不同微潤(rùn)灌溉處理方式對(duì)溫室辣椒生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率的影響

康小平，樊毅，李勁，王君勤，李俊波

(1.四川省水利科學(xué)研究院，成都，610072；2.四川省都江堰水利發(fā)展中心東風(fēng)渠管理處，成都，610081)

0 引言

微潤(rùn)灌溉作為近年研發(fā)出的一種新型高效的根部微灌技術(shù)，它將半透膜技術(shù)引入農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域，利用半透膜的透水原理擬合生物半透膜的吸水過(guò)程，將水緩慢地滲入到作物根區(qū)完成灌溉[1]，微潤(rùn)灌溉模擬植物24h不間斷吸水過(guò)程，以連續(xù)灌溉方式不停地向作物根系供應(yīng)適量水分，使植物吸水過(guò)程與田間灌溉過(guò)程實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的同步性，灌水量與植物耗水量相匹配，實(shí)現(xiàn)無(wú)脅迫灌溉，改善作物品質(zhì)和產(chǎn)量，該技術(shù)已成為國(guó)際領(lǐng)先的仿生型連續(xù)灌溉系統(tǒng)[2-3]。

薛萬(wàn)來(lái)、牛文全等[4]通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)在微潤(rùn)灌溉土壤水分分布方面做了相應(yīng)研究；張立坤[5]對(duì)微潤(rùn)灌條件下大棚娃娃菜試驗(yàn)研究，認(rèn)為微潤(rùn)灌水器在大棚蔬菜灌溉應(yīng)用中具有節(jié)水增產(chǎn)的效果；張群、陳天博等[6-7]分別對(duì)馬鈴薯、番茄等作物在微潤(rùn)灌溉下生長(zhǎng)的影響進(jìn)行的研究得出類似結(jié)論。

關(guān)于微潤(rùn)灌溉條件下溫室辣椒相關(guān)的研究鮮有報(bào)道。微潤(rùn)灌溉技術(shù)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)能量為水位能和土壤勢(shì)能，不需動(dòng)力設(shè)備，抗堵塞性能強(qiáng)，運(yùn)行成本較低，且能改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境，具有較高的節(jié)水效益[8]。本研究擬從微潤(rùn)灌溉在溫室大棚內(nèi)的應(yīng)用入手，研究不同微潤(rùn)灌溉處理方式對(duì)溫室辣椒生長(zhǎng)生產(chǎn)及水分利用的影響，對(duì)提高溫室辣椒的產(chǎn)量和節(jié)水技術(shù)的推廣與應(yīng)用都具有重要意義。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)基地基本情況

本試驗(yàn)于2019年7-11月在四川省水利科學(xué)研究院試驗(yàn)基地的日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地區(qū)累年平均氣溫16.1℃，累年平均無(wú)霜期279d。試驗(yàn)水源為當(dāng)?shù)刈詠?lái)水，通過(guò)自來(lái)水管網(wǎng)供水，水源存蓄在設(shè)置的3個(gè)不同高度的水箱內(nèi)。試驗(yàn)地土壤為細(xì)質(zhì)壤土，土層厚40cm。經(jīng)測(cè)驗(yàn)，土壤容重為1.21g/cm3，田間持水量為21.1%。土壤為新土，無(wú)肥力，經(jīng)前期整地，施有機(jī)基肥500kg/畝，肥料有機(jī)質(zhì)含量≥45%，N+P2O5+K2O≥5%，有效活菌數(shù)≥2億/g；施15-15-15復(fù)合肥27kg/畝，總養(yǎng)分≥45%，硫含量≥10%。經(jīng)整地后檢測(cè)，土壤基礎(chǔ)肥力見表1。

表1 土壤基礎(chǔ)肥力

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)在日光溫室內(nèi)種植辣椒，品種為線椒(又稱“二荊條”)，種植片區(qū)分為三個(gè)同等大小的種植小區(qū)，長(zhǎng)寬均為8m×5m，小區(qū)間用塑料膜相互隔離，以防止水分和養(yǎng)分串流。每個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)灌水水箱，水箱高度分別為2m、3m、4m，3個(gè)灌水壓力小區(qū)分別為L(zhǎng)2、L3、L4。每個(gè)單元設(shè)置4個(gè)試驗(yàn)小組，每個(gè)小組面積為8m2，變量因素為氮肥量，磷肥和鉀肥不變(P2O5：180kg/hm2；K2O：270kg/hm2)，氮肥量分別為低肥L(N：216kg/hm2)、中肥M(N：270 kg/hm2)、高肥H(N：324kg/hm2)。另設(shè)一個(gè)對(duì)照小組CK，只施鉀肥和磷肥(P2O5：180kg/hm2；K2O：270kg/hm2)。每個(gè)小組為一壟，每壟埋設(shè)兩根微潤(rùn)管帶，每根灌溉帶長(zhǎng)8m，埋深15cm，壟寬100cm，壟間距30cm，每壟種植2行作物，種植行距50cm，株距40cm。試驗(yàn)方案見表2。

表2 試驗(yàn)方案

1.3 數(shù)據(jù)測(cè)試分析方法

(1)土壤含水率測(cè)定。采用TDR土壤水分儀測(cè)定，定點(diǎn)測(cè)量，每個(gè)試驗(yàn)小組3個(gè)重復(fù)點(diǎn)，測(cè)定時(shí)間為每隔10d測(cè)定一次。

(2)植株株高測(cè)定。株高采用人工測(cè)定，各處理小組選擇三株定點(diǎn)測(cè)量，測(cè)定周期為各生育期分別測(cè)定一次。

(3)辣椒產(chǎn)量測(cè)定。自作物采收開始至結(jié)束，每隔5d對(duì)成熟度一致的果實(shí)進(jìn)行采收并稱重，待完全收獲之后，統(tǒng)計(jì)匯總每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的果實(shí)總重量。

(4)采用DPS軟件中Duncan’s新復(fù)極差法和Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水壓力及施肥量對(duì)辣椒農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 以灌水壓力為變量

對(duì)比相同施肥量處理下不同灌溉水位處理的植株株高變化。由表3可知，辣椒株高在苗期時(shí)，各處理之間差異均不顯著(P≥0.05)；花期時(shí)，L處理下L2、L3、L4之間差異不顯著(P≥0.05)，M、H和CK處理下，L4顯著高于L2(P<0.05)，其他處理間差異不顯著(P≥0.05)；果期時(shí)，L處理下L2、L3、L4之間差異不顯著(P≥0.05)，M、H和CK處理下，L4顯著高于L2(P<0.05)，其他處理間差異不顯著(P≥0.05)。

綜上所述，當(dāng)灌水壓水頭越高，辣椒植株株高越高，其中，M、H處理下，花期和果期灌水水位越高，株高能顯著提高(P<0.05)。

2.1.2 以施肥量為變量

對(duì)比相同灌溉水位下不同施肥量處理的植株株高變化。由表3可知，辣椒株高在苗期時(shí)，L2、L3、L4處理下，所有處理間差異均不顯著(P≥0.05)，各灌水壓力下均為M處理最高；在花期時(shí)，L2處理下，M處理顯著高于CK處理(P<0.05)，其他處理間差異不顯著(P≥0.05)，其中L2M處理最高；L3處理下，M處理顯著高于CK處理(P<0.05)，其他處理間差異均不顯著(P≥0.05)，其中L3M處理最高；L4處理下，所有處理間差異均不顯著(P≥0.05)，其中L4H處理最高；在果期時(shí)，L2處理下，M處理顯著高于CK處理(P<0.05)，其他處理間差異不顯著(P≥0.05)，其中L2M處理最高；L3處理下，各處理間差異均不顯著(P≥0.05)，其中L3M處理最高；L4處理下，各處理間差異均不顯著(P≥0.05)，其中L4M、L4H處理最高。

綜上所述，當(dāng)灌水水位相同時(shí)，辣椒植株株高在中等肥力(M)處理下最高，且在花期時(shí)的L2、L3處理下，較對(duì)照組差異顯著(P<0.05)，但果期時(shí)，雖M處理仍生長(zhǎng)最好，但與其他處理差異不顯著(P≥0.05)。

表3 不同灌水壓力及施肥量下辣椒各生育期株高差異顯著性分析

2.2 不同灌水壓力下土壤含水率的動(dòng)態(tài)變化

本試驗(yàn)微潤(rùn)管帶埋深15cm，在土壤中形成的濕潤(rùn)體為直徑20cm左右的濕潤(rùn)體。根據(jù)圖1(a)-(d)觀察，各肥力處理下，苗期時(shí)，其蒸騰蒸發(fā)的作用較弱，土壤水分隨著灌溉有所增加；當(dāng)植株進(jìn)入花期，植株蒸騰蒸發(fā)強(qiáng)度開始增強(qiáng)，對(duì)土壤水分的吸收逐漸增大，導(dǎo)致土壤含水率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。第一穗果收獲后，植株進(jìn)入了第二穗果的發(fā)育期，土壤含水率有所回升；當(dāng)?shù)诙牍_花坐果后，植株對(duì)土壤水分的吸收再次增強(qiáng)，土壤含水率逐漸降低。另外，各施肥處理下，L4的土壤含水率的變化幅度最大，原因是高水位處理下，微潤(rùn)管帶的出水流量最大，植株生長(zhǎng)更為茂盛，生長(zhǎng)過(guò)程中其蒸騰蒸發(fā)強(qiáng)度更高，對(duì)土壤水分的吸收更強(qiáng)，因此，土壤含水率的變化幅度最大。

(a)低肥(L)處理下土壤水分變化 (b)中肥(M)處理下土壤水分變化

(c)高肥(H)處理下土壤水分變化 (d)對(duì)照(CK)處理下土壤水分變化

2.3 不同灌水壓力及施肥量對(duì)辣椒產(chǎn)量的影響

2.3.1 以灌水壓力為變量

由表4和圖2可知，低肥(L)處理下，L4處理的畝均產(chǎn)量比L2、L3分別高38.74%、11.70%，差異顯著(P<0.05)；中肥(M)處理下，L4處理的畝均產(chǎn)量比L2、L3分別高39.21%、10.72%，差異顯著(P<0.05)；高肥(H)處理下，L4處理的畝均產(chǎn)量比L2、L3分別高22.49%、11.74%，差異顯著(P<0.05)；對(duì)照(CK)處理下，L4處理的畝均產(chǎn)量比L2、L3分別高28.25%、17.34%，差異顯著(P<0.05)；對(duì)比L、M、H和CK處理下辣椒在不同灌水壓力下的產(chǎn)量，均呈現(xiàn)灌水壓力提高，產(chǎn)量顯著增加的規(guī)律，原因是灌水壓力越高，微潤(rùn)管帶的出水量越高，作物蒸騰蒸發(fā)作用越強(qiáng)，因此作物產(chǎn)量越高。

2.3.2 以施肥量為變量

由表4和圖2可知，L2處理下，H處理的產(chǎn)量顯著高于L、M、CK處理(P<0.05)，分別高17.01%、8.60%、26.41%；L3處理下，M處理的產(chǎn)量顯著高于L、H、CK處理(P<0.05)，分別高9.06%、5.61%、33.90%；L4處理下，M處理的產(chǎn)量顯著高于L、H、CK處理(P<0.05)，分別高8.11%、4.66%、26.35%。經(jīng)比較，L、M、H處理的產(chǎn)量均顯著高于CK處理(P<0.05)，說(shuō)明增施氮肥對(duì)辣椒有顯著的增產(chǎn)效果。除L2處理下，為H處理的產(chǎn)量最高外，L3、L4灌水壓力下，均為M處理的產(chǎn)量顯著高于其他處理，分析認(rèn)為M處理為最佳氮肥施用量，其中L4M的產(chǎn)量最高，為35830kg/hm2。

表4 不同灌水壓力及施肥量下辣椒產(chǎn)量差異顯著性分析

圖2 不同施肥處理下各灌水壓力的辣椒產(chǎn)量差異顯著性分析柱狀

2.4 不同微潤(rùn)灌溉處理方式對(duì)辣椒水分生產(chǎn)率的影響

由表5可知，對(duì)比不同灌水壓力及施肥量下辣椒產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率，L2處理下，均H處理的水分生產(chǎn)率最高，且顯著高于L、M、CK處理(P<0.05)；L3處理下，M處理的水分生產(chǎn)率最高，且顯著高于L、H、CK處理(P<0.05)；L4處理下，M處理的水分生產(chǎn)率最高，顯著高于L、CK處理(P<0.05)，但是與H處理差異不顯著。比較L2、L3、L4處理的整體灌水量、產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率可知，灌水量和產(chǎn)量與灌水壓力成正比，但水分生產(chǎn)率卻成反比，說(shuō)明產(chǎn)量越高并不一定水分利用效率也越高，這與張軍[9]等對(duì)番茄的相關(guān)研究結(jié)論一致。因此，微潤(rùn)灌溉方式下，應(yīng)該根據(jù)作物需求進(jìn)行合理灌溉，避免水分的嚴(yán)重浪費(fèi)，合理提高作物的產(chǎn)量。此外，合理的施肥對(duì)產(chǎn)量提高有促進(jìn)作用，有利于提高水分利用效率。

表5 辣椒水分生產(chǎn)率差異顯著性分析不同灌水壓力及施肥量下

圖3 不同施肥處理下各灌水壓力的辣椒水分生產(chǎn)率差異顯著性分析柱狀

3 討論

微潤(rùn)灌溉技術(shù)目前的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，在我國(guó)的新疆、內(nèi)蒙古、湖北、貴州及云南等地應(yīng)用較為成熟，在促進(jìn)蔬菜、果樹和玉米的生產(chǎn)，沙漠綠化修復(fù)等方面發(fā)揮了重要作用[10]。本試驗(yàn)采用微潤(rùn)灌溉方式，通過(guò)設(shè)置不同的灌水壓力，觀測(cè)了溫室種植辣椒的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率。分析發(fā)現(xiàn)，在辣椒苗期時(shí)，不同灌水壓力對(duì)辣椒植株生長(zhǎng)的影響并不顯著，可能是由于移栽初期，植株根系還未發(fā)育成熟，對(duì)水分的感知活性差異不明顯，這與霍海霞等[11]的研究結(jié)果相符。到了花期和果期，辣椒根系發(fā)育壯大，對(duì)土壤水分的感知活性增強(qiáng)，此時(shí)，辣椒植株生長(zhǎng)受灌水壓力影響顯著，高水位處理下的辣椒植株顯著高于低水位處理。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在相同的肥力下，微潤(rùn)灌溉的灌水壓力越大，辣椒的產(chǎn)量越高，分析認(rèn)為是由于灌水壓力增大，微潤(rùn)管帶的出水量越大，促進(jìn)了辣椒的蒸騰蒸發(fā)作用，使得辣椒產(chǎn)量更高，這與于秀琴等[12]對(duì)黃瓜的研究結(jié)論相似。在不同肥力下時(shí)，辣椒的產(chǎn)量并未隨著施肥量的增多而增大，表現(xiàn)為中等肥力時(shí)產(chǎn)量最優(yōu)，原因是施肥量偏高時(shí)，土壤中水肥濃度偏高，可能造成根系吸水困難甚至脫水燒根，降低了水肥對(duì)產(chǎn)量的增加效應(yīng)，這與王翠麗[13]對(duì)辣椒的研究成果和方棟平等[14]對(duì)溫室番茄的研究成果相符。

4 結(jié)論

(1)低肥(L)、中肥(M)、高肥(H)和對(duì)照(CK)處理下，畝均產(chǎn)量最高的處理均為L(zhǎng)4，較相同施肥量下的L2處理分別高出38.74%、39.21%、22.49%、28.25%。分析認(rèn)為，相同肥力下，灌水壓力越高，微潤(rùn)管帶出水量越大，辣椒生長(zhǎng)越好，產(chǎn)量越高。其中，中肥處理下，增加灌水壓力增產(chǎn)效果最明顯。

(2)低水位(L2)、中水位(L3)、高水位(L4)處理下，畝均產(chǎn)量最高的為(L4)處理下的M處理。分析可知，增施氮肥可顯著提高辣椒的產(chǎn)量；辣椒的產(chǎn)量隨著氮肥施加量的增加先是提高，在超過(guò)一定量后，產(chǎn)量反而下降。因此，微潤(rùn)灌溉模式下，合理施肥有助于提高辣椒的產(chǎn)量，不易過(guò)量施肥。

(3)經(jīng)綜合比較，考慮節(jié)水、節(jié)肥、高產(chǎn)等因素，微潤(rùn)灌溉方式下，溫室辣椒適宜的灌水量為1496.7m3/hm2，適宜的施肥方案為中肥M(N：270kg/hm2；P2O5：180kg/hm2；K2O：270kg/hm2)。此處理下，辣椒能獲得較高產(chǎn)量的同時(shí)，也能保障較高的水分生產(chǎn)率。