该地区的年降水量在150毫米至300毫米之间，在可接受的产量条件下，这不能满足406毫米至534毫米的辣椒水需求。因此，在西北地区，灌溉是保持辣椒产量和品质的唯一途径。
在过去的50年里，过度抽取地下水用于农业灌溉造成了环境问题。例如，地下水位下降、荒漠化加剧、土壤盐碱化增加和河流流量减少，都反过来影响了未来的农业发展。
随着该地区经济的发展，农业用水量将减少，进而影响作物的种植，特别是那些对土壤缺水敏感的作物。
辣椒由于其浅根系而对水分胁迫敏感。适当的灌溉计划对于维持所需的冠层尺寸以获得最佳产量至关重要。地表灌溉方法，包括边灌和沟灌是中国西北地区常用的灌溉方法。
因此，大多数寻求辣椒适当灌溉计划的研究都是通过地表灌溉完成的。这些研究发现，将土壤含水量保持在田间容量的60%至80%有利于辣椒生长，而将土壤含水量保持在田间容量的60%以下会导致产量和水分利用效率下降。
使用滴灌系统，农作物通常以很小的间隔灌溉，水量很少。在这种条件下，发现作物没有土壤水分胁迫或土壤水分胁迫很小，而作物产量增加，果实质量得到改善。
精心设计和管理的滴灌有可能在作物生产中节约用水。土壤蒸发通常占作物蒸散量的三分之一左右，对作物产量的贡献相对较小。因此，使用作物茬口或塑料薄膜覆盖土壤表面是减少土壤蒸发的常见做法， 改善土壤水分条件和提高作物产量。
最近，用塑料布覆盖土壤和滴灌系统灌溉，已成功用于中国西北部新疆自治区的棉花、小麦和大豆种植，因为该系统节省了30%以上的灌溉用水和肥料。
然而，据我们所知，在研究区域的这种田间农业实践下，几乎没有开展任何工作来评估土壤水分对辣椒生长和水生产力的影响。因此，在该地区覆盖滴灌条件下，辣椒的最优灌溉调度值得进一步研究。
本研究旨在探讨塑料覆盖和滴灌条件下不同水平的土壤基质势对辣椒生长、产量、果实品质、耗水量和水分生产力的影响，确定适合西北干旱地区辣椒灌溉管理的土壤基质势阈值和灌溉调度。
1.材料与方法1.1. 实验地点
田间试验于2009年5月至10月在位于中国西北甘肃省武威市的中国农业大学石洋河农业生态节水试验站进行。
试验地点地处典型的大陆性温带气候带，年平均气温8 °C，年降水量164.4 mm，年平均蒸发量约2000 mm，年平均日照时长3000 h，年累积气温3550 °C。 地下水位在土壤表面以下40-50米。
1.2. 试验设计、灌溉和种植系统
该实验包括基于土壤基质潜力的五种处理。它们分别为-10 kPa、-20 kPa、-30 kPa、-40 kPa和-50 kPa，相应地指文中的T1、T2、T3、T4和T5处理。治疗 T1 是对照。每个治疗在每个季节重复三次。
每个试验地块的面积为4.6 m宽，5.0 m长。每个地块包括三个高架床，两个相邻的高架床之间有0.4米的缓冲区。每张床的宽度和高度分别为1.0 m和0.15 m。所有实验地块均按照每个季节的随机完整区组设计设置。
2. 测量
使用张力计测量每个处理的土壤基质电位，每天3次，分别在8：00、14：00和18：00。张力计安装在0.20米深处，直接位于每个地块中间凸起床的滴灌带下方。深度被认为是辣椒0-40厘米土壤层的主要根系分布区域。
在两个试验生长季节中，每15天在三个地点，使用带有螺旋钻的热重法，每10厘米测量一次土壤含水量，用于计算作物总用水量。
在两个生长季节，每10-15天测量一次辣椒的生长参数和地上生物量）。随机抽取20株植株，固定在每个处理中进行株高观察。在旺盛的生长阶段，每 15 天用叶面积计 AM300在每个处理的五个固定地点测量 LAI。
2009 年 8 月 30 日使用 WinRHIZO 系统在三个地点测量 0–40 cm 土壤剖面中的根系分布，并使用 RHIZOSCAN 2005a 软件进行分析。每 15 天，通过对每个处理的 5 株植物进行采样来测量地表以上的生物量。总生物量是每株植物的平均生物量乘以植物种群的乘积。
3. 结果与讨论3.1. 土壤基质电位
2009 年 6 月 20 日和 2010 年 6 月 28 日开始灌溉处理。图2显示了两个季节中T1、T3和T5处理的测量SMP。处理 T2 和 T4 的 SMP 结果与三种处理的结果相似。
可以看出，各处理的SMPs普遍高于相应的SMP阈值，表明根据两个季节的灌溉调度，SMP得到了很好的控制。在每个季节的后期，一般在9月，每次处理的SMPs随时间下降，主要是由于灌溉的终止，这是为了促进辣椒果实变红的过程而采用的。
3.2. 作物生长特性
以株高、叶面积指数和地上干燥生物量为指标评价作物生长。SMP对LAI的影响与株高和生物量的影响相似，因此LAI数据没有出现在论文中。
处理T5的株高和地上生物量最低，显著低于处理T1-T4。然而，这些特征在T1至T4治疗中并不显著。控制高于−40 kPa的SMP可以为作物发育提供足够的土壤水分，从而导致作物生长特性的微小差异。
对于处理T5，灌溉前的SMP通常低于-40 kPa，表明土壤缺水状况，这可能抑制植物根系对土壤水分的吸收，降低叶片和茎水势，限制茎和叶细胞扩增的延长，从而恶化作物生长对低SMP的反应较小。
这可能是由于2010年生长季节的低辐射。2010年生长季的总辐射量比2009年生长季低10%。低辐射密度通常会降低光合作用速率和植物生长，从而减少了处理之间植物生长因子的差异，如本研究所示。
辣椒的根系较浅，上部25厘米土壤层占总根系的72%以上，上部50厘米土壤层占总吸水量的97%。在印度普遍种植的12个辣椒品种中，最大主根深度为20至45厘米。
因此，本研究对上部40 cm土层的主要根系分布进行了调查。根系长度密度在上层10 cm土层最高，然后随着土层深度的增加而迅速降低。在处理T4中发现的0–40 cm土层的最大总根长为每株165.4 m，其次是处理T1、T3、T2和T5。
T1-T4处理的总根长不显著，而处理T5的总根长显著。与浇水充足的植物相比，渗透调节和延长根细胞扩增被描述为轻度胁迫植物根长增加的原因。
较低的灌溉水平通常产生较大的灌溉间隔。与其他处理相比，这可能会引起植物水分胁迫，从而抑制根系伸长，这从根长数据中可以明显看出。
3.3. 蒸散辣椒蒸散量高度依赖于生长季节土壤储水量、灌水量和有效降雨量的变化。表3显示了方程（3）中的每个组成部分和两个生长季节的日平均作物ET。2009年生长季节的平均日ET与2010年生长季节的日ET接近，除处理T5外，差异小于10%。与2010年生长季相比，2009年生长季的总作物ET增加了15-33%，平均为24%。这可能主要是由于两个生长季的生长长度不同，2009年生长季为98天，2010年生长季为81天。2009年生长季节的生长期较长，导致作物ET增加。
2009年和2010年生长季土壤储水量的变化平均为30 mm和47 mm，分别占作物总ET的9.5%和19.2%。与2009年生长季相比，2010年生长季的土壤用水量增加可能是由于降水量减少。
灌溉用水是本研究中对作物ET的最大贡献因素。它占作物总ET的55-77%，在2009年和2010年生长季节平均分别为61.5%和71.9%。灌溉深度与作物ET呈正线性关系。
同一处理的灌溉量和作物ET随季节而变化。这可能主要是由于两个季节的气候变化。为了缓解气候变化对灌溉量和作物ET的影响，计算了每个季节的相对灌溉量和相对作物ET与同一季节的相应最大值的比值，然后利用它们与目标SMP的关系。
在相同处理下，两个季节的相对灌水量和作物ET接近，证明灌水量和作物ET在很大程度上取决于气候条件。当目标SMP高于−30 kPa时，相对灌水量和作物ET均大幅下降，而此后变化不大。
4. 结论
(1)在-10 kPa至-40 kPa的0.2 m深度控制SMP对叶面积指数、株高和地上生物量影响不大。当SMP为−30 kPa时，总可溶性固体含量更高，质量更高，产量更高。SMP阈值为-50 kPa对辣椒生长、果实品质和产量产生负面影响。
(2)灌水量和作物ET均随SMP阈值的降低而降低。将目标 SMP 从 -10 kPa 降低到 -30 kPa 导致灌溉量减少 22-43%，作物 ET 减少 22-25%。然而，在-30 kPa至-50 kPa的控制SMP阈值方面，灌溉量和作物ET存在微小差异。
(3)当 SMP 阈值为 −30 kPa 至 −40 kPa 时，发现了高质量、总产量和可销售产量的最大 WP 和 IWP。较高的 SMP 或较低的 SMP 可降低 WP 和 IWP。
(4)建议将-30 kPa至-40 kPa的最佳SMP阈值范围作为西北地区覆盖滴灌条件下辣椒灌溉调度的指标。
