灌溉方式对冀西北棚室结球莴苣生长的影响研究

史伟杰，张博超，王曼，左利兵，常磊，高华山*

（1.张家口市农业技术推广站，河北张家口 075000；2.张家口市种子管理站，河北张家口 075000）

结球莴苣（Lactuca sativavar.Capitata L.）属于菊科莴苣属，是莴苣种中重要的叶用类型，俗称结球生菜。结球莴苣是1 年或2 年生半耐寒草本植物，生长期短[1]。近年来，随着蔬菜饮食结构的变化，莴苣的需求量逐渐增大，栽培面积也随之扩大，逐渐成为我国重要的绿色蔬菜之一[2]。冀西北地区地处我国黄土高原夏秋蔬菜优势产区，气候冷凉，光照充足，蔬菜产区远离工业污染，所生产的结球莴苣爽口脆嫩、营养价值高，且具有一定的药用价值[3]，备受国内外消费者青睐。近年来叶用莴苣已经成为冀西北地区栽培的主要蔬菜，其中结球莴苣数量最多[4]。据统计，张家口地区2018 年叶用莴苣栽培面积3 900 hm2，其中90%以上为结球莴苣，总产量达到14.08 万t，总产值达到32 735.34 万元[5]，主要分布在冀西北地区尚义县、沽源县、张北县和坝中地区赤城县[6]，种植结球莴苣已成为冀西北地区农民增收和精准脱贫的重要措施。

然而，城镇化进度的加快和经济水平的快速发展使各个行业的用水量激增，冀西北地区水资源短缺现象越来越严重，近年来逐渐成为冀西北地区蔬菜产业发展的最大限制因素[7]。为了使结球莴苣能够提早上市，有些菜农用大棚进行结球莴苣栽培，并采用先进的节水灌溉技术，起到了明显的节水和提质增产效果[8]。普及先进的节水灌溉技术、开展结球莴苣节水灌溉研究对于提高冀西北蔬菜灌溉水分利用效率，节约灌溉用水具有重要的现实指导意义[9]，也为缓解我国水资源供需矛盾提供了新思路[10]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019 年4～6 月在张家口市沽源县小河子乡进行，该区域位于内蒙古高原南部边缘，气候属温带大陆性草原气候，试验区土壤类型为砂壤土，0～30 cm 土层土壤容重为1.25 g/cm3，田间持水量为16.8%。试验地土壤理化性质见表1，与全国第二次土壤普查推荐的土壤养分分级标准表比对发现，试验地土壤属于3 级土，肥力中等，pH 为弱碱性。

表1 土壤理化性质Table 1 Physicochemical property of soil

1.2 试验材料

供试结球莴苣品种为射手101，多年在冀西北地区栽培，该品种适合本地气候特点、抗逆性强、适应性广、耐抽薹、耐干烧心、商品性好。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

试验以常规管灌（T0）为对照，采用膜下微喷（T1）、膜下地表滴灌（T2）、膜下地下滴灌（T3）、膜下加气地下滴灌（T4）这4 种不同的节水灌溉方式，开展了不同灌溉方式对冀西北早春棚室结球莴苣生长和产量的影响研究。

试验地块冬前深耕20～25 cm，耕后晒垡，整平，耙细。结合整地每667 m2底施充分腐熟的优质农家肥3 000 kg、过磷酸钙50 kg、微生物复合肥料60 kg。各处理在缓苗后结合浇水追施一次高氮型水溶肥150 kg/hm2，莲座期结合浇水追施平衡型水溶肥225 kg/hm2，包心期结合浇水每667 m2追施平衡型水溶肥225 kg/hm2，结合病虫害防治分别在莲座后期和包心期各叶面喷施一次1%硝酸钙溶液，所用肥料符合NY/T 394 的规定。

1.3.2 田间管理

试验结球莴苣于2019 年4 月16 日定植，6 月17 日采收，所有处理均采用单畦双行定植，畦内行距35 cm、株距35 cm，定植密度67 500 株/hm2。共设5 个小区，每个小区3 次重复，各小区随机排列，小区之间至少留有1 m 的安全距离。各处理栽培措施一致。

1.4 测定指标与方法

不同生育期日均耗水量通过植物茎流计测得；每个小区中选3 株长势基本一致的结球莴苣植株，测定植株株高、株幅、叶片数（≥2 cm2的叶片）和最大叶质量[6]；在结球莴苣收获后，测定不同处理可溶性蛋白含量、维生素C 含量、可溶性糖含量、单株质量、单球质量等品质指标。各处理抽样100 个结球莴苣，计算一级品占样本的百分比，计算一级品率和一级品产量（一级品标准为没有虫眼和病斑，结球状态好、紧凑结实，无抽薹，刀口平整，质量大于500 g，球身外2～3 片叶子）。其中可溶性蛋白含量使用考马斯亮蓝G-250 染色法测定[11]，维生素C 含量使用钼蓝比色法测定[11]，可溶性糖含量用蒽酮比色法测定[11]。

1.5 数据分析

利用Excel 和SPSS 软件进行数据统计和分析；采用Duncan 新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 各处理耗水规律研究

通过植物茎流计测得结球莴苣在不同生育期的日均耗水量[12]，综合考虑气象、土壤灌溉和作物自身等因素，得到结球莴苣的田间日均耗水量随生育期的变化情况，如表2 所示。由表可知，5 个处理的日均耗水量都呈现出先减小后增大的规律，并且均在结球期达到日均耗水量最大。通过分析发现，结球莴苣在苗期时，因根系还不够发达，且叶片较小，所以植株日均耗水量是1.65～1.80 mm/d，主要以棵间蒸发为主，没有显著差异；在莲座期，对照组T0 日均耗水量显著增加，达到3.21 mm/d，而各处理在莲座期日均耗水量没有显著性差异，均在1.72～1.78 mm/d。随着结球莴苣进入结球期，棚室温度逐渐升高，植株根系发达，促使植株蒸腾作用加剧，植株耗水量达到顶峰，对照组T0 日均耗水量达到5.97 mm/d，显著高于各处理组。而在各处理中，T4 处理的日均耗水量显著增加，可能与其根部发达、叶片数量较多有关[13]，日均耗水量达到2.91 mm/d。

表2 日均耗水量随生育期的变化（mm/d）Table 2 Changes of daily average water consumption with different growth stages（mm/d）

2.2 不同灌溉方式对结球莴苣生长的影响

在结球莴苣定植60 d 进入采收期后，对不同处理的株高、株幅、叶片数和最大叶质量等生物学指标进行了测定，结果如表3 所示。

表3 不同灌溉方式对植株生物学性状的影响Table 3 Effect of different irrigation methods on plant biological charactors

由表3 知，在株高方面T1 与T0 无显著性差异，但T2、T3 都与T0 有显著性差异，T4 处理与其他处理也有显著性差异。在株幅和最大叶质量方面，各处理无显著性差异。在叶片数方面T0 与T1、T2 无显著性差异，T3 与T0 有显著差异，而T4 与其他处理都有显著性差异。试验还发现，T4 处理在株高和最大叶质量方面与其他处理都有明显差异，可能是因为加气地下滴灌方式促进了结球莴苣根系的呼吸，使植株生长量增大[14]。

2.3 不同灌溉方式对结球莴苣营养品质的影响

不同灌溉方式对莴苣营养品质的影响如表4 所示。由表可知，与T0 相比，各处理组的可溶性蛋白和可溶性糖含量都有小幅增加；维生素C 含量变化明显，其中T0为1.48 mg/g，而处理组T1、T2、T3 相比T0 有显著增加，分别达到1.89、1.84、2.31 mg/g，处理组T4 最高，为2.43 mg/g，相比对照增加了64.2%，说明节水灌溉可在一定程度上提高结球莴苣的品质。有研究发现，相对于传统的大水漫灌，采用膜下节水灌溉方式的用水量大幅减少，但蔬菜的可溶性糖和总酸含量增加，水分胁迫可提高蔬菜内糖、有机酸、维生素C 等可溶物的含量以及干物质含量[15]，本试验中处理组使用多种膜下滴灌技术所得到的结果也符合这个规律。

表4 不同灌溉方式对莴苣营养品质的影响Table 4 Effect of different irrigation methods on plant nutritional quality

2.4 不同节水灌溉方式对结球莴苣产量的影响

表5 不同灌溉方式对植株产量的影响Table 5 Effect of different irrigation methods on yield

不同灌溉方式对莴苣产量的影响如表5 所示。由表5 可知，与T0 相比，T1、T2、T3 的单株质量变化不明显，T4 单株质量显著增加，达到1 720 g。各处理的单球质量相比T0 均有增加，且T4 处理在单株质量上出现明显的增加，达到1 203 g，造成这一现象的原因可能是加气滴灌方式促进了结球莴苣的根系生长，增加了单株质量，同时促进了地上部分的生长[14]。使用节水灌溉方式处理的一级品率都有所提高，这也直接导致各处理的一级品产量提高，尤其是T4 处理增加明显，达到73894kg/hm2。

2.5 不同灌溉方式用水情况

表6 不同灌溉方式用水情况Table 6 Water usage of different irrigation methods

不同灌溉方式用水情况如表6 所示。由表可知，与T0 每1 hm2灌水量1 380 m3相比，各处理组都有显著的节水效果，T1、T2、T3、T4 处理分别为646、525、495、510 m3，节水比例分别为53.3%、61.9%、64.1%和63%，平均为60.6%。分析结球莴苣的一级品产量得出，与T0 相比，采用节水灌溉技术的4 个处理组都表现出一级品产量较高、同时用水量大幅降低的趋势，所以每1 m3灌溉水生产结球莴苣的产出率远高于传统灌溉模式，T1、T2、T3、T4 处理组分别达到107.1、135.6、143.1、144.9 kg/m3。

3 结论

本试验通过分析不同灌溉方式对冀西北早春棚室结球莴苣生长、产量和节水情况的影响，得出采用传统灌溉方式的结球莴苣在株高、叶片数和最大质量方面都低于采用节水灌溉技术处理的，同时采用节水灌溉处理在产品品质、产量和节水率方面都有优势，特别是加气滴灌能显著提高结球莴苣的品质和一级品率。采用节水灌溉技术的处理的平均节水率达到60.6%，单方水产出率高于传统灌溉一倍以上。综合考虑结球莴苣品质、产量的提升和水资源合理利用，以及冀西北地区不断提高的人力、土地成本，推广新型节水灌溉技术是冀西北地区农业生产未来的发展方向。