河西走廊辣椒滴灌水盐调控施肥灌溉制度研究.pdf

p2018 年12 月 灌溉排水学报 第37 卷 第12 期 Dec. 2018 JournalofIrrigationandDrainage No.12 Vol.37 文章编号 1672-3317 （2018 ） 12-0035-11 河西走廊辣椒滴灌水盐调控施肥灌溉制度研究 韩晓宇 1,2 ， 万书勤 1* ， 李晓彬 1 ， 康跃虎 1,2 ， 冯志文 3 ① （1. 中国科学院 地理科学与资源研究所/ 陆地水循环及地表过程重点实验室 ， 北京 100101 ； 2. 中国科学院大学 ， 北京100049 ；3. 内蒙古大学 马铃薯工程技术研究中心 ， 呼和浩特 010021 ） 摘 要 【 目 的 】 研 究 河 西 走 廊 地 区 辣 椒 滴 灌 农 业 生 产 水 盐 调 控 与 施 肥 灌 溉 制 度 。 【 方 法 】 在 甘 肃 省 金 昌 市 八 一 农 场 ， 通 过 控 制 滴 头 正 下 方20cm 深 度 处 的 土 壤 水 基 质 势 下 限 不 低 于-20kPa 进 行 滴 灌 水 盐 调 控 灌 溉 ， 设 计 了5 个 施 肥 比 例 的 施 肥 灌 溉 处 理 ， 分 别 为 农 场 滴 灌 条 件 下 基 于 测 土 配 方 施 肥 的 辣 椒 施 肥 量 的20 、 40 、 60 、 80 与100 ， 研 究 了 滴 灌 水 盐 调 控 施 肥 灌 溉 对 辣 椒 生 长 、 产 量 和 土 壤 盐 分 养 分 垂 直 剖 面 分 布 特 征 的 影 响 。 【 结 果 】 经 过2a 试 验 研 究 得 到 ①0～100cm 整 个 土 体 的 盐 分 基 本 维 持 平 衡 ， 土 壤 盐 分 不 增 加 。 ② 在 辣 椒 生 育 期 内 硝 态 氮 主 要 分 布 在0 ～40cm 深 的 根 系 分 布 层 ， 70cm 深 度 以 下 硝 态 氮 浓 度 低 且 稳 定 ， 基 本 不 存 在 硝 态 氮 的 深 层 渗 漏 淋 失 。 ③ 辣 椒 的 株 高 、 地 上 部 分 鲜 质 量 均 随 着 施 肥 比 例 的 增 加 而 增 加 ， 当 施 肥 比 例 为100 时 辣 椒 的 产 量 达 到 最 大 值 ， 2a 辣 椒 的 平 均 产 量 达 到26595.8kg/hm 2 。 ④ 滴 灌 高 频 施 肥 灌 溉 有 利 于 提 高 辣 椒 的 灌 溉 水 利 用 效 率 和 肥 料 偏 生 产 力 ， 2a 平 均 灌 溉 水 利 用 效率 为5.1kg/m 3 ， 肥料 偏生 产力 为30.1kg/kg ， 均高 于农 场管 理方 法下 滴灌 辣椒 的值 。 【 结论 】 在河 西走 廊辣 椒滴 灌生 产 中 ， 推 荐 滴 头 正 下 方20cm 深 度 土 壤 水 基 质 势 阈 值 控 制 在-20kPa 以 上 指 导 水 盐 调 控 灌 溉 ， 总 施 肥 量 设 定 为100 测土配方施肥 （ 全生育期N360kg/hm 2 ， P2O5195kg/hm 2 ， K2O375kg/hm 2 ） 进行施肥灌溉水肥一体化管理 。 关 键 词 滴灌施肥灌溉 ； 硝态氮 ； 灌溉水利用效率 ； 肥料偏生产力 ； 辣椒 ； 土壤盐分 中图分类号 S275 文献标志码 A doi 10.13522/ki.ggps.20180106 韩晓宇, 万书勤, 李晓彬， 等 . 河西走廊辣椒滴灌水盐调控施肥灌溉制度研究[J] . 灌溉排水学报 ， 2018， 37 （12 ） 35-45. 0 引 言 河 西 走 廊 属 于 大 陆 性 干 旱 气 候 ， 日 照 时 间 长 但 降 水 稀 少 ， 自 古 以 来 就 要 依 靠 灌 溉 发 展 农 业 。 由 于 滴 灌 具 有 明 显 的 节 水 、 省 肥 、 增 产 、 优 质 、 省 工 等 优 点 [1-2] ， 在 河 西 走 廊 尤 其 是 统 一 管 理 的 国 营 农 场 得 到 大 面 积 应 用 推 广 [3] 。 近 年 来 河 西 走 廊 地 区 干 制 辣 椒 种 植 面 积 不 断 增 加 ， 正 在 成 为 该 地 区 的 农 业 支 柱 产 业 [4] 。 但 辣 椒 根 系 不 发 达 ， 根 量 少 ， 入 土 浅 ， 土 壤 干 旱 或 者 水 分 过 多 都 易 造 成 根 系 生 长 不 良 ， 肥 多 也 易 烧 根 [5] ， 恰 当 的 水 肥 管 理 是 辣 椒 高 产 的 关 键 。 目 前 ， 滴 灌 在 当 地 国 营 农 场 辣 椒 生 产 中 被 普 遍 应 用 ， 但 由 于 缺 乏 配 套 的 辣 椒 滴 灌 施 肥 灌 溉 制 度 ， 管 理 人 员 仍 按 照 传 统 地 面 灌 溉 周 期 、 灌 水 量 、 施 肥 量 和 施 肥 方 法 进 行 灌 溉 、 施 肥 [6-7] 。 例 如 磷 钾 肥 和 大 部 分 氮 肥 底 施 ， 辣 椒 整 个 生 育 期 地 面 撒 施 肥 料 追 肥1～2 次 或 者1 次 性 加 入 大 量 肥 料 进 行2～3 次 滴 灌 施 肥灌溉追肥 [8-9] ， 易造成水分 、 养分深层渗漏损失 ， 也不利于辣椒增产和品质提高 。 另 外 ， 河 西 走 廊 属 于 典 型 的 干 旱 区 ， 土 壤 中 积 累 着 一 定 的 盐 分 ， 灌 溉 水 中 或 多 或 少 含 有 可 溶 性 盐 ， 灌 溉 时 若 没 有 足 够 的 淋 洗 水 量 ， 盐 分 易 在 土 壤 中 积 累 ， 发 生 盐 碱 化 ； 若 淋 洗 盐 分 的 水 量 过 大 ， 不 但 浪 费 水 资 源 ， 在 一 些 地 区 甚 至 会 造 成 地 下 水 位 上 升 ， 发 生 土 壤 次 生 盐 渍 化 。 因 此 ， 河 西 走 廊 地 区 辣 椒 滴 灌 施 肥 灌 溉 制 度 制 定时 ， 还必须考虑水盐调控 ， 以保证土壤盐分平衡 ， 不产生盐分积累 。 收稿日期 2018-02-08 基金项目 国家重点研发计划课题 （2016YFC0400105 ； 2016YFC0501304 ） 作者简介 韩晓宇 （1992- ） ， 女 。硕士研究生 ， 主要从事农田水循环与节水灌溉研究 。E- 通信作者 万书勤 （1978- ） ， 女 。副研究员 ， 主要从事农田水循环与节水灌溉研究 。E- 35控 制 作 物 根 区 土 壤 水 基 质 势 阈 值 是 灌 溉 制 度 制 定 常 用 的 一 种 方 法 [10] 。 康 跃 虎 [11] 经 过 长 期 系 统 地 试 验 研 究 ， 发 现 华 北 地 区 控 制 滴 头 正 下 方20cm 处 的 土 壤 水 基 质 势 在-35-25kPa ， 能 够 使 作 物 根 系 分 布 层 保 持 良 好 的 水 分 状 况 ， 达 到 作 物 高 产 和 高 水 分 利 用 效 率 。 前 人 研 究 [12-14] 发 现 ， 当 土 壤 水 基 质 势 下 限 控 制 在-20kPa 以 上 时 ， 整 个 土 壤 剖 面 盐 分 可 以 维 持 平 衡 ， 并 且 作 物 获 得 高 产 。 以 地 面 灌 溉 作 物 高 产 或 者 测 土 配 方 施 肥 量 为 基 础 ， 布 置 不 同 施 肥 比 例 田 间 试 验 滴 灌 施 肥 灌 溉 制 度 ， 在 青 海 、 内 蒙 古 等 地 的 研 究 发 现 ， 滴 灌 高 频 施 肥 灌 溉 条 件 下 ， 枸 杞 和 马 铃 薯 的 施 肥 量 为 当 地 推 荐 施 肥 量 的70 ～80 左 右 时 ， 产 量 与 肥 料 偏 生 产 力 均 达 到 较 高 水 平 [15-17] 。 针 对 河 西 走 廊 地 区 辣 椒 生 产 中 对 滴 灌 水 盐 调 控 施 肥 灌 溉 制 度 的 迫 切 需 求 ， 通 过 负 压 计 指 导 灌 溉 ， 在 当 地 农 场 滴 灌 辣 椒 推 荐 施 肥 量 的 基 础 上 ， 设 置 不 同 的 施 肥 比 例 处 理 ， 研 究 辣 椒 生 长 、 产 量 、 水 肥 利 用 以 及 土 壤 盐 分 平 衡 的 响 应 ， 以 期 提 出 河 西 走 廊 地 区 辣 椒 滴 灌 水 盐 调 控 施 肥 灌 溉 制 度 ， 指 导 当 地 农 户 科 学 地 进 行 辣 椒 滴灌施肥灌溉管理 。 1 研究区与研究方法 1.1 试验区概况 试 验 于2015 2016 年 在 甘 肃 省 金 昌 市 双 湾 镇 八 一 农 场 天 生 炕 分 场 进 行 （ 北 纬3836 ′ ， 东 经10223 ′ ， 海 拔1390m ） 。 金 昌 市 位 于 河 西 走 廊 东 段 ， 气 候 类 型 属 于 大 陆 性 温 带 干 旱 气 候 ， 光 照 充 足 ， 年 平 均 日 照 总 时 间 2981.6h ； 年 平 均 降 水 量 仅 为139.8mm ， 且 集 中 在 夏 季 ， 6 8 月 降 水 占 全 年 降 水 量66 ； 平 均 蒸 发 量2094.2 mm ， 是 降 水 量 的15 倍 。 试 验 区 位 于 金 昌 市 东 北 部 ， 靠 近 荒 漠 化 严 重 的 民 勤 县 与 内 蒙 古 自 治 区 的 阿 拉 善 右 旗 ， 是 具 有 悠 久 历 史 的 灌 区 。 灌 溉 水 为 地 下 水 ， 含 沙 量 大 ， 电 导 率 为0.7dS/m ， pH 值 为7.9。 土 壤 主 要 理 化 性 质 如 表1 所 示 ， 试 验 区 内 土 壤 为 粉 砂 壤 土 ， 以 粉 粒 （0.00 20.05 mm ） 为 主 ， 整 个 剖 面 土 壤 体 积 质 量 较 大 ， 在 1.371.66g/cm 3 之 间 ， 且040cm 深 度 的 土 壤 体 积 质 量 较 低 。 土 壤 表 层040cm 土 壤 饱 和 泥 浆 提 取 液 电 导 率 （ECe ） 较 低 ， 平 均 为1.67dS/m ， 40cm 深 度 以 下 平 均 土 壤ECe 达 到4.94dS/m 。 土 壤 中 有 效 氮 与 有 效 磷 量 表 现 为030cm 土 层 较 高 ， 有 效 氮 量 平 均 为20.30mg/L ， 平 均 有 效 磷 量 为31.67mg/L ， 30cm 深 度 以 下 有 效 氮 与 有 效 磷 量 低 ， 平 均 为7.62mg/L 与23.83mg/L 。 有 效 钾 在 土 壤 剖 面 中 呈 现 波 动 分 布 ， 020cm 土 层 有 效 钾 量 较 高 ， 为12.71 mg/L ， 20～80 cm 有 效 钾 量 降 低 ， 平 均 为3.92 mg/L ， 80 cm 以 下 土 层 有 效 钾 量 上 升 ， 平 均 达 到 10.83mg/L 。 表1 试验区土壤主要理化性质 土层 深度/cm 010 1020 2030 3040 4050 5060 6080 80100 100120 平均 土壤物理性质 不同粒径比例/ ＜0.002mm 11.5 11.5 11.5 11.3 24.1 25.2 15.6 16.2 18.0 16.2 0.0020.05mm 60.7 59.6 59.9 61.5 73.5 73.9 77.6 81.9 82.8 71.1 0.052mm 27.8 28.8 28.6 27.1 2.4 0.8 4.5 6.1 0.3 12.7 土壤质地 （ 美国制 ） 粉砂壤土 粉砂壤土 粉砂壤土 粉砂壤土 粉砂壤土 粉砂壤土 粉砂壤土 粉砂壤土 粉砂壤土 体积质量/ （gcm -3 ） 1.51 1.46 1.45 1.37 1.61 1.63 1.65 1.63 1.66 1.55 土壤化学性质 ECe/ （dSm -1 ） 1.54 1.75 1.56 1.84 3.56 4.30 5.82 6.63 4.39 3.49 pH 值 8.48 8.49 8.56 8.07 7.97 7.80 7.86 8.02 8.04 8.14 有效氮量/ （mgL -1 ） 16.24 20.23 24.42 10.01 8.23 5.65 4.66 6.84 10.35 9.57 有效磷量/ （mgL -1 ） 0.37 031 0.27 0.24 0.25 0.23 0.24 0.24 0.23 0.26 有效钾量/ （mgL -1 ） 14.83 10.59 3.95 2.71 1.63/ 3.12 8.18 10.85 10.81 7.41 试验区 辣椒生 长期内2015 2016 年的降 雨量与 蒸发量 如图1 所示 。 由图1 可知 ， 2015 年降水 相对充 沛 ， 累 计 降 雨 量 达116.5 mm ， 64 的 降 雨 集 中 在89 月 ， 其 中 在 辣 椒 生 育 后 期9 月6 日 的 次 降 雨 量 达32 mm ； 2016 年 辣 椒 生 长 期 内 累 计 降 雨 量 为105mm ， 同 样 集 中 在8 9 月 ， 占 比46 ， 在 辣 椒 生 育 中 期7 月13 日 的 次 降 水 量 超 过 了40mm 。2015 2016 年 的 累 计 蒸 发 量 分 别 为2938mm 和3323mm ， 分 别 是 降 水 量 的25 倍 与 32 倍 。 36图1 辣椒生长期降雨量及蒸发量 1.2 试验设计 试 验 选 用 辣 椒 品 种 为 美 国 红 ， 是 主 产 于 新 疆 北 部 以 及 甘 肃 中 西 部 的 中 早 熟 品 种 。 当 地 辣 椒 生 长期为5 月中旬到9 月中旬 ， 生育期115d 左右 。 试 验 以 控 制 滴 头 正 下 方20cm 处 土 壤 水 基 质 势 不 低 于-20kPa 指 导 水 盐 调 控 灌 溉 ， 以 农 场 滴 灌 条 件 辣 椒 推 荐 施 肥 量 （ 基 于 农 场 测 土 配 方 施 肥 ， 全 生 育 期N 施 量360 kg/hm 2 ， P2O5 施 量195 kg/hm 2 ， K2O 施 量375 kg/hm 2 ） 为 基 础 ， 设 计 了5 个 滴 灌 施 肥 灌 溉 比 例 ， 分 别 为20 、 40 、 60 、 80 和100。 不 施 底 肥 （ 种 肥 ） ， 养 分 全 部 采 用 滴 灌 进 行 追 施 。 辣 椒 定 苗 后 进 行 滴 灌 施 肥 灌 溉 ， 辣 椒 拉 秧 前20d 结 束 施 肥 灌 溉 ， 施 肥 灌 溉 时 间 按 照90d 计 算 。 将 总 施 肥 量 除 以90d ， 计 算 出 每 日 施 肥 灌 溉 需 要 加 入 的 肥 料 量 （ 表2 ） ， 每 次 施 肥 前 将 日 施 肥 量 乘 以 灌 溉 间 隔 时 间 ， 计 算 出 这 次 所 需 的 施 肥 量加入施肥罐 （ 每个肥料罐控制同一处理的3 个重复小区 ， 面积为204.75m 2 ） 中随灌溉进行追肥 。 1.3 灌溉与农艺措施 辣 椒 采 用 覆 膜 滴 灌 的 栽 培 模 式 ， 采 用 宽 膜1.4m ， 铺 设 后 膜 面 宽1.2m ， 辣 椒 交 错 种 植 在 距 离 滴 灌 带0.15m 的 两 侧 ， 水 平 株 距0.3m ， 行 距0.3m ， 1 膜 种 植4 行 （ 小 行 距0.3m ， 大 行 距0.4m ） （ 图2 ） 。 每 个 小 区 宽6.5m ， 铺 9 条 滴 灌 带 ， 4 个 宽 膜 （8 条 滴 灌 带 ） 1 窄 膜 （ 最 后0.9m 布 置1 条 滴 灌 带 ， 窄 膜 ， 铺 设 后 膜 面 宽0.7m ， 种2 行 辣 椒 ） ， 每个小区面积为10.5m6.5m ， 每个处理重复3 次 ， 共15 个试验小区 ， 试验区总面积为33m34.5m 。 图2 试验小区布置与辣椒栽培模式 辣 椒 定 植 和 缓 苗 期 统 一 灌 溉 ， 每 次 灌 溉 保 证 水 平 湿 润 锋 到 达 距 植 株 水 平 距 离0.1m 以 上 。 当 滴 头 正 下 方20cm 深 度 处 土 壤 水 基 质 势 下 限 降 低 到-20kPa 开 始 灌 溉 ， 每 次 灌 水 量8mm ， 随 水 进 行 施 肥 。 灌 水 后 观 察 负 压 计 读 数 ， 如 果 土 壤 水 基 质 势 升 高 到-10kPa ， 则 停 止 灌 溉 ， 如 果 仍 低 于-10kPa ， 再 灌 水4mm ， 一 直 到 土 壤 水基质势升高到-10kPa ， 结束灌溉 。补充灌溉不进行施肥 。 表2 磷酸二氢钾 、 尿素 、 硫酸钾的日追肥量 处理 100 80 60 40 20 磷酸二氢钾/g 86 69 52 34 17 尿素/g 178 142 107 71 36 硫酸钾/g 107 86 64 43 21 371.4 测定项目与方法 1 ） 降 雨 与 蒸 发 。 在 试 验 区 中 心 位 置 ， 按 照 气 象 站 观 测 规 范 ， 安 装 雨 量 筒 和 直 径 为20cm 的 蒸 发 皿 ， 测 定 降雨量和每天水面蒸发量 。 2 ） 土 壤 水 基 质 势 。 在 每 个 处 理 的 第2 个 重 复 试 验 小 区 中 间 位 置 ， 某 一 滴 头 正 下 方20cm 处 埋 设1 支 负 压 计 ， 每天08 30 和15 00 定时观测负压计读数 ， 用以指导灌溉 。 3 ） 辣 椒 生 长 指 标 及 产 量 调 查 。 辣 椒 定 植 后 ， 每 个 小 区 选 中 间4 行 辣 椒 取 样 ， 测 定 株 高 、 茎 粗 、 地 上 部 分 鲜 质 量 等 指 标 。 从 辣 椒 定 苗 至 收 获 ， 每30d 测 定1 次 ， 每 个 小 区 取3 株 。 当 全 田 辣 椒 红 果 率 达 到90 以 上 时1 次 性 收 获 ， 每 个 试 验 小 区 保 留 最 中 间4 行 辣 椒 称 质 量 测 产 。 4 ） 土壤盐 分和养 分 。 在辣椒 定苗后 ， 辣椒生 育期内 每隔30d 左右 、 停止灌 溉10d ， 所有处 理统一 取土 ， 用 于 分 析 土 壤 剖 面 盐 分 和 养 分 分 布 状 况 。 取 样 点 位 置 垂 直 于 滴 灌 带 ， 向 膜 间 距 离 滴 头 水 平 距 离7 、 14 、 21 、 28 、 35cm ， 向 膜 中 距 离 滴 头 水 平 距 离0 、 7 、 14 、 21 、 28cm 取 土 ， 共10 个 位 点 。 取 样 深 度 为0 ～10 、 10 ～20 、 20～30 、 30～40 、 40～60 、 60 ～80 、 80 ～100cm ， 共7 个 深 度 。 土 样 经 过 风 干 、 碾 细 、 过 筛 （1mm 孔 径 ） 后 ， 装 入 密 闭 自 封 袋 备 用 。 采 用 国 际 通 用 的 方 法 将 土 样 制 作 成 饱 和 泥 浆 （USDA ， 1954 ） ， 用DT5-1 离 心 机 （ 北 京 时 代 北 利 离 心 机有限公司 ） 离心获得饱和泥浆提取液 。 用DDS-11A 电导率仪测定饱和泥浆提取液的电导率 （ECe ） ， 文中土 壤盐分均用ECe 表示 。 采用紫外分光光度计测定 饱和泥浆提取液中的 硝态氮量 。 5 ） 灌溉水利用效率 （IWUE ） 计算式为 IWUEY/I ， （1 ） 式中 Y 为辣椒产量 （kg/hm 2 ） ； I 为灌水量 （m 3 /hm 2 ） 。 6 ） 肥料偏生产力 （PFP ） 计算式为 PFPY/F ， （2 ） 式中 F 为所施肥料的养分量 ， 即NP2O5K2O 的养分量 （kg/hm 2 ） 。 1.5 数据处理及分析 采用Excel2010 对数据进行处理与绘 图 ， 用IBMSPSS19.0 软件对数据进行差异 显著性检验 。 土壤盐分 和 养 分 在 分 析 数 据 时 采 用 水 平 加 权 平 均 值 法 ， 加 权 平 均 值 ＝ Σ （ 样 品 含 量 水 平 距 离/ 整 个 水 平 范 围 ） 。 文 中 平均值均指加权平均值 。 2 结果与分析 2.1 灌水量与土壤水分状况 由 表3 可 知 ， 不 同 时 期 辣 椒 灌 水 量 的 差 别 较 大 ， 其 中5 6 月 辣 椒 缓 苗 阶 段 ， 各 处 理 灌 水 量 较 少 ， 平 均 为 其 总 灌 水 量 的12 （2015 年 ） 和15 （2016 年 ） ； 7 月 辣 椒 进 入 营 养 生 长 与 生 殖 生 长 并 进 阶 段 ， 各 处 理 灌 水 量 明 显 增 加 ， 其 中2015 年7 月 和8 月 各 处 理 灌 水 量 平 均 占 其 总 灌 水 量 的44 和44 ， 2016 年7 月 和8 月 各 处 理 灌 水量平均占其总灌水量的48 和34 。 表3 2015 年与2016 年辣椒的灌水情况 年份 2015 2016 处理 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 灌水量/mm 5 月 - - - - - 12.4 10.6 10.7 8.5 10.4 6 月 48.6 34.0 39.4 45.4 26.6 44.4 50.6 42.8 48.5 67.8 7 月 175.7 110.7 127.5 130.7 160.0 114.9 172.9 115.5 202.6 257.6 8 月 159.9 113.8 143.9 136.9 154.8 47.6 150.0 87.5 159.7 195.8 总灌水量/mm 384.2 258.5 310.8 313.0 341.4 219.3 384.1 256.5 419.3 531.6 灌溉次数/ 次 35 23 32 28 33 19 35 21 37 41 2.4 4.5 3.3 3.7 3.2 5.8 3.1 5.2 3.0 2.7 灌溉周期/d 38辣 椒 灌 水 量 随 着 施 肥 比 例 的 增 加 有 增 加 的 趋 势 ， 尤 其 是 在 相 对 干 旱 的2016 年 （ 表3 ） 。 这 主 要 是 因 为 研 究区辣 椒生育 期降雨 量主要 集中在8 月之后 ， 57 月辣椒 缓苗 、 开花坐 果期和 结果初 期主要 依靠灌 溉满足 其 生 长 发 育 。 本 研 究 辣 椒 定 苗 后 就 开 始 进 行 施 肥 灌 溉 ， 施 肥 比 例 高 的 处 理 ， 有 利 于 辣 椒 生 长 发 育 ， 辣 椒 长 势 越 好其生长耗水越大 ， 相应地又提高了灌溉频率和灌水量 。 需 要 说 明 的 是 ， 2015 年20 处 理 的 灌 水 量 达 到384.2mm ， 与100 处 理 的 灌 水 量 相 当 ， 这 主 要 是 因 为 土 壤空间变异性的影响 。 考虑到该处理的数据不具有普遍性 ， 在数据分析时剔除了2015 年20 处理的数据 。 图3 表 示2a 辣 椒 生 育 期 内 不 同 施 肥 比 例 处 理08 30 土 壤 水 基 质 势 的 变 化 （ 图 中 直 线 为 灌 溉 阈 值 ） 。 从 图3 可 以 发 现 ， 所 有 处 理 在 辣 椒 施 肥 灌 溉 阶 段 的 大 部 分 时 间 内 ， 土 壤 水 基 质 势 都 保 持 在-20kPa 之 上 。 其 中 在2015 年8 月 初 与2016 年7 月 土 壤 水 基 质 势 出 现 低 于-20kPa 的 情 况 ， 这 主 要 是 由 于 负 压 计 读 数 采 用 人 工 定 时 观 测 ， 有 时15 00 的 土 壤 水 基 质 势 未 达 到 灌 溉 阈 值 而 没 有 灌 溉 ， 但 经 过 一 个 下 午 和 一 个 晚 上 的 水 分 消 耗 ， 致 使 第 二 天08 30 出 现 土 壤 水 基 质 势 低 于 灌 溉 阈 值 的 情 况 。 另 外 ， 试 验 区7 、 8 月 气 温 高 ， 包 括 辣 椒 在 内 的 多 种作物处于生长旺盛阶段 ， 需水量大 ， 灌溉用户增多导致农场供水紧张 ， 有时难以保证辣椒的及时灌溉 。 （a ）2015 年 （b ）2016 年 图3 辣椒生育期内不同施肥比例处理0830 土壤水基质势的变化 2.2 土壤盐分状况 图4 是2015 年 辣 椒 不 同 生 育 阶 段 各 施 肥 比 例 处 理 的 土 壤 盐 分 垂 直 剖 面 分 布 状 况 。 由 图4 可 知 ， ① 在 试 验 开 始 之 前 ， 0～100cm 土 层 土 壤ECe 平 均 为3.2dS/m ， 其 中0 ～40cm 土 层 土 壤ECe 较 低 ， 平 均 为1.8dS/m ， 而 40～100cm 土 层 土 壤ECe 较 高 ， 平 均 为4.1dS/m 。 ②7 月 各 处 理0～100cm 整 个 土 体 土 壤ECe 均 大 幅 度 下 降 ， 平 均 降 低 了70 ， 说 明 盐 分 在 土 体 中 重 新 分 布 ， 基 本 被 淋 洗 到 了100cm 以 下 的 土 层 中 。 到8 月 ， 各 处 理ECe 较7 月 均 有 不 同 程 度 的 降 低 ， 即 土 壤 盐 分 仍 不 断 被 淋 洗 。 ③9 月14 日 （ 停 止 灌 溉10d 后 ） ， 土 壤ECe 与 辣 椒 生 长 旺 盛 时 期 相 比 没 有 明 显 的 差 异 ， 其 中40 、 60 、 80 和100 处 理0～100 cm 土 层 土 壤ECe 分 别 平 均 为 0.8 、 0.9 、 0.9 和0.7dS/m ， 较试验开始之前的土壤盐分均明显降低 。 39（a ）40 处理 （b ）60 处理 （c ）80 处理 （d ）100 处理 图4 2015 年不同施肥比例处理辣椒不同生育阶段土壤盐分垂直剖面分布特征 （a ）20 处理 （b ） 40 处理 （c ）60 处理 （d ） 80 处理 （e ） 100 处理 图5 2016 年不同施肥比例处理辣椒不同生育阶段土壤盐分垂直剖面分布 为 了 防 止 辣 椒 连 作 障 碍 ， 2016 年 更 换 了 辣 椒 种 植 地 块 。 由 图5 可 知 ， ① 辣 椒 移 栽 统 一 灌 溉30mm 后 的 缓 苗 阶 段 ， 不 同 处 理 整 个 土 壤 的ECe 仍 然 比 较 高 ， 20 ～100 处 理0 ～100cm 深 度 土 壤ECe 分 别 平 均 为3.5 、 5.8 、 1.1 、 3.3 和4.6dS/m ， 0 ～40cm 土 层 土 壤ECe 相 对 较 低 ， 平 均 值 分 别 为2.0 、 4.9 、 1.2 、 1.7 和3.0dS/m ， 说 明 该 地 块 较2015 年 的 地 块 整 体 土 壤 盐 分 偏 高 ， 并 且 土 壤 盐 分 存 在 较 大 的 空 间 变 异 。 ② 经 过7 、 8 月 持 续 的 滴 灌 施 40肥 灌 溉 ， 各 处 理 的 土 壤ECe 均 显 著 降 低 ， 20～100 处 理8 月0～100cm 土 层 土 壤ECe 平 均 值 分 别 为1.8 、 2.8 、 0.9 、 2.6 和3.0 dS/m ， 较6 月 的 土 壤ECe 分 别 降 低 了49 、 52 、 17 、 20 和34 。 ③9 月20 日 停 止 灌 溉10 d 后 ， 20 ～100 处 理0 ～100cm 土 层 土 壤ECe 分 别 平 均 为1.4 、 2.4 、 2.8 、 2.9 、 6.5dS/m ， 与 辣 椒 生 长 旺 盛 时 期 的 8 月 相 比 ， 除100 处 理 外 ， 其 他 处 理 土 壤ECe 没 有 明 显 变 化 。100 处 理0 ～20cm 表 层 土 壤ECe 显 著 增 加 到 9.6dS/m ， 出 现 盐 分 表 聚 现 象 ， 这 很 可 能 是 因 为100 处 理 选 择 的 取 样 点 其 覆 盖 的 膜 有 破 损 ， 土 壤 盐 分 在 破 膜 位置聚积 。 总 体 上 ， 在 干 旱 区 滴 灌 农 田 ， 覆 膜 滴 灌 条 件 下 控 制 滴 头 正 下 方20cm 处 土 壤 水 基 质 势 阈 值 在-20kPa 指 导 辣 椒 进 行 施 肥 灌 溉 ， 频 繁 施 肥 灌 溉 阶 段 土 壤 盐 分 淋 洗 效 果 明 显 ， 停 止 灌 溉 后 整 个0 ～100cm 土 体 土 壤 盐 分 也可以维持平衡 。 2.3 土壤养分状况 由 于 土 壤 硝 态 氮 具 有 易 随 水 运 移 的 特 性 ， 若 耕 作 措 施 或 施 肥 灌 溉 管 理 不 当 ， 易 发 生 淋 失 ， 进 而 污 染 地 下 水 [19] 。 该 试 验 利 用 饱 和 泥 浆 提 取 液 测 定 了 土 壤 硝 态 氮 量 [20] ， 2015 年 和2016 年 辣 椒 生 长 旺 盛 时 期 （7 月 或8 月 ） 与 试 验 结 束 后 （9 月 ， 停 止 灌 溉10d 后 ） 土 壤 饱 和 泥 浆 提 取 液 硝 态 氮 质 量 浓 度 分 布 如 图6 所 示 。 ， 由 图6 可 知 ， ① 滴 灌 高 频 施 肥 灌 溉 条 件 下 ， 硝 态 氮 基 本 都 分 布 在0 ～40cm 土 层 ， 尤 其 是 在0～20cm 土 壤 表 层 。 例 如 2015 年8 月40 ～100 处 理0 ～20cm 土 层 硝 态 氮 质 量 浓 度 平 均 为32.2mg/L ， 20～40cm 土 层 硝 态 氮 质 量 浓 度 平 均 为17.6mg/L ， 而40cm 深 度 以 下 硝 态 氮 质 量 浓 度 平 均 为8.1mg/L 。 ② 辣 椒 不 同 生 育 阶 段0 ～40cm 土 层 土 壤 硝 态 氮 质 量 浓 度 变 化 剧 烈 ， 而40cm 深 度 以 下 ， 尤 其 是70cm 深 度 以 下 ， 土 壤 硝 态 氮 质 量 浓 度 基 本 保 持 不 变 。2015 年9 月40～100 处 理0 ～40cm 土 层 硝 态 氮 质 量 浓 度 平 均 为17.9mg/L ， 较8 月 的 平 均 值 （24.9mg/L ） 降 低 了28 ， 而40cm 以 下 土 层 硝 态 氮 质 量 浓 度 （8.8mg/L ） 较8 月 的 平 均 值 降 低 了9 。 ③ 另 外 ， 某 一 时 期 土 壤 饱 和 泥 浆 提 取 液 硝 态 氮 质 量 浓 度 同 施 肥 比 例 处 理 关 系 不 大 ， 2016 年7 月 ， 20 ～100 处 理0 ～ 20cm 土 层 硝 态 氮 质 量 浓 度 平 均 值 分 别 为34.7 、 64.6 、 27.3 、 30.4 和37.6mg/L 。 这 主 要 是 因 为 滴 灌 高 频 施 肥 灌 溉 条 件 下 ， 取 土 样 时 有 些 处 理 如40 处 理 刚 进 行 了 施 肥 灌 溉 ， 所 以 硝 态 氮 质 量 浓 度 较 高 ， 而80 处 理 上 次 施 肥灌溉结束一段时期而下一次施肥灌溉尚未开始 ， 故硝态氮质量浓度反而较低 。 （a ）2015 年8 月7 日 （b ）2015 年9 月14 日 （c ）2016 年7 月21 日 （d ）2016 年9 月20 日 图6 不同施肥比例处理辣椒不同生育期土壤饱和泥浆提取液硝态氮质量浓度垂直剖面分布 总 体 上 ， 滴 灌 高 频 施 肥 灌 溉 条 件 下 ， 硝 态 氮 基 本 都 分 布 在0～40cm 土 层 ， 尤 其 是 在0 ～20cm 土 壤 表 层 ， 而 辣 椒 的 根 系 也 主 要 分 布 在30cm 土 层 以 上 范 围 ， 即 硝 态 氮 主 要 分 布 在 辣 椒 根 系 分 布 层 ， 这 有 利 于 养 分 的 吸 收 利 用 ； 所 有 施 肥 比 例 处 理0 ～40cm 土 层 土 壤 硝 态 氮 质 量 浓 度 变 化 剧 烈 ， 而70cm 深 度 以 下 土 壤 硝 态 氮 质 量 浓 度 基 本 保 持 不 变 ， 这 说 明 即 使 是100 施 肥 比 例 处 理 也 基 本 不 存 在 硝 态 氮 的 深 层 渗 漏 淋 失 ， 同 时 也 说 明 农场提供的基于当地测土配方施肥量的滴灌辣椒施肥是基本合理的 。 2.4 滴灌施肥对辣椒生长的影响 2016 年 辣 椒 不 同 生 育 期 不 同 施 肥 比 例 处 理 株 高 、 茎 粗 和 地 上 部 分 鲜 质 量 如 表4 所 示 。 由 表4 可 知 ， 不 同 处 理 辣 椒 的 株 高 在6 月 没 有 显 著 差 异 ， 随 着 辣 椒 的 生 长 发 育 ， 株 高 不 断 增 加 ， 不 同 施 肥 比 例 处 理 之 间 株 高 的 41差 异 也 逐 渐 增 大 ， 到8 月100 与80 处 理 辣 椒 的 株 高 已 经 明 显 高 于20 处 理 的 。 随 着 辣 椒 的 生 长 发 育 ， 茎 粗 呈 现 出 先 增 加 后 减 小 的 趋 势 ， 且 不 同 施 肥 比 例 处 理 辣 椒 的 茎 粗 没 有 显 著 差 异 。 随 着 辣 椒 的 生 长 发 育 ， 不 同施肥比例地上部分鲜质量不断增加 ， 到8 月100 处理辣椒地上部分鲜质量显著高于20 处理的 。 总 体 上 辣 椒 的 株 高 和 地 上 部 分 鲜 质 量 ， 随 着 施 肥 比 例 的 增 加 而 增 大 。 灌 水 越 频 繁 、 灌 水 量 越 高 ， 辣 椒 的 株 高 越 高 和 鲜 质 量 也 越 大 。 这 与 冯 志 文 等 [17] 内 蒙 古 马 铃 薯 、 汪 然 等 [18] 青 海 油 菜 的 试 验 结 果 不 一 致 ， 研 究 提 出 不 同 施 肥 比 例 作 物 的 灌 水 量 无 明 显 差 异 ， 这 同 作 物 总 灌 水 量 、 生 育 期 降 雨 量 及 分 布 等 有 密 切 的 关 系 。 例 如 内 蒙 古 马 铃 薯 生 育 期 总 降 雨 量 达 到350mm 左 右 ， 而 不 同 施 肥 处 理 马 铃 薯 生 育 期 内 总 灌 水 量 平 均 仅150mm 左 右 ； 青 海 油 菜 生 育 期 内80 的 降 雨 量 分 布 在7 月 之 前 ， 进 入 油 菜 生 长 旺 盛 期 之 前 ， 各 施 肥 比 例 处 理 灌 溉 频 率基本一致 ， 进入生长旺盛期之后 ， 各施肥比例的灌水量同步快速增加 。 表4 2016 年辣椒不同生育期不同施肥比例处理的株高 、 茎粗与鲜质量 施肥比例/ 20 40 60 80 100 注 同列不同小写字母表示各处理差异显著 （P ＜0.05 ） 。 株高/cm 6 月 36.28 a 38.48 a 36.46 a 37.46 a 38./p