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1、第 2 1 卷 第 1 期 2 0 0 3年 3月 上 海 交 通 大 学 学 报 ( 农 业 科 学 版 ) J O U R N A L O F S H A N G H A I A O T O N G U N I V E R S I T Y( A G R I C U L T U R A L S C I E N C E ) V 0 1 2 1 N o 1 Ma r 2 0 o3 文章编号： 1 6 7 1 - 9 9 6 4( 2 0 0 3 ) O l o o 6 4 o 6 大棚蔬菜滴灌试验与耗水量估算 王培兴 - ， 盛 平 ， 洪嘉琏 ( 1 上海市水利排灌管理处， 上海 2 0 0
2、0 0 2 ； 2 上海市 余山农田水利试验站， 上海 松江 2 0 1 6 0 2 ) 摘要 ： 通过大棚条件下的滴灌灌水试验 ， 对黄瓜、 茄子 的需水量 、 需水规律及其 土壤 水分状 况对蔬 菜生长和产量 的影响进 行了研究。结果表明： 无论从产量还是植株的生态考查结果来看， 适宜土壤水环境对促进蔬菜生长发育有利， 其中以土壤含 水量达到 8 5 左右时开始灌水至 田持 水量 的产量 最高 ， 耗水量也 最多。 蔬 菜的耗 水量与水 面蒸发 力关 系密切 ， 苗期耗 水量低 于同期水面蒸发力。其它生育期高于同期水面蒸发力 。在计算灌溉水量时， 灌溉指标用土壤水分胁迫指标比用土壤水分亏
3、缺量更能反映与作物缺水的关 系。 关键词：滴灌；耗水量；黄瓜 ；茄子 中图分类号 ： $ 2 7 5 7 文献标识码 ： A r n l l - 1 。1 。r i c l Oe i r r i at i 0n e XDe r i m ent ann w a t er C 0nS m npU0n e s t i m a t i o n 0 n g r e e n ho us e v e g e t a bl e WA NG Pe i n ， S HE NG Pi ， l ， HO NG J i a l i a n 2 ( 1 De p a r t me n t o f Wa t e r C o
4、 n s e r v a ti o n o f S h a n g h a i ，S h a n g h a i 2 0 0 0 0 2 ； 2 S h e s h a n Wa t e r C o n s e r v a t i o n S t a ti o n o f S h a n g h a i ，S h ang h a i ，2 0 1 6 0 2 ， C h i n a ) Abs t r ac t ：W a t e r r e q ui r e me n t o f c uc u mb er an d e g g p l a nt a n d t h e i n f l u e
5、n c e o f s o i l moi s t u r e o n c r o p y i e l d a r e s t u d i e d b y t r i c kl e i r r i g a tio n e x p e r i m e n t u n d e r t h e c o n di t i o n o f g ree n h o u s e T h e re s u l t s s h o w ： j u d g e d b y b o th the y i e l d and p l ant e c o l o g y ，s u i t a b l e s o i l
6、 m o i s t u re i s v e r y be n e fic i a l t o promo t i n g t h e g rowt h o f v e g e t a b l e s Yi e l d s a s we l l as wa t e r req ui reme n t reac h c l i ma x i f s t a r t i n g i r r i g a tin g wh e n soil mo i s t u r e c o me do wn t o ab ou t 8 0an d i r r i g a t i n g t o fie l d
7、mo i s t u r e c a p a c i t y W a t e r c o n s um p t i o n h a s c l o s e r e l a t i o n s h i p wi t h wa t e r s u r f a c e e v a p o r at i o n po we r Wa t e r c o ns u mp tio n i n see d l i ng pe rio d i s mo re than wa t e r s ur f ac e e v a po r a tio n ， wh i l e i t i s l e s s e r
8、t h a n wa t e r s u r f a c e e v a po r at i o n i n o the r pe r i od s W he n e s t i ma t i n g i r r i g a tio n wa t e r q ua n t i t y ，i t S b e t t e r t o USe so il mo i s t u re s t res s i n dic at o a s i r r i - ga tio n i nd i c a t o r t h an t h e q uan tit y o f s o i l mo i s t u
9、re s c a r c i t y b e c a u s e t he f o r me r c a n mo r e a c cu r a t e l y refle c t t h e c o n di tio n o f crop wa t e r s c a r c i t y Ke y wor d s ： c k l e i r r i ga tio n； wa t e r c o ns u mp tio n； c u c um b e r ； e g g p l an t 大棚蔬菜滴灌技术具有节水增产的优点 ， 为了该技术的推广应用， 本文应用滴灌方法开展了不同灌水 量对蔬菜耗
10、水量影响的试验， 以便为大棚蔬菜高产 的滴灌定额提供科学依据。 试验条件与研究方法 收稿 日期 ： 2 0 0 2 0 7 1 0 ； 修稿 日期 ： 2 0 0 2 1 0 1 l 基金项 目： 上海市 水利局科 技发展基金资助项 目( 9 8 0 3 ) 作者简 介： 王培兴( 1 9 6 3 ) ， 男 ， 江苏苏州人 ， 工程师 ； 第二作者 为本 文通讯作者 维普资讯 第 1期 王培兴， 等 ： 大棚蔬菜滴灌试验与耗水量估算 本试验于 1 9 9 9年 3月 7月在上海市余 山农 田水种试验站大棚菜地进行 ， 供试蔬菜为黄瓜和茄子。 根据土壤含水量达到田间持水量的程度设置 3种灌水量
11、处理 ， 其他如土壤、 品种、 施肥 、 防治病虫害 等措施都相 同： 处理 1 ： 当土壤含水量达到 田间持水量 6 5 左右时开始灌水至 田间持水量 ， 青紫泥土 3 0 c m土层平均 田持含水率为 3 4 8 ( 干土重 ) ； 处理 2 ： 当土壤含水量达到田间持水量 7 5 左右时开始灌水至 田持水量 ； 处理 3 ： 当土壤含水量达到 8 5 左右时开始灌水至 田间持水量。 各处理小 区土壤湿度的变化 ， 用负压计监测 ； 灌水前按小 区面积计算 出各处理的灌水量 ， 灌水量 由水 表 监控。 2 不 同处理蔬菜产量对 比 2 1 不同灌水处理蔬菜产量比较 不同灌水处理的产量测定
12、结果是： 田间持水量 8 5 水分处理的产量最高 ， 黄瓜为 6 0 2 8 5 k g 亩 ， 茄子 为 2 6 5 6 9 k g 亩 ； 其次是田持 7 5 水分处理 ， 黄瓜为 5 9 6 4 1 k g 亩 ， 茄子为 2 5 8 4 3 k g 亩 ； 田间持水量 6 5 水分处理产量最低 ， 黄瓜为 5 5 2 5 5 k g 亩 ， 茄子为 2 3 9 5 5 k g 亩。田间持水量 8 5 与田间持水量 6 5 水分 处理 的产量 比较 ， 黄瓜高 9 1 ； 茄子高 1 0 9 。由此可见， 通过产量 比较得 出蔬菜最适宜土壤水分条件 ， 与蔬菜生 长发育生态分析的最适宜土
13、壤水分条件是吻合的。 2 2 不同灌水处理蔬菜生态 比较 根据 黄瓜、 茄子 3个生育期生态观察结果表明 ， 3种灌水处理从株高、 叶片数来看 3者差异不大 ， 从茎 粗、 分枝数、 雌花数来看 ， 田间持水量 8 5 水分处理优于 7 5 ； 7 5 优于 6 5 ， 特别是雌花数最为明显。说 明适宜的土壤水分对蔬菜生长发育是有利的。 表 1 各灌水 处理产量 对比表 Ta b l e 1 Th e y i e l d c o m p a r i s o n o f e a c h i r r i g a t i o n t r e a t m e n t 3 耗水量的估算 3 1 水量平衡
14、法 蔬菜耗水量估算采用水量平衡法 ， 农 田水量平衡方程式 由农 田水量收支要素组成， 其方程式由下式表 示 ： 维普资讯 上 海 交 通 大 学 学 报 ( 农 业 科 学 版 ) 第 2 1卷 P+ I +Ql +E g=P a+R+Q z +E p 4 - A W Q Q I 1 l o l i Q l l o o ( 1 ) 在上海平原河网地区， 一般可假定土壤水分交换以垂直为主， 土壤中水平流入等于水平流出Q 1 = Q z ； 又因本试验是在塑料大棚内进行的， 每次水量控制在 田持水量 以下 ， 故降水量 P 、 入渗量 P a 、 地表径流量 R 三项可不予考虑 ， 经简化后则
15、( 1 ) 式可以写成 ： E p =I +E g 4- w l I Q I o o I Q Q Q I ( 2 ) 式中： I 一 灌溉水量( ra m) ， 可根据田间实测资料； E g 一 潜水补给量( ra m ) ， 可根椐田间实测资料 ； W一 土壤蓄水变量 ra m) 。 式中 E g 是地下水通过毛管带上升补给土壤层水分的结果， 它的大小取决于地下水埋深， 土壤水分含 表 2 各灌 水处理小 区蔬 菜生长统计 表 Ta bl e 2 The t e s t e d v e g e t ab l e g r o wt h of e ac h i r r i ga t i on t
16、 r ea t me nt 维普资讯 第 1期 王培兴。 等 i 大棚蔬菜 滴灌试验与耗水量估算 6 7 量大小 ， 毛管带上升高度等因素 ， 其经验公式表达式为 ： = E o ( 1 一 会) ( 3 ) 式中： E o 一水面蒸发力( m m 日) ， 本文采用 E 6 0 1 水面蒸发量； A一 地下水埋深( c m) ； o 一 潜水蒸发为 零时的地下水埋深， 亦称极限埋深( e ra ) ； n 一与气候、 土壤性质、 地下水位等有关的指数因子。 o 、 n 参数要 表 3 试验蔬菜各 生育期 的耗水量 Ta bl e 3 W a t e r c o ns u m p t i o
17、n oft e s t e d v e g e t abl e i n e a c h g r owt h s t a ge s 维普资讯 上 海 交 通 大学 学 报 ( 农 业 科 学 版 ) 第 2 1卷 根据试验观测资料率定 ， 青浦县农 田水利试验站实验资料 ， n为 2， A o 为 1 6 0 c m。 以上是无作物露地潜水蒸 发计算式 ， 据有关试验测定 ， 有无作物的潜水蒸发量相差甚大 ， 一般有作物的比无作物要大 1 2倍 。 因此 ， 有作物时必须乘上一个( c) 系数 ， 对黄瓜( c ) 系数选用 2 ， 茄子选用 1 7 。 通过( 2 ) 式和( 3 ) 式对 2
18、 种蔬菜各生育期， 3 种灌水处理的实测资料进行了水量平衡计算， 计算结果列 于附表 3 。 由表 3 看出， 黄瓜和茄子 3种灌水处理的耗水量以处理3 ( 田间持水量 8 5 ) 的耗水最多； 其次为处理 2 ( 田间持水量 7 5 ) ； 处理 1 ( 田间持水量 6 5 ) 的耗水最少。随着植株生长发育 ， 各生育期耗水强度是不 同的， 以处理 3为例 ， 盛果期耗水强度最大 ，其次是始果期， 苗期耗水强度最小 。 其它 2种处理也显示了类 同的规律。同时还看 出，在 苗期 3种水分处理的耗水强度较接近，而在其它生育期对水分的需求是不 同 的。 茄子的耗水强度 比黄瓜小 ， 全生育期 ，
19、 平均 日耗水量 ， 黄瓜为 5 3 ra m； 而茄子 仅为 4 4 m m。 同时也说 明 不同种类的蔬菜对水分需求是有差异的。 3 2 耗水量与水面蒸发力的关系 耗水量大小及其变化 ， 除 了受作物本身生物学特性影响外 ， 还受环境气象 因子 的制约 ， 而水面蒸发力 是反映气象因子的综合指标 。因此 ， 耗水量与水面蒸发力有一定关 系， 从表 1可知 ， 在苗期 由于气温低 ， 植 株矮小 ，其耗水量低于 同期水面蒸发力 ，耗水量与同期水面蒸发力 比值 ：黄瓜为 0 7 5 0 8 1 ；茄子为 0 7 0 0 7 5 。 随着气温回升 ， 植株生长加快 ， 叶面积指数增大 ， 苗期后
20、的各生育期耗水量均大于同期水面蒸 发力 ， 其中以盛果期最大 ， 比值 ： 黄瓜为 1 8 5 2 6 5 ； 茄子为 1 6 42 7 0 。到盛果后 期比值又逐渐降低 ， 黄 瓜降至 1 5 62 1 9 ； 茄子降至 1 4 7 2 2 4 。 从 3种灌水处理 的比值来看 ， 处理 3 处理 2 处理 1 ， 全生 育期耗水量与同期水面蒸发力的比值 ， 黄瓜分别为 1 8 6 、 1 7 1 、 1 3 5 ， 茄子分别为 1 7 5 、 1 6 1 、 1 2 2 。 3 3 菜地缺水与灌溉水量的计算 当土壤水分亏缺 ( S o i l w a t e r d e f i c i t
21、 ) 影响作物正常生长发育时就需要进行灌溉。 从土壤水平衡的观点 出发 ， 在某一阶段或作物全生育期的内 ， 供给土壤 的水量小于土壤水分消耗量时即产生土壤水分亏缺 ， 在 有塑料大棚条件下 ， 可写成 ： S WD= E pE g ( 4 ) 式 中： S WD一某 阶段 的土壤水分亏缺量( mm) ； E g一潜水补给量 ( u n ) ；E p 一作物耗水量 mm) S WD仅从土壤水分供需平衡状况反映了某 阶段土壤水分收支平衡状况。只有当 S WD大于某一数值 时， 才会对作物生长发育产生不利影响， 即产生水分胁迫 S WS ( S o i l w a t e r s t r e s
22、s ) 更能反映与作物缺水之 间 关系， 一般可写成 ： S WS= S WD一( Wo wj ) ( 5 ) 或S WS=E pE g一( Wo wj ) ( 6 ) 式中 ： S WS一土壤水分胁迫指标 ( ram) ；S WD一土壤水分亏缺量 ( ram) ；Wo 一某阶段初始土壤蓄水量 ( ram) ；wj 一作物正常生长发育所允许 的最小土壤蓄水量的临界值 m m) ， 其值与土壤性质有关 ， 这里采用 青紫泥土初始凋萎含水量-为 2 4 4 ( 干土重) 。 严格地从物理学意义上说 ， S WD与 S WS是两个不同的概念 ， 但它们之间有密切的联系。S WD没有考 虑到土壤原有蓄
23、水量的水平和作物允许的最小蓄水量要求 ， 而 S WS反映了与作物的关系， 因此 ， 用土壤水 分胁迫指标作为灌溉指标更有科学性。 为了生产上实际应用 ， 对( 6 ) 式中 E p和 E g 可简化计算 ， 采用经验系数法 ， 即 仅=E p E 6 0 1 p=E g E 6 0 1 ( 9 ) 式中 仪一 耗水系数； B一 潜水蒸发系数； E 6 0 1 一 水面蒸发力( m m) ， 根椐实验资料按上式计算了黄瓜、 茄子各生育期的 仅、 B系数列 于表 4 ( 按处理 2产量水平) 。 土壤蓄水量的计算 ， 可按下式 ， 即 w=q o r e H1 0 O O O O I I I I
24、 ( 1 0 ) 维普资讯 第 1期 王培兴， 等： 大棚蔬菜滴灌试验与耗水量估算 6 9 式中 W一土壤蓄水量 ( mm) ；r c 一土壤容重 ( g e m ) ；q 一土壤含水率 ( 干土重 ) ；H一湿润层深度 ( c m) 。 表 4 实验蔬菜各生育期 的 、 B值 Ta b l e 4 T h e 0 【 、 B v a l u e o f t e s t e d v e g e t a b l e i n e a c h g r o w t h s t a g e 蔬菜根系比较浅， 故 I 一般取3 0 e m深度， 青紫泥土 3 0 e m土层平均容重为 1 3 1 。下面举
25、例计算灌溉 量 。 假定黄瓜始花期 E 6 0 1 水面蒸发量为 5 0 m m( 也可根椐多年平均历史资料 ) ，初始土壤含水率为 2 6 ， 经计算 E p为 7 6 5 m m；E g为 4 0 5 m m；土壤 中可利用水量 ( w o j )为 6 3 mm，则土壤水 分胁迫指标为 2 9 7 m m， 即黄瓜始花期内每亩需灌水 1 9 8 m 亩。 4 结论 4 1 适宜土壤水环境对促进蔬菜生长发育有利 ， 从 3种水分处理 的生态考查结果来看 ， 株高、叶片数 3 者差异不大 ， 而茎粗、 分枝数 、 雌花数有明显差异， 处理 3优于处理 2 ； 处理 2优于处理 1 。 4 2
26、 从 3种水分处理测产结果来看 ， 黄瓜和茄子都是以处理 3产量最高， 其次是处理 2， 处理 1 产量最 低 。处理 3比处理 1黄瓜产量高 9 1 ， 茄子高 1 0 9 ； 处理 2比处理 1黄瓜、 茄子均高 7 9 。 4 3 蔬菜的耗水量以处理 3 耗水量最多， 其次是处理 2 ， 处理 1 耗水最少。黄瓜耗水强度比茄子大， 全生 育期平均 日耗水量 ， 3种水分处理， 黄瓜分别为 3 7 2 、 4 8 0 、 5 2 6 mm； 茄子分别为 3 0 9 、 4 0 4 、 4 4 4 m m。 4 4 耗水量与水面蒸发力关 系： 在苗期耗水量低于同期水面蒸发力。全生育期耗水量与同
27、期水面蒸经力 的比值， 3 种水分处理黄瓜分别 1 3 5 、 1 7 1 、 1 8 6 ； 茄子分别为 1 2 2 、 1 6 1 、 1 7 5 。 4 5 灌溉指标用土壤水分胁迫指标比用土壤水分亏缺量更能反映与作物缺水的关系。 参考文献： 【 1 】 S L 1 39 O ， 灌溉试验规 范【 S 】 【 2 】刘 昌明， 朱耀 良， 秦德 刚 ， 等 低 洼地溃 害与治理试验研 究【 M】 大连 ： 大连 出版社 1 9 9 0 【 3 】徐克辉， 任鸿遵 ， 洪嘉琏 ， 等 低洼地水分参数与农业开发利用【 M】 北京： 气象出版社 1 9 9 5 【 4 】陈玉民， 郭国双 ， 王光 兴 ， 等 中国主要作 物需水量与灌溉【 M】 北京 ： 水利 电力 出版社 1 9 9 5 维普资讯