康小平，樊毅，李劲，王君勤，李俊波

(1.四川省水利科学研究院，成都，610072；2.四川省都江堰水利发展中心东风渠管理处，成都，610081)

0 引言

微润灌溉作为近年研发出的一种新型高效的根部微灌技术，它将半透膜技术引入农业灌溉领域，利用半透膜的透水原理拟合生物半透膜的吸水过程，将水缓慢地渗入到作物根区完成灌溉[1]，微润灌溉模拟植物24h不间断吸水过程，以连续灌溉方式不停地向作物根系供应适量水分，使植物吸水过程与田间灌溉过程实现时间上的同步性，灌水量与植物耗水量相匹配，实现无胁迫灌溉，改善作物品质和产量，该技术已成为国际领先的仿生型连续灌溉系统[2-3]。

薛万来、牛文全等[4]通过室内模拟试验在微润灌溉土壤水分分布方面做了相应研究；张立坤[5]对微润灌条件下大棚娃娃菜试验研究，认为微润灌水器在大棚蔬菜灌溉应用中具有节水增产的效果；张群、陈天博等[6-7]分别对马铃薯、番茄等作物在微润灌溉下生长的影响进行的研究得出类似结论。

关于微润灌溉条件下温室辣椒相关的研究鲜有报道。微润灌溉技术运行的驱动能量为水位能和土壤势能，不需动力设备，抗堵塞性能强，运行成本较低，且能改善农田生态系统环境，具有较高的节水效益[8]。本研究拟从微润灌溉在温室大棚内的应用入手，研究不同微润灌溉处理方式对温室辣椒生长生产及水分利用的影响，对提高温室辣椒的产量和节水技术的推广与应用都具有重要意义。

1 试验材料与方法

1.1 试验基地基本情况

本试验于2019年7-11月在四川省水利科学研究院试验基地的日光温室内进行。试验地区累年平均气温16.1℃，累年平均无霜期279d。试验水源为当地自来水，通过自来水管网供水，水源存蓄在设置的3个不同高度的水箱内。试验地土壤为细质壤土，土层厚40cm。经测验，土壤容重为1.21g/cm3，田间持水量为21.1%。土壤为新土，无肥力，经前期整地，施有机基肥500kg/亩，肥料有机质含量≥45%，N+P2O5+K2O≥5%，有效活菌数≥2亿/g；施15-15-15复合肥27kg/亩，总养分≥45%，硫含量≥10%。经整地后检测，土壤基础肥力见表1。

表1 土壤基础肥力

1.2 试验材料与设计

本试验在日光温室内种植辣椒，品种为线椒(又称“二荆条”)，种植片区分为三个同等大小的种植小区，长宽均为8m×5m，小区间用塑料膜相互隔离，以防止水分和养分串流。每个小区对应一个灌水水箱，水箱高度分别为2m、3m、4m，3个灌水压力小区分别为L2、L3、L4。每个单元设置4个试验小组，每个小组面积为8m2，变量因素为氮肥量，磷肥和钾肥不变(P2O5：180kg/hm2；K2O：270kg/hm2)，氮肥量分别为低肥L(N：216kg/hm2)、中肥M(N：270 kg/hm2)、高肥H(N：324kg/hm2)。另设一个对照小组CK，只施钾肥和磷肥(P2O5：180kg/hm2；K2O：270kg/hm2)。每个小组为一垄，每垄埋设两根微润管带，每根灌溉带长8m，埋深15cm，垄宽100cm，垄间距30cm，每垄种植2行作物，种植行距50cm，株距40cm。试验方案见表2。

表2 试验方案

1.3 数据测试分析方法

(1)土壤含水率测定。采用TDR土壤水分仪测定，定点测量，每个试验小组3个重复点，测定时间为每隔10d测定一次。

(2)植株株高测定。株高采用人工测定，各处理小组选择三株定点测量，测定周期为各生育期分别测定一次。

(3)辣椒产量测定。自作物采收开始至结束，每隔5d对成熟度一致的果实进行采收并称重，待完全收获之后，统计汇总每个试验小区的果实总重量。

(4)采用DPS软件中Duncan’s新复极差法和Excel软件对数据进行统计分析及图表制作。

2 结果与分析

2.1 不同灌水压力及施肥量对辣椒农艺性状的影响

2.1.1 以灌水压力为变量

对比相同施肥量处理下不同灌溉水位处理的植株株高变化。由表3可知，辣椒株高在苗期时，各处理之间差异均不显著(P≥0.05)；花期时，L处理下L2、L3、L4之间差异不显著(P≥0.05)，M、H和CK处理下，L4显著高于L2(P<0.05)，其他处理间差异不显著(P≥0.05)；果期时，L处理下L2、L3、L4之间差异不显著(P≥0.05)，M、H和CK处理下，L4显著高于L2(P<0.05)，其他处理间差异不显著(P≥0.05)。

综上所述，当灌水压水头越高，辣椒植株株高越高，其中，M、H处理下，花期和果期灌水水位越高，株高能显著提高(P<0.05)。

2.1.2 以施肥量为变量

对比相同灌溉水位下不同施肥量处理的植株株高变化。由表3可知，辣椒株高在苗期时，L2、L3、L4处理下，所有处理间差异均不显著(P≥0.05)，各灌水压力下均为M处理最高；在花期时，L2处理下，M处理显著高于CK处理(P<0.05)，其他处理间差异不显著(P≥0.05)，其中L2M处理最高；L3处理下，M处理显著高于CK处理(P<0.05)，其他处理间差异均不显著(P≥0.05)，其中L3M处理最高；L4处理下，所有处理间差异均不显著(P≥0.05)，其中L4H处理最高；在果期时，L2处理下，M处理显著高于CK处理(P<0.05)，其他处理间差异不显著(P≥0.05)，其中L2M处理最高；L3处理下，各处理间差异均不显著(P≥0.05)，其中L3M处理最高；L4处理下，各处理间差异均不显著(P≥0.05)，其中L4M、L4H处理最高。

综上所述，当灌水水位相同时，辣椒植株株高在中等肥力(M)处理下最高，且在花期时的L2、L3处理下，较对照组差异显著(P<0.05)，但果期时，虽M处理仍生长最好，但与其他处理差异不显著(P≥0.05)。

表3 不同灌水压力及施肥量下辣椒各生育期株高差异显著性分析

2.2 不同灌水压力下土壤含水率的动态变化

本试验微润管带埋深15cm，在土壤中形成的湿润体为直径20cm左右的湿润体。根据图1(a)-(d)观察，各肥力处理下，苗期时，其蒸腾蒸发的作用较弱，土壤水分随着灌溉有所增加；当植株进入花期，植株蒸腾蒸发强度开始增强，对土壤水分的吸收逐渐增大，导致土壤含水率呈现下降趋势。第一穗果收获后，植株进入了第二穗果的发育期，土壤含水率有所回升；当第二穗果开花坐果后，植株对土壤水分的吸收再次增强，土壤含水率逐渐降低。另外，各施肥处理下，L4的土壤含水率的变化幅度最大，原因是高水位处理下，微润管带的出水流量最大，植株生长更为茂盛，生长过程中其蒸腾蒸发强度更高，对土壤水分的吸收更强，因此，土壤含水率的变化幅度最大。

(a)低肥(L)处理下土壤水分变化 (b)中肥(M)处理下土壤水分变化

(c)高肥(H)处理下土壤水分变化 (d)对照(CK)处理下土壤水分变化

2.3 不同灌水压力及施肥量对辣椒产量的影响

2.3.1 以灌水压力为变量

由表4和图2可知，低肥(L)处理下，L4处理的亩均产量比L2、L3分别高38.74%、11.70%，差异显著(P<0.05)；中肥(M)处理下，L4处理的亩均产量比L2、L3分别高39.21%、10.72%，差异显著(P<0.05)；高肥(H)处理下，L4处理的亩均产量比L2、L3分别高22.49%、11.74%，差异显著(P<0.05)；对照(CK)处理下，L4处理的亩均产量比L2、L3分别高28.25%、17.34%，差异显著(P<0.05)；对比L、M、H和CK处理下辣椒在不同灌水压力下的产量，均呈现灌水压力提高，产量显著增加的规律，原因是灌水压力越高，微润管带的出水量越高，作物蒸腾蒸发作用越强，因此作物产量越高。

2.3.2 以施肥量为变量

由表4和图2可知，L2处理下，H处理的产量显著高于L、M、CK处理(P<0.05)，分别高17.01%、8.60%、26.41%；L3处理下，M处理的产量显著高于L、H、CK处理(P<0.05)，分别高9.06%、5.61%、33.90%；L4处理下，M处理的产量显著高于L、H、CK处理(P<0.05)，分别高8.11%、4.66%、26.35%。经比较，L、M、H处理的产量均显著高于CK处理(P<0.05)，说明增施氮肥对辣椒有显著的增产效果。除L2处理下，为H处理的产量最高外，L3、L4灌水压力下，均为M处理的产量显著高于其他处理，分析认为M处理为最佳氮肥施用量，其中L4M的产量最高，为35830kg/hm2。

表4 不同灌水压力及施肥量下辣椒产量差异显著性分析

图2 不同施肥处理下各灌水压力的辣椒产量差异显著性分析柱状

2.4 不同微润灌溉处理方式对辣椒水分生产率的影响

由表5可知，对比不同灌水压力及施肥量下辣椒产量和水分生产率，L2处理下，均H处理的水分生产率最高，且显著高于L、M、CK处理(P<0.05)；L3处理下，M处理的水分生产率最高，且显著高于L、H、CK处理(P<0.05)；L4处理下，M处理的水分生产率最高，显著高于L、CK处理(P<0.05)，但是与H处理差异不显著。比较L2、L3、L4处理的整体灌水量、产量和水分生产率可知，灌水量和产量与灌水压力成正比，但水分生产率却成反比，说明产量越高并不一定水分利用效率也越高，这与张军[9]等对番茄的相关研究结论一致。因此，微润灌溉方式下，应该根据作物需求进行合理灌溉，避免水分的严重浪费，合理提高作物的产量。此外，合理的施肥对产量提高有促进作用，有利于提高水分利用效率。

表5 辣椒水分生产率差异显著性分析不同灌水压力及施肥量下

图3 不同施肥处理下各灌水压力的辣椒水分生产率差异显著性分析柱状

3 讨论

微润灌溉技术目前的应用已经较为广泛，在我国的新疆、内蒙古、湖北、贵州及云南等地应用较为成熟，在促进蔬菜、果树和玉米的生产，沙漠绿化修复等方面发挥了重要作用[10]。本试验采用微润灌溉方式，通过设置不同的灌水压力，观测了温室种植辣椒的农艺性状、产量及水分生产率。分析发现，在辣椒苗期时，不同灌水压力对辣椒植株生长的影响并不显著，可能是由于移栽初期，植株根系还未发育成熟，对水分的感知活性差异不明显，这与霍海霞等[11]的研究结果相符。到了花期和果期，辣椒根系发育壮大，对土壤水分的感知活性增强，此时，辣椒植株生长受灌水压力影响显著，高水位处理下的辣椒植株显著高于低水位处理。

本试验发现，在相同的肥力下，微润灌溉的灌水压力越大，辣椒的产量越高，分析认为是由于灌水压力增大，微润管带的出水量越大，促进了辣椒的蒸腾蒸发作用，使得辣椒产量更高，这与于秀琴等[12]对黄瓜的研究结论相似。在不同肥力下时，辣椒的产量并未随着施肥量的增多而增大，表现为中等肥力时产量最优，原因是施肥量偏高时，土壤中水肥浓度偏高，可能造成根系吸水困难甚至脱水烧根，降低了水肥对产量的增加效应，这与王翠丽[13]对辣椒的研究成果和方栋平等[14]对温室番茄的研究成果相符。

4 结论

(1)低肥(L)、中肥(M)、高肥(H)和对照(CK)处理下，亩均产量最高的处理均为L4，较相同施肥量下的L2处理分别高出38.74%、39.21%、22.49%、28.25%。分析认为，相同肥力下，灌水压力越高，微润管带出水量越大，辣椒生长越好，产量越高。其中，中肥处理下，增加灌水压力增产效果最明显。

(2)低水位(L2)、中水位(L3)、高水位(L4)处理下，亩均产量最高的为(L4)处理下的M处理。分析可知，增施氮肥可显著提高辣椒的产量；辣椒的产量随着氮肥施加量的增加先是提高，在超过一定量后，产量反而下降。因此，微润灌溉模式下，合理施肥有助于提高辣椒的产量，不易过量施肥。

(3)经综合比较，考虑节水、节肥、高产等因素，微润灌溉方式下，温室辣椒适宜的灌水量为1496.7m3/hm2，适宜的施肥方案为中肥M(N：270kg/hm2；P2O5：180kg/hm2；K2O：270kg/hm2)。此处理下，辣椒能获得较高产量的同时，也能保障较高的水分生产率。