郭 凯 先(青海省水利水电科学研究所，西宁 810016)

“水肥一体化”是水、肥同步控制的一项高效农业精准灌溉技术[1-4]。水肥一体化是借助压力灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起，均匀、准确地输送到作物根部土壤，维持土壤适宜水分和养分浓度，有利于作物对养分的吸收[5,6]；此外水肥一体化有利于调节水的入渗速率、灌水均匀度、不产生地面径流，减轻土壤板结和表面杂草生长，减少土壤蒸发和渗漏损失，使灌溉水利用效率达90%以上[7]。同时由于实现水、肥同步管理，可有效提高肥料利用率，节水节肥节劳[8]。

干旱缺水和水资源利用率偏低是严重制约青海高寒干旱地区农业发展的主要因素[7,8]。而水肥一体化技术作为目前世界上公认的将灌溉与施肥融为一体的高效农业灌溉技术，在青海省具有广阔的应用前景[9]。为探索水肥一体化技术在高寒干旱地区的应用效果，选择辣椒作为研究对象，进行了对比试验，以期得到最利于节水、节肥和增产的灌溉制度，为水肥一体化技术在高寒干旱区露地灌溉农业生产上的应用以及水肥一体化灌溉制度的确定提供理论依据。

1 试验设计与方法

1.1 试验对象及试验地概况

供试作物为陇椒6号。试验选定在贵德县贺尔家村露地蔬菜示范基地进行，地处青海省东部黄河谷地农牧交错区，属于典型的高原大陆性气候，海拔高度2 200 m，年平均气温7.2 ℃，年平均降雨量251 mm，年平均蒸发量高达2 000 mm，土壤为栗钙土，肥力偏低。辣椒种植前测得的试验地0～50 cm混合土壤理化性状指标为：平均土壤密度为1.41 g/cm3，田间体积持水量为38.5%， pH值为8.31，有机质14.75%，速效氮104 mg/kg，有效磷51 mg/kg，速效钾245.9 mg/kg，全氮1.01 g/kg，全磷2.06 g/kg，全钾28.71 g/kg。

1.2 试验设计

滴灌系统由首部枢纽(离心泵、离心过滤器、自动反冲洗叠片过滤系统、自动搅拌式施肥器及附属设备)、管网系统(干、支、分支管)及灌水器(滴头)组成。滴灌管沿种植带布置，每垄铺设1条，选用Φ16 mm，壁厚0.4 mm的内镶式滴灌管，滴头流量2.1 L/h，滴头间距0.3 m，每个试验小区首部设置控制阀、压力表及水表，对试验小区灌水进行单独控制和操作，水源为地表水。

试验设灌水量与施肥量2个因素，设置4个灌水下限W1(85%θ)、W2(70%θ)、W3(55%θ)和W4(40%θ)以及3个施肥水平F1(低肥)、F2(中肥)、F3(高肥)，控制滴头下方土壤含水率高于土壤水分下限，达到水分下限时进行灌溉，灌至田间持水量的95%时停止灌溉。施肥水平的确定以当地漫灌下的辣椒施肥量为对照(CK)，设高肥F3，其中施肥量2 700 kg/hm2(675 kg尿素、2 025 kg磷酸二铵)，以对照的70%施肥量设为中肥F2，50%施肥量设为低肥F1(肥料使用青海省农林科学院土肥所研制的蔬菜试验专用肥)，详见表1，共9个处理，3次重复,共27个小区。另设大田漫灌为对照小区。每个试验样方栽植4行辣椒，每行14株。辣椒株行距为0.3 m×0.35 m。

表1 水肥一体化辣椒试验设计方案Tab.1 Fertigation pepper experiment design scheme

1.3 试验观测

(1)土壤含水量。每个样方内埋设土壤负压计用来监测土壤水分动态，作物生长季内每10 d对土壤含水量进行一次观测，降雨前、降雨后、灌水前、灌水后、生育阶段转变时，加测土壤含水量，每3～5 d一次。观测深度从地表起到主要根系活动层，每隔10 cm观测一层。

(2)生长状况。每个试验小区除最外面1行外，其余所有行选定10株具有代表性的植株(每个处理3个重复即30株辣椒)，采用定株挂牌编号的方式。调查项目包括地径、高度、叶面积、冠幅等指标。

(3)辣椒产量。从第1次收获开始，对每个小区30株辣椒的果实进行产量调查。

(4)气象资料。用自动气象站定期获取基本气象资料。

1.4 数据处理

所有数据用Excel 2007软件进行统计分析，各图表中的数据均为平均值。

2 结果与分析

2.1 节水节肥效果

试验结果表明(见表2)，随着土壤水分控制下限的增大，灌水次数与灌水量也随之增加，节水46.39%～56.71%，按照每方水收取水费0.05元计算，每公顷节水成本为227.5～337.5 元。

表2 不同处理观测结果Tab.2 The observed result of different treatments

肥料使用辣椒专用肥，价格为4 000元/t，尿素价格为2 000 元/t，磷酸二铵为3 500 元/t，与漫灌施肥相比，施肥水平为F3时，每公顷节省肥料成本为1 237.5 元；施肥水平为F2时，每公顷节省肥料成本为2 677.5 元；施肥水平为F1时，每公顷节省肥料成本为4 837.5 元。

2.2 水肥一体化技术对辣椒生长的影响

2.2.1对辣椒株高的影响

辣椒株高的测量从2015年6月21日开始，到辣椒采摘基本完成后(8月14日)结束，表3为不同灌水下限和施肥量对辣椒株高的影响。从表3可知，随着时间的推移，辣椒株高的变化差异也在逐步增大。

在同一灌水量下，施肥量对于辣椒株高的影响呈现不同的变化规律，见表4。在灌溉下限为W1时，F1、F3的株高分别比F2低3.32%、14.40%；在灌溉下限为W2时，F1、F3的株高分别比F2低0.30%、 5.95%；在灌溉下限为W3时，F1、F3的株高分别比F2低2.94%、4.71%；在灌溉下限为W4时，F2、F3的株高分别比F1低3.63%、3.03%。灌水量充足的情况下，辣椒株高会随着施肥量的增加而增加，但高施肥量并不利于辣椒的生长，尤其在缺水情况下，会抑制辣椒的生长。在F2施肥量下，灌水下限对枸杞株高的影响表现为随灌水下限的增大而增加，灌水下限为W1时的平均株高最高，分别比W2、W3和W4高7.44%、6.18%和13.52%。在辣椒果熟期，在W1F2的辣椒株高最高，为57 cm，到采摘结束时，W1F2的辣椒株高最高，为69 cm。

表3 不同灌水和施肥量对辣椒株高的影响Tab.3 The influence of different irrigation and fertilization on the pepper plant height

表4 不同灌水水平和施肥量对辣椒株高的影响比较Tab.4 The comparison of different irrigation and fertilization on the pepper plant height

2.2.2对辣椒茎粗的影响

茎粗是衡量辣椒生长情况的重要指标之一，当辣椒自身或根系周围水分充足时辣椒茎粗加大，不足时则减小，而水分又影响着辣椒自身各个营养器官的生长，因此合理调配水肥使辣椒茎粗得以有利增长，对于辣椒的生长及产量有着不可或缺的影响。

由表5可知，从6月21日起，辣椒茎粗随着灌水量的增加而增加，即在F1时，W1>W2>W3>W4，在F2、F3时同理。当施肥水平由F1、F2升到F3时，茎粗增加。

根据对表3、表6的综合分析，灌水量充足的条件下，辣椒株高茎粗都会随着施肥量增加而增加，但过高施肥量对辣椒生长不利。

表5 不同灌水和施肥量对辣椒茎粗的影响Tab.5 The influence of different irrigation and fertilization on the pepper stem diameter

2.3 水肥一体化技术对辣椒产量的影响

根据对单次采摘辣椒质量的分析(见表6)可以看出，灌水下限为W1时，F2、F3的产量比F1分别高22.39%、1.79%，比漫灌高；灌水下限为W2时，F2、F3的产量比F1分别高16.21%、6.19%，比漫灌高；灌水下限为W3时，F2的产量比F1高12.87%，F3的产量却比F1低5.1%，比漫灌高；灌水下限为W4时，F2的产量比F1高2.45%，F3的产量却比F1低6.98%，比漫灌高。过高施肥量不利于辣椒产量的提高。

表6 一定灌水下施肥量对辣椒产量的影响Tab.6 The influence of different fertilization on the pepper production under the same irrigation

从表7和图1可以看出在施肥量为低肥F1时，W1的辣椒产量分别比W2、W3和W4高7.57%、11.09%和12.12%；在施肥量为中肥F2时，W1的辣椒产量分别比W2、W3和W4高13.29%、20.46%和33.94%；灌水量在此时对辣椒产量影响最显著；在施肥量处理为高肥F3时，W1的辣椒产量分别比W2、W3和W4高3.11%、19.17%和22.70%，证明提高灌水下限可以显著增加辣椒产量。

表7 一定施肥量下不同灌溉水平对辣椒产量的影响Tab.7 The influence of different irrigation on the pepper production under the same fertilization

图1 不同灌水和施肥量对辣椒产量的影响Fig.1 The influence of different irrigation and fertilization on the pepper production

根据对辣椒生长指标的分析，确定出水肥最有组合为W1F2，从产量来看，W1F2处理的辣椒产量最高。综合考虑，辣椒最优灌溉制度组合为W1F2。

3 结 语

通过对比试验，初步探讨了水肥一体化技术对于辣椒产量的影响以及节水节肥的效果。试验结果表明，水肥一体化技术的灌溉次数上比漫灌多2～3倍，体现了少量多次的原则。不同灌水下限和施肥量对于辣椒生长和产量呈现不同的影响。施肥量为低肥F1时，W1相比于W2、W3，提高辣椒株高、茎粗、产量效果一般；而施肥量为中肥F2时，W1可显著提高辣椒株高、茎粗和产量；施肥量为高肥F3时，抑制减缓了辣椒的生长，辣椒产量相比于F1、F2降低，增加灌水量可减少高肥量带来的不利影响。因此，合理的水、肥配比才能发挥出最大的增产效果。综合考虑，处理W1F2为最佳水肥组合，是最有利于节水节肥增产的土壤水分控制下限和施肥量。

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