辽宁南部地区大棚西瓜不同灌溉方式对比试验研究

陈 伟，吴 奇，刘光岩，郑俊林，杜大鹏，赵 勇

(1. 辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110003；2.沈阳农业大学，辽宁 沈阳 110866；3. 盖州市灌溉试验站，辽宁 营口 115200)

辽宁南部地区的特色水果一直是当地农业经济的重要组成部分。盖州市地处辽南腹地，是国家无公害水果示范县，也是东北著名的水果之乡，其中的苹果、西瓜及葡萄畅销省内外，深受广大消费者喜爱。盖州西瓜作为辽南水果的标志产品，具有个大、皮薄、汁多、含糖量高、口感好等特点。大棚西瓜因其上市早、品质好、价格高、投资少、效益大而被大面积栽种。随着栽种面积的不断扩大，在辽南地区大棚西瓜生产中，膜下滴灌等高效节水灌溉技术已开始逐渐替代传统的渠道灌溉[1]，但这些技术缺乏配套的灌溉制度，难以发挥更好的节水增产效益[2]。因此，开展大棚西瓜适宜灌溉方式试验，进行大棚西瓜膜下滴灌与当地常规灌溉方式的对比，可为探索适合辽南地区大棚西瓜的灌水方式与方法提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于盖州市暖泉镇后暖泉村，地势平坦，土壤肥力中等。西瓜生育期为3月6日—6月5日，日照时数858.8 h，积温1293.6 ℃。试验前测定供试温室土壤0～40 cm基础理化性质：有机质含量19.79 g/kg，全氮1.64 g/kg，速效磷63.10 mg/kg，速效钾83.10 mg/kg。土壤容重为1.28 g/cm3，土壤pH值为6.5，田间最大持水率为25%。

1.2 试验设计

供试西瓜品种为“双星”，试验设置两种灌溉方式：大棚西瓜膜下滴灌与膜上渠道灌溉，分别设置在两个规格标准一样的大棚，每个处理设置3次重复，共6个小区，每小区0.033 hm2，膜下滴灌 (MD)主管路采用Ф63PE管材纵向布置在大棚棚脚处，支管路采用Ф50PE管材垂直主管横向布置，每个支管安装一个阀门及水表，采用Ф20滴灌带沿支管双向布置，滴灌带间距等同西瓜行距2.2 m，滴头间距等同西瓜株距0.4 m。膜上渠道灌溉(MQ)主渠道同样采用Ф63PE管材纵向布置在大棚棚脚处，在每个小区安装一个阀门及水表，灌溉时打开阀门，水流通过覆盖黑地膜的渠道流入小区田间。2017年1月20日在温室内育苗，3月6日移栽至试验大棚内，行距2.2 m，株距0.4 m，每小区栽种280株瓜苗。移栽前首先平整好试验区土地，然后开沟施基肥，每亩施腐熟有机肥(鸡粪)3500 kg；铺设滴灌带及黑地膜，每垄西瓜安装2条滴灌带；西瓜幼苗移栽后，在垄面上插小拱架，扣上薄膜，提高棚内温度与地温，利于棚内西瓜幼苗生长。苗期每亩施西瓜营养生长肥5 kg，开花期每亩施西瓜营养生长肥5.5 kg，坐瓜后每亩施西瓜生殖生长肥4.5 kg。全生育期共喷洒去虫药双效灵及去菌药甲基托布津5次，滴灌处理区灌水15次，渠道灌溉处理区灌水10次。滴灌与渠道灌溉两个处理的田间管理是在移栽、除草、施肥、喷洒农药、整枝、压蔓等生产措施一致情况下进行的。

试验设计将西瓜生育期划分为四个生育阶段，即幼苗期、伸蔓期、膨瓜期和成熟期，将大棚西瓜按照不同生育阶段设置不同的灌水下限 (见表1)，各生育阶段的灌水控制上限为田间持水量的90%。

表1 大棚西瓜不同生育阶段灌水控制下限(土壤含水率占田间持水量的%) %

1.3 观测项目与方法

(1)土壤含水率。采用烘干法进行土壤含水率的观测，每个处理小区选择2个观测点进行观测，每个点观测深度分别为0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm，每5 d观测一次，其中灌水前、灌水后、各生育阶段始末加测一次。

(2)灌水量。灌水量采用水表进行观测，记录每次灌水前后的水表读数、灌水时间及灌水日期。

(3)植株生长性状。在试验小区内每个处理小区选择固定的5株西瓜为样本，用直尺、游标卡尺分别进行株高、径粗的观测，取其平均数，每10 d观测一次。

(4)棚内空气温度、湿度。在每个试验棚内设置空气温度湿度计一个，每日8：00、14:00观测棚内气温及空气湿度。

(5)地温。采用曲管地温计观测5 cm、15 cm和30 cm处地温，取均值作为0～30 cm土层的平均温度。

(6)产量。西瓜成熟后，每小区随机选取15个西瓜测量单瓜质量，并统计小区西瓜数量，计算产量。

运用Excel和SPSS软件对实验数据进行统计分析，采用t检验进行差异显著性比较(α=0.05)。

2 试验结果分析

2.1 膜下滴灌与渠道灌溉土壤地温及棚内湿度的差异

不同灌溉处理下的温室棚内的地温和相对湿度结果对比见表2和表3。由表2可知，两种灌溉方式的地温最高值均出现在5月2日，最低值均出现在3月16日；滴灌条件下，西瓜移苗种植后的全生育期内，地温最高为26.9 ℃，最低为23.4 ℃，平均温度为25.0 ℃；渠道灌溉条件下，地温最高为24.3 ℃，最低为21.1 ℃，平均温度为22.9 ℃。两种灌溉方式的相对湿度最高值均出现在5月2日，最低值均出现在3月8日；滴灌条件下，棚内相对湿度最高为77%，最低为62%，平均为69.4 ℃；渠道灌溉条件下，相对湿度最高为89%，最低为67%，平均湿度为77.2%。由试验结果可知：滴灌与渠道灌溉相比可提高棚内0～30 cm土壤地温2.1 ℃；降低棚内相对湿度7.8%。滴灌相较于渠道灌溉有利于西瓜生育期有效积温的积累[3]，对西瓜生长和果实含糖量等品质指标具有促进作用[4]。滴灌不仅降低了棚内湿度[5]，还提高了西瓜的光合速率[6]、有效降低了病害发生及生理失调的风险[7]。

表2 滴灌与渠道灌溉棚内地温对照 ℃

表3 滴灌与渠道灌溉棚内相对湿度对照 %

2.2 滴灌与渠道灌溉植株生长性状的差异

不同灌水方式下，植株生长形状见表4，由表4可知：滴灌较渠道灌溉促进了西瓜的生长。前期西瓜株高变化小，株高增长缓慢，在4月4日开始快速增长，株高和茎粗的差异逐渐增大，后期则基本稳定。移植后，初期两种处理植株株高无显著差异，在3月16日之后，滴灌处理株高显著高于渠道灌溉处理，一直持续到5月2日(成熟期)；在4月4日之后开始，滴灌处理茎粗显著大于渠道灌溉处理，并一直持续至5月2日(成熟期)。

表4 滴灌与渠道灌溉植株生长性状对照 cm

2.3 滴灌与渠道灌溉对西瓜品质与产量的影响

滴灌与渠道灌溉相比，由于滴灌处理改善了大棚内的小气候、西瓜品质，其产量出现很大差异，由表5可知：滴灌处理显著提高了西瓜的橫径、单瓜果重、西瓜含糖量和产量，分别较渠道灌溉处理提高了7.37%、8.73%、4.62%和7.94% 。由于单瓜果重和含糖量等品质指标的提升，加上滴灌处理的西瓜较渠道灌溉西瓜提前8 d上市，西瓜1 kg提高0.2元，最终显著增加每亩西瓜效益，亩均产值增加1657.60元，达到亩产值12 947.20元，增幅达14.68%。

2.4 大棚西瓜各生育阶段需水规律及水分利用效率

由于滴灌仅湿润作物根系发育区，为局部根系灌溉，与渠道灌溉相比灌水定额低。滴灌亩灌水定额为21.98 m3，亩灌溉定额为329.7 m3；而渠道灌溉亩灌水定额为43.02 m3，亩灌溉定额为430.2 m3。虽然滴灌较渠道灌溉增加灌水次数5次，但亩灌溉定额却减少了100.5 m3。

西瓜有5个生育阶段，即发芽期、幼苗期、伸蔓期、膨瓜期和成熟期。由于西瓜苗是在其他温室育苗，且用水量较小，不计发芽期需水量；其余4个生育阶段需水量，采用土壤水量平衡方程进行计算，见表6。滴灌各生育期耗水量占全生育期耗水量的比例为膨瓜期>伸蔓期>成熟期>幼苗期，而渠道灌溉则为膨瓜期>伸蔓期>幼苗期>成熟期。滴灌与渠道灌溉相比，幼苗期、伸蔓期、彭瓜期、成熟期平均日耗水强度分别减少0.59 mm/d、1.06 mm/d、0.93 mm/d、0.29 mm/d，节水效应显著。另外，滴灌和渠道灌溉的灌溉水利用率分别为93.55%和87.91%，水分生产效率分别为13.35 kg/m3和9.33 kg/m3，滴灌相较渠道灌溉可以显著提高灌溉水利用率6.42%、水分生产效率32.27%，可见，与传统的渠道灌溉相比，滴灌方式灌溉水利用效率和水分生产率更高。

表6 滴灌与渠道灌溉灌各生育时期需水量

3 结 论

通过与常规的渠道灌溉相比，滴灌可显著提高地表温度并降低棚内空气相对湿度，可提高棚内土壤0～30 cm平均地温2.1 ℃，降低棚内相对湿度7.8%，可以改善温室大棚小气候，有利于西瓜生育期有效积温的积累；促进西瓜株高和茎粗的生长，并能改善西瓜的外观和营养、食味、品质，增加含糖量和单瓜体积，进而提高了销售价格；滴灌具有明显的节水增产效应，可以显著提高灌溉水利用率6.42%、水分生产效率32.27%。因此，膜下滴灌实现了大棚西瓜的节水增产和优质创收，更适合在辽宁南部地区的西瓜生产中进一步推广和应用。