王银花，申丽霞，梁 鹏，陈建琦

(太原理工大学水利科学与工程学院，太原 030024)

由于当前水资源日益紧缺，节水灌溉技术越来越受到重视。在2011年，深圳市微润灌溉技术有限公司开发了一种新型的节水灌溉技术即微润灌溉[1]。微润灌溉技术是以半透膜为主要材料的软管，以膜内外水势梯度为驱动，根据作物实际生长过程中的需水需要，连续供水[2]。微润灌溉能有效减少地面水分蒸发，提高水分利用效率[3]。目前已有众多学者对微润灌溉条件下，各种蔬菜的生长发育和产量进行了大量研究：不同的压力水头、管带间距和埋深对蔬菜的土壤水分利用率、植株生长及产量有较大影响[4-10]。关于微润灌溉的实际种植大多数在大棚中进行，为了对微润灌溉技术有更深刻的认识，本试验在室外进行，将微润灌溉技术与室外种植技术相结合，试验选取辣椒作为研究对象，探究其在不同微润灌溉处理下的植株生长情况，并设置普通灌溉为对照试验，为该技术日后的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地区位于山西省太原理工大学校园内，属于典型的温带性大陆气候，冬季严寒，夏季炎热，气温年较差很大，常年降雨量主要集中在7月和8月。本试验从2017年5月7日至7月25日在室外种植箱中进行，种植箱尺寸为100 cm×100 cm×75 cm(长×宽×高)的塑料箱，土壤初始含水率为27.43%。试验设备主要有高位水箱、种植箱、PE输水管、微润管和阀门等。试验过程中保持高位水箱出水口水压稳定，灌溉水为城市自来水，并加装过滤装置以避免堵塞。

1.2 试验处理

本试验共设置了A～F共6组处理，每种试验处理重复试验2次，一共设置12个种植箱。A～E处理均为5管布置，见图1。每个种植箱从左到右平行等距布设1、2、3、4、5共5根微润管，其中管距为25 cm，管埋深为20 cm。每箱定植4行辣椒苗，苗间距为25 cm，两边辣椒苗距离边框12.5 cm。高位箱出水口处连接2根输水管，分别为左右两管，其中左管连接1、3、5号微润管，右管连接2、4号微润管。F处理为普通对照不布设微润管，根据辣椒的生理状态进行定期定量浇水灌溉。辣椒移苗后，为了提高幼苗存活率，A～E处理双管同时打开进行灌水，同时F处理灌水16 L。5月14号开始，A～D处理关闭右管，同开左管，A处理和B处理每隔4 d换另一输水管灌水，C处理和D处理每隔8 d换另一输水管灌水，E处理双管一直同开。辣椒的整个生长周期过程中，A～E处理高位水箱的阀门一直处于开启的状态。

1.3 数据测试方法

(1)辣椒生长状况。定值8 d后开始测定辣椒生长状况，每隔12 d测定一次株高、茎粗等指标，在每个处理的每行辣椒中随机选取3株长势均匀的辣椒进行测量，并取平均值。株高测定用精度为0.01的米尺测植株地上部分；茎粗测量选用精度0.01 cm的电子游标卡尺对基部第2伸长节间中部最大直径和最小直径进行测量，取平均值。

(2)植株鲜重及产量的测定。植株鲜重测量用电子秤测量，7月25日，每筐选择4株辣椒测定果实产量，采用电子秤测量。最终的试验数据采用Excel制图与分析。

2 试验结果与分析

2.1 株 高

不同处理辣椒株高随种植后天数的变化趋势见图2。从图2中可以看出，不同处理下，辣椒株高有所差异。各个处理的株高随着时间的推移逐渐增加，前期除A处理外其他各个处理的株高没有明显差异，A处理株高明显高于其他处理，说明辣椒生长初期，1 m压力水头和4 d轮灌周期最佳。究其原因辣椒前期植物需水量较少，故1 m水头更优，相比8 d的轮灌周期，4 d轮灌周期更能使辣椒根系区左右两侧均受到灌溉水湿润。辣椒生长后期，B、D、E处理的株高生长发育明显，而A、C、F处理的株高明显低于其他处理。究其原因，辣椒生长后期需水量增加，压力水头对株高生长的影响也较明显，相比之下1 m压力水头微润管出水量较少，而F处理，虽根据植株生长情况进行浇水，但土壤表面蒸发量大灌溉水利用系数较低，因此1.5 m的压力水头下辣椒生长更优。最终结果表明水分过多过少均不利于辣椒生长。D处理的平均株高最高，且D处理株高在生长发育后期迅速增加，说明辣椒在后期开花结果，需水量增加，E处理虽双管同开，但由于试验在室外进行，除灌溉水之外还有自然降水，而太原降雨量主要集中在7、8月份，故双管E处理的土壤含水率过高，反而不利于植株生长。

图2 辣椒平均株高的变化Fig.2 The average height of pepper changes

2.2 茎 粗

根据试验过程中测得的辣椒株径数据平均值进行Excel表拟合得到图3。从图3中可以看出，不同处理对辣椒茎粗的发育有不同的影响，压力水头与轮灌周期对茎粗的影响与图2平均株高的影响相似。各个处理的茎粗随着时间的推移增加，前期除A处理外其他各个处理的株径没有明显差异，且茎粗的增长较缓慢。辣椒种植44 d后，各处理茎粗的生长趋势明显且呈现小范围的交替上升。最终，A、C、F处理的茎粗值最低。究其原因是辣椒生长中期植株生长迅速，故需水量较大，而A、C处理的压力水头较小，出水量少，故不能充分满足辣椒后期生长发育的需求。最终D处理的平均茎粗值最高，且D处理茎粗在辣椒生长后期的生长趋势最明显。

仅辣椒株高和茎粗生长情况而言，1.5 m压力水头和8 d轮灌周期最有利于辣椒生长，故适当增大压力水头有利于辣椒生长发育。

图3 辣椒平均茎粗的变化Fig.3 The average diameter of pepper changes

2.3 植株鲜重

各处理不同时期的植株鲜重增长趋势见图4。由图4可知随着时间的推移不同处理下的植株鲜重单调递增，种植前期，除了A处理，其他处理的植株鲜重没有明显差异，究其原因植株前期需水量较少。结合图2、图3可知，在辣椒生长前期，1 m压力水头，4 d轮灌周期有利于辣椒幼苗的生长。从种植32 d到试验完成，辣椒生长较快，植株鲜重呈直线上升趋势且一直保持D处理>B处理>E处理>C处理。而F处理辣椒平均鲜重明显低于其他各个处理，说明微润灌溉不仅节水而且相对普通灌溉更有利于植株生长。同时在交替微润灌溉条件下微润管的压力水头为1.5 m时更有利于植株的生长发育。

图4 植株鲜重变化Fig.4 Plant fresh weight changes

2.4 植株产量及灌溉水分生产率

各个处理最终单株产量见图5。从图5中可以看出，对比各个处理的产量，与植株生长趋势大致相同。D处理的产量最高，B处理其次；对比A处理和B处理、C处理和D处理发现1.5 m压力水头下辣椒的长势和产量均优于1 m压力水头；F处理的产量最低。结合前面植株生长情况分析，辣椒产量和辣椒植株生长发育呈现一定的正相关。

图5 单株平均产量对比Fig.5 Comparison of average yield per plant

表1为不同微润灌溉处理和普通灌溉处理的灌溉水分生产率，虽E处理的经济产量值很高，但其灌水量也很高，故灌溉水分生产率较低。微润灌溉处理的水分利用效率优于普通试验下的水分利用效率。

3 结 论

综合上述试验结果与分析，得出如下结论。

表1 不同处理灌溉水分生产率Tab.1 The water use of efficiency of every process

(1)在室外种植前提下，微润灌溉处理组1.5 m的压力水头相比1 m压力水头更有利于植物的生长发育，且产量和水分利用效率均高于1 m压力水头。

(2)由试验可知虽然微润灌溉的灌水量可能高于普通灌溉，但对比作物的整个生长周期，微润灌溉下的试验组的植株生长情况、最终的产量和水分利用效率均优于普通灌溉，故与微润灌溉在节水方面的优势并不矛盾。

(3)室外种植条件下，微润管全开的微润灌溉组，虽然产量很高，但灌溉水分生产率很低，仅高于普通对照组，究其原因相比大棚种植，室外种植会受到降雨量的影响，导致微润管全开的试验组土壤含水率太高，反而不利于植株生长，且不利于提高灌溉水分生产率。

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