3.2 设施栽培作物的需水量与耗水规律
设施栽培也叫保护地栽培,它是在一定的设备条件下由人工控制环境条件进行科学管理的一种栽培方式。日光温室是目前中国东北、华北、西北等地冬春蔬菜生产的最重要的设施之一,它为反季节蔬菜的生产以及人民生活水平的改善提供了重要保障。近年来,通过日光温室栽培的作物越来越多,种植面积也呈增长趋势,由于不同作物的需水特性、生育期、生长季节以及栽培管理措施的差异,使得其需水量或耗水量在生育期内的变化有所不同。
3.2.1 温室番茄需水量与耗水规律
3.2.1.1 番茄需水量
番茄,又名西红柿,属茄科一年生草本植物。由于它具有适应性强、营养丰富、外观美丽、果菜兼用等特点,在我国种植比较普遍。番茄根系发达,吸收水肥能力强,耗水量较大,属半耐旱蔬菜。河南新乡的试验结果表明,温室滴灌番茄的需水量为311.10~351.80mm,年际间的需水量具有一定的差异,但不同年份番茄的需水规律基本一致,结果—采收期的需水量及模系数最大,分别为152.20~176.20mm和48.92%~50.09%,开花—坐果期的次之,苗期的最小。番茄日需水量随着生育进程的推进逐渐增加,从苗期到开花坐果期增加最快,随后增加较慢,到结果—采收期达到生育期中的最大值,为3.17~4.19mm/d(表3.46)。
表3.46 河南新乡温室滴灌番茄的阶段需水量与日需水量
3.2.1.2 番茄耗水规律
河南新乡的试验结果显示,温室滴灌条件下番茄耗水量与生育期内的供水状况有很大的关系,不论是总耗水量还是阶段耗水量均随着土壤水分的提高呈增加的趋势,高水分处理的耗水量最大,为329.20~356.90mm,受旱处理的全期耗水量、阶段耗水量和日耗水量都随着受旱程度的增加而下降;番茄在中期和后期土壤水分高的处理耗水量较大,在生育中期或后期重旱处理的耗水量都很小,为255.80~283.70mm。不同年份的耗水量具有一定的差异,2009年番茄的耗水量比2008年的高,但不同处理的耗水规律基本一致,结果—采收期的耗水量及模系数最大,分别为99.40~200.80mm和38.86%~54.39%,开花—坐果期的次之,苗期的最小;在同一生育阶段因供水量的差异造成阶段耗水量和模系数有较大的差异,特别是在结果—采收期。番茄日耗水量随着生育进程的推进逐渐增加,从苗期到开花—坐果期增加最快,随后增加较慢,到结果—采收期达到生育期中的峰值,分别为2.07~3.54mm/d(2008年)和2.91~4.78mm/d(2009年);在2008年结果—采收期干旱处理的日耗水高峰在开花—坐果期,为2.82~2.85mm/d,而其他处理的日耗水高峰均在结果—采收期(表3.47)。
表3.47 河南新乡温室滴灌番茄不同处理的阶段耗水量与日耗水量
续表
注 处理编号中的数字50、60、70、80表示土壤水分控制下限占田持的百分比,如T60-70-70表示前期、中期、后期3个时期的土壤水分控制下限分别为田持的60%、70%和70%。
图3.17 甘肃武威不同生育期水分亏缺条件下温室番茄垄沟覆膜沟灌的耗水规律
[注:图中T7为高水分处理(对照),以对照灌水量作为标准;T1为苗期低水分处理(1/3标准);T2为苗期中水分处理(2/3标准);T3为开花—坐果期低水分处理(1/3标准);T4为开花—坐果期中水分处理(2/3标准);T5为果实成熟期低水分处理(1/3标准);T6为果实成熟期中水分处理(2/3标准)]
2008年陈平[9]在甘肃武威市凉州区中国农业大学石羊河试验站对温室番茄垄沟覆膜沟灌的耗水规律进行了研究,由图3.17可以看出,各生育期番茄耗水量的大小顺序是:果实成熟期>开花—坐果期>苗期,然而果实成熟期重度水分亏缺T5处理在果实成熟期的耗水量小于开花—坐果期。水分亏缺对苗期耗水量影响较小,但对开花—坐果期和果实成熟期影响较大,开花—坐果期对照T7(CK)处理的耗水量为76.80mm,而水分亏缺的T3和T4处理分别为53.60mm和60.30mm;在果实成熟期,T7(CK)处理的耗水量为124.80mm,而水分亏缺的T5和T6分别为68.00mm和101.00mm。同时水分亏缺大大降低了番茄的日耗水量,在开花期,T3、T4和T7(CK)处理日耗水量分别为1.00mm/d、1.13mm/d和1.43mm/d;在果实成熟期,T5、T6和T7处理日耗水量分别为1.15mm/d、1.71mm/d和2.11mm/d。从总耗水量上来看,果实成熟期重度水分亏缺处理的T5总耗水量最小,为183.10mm,对照处理T7(CK)最大,为246.30mm。这说明水分亏缺可以在一定程度上抑制作物的总耗水量和日耗水量,但不同生育期水分亏缺对其影响的程度各不相同。
刘军淇[10]于2008—2009年在甘肃武威市凉州区对温室番茄覆膜沟灌不同调亏处理的耗水规律进行了研究。由表3.48可知,番茄不同生育期耗水量顺序为:果实采摘后期>果实采摘前期>开花—坐果期>苗期,但T5和T6处理果实采摘后期耗水量小于果实采摘前期耗水量,尤其T5处理更为明显,原因是这两个处理在果实采摘后期均存在水分亏缺且T5亏水程度最高;而T1和T2处理开花—坐果期耗水量小于苗期耗水量,尤其T1处理更为明显,这与T1和T2处理在开花—坐果期进行了亏水处理有关。在苗期不存在水分亏缺处理的情况下,水分亏缺处理的开花—坐果期、果实采摘前期和果实采摘后期的阶段耗水量均小于其他处理,其中果实采摘前期和果实采摘后期表现尤为显著。如开花—坐果期1/3标准灌水量的T1处理耗水量为39.8mm,2/3标准灌水量的T2处理耗水量为66.6mm,而对照处理T7同期耗水量为78.9mm;果实采摘前期1/3标准灌水量的T3处理耗水量为75.2mm,2/3标准灌水量的T4处理耗水量为136.0mm,而对照处理T7同期耗水量为185.6mm;果实采摘后期1/3标准灌水量的T5处理耗水量为114.6mm,2/3标准灌水量的T6处理耗水量为167.1mm,对照处理T7同期耗水量为230.7mm;水分亏缺明显导致了耗水量的下降。对于全生育期而言,果实采摘前期亏水程度较大的T3处理耗水量最小为444.7mm,充分灌水的对照处理T7耗水量最大为562.3mm。
表3.48 不同水分亏缺条件下覆膜沟灌番茄各阶段耗水量和日耗水量
注 T7为高水分处理(对照),以对照的灌水量作为标准;T1为开花—坐果期低水分处理(1/3标准);T2为开花—坐果期中水分处理(2/3标准);T3为果实采摘前期低水分处理(1/3标准);T4为果实采摘前期中水分处理(2/3标准);T5为果实采摘后期低水分处理(1/3标准);T6为果实采摘后期中水分处理(2/3标准)。
2011—2012年秋冬茬不同种植密度下的温室番茄各个生育期耗水量顺序与2010—2011年冬春茬顺序相同。不同密度处理在苗期、开花—坐果期、果实成熟与采摘期的阶段耗水量分别为38.6~47.3mm、62.5~68.3mm和74.4~78.6mm,日耗水量为1.33~1.63mm/d、0.99~1.08mm/d和1.26~1.33mm/d,耗水模系数分别为21.12%~24.40%、34.37%~37.06%和40.47%~42.39%。耗水量和日耗水量同样随着种植密度的增加而增大。全生育期各处理的耗水量也存在显著性差异,HD处理比LD处理的耗水量高出18.7mm,增幅为10.66%;全生育期的平均日耗水量为1.23mm/d(表3.49)[11]。
表3.49 不同种植密度下的温室膜下沟灌番茄各阶段耗水量和日耗水量
注 LD、RLD、MD、RHD、HD的密度分别为31056株/hm2、37257株/hm2、43478株/hm2、49689株/hm2和55901株/hm2;a、b、c、d表示在P=0.05水平下的显著性差异。
综合两个生长周期分析可知:除开花—坐果期外,LD和HD处理的耗水量均有显著性差异。番茄全生育期耗水量随着种植密度的增加而增加,两个生长周期的温室番茄耗水量在LD和HD处理间相差最大,分别为32.6mm和18.7mm;不同生育期,两个生长周期内不同种植密度番茄耗水量最大相差分别为果实成熟期的20.1mm和苗期的8.7mm。因为生育期的长短和所处季节不同所致,使得2011—2012年秋冬茬不同种植密度温室番茄全生育期耗水量仅为2010—2011年冬春茬的43.4%~44.4%[11]。
3.2.2 茄子需水量与耗水规律
茄子属茄科类蔬菜,为一年生草本植物。茄子生长适温为20~30℃,需水需肥较多,是我国主要的蔬菜种类之一,在生产中占有重要地位,其栽培面积远比番茄大。东北、华东、华南地区以栽培长茄为主,华北、西北地区以栽培圆茄为主。茄子分枝多,植株高大,叶片大而薄,蒸腾作用强,因此茄子喜水、怕旱,但也怕湿度过大,湿度大易导致病害发生。茄子需水量及耗水规律与其生长季节、生育期长短以及栽培管理措施密切相关。
3.2.2.1 茄子需水量
河南新乡的试验结果表明,2008—2009年滴灌条件下温室茄子的需水量为288.90~347.20mm,不同年份间的需水量有较大的差异,这可能与年份间的温室小气候及管理措施的差异有关。不同年份茄子的需水规律基本一致,需水量和模系数在苗期最小,随着生育期的进行逐渐增加,到结果—采收期需水量及模系数达到最大,分别为131.50~171.20mm和45.52%~49.31%;茄子的日需水量也随着生育进程的推进逐渐增加,从苗期到开花—坐果期增加最快,从开花—坐果期到结果—采收期增加较慢,结果—采收期达到生育期中的最大值,为3.13~4.39mm/d(表3.50)。
表3.50 河南新乡温室滴灌茄子的阶段需水量与日需水量
3.2.2.2 茄子耗水规律
河南新乡2008—2009年的试验结果显示(表3.51)温室滴灌条件下茄子耗水量与生育期内的供水状况有很大的关系,该地茄子耗水量为247.80~356.60mm,耗水量的大小随着土壤水分的提高呈增加趋势,并且水分亏缺的时期不同对耗水量的影响亦不相同。高水分处理的耗水量最大,为330.30~356.60mm,不同处理的耗水量都随着受旱程度的增加而下降;茄子在中期和后期高水分处理的耗水量较大,在生育中期或后期重旱处理的耗水量都很小,为247.80~276.60mm。尽管不同年份不同处理的耗水量具有一定的差异,但其耗水规律基本一致,结果—采收期的耗水量及模系数最大,分别为79.00~183.00mm和31.88%~53.68%,开花—坐果期的次之,苗期的最小;在同一生育阶段因供水量的差异造成耗水量和模系数有较大的差异,特别是在生育期长的结果—采收期。茄子日耗水量也随着生育进程的推进逐渐增加,从苗期到开花—坐果期增加最快,从开花—坐果期到结果—采收期增加较慢,结果—采收期达到生育期中的最大值,分别为2008年的1.88~3.71mm/d和2009年的3.11~4.69mm/d,在结果—采收期受旱的处理,其日耗水高峰在开花—坐果期,而其他处理的日耗水高峰均在结果—采收期。
表3.51 河南新乡温室滴灌茄子不同处理的阶段耗水量与日耗水量
续表
注 T50-70-70表示苗期、开花—坐果期、结果—采收期的土壤水分控制下限分别占田间持水量的50%、70%和70%,其余处理表示的含义与之相似。
王燕丛等[12]对温室滴灌茄子进行了调亏试验研究,也得到了相似的结果。温室青茄在苗期的耗水量最小,随着生育期的推进,阶段耗水量和耗水模系数逐渐增大,至成熟—采摘期达到最大值,各处理的阶段耗水量和耗水模系数分别为104.80~153.50mm和49.98%~64.12%。温室青茄的日耗水量也随着生育期的推进逐渐增大,到成熟—采摘期达到最大值。在调亏灌溉条件下,温室青茄的耗水量与亏水程度有较大相关性,总耗水量与阶段耗水量均随亏水程度增大而呈减小的趋势。与CK相比,苗期重度水分亏缺处理T1和轻度水分亏缺处理T2耗水分别减少9.55%和5.79%;开花—坐果期重度水分亏缺处理T3和轻度水分亏缺处理T4耗水分别减少10.00%和4.66%;成熟—采摘期重度亏水处理T5和轻度水分亏缺处理T6耗水分别减少21.17%和10.83%(表3.52)。
表3.52 河南新乡调亏灌溉条件下日光温室青茄的耗水量与耗水特征(2011年)
注 T1、T2分别表示苗期重度亏水和轻度亏水;T3、T4分别表示开花—坐果期重度亏水和轻度亏水;T5、T6分别表示成熟—采摘期重度亏水和轻度亏水。不同生育期重度亏水和轻度亏水的灌水定额分别为对照处理CK的60%和80%;CK为适宜水分处理,即当计划湿润层(苗期为20cm,其他生育期均为40cm)内平均土壤含水率达到田间持水量的70%~75%时开始灌水。
3.2.3 辣椒需水量与耗水规律
辣椒,又称为番椒、海椒、辣子、辣角、秦椒等,是一种茄科辣椒属植物。辣椒对水分条件要求严格,它既不耐旱也不耐涝,喜欢比较干爽的气候条件。目前中国北方种植的辣椒主要分布在东北、华北,另外西北、内蒙古和新疆地区也有部分种植。
3.2.3.1 甜椒需水量与耗水规律
1.甜椒需水量
甜椒主根不发达,各生育期对水分要求有所不同:幼苗期植株需水不多,如果土壤含水量过大,根系会发育不良,植株徒长纤弱;初花期植株生长量大,需水量随之增加,但土壤水分过高会造成落花;结果和果实膨大期则需要充足的水分。
河南新乡温室滴灌试验研究表明,甜椒需水量在年际间也存在差异,其需水量为309.30~358.90mm;不同年份甜椒的需水规律基本一致,结果—采收期的需水量及模系数最大,分别为161.60~248.60mm和52.25%~69.27%,开花—坐果期的次之,苗期的最小;其日需水量也随着生育进程的推进逐渐增加,从苗期到开花—坐果期增加最快,从开花—坐果期到结果—采收期增加较慢,结果—采收期达到最大值,为3.19~3.37mm/d(表3.53)。
表3.53 河南新乡温室滴灌甜椒的阶段需水量与日需水量
2.甜椒耗水规律
河南新乡的研究结果显示,滴灌条件下温室甜椒的耗水量与不同生育阶段的水分亏缺状况密切相关,其耗水量随着土壤水分的提高呈增加趋势,并且水分亏缺的时期不同对耗水量的影响亦不相同。高水分处理的耗水量最大,为309.30~358.90mm,不同处理的耗水量都随着水分胁迫程度的增加而下降;甜椒在中期和后期高水分处理的耗水量较大,在生育中期重旱或后期受旱处理的耗水量都很小,为226.30~296.80mm。由于气候以及生育期的差异,不同年份甜椒的耗水量具有一定的差异,2003年甜椒高水分处理的耗水量比2008年的高49.60mm,但不同处理的耗水规律基本一致,结果—采收期的耗水量及模系数最大,分别为85.70~248.60mm和37.87%~73.32%,开花—坐果期的次之,苗期的最小。在同一生育阶段,供水量的差异会造成阶段耗水量和模系数有较大的差异,特别是在生育期长的结果—采收期。甜椒的日耗水量也随着生育进程的推进逐渐增加,从苗期到开花—坐果期增加最快,开花—坐果期到结果—采收期增加变缓,结果—采收期达到生育期中的最大值,分别为2003年的1.65~3.19mm/d和2008年的1.78~3.37mm/d;除结果—采收期受旱处理的日耗水高峰在开花—坐果期外,其他处理的日耗水高峰均在结果—采收期(表3.54)。
表3.54 河南新乡温室滴灌不同处理的甜椒阶段耗水量与日耗水量
注 T70-80-80表示苗期、开花—坐果期、结果—采收期的土壤水分控制下限分别占田间持水量的70%、80%和80%,其余处理表示的含义与之相似。
王若水[13]在甘肃省民勤县薛百乡日光温室膜下沟灌条件下,研究了不同阶段调亏对甜椒耗水规律的影响。结果表明,不同生育阶段的亏水对该阶段以及整个生育期的耗水量产生了明显的抑制作用,与对照(T1)相比,亏水处理的耗水量降低了30%~38%;苗期亏水处理T2的耗水量最大,为237.8mm,而盛果期亏水处理T4的耗水量最小,为192.68mm。各阶段的水分调亏明显降低了该阶段的耗水量,日耗水量较高的时期均出现在生育中后期,甜椒盛果期为日耗水量最大的阶段,而盛果后期的日耗水量最小(图3.18)。
3.2.3.2 辣椒耗水规律
辣椒的耗水规律与甜椒极其相似。刘军淇[10]对温室辣椒覆膜沟灌和膜下滴灌两种灌水方式下的耗水规律进行了研究(表3.55和表3.56)。由表3.55可知,沟灌辣椒不同生育期耗水量顺序为:果实采摘前期>果实采摘后期>开花—坐果期>苗期,但T3处理果实采摘前期耗水量明显小于果实采摘后期耗水量,这是由于T3处理在果实采摘前期亏水程度较大的缘故;而T1和T2处理开花—坐果期耗水量小于苗期耗水量,这与T1和T2处理在开花—坐果期进行了亏水处理有关。在苗期不存在水分亏缺的情况下,开花—坐果期、果实采摘前期和果实采摘后期进行水分亏缺处理的耗水量均小于其他处理,其中果实采摘前期和果实采摘后期表现尤为显著,这可能与果实采摘期果实大量形成造成需水量加大以及气温回升导致蒸发蒸腾量加大有关。其中,开花—坐果期重度亏水处理(T1)的耗水量为37.0mm,中度亏水处理(T2)的耗水量为52.5mm,而对照处理(T7)同期耗水量为78.4mm;果实采摘前期重度亏水处理(T3)的耗水量为80.5mm,中度亏水处理(T4)的耗水量为154.8mm,而对照处理(T7)同期耗水量为228.2mm;果实采摘后期重度亏水处理(T5)的耗水量为76.9mm,中度亏水处理(T6)的耗水量为140.9mm,对照处理(T7)同期耗水量为184.4mm;水分亏缺明显导致了耗水量的下降。对于全生育期而言,果实采摘前期亏水程度较大的T3处理耗水量最小,为412.7mm,充分灌水的对照处理T7耗水量最大,为562.4mm。
图3.18 甘肃民勤温室膜下沟灌各调亏灌溉处理甜椒的耗水规律
[注:苗期、开花—坐果期、盛果期、盛果后期的适宜土壤水分控制范围分别为田持的65%~90%、65%~90%、70%~90%、75%~90%,对照T1适宜水分处理,T2、T3、T4分别为苗期亏水处理(40%~60%)、开花—坐果期亏水处理(40%~60%)、盛果期亏水处理(40%~60%),T5和T6分别为盛果后期轻度亏水处理(60%~80%)和重度亏水处理(40%~60%)]
表3.55 甘肃武威不同水分亏缺条件下沟灌辣椒各生育期耗水量和日耗水量
注 T7为高水分处理(对照),以对照的灌水量作为标准;T1为开花—坐果期低水分处理(1/3标准);T2为开花—坐果期中水分处理(2/3标准);T3为果实采摘前期低水分处理(1/3标准);T4为果实采摘前期中水分处理(2/3标准);T5为果实采摘后期低水分处理(1/3标准);T6为果实采摘后期中水分处理(2/3标准)。
表3.56 甘肃武威不同水分亏缺条件下滴灌辣椒各生育期耗水量和日耗水量
注 T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7处理的含义与表3.55中的相同。
表3.56表明,滴灌辣椒不同生育期耗水量顺序与沟灌辣椒稍有不同,为果实采摘前期>果实采摘后期>苗期>开花—坐果期,但T3和T4处理果实采摘前期耗水量小于果实采摘后期耗水量,尤其T3处理更为明显,这是由于这两个处理在果实采摘前期均进行了水分亏缺且T3亏水程度最大的缘故;与沟灌辣椒不同,滴灌辣椒开花—坐果期各处理耗水量均小于苗期,这是由于苗期未进行水分亏缺处理并且只存在缓苗水和定植水,其灌水量与开花—坐果期的滴灌灌水量相比明显偏大,这也是苗期各处理耗水量未存在明显差异的原因。而在进行了水分亏缺处理的开花—坐果期、果实采摘前期和果实采摘后期,水分亏缺处理的耗水量均小于其他处理,尤其是亏水程度较大的处理表现最为显著。其中,开花—坐果期T1处理耗水量为17.5mm,T2处理耗水量为24.1mm,而对照处理T7同期耗水量为37.1mm;果实采摘前期T3处理耗水量为73.3mm,T4处理耗水量为96.2mm,而对照处理T7同期耗水量为131.9mm;果实采摘后期T5处理耗水量为54.4mm,T6处理耗水量为85.4mm,对照处理T7同期耗水量为113.2mm;水分亏缺明显导致了阶段耗水量的下降。果实采摘前期亏水程度较大的T3处理全生育期耗水量最小为290.7mm,充分灌水T7处理耗水量最大为361.7mm。
对比沟灌和滴灌辣椒的日耗水量变化规律可知,除苗期以外,沟灌辣椒各处理在其他生育期的耗水量均明显大于滴灌辣椒,其中全生育期沟灌对照处理耗水量为562.4mm,而滴灌对照处理为361.7mm,相比沟灌而言,滴灌处理耗水量减少30%以上,起到了显著的节水效果,而这既与灌水量的不同有关,也和两者的局部小气候差异(如相对湿度等)有关。
3.2.4 白菜需水量与耗水规律
3.2.4.1 白菜需水量
白菜原产于中国北方,俗称大白菜,属十字花科芸薹属一年生草本植物,在南北各地均有栽培。在河南新乡[14]的研究表明,温室白菜在地面灌条件下的全生育期需水量和日均需水量分别为214.0mm、2.14mm/d,白菜日需水量在生育期内呈降低趋势,苗期的最大,为2.81mm/d,莲坐期的略低些,在包心期迅速降为1.28mm/d;从需水模系数来看,莲坐期的模系数最大为41.50%,苗期次之,包心期最小,为25.70%(表3.57)。
表3.57 河南新乡日光温室畦灌条件下白菜不同生育阶段的需水量
3.2.4.2 白菜棵间土壤蒸发量
刘浩等[14]在河南新乡研究了不同土壤水分下限对白菜耗水量及棵间土壤蒸发量的影响。由图3.19可知,3个水分处理的棵间土壤蒸发变化规律基本一致,在白菜生育期内棵间土壤蒸发主要分为3个阶段:第一个阶段为白菜播后0~31d,由于白菜生长处于生育前期(苗期),叶面积指数较小(LAI<0.5),因而土壤含水量和叶面积指数对棵间土壤蒸发的影响较小,棵间土壤蒸发主要受大气蒸发力的控制。随着白菜生育阶段的推移,第二个阶段(播后32~72d)每次灌水之后棵间土壤蒸发明显增大,而后随着表层土壤含水量的降低而逐渐减小,并且随着白菜叶面积指数的逐渐增大,表层土壤含水量对棵间土壤蒸发的影响越来越小。此期间棵间土壤蒸发不仅受大气因素的影响,而且受表层土壤含水量和叶面积指数的影响。第三个阶段为白菜播后73d至收获,白菜逐渐进入成熟阶段,由于太阳辐射和气温的降低,棵间土壤蒸发的变化趋于平缓。
图3.19 不同水分处理温室白菜生育期内棵间土壤蒸发的逐日变化过程
(注:CT80、CT70、CT60表示土壤水分控制下限分别为田间持水量的80%、70%和60%的处理)
由表3.58可以看出,温室白菜棵间土壤蒸发E随着白菜生育期的推移呈减小的趋势,棵间土壤蒸发量占全生育期总耗水量的39.57%~42.03%;受外界因素和白菜自身因素的影响,不同水分处理白菜棵间土壤蒸发在生育期内的变化规律一致,呈逐渐减小的趋势,苗期的E/ET最大,为58.13%~59.06%,莲坐期次之,包心期的E/ET最小,为26.37%~28.76%;不同水分处理间全生育期的E/ET差异不大,但低水分处理(CT60)的最高,为42.03%。采用普通地面畦灌的灌溉方式,温室白菜全生育期的总耗水量在210mm左右,其中约有40%的耗水为棵间土壤蒸发量。在土壤充分供水和叶面积指数较小的条件下,温室白菜棵间土壤蒸发的大小主要受气象因素的影响,棵间土壤蒸发与辐射、气温和相对湿度等气象因子成指数关系,土壤蒸发与辐射和气温成正相关,与相对湿度成负相关。
表3.58 日光温室畦灌条件下白菜各生育期的耗水量及棵间土壤蒸发量(河南新乡,2006年)
注 CT80、CT70、CT60表示土壤水分控制下限分别为田间持水量的80%、70%和60%的处理。
3.2.4.3 白菜耗水规律
白菜耗水量与土壤水分状况密切相关[14],高水分处理(CT80)的耗水量最大,为214.0mm,中水分处理(CT70)的其次,低水分处理(CT60)的最小,为193.9mm。不同处理的耗水规律基本一致,日耗水量随着生育进程的推进呈现减少的趋势,从表3.58中可以看出,由于苗期没有进行水分处理试验,三个处理在此阶段的耗水量差异较小,日平均耗水量为2.73~2.81mm/d,耗水模系数32.80%~36.20%;进入莲坐期,此时白菜处于营养生长阶段,地上部分迅速生长,叶面积指数逐渐增大,但气温逐渐降低,日耗水量比苗期的低,为2.32~2.77mm/d,不同处理间差异较大,模系数达到最大38.22%~41.50%;当白菜进入包心期,随着气温和辐射降低,空气相对湿度升高,白菜的耗水量逐渐降低,三个处理该阶段日平均耗水量分别为1.28mm/d、1.24mm/d、1.15mm/d,模系数分别为25.70%、25.81%和25.58%。
3.2.5 萝卜需水量与耗水规律
3.2.5.1 萝卜需水量
萝卜为十字花科萝卜属的一年或两年生植物,起源于温带地区,为半耐寒性蔬菜,在中国各地均有栽培,品种极多,常见的有白萝卜、青萝卜、红萝卜、水萝卜和心里美等。在萝卜生长期中,如水分不足,不仅产量会降低,而且肉质根容易糠心、味苦、味辣、品质粗糙;如水分过多,则土壤透气性差,影响肉质根膨大,并易烂根;如水分供应不均,又常导致根部开裂,只有在土壤含水量为田间持水量的65%~80%的条件下,才易获得优质高产的产品。刘浩等[15]在河南新乡的研究结果表明,温室萝卜地面畦灌条件下的需水量为234.6mm,日均需水量2.35mm/d。日需水量随着生育进程的推进呈现减少的趋势,播种—定苗期日需水量最大,为3.78mm/d,需水模系数33.80%;定苗—肉质根膨大期地上部分迅速生长,叶面积指数逐渐增大,但气温逐渐降低,日需水量比播种—定苗期的低,为2.93mm/d,模系数为19.99%;肉质根膨大期随着气温的持续降低,日需水量也逐渐减少,为2.40mm/d,模系数达到最大,为42.03%;进入成熟期,随着气温和辐射的进一步降低,空气相对湿度升高,萝卜的日需水量和模系数均达到最小,分别为0.45mm/d和4.18%(表3.59)。
表3.59 不同水分处理温室地面灌萝卜的阶段需水量、日需水量与模系数(河南新乡,2006年)
3.2.5.2 萝卜棵间蒸发量
在地面畦灌条件下温室种植萝卜生育期内的棵间土壤蒸发同样分为三个阶段:第一个阶段为萝卜播后0~29d,由于萝卜生长处于生育前期(苗期),叶面积指数较小(LAI<0.5),因而叶面积指数对棵间土壤蒸发的影响较小,棵间土壤蒸发主要受大气蒸发力和表层土壤含水量的影响。随着萝卜的生长发育,进入第二个阶段(播后30~72d),每次灌水之后棵间土壤蒸发明显增大,而后随着表层土壤含水量的降低而逐渐减小。此期间萝卜叶面积指数逐渐增大,棵间土壤蒸发不仅受大气因素的影响,而且受表层土壤含水量和叶面积指数的影响。第三个阶段为萝卜播后73d至收获,萝卜逐渐进入成熟阶段,由于太阳辐射和气温的降低,棵间土壤蒸发的变化趋于平缓。纵观萝卜整个生育期,棵间土壤蒸发表现为前期大后期小,呈逐渐减小的趋势[15](图3.20)。
图3.20 不同水分处理温室萝卜生育期内棵间土壤蒸发的逐日变化
(注:RT80、RT70、RT60表示土壤水分控制下限分别为田间持水量的80%、70%和60%)
从表3.60中可以看出,由于定苗前没有进行水分处理,三个水分处理在此阶段的棵间土壤蒸发量和耗水量差异较小,阶段棵间土壤蒸发量占耗水量的比例(E/ET)为46.73%~48.25%;定苗至肉质根膨大期萝卜地上部分迅速生长,叶面积指数逐渐增大,棵间土壤蒸发相应减少,不同处理的日平均棵间土壤蒸发量分别为1.08mm/d、0.88mm/d和0.81mm/d,E/ET分别为36.82%、33.21%和37.62%,各处理的棵间土壤蒸发量占阶段耗水量的比例明显减小,直到肉质根膨大期E/ET降到最小,分别为29.04%、31.03%和34.46%;当萝卜进入成熟期后,叶片衰老变黄,辐射和气温降到全生育期最小,相对湿度达到全生育期最大,植株蒸腾受到限制,三个处理的E/ET分别上升至62.04%、68.57%和69.52%。从全生育期来看,温室萝卜全生育期的总耗水量在220mm左右,其中有38%左右的耗水为棵间土壤蒸发量;棵间土壤蒸发量占耗水量的比例表现出前期大,中期逐渐减小,后期再增大的变化规律。在土壤充分供水和叶面积指数较小的条件下,土壤蒸发的大小主要受气象因素的影响,棵间土壤蒸发量与辐射、气温和相对湿度等气象因子呈指数函数关系,棵间土壤蒸发量与辐射和气温成正相关,与相对湿度成负相关。
表3.60 温室地面畦灌不同水分处理下萝卜的耗水量与棵间土壤蒸发量(河南新乡,2006年)
注 RT80、RT70、RT60表示土壤水分控制下限分别为田间持水量的80%、70%和60%。
3.2.5.3 萝卜耗水规律
温室萝卜耗水量与土壤水分状况密切相关,从表3.60可知,高水分处理(RT80)的耗水量最大,为234.6mm,中水分处理(RT70)的次之,低水分处理(RT60)的最小,为190.0mm。不同水分处理的耗水规律基本一致,日耗水量随着生育进程的推进呈现减少的趋势,由于播种—定苗期各水分处理没有达到设定的下限,处理间的土壤水分差异不大,因此三个处理在此阶段的耗水量差异较小,日平均耗水量最大,为3.72~3.78mm/d,耗水模系数为33.80%~41.11%;定苗—肉质根膨大期地上部分迅速生长,叶面积指数逐渐增大,但气温逐渐降低,日耗水量比播种—定苗期的低,为2.16~2.93mm/d,模系数为18.16%~19.99%;肉质根膨大期随着气温的持续降低,日耗水量也逐渐减少,为1.68~2.40mm/d,模系数达到最大,为36.31%~42.03%;进入成熟期,随着气温和辐射的进一步降低,空气相对湿度升高,萝卜的日耗水量和模系数达到最小,分别为0.35~0.45mm/d和3.62%~4.42%。