辣椒種植灌溉方式對比及灌溉制度設計分析

焦文娟

（水利部新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊83000）

農業供給側結構性改革在全國的推廣對進一步優化我國的農業種植結構、 增加農民收入有重要意義。 相比過去以大豆、玉米、小麥為主要種植作物的種植模式，提高經濟作物的種植面積、產量、質量等已經成為多個地區推動農業發展的重要途徑。 在農作物種植過程中， 水資源是制約農業發展的重要因素，因此積極發展“節水灌溉、科學種植”是現代農業的基本特點。

1 項目區概況

新疆塔城地區通過對市場需求分析， 近幾年逐漸轉型擴大特色高效經濟作物種植面積， 其中辣椒種植僅在2019年就新增種植面積0.27萬hm2， 總面積超過2.13萬hm2。該地區水資源較為缺乏，膜下滴灌也在較早被推廣，但最佳灌溉方式沒有統一形成，因此本項目主要對該內容進行分析。

2 試驗地塊及灌溉方式設計

（1）本項目選取新疆塔城地區一塊地作為試驗地塊，灌溉方式為膜下滴灌，對照組為覆膜管灌。 其中膜下滴灌植株種植間距如圖1。

圖1 膜下滴灌辣椒種植模式示意圖

（2）膜下滴灌共設計了3種不同的灌溉方式，為保證結果準確性，每種灌溉方式又設計了相同的3個地塊；覆膜管灌設計了1種灌溉方式，也設計了相同的3個地塊。 因此試驗地塊共12個， 每個地塊面積0.07 hm2。 灌溉及種植方式如表1［1］。

表1 灌溉及種植方式設計

（3）本項目種植品種為“大板椒”，作適合辣醬原料。 試驗地塊的土壤基本參數如表2。 在種植前給試驗地塊統一施底肥，標準如下：磷銨225kg/hm2、鉀肥150kg/hm2、尿素375kg/hm2［2］。

表2 試驗地塊土壤基本參數

3 不同灌溉方式對辣椒生長情況影響分析

3.1 指標

3.1.1 生長指標測定方法

（1）株高。 在每個地塊中選取5株處于平均長勢的植株， 利用卷尺對其進行測量（頸基到生長點頂部），在不同的5個生育期階段均測量1次。

（2）葉面積系數。 計算如式（1）［3］，測量工作同株高一起進行。其中以中脈作為葉片標準長度，葉片最寬處作為葉片標準寬度。

（3）干物質總量。在不同的生育期內，各選取5個植株剪取地面以上部分，將葉片、干莖、果實分類剪下，采用烘干法得到干物質總量。

3.1.2 不同灌溉方式下辣椒株高對比

在一定范圍內，株高與辣椒生長狀況、品質、產量等指標呈正比關系， 但同時株高增大也會耗費更多的肥料及灌溉水資源，導致種植成本增大，因此并不是株高越大越好［4］。 不同灌溉及種植方式對辣椒株高影響曲線如圖2［5］。

圖2 不同灌溉及種植方式對辣椒株高影響曲線

由圖2可知：①辣椒株高成長總體呈“S”曲線，總體耗肥量一致；②株高同灌水定額呈正相關，DG1株高最小，CK最大，兩者相差2cm左右；③DG2、DG3與CK株高基本無差別。 單從這方面考慮，灌溉方式優劣排序為：DG2＞DG3＞DG1。

3.1.3 不同灌溉方式下辣椒葉面積系數對比

在一定范圍內， 葉面積系數與光合作用強度正相關， 最終會影響辣椒產量， 但同時葉面積系數越大，會給植株通風及透光性帶來不良影響，反而會影響總體光合作用量［6］。 不同灌溉及種植方式對辣椒葉面積系數影響曲線如圖3。

圖3 不同灌溉及種植方式對辣椒葉面積系數影響曲線

由圖3可知：①辣椒葉面積系數總體呈“S”曲線，但從6月下旬開始，各方式差距逐漸增大；②葉面積系數同灌水定額呈正相關，DG1最小，CK最大， 兩者相差0.7左右；③DG2、DG3與CK葉面積系數差距基本維持在0.3以內。 單從這方面考慮，灌溉方式優劣排序為：DG3＞DG2＞DG1。

3.1.4 不同灌溉方式下辣椒干物質總量對比

干物質能夠反映辣椒的生長狀況，與辣椒產量、品質呈正相關［7］。 不同灌溉及種植方式對辣椒干物質總量影響曲線如圖4。

圖4 不同灌溉及種植方式對辣椒干物質總量影響曲線

總量總體呈“S”曲線，但從6月下旬開始，各方式差距逐漸增大， 在7～8月之間，DG1同其他方式存在較大差別， 但最后DG1、DG3、CK三種方式干物質總量一致，均明顯落后于DG2，可以看出DG2在成熟期結實率最高。 單從這方面考慮， 灌溉方式優劣排序為：DG2＞DG3＞DG1。

3.2 不同灌溉方式對辣椒品質及產量影響分析

3.2.1 不同灌溉方式對辣椒營養品質影響分析

辣椒的營養品質是決定價值的重要因素之一，本項目評價營養品質主要從“維C、可溶性糖、可溶性蛋白質”三方面進行分析［8］。 通過試驗室對辣椒取樣處理和測定，結果如表3。

表3 不同灌溉方式下辣椒營養品質含量

由表3可知： ①分析維C含量，DG2＞DG3＞CK＞DG1； ②分析可溶性糖含量，DG2＞CK＞DG3＞DG1；③分析可溶性蛋白質含量，DG2＞DG1＞CK＞DG3。 從這方面分析，灌溉方式優劣排序為：DG2＞DG3＞DG1。

3.2.2 不同灌溉方式對辣椒產量影響分析

辣椒產量是最重要的指標之一， 也對確定最佳灌溉方式有著決定性作用。圖5反映了不同灌溉方式對辣椒產量的影響。

圖5 不同灌溉方式下辣椒產量

由圖5可知：①辣椒產量與灌水量并不呈正相關，DG2＞DG3＞DG1＞CK。究其原因，灌水量過大會促進植株生長，吸取了過多營養；②膜下滴灌方式產量均大于覆膜管灌，充分說明了該灌溉方式的先進性。 從這方面分析，灌溉方式優劣排序為：DG2＞DG3＞DG1。

4 膜下滴灌編號DG2灌溉制度的設計

通過對比分析，DG2灌溉方式各方面表現均良好，因此可確定將DG2作為推薦灌溉方式推廣，下面對其具體灌溉制度進行設計。

4.1 辣椒全生育期耗水規律分析

在此根據“水量平衡法”來計算辣椒在全生育期各個階段的耗水量及耗水強度，其中蒸騰量ET計算公式如式（2）［9］。 參考其他學者研究成果可知：不同生育期辣椒耗水量不同， 從苗期至最后成熟期，耗水量一般遵循“先增后減”規律。 通過試驗室測定，DG2條件下辣椒不同生育期耗水規律如表4［10］。

式中 i為土壤層編號；n為研究范圍內的土壤總層數；ri為第i層土壤干容重（g/cm3）；Hi為第i層土壤厚度（cm）；Wi1，Wi2分別為第i層土壤時段末、始的含水率；M為時段內的總灌溉量（mm）；P為時段內的降水量（mm）。

表4 DG2下辣椒不同生育期耗水量

4.2 灌溉制度設計

根據DG2 條件下， 辣椒全育期灌水定額為3525m3/hm2，結合其耗水規律，各生育期的灌溉水定額分配及灌水次數如表5， 推薦各條件相似區域按照該灌溉制度對辣椒實行灌溉，可兼顧節水和經濟效益兩個因素。

表5 DG2條件下灌溉制度設計

續表5

5 結語

通過本文分析研究可知： 膜下滴灌并不是灌溉水量越多，辣椒種植綜合經濟效益越好。 節水灌溉工程是現代農業水利建設的重要內容， 其中渠道和管道是“硬件設施”，而科學的灌溉方式及制度是“軟件程序”，兩者缺一不可。 因為涉及到作物種類、土壤條件等很多因素影響， 灌溉方式和制度設計比硬件建設復雜很多。 所以現代農業必須要應用科學手段作指導，逐漸擺脫粗放型作業方式。