遼寧南部地區大棚西瓜不同灌溉方式對比試驗研究

陳 偉，吳 奇，劉光巖，鄭俊林，杜大鵬，趙 勇

(1. 遼寧省水利水電科學研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110003；2.沈陽農業大學，遼寧 沈陽 110866；3. 蓋州市灌溉試驗站，遼寧 營口 115200)

遼寧南部地區的特色水果一直是當地農業經濟的重要組成部分。蓋州市地處遼南腹地，是國家無公害水果示范縣，也是東北著名的水果之鄉，其中的蘋果、西瓜及葡萄暢銷省內外，深受廣大消費者喜愛。蓋州西瓜作為遼南水果的標志產品，具有個大、皮薄、汁多、含糖量高、口感好等特點。大棚西瓜因其上市早、品質好、價格高、投資少、效益大而被大面積栽種。隨著栽種面積的不斷擴大，在遼南地區大棚西瓜生產中，膜下滴灌等高效節水灌溉技術已開始逐漸替代傳統的渠道灌溉[1]，但這些技術缺乏配套的灌溉制度，難以發揮更好的節水增產效益[2]。因此，開展大棚西瓜適宜灌溉方式試驗，進行大棚西瓜膜下滴灌與當地常規灌溉方式的對比，可為探索適合遼南地區大棚西瓜的灌水方式與方法提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區位于蓋州市暖泉鎮后暖泉村，地勢平坦，土壤肥力中等。西瓜生育期為3月6日—6月5日，日照時數858.8 h，積溫1293.6 ℃。試驗前測定供試溫室土壤0～40 cm基礎理化性質：有機質含量19.79 g/kg，全氮1.64 g/kg，速效磷63.10 mg/kg，速效鉀83.10 mg/kg。土壤容重為1.28 g/cm3，土壤pH值為6.5，田間最大持水率為25%。

1.2 試驗設計

供試西瓜品種為“雙星”，試驗設置兩種灌溉方式：大棚西瓜膜下滴灌與膜上渠道灌溉，分別設置在兩個規格標準一樣的大棚，每個處理設置3次重復，共6個小區，每小區0.033 hm2，膜下滴灌 (MD)主管路采用Ф63PE管材縱向布置在大棚棚腳處，支管路采用Ф50PE管材垂直主管橫向布置，每個支管安裝一個閥門及水表，采用Ф20滴灌帶沿支管雙向布置，滴灌帶間距等同西瓜行距2.2 m，滴頭間距等同西瓜株距0.4 m。膜上渠道灌溉(MQ)主渠道同樣采用Ф63PE管材縱向布置在大棚棚腳處，在每個小區安裝一個閥門及水表，灌溉時打開閥門，水流通過覆蓋黑地膜的渠道流入小區田間。2017年1月20日在溫室內育苗，3月6日移栽至試驗大棚內，行距2.2 m，株距0.4 m，每小區栽種280株瓜苗。移栽前首先平整好試驗區土地，然后開溝施基肥，每畝施腐熟有機肥(雞糞)3500 kg；鋪設滴灌帶及黑地膜，每壟西瓜安裝2條滴灌帶；西瓜幼苗移栽后，在壟面上插小拱架，扣上薄膜，提高棚內溫度與地溫，利于棚內西瓜幼苗生長。苗期每畝施西瓜營養生長肥5 kg，開花期每畝施西瓜營養生長肥5.5 kg，坐瓜后每畝施西瓜生殖生長肥4.5 kg。全生育期共噴灑去蟲藥雙效靈及去菌藥甲基托布津5次，滴灌處理區灌水15次，渠道灌溉處理區灌水10次。滴灌與渠道灌溉兩個處理的田間管理是在移栽、除草、施肥、噴灑農藥、整枝、壓蔓等生產措施一致情況下進行的。

試驗設計將西瓜生育期劃分為四個生育階段，即幼苗期、伸蔓期、膨瓜期和成熟期，將大棚西瓜按照不同生育階段設置不同的灌水下限 (見表1)，各生育階段的灌水控制上限為田間持水量的90%。

表1 大棚西瓜不同生育階段灌水控制下限(土壤含水率占田間持水量的%) %

1.3 觀測項目與方法

(1)土壤含水率。采用烘干法進行土壤含水率的觀測，每個處理小區選擇2個觀測點進行觀測，每個點觀測深度分別為0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm，每5 d觀測一次，其中灌水前、灌水后、各生育階段始末加測一次。

(2)灌水量。灌水量采用水表進行觀測，記錄每次灌水前后的水表讀數、灌水時間及灌水日期。

(3)植株生長性狀。在試驗小區內每個處理小區選擇固定的5株西瓜為樣本，用直尺、游標卡尺分別進行株高、徑粗的觀測，取其平均數，每10 d觀測一次。

(4)棚內空氣溫度、濕度。在每個試驗棚內設置空氣溫度濕度計一個，每日8：00、14:00觀測棚內氣溫及空氣濕度。

(5)地溫。采用曲管地溫計觀測5 cm、15 cm和30 cm處地溫，取均值作為0～30 cm土層的平均溫度。

(6)產量。西瓜成熟后，每小區隨機選取15個西瓜測量單瓜質量，并統計小區西瓜數量，計算產量。

運用Excel和SPSS軟件對實驗數據進行統計分析，采用t檢驗進行差異顯著性比較(α=0.05)。

2 試驗結果分析

2.1 膜下滴灌與渠道灌溉土壤地溫及棚內濕度的差異

不同灌溉處理下的溫室棚內的地溫和相對濕度結果對比見表2和表3。由表2可知，兩種灌溉方式的地溫最高值均出現在5月2日，最低值均出現在3月16日；滴灌條件下，西瓜移苗種植后的全生育期內，地溫最高為26.9 ℃，最低為23.4 ℃，平均溫度為25.0 ℃；渠道灌溉條件下，地溫最高為24.3 ℃，最低為21.1 ℃，平均溫度為22.9 ℃。兩種灌溉方式的相對濕度最高值均出現在5月2日，最低值均出現在3月8日；滴灌條件下，棚內相對濕度最高為77%，最低為62%，平均為69.4 ℃；渠道灌溉條件下，相對濕度最高為89%，最低為67%，平均濕度為77.2%。由試驗結果可知：滴灌與渠道灌溉相比可提高棚內0～30 cm土壤地溫2.1 ℃；降低棚內相對濕度7.8%。滴灌相較于渠道灌溉有利于西瓜生育期有效積溫的積累[3]，對西瓜生長和果實含糖量等品質指標具有促進作用[4]。滴灌不僅降低了棚內濕度[5]，還提高了西瓜的光合速率[6]、有效降低了病害發生及生理失調的風險[7]。

表2 滴灌與渠道灌溉棚內地溫對照 ℃

表3 滴灌與渠道灌溉棚內相對濕度對照 %

2.2 滴灌與渠道灌溉植株生長性狀的差異

不同灌水方式下，植株生長形狀見表4，由表4可知：滴灌較渠道灌溉促進了西瓜的生長。前期西瓜株高變化小，株高增長緩慢，在4月4日開始快速增長，株高和莖粗的差異逐漸增大，后期則基本穩定。移植后，初期兩種處理植株株高無顯著差異，在3月16日之后，滴灌處理株高顯著高于渠道灌溉處理，一直持續到5月2日(成熟期)；在4月4日之后開始，滴灌處理莖粗顯著大于渠道灌溉處理，并一直持續至5月2日(成熟期)。

表4 滴灌與渠道灌溉植株生長性狀對照 cm

2.3 滴灌與渠道灌溉對西瓜品質與產量的影響

滴灌與渠道灌溉相比，由于滴灌處理改善了大棚內的小氣候、西瓜品質，其產量出現很大差異，由表5可知：滴灌處理顯著提高了西瓜的橫徑、單瓜果重、西瓜含糖量和產量，分別較渠道灌溉處理提高了7.37%、8.73%、4.62%和7.94% 。由于單瓜果重和含糖量等品質指標的提升，加上滴灌處理的西瓜較渠道灌溉西瓜提前8 d上市，西瓜1 kg提高0.2元，最終顯著增加每畝西瓜效益，畝均產值增加1657.60元，達到畝產值12 947.20元，增幅達14.68%。

2.4 大棚西瓜各生育階段需水規律及水分利用效率

由于滴灌僅濕潤作物根系發育區，為局部根系灌溉，與渠道灌溉相比灌水定額低。滴灌畝灌水定額為21.98 m3，畝灌溉定額為329.7 m3；而渠道灌溉畝灌水定額為43.02 m3，畝灌溉定額為430.2 m3。雖然滴灌較渠道灌溉增加灌水次數5次，但畝灌溉定額卻減少了100.5 m3。

西瓜有5個生育階段，即發芽期、幼苗期、伸蔓期、膨瓜期和成熟期。由于西瓜苗是在其他溫室育苗，且用水量較小，不計發芽期需水量；其余4個生育階段需水量，采用土壤水量平衡方程進行計算，見表6。滴灌各生育期耗水量占全生育期耗水量的比例為膨瓜期>伸蔓期>成熟期>幼苗期，而渠道灌溉則為膨瓜期>伸蔓期>幼苗期>成熟期。滴灌與渠道灌溉相比，幼苗期、伸蔓期、彭瓜期、成熟期平均日耗水強度分別減少0.59 mm/d、1.06 mm/d、0.93 mm/d、0.29 mm/d，節水效應顯著。另外，滴灌和渠道灌溉的灌溉水利用率分別為93.55%和87.91%，水分生產效率分別為13.35 kg/m3和9.33 kg/m3，滴灌相較渠道灌溉可以顯著提高灌溉水利用率6.42%、水分生產效率32.27%，可見，與傳統的渠道灌溉相比，滴灌方式灌溉水利用效率和水分生產率更高。

表6 滴灌與渠道灌溉灌各生育時期需水量

3 結 論

通過與常規的渠道灌溉相比，滴灌可顯著提高地表溫度并降低棚內空氣相對濕度，可提高棚內土壤0～30 cm平均地溫2.1 ℃，降低棚內相對濕度7.8%，可以改善溫室大棚小氣候，有利于西瓜生育期有效積溫的積累；促進西瓜株高和莖粗的生長，并能改善西瓜的外觀和營養、食味、品質，增加含糖量和單瓜體積，進而提高了銷售價格；滴灌具有明顯的節水增產效應，可以顯著提高灌溉水利用率6.42%、水分生產效率32.27%。因此，膜下滴灌實現了大棚西瓜的節水增產和優質創收，更適合在遼寧南部地區的西瓜生產中進一步推廣和應用。