凡久彬

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

我國(guó)人均用水量約占世界人均用水量的四分之一，水資源短缺問(wèn)題十分嚴(yán)重。農(nóng)業(yè)是用水大戶，干旱缺水已成為制約當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的首要因素[1]。遼寧省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與灌溉用水矛盾尤為突出[2]。遼西走廊地區(qū)十年九旱，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很大程度上受限于水資源量[3-4]。

黑山縣是遼西走廊代表性較強(qiáng)的地區(qū)，辣椒是當(dāng)?shù)氐闹饕卟酥籟5]。黑山縣大田辣椒種植遍布徐屯鎮(zhèn)、暖泉鎮(zhèn)、團(tuán)甸鎮(zhèn)、古臺(tái)子村、閆峪村等地，種植面積達(dá)1000余公頃，年產(chǎn)值達(dá)4.5億元，農(nóng)民創(chuàng)收達(dá)3.0億元，近幾年辣椒種植面積還在不斷增加。隨著當(dāng)?shù)乩苯贩N植面積的不斷增加，對(duì)灌溉用水的需求不斷增大，而當(dāng)?shù)赜邢薜乃Y源成為辣椒發(fā)展的限制因素。在辣椒等經(jīng)濟(jì)作物的種植過(guò)程中采用高效節(jié)水灌溉方式的農(nóng)戶越來(lái)越多，如管灌、噴灌及滴灌的應(yīng)用范圍不斷增大，但在這三種灌溉方式中，到底哪種灌溉方式節(jié)水增產(chǎn)效益最優(yōu)，尚無(wú)明確結(jié)論。因此，在當(dāng)?shù)亻_展辣椒管灌、噴灌及滴灌的對(duì)比試驗(yàn)，以期得到節(jié)水、增產(chǎn)及增效效果最優(yōu)的高效節(jié)水灌溉方式，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)處理與設(shè)計(jì)

1.1.1 試驗(yàn)區(qū)基本概況

試驗(yàn)區(qū)位于遼寧省錦州市黑山縣姜屯(東經(jīng)121°49′，北緯41°28′)，海拔33 m，半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)型大陸性氣候。該地區(qū)多年平均氣溫6.8 ℃，平均降水量568 mm，年有效積溫3850 ℃，土壤質(zhì)地為砂壤土，土壤容重1.4 g/cm3，土壤有機(jī)質(zhì)含量為5.1%，速效氮29.8 ppm，速效磷101.2 ppm，速效鉀105.5 ppm，田間最大持水量21.0%，pH 7.0，地下水埋深3.0 m左右。多年初霜日9月30日，終霜日4月14日，無(wú)霜期177 d。供試品種為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種8819線椒，行距為50 cm，株距為14 cm，每穴3株，全生育期施蔬菜專用肥750 kg/hm2，田間除草防蟲及肥料管理同當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶。

1.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理，以管道灌溉處理(GG)作為對(duì)照，再設(shè)置微噴灌溉(WP)和滴灌(DG)兩種灌溉方式處理，每處理3個(gè)重復(fù)，共9個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，灌溉處理在辣椒的不同生育階段，設(shè)置不同的灌水控制下限，苗期和成熟期的灌水下限為田間持水率的70%，開花期和果實(shí)生長(zhǎng)期的灌水下限為田間持水率的75%，具體詳見表1，各生育階段的灌水控制上限為田間持水量的90%。

表1 各生育階段灌水控制下限(占田間持水量) %

1.2 觀測(cè)指標(biāo)與方法

(1)作物灌水量及需水量。灌水量采用水表觀測(cè)，記錄每次灌水前后的水表讀數(shù)、灌水時(shí)間以及灌水日期。作物需水量采用土壤水量平衡方程進(jìn)行計(jì)算。

(2)地溫。觀測(cè)不同處理地溫，測(cè)量深度為5 cm、10 cm、15 cm、20 cm和25 cm，每日早8點(diǎn) 及下午2點(diǎn)各一次。

(3)植株生長(zhǎng)性狀。①莖粗：采用游標(biāo)卡尺觀測(cè)掛牌的3株辣椒的莖粗，選擇辣椒主莖與地面相交處進(jìn)行觀測(cè)，每10 d觀測(cè)一次。待莖粗明顯穩(wěn)定后停止測(cè)量；②株高：采用直尺測(cè)定辣椒植株高度，每10 d一次，待株高明顯穩(wěn)定后停止測(cè)量。

(4)產(chǎn)量。各試驗(yàn)小區(qū)單收單打，分別計(jì)量。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 不同灌溉方式對(duì)地溫的影響

滴灌處理，上午8時(shí)對(duì)各土層地溫的影響見圖1(a)，由圖可以發(fā)現(xiàn)，整個(gè)生育期內(nèi)各土層地溫波動(dòng)幅度較小。表層土壤5 cm和10 cm處地溫較高，隨著土層深度增加，地溫有下降趨勢(shì)，25 cm處土壤地溫最低，但不同土層間地溫差異較小。下午14時(shí)對(duì)各土層地溫的影響見圖1(b)，由圖可以發(fā)現(xiàn)，下午14時(shí)表層土(5 cm、10 cm)的地溫變化明顯，在5 cm處最高地溫達(dá)到45 ℃，最低地溫為23.5 ℃；10 cm處最高地溫為40.5 ℃，最低地溫為22.5 ℃。深層土(20 cm、25 cm)的地溫變化較小，相對(duì)穩(wěn)定，25 cm處最高地溫為31 ℃，最低地溫為18 ℃。同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)下，地溫隨著土層深度增加而下降，不同土層地溫普遍表現(xiàn)為“5 cm>10 cm>15 cm>20 cm>25 cm”。

圖1 滴灌處理上午8時(shí)和下午14時(shí)各土層地溫情況

管灌處理，上午8時(shí)對(duì)各土層地溫的影響見圖2(a)，由圖可知，表層土壤5 cm處地溫最高且變化最大，25 cm處地溫最低，地溫隨著土層深度增加而下降，但不同土層間(10～25 cm)地溫差異較小。下午14時(shí)對(duì)各土層地溫的影響見圖2(b)，由圖可知，下午14時(shí)表層土5 cm的地溫波動(dòng)較為明顯，最高地溫為42 ℃，最低地溫為20 ℃，最高與最低地溫相差22 ℃；10～25 cm 的地溫變化幅度相對(duì)較小，各土層最高與最低地溫的變化幅度分別為15.5 ℃、14.0 ℃、11.0 ℃、12.0 ℃。同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)下，地溫隨著土層深度增加而下降，不同土層地溫普遍表現(xiàn)為“5 cm>10 cm>15 cm>20 cm>25 cm”。

圖2 管灌處理上午8時(shí)和下午14時(shí)各土層地溫情況

微噴處理，上午8時(shí)對(duì)各土層地溫的影響見圖3(a)，由圖可知，表層土壤5 cm處地溫最高且變化最大，25 cm處地溫最低，10～25 cm不同土層間地溫差異不明顯。下午14時(shí)對(duì)各土層地溫的影響見圖3(b)，由圖可知，下午14時(shí)表層土5 cm的地溫波動(dòng)最為明顯，最高地溫為39 ℃，最低地溫為18 ℃，最高與最低地溫相差21 ℃；10～25 cm 的地溫變化幅度相對(duì)較小，各土層最高與最低地溫變化幅度分別為16.0 ℃、14.5 ℃、13.5 ℃、12.0 ℃。同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)下，地溫隨著土層深度增加而下降，不同土層地溫普遍表現(xiàn)為“5 cm>10 cm>15 cm>20 cm>25 cm”。

圖3 微噴處理上午8時(shí)和下午14時(shí)各土層地溫情況

2.2 不同灌溉方式對(duì)辣椒株高的影響

不同灌溉方式對(duì)辣椒株高的影響見圖4。由圖可以發(fā)現(xiàn)，7月22日之前各灌溉方式下辣椒均生長(zhǎng)較快，6月22日—7月2日、7月2—12日、7月12—22日三個(gè)時(shí)間段滴灌處理(DG)的株高分別生長(zhǎng)21.8 cm、15.3 cm和20.3 cm，管灌處理(GG)的株高分別生長(zhǎng)24.3 cm、14.3 cm和14.3 cm；微噴處理(WP)的株高分別生長(zhǎng)23.7 cm、12.3 cm和17.0 cm。自7月22日之后各灌溉處理下株高變化均不大，變化幅度基本在1 cm 左右。在整個(gè)生育期內(nèi)，不同灌溉方式下的株高差異不明顯，但大體表現(xiàn)為“DG>GG>WP”。

圖4 不同灌溉方式對(duì)辣椒株高的影響

2.3 不同灌溉方式對(duì)辣椒莖粗的影響

不同灌溉方式對(duì)辣椒莖粗的影響見圖5。由圖可以發(fā)現(xiàn)，8月12日之前的辣椒處于生長(zhǎng)狀態(tài)，莖粗逐漸增大；8月12日之后辣椒莖粗處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，變化不大；生育末期(9月12日)，滴灌處理(DG)的辣椒莖粗為1.05 cm，管灌(GG)莖粗為0.98 cm，微噴(WP)的莖粗為0.96 cm。不同灌溉方式對(duì)辣椒莖粗均沒有產(chǎn)生顯著影響，但滴管處理的莖粗在整個(gè)生育期內(nèi)始終最大，說(shuō)明滴灌灌溉最有助于辣椒生長(zhǎng)。

圖5 不同灌溉方式對(duì)辣椒莖粗的影響

2.4 不同灌溉方式對(duì)辣椒耗水量及耗水規(guī)律的影響

不同灌溉方式下辣椒耗水量及耗水規(guī)律的影響見表2。由表可知，不同灌溉方式下的耗水量數(shù)值較為接近，滴灌處理辣椒耗水量最大，為176.52 mm，比管灌處理耗水量高4.55 mm，比微噴灌處理耗水量高0.01 mm。不同灌水方式下，辣椒在各個(gè)生育期的日耗水強(qiáng)度規(guī)律一致，均表現(xiàn)為“果實(shí)生長(zhǎng)期>果實(shí)成熟期>開花期>苗期”。滴灌處理各個(gè)生育期的日耗水強(qiáng)度分別為1.05 mm、1.28 mm、1.66 mm和1.31 mm。管灌處理各個(gè)生育期的日耗水強(qiáng)度分別為0.96 mm、1.33 mm、1.48 mm和1.39 mm。微噴灌處理各個(gè)生育期的日耗水強(qiáng)度分別為1.09 mm、1.31 mm、1.48 mm 和1.42 mm。

表2 不同灌溉方式對(duì)辣椒耗水量及耗水規(guī)律的影響

2.5 不同灌溉方式對(duì)辣椒產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率的影響

由表3可知，不同灌溉方式對(duì)辣椒的產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響，滴灌處理的辣椒產(chǎn)量最大，為4600.05 kg/hm2，高于管灌處理26.03%；高于微噴處理5.75%。由此可知，滴灌的灌溉方式最有利于辣椒獲得高產(chǎn)。不同灌溉方式對(duì)辣椒水分生產(chǎn)率也產(chǎn)生顯著影響，滴灌的水分生產(chǎn)率最大，為2.61 kg/m3，比管灌高0.49 kg/m3，比微噴灌高0.15 kg/m3，這主要是由于辣椒耗水量相差不大的情況下，高產(chǎn)處理更易獲得高水分生產(chǎn)率，進(jìn)而促進(jìn)水分的高效利用。

表3 不同灌溉方式對(duì)辣椒產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率的影響

3 結(jié) 論

通過(guò)分析不同灌溉方式下辣椒株高、莖粗、產(chǎn)量及耗水規(guī)律等指標(biāo)的影響，形成以下結(jié)論：

(1)三種灌溉方式下，地溫隨著土層深度增加而下降，不同土層地溫表現(xiàn)為“5 cm>10 cm>15 cm>20 cm>25 cm”。三種灌溉方式下表層土5 cm 處地溫變化最為明顯。

(2)不同灌溉方式對(duì)辣椒株高和莖粗的影響不顯著，但株高和莖粗均在滴管處理下達(dá)到最大值。

(3)不同灌溉方式對(duì)辣椒耗水量未產(chǎn)生顯著影響。不同灌水方式下，辣椒在各個(gè)生育期的日耗水強(qiáng)度規(guī)律一致，均表現(xiàn)為“果實(shí)生長(zhǎng)期>果實(shí)成熟期>開花期>苗期”。

(4)不同灌溉方式顯著影響辣椒產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率。滴管處理的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率分別為4600.05 kg/hm2，2.61 kg/m3，顯著優(yōu)于管灌和微噴灌，說(shuō)明該地區(qū)采用滴管灌溉能夠促進(jìn)辣椒產(chǎn)量提高和水分高效利用。