干旱區香梨滴灌灌水技術優化研究

張豐良

摘要

[目的]弄清不同灌水技術下香梨耗水規律，篩選適合干旱地區的果樹灌溉技術，為該地區香梨灌溉提供理論依據，進而更好地指導果園適時灌溉，對水分合理利用有重要的指導意義。[方法]通過對新疆巴州灌溉試驗站香梨地在不同灌水技術條件下香梨土壤含水量、植株生長及品質和產量的監測，分析香梨地土壤含水量和香梨不同生育期的耗水特征。[結果]單環管和雙環管處理在整個土層深度上的土壤含水量低于地表雙管處理和對照，與對照和常規滴灌相比，平均低14.8%和9.5%。單環管和雙環管與地表雙管處理相比，總耗水量分別減少了5.1%和3.1%，各處理品質差異較小，產量差異較大，2012年，地表雙管處理的產量為27.2×103 kg/hm2，比對照（20.7×103 kg/hm2）高出31.6%，單環管處理（27.7×103 kg/hm2）比對照高出34.2%。而在2013年，雙環管和地表雙管處理產量分別為11.6×103、8.2×103 kg/hm2，分別比對照（7.1×103 kg/hm2）高出63.0%和15.5%。[結論]在雙環管的布置方式下，內圈環管直徑100 cm，外圈環管直徑200 cm，滴頭間距30 cm，滴頭流量3.2 L/h的處理在香梨長勢及產量等指標上優于單環管和地表雙管布置方式。

關鍵詞 香梨；灌水技術；品質與產量

中圖分類號 S274.1 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）26-08919-04

Study of Optimization of Pear Drip Irrigation Technology in Arid Area

ZHANG Feng-liang

（Xinjiang Research Institute of Hydro and Power Design， Urumqi， Xinjiang 830049）

Abstract [Objective] The aim was to know the pear water consumption regularity under different water irrigation technology to screen out the suitable water irrigation technology for fruit tree in arid area， and then provide a theoretical basis for pear irrigation of this area to better guide the fruit orchard irrigation timely， which had an important guiding significance for water rational utilization. [Method] Based on the monitoring of pear soil moisture， plant growth， yield and quality under different irrigation technology in the Bazhou irrigation experimental station of Xinjiang， the pear soil moisture and its water consumption characteristics at different growth stages were analyzed. [Result] The soil moisture of the whole soil depth of the single-loop and double-loop pipe treatments were both lower than that of the double pipe treatment and control， and average 14.8% and 9.5% lower than that of control and the conventional drip irrigation treatment. Comparing to the surface double pipe treatment， the total water consumption of the single-loop and double-loop pipe treatments decreased by 5.1 % and 3.1%， each treatment had a smaller difference in quality， while a bigger difference in yield. In 2012， the yield of the surface double pipe treatment was 27.2×103 kg/hm2 and higher 31.6% than that of control（20.7×103 kg/hm2）， and that of the single-loop pipe treatment was 27.7×103 kg/hm2 and higher 34.2% than that of control. In 2013， the yield of the double-loop pipe and the surface double pipe treatments were 11.6×103， 8.2×103 kg/hm2 and higher 63.0% and 15.5% than that of control（7.1×103 kg/hm2）， resp.. [Conclusion] The arrangement way of the double-loop pipe with the inner ring diameter 100 cm， the outer ring diameter 200 cm， dripper spacing 30 cm， and dripper flow speed 3.2 L/h is better than the single-loop pipe and the surface double pipe ways in pear indices， such as growth vigor and yield.

Key words Pear； Irrigation technology； Quality and yield

滴灌屬于局部灌溉，濕潤范圍小且淺，這樣不但能避免深層滲漏，還可以減少棵間蒸發，從而達到節水效果。國內外學者對滴灌下濕潤峰的變化特征、土壤水分運動規律、灌水頻次和毛管布置等多方面進行了諸多研究^[1-6]。如張江輝等分析了田間單滴頭滴灌過程中的水鹽運移特征和土壤含水量變化規律^[7-8]。曹紅霞等研究表明，灌水頻率可改變土壤水分的空間分布和土壤蓄水量，在高頻灌溉下土壤平均含水率波動幅度較小，土壤水分能保持在一個比較穩定的范圍^[9-11]。何華等對冬小麥和苜蓿等作物在滴灌灌水技術下不同毛管間距和埋深進行了研究^[12-14]。諸多研究均表明，采用滴灌灌水技術能明顯提高作物產量和水分利用效率^[15-17]。

目前，針對庫爾勒地區香梨灌水技術的研究甚少，為此，筆者研究香梨地土壤水分分布關系，弄清不同灌水技術下香梨耗水規律，篩選適合該地區果樹灌溉的灌水技術，旨在為該地區香梨灌溉提供理論依據，進而更好地指導果園適時灌溉，對水分合理利用有重要的指導意義。

1 材料與方法

1.1 試驗條件

試驗地點位于新疆巴音郭楞蒙古自治州水利管理處重點灌溉試驗站，該試驗站位于庫爾勒市尉犁縣城30 km處，地理坐標為41°35′41″ N、86°10′20″ E，海拔892 m，年降水量20～80 mm，年蒸發量2 000～2 500 mm；≥10 ℃積溫3 950～4 500 ℃，無霜期180～215 d；濕潤度小于0.33，為純灌溉農業。作物生長季節干旱少雨，土壤為砂壤土，田間持水率16.8%，pH 8.0，有機質含量12.52 g/kg，全氮含量0.84 g/kg，堿解氮含量58.69 mg/kg，速效磷含量9.67 mg/kg，速效鉀含量138.74 mg/kg。

試驗在2012和2013年進行，試驗區面積0.33 hm2，試材為生長勢和樹體大小較為一致的11年生香梨樹，株行距為4 m×6 m，折合密度420株/hm2。

1.2 試驗設計

試驗共設2個灌水技術處理。2012年，環管灌水技術處理采用單環管布設方式（CK），即環管繞樹體1周，直徑為1.2 m，毛管為16 mm的滴灌帶，滴頭間距30 cm，滴頭流量3.2 L/h；2013年，針對2012年單環管處理在幾種微灌技術中土壤含水量最低的情況，設置成內圈環管直徑100 cm、外圈環管直徑200 cm、滴頭間距30 cm、滴頭流量3.2 L/h的雙環管毛管布設方式。地表雙管滴灌灌水技術處理在2年試驗中均采用滴頭間距30 cm、滴頭流量為3.2 L/h的16 mm滴灌帶，在樹兩側50 cm處各鋪設1條滴灌帶。灌溉定額均為10 650 m3/hm2，灌水周期為10 d。2012、2013年對照均采用當地常規大水浸灌，灌溉定額為14 400 m3/hm2，整個生育期共灌水6次。

1.3 測定內容與方法

1.3.1

土壤含水率。采用CNC-503D型中子儀于每次灌水后定期測定土壤含水量。此外，在各個生育期選擇一個灌水周期進行連續測定，觀測不同處理0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm深度上的田間土壤含水率。

1.3.2

葉面積。每個處理選取3棵長勢均勻的香梨樹，每棵樹選取1個主枝，按枝的底部、中間和上部選取3個分枝，從展葉期開始，測量每個枝上葉片的長、寬和每個枝上的枝條數和葉片數以及主枝和整棵樹的枝條數，計算出該樹的葉面積。

1.3.3

香梨品質指標。在香梨成熟期，每個處理每棵樹摘取3個大小、果型一致的香梨進行品質測定，測定指標為VC含量、可溶性糖含量、硬度、可溶性固形物含量和總酸度。

1.3.4

產量。

香梨產量的測定是在香梨收獲時對各處理香梨進行現場稱重，然后根據各處理實際面積及果樹形態等換算成公頃產量。

2 結果與分析

2.1 不同灌水技術對土壤含水量的影響

在不同灌水技術下，各處理土壤在不同深度處的含水量變化不同，各處理在1個灌水周期內平均土壤剖面的水分分布狀況如圖2所示。

從圖2可以看出，2年試驗中，各處理的土壤含水量隨著土壤深度增加均呈先減小后增大的變化規律，在100 cm土層深度上的土壤含水量最大；在各土層深度上各處理間含水量相差不大，變化規律趨于一致；2012年各處理的土壤含水高于2013年。2012年，在20～100 cm土層深度上，地表雙管處理土壤含水量均最大，單環管和對照的土壤含水量在60～100 cm土層深度上出現交替變化，如對照在60 cm處土壤含水量高于單環管處理，而在100 cm處低于單環管處理，兩者含水量最大相差出現在40 cm土層，為10.7%，而地表雙管處理與單環管和對照相比，平均含水量高出14.2%和14.5%。2013年，地表雙管處理在20～60 cm土層深度上土壤含水量高于其他處理，而在60～100 cm土層深度上對照最大，雙環管處理除在80 cm土層深度處土壤含水量略高于地表雙管處理外其余土層深度上均最低，與對照和地表雙管相比，平均低14.8%和9.5%。

對比2012和2013年各灌水技術處理的土壤含水量可以發現，盡管環管處理采用單環管和雙環管的毛管布置方式，但土壤含水量總體上仍低于地表雙管和對照。

2.2 不同灌水技術對香梨耗水量的影響

從表1可以看出，由于單環管、雙環管和地表雙管處理的灌溉定額一樣，因此總耗水量相差不大。香梨各生育期總的耗水量，除了與生育期內香梨的耗水能力相關外還與生育期的時間長短有關，各灌水技術處理中，盡管每個生育期內不同處理間香梨耗水量存在差別，但各處理在整個生育期內的耗水量分配規律均呈雙峰曲線變化。2年試驗結果顯示：香梨從萌芽期剛開始生長，由于花前水常采用大水漫灌，所以耗水量較大；進入花期后，為保證坐果率，不灌水，一般耗水量較小；坐果及果實膨大期是香梨的第2個需水高峰期，由于時間最長，因此這個時期總的耗水量達到整個生育期耗水量的最大峰值。進入果粒成熟期后，隨著灌水的減少，香梨在這個時期的耗水量也隨之減少。從總耗水量上看，對照由于采用大水漫灌，因此總耗水量最大，2012和2013年分別為1 168.8和1 413.9 mm，其次是地表雙管處理，2年分別為791.3和763.7 mm，單環管和雙環管處理總耗水量最低，分別為751.3和739.7 mm。這表明與環管處理相比地表雙管減少了總耗水量，其中單環管和雙環管與地表雙管處理相比，總耗水量分別減少了5.1%和3.1%。

2.3 不同灌水技術對香梨植株生長的影響

從圖3可以看出，枝條長度呈升降升降的變化趨勢，這是由于剪枝所致。2年的變化趨勢大體一致，2012年4月20日至5月20日，枝條迅速增長，6月5日和7月26日由于田間管理進行剪枝，各水分處理的枝條長度均減小，但進入6月份后，枝條生長開始減緩。2013年，枝條生長變化與2012年相同，由于監測的時間不同，從6月中旬開始，香梨進入坐果和果實膨大期后，枝條生長更迅速，平均增長速度為0.5 cm/d。對比2012和2013年不同灌水技術下香梨植株生長變化可發現，對照的植株生長量始終大于單環管和雙環管及地表雙管，原因是對照灌水量最大，而單環管和雙環管處理的枝條長均小于對照，雖然灌溉制度相同，但是由于毛管布置方式不同，從而影響了香梨植株生長。

2.4 不同灌水技術對香梨品質、產量的影響

從表2可以看出，2012年對照除可溶性固形物含量、可溶性糖含量和糖含量最高外，其他指標均處中上水平。單環管處理除糖含量、可溶性糖含量和可溶性固形物含量高于地表雙管處理外，其余指標均低于地表雙管處理。2013年的香梨品質指標中，雙環管處理除在可溶性固形物含量和硬度上低于對照外，其他指標均為最高，地表雙管處理在硬度和可溶性固形物含量上低于對照。對比可發現，在香梨各品質指標中，各灌水技術處理并沒有一致規律性，但雙環管處理在多數品質指標上最優。

產量是最終評判灌水技術優劣的依據，對比分析各種灌水技術處理香梨的產量是優選灌水技術的重要依據。從圖5可以看出，2012年，對照的產量為20.7×103 kg/hm2，地表雙管處理為27.2×103 kg/hm2，比對照高出31.6%，單環管處理為27.7×103 kg/hm2，比對照高出34.2%。2013年，由于受花前期氣候影響，花期較短，坐果率較低，導致最后產量普遍較低，對照的產量為7.1×103 kg/hm2，雙環管和地表雙管處理產量分別為11.6×103和8.2×103 kg/hm2，分別比對照高出63.0%和15.5%。對比2012和2013年產量可以看出， 2013年產量較低，可能是受年初凍害影響，在4月份花期時開花較少，導致坐果偏少，從而使產量較低，但對比2012和2013年各年灌水技術處理可以看出，2013年雙環管處理相比地表雙管和對照產量更高。

3 結論

2012、2013年設定不同微灌灌水技術試驗處理，對香梨土壤含水量、植株生長勢及產量品質進行測定，對比分析表明，環管處理采用單環管和雙環管的毛管布置方式，在整個土層深度上的土壤含水量低于地表雙管和對照，與對照和地表雙管相比，平均低14.8%和9.5%；在耗水量上，對照最大，環管處理相比地表雙管減少了總耗水量，其中單環管和雙環管與地表雙管處理相比，總耗水量分別減少了5.1%和3.1%；在生理特征上，對照植株生長量同樣最大，而在品質上，三者之間差異較小，并沒有一致變化規律。產量在不同灌水技術處理下的差異較大， 2012年，地表雙管處理的產量為27.2×103 kg/hm2，比對照（20.7×103 kg/hm2）高出31.6%，單環管處理為27.7×103 kg/hm2，比對照高出34.2%；而在2013年，由于受花前期氣候影響，花期較短，坐果率較低，導致最后產量普遍較低，雙環管和地表雙管處理產量分別為11.6×103和8.2×103 kg/hm2，分別比對照（7.1×103 kg/hm2）高出63.0%和15.5%。

從各項指標對比分析的結果可以確定，在雙環管的布置方式下，內圈環管直徑100 cm、外圈環管直徑200 cm、滴頭間距30 cm、滴頭流量3.2 L/h的處理在香梨長勢及產量等指標上優于滴頭間距30 cm、滴頭流量3.2 L/h的單環管及地表雙管的布置方式。

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