温室滴灌条件下辣椒耗水特性的研究

李道西，李自辉，刘增进，王一博，代小平 ，葛建坤

(华北水利水电大学水利学院 河南省节水农业重点实验室，郑州 450045)

近年来，设施蔬菜在我国的种植面积不断扩大，逐渐成为农民增收的新途径。然而，水分高效利用也逐渐成为设施蔬菜生产的制约因素，微喷灌或滴灌技术在设施内得到不断的推广应用，但相关研究还需进一步深化[1-3]。目前，国内外有关设施种植蔬菜耗水规律的研究较多，主要集中在番茄、黄瓜及部分叶菜类等[4-7]，而针对设施辣椒节水栽培的研究相对较少，特别是地下滴灌条件下的相关研究更是少有报道[8]。为此，针对现代化玻璃温室地表和地下滴灌方式，选择灌水周期和灌水定额为试验因素，开展了辣椒耗水特性试验研究，为制定温室辣椒节水灌溉策略提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试区概况

试验于2014年5-8月在郑州市华北水利水电大学龙子湖校区农业高效用水试验场现代化玻璃温室中进行。该地区年平均气温14.4 ℃，全年日照时数约2 400 h。试验地土壤质地为沙壤土，灌溉水源为井水，温室配有先进的控温控湿设备。

1.2 试验处理

试验设置9个处理(见表1)，每个处理设置2个重复。试验小区随机布置，每小区净面积12 m2。生育期内各处理施肥、农艺管理措施相同。滴灌处理采用Φ16内嵌式滴灌管进行灌溉，滴头间距为40 cm，辣椒株行距40 cm×90 cm，一管一行布置，每个试验小区灌水量独立计量，灌水量按温室内75 cm蒸发皿水面蒸发量的60%和100%进行控制，灌水周期定为6 d和9 d。

表1 灌溉试验处理

1.3 测量指标与方法

(1)水面蒸发量：每日9∶00读数测量。

(2)土壤水分：每次灌水前随机选取测点用土钻分层取土(0～20、20～40 cm)，烘干法测量土壤含水率，灌水前后2 h加测。

(3)棵间蒸发量：自制小型棵间蒸发器，选用PVC管材，由外套筒(Φ110 cm)和内测试筒(Φ75 cm)组成，长度均为20 cm。将棵间蒸发器置于小区中央两棵辣椒植株中间，每个处理1套，内测试筒砸入原状土，底部用塑料薄膜包裹，用台秤(精度为1 g)测量各内测试筒和原状土的重量，灌水时间和灌水量与各处理一致。

2 结果与讨论

2.1 不同滴灌处理土壤水分变化

温室土壤含水率时空变化主要受灌水影响，土壤含水率又影响着植物蒸腾、棵间蒸发和土壤内的水分交换，适当的土壤水分有助于作物的生长。

图1给出了充分灌溉处理0～20 cm土层土壤含水率变化。从图1中不难看出，各处理平均土壤含水率大小为T2>T4>T6>T8。说明充分灌溉条件下，与地下滴灌相比，地表滴灌方式会导致表层土壤含水率略高。地表滴灌方式下，适当增大灌水周期，减少了土壤表面积水，避免了较大的水分蒸发，因此土壤含水率较大；而地下滴灌方式下，适当增大灌水周期可减少水分下渗，因此土壤含水率也较大。

图1 充分灌溉处理0～20 cm土层土壤含水率变化

图2给出了非充分灌溉处理0～20 cm土层土壤含水率变化。从图2中不难看出，各处理平均土壤含水率大小为T5>T7>T3>T1。说明非充分灌溉条件下，与地表滴灌相比，温室地下滴灌条件下的平均土壤含水率较高，主要是因为地下滴灌的方式保水性较好，灌水直接作用于根区，与地表滴灌相比减少了土壤表面的水分蒸发。另外，地下滴灌条件下，适当增大灌水周期可稳定根区土壤湿润体范围，防止水分下渗，因此土壤含水率较大；相反，较小的灌水周期则会加速水分下渗(20～40 cm土层T7处理的土壤含水率较大，未列)。地表滴灌条件下，适当增大灌水周期，水分及时被根系吸收，土层含水率较小。

图2 非充分灌溉处理0～20 cm土层土壤含水率变化

2.2 不同滴灌处理辣椒耗水特性

试验结果表明，从辣椒定植开花到结果，不同滴灌处理辣椒耗水量、棵间蒸发量和植株蒸腾量均是逐渐增加，最大耗水都出现在结果盛期，仅以T3处理为例(见图3)。无论处在哪个生育阶段，温室条件下，棵间蒸发量总是高于植株蒸腾量。由此看来，温室节水灌溉应将重点放在减少棵间蒸发。

图3 T3处理辣椒全生育期耗水量、棵间蒸发量和植株蒸腾量变化

图4给出了不同滴灌处理辣椒全生育期日均耗水量、日均棵间蒸发量和日均蒸腾量。试验结果表明，地表和地下滴灌条件下温室辣椒日均耗水量分别为2.55～3.30和2.43～2.70 mm/d，日均棵间蒸发量分别为1.79～2.28和1.53～1.93 mm/d，日均蒸腾量分别为0.76～1.32和0.77～0.90 mm/d。日均耗水量的占比中，棵间蒸发占主导，棵间蒸发量是日均蒸腾量的1.7～3.0倍。另外，地下滴灌条件下温室辣椒日均耗水量、日均棵间蒸发量和日均蒸腾量均明显较小，较地表滴灌能节水5%～18%，但地表滴灌条件下，充分灌溉处理并未见有明显节水效果。

对比不同滴灌处理的日均耗水量，T2和T4处理大于T1和T3处理，T6和T8处理大于T5和T7处理，说明无论地表还是地下滴灌，充分灌溉比非充分灌溉处理的辣椒耗水量较大。另外，T2处理大于T4处理，T1处理大于T3处理，说明地表滴灌条件下，无论充分灌溉还是非充分灌溉，延长灌水周期会进一步增加辣椒日均耗水量。与地表滴灌有所不同，T8处理大于T6处理，T7处理大于T5处理，说明地下滴灌条件下，无论充分灌溉还是非充分灌溉，延长灌水周期可以减少辣椒日均耗水量。

图4 不同滴灌处理植株日均耗水、蒸发、与蒸腾量比较

2.3 温室滴灌条件下辣椒日均耗水量与日均棵间蒸发量的关系

对比不同滴灌处理的日均棵间蒸发量，其变化规律与日均耗水量具有很好的一致性。统计发现，温室辣椒日均耗水量与日均棵间蒸发量之间存在很好的线性关系(见图5)，经假设检验，达极显著水平。

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

(1)

式中：ET为温室辣椒日均耗水量,mm；E为温室辣椒棵间蒸发量，mm。

图5 不同滴灌条件下温室辣椒日均棵间蒸发量与日均耗水量之间的关系

2.4 温室滴灌条件下辣椒棵间蒸发量与同期水面蒸发量的关系

将同期的水面蒸发量与棵间蒸发量进行统计分析发现(见图6)，温室辣椒棵间蒸发量可以用同期温室水面蒸发量很好地线性表达，见式(2)。

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

(2)

式中：E为温室辣椒棵间蒸发量，mm；E0为温室同期水面蒸发量,mm。

图6 温室辣椒棵间蒸发量与同期水面蒸发量之间的关系

3 结 语

温室不同滴灌处理的辣椒试验表明：

(1)充分灌溉条件下，地表滴灌方式会导致较高的表层土壤含水率。相反，非充分灌溉条件下，地下滴灌方式会导致较高的表层土壤含水率。

(2)温室滴灌条件下，辣椒耗水量组成中，棵间蒸发占主导，减少棵间蒸发将可有效减少辣椒耗水。由此可以推断，温室滴灌若进行覆膜，可节约大量灌溉用水。

(3)温室滴灌条件下，辣椒日均耗水量可以用日均棵间蒸发量很好地线性表达。

(4)温室条件下，辣椒地表滴灌方式不宜进行充分灌溉，同时，若采用地下滴灌方式，较地表滴灌更能节水。

(5)温室条件下，为了减少辣椒耗水，地表滴灌方式宜缩短灌水周期，地下滴灌方式则宜适当延长灌水周期。

(6)温室条件下，辣椒棵间蒸发量也可以用温室内同期水面蒸发量进行线性预估。

[1] 马福生, 刘洪禄, 吴文勇, 等. 不同灌水下限对设施滴灌无土栽培红掌水分利用和生长的影响[J]. 农业工程学报, 2012,28(8):65-70.

[2] 马福生，刘洪禄，吴文勇，等. 设施滴灌无土栽培红掌耗水规律研究[J]. 灌溉排水学报，2011，30(6)：61-64.

[3] 宝 哲, 刘洪禄, 程明博, 等. 温室滴灌条件下灌水下限对小型西瓜生长及耗水特性的影响[J]. 灌溉排水学报, 2014,33(6):92-96.

[4] 何 华, 杜社妮, 梁银丽, 等.土壤水分条件对温室黄瓜需水规律和水分利用的影响[J]. 西北植物学报, 2003,23(8):1 372-1 376.

[5] Dodds U T, Trenholm L R, Rajabipour A, et al. Yield and quality of tomato fruit under water-table management [J]. Journal of the American Society for Horticultural Science, 1997,122(4):491-498.

[6] 杨文斌，郝仲勇，王凤新，等. 不同灌水下限对温室茼蒿生长和产量的影响[J]. 农业工程学报，2011,27(1):94-98.

[7] Manoj Kulkami, Swati Phalke. Evaluating variability of root size system and its constitutive traits in hot pepper (Capsicum annum L.) under water stress [J]. Scientia Horticulturae,2009,120(2):159-166.

[8] 黄兴学. 温室辣椒(Capsicum annum L.)节水灌溉指标的研究[D]. 陕西杨凌：西北农林科技大学,2002.