温室草莓需水规律试验研究
时间：2023-06-27 09:00:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
柏 青
(沈阳工学院能源与水利学院，辽宁 抚顺 113122)
草莓作为经济作物，属于蔷薇科草莓属小果树，在东北温室大棚内广泛种植。草莓果实因其外形美观，颜色鲜艳，并且具有较好的口感，草莓果实97%以上部分皆可食用，除此之外，草莓果实具有高营养价值，可为人体提供必须的氨基酸、维生素B1和B2等多种糖类、矿物元素。草莓果实因外形美观、营养价值高和口感上佳等用作鲜食外，还可作为蛋糕和饮品的辅助材料。草莓因受到温度和生长周期的限制，在冬季东北地区草莓果实供销缺口较大，为满足人们对草莓果实的需求，草莓种植一般采用设施栽培技术，来满足人们对草莓鲜果的需求。
草莓植株在生长过程中，具有小果树根系分布特点，其根系在土壤浅层分布，因此在生长过程中，草莓根系对土壤温度变化和土壤含水量变化反应灵敏，草莓在其生育期内需要充足的水分和肥料，研究表明，通过合理的灌水处理和施肥能够对草莓生长起到促进作用，能够促进草莓果实产量、提升草莓果实品质。当在草莓生长阶段，灌水量、施肥量过大或亏缺时，都会抑制草莓植株的生长，从而造成草莓果实产量降低和草莓果实品质下降的的情况发生，进而水肥耦合效应降低。草莓生长根系在土壤中的适宜温度在15℃～22℃，在草莓生长过程中，根区土壤温度超出适宜温度时，都会对草莓根系和茎叶发育产生影响，草莓植株在生长过程中除了对土壤温度等有要求外，还需要根区土壤具有良好通气性，这是为了满足根系呼吸和根区土壤微生物代谢的需要。我国人均水资源量偏低，农业用水量大，灌溉制度和灌溉方式不合理，造成大量水资源流失，农业用水亏缺严重，在我国设施农业较发达国家起步晚，灌溉水利用系数偏低，相较于西方发达国家0.7～0.8的灌溉水利用率，我国仅为0.5左右，我国灌溉水利用率还有较大提高的空间。不仅是灌溉水利用率低，我国农业氮素的利用率仅为30%～40%，较低的水肥利用率下，一些地方为了提高产量不得不采取高水高肥传统的种植方式，这些不仅造成了水肥流失、作物产量降低，更造成了土壤和水体污染，严重破坏生态环境，在当下，发展高效节水的农业现代化是保障国家粮食安全的基本要求，是国家安全的需要，是满足人们食品安全的前提。
2.1 试验处理与设计
2.1.1 试验前准备及试验布置
试验所在地为沈阳市苏家屯区灌溉试验站，东经123°19′，北纬41°39′，海拔高度38m，可耕地面积约为25亩。试验选用大棚为室内均为无柱式，大棚骨架为钢平面桁架结构形式。长度为54.7 m，宽度为7.5 m。草莓种植品种选用当地品种，草莓试验采用大垄双行种植方式，大垄双行种植方式为每垄栽植两行草莓植株，其垄顶宽度为0.4 m，栽植时草莓行距0.2 m，垄底宽度为0.4 m，两垄间距离为0.6 m，草莓栽植时，每行株距0.3 m，每行栽植草莓45株。草莓试验共分为12个小区，每个小区面积为3.6 m×7.5 m，每连续3垄为一个小区，每区设3 垄。依照有、无膜试验处理，有膜处理时垄台铺好滴灌带后覆盖黑色聚乙烯膜，棵间蒸发量可不计。采用滴灌方式灌水处理的小区每垄顶铺设滴头间距为0.3 m的滴灌带两条，每条长7.5 m，将TDR探管(1 m)在草莓栽植前安装在每个小区，安装位置离滴灌带0.05 m处的每垄中间位置，便于在草莓植株生长期用TDR观测土壤含水率变化情况。
2.1.2 试验设计
1)试验目的
通过草莓试验观测，研究有、无覆膜条件下草莓的滴灌、沟灌需水量变化，得出草莓在不同灌水方式下有、无覆膜条件不同灌水方式的需水规律。提出沈阳地区节水、高产的冷棚草莓适宜种植方式。
2)控制因素水平
共4个处理，覆膜滴灌处理(FD)、覆膜沟灌处理(FG)、无覆膜滴灌处理(ND)与无覆膜沟灌处理(NG)，每处理3个重复，共12个小区。通过在每个小区支管上安装的球阀、水表，控制和统计每个的灌水量。根据草莓生长特性，试验草莓生育阶段分别为苗期、现蕾期、开花期、果实膨大期、果实成熟期，各时期按当地设施草莓生产常规灌水量进行灌溉，当地设施草莓不同生育期内常规灌水量见表 1。
2.2 观测指标与方法
2.2.1 土壤含水率
草莓定植后，采用TDR通过试验小区内土壤水分检测管观测土壤中水分含量变化情况。试验小区每垄各选一个测点，观测深度为10 cm，20 cm，30 cm，40 cm，60 cm等5个不同深度，草莓生长过程中，每隔7天观测一次土壤含水率变化，当每个生育期始末、灌水前、后需加测一次。
表1 温室草莓灌水下限设计
2.2.2 灌水量
通过支管上安装的水表记录每小区灌水量，主要记录灌水时长及日期、水表每次灌水前后的水表读数。
2.2.3 植株生长性状
1)叶面积指数：在每个小区内，从中挑选植株长势良好并且具有代表性的草莓植株5株，在所选草莓植株上挂牌进行标记。在草莓植株不同生育期，运用钢卷尺测量草莓中心叶向外展开的第三片叶，主要测量指标为叶片的宽度和叶片的长度，计算叶面积=长×宽×0.794，单位为 cm2，每10 d一次。
2)株高：使用直尺采用直尺观测挂牌的5株草莓株高，自然垂直株高测定范围为草莓植株根部开始到草莓植株中心点最高处，单位为 cm，观测周期为10 d。
3)茎粗：采用游标卡尺，观测挂牌的5株草莓的茎粗，观测周期为10 d。
2.2.4 地温
观测各处理的不同深度地温，测量地温深度为5 cm、15 cm和30 cm，每日早8点及下午2点各一次。
2.2.5 草莓产量性状指标
单株果数：在每个小区中，选取连续10株草莓，每小区做3次重复，将草莓生育期内果实产量进行统计。
单株产量：在每个小区中，选取连续10株草莓，每小区做3次重复，将草莓生育期内果实重量进行统计。
单果重：在每个小区中，选取连续10株草莓，每小区做3次重复，测定草莓果实生育期内果实单果平均重。
2.2.6 温室温湿度的测定
温室内地温测定：使用地温计测定地温，对每个处理的5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm土层温度8:00和14:00各监测一次。
温室内温度和湿度测定：使用温湿度计测定，对温室内温度和湿度8:00和14:00各监测一次。
2.3 数据分析方法
1)将测定数据用Excel录入和数据整理。
2)运用SPSS数据处理软件，将整理后数据进行分析，主要有不同生育期的方差分析、相关分析等。
3)运用SPSS软件、Excel软件绘制相关图形。
日光温室草莓生产栽培与大田相比差别很大，如光、温、水、肥等影响植物生长发育的因素都有很大差别，草莓植株生长对土壤中水分的含量多少最为敏感，在草莓植株不同的生育时期，植株需水量也是不同的，并且草莓的生长发育趋于阶段性，这是因为如水等环境因子的作用和其本身遗传特性有关，从而出现草莓植株生长速率不同的特点。植株在生长过程中，需要水分参与，通过水分运移和作用，植株叶片进行光合作用，积累大量干物质，随着干物质的累计，直接反映到了植株高度、叶面积指数、草莓茎粗和草莓产量、品质的动态变化上。
3.1 不同灌水方式对土壤含水率影响
图1为草莓植株在生育期内不同灌水方式对0～40 cm土层含水率的影响。根据图中土壤含水率变化规律可知，不同灌水方式土壤含水率都呈现波状变化趋势，其中土壤含水率迅速增大的为覆膜滴管种植方式。从图可看出，草莓植株进入果实膨大期后，不同处理间土壤含水率出现显著差异，这是因为草莓植株在种植时不同的灌水方式和种植方式影响了前期土壤水分渗透形态，进而造成草莓植株根系分布变化，从而使草莓植株在果实膨大期土壤水分出现不同趋势。
图1 不同灌水方式0～40cm土壤含水率动态变化
综上说明，FD处理0～40 cm土壤含水率最高，生育期平均33.83%，ND处理土壤含水率低，生育期平均30.38%，主要原因是土壤水分蒸发较大，损失较多土壤水分。
3.2 不同灌水方式下土壤水分对草莓长势的影响分析
3.2.1 不同灌水方式下土壤水分对草莓株高的影响
株高作为草莓植株生长发育的基本指标，分析不同灌水处理对草莓植株株高的影响，不同处理株高变化趋势基本相同，均呈现出“前矮后高”趋势分布，在盛果期达到顶峰，株高基本保持不变，这主要是水分对冠层结构影响，从而在植株生长发育过程中，灌水量亏缺或过多都会抑制草莓植株株高生长，这也影响了草莓植株的光合作用，减少植株干物质累计，造成草莓果实产量和品质的降低。
图2 草莓植株高度的变化
由图2可以看出，不同灌水处理下株高随着生育期的变化呈现不同的趋势；
前期草莓株高处理FD 高于其他处理，但随着草莓生育时期的变化，草莓植株高度的生长变化为FD> FD> ND>NG，前期植株在FD、 FG处理下，高度较其他处理优势明显，造成这种结果的原因可能是大苗期和现蕾期耗水强度大，覆膜灌水条件下，有效阻止土壤水分蒸发，突然体积含水率处于较高水平，因此FD、 FG植株快速生长。
表2 不同灌水处理下草莓苗期株高方差分析表
如表2，对草莓处在不同生育期内的不同灌水下限处理株高进行了方差分析，显著性都小于0.05，达到了极显著水平，表明不同灌水处理对草莓株高有显著影响。草莓植株高度作为草莓植株生长发育的基本指标，它可直观的反映出草莓植株根系对土壤肥力吸收和土壤水分吸收的好坏，是草莓植株生长的具体表现。
综上，说明对于不同灌水处理的草莓，在大苗期期，株高生长迅速，各处理间差异性显著。可以看出处理FD和处理FG对草莓植株的株高影响显著优于其他处理，覆膜处理有效保障了植株对营养的累计。
3.2.2 不同灌水条件下土壤水分对草莓叶面积的影响
草莓植株冠层结构是否合理，直接影响草莓植株叶片能否充分进行光合作用。叶面积指数作为草莓植株重要的生理指标，通过分析，草莓果实产量与叶面积指数呈现正相关。
草莓植株叶面积生长速率随着不同灌水处理，不同生育期呈现不同变化趋势，通过分析图3可知，叶面积生在11月19日左右叶面积指数增长较快，并且FD、FN和ND增速明显。
图3 不同灌水方式下不同生育阶段对草莓叶面积指数的影响
不同水分处理下草莓初苗期、大苗期、现蕾期期叶面积方差分析如表3所示。
对草莓处在不同生育期内的不同灌水下限处理叶面积进行了方差分析，四个生育期内显著性都小于0.05，达到了极显著水平，表明不同灌水处理对草莓叶面积生长有显著影响。叶片是植株光合作用的重要器官，直接影响着草莓产量和品质。
对不同时期草莓叶面积与不同灌水处理进行差异性分析，如表3和图3所示，初苗期时，各处理叶面积大小依次为：处理ND、处理FG、处理FD、处理NG；
对大苗期草莓叶面积大小与不同灌水处理进行差异性分析，处理FD和处理FG与处理ND和处理NG均达到显性相关，其中处理FD和处理FG植株叶面积指数明显高于其他两个处理；
对现蕾期草莓叶面积与不同灌水处理进行差异性分析，各处理都具有显著性差异，但叶面积指数增长缓慢。
表3 不同生育阶段草莓株叶面积指数的比较
(1)不同灌水处理方式对草莓植株不同生育期内，植株叶面积生长速率影响为0.05，达到显著不同，可从图3得出，在初苗期和现蕾期期，草莓植株叶面积生长缓慢，说明植株在此阶段长势缓慢，草莓植株在大苗期，不同处理间叶面积指数生长速率差异变化较大，叶面积生长速率相较植株生长前期提高幅度较大，说明在此期间植株形态指标和生理指标变化较快，并为后面的现蕾期期和膨果期做准备。
(2)不同灌水处理对草莓植株不同生育期内叶面积生长速率影响程度不同，比如草莓植株在现蕾期时影响不大，但是在大苗期影响较为显著，因此初苗期和大苗期期需水量较大。
3.3 不同灌水方式下土壤水分对草莓产量的影响分析
产量是衡量经济作物的重要指标，通过产量可以得出不同灌水方式处理对草莓生长的影响。由表4不同灌水处理下对草莓果实和产量的影响可知，不同处理的产量大小为：
FD>FG >ND > NG，各灌水处理与处理NG的产量比较分别增加：44.61%、30.14%、28.15%。根据不同的灌水方式可知，处理FD在相同灌水条件下的情况下，通过草莓产量在各个处理中最高，并且在不同灌水处理下草莓的单果均重最重、单株结果数量最多。说明覆膜滴灌(FD)条件下种植草莓，有利于草莓增产。而无膜沟灌时导致土壤生产能力降低，土壤体积含水率、土壤温度均低于其他处理，各项生理指标的构成因素均在不同程度有所降低，从而使草莓产量降低。
如表5，对不同灌水处理与草莓产量做方差分析，结果显著性为0.001，达到极显著水平。说明不同灌水处理对草莓产量具有显著影响，不同灌水处理影响着草莓长势，并且最终影响草莓的产量，处理FD产量最高，灌水方式更适合草莓生长。
草莓生育期耗水量呈现“先增后减”的趋势，与灌水量正相关，膜下滴灌条件下产量最高，草莓产量达到15 903.43 kg/hm2，无膜沟灌条件下产量最低，草莓产量最低为10 997.56 kg/hm2。各处理间草莓产量差异较大，显著性达0.001，达到极显著水平，膜下滴灌条件有助于草莓产量增加，说明膜下滴灌不仅能保证草莓生长所需温度、滴灌将水分精准输送到植株根部，提高水分利用率，并且覆膜能够防止土壤水分蒸发。从而改善草莓生长环境，增加草莓产量。
表4 不同水分处理下对草莓果实和产量的影响
表5 不同水分处理下对草莓果实产量方差分析表
3.4 不同灌水方式下灌水利用效率分析
灌溉水利用效率(I)的计算公式如下：
I=100Y/I
(1)
式中：I为灌溉水利用效率，kg/m3；
Y为草莓产量，t/hm2；
I为草莓灌水量，mm。
利用公式(1)计算得出灌溉水利用效率从大到小的顺序为：FD>ND>FG>NG。
根据草莓田间需水量与灌溉水利用效率分析得出：草莓的最佳灌水方式为FD，此时草莓灌水利用效率最高，草莓产量最高。
3.5 不同灌水方式下草莓灌溉制度分析
通过对草莓各个生育阶段土壤含水率测定及灌水量的分析，初步获得草莓灌水时间、灌水频次和灌水量见表6。由此表可知，本年度草莓滴灌处理灌水次数为20，灌溉定额为195 mm。
表6 草莓灌溉制度 mm
通过对草莓在温室大棚条件下，采用大垄双行膜下滴灌、膜下沟灌、无膜滴灌、无膜沟灌四种种植方式，研究不同种植和灌水方式对草莓产量、水分及植株长势的影响，基于监测数据采用数理统计分析方法分析，得出以下结论：
(1) 膜下滴灌方式下，草莓植株叶面积指数等基本指标高于膜下沟灌方式，不同生育期内不同种植方式的草莓植株长势呈显著性差异。说明不同种植方式对草莓长势具有差异性，因此膜下滴灌方式适用于草莓植株生长。
(2)草莓膜下滴灌方式下，草莓产量高于其他种植方式，不同处理的产量大小为：
FD>FG >ND > NG，各处理与处理NG的产量比较分别增加：44.61%、30.14%、28.15%。草莓膜下滴灌方式下，平均单果重达到241.51 g，明显高于其他处理。草莓各项生理指标较好，各处理间显著不同，因此草莓的最佳种植方式是覆膜滴灌。
(3)通过试验数据分析，从草莓果实产量、长势与灌水利用率，草莓植株在FD处理下，灌水利用率最高，因此建议沈阳地区大棚草莓种植采用覆膜滴灌种植方式，灌水次数为20，灌溉定额为195 mm。
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