越橘地下痕量灌溉技术初步研究

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摘要 在特定供水压力和土壤条件下，研究了痕量灌溉系统控水头的点源分布和对土壤水分平衡稳定的影响，并以越橘品种都克为试材进行痕量灌溉系统生产应用试验。结果表明，地下痕量灌溉系统能够满足越橘生长发育对土壤水分的需求；痕量灌溉控水头具有较强的抗堵性能，有利于实现水肥一体化，提高管理的自动化水平；在土壤表层形成的3～5cm干土层，能最大限度地减少土壤水分蒸发和杂草滋生，以提高水肥利用率和降低生产管理成本。

关键词 越橘 地下 痕量 灌溉

越橘是联合国粮农组织推荐的五大健康水果之一，近年来在我国发展迅速，目前我国人工栽培的越橘面积已有2万hm2以上。越橘是小型灌木，其根系分布较浅，对土壤水分较为敏感，为其提供一个相对稳定的土壤水分环境对越橘生产至关重要。在当前越橘生产中，滴灌被广泛应用，但尚不能为越橘提供一个最佳的土壤水分环境。普通的地下滴灌灌水器的流量不仅受工作压力的影响，而且受土壤质量、结构、导水性能和初始含水率等的影响较大，且容易堵塞。痕量灌溉是近年来我国企业自主研发的专利产品，利用土壤毛细管和作物—土壤—灌水器水分平均原理，实现作物的主动式灌溉，以极其微小的速度，均匀、持续地将水分直接输送到植物根系附近的土壤中，可以最大程度地提高水分利用率和保持土壤水分稳定；同时，利用特有的痕灌膜过滤技术保障灌水器长期不堵塞，解决了节水灌溉的一大难题。目前，痕量灌溉已在番茄、茄子、甜椒、生菜和大棚桃上进行了试验应用，而在越橘上尚未开展应用研究。为了确定痕量灌溉是否能够满足越橘生产的需要，笔者于2011—2013年开展相关研究，取得了良好的效果，现将试验结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验土壤

试验在中国农业科学院果树研究所小浆果试验园内进行，园土为黏壤土。试验土壤根据越橘生长需要按照园土：河沙：草炭：腐熟粪肥=9：3：4：1人工配制而成，土壤田间持水量为32%（容积含水量，下同），pH值5.4。

1.2 试验装置

痕量灌溉系统：由北京普泉科技有限公司提供，包括痕量灌溉管、水箱和水箱架。试验土箱：由8mm厚玻璃制成，长、宽、高各为50 cm。试验土槽：由木条和三合板制成，土槽内径长300（3111、宽95 cm、高55 cm。水分监测系统：由美国生产的PR2土壤剖面水分探测器，可探测土表下10、20、30、40 cm土层的水分含量。pH计：由美国生产的IPl50土壤原位pH计。

1.3 试验方法

1.3.1 点源供水试验

2011年3月在实验室进行，用试验土箱装满试验土壤，将单个痕量灌溉控水头安装在土箱一角土表下15 cm，用水面与控水头落差120 cm的水箱供水，每隔5天观测1次水分扩散范围，直到土箱内水分扩散稳定为止。单个土箱为1次重复，3次重复。

1.3.2 土槽模拟应用试验

2011年5月3日开始在塑料大棚内进行，用试验土槽装满试验土壤，铺设2条控水头间距30 cm的痕量灌溉管，距土槽壁25 cm，2条痕量灌溉管间距45cm，埋于土表下15 cm，用水面与控水头落差120～130 cm的水箱供水。在土槽内按控水头位置和土槽中间线选2个点预埋PR2土壤剖面水分探测器监测管，每隔5天监测1次土壤水分变化，直到土槽内水分分布稳定。于10月在土槽内挖垂直剖面，随机取点用pH计测定土壤pH值变化。单个土槽为1次重复，3次重复。

1.3.3 越橘生产应用试验

2012年2月8日开始在目光温室内进行，及光温室南北栽植跨度5。5 m，东西长度64 m。栽植前开沟改土，沟深30 cm、宽100 cm，改土配方同上述试验土壤，回填后高出地表15 cm。供试越橘品种为都克，树龄4年生，栽植行株距160 cm～90 em，每行栽6株，共39行。每行铺2条控水头间距30 cm的痕量灌溉管，南北两端均用主管连接，埋于地表下10 cm。在土槽模拟应用试验的基础上，对供水压力进行了适当调整，用水面与控水头落差180 cm的水箱供水，水箱内安装有水位控制系统。肥料通过比例加肥器随灌溉系统低浓度（含氮量为30 mg/L，氮、磷、钾比例为3：1：2）持续施入。在温室内随机选取3个点，在行内2株越橘中间位置预埋PR2土壤剖面水分探测器监测管。铺设完成后在垄面喷水沉实，打开水箱供水阀连续供水，7天后开始每隔10天监测土壤水分变化。越橘果实采收时（7月上旬）随机选取100个果实测定单果重，任选30株测定株产；9月初枝梢停长后随机抽取10株观测当年生枝（不含基生枝）生长情况和单枝花芽量。2013年9月随机抽查每根痕量灌溉管末端控水头，检验痕量灌溉系统的抗堵性能。

2 结果与分析

2.1 点源供水试验

在开始试验后20天，土箱内的土壤湿润痕迹才趋于稳定；土壤湿润痕迹为近半圆形，半径为18 cm；半圆形湿润痕迹圆心点为控水头位置下移5 cm；箱底10 cm土层均被水分湿润，并且试验前期底层土壤湿润较快。在试验前期，水分横向扩展速度较慢，这是由于试验土壤为风干土，未进行灌水沉实处理，土壤空隙较大，其毛细管力弱，不利于水分传导。半圆形湿润痕迹圆心点下移和试验前期土箱底层土层均被水分湿润，说明在土壤空隙较大的情况下，重力作用对水分的传导影响较大，并在某种程度上限制了水分的横向传导。

2.2 土槽模拟应用试验

如图1所示，在试验过程中，近30天土槽内的水分传导才趋于稳定，并且土槽内的土壤出现了明显的沉降，比原土表位置约下降了5 cm。土槽内水分分布稳定后如图2所示，2个监测点除20 cm土层水分稍有差别外，其他各层的水分含量无明显差异；土层自上至下（10～40 cm）水分含量逐渐增加。通过土槽垂直剖面观察，土壤表层有4 cm左右的干土层，无杂草滋生；下面均为湿土层，并不像点源供水试验那样呈现半圆形分布。

根据图1中不同土层水分含量变化显示，在土壤水分传导过程中，除了毛细管力和重力作用外，土壤水分蒸发可能对土壤中的水分再分布也起着重要的影响。土槽内土壤水分稳定后，供水箱的水量变化极小。说明表层的干土层也较大程度地减少了土壤水分的蒸发，为土壤水分环境较为稳定提供了条件。经过整个生长季的痕量灌溉，在土槽内的土壤垂直剖面随机取8个点测定土壤pH值，分别为5.45、5.47、5.51、5.47、5.54、5.56、5.48、5.52，各点之间的pH值差异不明显，这可能是由于毛细管力和重力作用主导的微量水分传导对土壤可溶物质的淋洗作用较弱，保持了土壤环境的相对稳定性。

2.3 越橘生产应用试验

如图3所示，越橘栽植垄面经过喷水沉实后，土壤内的水分传导在1周内就基本趋于稳定。10、20、30、40 cm土层的土壤水分分别维持在田间持水量（32%）的60%～85%，足以满足越橘在果实发育时期对水分的需求。随着土壤水分的分布稳定，在土壤表层形成一个厚3～5 cm的干土层，这不仅抑制了土壤水分的蒸发，也最大程度地抑制了杂草的滋生。

经测定，都克平均单果重为2.05 g，平均株产为0.7 kg；平均单株抽生细弱枝（长度在10 cm以下）、健壮枝（长度10～25 cm）和旺枝（长度在25 cm以上）数分别为8.5、27.6、4.9个，所占比率分别为20.7%、67.3%和12.0%，平均单枝花芽数在4个以上。这说明痕量灌溉系统完全能够满足越橘正常生长结果，并为树冠扩大和下一年的鲜果生产奠定良好基础。同时，调查结果也说明结合痕量灌溉系统进行低浓度水肥一体化管理对越橘生产的可行性。

于2013年9月2日随机抽查痕量灌溉管30个末端位控水头，结果显示，30个控水头均出水正常，未有堵塞现象，这除了由于控水头独特结构所拥有的较强抗堵性能外，可能与痕量灌溉系统设有末端主管和冲洗系统也有关。

3 小结与讨论

（1）痕量灌溉系统在落差180 cm供水和试验土壤条件下，在越橘果实发育的需水盛期，在地表下30 cm以内的根系主要分布区域，土壤水分含量维持在60%～80%，并维持稳定的土壤水分环境，可充分满足越橘生长结果对土壤水分的需求。

（2）土壤构造对毛细管水的传导有较为深远的影响。在土壤空隙较大条件下，土壤毛细管力会降低，其对水分传导的作用力也随之减弱，为了较快地为越橘提供一个相对稳定的土壤水分环境，在铺设好痕量灌溉系统后，需要喷灌沉实土壤，使控水头的毛细管与土壤毛细管紧密连接，增强毛细管力在水分传导中的作用。

（3）痕量灌溉系统与普通地下滴灌相比具有较强的抗堵性能，可以通过肥料的低浓度供应来实现水肥一体化管理，达到节约水肥和人力的目的，提高越橘生产管理的自动化水平，但肥料随水在土壤中的分布规律以及适宜的肥料施用浓度需要进一步研究。

（4）采用地下痕量灌溉技术，在土壤表层形成厚3～5 cm的干土层，在抑制土壤水分蒸发、提高水分利用率的同时，也可最大限度地减少杂草滋生，降低水肥浪费和管理成本。

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