TSZ-1型土壤水分速测仪在设施辣椒节水灌溉上的应用初探

项小敏，赵东风，章心惠，刘慧琴，郭勤卫，张婷

(衢州市农业科学研究院，浙江 衢州 324000)

随着经济、社会发展，水资源日趋紧张，世界各国都十分重视发展节水灌溉技术，节水、节能已成为全世界灌溉技术发展的总趋势,推广节水灌溉也是世界各国为缓解水资源危机和实现农业现代化的必然选择。美国、日本、荷兰、以色列等国对节水灌溉技术研究起步早，自动化程度较高，已经形成比较完善的灌溉控制体系。特别是以色列，全国农业生产基本上实现了灌溉管理自动化，可按时、按量将水、肥送入农作物根部，水资源利用率和单位用水量的粮食产量都达到了较高水平[1]。

近年来，国内微灌技术应用速度加快，实现了水肥同步管理，提高了水肥利用率，改善了作物生长微环境，降低了生产成本，增加了生产效益。但是，微灌技术应用中水肥管理环节仍采用传统的“大水大肥”粗放式管理，灌溉决策主要依据生产经验判断，主观性强、随意性大，过量灌溉施肥现象较为普遍，灌溉管理技术较发达国家还存在较大差距，导致水、肥资源浪费，土壤盐渍化、酸化，水体环境污染加重。因此，国内节水灌溉技术在推广应用中应着力解决灌溉科学决策的问题，按照原农业部《水肥一体化技术指导意见》要求，加强土壤墒情监测，掌握土壤水分供应和作物缺水状况，科学制定灌溉制度，全面推进测墒灌溉。目前，土壤墒情监测设备主要有土壤水分仪(水分传感器)、张力计等。土壤水分仪在葡萄[2]、黄瓜[3]等作物的节水灌溉中均已得到应用，但在设施辣椒节水灌溉技术上的应用尚未见报道。为此，特开展土壤水分速测仪在设施辣椒节水灌溉上的应用试验，旨在利用土壤水分速测仪，确立合理的灌溉参数，为建立设施辣椒灌溉制度、实现肥水精准管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2017年3—7月在衢州市农业科学研究院梨园试验基地的GP825型钢架大棚内进行。土壤系黏质土，基本理化性质如下：碱解氮93.67 mg·kg-1，有效磷154 mg·kg-1，速效钾55 mg·kg-1，有机质21.5 g·kg-1，pH值6.72。试验田块地势较高，地下水位低，排水方便，耕作层平均深度20 cm。

供试辣椒品种系衢州市农业科学研究院育成的青辣椒组合衢椒3号。供试肥料为锦大绿牌商品有机肥(杭州锦大绿产业技术有限公司)、尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)、硝酸钾(N 13%，K2O 46%)、硫酸钾(K2O 45%)。667 m2化肥施用总量为N 10 kg、P2O58 kg、K2O 13 kg。

1.2 方法

试验小区面积208 m2。3月20日，整地时667 m2施商品有机肥2 000 kg，以及40%的磷肥和30%的氮、钾肥，其余肥量于苗期、花蕾期、盛花期、挂果期用滴灌分12次追施。整畦后，每垄铺设2条滴灌带，滴灌带内径16 mm，滴灌系统工作压力0.15 MPa，滴头流量2 L·h-1，滴头间距30 cm。畦面覆盖银黑双色地膜保湿防草害。3月31日移栽，667 m2种植密度为2 000株，定植后667 m2浇定根水2 t。

大棚前端进水处安装水表，每次灌溉或滴灌施肥时，记载灌水量。

试验采用托普TSZ-1型土壤水分速测仪测定土壤含水率。

土壤水分速测仪测定田间持水量。用对角线法取3点，将3个土壤水分传感器横向分别埋设在土面下10 cm处。用50 cm×50 cm、高20 cm的铝框插入土中，往铝框内不断灌水至土壤饱和，灌完后用薄膜盖严，防止水分散失。设置水分仪隔0.5 h测定水分1次。24 h后从云平台或直接从土壤水分速测仪手持端读取土壤含水量数据，取3点土壤含水量的平均值为田间持水量。读取数据后，用取土环刀(容积100 cm3)在与传感器同一层处取土，用烘干法测定土壤含水量。

土壤水分速测仪监测土壤墒情。参考韩玉国等[4]土壤水分传感器最佳埋设深度试验方法，同时考虑到辣椒根系主要分布于畦面下15 cm范围内，将土壤水分传感器水平埋设在离滴头横向距离0～10 cm、畦面下垂直距离15 cm处土壤中。土壤含水量数据从托普云平台或土壤水分速测仪手持端读取。每天08:00前读取土壤含水量以决定是否需要灌溉。灌水前和灌水后记载土壤含水量。

辣椒5月6日开始采摘，至7月31日结束，共采摘8次，累积计产。

1.3 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2010软件进行统计学分析。

2 结果与分析

2.1 不同测定方法比较

利用土壤水分传感器测定田间持水量，土壤含水量24 h演变过程见图1。土壤饱和24 h(土壤水分变化无明显差异)读取土壤含水量数值，此数值为土壤田间持水量，可知本试验土壤田间持水量为32%。用烘干法测定土壤田间持水量为31.60%，与土壤水分传感器测定结果较一致。土壤水分仪的测定方法简单、直观、数据可靠，测定结果可从云平台或土壤水分速测仪手持端读取。

图1 土壤含水量24 h的变化趋势

2.2 灌水量对土壤含水量的影响

如表1所示，灌后土壤最高含水量随灌水量增加而增加。当667 m2灌水量介于1.0～1.3 t·d-1时，灌水后土壤最高含水量为27%～29%，相当于85%～90%的田间持水量，灌溉后水分基本保留在辣椒根区(辣椒主要根系分布在15 cm范围内)土壤中，肥水利用率较高；当667 m2灌水量大于1.6 t·d-1时，土壤最高含水量达到32%，相当于100%田间持水量；当667 m2灌水量为6.7 t·d-1时，土壤最高含水量为43.5%，土壤水分达到饱和状态。

黄兴学等[5]研究了温室辣椒节水灌溉的适宜土壤水分上限值，苗期为90%田间持水量，开花坐果期为90%田间持水量，结果期为90%～95%田间持水量。马甜[6]盆栽试验发现，线辣椒获得最大产量的适宜灌水上限为田间持水量的84.1%，土壤水分下限为田间持水量的49%。根据前述研究成果，当667 m2灌水量大于1.6 t·d-1时，灌水后土壤最高含水量明显超过了辣椒适宜土壤水分上限。由于灌水过多，水分会在重力作用下向根区外下层土壤渗漏，造成肥水流失。同时，土壤水分过多，通透性差，会使根系呼吸和生长发育受阻，甚至引发沤根或落花落果[7]。

表1 灌水量与土壤含水量的关系

注：每天8时从云平台或手持端读取土壤含水量，以便决定是否需要灌水。5月24日、5月27日因土壤含水量未达到灌溉下限，因而未进行灌溉。

辣椒生长旺期，晴热天气下一日一灌，当667 m2灌水量介于1.0～1.3 t·d-1时，灌水后土壤最高含水量为27%～29%，相当于85%～90%田间持水量，次日灌前土壤含水量为15.8%～19.0%，相当于50%～60%田间持水量。一个灌溉周期内，辣椒根区土壤含水量上下限与黄兴学等[5]、马甜[6]结论相符，表明667 m2灌水量介于1.0～1.3 t·d-1即可满足辣椒生长对土壤水分的需求，可作为辣椒灌水定额， 16%～19%和27%～29%的土壤含水量可分别作为灌溉起点和灌溉上限，用于设施辣椒土壤水分的精准管理。

2.3 不同月份灌溉频次和灌水量比较

从灌溉频次看，4—7月，辣椒灌溉频次逐月增加(表2)。4月，仅于定植后25 d灌溉施肥1次；5月，晴天每天灌溉1次，共灌溉8次；6月，晴天每天灌溉1次，共灌溉11次；7月，除阴天外每天灌溉，共灌溉28次。

从灌溉量看：4月最低，667 m2灌溉量为6.3 t；7月最高，667 m2灌溉量为37.8 t。5月份灌水量比6月份高，可能是因为5月份测试了灌溉量对土壤含水量的影响，测试期间灌水量偏大，导致数据偏高。

表2 不同月份灌溉频次和灌溉量比较

覆膜条件下，辣椒需水量取决于植株的蒸腾量，而蒸腾量与植株生长阶段、温度、光照强度有关。随气温升高，光照强度、辣椒植株生长和叶面积增大，需水量增加，灌溉频次、灌溉量增加。结合2.2节结论，辣椒生长前期，定植25 d左右开始浇水，辣椒植株生长中后期，只须在晴热天气一日一灌，按2.2节确定的灌水定额即可满足植株生长需要。

2.4 产量和化肥施用量对比

在本试验条件下，辣椒667 m2总产量3 270 kg，比当地667 m2平均产量2 500 kg增幅达30.8%。本试验条件下，磷、钾肥及有机肥施用量同当地习惯施用量，但667 m2氮肥(N)施用量仅为10 kg，较当地施用量(667 m2施纯N 15～18 kg)减少33.3%～44.4%。本试验条件下，辣椒化肥用量减少却能实现高产，主要是因为实行了水肥精准管理，肥料流失少，利用率提高。

3 小结

本试验表明，TSZ-1型土壤水分速测仪可用于土壤田间持水量测定。用土壤水分速测仪测定土壤田间持水量的方法简单、直观、数据可靠，测定结果可直接从云平台或土壤水分速测仪手持端读取，避免了其他测定方法的反复烘干、称重测量、计算。将土壤水分速测仪用于设施辣椒土壤水分监测和管理时，应将土壤水分传感器埋设在离滴头横向距离0～10 cm、畦面下垂直距离15 cm处的土壤中。在本试验条件下，辣椒田16%～19%和27%～29%的土壤含水量可分别作为灌溉起点和灌溉上限，用于对设施辣椒土壤水分进行精准管理，667 m2适宜灌水定额为1.0～1.3 t·d-1。