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保护地蔬菜栽培是我国农业的一个重要组成部分,进行保护地蔬菜耗水规律的研究,不仅能够为实现蔬菜精确灌溉,节约水资源,促进农业可持续发展,而且对实现蔬菜生产的高产、高效和优质都具有重要的意义。但目前对营养价值高、产量大的青椒研究相对滞后,本研究通过盆栽试验,利用水量平衡法研究了膜下滴灌、无膜滴灌、漫灌情况下温室青椒耗水规律,确定了不同条件下植株蒸腾与土壤蒸发之间的比例关系;并分别建立以水面蒸发量和以叶面积指数为参数的耗水模型。利用改进的作物蒸散模型ENWATBAL,模拟评价主要耗水量影响因子改变时引起的青椒蒸腾、土壤蒸发及土壤水热环境的变化。
得出的主要结论如下:
(1)不同灌水方式和耕作栽培措施,青椒生长、耗水规律及水分利用效率不同。不同条件下温室青椒生育期总耗水量、生育阶段耗水量及蒸腾蒸发比也有明显差异,其中膜下滴灌时青椒耗水量最小、无膜滴灌其次、漫灌时最大。三种条件下全生育期日平均耗水量分别为1.78mm,2.64mm,3.09mm,总耗水量分别为162mm,240mm,281mm。无膜滴灌和漫灌条件下蒸腾量与蒸发量之比分别为1.53:1,0.92:1。膜下滴灌、无膜滴灌、漫灌情况下水分利用效率分别为99.5kg/m3,58.0kg/m3,41.6kg/m3。本研究中同时采用滴灌和覆盖措施能够使水分利用效率提高139.3%,只采用滴灌能够使水分利用效率提高39.3%。
(2)温室内与温室外青椒日耗水量有明显差异。首先表现在不同处理间温室内青椒日耗水量相差不大,而温室外日耗水量相差很大,在初始含水量都为田间持水率时,不同处理间温室内日耗水量分别为3.3mm,3.6mm,4.2mm,而温室外分别为6.3mm,7.2mm,8.7mm;其次,温室外日耗水量明显大于温室内,不同条件下温室外耗水量比温室内分别增加了90.9%,100%,107%。
(3)分别建立了以水面蒸发量和叶面积为参数的温室青椒耗水模型。通过对温室青椒耗水量与水面蒸发量进行回归分析,得出膜下滴灌、无膜滴灌、漫灌条件下以水面蒸发量为参数的青椒耗水模型,其中无膜滴灌情况下相关性最好,相关系数达到0.834。以蒸发皿系数(Kp)为常数的全生育期青椒耗水模型,其中,膜下滴灌、无膜滴灌、漫灌条件下生育期内平均Kp分别为0.767,1.107,1.318。通过对温室青椒耗水量和相对耗水量与叶面积回归分析得出了膜下滴灌、无膜滴灌、漫灌条件下以叶面积为参数的青椒耗水模型,其中膜下滴灌情况下相关性最好,耗水量、相耗水量对与叶面积的相关系数达到0.672,0.936。
(4)温室青椒盆栽试验和ENWATBAL模拟结果综合分析
在影响青椒耗水量的气象因子中,当土壤水分不是青椒耗水量增减的限制因素时,耗水量总是与太阳辐射呈正相关;在结果期太阳辐射对蒸腾的影响大于对土壤蒸发的影响。青椒耗水量与气温总是呈正相关,盖膜条件下气温耗水量受温度影响较大,与空气湿度总是呈负相关,盖膜条件下空气湿度对耗水量较小;盛果期以前空气湿度和气温对土壤蒸发的影响较大,进入盛果期对蒸腾的影响较大。风速提高,蒸腾和蒸发量明显增大,其中蒸发受风速影响更大;当温度较低时,风速对蒸腾的影响较大。
土壤含水量变化在0.70-0.90田间持水量时不会影响青椒蒸腾,同时还能够提高地温,该范围可作为灌溉管理中的土壤水分控制指标。
青椒耗水量与LAI总是呈正相关,盖膜条件下受LAI影响较大;消除气象因素影响时LAI对耗水量影响增强;LAI增大为原来的1.5倍时,温室内青椒耗水量增加,而温室外由于土壤蒸发量大幅度减小,使青椒耗水量减小。
覆膜能够减少棵间土壤蒸发,同时也增加了植株蒸腾量。覆膜后温室内保墒和增温作用不如温室外明显,覆膜后温室内、温室外土壤含水量比不覆膜分别增加了2.6%,15.3%,温度分别增加了0.3%,0.46%,因此室外蔬菜栽培更有必要采用覆膜措施。