極端干旱區(qū)滴灌葡萄耗水規(guī)律與產(chǎn)量變化研究

苗壯

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

極端干旱區(qū)滴灌葡萄耗水規(guī)律與產(chǎn)量變化研究

苗壯

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

本文在和田地區(qū)于田縣，設(shè)計(jì)5892m3/hm2、6714m3/hm2、7916m3/hm2、9353m3/hm2等四個(gè)灌水定額，針對(duì)滴灌葡萄進(jìn)行試驗(yàn)研究，主要研究土壤水分分布規(guī)律、葡萄耗水規(guī)律以及葡萄的產(chǎn)量和水分利用效率，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析.研究表明：當(dāng)灌水定額為573m3/hm2時(shí)葡萄一行兩管布置模式土壤剖面含水量分布最優(yōu)；葡萄的耗水高峰在果實(shí)膨大期，日均耗水量都在15mm左右.灌水量為5892m3/hm2時(shí)葡萄受到明顯的水分脅迫，葡萄生育期提前.灌水量7916m3/hm2時(shí)葡萄產(chǎn)量最大，達(dá)到18450kg/hm2，且葡萄水分生產(chǎn)效率最大，回歸分析分析表明當(dāng)灌水量為8727.5m3/hm2時(shí)，葡萄產(chǎn)量最高.研究結(jié)論可以為極端干旱區(qū)葡萄節(jié)水灌溉提供技術(shù)支持.

極端干旱區(qū)；滴灌葡萄；耗水規(guī)律；產(chǎn)量變化

滴灌是利用專(zhuān)門(mén)設(shè)備或自然水頭獲取壓力，通過(guò)壓力管道及末端灌水器，將有壓水流變成細(xì)小的水滴，直接送到作物根區(qū)附近，均勻、適量地施于作物根層所在部分土壤的灌水方法[1-3].這種灌溉方式不破壞土壤結(jié)構(gòu)，濕潤(rùn)區(qū)土壤水、肥、氣、熱狀況良好[4，5]，同時(shí)對(duì)透水性強(qiáng)、保水性差的砂質(zhì)土壤和咸水地區(qū)也有很好的發(fā)展前景.該技術(shù)具有省水、灌水均勻、土壤和地形的適應(yīng)性強(qiáng)、增產(chǎn)、省工、方便田間作業(yè)；其缺點(diǎn)為灌水器對(duì)水質(zhì)要求高，投資較高.從產(chǎn)量、品質(zhì)、生理性狀、根系分布及土壤水分狀況分析表明，滴灌與地面灌相比，均能增產(chǎn)10%以上，減少灌溉定額40%以上[6，7].農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)在新疆的南部和田干旱地區(qū)的大力推廣應(yīng)用，是解決該地區(qū)水資源供需矛盾、節(jié)約水資源、提高水資源利用效率和產(chǎn)出率、保障移民安居樂(lè)業(yè)的重要措施和有效途徑，本文針對(duì)南疆干旱區(qū)滴灌葡萄耗水規(guī)律與產(chǎn)量變化了研究制定符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的滴灌大棗灌溉制度.

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于和田地區(qū)于田縣，地處新疆塔里木盆地南緣、喀喇昆侖山北麓，東臨民豐縣，西接策勒縣，南部與西藏接壤，北部靠沙雅縣，總土地面積4.01×104km2，地理座標(biāo)東經(jīng)81°09～82°51、北緯35°14～39°30′之間.平均海拔1450m，年平均降水量45.8mm，年蒸發(fā)量高達(dá)2479.8mm.土質(zhì)均為沙性土壤，無(wú)鹽堿危害，有效土層厚度多在1.0m以上，經(jīng)土壤測(cè)試，土壤田間持水量24%.堿解氮含量在88.4mg/kg左右，速效磷11mg/kg，速效鉀120mg/kg，適應(yīng)多種作物生長(zhǎng).

根據(jù)于田氣象站的觀測(cè)資料（59-2010年），平原區(qū)多年平均氣溫為11.6℃，平均最高氣溫19.4℃，平均最低氣溫4.7℃，極端最高氣溫42.2℃，極端最低氣溫-24.3℃，平均年較差30.8℃.平均日較差14.7℃.

平原區(qū)多年平均降水量為47.7mm，山前努爾買(mǎi)買(mǎi)提蘭干水文站為124.4mm，山區(qū)為150～300，沙漠區(qū)約為11mm.全年降水量集中在5-8月，于田氣象站降水量為35.0mm占全年73%，努努買(mǎi)買(mǎi)提蘭干水文站89.3mm.占全年72%.試驗(yàn)區(qū)多年平均蒸發(fā)量2432.1mm.水質(zhì)PH值：8.0-8.5，略呈堿性；礦化度：1-4月為666mg/L，5-8月為400mg/L，9-12月為535mg/L.依據(jù)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）[8]，天然水質(zhì)符合國(guó)家規(guī)定農(nóng)田灌溉水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn).

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在于田葡萄園內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)日期為2012.5.21.葡萄品種為紅提，樹(shù)齡為12年，葡萄行距3.5米，株距1米，滴灌帶布設(shè)在葡萄根基部?jī)蓚?cè)各20cm處，滴頭間距30cm，滴頭流量3.2L/h.試驗(yàn)設(shè)置灌水時(shí)間分別為12h、16h、20h、24h四個(gè)處理.

在水分消耗相對(duì)穩(wěn)定的地點(diǎn)，預(yù)埋中子管，埋設(shè)深度為120cm，在距離管10-15cm處每10cm深度取土樣四個(gè)，利用烘干法測(cè)土壤含水率標(biāo)定中子儀中子儀讀數(shù)和土壤重量含水率的換算.表1為2012年葡萄整個(gè)生育期的灌水量，從2012年4月20日-10月30日生育期內(nèi)一共灌水10次.

表1 2012年葡萄灌水時(shí)間和灌水量表 單位：m3/hm2

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 含水量分布特征

在生產(chǎn)實(shí)踐中，研究線(xiàn)源入滲在一定時(shí)間內(nèi)的濕潤(rùn)范圍和不同位置土壤含水量的大小，以便判斷濕潤(rùn)體能否滿(mǎn)足作物的水分需求.濕潤(rùn)體所含水量大小、體積、分布特征直接影響根系的吸收，了解濕潤(rùn)體內(nèi)的含水量分布狀況對(duì)于制定正確的滴灌灌溉制度有著重要的指導(dǎo)意義.為了方便對(duì)濕潤(rùn)體進(jìn)行研究，考慮灌溉技術(shù)的線(xiàn)源方式，因此取一截面來(lái)研究濕潤(rùn)體的變化.本文將6月22日灌水定額分別為922m3/hm2、573m3/hm2、526m3/hm2、441m3/hm2四個(gè)處理的土壤含水量進(jìn)行測(cè)定，將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)利用surfer軟件繪制成含水量分布等值線(xiàn)剖面圖，含水量等值線(xiàn)圖可以給出平面上含水率變化的趨勢(shì).含水量等值線(xiàn)圖如圖1（a-d）.

圖2 含水量等值線(xiàn)圖

圖中葡萄一行兩管布置模式分布在+20cm和-20cm處，由圖a-d可知，不同灌水量下土壤含水量在剖面上的分布特征大致相似.在線(xiàn)源水平方向，距線(xiàn)源由近到遠(yuǎn)的位置上，等值線(xiàn)圖由疏到密分布，這表明水勢(shì)梯度逐漸變小，土壤含水量也在逐漸減小.隨著灌水量的增加，濕潤(rùn)范圍擴(kuò)大，含水量也有所增加，當(dāng)灌水量從441m3/hm2增加到922m3/hm2時(shí)，達(dá)到田間持水率的濕潤(rùn)體水平濕潤(rùn)半徑增加了39cm，線(xiàn)源+20cm處和線(xiàn)源-20處的土壤含水量分別從18.8%、26%增大到21%、28%，增加幅度分別達(dá)11.7%、7.7%.線(xiàn)源下方的土壤含水量較高，但在線(xiàn)源+20cm處的土壤含水量較小，這是因?yàn)樵诰€(xiàn)源邊緣一側(cè)有22cm左右高的土壟，水分在重力勢(shì)作用下由地勢(shì)較高處向地勢(shì)較低處運(yùn)動(dòng)，因此靠近土壟的線(xiàn)源處土壤水分含量較小.

2.2 耗水規(guī)律

土壤水分的變化，可以調(diào)節(jié)葡萄的耗水強(qiáng)度，四個(gè)不同處理葡萄萌芽、開(kāi)花、果實(shí)膨大、成熟等各生育期耗水水變化.試驗(yàn)結(jié)果顯示，苗期深度為10cm-30cm耗水量與灌水量呈正相關(guān)性，在葡萄萌芽根系主要分布在10cm-30cm之間，在深度10cm處土壤的主要耗水為棵間蒸發(fā)，原因是灌水量較大時(shí)，土壤水基質(zhì)勢(shì)造成水分上移較多，接近地表，地面棵間蒸發(fā)明顯.不同水分處理的葡萄花期長(zhǎng)勢(shì)差別明顯，根據(jù)在試驗(yàn)小區(qū)的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，處理1、2的葡萄長(zhǎng)勢(shì)好，10cm深度耗水差別已經(jīng)不大，主要原因是處理1、2葡萄長(zhǎng)勢(shì)好，葡萄冠層大，20-30cm深度層耗水變化與灌水量一致.葡萄果實(shí)膨大期是耗水需肥的最高峰，耗水最高深度層是40-60cm，處理1、2、3比較接近，日均耗水量都在2mm左右，而處理4明顯地減少，僅有1.3mm.處理4的葡萄受到明顯的水分脅迫，出現(xiàn)“逃旱現(xiàn)象”生育期提前，耗水開(kāi)始減弱.成熟期的耗水量與灌水量相關(guān)性好，各層日均耗水量之和為9.85mm、7.66mm，處理1、2分別為4.91mm、4.08mm.當(dāng)大部分葡萄處在成熟期時(shí)，處理1、2還處在成熟期初，耗水仍在高峰.處理3、4的20-50cm深度層的耗水已經(jīng)很小，根系衰退，耗水減弱.

2.3 產(chǎn)量變化

“有收無(wú)收在于水”，水對(duì)作物的產(chǎn)量起決定作用，在新疆南疆干旱區(qū)，年均降雨量不足100mm，葡萄需水主要靠灌溉，在氣候正常的條件下，從一定程度上講，總水量決定葡萄的總產(chǎn)量，本試驗(yàn)所得的灌水量和葡萄產(chǎn)量結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 不同處理葡萄的產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率

試驗(yàn)結(jié)果顯示，處理3葡萄產(chǎn)量最高，水分生產(chǎn)效率最大；處理4產(chǎn)量也比較高，但是水分生產(chǎn)效率最低，對(duì)于解釋高效不利.將水分與產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行回歸分析.

對(duì)得到的擬合方程

進(jìn)行求導(dǎo)，并令

解得：x=8727.5

當(dāng)灌水量為8727.5m3/hm2時(shí)，葡萄產(chǎn)量最大.

3 結(jié)論與討論

當(dāng)灌水定額為573m3/hm2時(shí)葡萄一行兩管布置模式土壤剖面含水量分布最優(yōu)，且不易產(chǎn)生深層滲漏；滴灌葡萄萌芽、開(kāi)花、果實(shí)膨大、成熟等各生育期中，葡萄的耗水高峰在果實(shí)膨大期，日均耗水量都在15mm左右.灌水量為5892m3/hm2時(shí)葡萄受到明顯的水分脅迫，葡萄生育期提前.灌水量7916m3/hm2時(shí)葡萄產(chǎn)量最大，產(chǎn)量18450kg/hm2且葡萄水分生產(chǎn)效率最大，進(jìn)行回歸分析分析表明：當(dāng)灌水量為8727.5m3/hm2時(shí)，葡萄產(chǎn)量會(huì)有更好表現(xiàn).

〔1〕馬富裕，周治國(guó)，鄭重，等.新疆棉花膜下滴灌技術(shù)的發(fā)展與完善 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2004 (03).

〔2〕顧烈烽.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)棉花膜下滴灌技術(shù)的形成與發(fā)展[J].節(jié)水灌溉，2003(01).

〔3〕徐飛鵬，李云開(kāi)，任樹(shù)梅.新疆棉花膜下滴灌技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展的思考[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003 (01).

〔4〕串志強(qiáng)，盛鈺，趙成義，等.膜下滴灌條件下綠洲棉田土壤水分運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬 [J].干旱區(qū)地理，2008(05).

〔5〕邵光成，蔡煥杰，吳磊，張振華.新疆大田膜下滴灌的發(fā)展前景[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2001(03).

〔6〕張文娟.節(jié)水滴灌何時(shí)從示范走向大田[J].中國(guó)農(nóng)村科技，2011(02).

〔7〕汪志榮，王文焰，王全九，等.點(diǎn)源入滲土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[J].水利學(xué)報(bào)，2000，169(06)：39-44.

〔8〕微灌工程技術(shù)規(guī)范 （GB/T50485-2009）[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

S275.6

A

1673-260 X（2013）10-0032-0 3