干旱地區(qū)膜下滴灌技術(shù)甜瓜種植模式試驗(yàn)研究

程　靜　蘇孝敏　張晨辰

(浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江杭州　311231)

干旱地區(qū)膜下滴灌技術(shù)甜瓜種植模式試驗(yàn)研究

程靜蘇孝敏張晨辰

(浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江杭州311231)

本文通過(guò)田間試驗(yàn)，探索干旱地區(qū)甜瓜由傳統(tǒng)起壟滴灌種植變?yōu)槠降氐喂喾N植的可行性。同時(shí)，探討與滴灌相適宜的植株密度以及經(jīng)濟(jì)的滴灌帶布置方式，以提高甜瓜種植的經(jīng)濟(jì)效益。本文可為類似地區(qū)推廣平地滴灌技術(shù)提供借鑒。

干旱地區(qū);膜下滴灌技術(shù);種植模式;試驗(yàn)研究

中國(guó)西北干旱地區(qū)夏季氣溫高、日照充足、輻射量大，是厚皮甜瓜的傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)和主要生產(chǎn)基地之一。當(dāng)?shù)囟嗖捎闷饓鸥材さ脑耘嗄Ｊ?，甜瓜莖蔓生長(zhǎng)在壟上;壟間溝用于溝灌灌水。起壟覆膜溝灌栽培方式田間勞動(dòng)力投入較大，同時(shí)，使用溝灌的灌水模式，水的利用率較低，會(huì)造成水資源大量浪費(fèi)。

滴灌節(jié)水技術(shù)與溝灌相比，不僅降低需水量，提高水分利用效率［4-5］，同時(shí)，能夠提高甜瓜產(chǎn)量［2-3］，尤其在砂性土壤中種植甜瓜時(shí)，應(yīng)用滴灌系統(tǒng)能夠增大果實(shí)體積、提高商品產(chǎn)量，并且能夠較早收獲果實(shí)，提前上市，提高其經(jīng)濟(jì)效益［6-7］。

近幾年，在中國(guó)西北干旱區(qū)應(yīng)用的甜瓜膜下滴灌，是在傳統(tǒng)起壟覆膜栽培基礎(chǔ)上，在膜下每行作物旁鋪設(shè)一條滴灌帶灌水(“一管一行”)進(jìn)行灌溉，該方法可使甜瓜產(chǎn)量比溝灌增產(chǎn)47.90%，并降低44.50%的灌水量［8］。

本文探索干旱地區(qū)甜瓜種植滴灌技術(shù)和由傳統(tǒng)起壟滴灌種植變?yōu)槠降氐喂喾N植的可行性，同時(shí)，探討與滴灌相適宜的植株密度及經(jīng)濟(jì)的滴灌帶布置方式，旨在降低田間勞動(dòng)強(qiáng)度，減少毛管數(shù)量，降低滴灌系統(tǒng)投資，提高甜瓜種植的經(jīng)濟(jì)效益。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概述

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)石羊河流域農(nóng)業(yè)與生態(tài)節(jié)水試驗(yàn)站位于甘肅省武威市涼州區(qū)(37°57'20″N，102°50'50″E)，屬于典型的內(nèi)陸荒漠氣候區(qū)，海拔1581m，多年平均年降水量?jī)H為164.40mm。土壤特性參數(shù)及其肥力水平見(jiàn)表1。灌溉水源為地下水，地下水埋深達(dá)25～30m。地下水礦化度0.71g/L。

2013年4—8月，該站對(duì)干旱地區(qū)甜瓜種植滴灌技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

表1　土壤特性參數(shù)及肥力水平

2008—2013年，該地區(qū)甜瓜生長(zhǎng)季節(jié)各月的平均溫度、降雨量和蒸發(fā)量如表2所示。由表2可看出，2013年甜瓜生育期各月平均氣溫、蒸發(fā)量和降雨量與多年平均值較接近，說(shuō)明2013年氣候具有代表性。

表2　試驗(yàn)?zāi)昱c歷史年份甜瓜生育期氣象數(shù)據(jù)

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理設(shè)置

試驗(yàn)設(shè)置8個(gè)不同株行距配置的平地種植處理(一條滴灌帶控制兩行作物，即“一管兩行”)和1個(gè)對(duì)照處理CK(起壟種植方式且“一管一行”)，分別用“株距—窄行距—寬行距”來(lái)表示各處理，如表3所示。

表3　試　驗(yàn)　處　理

所有處理均采用膜下滴灌，各生育期均采用土壤含水量上、下限控制灌水(如表4)。苗期以20cm處土壤含水率控制灌水，其他生育階段以地面以下40cm處土壤含水率控制灌水，當(dāng)土壤含水量降低到灌水下限時(shí)開(kāi)始灌水，灌到灌水上限，灌水量由水量平衡方程確定。

表4　生育期灌水上下限

甜瓜采用南北行種植，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)和寬均為5m。滴灌帶直徑16mm，滴頭間距30cm，滴頭額定流量2.74L/h。甜瓜種植方式及滴管帶布置情況見(jiàn)圖1。試驗(yàn)小區(qū)及管道布置如圖2所示。

圖1　甜瓜種植方式與滴管帶布置

圖2　試驗(yàn)小區(qū)及管道布置

1.3農(nóng)藝措施

2013年5月1日，采用大田直播的方式播種。所有試驗(yàn)小區(qū)施肥、除草，修剪等均保持一致:播種前施廄肥37.50t/hm2、尿素230kg/hm2、磷酸二銨255kg/hm2、硫酸鉀480kg/hm2;果實(shí)膨大期施用瓜類專用液體肥225kg/hm2。

1.4測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1土壤含水率

使用土壤水分測(cè)量系統(tǒng)監(jiān)測(cè)土壤含水率變化。在每個(gè)處理中心植株的株間、窄行間和寬行間各布設(shè)一根TRIME管，如圖3所示。每隔3天測(cè)量2次，并在灌水和降雨前后加測(cè)，測(cè)量深度0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm。

圖3　TRIME-TDR探管布設(shè)

1.4.2產(chǎn)量

果實(shí)成熟以后，每個(gè)小區(qū)分別收獲果實(shí)，稱量每個(gè)果實(shí)的重量。

2　結(jié)果與討論

2.1灌水量

各處理灌水日期和灌水量如表5所示。CK處理灌水4次，其他灌水處理灌水4～7次。各處理的總灌水量在92～144.4mm之間。

2.2甜瓜果實(shí)數(shù)、單果重和產(chǎn)量

各處理的產(chǎn)量、單果重、果實(shí)和商品產(chǎn)量如表6所示。

表5　各處理灌水日期和灌水量

表6　不同處理產(chǎn)量、單果重及果實(shí)個(gè)數(shù)

續(xù)表

2.2.1果實(shí)數(shù)

從表6可以看出，所有平地種植的處理產(chǎn)量均顯著高于 CK50-40-120。植株密度在中等水平的處理T40-40-120的產(chǎn)量最高，為83.15t/hm2，與密度最小的平地處理T50-40-120和CK50-40-120的產(chǎn)量形成顯著差異，分別比T50-40-120和對(duì)照處理CK50-40-120的產(chǎn)量增加17%和38%。在平地種植處理中，隨著植株密度的增加，產(chǎn)量先增大后減小，兩者呈二次曲線關(guān)系。密度在31000～41000株/hm2之間能夠獲得較高的產(chǎn)量，如圖4(a)所示。

植株密度的提高，顯著提高了果實(shí)數(shù)，二者呈線性關(guān)系，如圖4(b)所示。平地種植處理T50-40-120與同密度的對(duì)照處理CK50-40-120的果實(shí)數(shù)雖然無(wú)統(tǒng)計(jì)上的顯著差異，但果實(shí)數(shù)比CK提高了9.50%。單果重與植株密度有呈負(fù)線性相關(guān)關(guān)系的趨勢(shì)(相關(guān)系數(shù)為0.59)，如圖4(c)所示。

圖4　果實(shí)個(gè)數(shù)、單果重、產(chǎn)量與植株密度的關(guān)系

2.2.2單果重

當(dāng)窄行距為40cm，寬行距為120cm時(shí)(T50-40-120，T40-40-120和 T30-40-120三個(gè)處理)，株距從50cm減少到40cm時(shí)，產(chǎn)量有顯著增加，但當(dāng)株距從50cm減小到30cm時(shí)，雖然顯著提高了果實(shí)數(shù)，但明顯減小了單果重，產(chǎn)量反而降低。

當(dāng)窄行距為30cm，寬行距為120cm時(shí)(T50-30-120，T40-30-120和 T30-30-120三個(gè)處理)，株距從50cm減少到40cm時(shí)，果實(shí)數(shù)、單果重和產(chǎn)量沒(méi)有顯著變化，但株距從50cm減少到30cm時(shí)，果實(shí)數(shù)雖然顯著增加，單果重顯著減小，產(chǎn)量沒(méi)有顯著增加。這可能是由于株距或窄行距小于40cm時(shí)，會(huì)造成植株葉片之間相互遮擋，從而影響對(duì)光能的利用，對(duì)果實(shí)發(fā)育不利。

當(dāng)株距和窄行距相同(T50-40-120、T50-40-100和T50-40-80三個(gè)處理)，寬行距從120cm減小到100cm時(shí)，果實(shí)數(shù)、單果重和產(chǎn)量均沒(méi)有顯著變化，但當(dāng)寬行距從120cm減小到80cm時(shí)，果實(shí)數(shù)顯著增加，單果重沒(méi)有顯著減小，但產(chǎn)量顯著增加。

2.2.3商品產(chǎn)量

《甜瓜標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)》［9］中對(duì)甜瓜分類的建議為:單果重大于 1.50kg的為商品瓜，單果重小于1.50kg的為次品瓜。舍棄重量小于1.50kg的果實(shí)，重新統(tǒng)計(jì)果實(shí)個(gè)數(shù)、平均單果重，計(jì)算出商品產(chǎn)量(見(jiàn)表4)，當(dāng)密度為高于 41 685株/hm2時(shí)，單果重小于1.50kg。商品產(chǎn)量與植株密度呈二次曲線關(guān)系(如圖4(d)所示)，密度控制在28 590～33345株/hm2之間能夠獲得較高的商品產(chǎn)量。

2.3耗水量

作物耗水量由水量平衡公式計(jì)算:

式中ET——時(shí)段內(nèi)耗水量，mm;

ΔW——時(shí)段內(nèi)土壤儲(chǔ)水變化量，mm(80cm深度內(nèi)土壤儲(chǔ)水量的變化量);P——時(shí)段內(nèi)有效降雨量，mm;I——時(shí)段內(nèi)灌溉水量，mm;K——時(shí)段內(nèi)地下水補(bǔ)給量，mm(試驗(yàn)點(diǎn)地下水埋深超過(guò)30m，忽略地下水補(bǔ)給量);S——時(shí)段內(nèi)深層滲漏量，mm(本次試驗(yàn)對(duì)于深層滲漏量不予考慮)。

2.3.1總耗水量

各處理生育期內(nèi)甜瓜總耗水量如圖5所示。

圖5　耗水量與植株密度的關(guān)系

各處理的生育期總耗水量與植株密度呈二次曲線關(guān)系，密度在41 685～44 460株/hm2時(shí)，耗水量達(dá)到最大。密度最小的CK和同密度的處理T50-40-120生育期總耗水量最低。

2.3.2各生育期日均耗水量

213年5月1日開(kāi)始播種甜瓜，5月8日開(kāi)始陸續(xù)出苗，5月18日進(jìn)入苗期，8月5日進(jìn)入成熟期，8月16日全部采收完畢。甜瓜的苗期、伸蔓期、開(kāi)花坐果期、果實(shí)膨大期和成熟期的時(shí)段分別為5月18—6月5日、6月6—21日、6月22—7月8日、7月9—8月4日和8月5—16日。各生育期日均耗水量如圖6所示。

圖6　各生育期日均耗水量

各處理不同生育期的日均耗水量呈現(xiàn)出相同的規(guī)律。以T50-40-120為例，表現(xiàn)為:苗期(0.98mm/d)＜成熟期(1.40mm/d)＜伸蔓期(2.04mm/d)＜開(kāi)花坐果期(3.10mm/d)＜果實(shí)膨大期(4.49mm/d)。

2.3.3作物系數(shù)

根據(jù)2013年生育期的氣象資料，利用 Penman-Monteith公式計(jì)算參考作物蒸發(fā)蒸騰量ET0。以產(chǎn)量最高的T40-40-120生育期作物耗水量作為Etc，計(jì)算作物系數(shù)Kc。苗期、伸蔓期、開(kāi)花坐果期、果實(shí)膨大期和成熟期的作物系數(shù)分別為 0.25、0.44、0.74、1.13、0.52。為與FAO56提供的地面灌溉條件下瓜類作物系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，將生育期劃分為前期、中期和后期，本試驗(yàn)甜瓜中期、后期作物系數(shù)分別比FAO56的甜瓜推薦值低20%、30.7%，前期、中期和后期分別比FAO56的西瓜推薦值低37.50%、16%、30.70%，如表7所示，主要原因是:①FAO56分冊(cè)中采取的是地面灌溉，而本試驗(yàn)的灌水方式為膜下滴灌，有效減小了棵間無(wú)效土壤蒸發(fā)量，水分利用率高;②試驗(yàn)中同時(shí)采取了地膜覆蓋，進(jìn)一步減小地表蒸發(fā);③本試驗(yàn)的氣候條件與FAO56分冊(cè)中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)有所不同，試驗(yàn)區(qū)處在中國(guó)西北內(nèi)陸干旱區(qū)，而FAO56分冊(cè)的推薦值適用于半濕潤(rùn)氣候地區(qū)。

表7　作物系數(shù)

2.4產(chǎn)量與耗水量的關(guān)系

如圖7a所示，甜瓜產(chǎn)量與生育期總耗水量之間呈二次曲線關(guān)系，耗水量為252mm左右時(shí)達(dá)到最高產(chǎn)量83.15t/hm2(T40-40-120)。

所有平地種植處理的水分生產(chǎn)效率均高于對(duì)照處理CK。密度處于中等水平的處理T40-40-120水分生產(chǎn)效率最大，為 32.86kg/m3，比對(duì)照處理 CK高24.9%。密度最小的處理T50-40-120在平地處理中水分生產(chǎn)效率最低，為30.03kg/m3。水分生產(chǎn)效率與植株密度呈二次曲線關(guān)系的趨勢(shì)，如圖7(b)所示。

圖7　耗水量與產(chǎn)量、植株密度與水分生產(chǎn)效率的關(guān)系

3　結(jié)論

在干旱地區(qū)，將壟作滴灌改為平地種植滴灌不會(huì)影響甜瓜產(chǎn)量，并且降低了起壟的人工勞動(dòng)力成本。同時(shí)，提高密度和采用“一管兩行”模式比“一管一行”模式大幅度減小了田間毛管數(shù)量，降低了滴灌系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)投入。

平地種植甜瓜的果實(shí)個(gè)數(shù)與植株密度呈正線性相關(guān)關(guān)系，而單果重與植株密度呈負(fù)線性相關(guān)關(guān)系。甜瓜的產(chǎn)量與植株密度呈二次曲線關(guān)系，密度為31 260株/hm2的處理T40-40-120產(chǎn)量最高達(dá)83.15 t/hm2。當(dāng)密度高于41 685株/ hm2后，會(huì)對(duì)果實(shí)發(fā)育產(chǎn)生不利影響，單果重低于1.50kg，屬于次品瓜范圍。

生育期總耗水量與植株密度及產(chǎn)量均呈二次曲線關(guān)系。水分生產(chǎn)效率與植株密度、產(chǎn)量與耗水量呈二次曲線關(guān)系，處理T40-40-120獲得了最大的水分生產(chǎn)效率。

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Experimental Study on Dripping Irrigation Technology Melon Cropping Patterns

CHENG Jing，SU Xiaomin，ZHANG Chenchen
(Zhejiang Tongji Vocational College of Science and Technology，Hangzhou311231，China)

Feasibility of changing melon in dry area from traditional ridge dripping cropping into flat ground dripping cropping is explored in the paper through field experiment.Meanwhile，plant density suitable for dripping and economic dripping belt layout mode are discussed，thereby improving economic benefits of melon cropping.The paper can provide reference for promoting flat ground dripping technique in similar areas.

dry area;dripping irrigation technology under membrane;planting mode;experimental study

S275

:A

:2096-0131(2015)01-0057-07