8 cm，可知微潤灌溉處理組作物根長明顯高于普通灌溉處理組，對比兩組不同壓力水頭處理的微潤灌溉組，壓力水頭為1 m的微潤灌溉更有利于大葉茼蒿根部發(fā)育。

2.4 莖 粗

圖5顯示了各處理不同時期的作物莖粗的變化趨勢，由圖5可知，壓力水頭對植株莖粗的影響基本與株高、根長類似，隨著定植天數(shù)增長，植株莖粗也呈現(xiàn)“S”型增長趨勢，定植前期和后期作物莖粗增長平緩，中期增長迅速。植株的整個生長周期3組處理的植株平均莖粗為A處理>B處理>C處理，定植前期B、C處理的莖粗沒有明顯差異，定植15 d后，B處理的莖粗迅速增長，C處理的莖粗一直呈現(xiàn)平穩(wěn)緩慢的增長趨勢。定植后33～39 d與株高和根長的緩慢增長趨勢不同，3組處理的莖粗近乎沒有增長。

圖5 平均莖粗的變化Fig.5 Change in average stem diameter

灌水結束時，A、B、C處理平均莖粗分別為3.39、2.83、2.02 mm，可知微潤灌溉處理組植株莖粗明顯高于普通灌溉處理組，對比兩組不同壓力水頭處理的微潤灌溉組，壓力水頭為1 m的微潤灌溉更有利于大葉茼蒿莖粗增長。

2.5 產量及灌溉水分生產率

圖6顯示了不同處理平均總產量的值，對比各個處理的產量，微潤灌溉處理組的產量明顯高于普通灌溉組處理，其產量分別是普通灌溉的4.92倍和4.15倍，A處理的產量高于B處理的產量，說明相比較普通灌溉，交替微潤灌溉在提高產量方面有明顯的優(yōu)勢，且壓力水頭為1 m時，在提高產量方面更優(yōu)。

圖6 平均總產量對比圖Fig.6 Average output comparison chart

表1為不同微潤灌溉處理和普通灌溉處理下的灌溉水分生產率，C處理的灌溉水分生產率1.8 g/L，A處理和B處理的灌溉水分生產率分別為C處理的3.5倍和2.4倍，明顯高于C處理，B處理的灌溉水分生產率低于A處理。

表1 不同處理灌溉水分生產率Tab.1 The water use of efficency of every process

3 結 語

綜合上述試驗結果與分析，得出如下結論。

(1)交替微潤灌溉組的灌水量明顯低于普通灌溉組的灌水量，體現(xiàn)了微潤灌溉在節(jié)水方面的優(yōu)勢。

(2)壓力水頭對大葉茼蒿的植株生長狀況及產量有明顯影響，在植株生長過程中，株高、根長以及莖粗呈現(xiàn)指數(shù)型增長，微潤灌溉處理組的生長優(yōu)勢較普通灌溉組明顯，1 m壓力水頭處理下的大葉茼蒿生長優(yōu)勢比1.5 m壓力水頭好，故選擇適當?shù)膲毫λ^有利于作物生長，為以后的推廣應用提供理論參考。

(3)從最終的產量上來看，微潤灌溉組的產量明顯優(yōu)于普通灌溉組，相同的交替灌溉周期下，壓力水頭為1 m的處理的產量要高于1.5 m壓力水頭；從灌溉水分生產率來看，微潤灌溉組的灌溉水分生長率明顯提高，壓力水頭為1 m的處理的灌溉水分生產率最高。

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