不同微润灌溉周期下辣椒根系生长与产量的关系

2018-04-12王银花申丽霞陈建琦李锦涛

节水灌溉 2018年3期

王银花，申丽霞，梁　鹏，陈建琦，李锦涛

(太原理工大学水利科学与工程学院，太原 030024)

0　引　言

根系是吸收水分和土壤养分的主要器官。作物根系生长状况对地上部分叶、茎和产量有较大影响[1]。农业生产实践表明：要使辣椒产量提高，必须保证辣椒根系发育良好。微润灌溉技术是于2011年提出的一种新型灌溉技术，灌溉水通过半透膜管壁上的微孔持续向外呈发汗状渗水，实现了在作物整个生长周期中的连续灌溉。微润灌溉能有效减少地面水分蒸发，提高水分利用效率[2,3]。目前已有众多学者对在微润灌溉条件下，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[4-13]。

关于微润灌溉的研究目前大多数主要集中于叶菜类植物，为了对微润灌溉技术有更深刻的认识，本试验选取茄果类作物辣椒作为研究对象，将微润灌溉技术与大棚种植技术相结合，探究其在不同灌水方式下的根系发育情况，以及根系发育与辣椒产量的关系，探讨通过培养发达的根系，来提高辣椒的产量，为优质作物生产提供参考。

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，四季分明，昼夜温差较大，日光充足，霜冻期一般从11月到来年4月，常年降雨量主要集中在7月和8月。本试验从2017年3月29日至6月17日在温室大棚中进行。试验种植辣椒品种为皇鼎一号，种植于90 cm×45 cm×40 cm(长×宽×高)PVC材质的箱子，土壤初始含水率为30.23%，种植土体质量为0.70 g/cm3。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 6组处理，每种试验处理重复试验3次，一共设置18个种植箱。A～E处理均为双管布置如图1。采用双管布设的种植箱微润管埋深为20 cm，两管之间的间距为30 cm，辣椒苗种植于微润管上方，故苗间距同为30 cm。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不定期浇水灌溉。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，同时给F灌水9 L。4月6号开始，A～D处理关闭右管，同开左管，A处理和B处理每隔4d换另一边微润管灌溉，C处理和D处理每隔8 d换另一边微润管灌溉，F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。

图1　试验装置图(单位：cm)Fig.1 The figures of experiment installing

1.3　试验方法

1.3.1植株茎粗

茎粗测量选用0.01 cm的电子游标卡尺进行测量，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，每隔12 d测量一次。

1.3.2植株根长

植株根长用精度为0.01的米尺测定，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，然后取平均值，每隔24 d测量一次。

1.3.3植株根重

植株鲜重测量用电子秤测量，其中辣椒干重测量采用烘干法，将辣椒植株放入烘箱中先用105 ℃杀青处理20 min后，调温至80 ℃烘6 h左右，称其干重，每隔24 d测量一次。

1.3.4植株鲜重及干物质积累量

植株鲜重测量用电子秤测量，其中辣椒干重测量采用烘干法，将辣椒植株放入烘箱中先用105 ℃杀青处理20 min后，调温至80 ℃烘6 h左右，称其干重。6月17日，每筐选择4株植物收取辣椒，并且称其鲜重，计算产量。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　茎　粗

根据试验过程中测得的辣椒根茎数据平均值进行Excel表拟合得到图2。

图2　单株平均根茎的变化Fig.2 The change of average root diameter of individual plants

从图2中可以看出，不同处理对根茎的发育有一定影响。各个处理的根茎随着时间的推移增粗，前期除了B处理外其他各个处理的根茎没有太大差异，且根茎直径没有明显的增加。种植1个月后，A～F处理的根茎生长发育明显，除C处理外，其他处理根茎直径迅速增加，但在不同的交替灌溉周期下，各处理的平均根茎在交替上升，只有C处理的根茎呈缓慢上升趋势，究其原因是辣椒生长中期，作物根系开始迅速增长，故需水量较大，而C处理的压力水头较小，且轮灌周期较长，不能充分满足辣椒根系发育的要求，根系发育受到了不同程度上的抑制，呈平稳增长。最终E处理的平均根茎最粗，且E处理根茎在种植后期较中期增长更加迅速，说明辣椒在开花结果时期，需水量再次增加，E处理双管同开，相比其他处理更加能够满足辣椒的需水要求。

2.2　根　长

各处理不同时期的植株平均根长对比如图3所示。

图3　单株平均根长的变化Fig.3 The change of average root length of individual plants

从图3可以看出，种植前期的1个月中，F处理生长最为缓慢，B处理和E处理长势相对较好，究其原因B处理压力水头大，故出水量较多，而E处理双管全开，灌水量一直比较稳定；对比D处理，虽然压力水头大，但因轮灌周期较长，而幼苗的根对水分需求敏感，故前期非灌溉行处于缺水状态。生长后期，E处理和D处理根长优势明显，其他4组处理均呈缓慢生长趋势，到收获期时根长基本趋于稳定值。对比A处理与B处理，C处理与D处理，相同灌溉周期时，1.5 m压力水头更有利于辣椒根系生长。究其原因压力水头较大时有助于微润管出水，开花结果时期，作物需水量提高，适当提高灌水量有助于作物生根，而E处理在整个生长周期中供水充足，直至辣椒生长后期，其根长一直在增加。

2.3　根　重

试验过程中，各处理不同时期的单株平均根重如图4所示。

图4　单株平均根重的变化Fig.4 The change of average root weight per plant

由图4可以看出辣椒种植前期，各处理的根重没有太大差异，且长势比较平稳缓慢。种植1个月后随着辣椒植株的生长，各处理的根重开始呈现较明显的增长趋势，种植约2个月后，各处理的根重均迅速增加，其中E处理的根重一直优于其他处理，D处理的根重其次，A处理和B处理在整个生长过程中没有太大差异，C处理和F处理的生长状态最弱，且到后期根重趋于稳定。

2.4　产量及灌溉水分生产率

图5显示了最终的辣椒单株产量。

图5　不同处理单株产量Fig.5 Different treatments yield per plant

从图5中可以看出，对比不同处理的植株产量，与根长和根重的生长趋势大致相同。E处理的产量最高，D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压力水头下辣椒长势和产量均优于1 m；F处理的产量最低。结合前面根系生长情况分析，辣椒产量与辣椒根系的生长发育呈现一定的正相关。

表1为不同微润灌溉处理和普通灌溉处理下的灌溉水分生产率，虽E处理的灌水量相对最高，但其产量和水分利用效率也最高。A、B、C、D处理的水分利用效率均优于普通灌溉处理的水分利用效率。

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

3　结　语

综合上述试验结果与分析，得出如下结论。

(1)辣椒根系的发育与合理的灌溉水头和轮灌周期有密切的关系。从上述试验可知双管全开处理，最适合辣椒根系的生长，究其原因辣椒在整个生长周期都处于水分充足的状态，及时补充植株需水，故保证灌水量，可有效改善根系的生长状况，促进了根系的发育。从节水方面考虑，对比A～D处理，均开单管，相比之下1.5 m压力水头和8 d轮灌周期处理下的根系生长状态和最终的产量均优于其他三个处理，说明选择合适的压力水头和轮灌周期，有助于作物根系生长。

(2)普通灌溉虽根据植物的生长状态及时浇水灌溉补充水分，但其根系的生长发育情况和最终的产量均明显不如其他5组处理。

(3)对比A～D处理，1.5 m压力水头下的辣椒根系发育明显优于相同灌溉周期下1 m压力水头；而1 m压力水头、8 d轮灌周期处理下的根系生长情况和最终辣椒产量均微优于普通灌溉，说明当压力水头不足且轮灌周期过长的情况下，会使辣椒处于缺水状态，影响辣椒根系发育，减少产量。

(4)辣椒根系的发育情况与最终作物产量和果实干物质积累量密切相关。根系发育良好，有助于辣椒产量提高。

本试验仅对部分辣椒根系与产量关系进行了研究，其他相关试验望今后继续研究。

参考文献：

[1]齐德海.河西地区辣椒节水高产栽培技术[J].蔬菜,2016,(4):55-56.

[2]尹玉娟,申丽霞.不同间距交替微润灌溉对大棚空心菜生长的影响[J].节水灌溉,2017,(7):1-4.

[3]李朝阳,夏建华.低压微润灌灌水均匀性及土壤水分分布特性 [J].节水灌溉,2014,(9):9-12.

[4]张子卓,张珂萌.微润带埋深对温室番茄生长和土壤水分动态的影响[J].干旱地区农业研究,2015,33(2):122-129.

[5]雷涛,毕远杰.微润管埋深及压力水头对青椒生长和水分利用的影响[J].农机化研究,2017,(8):104-110.

[6]雷明杰,孙西欢.微润灌压力水头对土壤水分及青椒生长的影响研究[J].节水灌溉,2016,(6):16-19,25.

[7] 杨文斌,郝仲勇.不同灌水下限对温室茼蒿生长和产量的影响[J].农业工程学报,2011,27(1):94-98.