草莓生育期需水规律研究
| 摘要 | 为了研究草莓对水分的需求规律，通过在温室畦面上安装水分测定设备“智墒”来监测土壤中水分含量，通过水分含量数据及根系分布情况确定灌溉次数和灌溉量，由此确定草莓整个生育期对水分的需求。研究结果有助于科学完善种植户对草莓的管理，提高水分的利用率，进行精细化管理。
党的十八大以来，随着生态文明建设深入推进，农业节水灌溉不断提速。灌溉方式从传统的大水漫灌转变为滴灌微喷等精细化的灌溉方式，由“浇地”转向“浇作物”，农业生产方式因水而变，农业灌溉用水总量实现零增长。国外关于设施栽培条件下作物需水规律的研究很多，但大多为无土栽培条件下进行的，栽培基质与国内设施蔬菜栽培的条件差距较大。我国北方主要以日光温室为主，栽培基质主要为土壤。近年来结合生产实际，国内开始日光温室蔬菜的需水规律和生理机制的研究，已经取得一定的数据和成果，但是在草莓上的需水规律还没有进一步的研究。草莓产业是昌平区主导农业经济产业，2001 年成功引进后到现在已经有 18 年的栽培历史，种植户不断摸索出了一套草莓栽培技术，但在生产管理上完全是凭经验，很少有数据的支撑，凭经验浇水常常会出现判断失误的现象，影响草莓正常生长，同时也会造成水资源和肥料的浪费，污染生态环境。尤其是北京地区 1~2 月份温度较低，根系很难从土壤中吸收水分和肥料，往往会因为灌溉施肥不当对植株造成伤害。因此研究出一套草莓需水的规律至关重要，对指导草莓生产具有重要意义。
前期对昌平区 11 家草莓种植户或园区进行了用水量、用肥量和产量的测定和记录，通过表1 可以看出，不同种植户用水量和用肥量差距较大，且对产量的影响并不呈现正相关性。如通过统计的数据看出，草莓产量最多的为尹秀荣家，产量为 2913.5 kg/667 m2，但是其用水量和用肥量并不是最多的，同样的产量最低的为王俊家，其用水量和用肥量也同样不是最低的。因此可以得出，在草莓生产过程中投入的水分和肥料并没有让植株全部吸收利用，有部分浪费现象，可能存留在土壤中，还可能随着灌溉向下淋溶，造成土壤环境破坏。
表 1 不同种植户水分、肥料及产量的对比
试验在北京金六环农业园日光温室内进行，采用东西向栽培模式，棚室面积为 321.4 m2，品种为'红颜’，定植日期为 2018 年 9 月 1 日，采用水肥一体化灌溉方式。为了研究灌水量对草莓生长的影响，试验将灌水量作为控制因子，设置处理区域为安装“智墒”设备，对照区域为常规管理两个区域，每个区域安装水表进行水量记录，除灌水次数和水量不同外，其他管理措施一致。试验过程中，对每个区域的每次灌溉时间和灌溉量进行记录；通过“智墒”对整个生育期土壤的 10、20、30、40 cm 深度的土壤水分含量和温度进行记录；对整个生育期的产量进行记录，盛果期对草莓品质进行测定。
“智墒”测定下不同月份水含量分析
因草莓根系大部分集中在土壤中 20 cm 左右深度，且通过“智墒”的数据可以看出，20 cm土层中水分含量变化活跃。草莓整个生育期较长，因此对每个月份的水分含量进行单独分析。10 月 10 日前，20 cm 水分曲线处于阶梯状下降的状态，水分值在 18~26 mm，说明草莓的活跃吸水根系已达到 20 cm。10 月 19 日的灌溉使 得 20 cm 水分有所上升，30 cm 没有明显上升，说明灌溉深度到达了地下 20 cm，未达到30 cm，因此灌溉量非常合理。10 月 10~19 日，20 cm 的阶梯状消失，且水分值几乎不再下降，说明 20 cm 根系进入了水分胁迫状态，原因是此时由于农事操作，草莓处于上膜前控水阶段，因此延迟灌溉时间。
图 1 10 月份智墒测定土壤水分含量
11 月份共有 5 次灌溉。除第 1 次灌溉外，其他几次灌溉均处于 20~30 cm 深度，灌溉量合理。由之前总结的数据可以看出，20 cm 曲线最活跃的阶段对应的水分范围是 18~26 mm，前 4 次使土壤 20 cm 的水分含量在 18 mm 左右，对于草莓根系的向下生长有促进作用；第 5 次灌溉为了使果实充分的膨大，增加果实的产量，水量相对于前 4 次有所增加，灌溉深度达到 30 cm 土层。12 月份有 4 次水分灌溉，第 4 次是当天“智墒”周边进行了灌水试验，不予分析。前 3 次灌溉深度均能接近 30 cm，灌溉量合理。且每天曲线的下降值比较均匀，说明此时的根系正在处于活跃的吸水阶段。
图 3 12 月份智墒测定土壤水分含量
1月份只有 1 次灌溉。因 2018 年 12 月 29日灌水试验的原因，导致 20 cm 水分数据长时间高于 26 mm，而 1 月 6 日的灌溉使土壤水分持续处于过多的状态，造成土壤中的含氧量降低，不利于根系呼吸。1 月 6 日之后，现场再无灌溉发生，科学合理。
图 3 2019 年 1 月份智墒测定土壤水分含量
2月份共灌溉 3 次，每次灌溉深度均达到30 cm，灌溉量合理。2 月 1 日 至 2 月 12 日 期间没有灌溉，土壤各层水分下降极少，该现象可能是草莓根系处于缺水胁迫，由前面所知，20 cm 曲线最活跃的阶段对应的水分范围是18~26 mm，则说明 2 月 13 日的灌溉应该提前到 2 月初灌溉。
图 4 2019 年 2 月份智墒测定土壤水分含量
3月份共灌溉 3 次，3 月 13 日 和 3 月 24 日灌溉深度都没有达到 30 cm，灌溉量偏少。3 月29 日灌溉量达到 30 cm，灌溉量合理。此时草莓需水量较大，因此应适当增加灌溉频次。
图 5 2019 年 3 月份智墒测定土壤水分含量
4月份共灌溉 3 次，分别为 4 月 3 日、4 月 11 日、4 月 22 日。第 1 次灌溉深度没有达到 30 cm，灌溉量偏少。第 2 次灌溉深度达到 30 cm，灌溉量合理。第 3 次灌溉深度达到了 40 cm，灌溉量偏多。图 5 2019 年 4 月份智墒测定土壤水分含量通过对处理及对照小区的灌溉量进行汇总，整个生育期试验区域共浇水 41 次，用水量为164 m3/667 m2，对照常规处理区域共浇水 47 次，用水量为 230 m3/667 m2，试验比对照减少用水量 28.8%；产量方面比较试验区域产量折合为2076.2 kg/667 m2，比常规对照增加产量 0.9%。
表 2 不同处理间用水量及产量对比
通过对草莓整个生育期的土壤土层水分含量进行监测，汇总得到图 6，将整个生育期分为 4个阶段。第一个阶段为上地膜前的控水期，为缓过苗后的 10 月上旬 ~10 月中旬阶段，此时由于农事操作需要进行控水操作，可以看出此时水分含量一直处于下降阶段，直至叶片萎蔫，覆完地膜进行灌水。第二阶段为 10 月中旬 ~ 次年 1 月上旬阶段，此时温度逐渐下降，草莓处于开花坐果期，此时需要保持较高的水分含量，利于果实膨大。第三阶段为 1 月上旬 ~2 月上旬，此时外界及棚内的温度较低，温室内最低温度可到 2℃，因此此时应减少水分的供应，避免根系因为低温造成伤害。第四阶段为 2 月中旬 ~4 月下旬阶段，此时温度逐渐回升，草莓水分的供应应及时增加，促进草莓根系和果实快速生长。
图 6 草莓整个生育期土壤含水量变化曲线
在草莓盛果期对不同处理的草莓品质进行测定，通过表 3 可以看出，与对照相比，在”智墒“指导下，草莓的维生素 C、可溶性糖和总酸含量明显增加，草莓品质得到了大幅度提升，提升比例达到15.4%~21.7%。尤其是可溶性糖含量，“智墒”指导灌溉的区域可溶性糖含量比对照提升 21.7%。通过“智墒”测定土壤水分含量后指导灌溉能够摸清作物需水规律、为种植户的合理灌溉提供数据支撑。试验土壤中 20 cm 深度水含量范围在18~26 mm 是草莓根系吸水活跃的范围，确定了草莓整个生育期的水分曲线变化。在根系生长旺盛时进行水肥的补充，在土壤环境温度低、根系吸收能力弱时适当减少水肥的补充，按需供应。同时可以确定每次供应的用量，既满足植株正常生产又避免不必要的浪费，节约资源，提高资源利用率。通过智能化的监测、合理化的灌溉来实现精准操作，提高水分的利用率，同时对草莓的产量和品质有促进作用。
作者：祝宁，齐长红， 陈加和，陈明远，田 硕（北京市昌平区农业技术推广站， 北京市昌平区农业环境监测站）
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