大棚膜下滴灌黃瓜結(jié)果期適宜灌溉頻率試驗(yàn)研究

竇超銀，孟維忠，延瑋辰，陳 偉，姜 熙

(1.揚(yáng)州大學(xué)水利與能源動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.遼寧省水利水電科學(xué)研究院，沈陽 110003)

滴灌技術(shù)以其節(jié)水、增產(chǎn)和提質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用，尤其在設(shè)施農(nóng)業(yè)中，滴灌除改善土壤環(huán)境外，還可以調(diào)控溫濕度，為作物生長(zhǎng)提供良好的條件。在遼寧地區(qū)，目前設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要灌溉方式仍是傳統(tǒng)的畦灌灌溉，即使部分地區(qū)采用了滴灌技術(shù)，由于缺乏科學(xué)的水肥制度，存在著灌水施肥不合理的問題，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，易發(fā)作物病害，土壤質(zhì)量惡化，甚至存在地下水污染現(xiàn)象。因此，在遼寧省“千萬畝設(shè)施農(nóng)業(yè)工程”和“設(shè)施農(nóng)業(yè)跨越式發(fā)展實(shí)施方案”中明確提出以提質(zhì)增效為目標(biāo)強(qiáng)化發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，并將膜下滴灌等技術(shù)列入興建小區(qū)重點(diǎn)推廣計(jì)劃。

在現(xiàn)有政策的支持下，滴灌技術(shù)的合理應(yīng)用是技術(shù)能否得到進(jìn)一步推廣的關(guān)鍵。以灌溉頻率作為依據(jù)的滴灌灌溉制度的制定方法簡(jiǎn)單可行，無設(shè)備投入，易讓農(nóng)戶接受。對(duì)于某一特定的土壤和作物，適宜的灌溉頻率可以將作物主要根系分布層土壤水分含量維持在較高水平，從而有利于作物吸水、調(diào)控溫度和提高肥效[1,2]?；谶@一理論，研究者們?cè)诙喾N大田作物中進(jìn)行了試驗(yàn)研究并取得較好的成果，如研究表明玉米、棉花、小西瓜、香蕉等灌溉頻率推薦為3 d[3-6]，馬鈴薯8 d灌水周期較為適宜[7]，洋蔥宜每隔10 d灌溉一次，等等[8]。但在設(shè)施農(nóng)業(yè)中，基于灌溉頻率制定滴灌灌溉制度的研究還相對(duì)較少，因此，本文以遼寧地區(qū)大棚主要作物黃瓜為研究對(duì)象，開展滴灌不同灌溉頻率的對(duì)比試驗(yàn)，通過研究灌溉頻率對(duì)黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，以確定地區(qū)大棚黃瓜適宜灌溉頻率，為滴灌技術(shù)的合理應(yīng)用和提質(zhì)增效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在遼寧省灌溉試驗(yàn)中心站(E120°30′44″，N42°08′59″，海拔47 m)的高標(biāo)準(zhǔn)日光溫室中進(jìn)行，試驗(yàn)站位于遼寧省沈陽市黃家鄉(xiāng)，為平原地帶，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。供試土壤為黏壤土，參考理化指標(biāo)為：密度1.33 g/cm3，土壤飽和體積含水率42.2%，土壤中等肥力偏下，速效鉀81.28 mg/kg，速效磷18.39 mg/kg，土壤堿解氮75.41 mg/kg，全氮1.11 g/kg，有機(jī)質(zhì)1.22%，土壤pH值7.09。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)種植作物為黃瓜，供試品種為“瑪麗亞”。黃瓜采用大壟雙行種植，壟寬1.5 m，壟長(zhǎng)7 m，壟臺(tái)高15 cm，行距0.5 m，株距0.45 m。每壟種植黃瓜16 株，兩壟之間的距離為1.5 m。采用膜下滴灌灌溉，黃瓜定植前在壟中心鋪設(shè)滴灌帶，滴頭間距30 cm，滴頭流量1.38 L/h，覆膜完成后，在滴灌帶兩側(cè)水平距離20 cm處種植作物。黃瓜定植時(shí)，為保證黃瓜緩苗率，各處理統(tǒng)一灌水25 mm。此后，根據(jù)灌溉制度試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行灌溉。

試驗(yàn)采用單因素完全試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以灌溉頻率為試驗(yàn)因素，設(shè)置4個(gè)水平，分別為3 d(DI1)、6 d(DI2)、9 d(DI3)和12 d(DI4)，同時(shí)以當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)溝灌作為對(duì)照(CK)。滴灌單次灌溉水量以棚內(nèi)蒸發(fā)皿(20 mm)實(shí)測(cè)蒸發(fā)量作為依據(jù)。W=αfEP，W為單次灌溉水量，mm；EP為大棚一次灌溉周期內(nèi)每天蒸發(fā)量，mm/d；f為灌溉周期天數(shù)，即灌溉間隔天數(shù)，d；α為作物系數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)站2014年基于蒸發(fā)皿灌溉試驗(yàn)結(jié)果，α取值為25%。根據(jù)當(dāng)?shù)毓喔冉?jīng)驗(yàn)，黃瓜從4月14日開始灌溉，到6月25日灌溉結(jié)束，滴灌不同灌溉頻率處理均累計(jì)灌水72 mm，DI1，DI2，DI3，DI4分別灌水24，12，8，6次。

黃瓜各處理統(tǒng)一施肥，撒施腐熟的有機(jī)肥(腐熟的雞糞)120～150 m3/hm2；生長(zhǎng)期內(nèi)共追肥4次，每次肥料用量為：硝酸鉀5 kg/hm2，多肽綜合2.5 kg/hm2，高磷高鈣26.25 kg/hm2，氨基酸93.75 kg/hm2。 采用隨水施肥的方式，灌水15 mm，肥料在灌水約3/4～4/5時(shí)施完，剩余水量用于沖洗管道內(nèi)殘留肥料。

其他田間管理工作聘請(qǐng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)人員負(fù)責(zé)，參考當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)做法。

1.3 檢測(cè)指標(biāo)與方法

蒸發(fā)皿蒸發(fā)量由棚內(nèi)蒸發(fā)皿(20 mm)測(cè)得，每天上午8∶00測(cè)量。灌溉水量由小區(qū)單獨(dú)控制的水表測(cè)量。黃瓜生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)在打頂前(結(jié)果后期)用剛尺和游標(biāo)卡尺測(cè)定株高、莖粗和葉片數(shù)，每個(gè)小區(qū)選5株觀測(cè)。黃瓜產(chǎn)量每個(gè)小區(qū)用天平單獨(dú)稱重，盛果期每隔1～2 d采果一次，累計(jì)得各處理黃瓜產(chǎn)量。

常規(guī)數(shù)據(jù)整理由Excel 2010完成，單因素方差分析由SPSS 20完成，采收期單次產(chǎn)量為重復(fù)處理平均值。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 株 高

不同處理株高差異見圖1。DI1處理株高最高，達(dá)到197.7 cm，隨著灌溉頻率的減小，株高逐漸減小，DI4處理株高151.7 cm，僅為DI1處理的76.7%；常規(guī)灌溉CK處理株高169 cm,介于DI2和DI3處理之間。方差分析表明，DI1處理株高顯著高于DI3、DI4和CK處理，DI2處理顯著高于DI4和CK處理；而低頻灌溉之間差異不顯著。從方差分析中還可以看出，高頻灌溉條件下方差較小，隨著灌溉頻率減小，方差增大，即高頻處理株高差異相對(duì)較小，低頻灌溉增大了小區(qū)內(nèi)株高的不均勻性。由此可見，高頻灌溉有利于植株生長(zhǎng)，并可獲得相對(duì)均一穩(wěn)定的長(zhǎng)勢(shì)，灌溉頻率越小，越不利于植株株高生長(zhǎng)，當(dāng)灌溉間隔9 d以上時(shí)，滴灌效果甚至不及傳統(tǒng)溝灌。

圖1 不同灌溉頻率對(duì)黃瓜株高的影響

2.2 莖 粗

莖粗的變化總體上也是隨著灌溉頻率的降低而減小，在滴灌處理中，DI1處理植株莖稈最粗，直徑7.9 mm，DI4處理莖粗最小，直徑6.6 mm，較DI1處理小17.2%；CK處理莖粗6.7 mm，與DI4處理接近(見圖2)。方差分析表明滴灌灌水間隔3～9 d不會(huì)引起莖粗的顯著變化，但灌水間隔12 d會(huì)導(dǎo)致莖粗顯著小于其他滴灌處理，CK處理與滴灌處理差異不顯著。傳統(tǒng)溝灌條件下莖粗均勻性差，滴灌提高了莖粗的均勻性，但高頻灌溉條件下莖粗均勻度低于低頻灌溉。說明傳統(tǒng)溝灌水分分布的不均勻性影響了莖粗生長(zhǎng)；滴灌高頻灌溉有利于形成粗壯株型，而灌水間隔過長(zhǎng)會(huì)抑制植株莖粗生長(zhǎng)。

圖2 不同灌溉頻率對(duì)黃瓜莖粗的影響

圖3 不同灌溉頻率對(duì)黃瓜葉片數(shù)的影響

2.3 葉片數(shù)

灌溉頻率對(duì)葉片數(shù)的影響見圖3。滴灌灌溉處理中，隨著灌溉頻率的降低，葉片數(shù)有明顯的減少趨勢(shì)，從DI1處理平均24個(gè)葉片降到DI3和DI4處理的19片葉，葉片數(shù)減少20%，CK處理最少，僅為17片葉。方差分析表明DI1處理葉片數(shù)顯著多于CK處理，但滴灌頻率處理之間差異未達(dá)到顯著水平，且當(dāng)灌溉間隔期大于6 d時(shí)，滴灌與傳統(tǒng)溝灌葉片數(shù)差異也不顯著。另外，當(dāng)葉片數(shù)較少時(shí)，處理內(nèi)各株葉片數(shù)相近，隨著葉片數(shù)增加，處理內(nèi)植株葉片數(shù)變化較大。即滴灌有利于葉片數(shù)的增加，灌溉頻率越大，越有利于葉片發(fā)生，但同時(shí)也導(dǎo)致葉片數(shù)量的不均勻性增大。

2.4 產(chǎn) 量

黃瓜自4月15日開始采摘，直到7月21日結(jié)束，整個(gè)采摘期共采摘44次。不同滴灌處理產(chǎn)量變化趨勢(shì)相近，前期產(chǎn)量較低；4月末至6月末是盛果期，產(chǎn)量主要在這一時(shí)期內(nèi)形成；6月下旬后，產(chǎn)量急劇減少，直到7月21日拔園(見圖4)。處理之間，DI1和DI2處理前期產(chǎn)量高于其他處理，到6月中旬后，DI3和DI4單次采摘量較高，CK處理單次采摘量始終處于中間水平，即高頻灌溉有利于產(chǎn)量形成，低頻灌溉可能延緩果實(shí)的成熟。全生育期各處理產(chǎn)量從大到小順序?yàn)镈I2>DI1>DI4>DI3>CK，處理之間產(chǎn)量變化較小，DI2處理產(chǎn)量最高，累計(jì)112.4 t/hm2，僅高出CK處理4.4%(見圖5)。方差分析表明，滴灌各處理之間差異不顯著，與CK處理之間差異也不顯著。說明與傳統(tǒng)溝灌相比，滴灌具有增加產(chǎn)量的效果；高頻灌溉產(chǎn)量總體上要高出低頻灌溉，但當(dāng)灌溉過于頻繁時(shí)，土壤環(huán)境可能更有利于植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)，而產(chǎn)量并不一定是最優(yōu)。

圖4 不同灌溉頻率對(duì)黃瓜單次采收產(chǎn)量的影響

圖5 不同灌溉頻率對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

3 結(jié) 論

通過結(jié)果期不同灌溉頻率處理對(duì)大棚黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量影響的研究，可以得出以下有關(guān)結(jié)論。

(1)滴灌較傳統(tǒng)溝灌更有利于黃瓜植株生長(zhǎng)；滴灌條件下，灌溉頻率的提高有利于黃瓜生長(zhǎng)，高頻灌溉處理黃瓜株高、莖粗和葉片數(shù)均高于低頻灌溉；同時(shí)，在高頻灌溉條件下，莖粗和葉片數(shù)得到充分生長(zhǎng)，處理內(nèi)植株間差異較大，但株高均勻性得到提高。

(2)在產(chǎn)量方面，滴灌產(chǎn)量高于傳統(tǒng)溝灌；高頻灌溉在結(jié)果前期單次采收產(chǎn)量高于低頻灌溉，有利于果實(shí)上市，產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，低頻灌溉延緩了果實(shí)的成熟，在結(jié)果后期單次采收產(chǎn)量高于高頻灌溉。從總產(chǎn)量角度看，盡管不同處理之間差異不顯著，但DI2處理即6 d灌溉一次，可獲得最高產(chǎn)量。

(3)灌溉頻率越高越有利于黃瓜生長(zhǎng)，但頻率過高，易導(dǎo)致營養(yǎng)生長(zhǎng)過盛而影響產(chǎn)量形成，對(duì)于本試驗(yàn)而言，DI2處理長(zhǎng)勢(shì)與DI1接近，并獲得最高產(chǎn)量；另外，在實(shí)際生產(chǎn)中，人工勞務(wù)成本與灌水頻率成正相關(guān)，因此，綜合考慮后建議大棚黃瓜結(jié)果期滴灌灌溉頻率以6 d為宜。

[1] 隋 娟, 龔時(shí)宏, 王建東, 等. 滴灌灌水頻率對(duì)土壤水熱分布和夏玉米產(chǎn)量的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2008,22(4):148-152.

[2] Jordan J E, White R H, Victor D M, et al. Effect of irrigation frequency on turf quality, shoot density, and root length density of five bentgrass cultivars[J]. Crop Science, 2003,43(1):282-287.

[3] Wang F X, Kang Y H, Liu S P. Effects of drip irrigation frequency on soil wetting pattern and potato growth in North China Plain[J]. Agricultural Water Management, 2006,79(3):248-264.

[4] 楊九剛, 何繼武, 馬英杰, 等. 灌水頻率和灌溉定額對(duì)膜下滴灌棉花生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響[J]. 節(jié)水灌溉, 2011,(3):29-32,38.

[5] 李 波, 黃修橋, 徐建新, 等. 不同滴灌頻率對(duì)大田覆膜小西瓜生長(zhǎng)特性及品質(zhì)的影響[J]. 節(jié)水灌溉, 2016,(4):50-53,59.

[6] 余 赟, 張 濤, 韋思智, 等. 花芽分化期滴灌施肥頻率對(duì)香蕉生長(zhǎng)及產(chǎn)量構(gòu)成的影響[J]. 節(jié)水灌溉, 2014,(10):22-25.

[7] 秦軍紅, 陳有君, 周長(zhǎng)艷, 等. 膜下滴灌灌溉頻率對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量及水分利用率的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2013,21(7):824-830.

[8] 符崇梅, 魏野疇, 李 娟, 等. 不同灌溉量、滴灌頻率及水肥耦合對(duì)洋蔥產(chǎn)量和水分利用率的影響[J]. 節(jié)水灌溉, 2011,(8):36-39,42.