張栓堂，焦艷平，王福田，武蘭春，劉伊明

(1.河北省水利科學(xué)研究院，石家莊 050051；2.河北省農(nóng)業(yè)節(jié)水工程技術(shù)研究中心，石家莊 050051；3.國家半干旱農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，石家莊 050051)

許多研究表明，棚室生產(chǎn)中采用適用的灌水方式及科學(xué)的灌溉制度[1-6]，可以有效改善棚室生產(chǎn)環(huán)境，提高灌溉水利用效率，改善作物品質(zhì)，提高作物產(chǎn)量。國內(nèi)外許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，通過觀測作物冠層蒸發(fā)皿蒸發(fā)量，建立蒸發(fā)皿蒸發(fā)量與灌水量的關(guān)系，可以有效指導(dǎo)灌溉生產(chǎn)實(shí)踐。河北石家莊早春茬日光溫室滴灌，灌水周期為2 d，Φ20蒸發(fā)皿系數(shù)為0.8時(shí)，番茄的產(chǎn)量、品質(zhì)及灌溉水利用效率最為理想[7]。西北地區(qū)溫室內(nèi)Φ20蒸發(fā)皿系數(shù)為0.6時(shí)，甜瓜的株高、莖粗、總生物量、根冠比最優(yōu)[8]。 全面考慮甘蔗產(chǎn)量、品質(zhì)和灌溉利用效率，廣西地區(qū)甘蔗灌水量采用冠層Φ20蒸發(fā)皿系數(shù)1.0時(shí)效果最好[9]。櫻桃西紅柿日光溫室滴灌條件下，A級蒸發(fā)皿系數(shù)苗期0.1，開花坐果期0.65，盛果期1.76，盛果后期2.06最適用北京地區(qū)推廣使用[10]。

本研究通過采用覆膜滴灌、覆膜溝灌和傳統(tǒng)覆膜小畦田灌溉3種灌溉方式進(jìn)行試驗(yàn)，研究不同灌水方式以及不同蒸發(fā)皿系數(shù)的灌水量對作物生長及灌溉水利用效率的影響，不同灌水方式對對棚室環(huán)境的影響，為棚室番茄合理灌溉提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2013年8月-2014年1月在廊坊市永清縣農(nóng)戶合作社溫室內(nèi)進(jìn)行。位于北緯39°13′，東經(jīng)116°27′，海拔12 m，屬暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均降雨量547.6 mm左右，年均氣溫11.5 ℃，年均日照時(shí)數(shù)2 740 h，年均風(fēng)速3.0 m/s，無霜期183 d。溫室內(nèi)耕作層土壤質(zhì)地為沙壤土，土壤干密度為1.50 g/cm3，田間持水率0.173 m3/m3，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)為12.94 g/kg, 全氮0.89 g/kg，全磷0.89 g/kg，堿解氮50.40 mg/kg，速效磷17.65 mg/kg，速效鉀191.50 mg/kg。

1.2 材料與方法

供試番茄品種為荷蘭8號， 國外引進(jìn)無限粉紅番茄，中早熟品種。2013年8月20日移栽，緩苗后全部蹲苗，10月11日第一穗果徑2cm左右開始處理，10月27日開始采摘，2014年1月18日拉秧結(jié)束試驗(yàn)。番茄株高25 cm時(shí)使用線繩纏棵吊在溫室內(nèi)的鋼絲上，單干整枝，第一花序上有三四朵花開放時(shí)噴灑番茄靈(20～50 mg/kg) 。第一花序果長成正常大小時(shí)打掉其下老葉，留5-6穗果打頂。供試日光溫室室內(nèi)東西長72 m，南北寬10 m。溫室內(nèi)壟長9.2 m，壟高0.15 m，番茄株距0.33 m。試驗(yàn)設(shè)計(jì)包括膜下滴灌3個(gè)處理，膜下溝灌1個(gè)處理，傳統(tǒng)覆膜畦田灌作為對照。

(1)起壟覆膜方式。膜下滴灌起壟方式：壟肩寬60 cm，壟間距120 cm。地膜覆蓋壟肩，作物在壟肩中間兩側(cè)定植，一壟雙行作物，壟肩中間鋪設(shè)滴灌帶，滴頭間距0.3 m，滴頭流量2.4 L/h；覆膜溝灌起壟方式：壟肩寬60 cm，壟肩內(nèi)開溝，作物在壟溝兩側(cè)的壟肩上定植，一壟雙行作物，壟間距120 cm。地膜覆蓋壟肩。壟溝內(nèi)接受肥水供應(yīng)；傳統(tǒng)覆膜畦田灌溉起壟方式：壟肩寬40 cm，壟間距120 cm。地膜覆蓋壟肩，作物在壟肩兩側(cè)畦田邊定植，整個(gè)未覆膜的畦田田面接受水肥供應(yīng)。供試溫室布置試驗(yàn)栽培壟60壟，其中膜下滴灌36壟，膜下溝灌12壟，傳統(tǒng)覆膜畦灌12壟。3種起壟方式如圖1所示。

圖1 不同灌水方式的起壟模式

(2)灌水設(shè)計(jì)。番茄試驗(yàn)期內(nèi)，灌水量根據(jù)放置在番茄冠層頂部Φ20 cm標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量計(jì)算：

W=KcpAEp

(1)

式中：W為小區(qū)灌水量；Kcp為蒸發(fā)皿系數(shù)，本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)Kcp為0.8、1.0和1.2；A為小區(qū)面積；Ep為兩次灌水時(shí)間間隔內(nèi)的蒸發(fā)皿累積蒸發(fā)量，mm。

膜下滴灌處理設(shè)計(jì)包括3個(gè)灌水量處理，每個(gè)處理灌水量分別為室內(nèi)20 cm小型蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量的0.8倍(Ep0.8)、1.0倍(Ep1.0)、1.2倍(Ep1.2)，灌水周期設(shè)置為3 d。膜下溝灌和傳統(tǒng)畦田灌溉處理，每7～10 d灌一次水，灌水量為20 cm小型蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量的1.0倍(Ep1.0)。不同處理統(tǒng)一灌定植水和緩苗水10 mm后，第一穗果核桃大小后灌第一水20 mm，然后根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)開始處理，采收一個(gè)月前停止灌水。

本次對比試驗(yàn)布置在同一個(gè)溫室，為防止不同試驗(yàn)處理間空氣溫濕度的影響，膜下滴灌、膜下溝灌的試驗(yàn)布置在溫室西側(cè)，傳統(tǒng)畦田灌溉布置在溫室東側(cè)，利用塑料苫布膜在溫室中間建立一道苫布屏風(fēng)，用以保持溫室東西兩側(cè)溫濕度的相對獨(dú)立性。為防止不同試驗(yàn)處理間水分交換，在不同處理間的壟溝內(nèi)埋入50 cm深的塑料薄膜相隔。溫室灌溉系統(tǒng)由一套施肥過濾首部管道系統(tǒng)控制，不同處理間由水表、閘閥控制灌溉流量。

(3)施肥設(shè)計(jì)。不同處理的番茄追肥品種和追肥量保持一致。底肥為統(tǒng)一施用農(nóng)家肥7.5～12 萬kg/hm2+磷酸二銨750 kg/hm2；追肥為緩苗水施尿素75 kg/hm2，果實(shí)膨大后開始定量施肥，膜下滴灌3 d一次，每次15 kg/hm2尿素和24 kg/hm2硫酸鉀，膜下溝灌和傳統(tǒng)畦田灌溉根據(jù)灌溉周期長短計(jì)算每次施肥量，施肥量和膜下滴灌保持相同。

1.3 測試內(nèi)容與方法

(1)溫室內(nèi)氣溫、地溫、濕度。棚內(nèi)安裝地溫表、干濕度計(jì)，每日8∶00、14∶00、20∶00觀測。

(2)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量。室內(nèi)中央番茄冠層頂部放置可調(diào)節(jié)高度的 20 cm標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿，每日8∶00觀測蒸發(fā)量。

(3)負(fù)壓計(jì)讀數(shù)。棚內(nèi)滴灌帶下0.2 m深度處安裝真空表式負(fù)壓計(jì)，每日8∶00觀測讀數(shù)。

(4)番茄株高、葉面積。不同處理固定6株作物，每7 d測1次株高、所有葉片的葉長和葉寬，計(jì)算葉面積。

(5)番茄產(chǎn)量。每次采收后，產(chǎn)量稱重，計(jì)入表格。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的灌水量和土壤基質(zhì)勢的變化

2.1.1不同處理的灌水量

不同處理的單次灌水量如圖2所示，膜下滴灌分為3個(gè)灌水量處理，分別為0.8、1.0和1.2倍蒸發(fā)皿累計(jì)蒸發(fā)量，膜下溝灌和傳統(tǒng)覆膜畦田灌的灌水量為1.2倍蒸發(fā)皿累計(jì)蒸發(fā)量。整個(gè)試驗(yàn)期蒸發(fā)皿累計(jì)蒸發(fā)量為194 mm，日平均蒸發(fā)量為2.1 mm，蒸發(fā)皿3日累積最大蒸發(fā)量達(dá)到25.0 mm，3日累積最小蒸發(fā)量為1.0 mm。考慮移栽和灌溉處理開始的兩次灌水量，膜下滴灌3個(gè)處理累積灌水量分別為195.2、234和272.8 mm，膜下溝灌和傳統(tǒng)覆膜畦田灌的累計(jì)灌水量和Ep1.2滴灌處理相同。

圖2 不同處理灌水量變化趨勢

2.1.2不同處理土壤基質(zhì)勢變化情況

圖3為不同處理栽培行內(nèi)株間20 cm 深度處土壤基質(zhì)勢的變化過程。溫室內(nèi)土壤水分不受降雨的影響，土壤基質(zhì)勢完全受灌溉水分的控制。5個(gè)灌水方式和處理的土壤基質(zhì)勢的最低值都為-10～-25 kPa，對于沙壤土和壤土而言，土壤含水量均屬于較高狀態(tài)。但由于覆膜滴灌屬于高頻小流量灌水方式，每3 d為1個(gè)灌水周期，土壤水分一致處于較高的水勢狀態(tài)，利于作物對水分需求。膜下溝灌和傳統(tǒng)覆膜畦田灌溉采用6～10 d的灌水周期，20 cm深度處土壤基質(zhì)勢較覆膜滴灌有所降低，土壤水分出現(xiàn)干濕交替的現(xiàn)象，在一定程度可能影響了番茄的生長發(fā)育。

圖3 不同處理土壤基質(zhì)勢變化

2.2 不同處理溫室內(nèi)環(huán)境變化

2.2.1不同處理對溫室地溫的影響

圖4中所示為覆膜滴灌、覆膜溝灌和覆膜畦田灌3種灌水方式下8∶00、14∶00和20∶00栽培壟上10 cm深度處地溫的變化情況。從圖4中可以看出，在每日的08∶00、14∶00和20∶00這3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，與溝灌和畦田灌比較，滴灌處理并沒有明顯提高溫室地溫。3種灌水方式下，溫室地溫的變化規(guī)律幾乎相同，8∶00地溫最低，20∶00地溫次之，14∶00地溫最高。整個(gè)生育期，3種灌水方式的地溫保持在14～28 ℃，定植初期溫室內(nèi)地溫偏高，隨著室外自然氣溫降低，室內(nèi)地溫逐漸降低，番茄整個(gè)生育期內(nèi)溫室地溫基本屬于番茄生育期適宜地溫范圍。

圖4 不同處理溫室內(nèi)地溫的變化

2.2.2不同處理對溫室空氣濕度的影響

圖5中所示為膜下灌溉(膜下滴灌和膜下溝灌)與膜外畦田灌兩類灌水模式下08∶00、14∶00和20∶00溫室內(nèi)不同隔斷內(nèi)空氣濕度的變化情況。從圖5中可以看出，在每日的08∶00、14∶00和20∶00這3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，與膜下灌溉比較，由于在裸露的小畦田內(nèi)采用地面灌溉方式，傳統(tǒng)覆膜地面畦田灌明顯導(dǎo)致室內(nèi)空氣濕度增加。另外，番茄整個(gè)生育期，所有處理的溫室內(nèi)濕度大部分都處于50%～100%，生育后期室內(nèi)濕度偏高。冬季溫室濕度增加，會引起番茄病蟲害的發(fā)作，影響番茄生長及商品品質(zhì)。

圖5 不同處理溫室內(nèi)空氣濕度的變化

2.3 不同處理對番茄生長的影響

2.3.1不同灌水方式對番茄株高的影響

圖6表示不同灌水處理番茄株高隨時(shí)間的變化過程?？梢钥闯?，在番茄的整個(gè)生育期內(nèi)，所有處理的株高變化趨勢相似，隨著生育期的推進(jìn)，株高不斷增加，生長早期增加迅速，中后期由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)變?yōu)樯成L為主，植株第五花序后開始打頂，株高生長緩慢。灌水量越多，番茄株高越高，但不同處理之間株高差異不顯著。

圖6 不同灌水處理番茄株高的變化

2.3.2不同灌水方式對番茄葉面積的影響

從圖7中可以看出，不同處理的葉面積發(fā)展動(dòng)態(tài)基本一致，隨生育期的不斷推移而增加。8月20日番茄移栽緩苗后，植株緩慢生長。10月上旬和中旬，植株進(jìn)入快速生長階段，枝繁葉茂。10月下旬，隨著老葉的摘除以及打頂摘心，葉面積增加緩慢。不同灌水處理之間，Ep1.2和Ep1.0處理的葉面積指數(shù)高于其他處理。

圖7 不同水處理番茄葉面積指數(shù)的變化

2.4 不同處理對番茄產(chǎn)量、灌溉水利用效率的影響

從表1中可以看出，不同處理番茄產(chǎn)量沒有隨著灌水量的增加直線提高，覆膜滴灌Ep1.2處理產(chǎn)量低于覆膜滴灌Ep1.0處理產(chǎn)量，但二者之間差異不顯著。相同灌水量下，膜下滴灌產(chǎn)量最高，傳統(tǒng)覆膜溝灌產(chǎn)量最低，三者之間差異顯著(P=在秋冬茬口的日光溫室內(nèi)，與膜下溝灌和傳統(tǒng)覆膜畦田灌溉比較，覆膜滴灌一定程度降低了溫室濕度，保持了土壤水分一直處于較高的水勢范圍，使番茄產(chǎn)量和灌溉水利用效率達(dá)到最高。采用覆膜滴灌時(shí)，灌水周期為3 d，蒸發(fā)皿系數(shù)取1.0時(shí)，產(chǎn)量和灌溉水利用效率最高，推薦作為該茬口番茄滴灌的灌溉制度技術(shù)指標(biāo)。

表1 不同處理番茄產(chǎn)量和灌溉水利用效率

0.05)。不同處理中，膜下滴灌Ep1.0灌溉水利用效率最高，膜下滴灌Ep0.8次之。傳統(tǒng)覆膜畦田灌灌溉水利用效率最低。

3 結(jié) 語

采用覆膜滴灌技術(shù)，不僅是安裝滴灌管(帶)進(jìn)行滴水灌溉，還必須相應(yīng)改變傳統(tǒng)的起壟耕作模式，加大傳統(tǒng)耕作的壟肩寬度，把種苗從壟肩兩側(cè)播種或移栽轉(zhuǎn)移到壟肩上部滴灌帶兩側(cè)，保證根系層土壤最大保水保肥能力和根系的最佳吸水吸肥狀態(tài)，提高水肥利用效率，從而達(dá)到節(jié)水、省肥、省工、提質(zhì)增效。

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