现代农业科技２０１３年第ｌ７期 园艺学 设施西瓜水肥一体化技术研究 赵伟杰姜晓燕刘建伟 （山东省平度市土壤肥料工作站，山东平度２６６７００） 摘要采用滴灌、微喷系统实现水肥一体化灌溉施肥模式，通过研究西瓜在不同生育时期时水分和养分的吸收利用状况，时比分析得 出该技术在节水、节肥以及提高西瓜品质和促进作物生长方面效果显著。进一步探究实现高效节水节肥省工和减少水土环境污染的西瓜 种植生产模式，以期达到经济效益、生态效益和社会效益的统一，为大面积推广应用提供科学理论依据。 关键词 西瓜；滴灌；微喷；水肥一体化；产量；品质 中圈分类号￥６５１；Ｓ１４７．５ 文献标识码Ａ 文章编号１００７—５７３９（２０１３）１７—０１１５—０３ 平度市位于胶东半岛的西北部，耕地面积ｌ７．０６万ｈｍ２， 是全国著名的农业大市。近几年，随着“两高一优”农业的发 展，设施农业得到了迅速发展，总面积达到１．５３万ｈｍ２。地 处平度市“西大门”的明村镇。地理位置、土壤结构、气候条 件等都十分适宜西瓜生长，设施西瓜栽培面积达３ ６００ ｈｍ ， 是当地的主导产业和朝阳产业。由于瓜农在浇水施肥上多 采用传统的大水畦灌冲施肥的方法，不但造成了肥水的大 量浪费，而且还造成了土壤污染，酸化板结，理化性状变劣， 化肥利用率降低，西瓜的产量和品质难以得到提高。 随着设施生产水平的提高。当地引进了滴灌、渗灌、微 喷等先进灌水技术，收到较好的效果。在设施西瓜水肥一体 化方面相关的试验研究不多，２０世纪７０年始，我国研 究者开始了关于西瓜滴灌以及微喷的研究，但关于设施栽 培采用滴灌、膜下暗灌、膜上灌及传统灌溉等不同方法灌溉 对西瓜生长、产量和果实品质影响的研究报道较 ｌ。本试 验比较了滴灌、微喷与漫灌灌溉施肥方式对于西瓜生长发 育、水肥利用、产量和果品品质的影响，探究实现高效节水 节肥省工和减少水土环境污染的西瓜种植生产模式，以达 到经济效益、生态效益和社会效益的统一，并确定一套科学 合理的施肥灌溉制度，在当地及周边地区推广应用。 １材料与方法 １．１试验概况 试验地点位于平度市明村镇大黄埠村，试验棚为春暖 棚，长１３０ ｍ，宽１２ ｒｌｌ。定植前 ２０ ｃｍ土层土壤养分状况见 表１。供试西瓜品种为京欣系列一优美。 表ｉ定植前土壤养分状况 １．２试验设计 试验设３个处理。分别为滴灌、微喷和漫灌形式灌溉， 滴灌和微喷施肥选用圣诞树水溶性肥料，漫灌按照农民以 往习惯施用水冲肥。各处理面积５１３ ｍ２（４２．７５ ｍｘｌ２．Ｏ０ ｍ）滴 灌和微喷施肥灌溉用量按照试验设计进行，按照试验要 求。试验棚设计见图１。利用原有地下水源、配置潜水电泵１ 台，功率３ ｋＷ。灌水设备由主管道、水表、电动喷雾器（施肥 设备）、三叉管、接头、微喷设备、滴灌设备等组成。在主管道 作者简介赵伟杰（１９６３一），男，山东青岛人，高级农艺师，从事植物营 养研究及新型肥料的试验、示范、推广工作。 收稿日期２０１３．ｏ７一ｌ５ 的末端接三叉管，一端接滴灌设备，一端接微喷设备。 １３０ｍ — Ｉ 减压排水 漫灌区 一滴灌区 － ：ｌ＿： 司三 １２ ｍ 进水 ． 主管 支管 滴灌管 微喷管 图１ 西瓜水肥一体化试验灌溉系统装置 １．３试验实施 采用嫁接植株，定植日期为４月１日，收获日期为６月 １３日。种植密度为１．２万株，ｈｍ２。定植前棚内（１３０ ｍｘ１２ ｍ） 基施有机肥（发酵鸡粪）８００ ｋｇ、复合肥２００ ｋｇ。漫灌区域按 照农民习惯施用，滴灌微喷区域根据西瓜的生长特点及植 株各个生长时期营养需要特点和土壤含水量确定施肥量和 灌水量，在每次灌溉时先灌水１／３，再进行施肥，拖肥结束 后。再灌水一段时间，以清洗管道，防止滴管堵塞，并保证肥 料全部施于土壤，并渗到要求深度，提高肥效（表２、表３）。 全生育期的施肥量按照纯氮计算，应通过水肥一体化灌溉 系统补充纯氮９５，４ ｋｇ／ｈｍ２ｏ分３个生育时期，各生育时期施 肥量占系统总施肥量的比例及肥料配方如下：苗期施肥量占 系统总施肥量的１％，采用２０—２０—２０肥料；伸蔓期施肥量占 系统总施肥量的１４％，采用１６—８—３４和１９—８—２７肥料；结瓜 成熟期施肥量占系统总施肥量的８５％，采用ｌ９—８—２７肥料。 表２滴灌、微喷系统施肥、灌溉实际用量（５１３ ｍ２） １．４观测项目及方法 土壤水分：用水分速测仪定期连续测定土壤水分含量， 并根据试验设计中各生育时期土壤水分适宜含量（苗期、伸 蔓期、结瓜期、成熟期的适宜含水量分别为６０％－７０％、６５％－ ７５％、７０％～８０％、６０％一７０％）与实测含水量，计算确定各时期 １ｌ５ 园艺学 表３漫灌灌溉施肥实际用量（５１３ｍ ） 灌溉方式滴灌微喷漫灌现代农业科技２０１３年第１７期 表６不同灌溉方式下产量与节水节肥效果 产量 灌水量施肥量较漫灌节水节水率较漫灌节 节肥率 ｔ／ｈｍ２ ｍ３￣ｍ２ ｋ ｍ ｍ３￣ｍ２ ％ 肥∥ｋｇ／ｈ￣ ％ ９０．０ ２ ６５０．５ ９５．４０ ｌ ６７７ ３８．８ ３９．１５ ２９．１ ６５０．５ ９５．４０ １ ６７７ ３８－８ ３９．１５ ２９．１ ８８－８ ２ ８７．６ ４ ３２７．５ １３４．５５ 一 一 一 一 比漫灌方式节约用水３８．８％。在膜下滴、微喷方式下，一方面 减少了水分的蒸发。另一方面又避免了水的深层渗漏和地 表径流，使作物对水、肥的利用更直接更有效，便于农户田 间管理和精确控制灌水量，达到高效农业用水的目的。 灌水量。计算时，灌溉深度根据西瓜主根在不同生育时期的 伸展深度确定，分别为苗期１０ ｅｍ，伸蔓期２０ ｃｍ，结瓜期和 ２．３不同灌溉方式下对水分利用效率的影响 由表７可知，在西瓜定植到开花期，生物量差异不大； 成熟期３０ ｃｍ。植株干鲜物质量和养分测定：在植株开花时 和成熟后，采集全株样品，分根、茎、叶测定植株干鲜物质量 和养分含量，了解各生育时期西瓜吸收利用养分的情况。品 质指标测定：在成熟期，采集西瓜样品，测定果品的Ｖｃ含量 和含糖量。测产：试验结束后，对各试验小区西瓜单独计产。 水分管理：灌溉时间和灌溉量由西瓜生长需求和水分实时 监测数据确定，保证在每一生育时期的土壤含水量不得低 于相应生育时期的适宜土壤含水量的下限。养分管理：漫灌 区按照农民习惯进行施肥，滴灌和微喷按照试验设计适宜 施肥量由土壤有效养分含量和西瓜在不同生长时期的实际 需求确定。大棚西瓜日常管理同当地习惯。 ２结果与分析 ２．１开花期不同灌溉方式对西瓜生长的影响 从开花期整个植株的总重量看（表４），漫灌方式下的平 均值要大于滴灌和微喷。可能是由于前期漫灌方式下水肥 量较大有关，而且灌水量过大易产生裂瓜现象。在成熟期， 滴灌和微喷的鲜重要大于漫灌（表５）。从田间观察叶的状况 看，滴灌的叶片明显比漫灌的要厚，叶柄要短，叶片的张开 幅度要大，这有利于增加对光的吸收，提高光合产量。可见 适宜的水肥模式对于作物的生长能起到明显的促进作用。 表４开花期不同灌溉方式下植株鲜重 ２．２不同灌溉方式对西瓜产量的影响 滴灌、微喷、漫灌西瓜产量分别为９０．０、８８．８、８７．６ ｔ／ｈｍ２。 从产量来看，不同的灌溉施肥技术没有太大的差别，膜下滴 灌和膜下微喷比传统漫灌略有提高，但滴灌、微喷比漫灌方 式节肥２９．１％，节水３８．８％。 西瓜在整个生育期内需水肥量较大，但过多的灌水不 仅不利于作物的生长，反而会造成土壤中养分流失，因此合 理的灌溉不仅可以满足作物需求而且有利于作物吸收养 分。由表６可知，在滴灌、微喷方式下灌溉水用量明显减少。 】１６ 但是灌溉量相差比较大，漫灌是滴灌和微喷方式灌溉量的 １．７倍，从而在该时期导致较低的灌溉水分利用效率。 表７定植至开花期西瓜水分利用 注：ＷＵＥ是指单位灌水量所产生的生物学产量。 由表８可知，西瓜开花后的阶段．按照不同灌溉方式下的 ＷＵＥ，滴灌、微喷、漫灌分别为７３．Ｏ８、７０．８１、４＿４．００ ｋｇ／ｍ３，该 阶段的生物量没有太大的差别，ＷＵＥ却相差较大，可见在 提供满足植物生长所需的水分后，继续增加灌水量只会浪 费。从开花期至成熟期。ＷＵＥ都有所提高，但大水漫灌仍较 低。从整个生育期来看仍然表现出相同的趋势（表９）。可见 过大的灌水量并没有对作物生长产生太大的促进作用，反 而容易使过多的水下渗造成养分的流失和土壤上层出现板 结现象。从单位灌水量所生产的西瓜产量来看（表１０），滴灌 比微喷提高１０．３％，比漫灌提高８２．６％。 表８开花期至采收阶段西瓜水分利用 表１Ｏ不同灌溉施肥方式下的水分生产效率 ２．４不同灌溉施肥方式对肥料利用效率的影响 由表ｌｌ可知，按照滴灌、微喷、漫灌的顺序，开花期的 ＮＵＥ分别为０．２７、０．２８、０．２９ ｋｇ／ｇＮ。从数据来看，漫灌的氮素 利用效率最高，滴灌最低，从整体来看该时期的ＮＵＥ相差 不明显。 虽然成熟期西瓜对于养分的吸收与利用状况在这里没 有呈现，但是根据后期产量的事实和在试验中观察到的现 象，可以推知西瓜从结果期到采收，滴灌和微喷施肥方式植 株对于养分的吸收与利用大大加强。西瓜结果期间，滴灌植 赵伟杰等：设施西瓜水肥一体化技术研究 表ｌｌ开花期西瓜对养分的吸收利用 间的生物生长状况、产量，还有果实品质方面的差别不是很 大，没有表现出太大的差异性。水肥一体化技术可以根据不 同作物制定灌溉、施肥方案，在灌水量、施肥量及其灌溉、施 肥时间控制等方面都达到了很高的精度。减少了水分下渗 注：ＮＵＥ（氮素利用效率）是指单位氮素（ｇ）所产生的生物量。 和养分的移动淋失，不仅协调和满足供应作物生长对水肥 的需求，提高了农产品产量，而且可较好地解决土壤养分富 集和盐渍化问题，减少农产品污染。 株的营养生长依旧良好，根系生长也优于漫灌，并在浅层有 较多的纤细根，有利于对水分和养分的吸收。从地上部分生 物量来说（表４、表５），也印证了滴灌和微喷施肥方式在西 从试验数据和平时观察来看．由于西瓜生育期对氮、 磷、钾３种要素的吸收量以钾肥最多，其次是氮肥，磷肥最 少，其比例是３．３：１．０：４．３。西瓜从播种到开花以前，所需的肥 料占全生育期需肥量的１５％，而且吸收氮肥所占的比例较 大。开花以后进入结果期，整个结果期约占生育期总需肥 量的８５％。因此，为了提高产量和品质，在施好底肥的基础 上，还要在西瓜生长的中后期，进行必要的水肥管理以满 瓜生长的后期，依旧可以维持良好的营养生长，保证光合作 用顺利进行，光合产物顺畅运输，并最终获得较好的产量。 ２．５ 不同灌溉施肥方式对西瓜品质的影响 Ｖｃ和含糖量是西瓜重要的品质指标。此次试验通过测 定西瓜的含糖量和还原性Ｖｃ来评价不同灌溉施肥方式对 西瓜品质的影响。由于西瓜不同部位含糖量具有差异，因 此，试验采用中心糖与边缘糖分别测定的方法评价不同灌 足其生长发育需要，才能达到丰产、丰收回。 根据黄毅等四对保护地西瓜栽培水肥模式的研究， 对西瓜产量起显著作用的因素为钾肥用量、磷肥用量、灌水 量以及灌水量与施用磷肥、施用氮肥与施用磷肥之间的交 互作用。氮肥用量虽然有较大作用。但未达到５％显著水平。 在漫灌区对西瓜产量影响最大的因素是灌水量，其次是氮 肥和磷肥用量、灌水量与氮肥交互作用、氮肥与磷肥的交互 溉方式对西瓜含糖量的影响。由表１２可知。滴灌中心糖和 边缘糖糖度均高于微喷和漫灌，达到１２．５和９．６，滴灌方式 下比漫灌方式下的中心糖糖度提高０．５。滴灌比微喷边缘糖 糖度提高１．０，平均提高０．７，而且口感好，有效提高了果实 品质。Ｖｃ含量同样表现出这样的趋势（图 ２），滴灌、微喷、漫 灌的还原性Ｖｃ含量分别为２．７５、２．５７和２．００ ｍｒ，／１００ ｇ，即滴 灌略高于微喷，比漫灌含量提高３７．５％。总体来看。滴灌方 式下西瓜品质与传统灌溉相比具有显著的提高。边缘糖糖 作用和钾肥的用量。 另外，西瓜也是一种需水量较大的作物，但过多的灌水 度的提高，使得西瓜的可食部位相应的扩大，提高了西瓜的 品质。 表１２ 不同灌溉方式下西瓜果实中心糖和边缘糖 不仅浪费水资源反而会对西瓜的生长和品质产生影响。适 宜的水肥模式对西瓜的水分生产率、光合速率以及产量品 质都有明显的促进作用。适当范围内控制土壤水分可促进 西瓜的光合速率、气孔导度和蒸腾速率，并提高水分利用效 率，因此光合产物积累也较多，这是实现节水高产的基础网。 水肥一体化技术是一项科技含量高的新技术，从实际 操作过程来看，应用过程中还存在许多实际问题，如系统压 ３．Ｏ ２．５ ∞ 力问题和设备质量问题［５－７１。当压力不匹配，水泵功率大，致 使系统内压力较高，对微喷来说容易使水流过大，造成局部 内的小漫灌，影响灌溉效果；对于滴灌，压力过大接口处会 毫２甚 ．０ １．５ ■ 产生滴漏现象，同时滴灌带的寿命也会缩短。另外，根据农 民反映，在应用过程中由于产品质量不好致使喷滴灌管带 的使用寿命降低，了滴灌、微喷的应用推广。合理处理 好以上几个问题。对于推广应用水肥一体化技术，发展现代 高效农业将起到积极的促进作用。 滴灌 微喷 灌溉方式 漫灌 １．０ 》 ０．５ ０ ４参考文献 ｆｌ１１张保东，任慧勤，陈清．不同灌溉方式对设施西瓜生长和品质的影响 图２不同灌溉方式下西瓜果实中ｖｃ含量 ３结论与讨论 试验结果表明，滴灌、微喷方式在保证产量的同时要比 漫灌方式节水、节肥３８．８％、２９．１％。对于减少农民投入、缓 解部分地区水资源紧张状况和发展现代高效农业具有重要 叨．节水灌溉，２００８（９）：２１—２２． 『２１康绍仁，赵文柱，姜学平，等．西瓜的水肥管理及促控技术［Ｊ】．天津农 林科技，２００１（３）：２０－２１． 【３】黄毅，张玉龙，虞娜，等．保护地西瓜栽培水肥模式的研究叨．辽 宁农业科学。２００１（３）：９—１２． 『４１卢成，郑世宗，何贤康．水肥模式对温室小型西瓜水分利用及光合特 性的影响研究【Ｊ】．浙江水利科技，２００７（６）：３－５． ［５】杨军，孙兆军．旱地西瓜节水补灌试验研究叨．现代农业科技，２０１２ （２４）：７５－７６． 意义。滴灌、微喷方式下的西瓜品质得到了明显的提高，由 于水肥一体化的实施可以不同时期的水肥供应状况， 【６】刘晶，李蜀予，田军仓，等．压砂西瓜播种、施肥、浇水一体机的设计 【Ｊ】．中国农机化，２０１０（６）：６１—６４． ［７１王文英，刘喜有，董彦琪．不同施肥灌溉方式对西瓜生长的影响［Ｊ】．长 江蔬菜，２０１３（４）：５ｌ一５４． １ｌ７ 满足不同生长时期的营养需求，平衡作物营养，从而改善西 瓜的品质，Ｖｃ含量和糖度均有较大提高。但是滴灌、微喷之
