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      地下滴灌條件下冬小麥灌溉制度探討

      2019-06-24 06:54王二英劉印良劉思琦
      南方農(nóng)業(yè)·下旬 2019年2期
      關(guān)鍵詞:降雨量生育期冬小麥

      王二英 劉印良 劉思琦

      摘 要 為探索適宜河北省中南部地區(qū)大田作物高效節(jié)水灌溉新模式,有效壓減農(nóng)業(yè)用水量,特別是冬小麥的灌溉用水量,以節(jié)水、穩(wěn)產(chǎn)為目標,開展了冬小麥在地下滴灌模式下的耗水規(guī)律試驗研究。通過對冬小麥生育期多年降雨量資料進行分析,確定了試驗年度的水文年型。在對試驗數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,提出地下滴灌條件下冬小麥不同年型適宜的灌溉制度,為大田作物發(fā)展高效節(jié)水灌溉工程的規(guī)劃設計提供科學依據(jù)。

      關(guān)鍵詞 冬小麥;地下滴灌;灌溉制度

      中圖分類號:S512.12 文獻標志碼:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.06.027

      華北平原是我國小麥主產(chǎn)區(qū)之一,受季風氣候影響,華北地區(qū)約70%的降水集中在每年的6—8月,冬小麥全生育期耗水量為400 mm左右,而生育期內(nèi)的降水量只有50~150 mm,灌溉水需求大。在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下,冬小麥灌溉用水量約占農(nóng)業(yè)灌溉用水總量的70%,是名副其實的農(nóng)業(yè)用水大戶。如何在保證穩(wěn)產(chǎn)或少量減產(chǎn)(不充分灌溉)的情況下,減少冬小麥的蒸騰蒸發(fā)量,實現(xiàn)既保糧食安全又減少地下水超采雙贏目標,是我們目前亟待解決的問題。滴灌技術(shù)作為現(xiàn)階段最先進的灌溉技術(shù)在我國的西北部地區(qū)得到了比較廣泛的應用(在河北省則主要應用于瓜果蔬菜的灌溉上),節(jié)水效果和經(jīng)濟效益顯著[1-3]。近年來,陜、甘、蒙地區(qū)已開始在大田糧食作物的灌溉上推廣應用滴灌技術(shù),且取得了較好的成效[4-5]。但是,目前華北平原半濕潤易旱區(qū)冬小麥滴灌技術(shù),尤其是冬小麥地下滴灌技術(shù)仍處于研究階段[6-7]。通過對冬小麥地下滴灌不同灌水量條件下的耗水規(guī)律及產(chǎn)量等方面的研究,尋求大田作物地下滴灌的適宜灌溉制度,為華北平原地區(qū)糧食作物地下滴灌技術(shù)的應用提供理論依據(jù)。

      1 材料和方法

      1.1 試驗設計

      試驗于2014年10月至2017年6月在河北省灌溉中心試驗站大田試驗場進行。位于北緯38°06′,東經(jīng)114°26′,場內(nèi)設有自動氣象場。試驗區(qū)土壤屬粉質(zhì)土,0~1 m的土壤容重為1.642 g·cm-3、田間持水量21.54%;耕作層0~20 cm的有機質(zhì)含量16.26 g·kg-1,堿解氮含量64.19 mg·kg-1,速效磷含量12.22 mg·kg-1,速效鉀含量138.6 mg·kg-1。小麥生育期降雨量見表1。

      采用大禹節(jié)水集團公司生產(chǎn)的內(nèi)鑲式扁平滴頭地埋式滴灌管,管道直徑16 mm,額定流量1.38 L·h-1,滴頭間距40 cm,鋪設行距50 cm。小區(qū)長25 m、寬5 m,小區(qū)間隔離行寬2.0 m。

      試驗設計滴灌管埋置深度為30 cm,灌水次數(shù)分別為2次、3次、4次和5次,共設4個處理,每個處理重復3次,每次灌水定額45 mm。試驗處理編號依次為W1、W2、W3、W4,見表2。

      2014年種植小麥品種為泰山21,2015和2016年生長季種植品種均為魯墾麥9號,機條播,播種量225 kg·hm-2。2014年與2015年、2016年小麥種子雖品種不一,但其株高、畝成穗數(shù)、千粒質(zhì)量、抗病性、畝均產(chǎn)量等性狀基本一致。

      試驗采取隨機區(qū)組設計(見圖1),每個處理3個重復,根據(jù)灌水量和灌水時期不同,試驗共設4個處理(Wi),見表2。灌水量由每個小區(qū)獨立的水表控制、計量。各處理實施相同的除草、施肥、噴藥等管理措施,底肥為沃夫特摻混肥料,隨旋耕施入,總養(yǎng)分≥45%,N-P2O5-K2O=18-22-5,施用量為720 kg·hm-2,生長期內(nèi)不再追肥。

      1.2 測定指標及方法

      1.2.1 土壤水分測定

      用取土烘干法和土壤剖面水分速測儀TRIME測定0~100 cm土層的水分,每小區(qū)取一個代表性樣點,每20 cm為一層。每月10日、20日、30日用取土烘干法測定。土壤剖面水分速測儀TRIME在每周二、播種前、收獲后、各生育期及灌水前后測定,降雨后加測。

      1.2.2 考種和田間測產(chǎn)

      收獲時從每個小區(qū)取2.0 m×3.0 m的樣區(qū),并隨機抽取20株測量穗長、每穗粒數(shù)、實粒數(shù)、千粒質(zhì)量,千粒質(zhì)量測量3次取平均值。按樣區(qū)測產(chǎn)計算理論產(chǎn)量。

      1.2.3 利用土壤含水率計算蒸發(fā)蒸騰量

      2 結(jié)果與分析

      2.1 典型年確定

      農(nóng)作物典型年雨量是計算農(nóng)田蒸發(fā)量的依據(jù)。因此,在計算農(nóng)田蒸發(fā)量的過程中,首先必須計算農(nóng)作物典型年降雨量,以確定作物典型年雨量條件下的蒸發(fā)量,為制定灌溉計劃,合理調(diào)配農(nóng)業(yè)用水提供依據(jù)。

      冬小麥歷年生育期降雨量資料來自石家莊氣象站1956—2017年共62年的降雨實測資料。根據(jù)配線法對冬小麥生育期歷年降雨量數(shù)據(jù)進行處理。經(jīng)驗曲線如圖2所示,配線結(jié)果見圖3。

      通過查圖3理論頻率曲線得出,冬小麥生育期豐水年(頻率P=25%)降雨量147.27 mm,冬小麥生育期平水年(頻率P=50%)降雨量112.19 mm,冬小麥生育期中等干旱年(頻率P=75%)降雨量81.59 mm,冬小麥生育期特大干旱年(頻率P=95%)降雨量56.09 mm。

      根據(jù)2014—2017年冬小麥生育期降雨量可對應其相應年型,詳見表3。

      2.2 耗水量與產(chǎn)量分析

      根據(jù)蒸發(fā)蒸騰量公式(式2)和考種結(jié)果分別計算耗水量和產(chǎn)量,詳見表4。由于處理不同,產(chǎn)量和耗水量都有差異,為研究差異顯著性,主要對地下滴灌試驗進行單因素方差分析及LSD法多重比較,結(jié)果詳見表4。

      根據(jù)不同土壤水分條件下冬小麥的產(chǎn)量與耗水量,對其進行回歸分析,耗水量與產(chǎn)量呈二次拋物線關(guān)系,見圖4、圖5、圖6。

      3 結(jié)論

      根據(jù)耗水量與產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系曲線,冬小麥的生長發(fā)育與其耗水量之間存在著一個相對產(chǎn)量最高的耗水量,也就是拋物線的頂點,分別為x=324.7 mm、405.6 mm、402.7 mm,這說明當冬小麥全生育期耗水量小于該值時,產(chǎn)量隨著耗水量的增加而增加,而當耗水量大于該值時,隨著耗水量的增加產(chǎn)量將呈現(xiàn)遞減的趨勢。由此認為324.7 mm為2014—2015年度冬小麥的最適宜耗水量,也就是冬小麥生育期的需水量,405.6 mm為2015—2016年度冬小麥的需水量,402.7 mm為2016—2017年度冬小麥的需水量。

      通過研究作物耗水量與產(chǎn)量的關(guān)系,并綜合考慮作物生育期降雨量,確定了冬小麥在試驗年度適宜的灌溉制度。1)干旱年適宜的灌溉制度為:灌水定額45 mm,灌水時期分別是越冬、拔節(jié)、孕穗、抽穗開花、灌漿5個時期,灌水次數(shù)為5次,灌溉定額225 mm。2)平水年適宜的灌溉制度為:灌水定額45 mm,灌水時期分別是越冬、拔節(jié)、孕穗、抽穗開花4個時期,灌水次數(shù)為4次,灌溉定額180 mm。3)豐水年適宜的灌溉制度為:灌水定額45 mm,灌水時期分別是越冬、拔節(jié)、孕穗、抽穗開花4個時期,灌水次數(shù)為4次,灌溉定額180 mm。

      參考文獻:

      [1] 程裕偉,馬富裕,馮治磊,等.滴灌條件下春小麥耗水規(guī)律研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2012,30(2):112-117.

      [2] 賽力汗·賽,薛麗華,胡銳,等.滴灌條件下冬小麥土壤水分變化特征研究初報[J].新疆農(nóng)業(yè)科學,2012,49(4):595-601.

      [3] 薛麗華,胡銳,賽力汗,等.滴灌量對冬小麥耗水特性和干物質(zhì)積累分配的影響[J].麥類作物學報,2013,33(1):78-83.

      [4] 聶紫瑾,陳源泉,張建省,等.黑龍港流域不同滴灌制度下的冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率[J].作物學報,2013,39(9):1687-1692.

      [5] 程裕偉,馬富裕,王光全,等.不同水分處理對滴灌春小麥水分利用效率及產(chǎn)量的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)大學學報,2013,36(4):322-328.

      [6] 彭世彰,索麗生.節(jié)水灌溉條件下作物系數(shù)和土壤水分修正系數(shù)試驗研究[J].水利學報,2004(1):17-21.

      [7] 肖俊夫,劉站東,段愛旺,等.不同灌水處理對冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響研究[J].灌溉排水學報,2006(2):20-23.

      (責任編輯:趙中正)

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