王銀花，申麗霞，梁 鵬，陳建琦

(太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024)

由于當(dāng)前水資源日益緊缺，節(jié)水灌溉技術(shù)越來越受到重視。在2011年，深圳市微潤灌溉技術(shù)有限公司開發(fā)了一種新型的節(jié)水灌溉技術(shù)即微潤灌溉[1]。微潤灌溉技術(shù)是以半透膜為主要材料的軟管，以膜內(nèi)外水勢梯度為驅(qū)動，根據(jù)作物實(shí)際生長過程中的需水需要，連續(xù)供水[2]。微潤灌溉能有效減少地面水分蒸發(fā)，提高水分利用效率[3]。目前已有眾多學(xué)者對微潤灌溉條件下，各種蔬菜的生長發(fā)育和產(chǎn)量進(jìn)行了大量研究：不同的壓力水頭、管帶間距和埋深對蔬菜的土壤水分利用率、植株生長及產(chǎn)量有較大影響[4-10]。關(guān)于微潤灌溉的實(shí)際種植大多數(shù)在大棚中進(jìn)行，為了對微潤灌溉技術(shù)有更深刻的認(rèn)識，本試驗(yàn)在室外進(jìn)行，將微潤灌溉技術(shù)與室外種植技術(shù)相結(jié)合，試驗(yàn)選取辣椒作為研究對象，探究其在不同微潤灌溉處理下的植株生長情況，并設(shè)置普通灌溉為對照試驗(yàn)，為該技術(shù)日后的推廣應(yīng)用提供參考。

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，冬季嚴(yán)寒，夏季炎熱，氣溫年較差很大，常年降雨量主要集中在7月和8月。本試驗(yàn)從2017年5月7日至7月25日在室外種植箱中進(jìn)行，種植箱尺寸為100 cm×100 cm×75 cm(長×寬×高)的塑料箱，土壤初始含水率為27.43%。試驗(yàn)設(shè)備主要有高位水箱、種植箱、PE輸水管、微潤管和閥門等。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共6組處理，每種試驗(yàn)處理重復(fù)試驗(yàn)2次，一共設(shè)置12個種植箱。A～E處理均為5管布置，見圖1。每個種植箱從左到右平行等距布設(shè)1、2、3、4、5共5根微潤管，其中管距為25 cm，管埋深為20 cm。每箱定植4行辣椒苗，苗間距為25 cm，兩邊辣椒苗距離邊框12.5 cm。高位箱出水口處連接2根輸水管，分別為左右兩管，其中左管連接1、3、5號微潤管，右管連接2、4號微潤管。F處理為普通對照不布設(shè)微潤管，根據(jù)辣椒的生理狀態(tài)進(jìn)行定期定量澆水灌溉。辣椒移苗后，為了提高幼苗存活率，A～E處理雙管同時打開進(jìn)行灌水，同時F處理灌水16 L。5月14號開始，A～D處理關(guān)閉右管，同開左管，A處理和B處理每隔4 d換另一輸水管灌水，C處理和D處理每隔8 d換另一輸水管灌水，E處理雙管一直同開。辣椒的整個生長周期過程中，A～E處理高位水箱的閥門一直處于開啟的狀態(tài)。

1.3 數(shù)據(jù)測試方法

(1)辣椒生長狀況。定值8 d后開始測定辣椒生長狀況，每隔12 d測定一次株高、莖粗等指標(biāo)，在每個處理的每行辣椒中隨機(jī)選取3株長勢均勻的辣椒進(jìn)行測量，并取平均值。株高測定用精度為0.01的米尺測植株地上部分；莖粗測量選用精度0.01 cm的電子游標(biāo)卡尺對基部第2伸長節(jié)間中部最大直徑和最小直徑進(jìn)行測量，取平均值。

(2)植株鮮重及產(chǎn)量的測定。植株鮮重測量用電子秤測量，7月25日，每筐選擇4株辣椒測定果實(shí)產(chǎn)量，采用電子秤測量。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 株 高

不同處理辣椒株高隨種植后天數(shù)的變化趨勢見圖2。從圖2中可以看出，不同處理下，辣椒株高有所差異。各個處理的株高隨著時間的推移逐漸增加，前期除A處理外其他各個處理的株高沒有明顯差異，A處理株高明顯高于其他處理，說明辣椒生長初期，1 m壓力水頭和4 d輪灌周期最佳。究其原因辣椒前期植物需水量較少，故1 m水頭更優(yōu)，相比8 d的輪灌周期，4 d輪灌周期更能使辣椒根系區(qū)左右兩側(cè)均受到灌溉水濕潤。辣椒生長后期，B、D、E處理的株高生長發(fā)育明顯，而A、C、F處理的株高明顯低于其他處理。究其原因，辣椒生長后期需水量增加，壓力水頭對株高生長的影響也較明顯，相比之下1 m壓力水頭微潤管出水量較少，而F處理，雖根據(jù)植株生長情況進(jìn)行澆水，但土壤表面蒸發(fā)量大灌溉水利用系數(shù)較低，因此1.5 m的壓力水頭下辣椒生長更優(yōu)。最終結(jié)果表明水分過多過少均不利于辣椒生長。D處理的平均株高最高，且D處理株高在生長發(fā)育后期迅速增加，說明辣椒在后期開花結(jié)果，需水量增加，E處理雖雙管同開，但由于試驗(yàn)在室外進(jìn)行，除灌溉水之外還有自然降水，而太原降雨量主要集中在7、8月份，故雙管E處理的土壤含水率過高，反而不利于植株生長。

圖2 辣椒平均株高的變化Fig.2 The average height of pepper changes

2.2 莖 粗

根據(jù)試驗(yàn)過程中測得的辣椒株徑數(shù)據(jù)平均值進(jìn)行Excel表擬合得到圖3。從圖3中可以看出，不同處理對辣椒莖粗的發(fā)育有不同的影響，壓力水頭與輪灌周期對莖粗的影響與圖2平均株高的影響相似。各個處理的莖粗隨著時間的推移增加，前期除A處理外其他各個處理的株徑?jīng)]有明顯差異，且莖粗的增長較緩慢。辣椒種植44 d后，各處理莖粗的生長趨勢明顯且呈現(xiàn)小范圍的交替上升。最終，A、C、F處理的莖粗值最低。究其原因是辣椒生長中期植株生長迅速，故需水量較大，而A、C處理的壓力水頭較小，出水量少，故不能充分滿足辣椒后期生長發(fā)育的需求。最終D處理的平均莖粗值最高，且D處理莖粗在辣椒生長后期的生長趨勢最明顯。

僅辣椒株高和莖粗生長情況而言，1.5 m壓力水頭和8 d輪灌周期最有利于辣椒生長，故適當(dāng)增大壓力水頭有利于辣椒生長發(fā)育。

圖3 辣椒平均莖粗的變化Fig.3 The average diameter of pepper changes

2.3 植株鮮重

各處理不同時期的植株鮮重增長趨勢見圖4。由圖4可知隨著時間的推移不同處理下的植株鮮重單調(diào)遞增，種植前期，除了A處理，其他處理的植株鮮重沒有明顯差異，究其原因植株前期需水量較少。結(jié)合圖2、圖3可知，在辣椒生長前期，1 m壓力水頭，4 d輪灌周期有利于辣椒幼苗的生長。從種植32 d到試驗(yàn)完成，辣椒生長較快，植株鮮重呈直線上升趨勢且一直保持D處理>B處理>E處理>C處理。而F處理辣椒平均鮮重明顯低于其他各個處理，說明微潤灌溉不僅節(jié)水而且相對普通灌溉更有利于植株生長。同時在交替微潤灌溉條件下微潤管的壓力水頭為1.5 m時更有利于植株的生長發(fā)育。

圖4 植株鮮重變化Fig.4 Plant fresh weight changes

2.4 植株產(chǎn)量及灌溉水分生產(chǎn)率

各個處理最終單株產(chǎn)量見圖5。從圖5中可以看出，對比各個處理的產(chǎn)量，與植株生長趨勢大致相同。D處理的產(chǎn)量最高，B處理其次；對比A處理和B處理、C處理和D處理發(fā)現(xiàn)1.5 m壓力水頭下辣椒的長勢和產(chǎn)量均優(yōu)于1 m壓力水頭；F處理的產(chǎn)量最低。結(jié)合前面植株生長情況分析，辣椒產(chǎn)量和辣椒植株生長發(fā)育呈現(xiàn)一定的正相關(guān)。

圖5 單株平均產(chǎn)量對比Fig.5 Comparison of average yield per plant

表1為不同微潤灌溉處理和普通灌溉處理的灌溉水分生產(chǎn)率，雖E處理的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量值很高，但其灌水量也很高，故灌溉水分生產(chǎn)率較低。微潤灌溉處理的水分利用效率優(yōu)于普通試驗(yàn)下的水分利用效率。

3 結(jié) 論

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果與分析，得出如下結(jié)論。

表1 不同處理灌溉水分生產(chǎn)率Tab.1 The water use of efficiency of every process

(1)在室外種植前提下，微潤灌溉處理組1.5 m的壓力水頭相比1 m壓力水頭更有利于植物的生長發(fā)育，且產(chǎn)量和水分利用效率均高于1 m壓力水頭。

(2)由試驗(yàn)可知雖然微潤灌溉的灌水量可能高于普通灌溉，但對比作物的整個生長周期，微潤灌溉下的試驗(yàn)組的植株生長情況、最終的產(chǎn)量和水分利用效率均優(yōu)于普通灌溉，故與微潤灌溉在節(jié)水方面的優(yōu)勢并不矛盾。

(3)室外種植條件下，微潤管全開的微潤灌溉組，雖然產(chǎn)量很高，但灌溉水分生產(chǎn)率很低，僅高于普通對照組，究其原因相比大棚種植，室外種植會受到降雨量的影響，導(dǎo)致微潤管全開的試驗(yàn)組土壤含水率太高，反而不利于植株生長，且不利于提高灌溉水分生產(chǎn)率。

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