項小敏，趙東風，章心惠，劉慧琴，郭勤衛(wèi)，張婷

(衢州市農(nóng)業(yè)科學研究院，浙江 衢州 324000)

隨著經(jīng)濟、社會發(fā)展，水資源日趨緊張，世界各國都十分重視發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，節(jié)水、節(jié)能已成為全世界灌溉技術(shù)發(fā)展的總趨勢,推廣節(jié)水灌溉也是世界各國為緩解水資源危機和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。美國、日本、荷蘭、以色列等國對節(jié)水灌溉技術(shù)研究起步早，自動化程度較高，已經(jīng)形成比較完善的灌溉控制體系。特別是以色列，全國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本上實現(xiàn)了灌溉管理自動化，可按時、按量將水、肥送入農(nóng)作物根部，水資源利用率和單位用水量的糧食產(chǎn)量都達到了較高水平[1]。

近年來，國內(nèi)微灌技術(shù)應用速度加快，實現(xiàn)了水肥同步管理，提高了水肥利用率，改善了作物生長微環(huán)境，降低了生產(chǎn)成本，增加了生產(chǎn)效益。但是，微灌技術(shù)應用中水肥管理環(huán)節(jié)仍采用傳統(tǒng)的“大水大肥”粗放式管理，灌溉決策主要依據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗判斷，主觀性強、隨意性大，過量灌溉施肥現(xiàn)象較為普遍，灌溉管理技術(shù)較發(fā)達國家還存在較大差距，導致水、肥資源浪費，土壤鹽漬化、酸化，水體環(huán)境污染加重。因此，國內(nèi)節(jié)水灌溉技術(shù)在推廣應用中應著力解決灌溉科學決策的問題，按照原農(nóng)業(yè)部《水肥一體化技術(shù)指導意見》要求，加強土壤墑情監(jiān)測，掌握土壤水分供應和作物缺水狀況，科學制定灌溉制度，全面推進測墑灌溉。目前，土壤墑情監(jiān)測設(shè)備主要有土壤水分儀(水分傳感器)、張力計等。土壤水分儀在葡萄[2]、黃瓜[3]等作物的節(jié)水灌溉中均已得到應用，但在設(shè)施辣椒節(jié)水灌溉技術(shù)上的應用尚未見報道。為此，特開展土壤水分速測儀在設(shè)施辣椒節(jié)水灌溉上的應用試驗，旨在利用土壤水分速測儀，確立合理的灌溉參數(shù)，為建立設(shè)施辣椒灌溉制度、實現(xiàn)肥水精準管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2017年3—7月在衢州市農(nóng)業(yè)科學研究院梨園試驗基地的GP825型鋼架大棚內(nèi)進行。土壤系黏質(zhì)土，基本理化性質(zhì)如下：堿解氮93.67 mg·kg-1，有效磷154 mg·kg-1，速效鉀55 mg·kg-1，有機質(zhì)21.5 g·kg-1，pH值6.72。試驗田塊地勢較高，地下水位低，排水方便，耕作層平均深度20 cm。

供試辣椒品種系衢州市農(nóng)業(yè)科學研究院育成的青辣椒組合衢椒3號。供試肥料為錦大綠牌商品有機肥(杭州錦大綠產(chǎn)業(yè)技術(shù)有限公司)、尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)、硝酸鉀(N 13%，K2O 46%)、硫酸鉀(K2O 45%)。667 m2化肥施用總量為N 10 kg、P2O58 kg、K2O 13 kg。

1.2 方法

試驗小區(qū)面積208 m2。3月20日，整地時667 m2施商品有機肥2 000 kg，以及40%的磷肥和30%的氮、鉀肥，其余肥量于苗期、花蕾期、盛花期、掛果期用滴灌分12次追施。整畦后，每壟鋪設(shè)2條滴灌帶，滴灌帶內(nèi)徑16 mm，滴灌系統(tǒng)工作壓力0.15 MPa，滴頭流量2 L·h-1，滴頭間距30 cm。畦面覆蓋銀黑雙色地膜保濕防草害。3月31日移栽，667 m2種植密度為2 000株，定植后667 m2澆定根水2 t。

大棚前端進水處安裝水表，每次灌溉或滴灌施肥時，記載灌水量。

試驗采用托普TSZ-1型土壤水分速測儀測定土壤含水率。

土壤水分速測儀測定田間持水量。用對角線法取3點，將3個土壤水分傳感器橫向分別埋設(shè)在土面下10 cm處。用50 cm×50 cm、高20 cm的鋁框插入土中，往鋁框內(nèi)不斷灌水至土壤飽和，灌完后用薄膜蓋嚴，防止水分散失。設(shè)置水分儀隔0.5 h測定水分1次。24 h后從云平臺或直接從土壤水分速測儀手持端讀取土壤含水量數(shù)據(jù)，取3點土壤含水量的平均值為田間持水量。讀取數(shù)據(jù)后，用取土環(huán)刀(容積100 cm3)在與傳感器同一層處取土，用烘干法測定土壤含水量。

土壤水分速測儀監(jiān)測土壤墑情。參考韓玉國等[4]土壤水分傳感器最佳埋設(shè)深度試驗方法，同時考慮到辣椒根系主要分布于畦面下15 cm范圍內(nèi)，將土壤水分傳感器水平埋設(shè)在離滴頭橫向距離0～10 cm、畦面下垂直距離15 cm處土壤中。土壤含水量數(shù)據(jù)從托普云平臺或土壤水分速測儀手持端讀取。每天08:00前讀取土壤含水量以決定是否需要灌溉。灌水前和灌水后記載土壤含水量。

辣椒5月6日開始采摘，至7月31日結(jié)束，共采摘8次，累積計產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件進行統(tǒng)計學分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同測定方法比較

利用土壤水分傳感器測定田間持水量，土壤含水量24 h演變過程見圖1。土壤飽和24 h(土壤水分變化無明顯差異)讀取土壤含水量數(shù)值，此數(shù)值為土壤田間持水量，可知本試驗土壤田間持水量為32%。用烘干法測定土壤田間持水量為31.60%，與土壤水分傳感器測定結(jié)果較一致。土壤水分儀的測定方法簡單、直觀、數(shù)據(jù)可靠，測定結(jié)果可從云平臺或土壤水分速測儀手持端讀取。

圖1 土壤含水量24 h的變化趨勢

2.2 灌水量對土壤含水量的影響

如表1所示，灌后土壤最高含水量隨灌水量增加而增加。當667 m2灌水量介于1.0～1.3 t·d-1時，灌水后土壤最高含水量為27%～29%，相當于85%～90%的田間持水量，灌溉后水分基本保留在辣椒根區(qū)(辣椒主要根系分布在15 cm范圍內(nèi))土壤中，肥水利用率較高；當667 m2灌水量大于1.6 t·d-1時，土壤最高含水量達到32%，相當于100%田間持水量；當667 m2灌水量為6.7 t·d-1時，土壤最高含水量為43.5%，土壤水分達到飽和狀態(tài)。

黃興學等[5]研究了溫室辣椒節(jié)水灌溉的適宜土壤水分上限值，苗期為90%田間持水量，開花坐果期為90%田間持水量，結(jié)果期為90%～95%田間持水量。馬甜[6]盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，線辣椒獲得最大產(chǎn)量的適宜灌水上限為田間持水量的84.1%，土壤水分下限為田間持水量的49%。根據(jù)前述研究成果，當667 m2灌水量大于1.6 t·d-1時，灌水后土壤最高含水量明顯超過了辣椒適宜土壤水分上限。由于灌水過多，水分會在重力作用下向根區(qū)外下層土壤滲漏，造成肥水流失。同時，土壤水分過多，通透性差，會使根系呼吸和生長發(fā)育受阻，甚至引發(fā)漚根或落花落果[7]。

表1 灌水量與土壤含水量的關(guān)系

注：每天8時從云平臺或手持端讀取土壤含水量，以便決定是否需要灌水。5月24日、5月27日因土壤含水量未達到灌溉下限，因而未進行灌溉。

辣椒生長旺期，晴熱天氣下一日一灌，當667 m2灌水量介于1.0～1.3 t·d-1時，灌水后土壤最高含水量為27%～29%，相當于85%～90%田間持水量，次日灌前土壤含水量為15.8%～19.0%，相當于50%～60%田間持水量。一個灌溉周期內(nèi)，辣椒根區(qū)土壤含水量上下限與黃興學等[5]、馬甜[6]結(jié)論相符，表明667 m2灌水量介于1.0～1.3 t·d-1即可滿足辣椒生長對土壤水分的需求，可作為辣椒灌水定額， 16%～19%和27%～29%的土壤含水量可分別作為灌溉起點和灌溉上限，用于設(shè)施辣椒土壤水分的精準管理。

2.3 不同月份灌溉頻次和灌水量比較

從灌溉頻次看，4—7月，辣椒灌溉頻次逐月增加(表2)。4月，僅于定植后25 d灌溉施肥1次；5月，晴天每天灌溉1次，共灌溉8次；6月，晴天每天灌溉1次，共灌溉11次；7月，除陰天外每天灌溉，共灌溉28次。

從灌溉量看：4月最低，667 m2灌溉量為6.3 t；7月最高，667 m2灌溉量為37.8 t。5月份灌水量比6月份高，可能是因為5月份測試了灌溉量對土壤含水量的影響，測試期間灌水量偏大，導致數(shù)據(jù)偏高。

表2 不同月份灌溉頻次和灌溉量比較

覆膜條件下，辣椒需水量取決于植株的蒸騰量，而蒸騰量與植株生長階段、溫度、光照強度有關(guān)。隨氣溫升高，光照強度、辣椒植株生長和葉面積增大，需水量增加，灌溉頻次、灌溉量增加。結(jié)合2.2節(jié)結(jié)論，辣椒生長前期，定植25 d左右開始澆水，辣椒植株生長中后期，只須在晴熱天氣一日一灌，按2.2節(jié)確定的灌水定額即可滿足植株生長需要。

2.4 產(chǎn)量和化肥施用量對比

在本試驗條件下，辣椒667 m2總產(chǎn)量3 270 kg，比當?shù)?67 m2平均產(chǎn)量2 500 kg增幅達30.8%。本試驗條件下，磷、鉀肥及有機肥施用量同當?shù)亓晳T施用量，但667 m2氮肥(N)施用量僅為10 kg，較當?shù)厥┯昧?667 m2施純N 15～18 kg)減少33.3%～44.4%。本試驗條件下，辣椒化肥用量減少卻能實現(xiàn)高產(chǎn)，主要是因為實行了水肥精準管理，肥料流失少，利用率提高。

3 小結(jié)

本試驗表明，TSZ-1型土壤水分速測儀可用于土壤田間持水量測定。用土壤水分速測儀測定土壤田間持水量的方法簡單、直觀、數(shù)據(jù)可靠，測定結(jié)果可直接從云平臺或土壤水分速測儀手持端讀取，避免了其他測定方法的反復烘干、稱重測量、計算。將土壤水分速測儀用于設(shè)施辣椒土壤水分監(jiān)測和管理時，應將土壤水分傳感器埋設(shè)在離滴頭橫向距離0～10 cm、畦面下垂直距離15 cm處的土壤中。在本試驗條件下，辣椒田16%～19%和27%～29%的土壤含水量可分別作為灌溉起點和灌溉上限，用于對設(shè)施辣椒土壤水分進行精準管理，667 m2適宜灌水定額為1.0～1.3 t·d-1。