壓片式微噴帶田間應(yīng)用試驗(yàn)研究*

那利

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

壓片式微噴帶是目前國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的新產(chǎn)品，通過(guò)壓邊熱合設(shè)備使兩片聚乙烯塑料薄片很好的融合結(jié)為整體，并利用機(jī)械打孔設(shè)備在上片打孔而形成。具有現(xiàn)有微噴帶投資小、抗堵塞和便于管理的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在壓邊熱合后，具有易擺平，不易扭曲和產(chǎn)生折痕，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，其各項(xiàng)指標(biāo)在室內(nèi)測(cè)試均已滿足規(guī)范要求，但田間實(shí)際應(yīng)用效果還鮮有研究。以田間試驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)壓片式微噴帶工作性能和灌溉效果進(jìn)行研究，從而為新型微噴帶的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于遼寧省建平縣，海拔512 m，屬于半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)型大陸性氣候，多年平均氣溫7.1℃，平均降水量410 mm，平均蒸發(fā)量1600～1800 mm，有效積溫3200℃；土壤為褐土，質(zhì)地為砂壤土，土壤容重1.4 g/cm3，田間最大持水量21.0%，土壤pH值7.0。0～25 cm耕層土壤速效氮40.0 mg/kg，速效磷 12.5 mg/kg，速效鉀 80.0 mg/kg，土壤有機(jī)質(zhì)1.66%。

1.2 試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)用壓片式微噴帶（φ32）由沈陽(yáng)市塑料七廠生產(chǎn)，試驗(yàn)供試作物大豆，品種“開(kāi)原8號(hào)”，試驗(yàn)包括壓片式微噴帶灌水均勻度試驗(yàn)和壓片式微噴帶灌溉作物效果兩部分。在壓片式微噴帶灌溉停止1 d后，在距離微噴帶首端10 m和90 m處測(cè)量土壤含水量，土壤水分測(cè)試區(qū)對(duì)稱分布在微噴帶左右兩側(cè)，面積為4 m×4 m，內(nèi)部均勻分為9個(gè)方格，測(cè)點(diǎn)為方格中心點(diǎn)，觀測(cè)深度為0～10 cm，土壤含水量用TZS-I型土壤水分測(cè)量?jī)x測(cè)定；設(shè)立壓片式微噴帶灌溉，漫灌灌溉和無(wú)灌溉3個(gè)處理，小區(qū)面積為100 m×8 m，3個(gè)重復(fù)，當(dāng)20 cm處土壤含水量低于5%時(shí)灌溉，土壤含水量達(dá)到田持時(shí)灌溉停止。3種處理統(tǒng)一施肥，在大豆生長(zhǎng)前施復(fù)合肥作為底肥，施肥量112.5 kg/hm2，大豆生長(zhǎng)期間不施肥。將大豆生長(zhǎng)期劃分為苗期，分枝期，開(kāi)花期，結(jié)莢期，鼓粒期和成熟期等6個(gè)生長(zhǎng)階段，在各生長(zhǎng)階段內(nèi)測(cè)量株高，莖粗，葉面積指數(shù)，同時(shí)記錄灌水量，降雨量，并將小區(qū)內(nèi)部均勻分為9個(gè)方格，在每個(gè)生長(zhǎng)階段開(kāi)始時(shí)及整個(gè)生長(zhǎng)期結(jié)束時(shí)測(cè)量方格中心點(diǎn)0～20 cm深度范圍內(nèi)的土壤含水量；在大豆生長(zhǎng)期結(jié)束時(shí)，從每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)選出3個(gè)子區(qū)，子區(qū)面積為20 m×8 m，測(cè)算大豆產(chǎn)量。株高使用米尺測(cè)量；莖粗使用游標(biāo)卡尺測(cè)量；采用打孔稱重法測(cè)定葉面積，通過(guò)折算單位土地面積的葉面積，求得葉面積指數(shù)[1]；土壤含水量用TZS-I型土壤水分測(cè)量?jī)x測(cè)量。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 灌溉均勻度

灌溉均勻度不僅影響水分運(yùn)動(dòng)，植物生長(zhǎng)，同時(shí)也是影響?zhàn)B分在土壤中分布的主要因素，因此常作為評(píng)價(jià)灌水質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)。圖1為一次灌水后田間土壤水分含量分布情況，距首端10 m和90 m處，微噴帶左右兩側(cè)土壤含水量主要在12%～16%范圍內(nèi)變化，測(cè)區(qū)內(nèi)土壤含水量變異系數(shù)分別為 14.8%，10.9%，11.7%和15.2%，說(shuō)明利用壓片式微噴帶灌溉土壤水分分布相對(duì)均勻[2]。

圖1 灌后土壤水分分布（%）

2.2 微噴帶灌溉對(duì)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

2.2.1 株高

不同灌溉方式對(duì)大豆株高的影響如圖2所示，從結(jié)莢期開(kāi)始到生長(zhǎng)期結(jié)束，無(wú)灌溉處理株高顯著矮于有灌溉處理；而整個(gè)大豆生長(zhǎng)期內(nèi)，微噴帶灌溉與漫灌之間株高沒(méi)用顯著差異，除成熟期微噴帶灌溉處理株高稍高外，株高均相近。結(jié)莢期無(wú)灌溉一方面使大豆生長(zhǎng)受到水分脅迫，另一方面，隨著土壤養(yǎng)分遷移轉(zhuǎn)化的介質(zhì)缺乏，可能影響大豆吸收養(yǎng)分，從而株高生長(zhǎng)受到抑制；而微噴帶灌溉不僅及時(shí)補(bǔ)充了大豆生長(zhǎng)需要的水分，改善了土壤養(yǎng)分環(huán)境，同時(shí)與漫灌相比，保持了較好的土壤通氣性，且不會(huì)破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等，有利于株高生長(zhǎng)[3]。

圖2 不同灌溉處理對(duì)株高的影響

圖3 不同灌溉處理對(duì)莖粗的影響

2.2.2 莖粗

大豆生育期內(nèi)，不同灌溉處理莖粗變化如圖3所示，無(wú)灌溉處理大豆莖粗顯著粗于灌溉處理小區(qū)，灌溉處理中灌溉方式對(duì)大豆莖粗無(wú)顯著影響。這可能是由于無(wú)灌溉條件下，水分和養(yǎng)分條件限制了作物的生殖生長(zhǎng)，為了獲取更多水分，作物通過(guò)自身生理調(diào)節(jié)，保持植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)，發(fā)展根系，莖粗增大；微噴帶灌溉和漫灌則有利于作物向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變。

2.2.3 葉面積指數(shù)

大豆生長(zhǎng)期內(nèi)葉面積指數(shù)變化如圖4所示，三種灌溉處理大豆葉面積指數(shù)在生育期內(nèi)均先增大后減小，在鼓粒期達(dá)到最大；結(jié)莢期無(wú)灌溉處理葉面積顯著低于微噴帶灌溉處理，漫灌處理葉面積指數(shù)介于兩者之間，直到成熟期第二次灌水后，3種灌溉處理之間葉面積指數(shù)差異均達(dá)到顯著水平，其中微噴帶灌溉大于漫灌、大于無(wú)灌溉，即葉面積指數(shù)一方面受灌溉影響明顯，另一方面也易受灌溉方式影響。試驗(yàn)結(jié)果與姚樹(shù)梅等研究相近[4]，表明微噴帶灌溉條件下葉面積指數(shù)在生長(zhǎng)過(guò)程中具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，能維持較大的葉面積，使同化器官保持較長(zhǎng)的功能期。

圖4 不同灌溉處理對(duì)葉面積的影響

圖5 不同灌溉處理各生育期耗水量

2.2.4 耗水量與水分利用效率

在大豆各個(gè)生育期內(nèi)，不同灌溉處理小區(qū)降雨量和土壤蓄水變化相近，耗水量的差異主要由灌水量引起。因此，除在結(jié)莢期和成熟期不同處理耗水量差異顯著外，其他生育期內(nèi)耗水量相近（圖5）。

整個(gè)大豆生育期耗水量如圖6所示，漫灌耗水最多，達(dá)3994 m3/hm2，無(wú)灌溉處理耗水最少，約3057 m3/hm2，微噴帶灌溉處理耗水3705 m3/hm2，介于兩者之間，相對(duì)漫灌節(jié)水7.2%。測(cè)產(chǎn)結(jié)果表明，常規(guī)灌溉產(chǎn)量約4080 kg/hm2，使用微噴帶灌溉產(chǎn)量最高，約4125 kg/hm2，顯著高于無(wú)灌溉處理（3330 kg/hm2），較常規(guī)灌溉增產(chǎn)3.3%，但差異均不顯著。微噴帶灌溉條件下水分利用效率為1.14；常規(guī)灌溉為1.02，顯著低于微噴帶灌溉；無(wú)灌溉水分利用效率為1.09，與微噴帶灌溉和常規(guī)灌溉均無(wú)顯著差異（圖6）。可以看出灌溉可以明顯增加作物產(chǎn)量，而使用微噴帶不僅可以增產(chǎn)，還可以提高水分利用效率。

3 結(jié)論

圖6 不同灌溉處理全生育期耗水量，產(chǎn)量和水分利用效率

使用壓片式微噴帶灌溉，微噴帶左右兩側(cè)土壤含水量分布均勻；與無(wú)灌溉相比，壓片式微噴帶灌溉和漫灌促進(jìn)了株高生長(zhǎng)，有利于大豆從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變，并自結(jié)莢期開(kāi)始到生長(zhǎng)期結(jié)束，葉面積指數(shù)始終保持相對(duì)較高水平；微噴帶灌溉較漫灌更有利于大豆生長(zhǎng)，株高和莖粗均高于漫灌處理，但差異較小，而葉面積指數(shù)則明顯高于漫灌處理，在成熟期達(dá)到顯著水平。

大豆生長(zhǎng)期內(nèi)耗水量的差異主要受灌溉影響，三種灌溉處理耗水量從大到小依次為：漫灌大于壓片式微噴帶灌溉大于無(wú)灌溉，微噴帶灌溉較漫灌節(jié)水7.2%；3種灌溉處理產(chǎn)量從大到小依次為：壓片式微噴帶灌溉大于漫灌、漫灌大于無(wú)灌溉，微噴帶灌溉較漫灌增產(chǎn)3.3%；3種灌溉處理水分利用效率從大到小依次為：壓片式微噴帶灌溉大于無(wú)灌溉、無(wú)灌溉大于漫灌。由此可見(jiàn)，壓片式微噴帶在田間具有較好的工作性能，同時(shí)具有節(jié)水增產(chǎn)效益，適宜用于節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

[1]水利電力部農(nóng)田水利司.灌溉試驗(yàn)方法[M].武漢:農(nóng)田水利與小水電編輯部，1982.

[2]張學(xué)軍，吳政文，丁小明，等.微噴帶水量分布特性試驗(yàn)分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（4）：66-69.

[3]孫先明，孫錦秀，王春華.微灌帶的發(fā)展研究現(xiàn)狀及前景[J].農(nóng)機(jī)化研究，2006，（3）：33-34.

[4]姚素梅，康躍虎，劉海軍，等.噴灌和地面灌溉條件下冬小麥的生長(zhǎng)過(guò)程差異分析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（5）：143-147.