辽宁南部地区大棚西瓜不同灌溉方式对比试验研究.pdf

p书书书第 １卷第 １１期 水 利 科 学 与 寒 区 工 程 Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．１１２０１８年 １１月 Ｈｙｄｒｏ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｃｏｌｄ Ｚｏｎｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｎｏｖ．，２０１８辽宁南部地区大棚西瓜不同灌溉方式对比试验研究陈伟１，吴奇２，刘光岩２，郑俊林２，杜大鹏３，赵勇３（１．辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司，辽宁 沈阳１１０００３；２．沈阳农业大学，辽宁 沈阳１１０８６６；３．盖州市灌溉试验站，辽宁 营口１１５２００）摘要 本文采用大棚试验 ，研究膜下滴灌 （ＭＤ）和膜上渠道灌溉 （ＭＱ）对盖州市大棚西瓜的生长环境 （土壤温度 、棚内空气温度 、湿度 ）、植株性状 （株高 、茎粗 ）、品质 ，及需水规律和水分利用效率的影响 。试验结果表明 膜下滴灌可以有效提高地表温度并降低棚内空气相对湿度 ，可提高棚内土壤 ０～３０ｃｍ平均地温 ２．１℃，降低棚内相对湿度 ７．８％；与渠道灌溉相比 ，膜下滴灌具有明显的节水增产效应 ，可以显著提高灌溉水利用率 ６．４２％、水分生产率 ３２．２７％。关键词 膜下滴灌 ；膜上渠道灌溉 ；大棚西瓜 ；需水规律中图分类号 Ｓ２７５．６；Ｓ２７４．１文献标志码 Ａ文章编号 ２０９６－５４１９（２０１８）１１－０００１－０４基金项目 国家科技支撑项目 （２０１４ＢＡＤ１２Ｂ０４）；辽宁省农业科技创新团队项目 （２０１４２１２００３）；中央财政农业科技推广项目 （２０１７）作者简介 陈伟 （１９８４－），男 ，蒙 古 族 ，内 蒙 古 通 辽 人 ，高 级 工 程 师 ，主要从事灌溉排水理论与技术研究 。Ｅ－ｍａｉｌｃｈｅｎｗｅｉ８４８２５＠１６３．ｃｏｍ。辽宁南部地区的特色水果一直是当地农业经济的重要组成部分 。盖州市地处辽南腹地 ，是国家无公害水果示范县 ，也是东北著名的水果之乡 ，其中的苹果 、西瓜及葡萄畅销省内外 ，深受广大消费者喜爱 。盖州西瓜作为辽南水果的标志产品 ，具有个大 、皮薄 、汁多 、含糖量高 、口感好等特点 。大棚西瓜因其上市早 、品质好 、价格高 、投资少 、效益大而被大面积栽种 。随着栽种面积的不断扩大 ，在辽南地区大棚西瓜生产中 ，膜下滴灌等高效节水灌溉技术已开始逐渐替代传统的渠道灌溉［１］，但这些技术缺乏配套的灌溉制度 ，难以发挥更好的节水增产效益［２］。因此 ，开展大棚西瓜适宜灌溉方式试验 ，进行大棚西瓜膜下滴灌与当地常规灌溉方式的对比 ，可为探索适合辽南地区大棚西瓜的灌水方式与方法提供理论依据 。１ 试验材料与方法１．１ 试验区概况试验区位于盖州市暖泉镇后暖泉村 ，地势平坦 ，土壤肥力中等 。西瓜生育期为３月６日 ６月５日 ，日照时数８５８．８ｈ，积温１２９３．６℃。试验前测定供试温室土壤０～４０ｃｍ基础理化性质 有机质含 量１９．７９ｇ／ｋｇ， 全 氮１．６４ ｇ／ｋｇ， 速 效 磷６３．１０ｍｇ／ｋｇ，速效 钾８３．１０ｍｇ／ｋｇ。土 壤 容 重 为１．２８ｇ／ｃｍ３，土壤ｐＨ值为６．５，田间最大持水率为２５％。１．２ 试验设计供试西瓜品种为 “双星 ”，试验设置两种灌溉方式 大棚西瓜膜下滴灌与膜上渠道灌溉 ，分别设置在两个规格标准一样的大棚 ，每个处理设置３次重复 ，共６个小区 ，每小区０．０３３ｈｍ２，膜下滴灌 （ＭＤ）主管路采用Ф６３ＰＥ管材纵向布置在大棚棚脚处 ，支管路采用Ф５０ＰＥ管材垂直主管横向布置 ，每个支管安装一个阀门及水表 ，采用Ф２０滴灌带沿支管双向布置 ，滴灌带间距等同西瓜行距２．２ｍ，滴头间距等同西瓜株距０．４ｍ。膜上渠道灌溉 （ＭＱ）主渠道同样采用Ф６３ＰＥ管材纵向布置在大棚棚脚处 ，在每个小区安装一个阀门及水表 ，灌溉时打开阀门 ，水流通过覆盖黑地膜的渠道流入小区田间 。２０１７年１月２０日在温室内育苗 ，３月６日移栽至试验大棚内 ，行 距２．２ｍ，株 距０．４ｍ，每小区栽种２８０株瓜苗 。移栽前首先平整１好试验区土地 ，然后开沟施基肥 ，每亩施腐熟有机肥 （鸡粪 ）３５００ｋｇ；铺设滴灌带及黑地膜 ，每垄西瓜安装２条滴灌带 ；西瓜幼苗移栽后 ，在垄面上插小拱架 ，扣上薄膜 ，提高棚内温度与地温 ，利于棚内西瓜幼苗生长 。苗期每亩施西瓜营养生长肥５ｋｇ，开花期每亩施西瓜营养生长肥５．５ｋｇ，坐瓜后每亩施西瓜生殖生长肥４．５ｋｇ。全生育期共喷洒去虫药双效灵及去菌药甲基托布津５次 ，滴灌处理区灌水１５次 ，渠道灌溉处理区灌水１０次 。滴灌与渠道灌溉两个处理的田间管理是在移栽 、除草 、施肥 、喷洒农药 、整枝 、压蔓等生产措施一致情况下进行的 。试验设计将西瓜生育期划分为四个生育阶段 ，即幼苗期 、伸蔓期 、膨瓜期和成熟期 ，将大棚西瓜按照 不 同 生 育 阶 段 设 置 不 同 的 灌 水 下 限 （见表１），各生育阶段的灌水控制上限为田间持水量的９０％。表 １大棚西瓜不同生育阶段灌水控制下限（土壤含水率占田间持水量的％）％生育阶段 幼苗期 伸蔓期 膨瓜期 成熟期灌水控制下限 ７５８０ nbsp;８０ nbsp;７５１．３ 观测项目与方法（１）土壤含水率 。采用烘干法进行土壤含水率的观测 ，每个处理小区选择２个观测点进行观测 ，每个点观测深度分别为０～１０ｃｍ、１０～２０ｃｍ、２０～３０ｃｍ、３０～４０ｃｍ，每５ｄ观测一次 ，其中灌水前 、灌水后 、各生育阶段始末加测一次 。（２）灌水量 。灌水量采用水表进行观测 ，记录每次灌水前后的水表读数 、灌水时间及灌水日期 。（３）植株生长性状 。在试验小区内每个处理小区选择固定的５株西瓜为样本 ，用直尺 、游标卡尺分别进行株高 、径粗的观测 ，取其平均数 ，每１０ｄ观测一次 。（４）棚内空气温度 、湿度 。在每个试验棚内设置空气温度湿度计一个 ，每日８００、１４００观测棚内气温及空气湿度 。（５）地温 。采用曲管地温计观测５ｃｍ、１５ｃｍ和３０ｃｍ处地温 ，取均值作为０～３０ｃｍ土层的平均温度 。（６）产量 。西瓜成熟后 ，每小区随机选取１５个西瓜测量单瓜质量 ，并统计小区西瓜数量 ，计算产量 。运用Ｅｘｃｅｌ和ＳＰＳＳ软件对实验数据进行统计分析 ，采用ｔ检验进行差异显著性比较 （α＝０．０５）。２ 试验结果分析２．１ 膜下滴灌与渠道灌溉土壤地温及棚内湿度的差异不同灌溉处理下的温室棚内的地温和相对湿度结果对比见表２和表３。由表２可知 ，两种灌溉方式的地温最高值均出现在５月２日 ，最低值均出现在３月１６日 ；滴灌条件下 ，西瓜移苗种植后的全 生 育 期 内 ，地 温 最 高 为２６．９ ℃，最 低 为２３．４℃，平均温度为２５．０℃；渠道灌溉条件下 ，地温最高为２４．３℃，最低为２１．１℃，平均温度为２２．９℃。两种灌溉方式的相对湿度最高值均出现在５月２日 ，最低值均出现在３月８日 ；滴灌条件下 ，棚内相对湿度最高为７７％，最低为６２％，平均为６９．４℃；渠道灌溉条件下 ，相对湿度最高为８９％，最低为６７％，平均湿度为７７．２％。由试验结果可知 滴灌与渠道灌溉相比可提高棚内０～３０ｃｍ土壤地温２．１℃；降低棚内相对湿度７．８％。滴灌相较于渠道灌溉有利于西瓜生育期有效积温的积累［３］，对西瓜生长和果实含糖量等品质指标具有促进作用［４］。滴灌不仅降低了棚内湿度［５］，还提高了西瓜的光合速率［６］、有效降低了病害发生及生理失调的风险［７］。表 ２滴灌与渠道灌溉棚内地温对照 ℃处理 ３月 ８日 ３月 １６日 ４月 ４日 ４月 １５日 ５月 ２日滴灌 ２３．６２３．４ nbsp;２４．７ nbsp;２６．２ nbsp;２６．９渠道灌溉 ２２．３２１．１ nbsp;２２．９ nbsp;２４．１ nbsp;２４．３表 ３滴灌与渠道灌溉棚内相对湿度对照 ％处理 ３月 ８日 ３月 １６日 ４月 ４日 ４月 １５日 ５月 ２日滴灌 ６２６８ nbsp;６６ nbsp;７４ nbsp;７７渠道灌溉 ６７７４ nbsp;７３ nbsp;８３ nbsp;８９２．２ 滴灌与渠道灌溉植株生长性状的差异不同灌水方式下 ，植株生长形状见表４，由表４可知 滴灌较渠道灌溉促进了西瓜的生长 。前期西瓜株高变化小 ，株高增长缓慢 ，在４月４日开始２水利科学与寒区工程第 １卷快速增长 ，株高和茎粗的差异逐渐增大 ，后期则基本稳定 。移植后 ，初期两种处理植株株高无显著差异 ，在３月１６日之后 ，滴灌处理株高显著高于渠道灌溉处理 ，一直持续到５月２日 （成熟期 ）；在４月４日之后开始 ，滴灌处理茎粗显著大于渠道灌溉处理 ，并一直持续至５月２日 （成熟期 ）。表 ４滴灌与渠道灌溉植株生长性状对照 ｃｍ指标 处理 ３月 ８日 ３月 １６日 ４月 ４日 ４月 １５日 ５月 ２日株高滴灌 １０．５０ａ １１．９０ａ ４１．６０ａ １８５．００ａ ２４８．５０ａ渠道灌溉 １０．７０ａ １１．２０ｂ ３５．２０ｂ １８２．５０ｂ ２２３．００ｂ径粗滴灌 ０．７０ａ ０．７３ａ １．２５ａ １．４５ａ １．６５ａ渠道灌溉 ０．７０ａ ０．７１ａ １．１８ｂ １．３１ｂ １．４２ｂ２．３ 滴灌与渠道灌溉对西瓜品质与产量的影响滴灌与渠道灌溉相比 ，由于滴灌处理改善了大棚内的小气候 、西瓜品质 ，其产量出现很大差异 ，由表５可知 滴灌处理显著提高了西瓜的橫径 、单瓜果重 、西瓜含糖量和产量 ，分别较渠道灌 溉 处 理 提 高 了７．３７％、８．７３％、４．６２％和７．９４％。由于单瓜果重和含糖量等品质指标的提升 ，加上滴灌处理的西瓜较渠道灌溉西瓜提前８ｄ上市 ，西瓜１ｋｇ提高０．２元 ，最终显著增加每亩西瓜效益 ，亩均产值增加１６５７．６０元 ，达到亩产值１２ ９４７．２０元 ，增幅达１４．６８％。表 ５滴灌灌溉与渠道灌溉西瓜果品质量及产量对照名称 纵径 ／ｃｍ 横径 ／ｃｍ 单瓜果重 ／ｋｇ含糖量 ／％ 亩产量 ／ｋｇ收获日期 单价 ／（元 ｋｇ－１） 亩产值 ／元滴灌 ４２．９ａ ３３．５ａ ６．８５ａ ６．８ａ ３８０８．０ａ ６月 ２日 ３．４０１２ ９４７．２０ａ渠道灌溉 ４２．４ａ ３１．２ｂ ６．３０ｂ ６．５ｂ ３５２８．０ｂ ６月 １０日 ３．２０１１ ２８９．６０ｂ２．４ 大棚西瓜各生育阶段需水规律及水分利用效率由于滴灌仅湿润作物根系发育区 ，为局部根系灌溉 ，与渠道灌溉相比灌水定额低 。滴灌亩灌水定额为２１．９８ｍ３，亩灌溉定额为３２９．７ｍ３；而渠道灌溉亩灌水定额为４３．０２ｍ３，亩灌溉定额为４３０．２ｍ３。虽 然 滴 灌 较 渠 道 灌 溉 增 加 灌 水 次 数５次 ，但亩灌溉定额却减少了１００．５ｍ３。西瓜有５个生育阶段 ，即发芽期 、幼苗期 、伸蔓期 、膨瓜期和成熟期 。由于西瓜苗是在其他温室育苗 ，且用水量较小 ，不计发芽期需水量 ；其余４个生育阶段需水量 ，采用土壤水量平衡方程进行计算 ，见表６。滴灌各生育期耗水量占全生育期耗水量的比例为膨瓜期＞伸蔓期＞成熟期＞幼苗期 ，表 ６滴灌与渠道灌溉灌各生育时期需水量处理 生育阶段亩灌水量 ／ｍ３亩需水量 ／ｍ３日耗水强度 ／（ｍｍｄ－１）灌溉水利用率 ／％水分生产效率 ／（ｋｇｍ－３）幼苗期 ６７．２５１．６０ nbsp;２．５８伸蔓期 １００．６９１．６４ nbsp;５．０７滴灌 膨瓜期 １６１．９１０９．２０ nbsp;８．１８ nbsp;９３．５５ nbsp;１２．３５成熟期 ０５５．９９ nbsp;７．６３合计 ３２９．７３０８．４３ nbsp;５．２０幼苗期 ８５．０７３．８５ nbsp;３．１７伸蔓期 １４１．５１１８．６１ nbsp;６．１３渠道灌溉 膨瓜期 ２０３．７１３９．８４ nbsp;９．１１ nbsp;８７．９１ nbsp;９．３３成熟期 ０４５．９０ nbsp;７．９２合计 ４３０．２３７８．２０ nbsp;５．８５３第 １１期陈伟 ，等 ．辽宁南部地区大棚西瓜不同灌溉方式对比试验研究而渠道灌溉则为膨瓜期＞伸蔓期＞幼苗期＞成熟期 。滴灌与渠道灌溉相比 ，幼苗期 、伸蔓期 、彭瓜期 、成熟 期 平 均 日 耗 水 强 度 分 别 减 少０．５９ｍｍ／ｄ、１．０６ｍｍ／ｄ、０．９３ｍｍ／ｄ、０．２９ｍｍ／ｄ，节水效应显著 。另外 ，滴灌和渠道灌溉的灌溉水利用率分别为９３．５５％和８７．９１％，水 分 生 产 效 率 分 别 为１３．３５ｋｇ／ｍ３和９．３３ｋｇ／ｍ３，滴灌相较渠道灌溉可以显著提高灌溉水利用率６．４２％、水分生产效率３２．２７％，可见 ，与传统的渠道灌溉相比 ，滴灌方式灌溉水利用效率和水分生产率更高 。３ 结论通过与常规的渠道灌溉相比 ，滴灌可显著提高地表温度并降低棚内空气相对湿度 ，可提高棚内土壤０～３０ｃｍ平均地温２．１℃，降低棚内相对湿度７．８％，可以改善温室大棚小气候 ，有利于西瓜生育期有效积温的积累 ；促进西瓜株高和茎粗的生长 ，并能改善西瓜的外观和营养 、食味 、品质 ，增加含糖量和单瓜体积 ，进而提高了销售价格 ；滴灌具有明显的节水增产效应 ，可以显著提高灌溉水利用率６．４２％、水分生产效率３２．２７％。因此 ，膜下滴灌实现了大棚西瓜的节水增产和优质创收 ，更适合在辽宁南部地区的西瓜生产中进一步推广和应用 。参考文献 ［１］杨小振 ，张显 ，马建祥 ，等 ．滴灌施肥对大棚西瓜生长 、产量及 品 质 的 影 响 ［Ｊ］．农 业 工 程 学 报 ，２０１４，３０（７）１０９－１１８．［２］任自力 ．大棚西瓜膜下滴灌条件下需水规律和灌溉效应研究［Ｄ］．杨凌西北农林科技大学 ，２０１３．［３］张万智 ．砂田小拱棚西瓜滴灌节水效果及效益试验研究 ［Ｊ］．甘肃水利水电技术 ，２００８，４４（１）５８－５９．［４］张保东 ，任慧琴 ，陈清 ．不同灌溉方式对设施西瓜生长和品质的影响 ［Ｊ］．节水灌溉 ，２００８（９）２１－２２．［５］张佳男 ，韩献忠 ，杨志超 ．大棚西瓜滴灌最佳灌溉制度研究［Ｃ］／／２００７年水利青年科技论坛，２００７１１１－１１５．［６］张桂兰 ，徐小军 ，李金荣 ．不同灌溉和整枝方式对设施西瓜植株生长及果实性状的影响 ［Ｊ］．中国瓜菜 ，２０１６，２９（１１）４９－５２．［７］张瑞翔 ，郑宏海 ，陈宏明 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ｓａｖｅ ｗａｔｅｒ ｃｌｅａｒｌｙｔｈａｎ ｃａｎａｌｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｂｙ６．４２％ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｂｙ３２．２７％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｄｒｉｐｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ；ｃａｎａｌ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｐｌａｓｔｉｃ ｍｕｌｃｈ；ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ；ｗａｔｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ４水利科学与寒区工程第 １卷/p