青海高寒干旱區(qū)冬暖式日光溫室辣椒灌溉制度的擬定

郭凱先，溫 軍　(青海省水利水電科學(xué)研究所，青海省流域水循環(huán)與生態(tài)重點實驗室，青海西寧 810016)

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青海高寒干旱區(qū)冬暖式日光溫室辣椒灌溉制度的擬定

郭凱先，溫 軍(青海省水利水電科學(xué)研究所，青海省流域水循環(huán)與生態(tài)重點實驗室，青海西寧 810016)

摘要在高寒干旱區(qū)冬暖式節(jié)能型日光溫室滴灌技術(shù)模式條件下，通過試驗了解辣椒全生育期的需水變化規(guī)律，考察不同的灌水定額、灌水周期、灌水次數(shù)對辣椒產(chǎn)量和效益的影響，開展滴灌灌溉制度試驗研究。試驗確定了適用于青海高寒干旱區(qū)日光溫室辣椒節(jié)水高效的滴灌灌溉制度，高產(chǎn)灌溉制度為灌水次數(shù)23次，灌水總定額4 500 m3/hm2，各生育期灌水定額依次為泡地水900 m3/hm2、發(fā)芽期375 m3/hm2、幼苗期375 m3/hm2、初花期300 m3/hm2、結(jié)果期450 m3/hm2、采摘期2 100 m3/hm2；經(jīng)濟灌溉制度為灌水次數(shù)27次，灌水總定額4 020 m3/hm2，各生育期灌水定額依次為泡地水900 m3/hm2、發(fā)芽期360 m3/hm2、幼苗期360 m3/hm2、初花期300 m3/hm2、結(jié)果期450 m3/hm2、采摘期1 650 m3/hm2。研究體現(xiàn)了節(jié)水技術(shù)和增產(chǎn)的優(yōu)勢，為青海省黃河流域地區(qū)和湟水河流域地區(qū)應(yīng)用冬暖式節(jié)能型日光溫室滴灌技術(shù)模式條件下的灌溉需水量提供了技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞辣椒滴灌；灌溉制度；高寒干旱區(qū)；日光溫室

Establishment of Pepper Irrigation Schedule in Heliogreenhouse in Alpine Arid Area of Qinghai Province

GUO Kai-xian, WEN Jun

(Institute of Water Resources and Hydropower Research of Qinghai Province, Watershed Hydrological Cycle Ecology Key Laboratory in Qinghai Province,Xining, Qinghai 810016)

AbstractUnder the energy-saving heliogreenhouse drip irrigation mode, test was carried out to research the variation law of water requirement of the pepper during the whole growth period. Effects of irrigation quota, irrigation cycle and irrigation times on the yield and benefit of pepper were researched. Heliogreenhouse drip irrigation schedule with high efficient and water saving was determined, which was suitable for alpine arid area of Qinghai Province. The high-yield irrigation system was 23 irrigation times, and 4 500 m3/hm2irrigation quota. Irrigation quota of each growth stage was as follows: 900 m3/hm2in Paodishui, 375 m3/hm2in germination stage, 375 m3/hm2in seedling stage, 300 m3/hm2in initial flowering stage, 450 m3/hm2in fruiting stage and 2 100 m3/hm2in harvesting stage. Economic irrigation system was 27 irrigation times and 4 020 m3/hm2irrigation quota. Irrigation quota of each growth stage was as follows: 900 m3/hm2in Paodishui, 360 m3/hm2in germination stage, 360 m3/hm2in seedling stage, 300 m3/hm2in initial flowering stage, 450 m3/hm2in fruiting stage and 1 650 m3/hm2in harvesting stage. The advantages of water saving technology and production increase reflected, which provided technical base for the irrigation requirement under energy-saving heliogreenhouse drip irrigation mode in Yellow River Region and Huangshuihe River Region.

Key wordsDrip irrigation of pepper; Irrigation schedule; Alpine arid area; Heliogreenhouse

青海省地處青藏高原邊緣地區(qū)，氣候?qū)儆诘湫偷母咴箨懶詺夂颍蜏亍⒏稍铩⒏吆⑷毖跣纬筛咴瓪夂虻闹饕卣鳌Ｔ摰貐^(qū)太陽輻射強，陽光充足，日照時間長，年日照時數(shù)2 500 h以上，平均每天日照時數(shù)為6～10 h時；日溫差大而年溫差小，平均氣溫低，年平均氣溫在-5.7～8.5 ℃；降水量少，地域差異性大，年降水量在50～450 mm[1-4]。

青海省從20世紀90年代開始引進發(fā)展滴灌技術(shù)，至2000年初期才逐漸推廣應(yīng)用，但主要側(cè)重于滴灌技術(shù)的引進和強調(diào)節(jié)水效果[5]。目前，青海省對大田露地作物地面灌溉需水規(guī)律、需水量、經(jīng)濟灌溉制度的試驗研究已經(jīng)取得了較為成熟的成果，在滴灌灌溉制度方面也有了初步探討，但大部分擬定的滴灌灌溉制度是與其他省份滴灌灌溉制度和青海本省大田露地作物地面灌溉進行粗略對比而得出的結(jié)果，且沒有得到推廣應(yīng)用，而是直接根據(jù)灌溉時間和灌水強度進行灌溉，同時對日光溫室滴灌灌溉需水量的研究不深，在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中并未準確體現(xiàn)，難以滿足現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。為此，筆者通過觀測試驗，了解辣椒在全生育期的需水變化規(guī)律，確定了適應(yīng)于青海高寒干旱區(qū)冬暖式節(jié)能型日光溫室辣椒經(jīng)濟滴灌的灌溉制度，體現(xiàn)出滴灌技術(shù)在冬暖式節(jié)能型日光溫室灌溉中的節(jié)水增產(chǎn)優(yōu)勢[6-15]。

1材料與方法

1.1材料試驗對象為隴椒6號辣椒品種。試驗用溫室為跨度10.0 m，長75.0 m，高2.8 m的第一代冬暖式節(jié)能型日光溫室。

1.2方式試驗選定在貴德縣加莫臺村冬暖式節(jié)能型日光溫室蔬菜示范基地進行，地處青海省東部黃河谷地農(nóng)牧交錯區(qū)，屬于典型的高原大陸性氣候，海拔高度2 200 m，年平均氣溫7.2 ℃，年平均降雨量251 mm，年平均蒸發(fā)量高達2 000 mm。

1.2.1滴灌設(shè)備系統(tǒng)及灌水量控制。滴灌系統(tǒng)由首部樞紐(離心泵、離心過濾器、自動反沖洗疊片過濾系統(tǒng)、自動攪拌式施肥器及附屬設(shè)備)、管網(wǎng)系統(tǒng)(干、支、分支管)及灌水器(滴頭)組成。日光溫室內(nèi)干管垂直溫室布置，分支管沿棚長布置，選用Φ 60 mm PE管，長度75 m，毛管垂直于支管沿種植帶布置，每壟鋪設(shè)1條，毛管選用Φ16 mm，壁厚0.4 mm的內(nèi)鑲式滴灌管，長度為9 m，滴頭流量2.1 L/h，滴頭間距0.3 m，每個試驗小區(qū)首部設(shè)置控制閥、壓力表及水表，對試驗小區(qū)灌水進行單獨控制和操作。水源為地下水。

1.2.2試驗設(shè)計。

1.2.2.1試驗處理設(shè)計。試驗處理設(shè)計冬暖式日光溫室滴灌為3個，每個處理重復(fù)3次，共9個試驗小區(qū)，采用插花排列，9個小區(qū)設(shè)置3個不同處理的順序插花。試驗區(qū)兩端，溫室入口處均設(shè)置保護區(qū)。

1.2.2.2試驗方案設(shè)計。試驗方案設(shè)計按辣椒生長期內(nèi)灌水定額和灌水次數(shù)為處理因素，具體灌水時間以辣椒生長發(fā)育形態(tài)特性分為發(fā)芽期、幼苗期、初花期、結(jié)果期、采摘期5個生育期。試驗方案設(shè)計和灌溉制度試驗方案如表1所示。

表1　擬定灌溉制度試驗設(shè)計

1.3試驗資料獲取

1.3.1土壤理化指標性狀。辣椒種植前對各試驗溫室0～30 cm混合土壤8項理化性狀指標進行了分析，結(jié)果表明：容量1.46～1.59 g/cm3，pH在7.66～8.16，有機質(zhì)24.24%，速效氮104 mg/kg，有效磷51 mg/kg，速效鉀310 mg/kg，全氮1.106 g/kg，全磷1.75 g/kg，全鉀19.70 g/kg。總體速效鉀含量水平高，速效氮、有效磷、有機質(zhì)含量與豐缺指標相比較基本為中等水平，土壤理化性狀均達到試驗所要求的各項指標，滿足辣椒整個生長期的養(yǎng)分需求。

1.3.2辣椒產(chǎn)量。從第1次收獲開始，測得每個小區(qū)的辣椒產(chǎn)量，采用平均法計算出3個不同處理①、②、③的產(chǎn)量。

1.3.3氣溫與地溫。在各試驗溫室內(nèi)選設(shè)首、中、尾3個觀測點。溫度、濕度采用干、濕溫度計進行觀測，地溫采用溫度傳感器按土層深度10、20和30 cm觀測，觀測標準為辣椒冠頂處，觀測時間為灌水前后的9：00、14：00和19 ：00。觀測數(shù)據(jù)均取平均值計算。

1.3.4灌溉水量。根據(jù)擬定的滴灌灌溉制度進行灌溉，安裝電子式水表計量，記錄作物在定植期、苗期、開花期、坐果期、采摘期5個生育期灌溉用水情況，包括每次灌水量、灌水時間、灌水次數(shù)。

1.3.5土壤含水量。土壤含水量采用PR2土壤剖面水分速測儀測量土壤體積含水率。作物生長季節(jié)內(nèi)每10 d測取1次，灌水前、灌水后、降雨后、剩余階段轉(zhuǎn)變時，加測土壤含水量。測定深度按作物根系生長層0 ～ 30 cm確定，每隔10 cm觀測一層。

1.3.6數(shù)據(jù)處理。所有數(shù)據(jù)用Excel 2007軟件和DPS 7.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1辣椒滴灌條件下的需水規(guī)律辣椒生育階段需水量總體上呈定植苗期小、結(jié)果期～采摘期大的趨勢。在12月中

下旬到次年2月上旬是辣椒的苗期定植生長期，且氣溫低，蒸發(fā)量小，辣椒需水量不大，需水720 m3/hm2；在次年2月下旬到次年8月上旬是辣椒的成長、結(jié)果、采摘期，且氣溫逐步回升，蒸發(fā)量大，是辣椒的需水高峰期，需水量達到2 400 m3/hm2，此階段是影響辣椒產(chǎn)量的重要時期。

2.2不同灌溉制度對辣椒作物產(chǎn)量的影響在滴灌次數(shù)、定額不同的情況下，處理①和處理②、③的辣椒產(chǎn)量差異普遍較大，分別為6.5%和11.8%；處理①和CK處理差異較小，為0.3%。經(jīng)過對灌溉定額與產(chǎn)量的相關(guān)分析，二者之間的相關(guān)性達到95%的顯著水平。不同處理產(chǎn)量差異見表2。

表2　不同處理產(chǎn)量差異

2.3辣椒經(jīng)濟滴灌灌溉制度通過對溫室滴灌運行成本和投入成本核算，水電費成本0.50元/ m3，其中：水電費0.4元/ m3，管理費和維修費0.1元/ m3；參照辣椒市場平均價格為5.0元/kg，生產(chǎn)成本投入111 075.00元/hm2，其中：種苗13 800.00元/hm2，化肥31 500.00元/hm2，農(nóng)藥12 000.00元/hm2，機耕費825.00元/hm2，人工費52 950.00元/hm2。從滴灌總投入、總產(chǎn)值的關(guān)系表(表3)可以看出，CK處理產(chǎn)量最高，但純收入并不是最高；處理①產(chǎn)量次之，但純收入值最高，說明處理①從價值觀念上是最經(jīng)濟的滴灌灌溉制度。

表3　辣椒總投入和純收入關(guān)系

3結(jié)論

該研究在試驗溫室辣椒生長環(huán)境與施肥量等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施相同的條件下，通過對滴灌灌溉定額與產(chǎn)量的關(guān)系對比分析，提出了辣椒生育期內(nèi)高產(chǎn)滴灌灌溉制度，并確定了辣椒經(jīng)濟滴灌灌溉制度。

3.1滴灌灌溉定額與產(chǎn)量的關(guān)系辣椒生育期內(nèi)滴灌制度的因素中，滴灌灌溉定額對產(chǎn)量的影響程度很大，成為影響產(chǎn)量的主要因素，隨著灌溉定額的增大對產(chǎn)量的影響逐漸變?nèi)酢＝?jīng)過對滴灌條件下產(chǎn)量和灌溉定額的分析，二者之間呈現(xiàn)出二次拋物線型關(guān)系，相關(guān)性均達到98%以上的顯著水平。

3.2高產(chǎn)灌溉制度從試驗結(jié)果看，對照處理為辣椒高產(chǎn)滴灌灌溉制度，產(chǎn)量平均達到了102 900 kg/hm2，純收入399 052.5元/hm2。

3.3經(jīng)濟灌溉制度從試驗結(jié)果看，處理①為辣椒最佳的經(jīng)濟用水量滴灌灌溉制度，產(chǎn)量平均達到了102 690 kg/hm2，純收入399 727.5元/hm2，較滴灌定額4 500 m3/hm2節(jié)水480 m3/hm2。

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中圖分類號S 274.1

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)06-316-03

收稿日期2016-01-22

作者簡介郭凱先(1981- )，男，青海樂都人，助理研究員，從事農(nóng)田水利與水資源管理研究。

基金項目水利部科技推廣項目(TG1301)。