溫室滴灌條件下辣椒耗水特性的研究

李道西，李自輝，劉增進，王一博，代小平 ，葛建坤

(華北水利水電大學水利學院 河南省節水農業重點實驗室，鄭州 450045)

近年來，設施蔬菜在我國的種植面積不斷擴大，逐漸成為農民增收的新途徑。然而，水分高效利用也逐漸成為設施蔬菜生產的制約因素，微噴灌或滴灌技術在設施內得到不斷的推廣應用，但相關研究還需進一步深化[1-3]。目前，國內外有關設施種植蔬菜耗水規律的研究較多，主要集中在番茄、黃瓜及部分葉菜類等[4-7]，而針對設施辣椒節水栽培的研究相對較少，特別是地下滴灌條件下的相關研究更是少有報道[8]。為此，針對現代化玻璃溫室地表和地下滴灌方式，選擇灌水周期和灌水定額為試驗因素，開展了辣椒耗水特性試驗研究，為制定溫室辣椒節水灌溉策略提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試區概況

試驗于2014年5-8月在鄭州市華北水利水電大學龍子湖校區農業高效用水試驗場現代化玻璃溫室中進行。該地區年平均氣溫14.4 ℃，全年日照時數約2 400 h。試驗地土壤質地為沙壤土，灌溉水源為井水，溫室配有先進的控溫控濕設備。

1.2 試驗處理

試驗設置9個處理(見表1)，每個處理設置2個重復。試驗小區隨機布置，每小區凈面積12 m2。生育期內各處理施肥、農藝管理措施相同。滴灌處理采用Φ16內嵌式滴灌管進行灌溉，滴頭間距為40 cm，辣椒株行距40 cm×90 cm，一管一行布置，每個試驗小區灌水量獨立計量，灌水量按溫室內75 cm蒸發皿水面蒸發量的60%和100%進行控制，灌水周期定為6 d和9 d。

表1 灌溉試驗處理

1.3 測量指標與方法

(1)水面蒸發量：每日9∶00讀數測量。

(2)土壤水分：每次灌水前隨機選取測點用土鉆分層取土(0～20、20～40 cm)，烘干法測量土壤含水率，灌水前后2 h加測。

(3)棵間蒸發量：自制小型棵間蒸發器，選用PVC管材，由外套筒(Φ110 cm)和內測試筒(Φ75 cm)組成，長度均為20 cm。將棵間蒸發器置于小區中央兩棵辣椒植株中間，每個處理1套，內測試筒砸入原狀土，底部用塑料薄膜包裹，用臺秤(精度為1 g)測量各內測試筒和原狀土的重量，灌水時間和灌水量與各處理一致。

2 結果與討論

2.1 不同滴灌處理土壤水分變化

溫室土壤含水率時空變化主要受灌水影響，土壤含水率又影響著植物蒸騰、棵間蒸發和土壤內的水分交換，適當的土壤水分有助于作物的生長。

圖1給出了充分灌溉處理0～20 cm土層土壤含水率變化。從圖1中不難看出，各處理平均土壤含水率大小為T2>T4>T6>T8。說明充分灌溉條件下，與地下滴灌相比，地表滴灌方式會導致表層土壤含水率略高。地表滴灌方式下，適當增大灌水周期，減少了土壤表面積水，避免了較大的水分蒸發，因此土壤含水率較大；而地下滴灌方式下，適當增大灌水周期可減少水分下滲，因此土壤含水率也較大。

圖1 充分灌溉處理0～20 cm土層土壤含水率變化

圖2給出了非充分灌溉處理0～20 cm土層土壤含水率變化。從圖2中不難看出，各處理平均土壤含水率大小為T5>T7>T3>T1。說明非充分灌溉條件下，與地表滴灌相比，溫室地下滴灌條件下的平均土壤含水率較高，主要是因為地下滴灌的方式保水性較好，灌水直接作用于根區，與地表滴灌相比減少了土壤表面的水分蒸發。另外，地下滴灌條件下，適當增大灌水周期可穩定根區土壤濕潤體范圍，防止水分下滲，因此土壤含水率較大；相反，較小的灌水周期則會加速水分下滲(20～40 cm土層T7處理的土壤含水率較大，未列)。地表滴灌條件下，適當增大灌水周期，水分及時被根系吸收，土層含水率較小。

圖2 非充分灌溉處理0～20 cm土層土壤含水率變化

2.2 不同滴灌處理辣椒耗水特性

試驗結果表明，從辣椒定植開花到結果，不同滴灌處理辣椒耗水量、棵間蒸發量和植株蒸騰量均是逐漸增加，最大耗水都出現在結果盛期，僅以T3處理為例(見圖3)。無論處在哪個生育階段，溫室條件下，棵間蒸發量總是高于植株蒸騰量。由此看來，溫室節水灌溉應將重點放在減少棵間蒸發。

圖3 T3處理辣椒全生育期耗水量、棵間蒸發量和植株蒸騰量變化

圖4給出了不同滴灌處理辣椒全生育期日均耗水量、日均棵間蒸發量和日均蒸騰量。試驗結果表明，地表和地下滴灌條件下溫室辣椒日均耗水量分別為2.55～3.30和2.43～2.70 mm/d，日均棵間蒸發量分別為1.79～2.28和1.53～1.93 mm/d，日均蒸騰量分別為0.76～1.32和0.77～0.90 mm/d。日均耗水量的占比中，棵間蒸發占主導，棵間蒸發量是日均蒸騰量的1.7～3.0倍。另外，地下滴灌條件下溫室辣椒日均耗水量、日均棵間蒸發量和日均蒸騰量均明顯較小，較地表滴灌能節水5%～18%，但地表滴灌條件下，充分灌溉處理并未見有明顯節水效果。

對比不同滴灌處理的日均耗水量，T2和T4處理大于T1和T3處理，T6和T8處理大于T5和T7處理，說明無論地表還是地下滴灌，充分灌溉比非充分灌溉處理的辣椒耗水量較大。另外，T2處理大于T4處理，T1處理大于T3處理，說明地表滴灌條件下，無論充分灌溉還是非充分灌溉，延長灌水周期會進一步增加辣椒日均耗水量。與地表滴灌有所不同，T8處理大于T6處理，T7處理大于T5處理，說明地下滴灌條件下，無論充分灌溉還是非充分灌溉，延長灌水周期可以減少辣椒日均耗水量。

圖4 不同滴灌處理植株日均耗水、蒸發、與蒸騰量比較

2.3 溫室滴灌條件下辣椒日均耗水量與日均棵間蒸發量的關系

對比不同滴灌處理的日均棵間蒸發量，其變化規律與日均耗水量具有很好的一致性。統計發現，溫室辣椒日均耗水量與日均棵間蒸發量之間存在很好的線性關系(見圖5)，經假設檢驗，達極顯著水平。

ET=1.456 7E+0.027 9R2=0.837 4,p<0.001

(1)

式中：ET為溫室辣椒日均耗水量,mm；E為溫室辣椒棵間蒸發量，mm。

圖5 不同滴灌條件下溫室辣椒日均棵間蒸發量與日均耗水量之間的關系

2.4 溫室滴灌條件下辣椒棵間蒸發量與同期水面蒸發量的關系

將同期的水面蒸發量與棵間蒸發量進行統計分析發現(見圖6)，溫室辣椒棵間蒸發量可以用同期溫室水面蒸發量很好地線性表達，見式(2)。

E=0.676 9E0-0.01R2=0.59,p<0.001

(2)

式中：E為溫室辣椒棵間蒸發量，mm；E0為溫室同期水面蒸發量,mm。

圖6 溫室辣椒棵間蒸發量與同期水面蒸發量之間的關系

3 結 語

溫室不同滴灌處理的辣椒試驗表明：

(1)充分灌溉條件下，地表滴灌方式會導致較高的表層土壤含水率。相反，非充分灌溉條件下，地下滴灌方式會導致較高的表層土壤含水率。

(2)溫室滴灌條件下，辣椒耗水量組成中，棵間蒸發占主導，減少棵間蒸發將可有效減少辣椒耗水。由此可以推斷，溫室滴灌若進行覆膜，可節約大量灌溉用水。

(3)溫室滴灌條件下，辣椒日均耗水量可以用日均棵間蒸發量很好地線性表達。

(4)溫室條件下，辣椒地表滴灌方式不宜進行充分灌溉，同時，若采用地下滴灌方式，較地表滴灌更能節水。

(5)溫室條件下，為了減少辣椒耗水，地表滴灌方式宜縮短灌水周期，地下滴灌方式則宜適當延長灌水周期。

(6)溫室條件下，辣椒棵間蒸發量也可以用溫室內同期水面蒸發量進行線性預估。

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