滴灌棉田土壤水分運移規律及測墑配水方法研究

蔡利華，貢萬輝*，陳 玲，張玉萍

（兵團第一師農科所，新疆 鐵門關 843300）

滴灌棉田土壤水分運移規律及測墑配水方法研究

蔡利華，貢萬輝*，陳 玲，張玉萍

（兵團第一師農科所，新疆 鐵門關 843300）

本文通過監測滴灌棉花不同生育階段土壤含水量的變化情況，了解當前滴灌模式下不同土壤質地棉田滴灌前后水分運移的規律。結果表明，1膜4行2帶模式下，棉花各階段不同土層水分水平分布均勻。但當前滴灌多是壤土和砂壤土灌水量一樣，第1次灌水時間一樣，壤土水量偏大且滴灌時間偏早，砂壤土滴灌時間偏晚。針對這一現象，筆者提出測墑配水的理念，建立了利用棉花需水規律和土壤含水量計算棉花生育期理論灌水量的方法和公式，利用灌水時間精量灌水的計算公式來確定棉花不同生育階段的灌水量，以達到節水增效的目的。

水分運移；滴灌水量；測墑配水；水深

經過多年的生產實踐，滴灌技術已基本成熟，并廣泛應用于各種作物上，指導著農業生產。但在水資源日益緊張的情況下，有必要進一步開展節水及精量滴灌的研究。本研究通過對大田滴灌棉田生育期含水量的監測，了解現有滴灌條件下棉田水分的運移規律，并通過對棉花需水規律的研究，提出測墑配水和精量滴灌的調控方法，以期對農業生產提供理論指導。

1 試驗方法

1.1 試驗處理

試驗地選在農科所3號地，冬春灌，翻耕深度25 cm，種植品種為新陸中37號，1膜4行2帶，1帶2行，行距配置：20 cm+55 cm+20 cm+70 cm。選擇砂壤土和壤土2個處理，每個處理定20 m2（2幅膜6 m長）做為取樣小區。

1.2 取樣方法

于棉花播前和棉花各生育期取土樣測定土壤含水量。即每個小區在相鄰寬行膜下（行寬55 cm）和膜間裸地（行寬70 cm）分別取土樣。取土深度：0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm、50～60 cm共6個土層。取樣時間：棉花播種前和棉花苗期、蕾期、初花期、花鈴期每次滴灌前和滴灌后24 h。

1.3 測定方法

土壤含水量采用烘干法，土壤容重和田間持水量采用環刀法[1]。

2 結果與分析

2.1 土壤水分水平分布情況

圖1 沙壤土土壤水分分布

圖2 壤土土壤水分分布

對壤土和砂壤土不同土層含水量數據做曲線圖（圖1、圖2）。從圖1、2可以看出，壤土和砂壤土土壤含水量變化趨勢一致，差異不大。說明在1膜4行2帶條件下，棉田0～60 cm土層水分水平方向分布基本均勻，基本滿足橫向分布根系的水分需求。

2.2 壤土水分運移規律

表1 壤土不同時期土壤含水量 g/kg

表2 砂壤土不同時期土層含水量 g/kg

將壤土棉花各生育階段不同層次土壤含水量兩組數據求平均，計算每次灌水的補充水量及灌后的消耗水量。根據棉花根系分布范圍，求各土層平均值，列于表1。

從表1數據可以看出，春灌地播前土壤蓄水充足，6月前各土層含水量無明顯下降趨勢，6月11日隨著氣溫升高和棉花需水量的增加，土壤各層含水量明顯的減少，0～10 cm土層和40～60 cm土層尤為明顯，但仍屬最佳含水狀態，田間棉花長勢穩健，無旱相，可推遲滴水。

6月 15日滴頭水后，0～40 cm含水量升高106.6 g/kg，40～60cm含水量升高171.2g/kg，土壤含水量平均升高128.0g/kg，第1水滴水量450 m3/hm2，水量偏大，此后滴水量在375～450 m3/hm2，土壤一直保持較高的含水量，各層土壤含水量保持在200 g/kg以上。

播種到第1次灌水前，0～40cm土層平均損失水分34.5 g/kg，40～60 cm土層平均損失水分98.9 g/kg，40～60 cm土層失水量高于0～40 cm土層。第1次灌水充分補充了各層土壤含水量，其中50～60 cm土層增補的水量大于0～40 cm。在棉花大量耗水時，這層土壤含水量高，水分向上運動，能及時補充0～40 cm土層土壤水分，可起到調節的作用[2]。

從補水和耗水量數據可以看出，0～40 cm土層平均補充水量為43.7 g/kg，耗水量為39.5 g/kg；40～60 cm土層平均補充水分為57.9 g/kg，耗水量為41.3 g/kg。補水量均大于失水量，棉花田間表現為濕度較大，棉花生長旺，蕾鈴脫落較重。

2.3 沙壤土水分運移規律

由于沙壤土土層結構復雜，40 cm以上土層土質結構復雜，數據無規律可循，在此不做分析，只分析0～30 cm土層的數據。

從表2可以看出，從5月14日至6月8日，各土層含水量均快速下降，5月31日，30 cm以上土層水分為 139.6 g/kg，屬輕度缺水，6月 8日下降到95.5 g/kg，土壤嚴重缺水，田間棉花點片出現旱相。6月8日第1水滴水450 m3/hm2，土層含水量升高到232.7g/kg。6月25日二水前，土壤含水量減少54.8g/kg，土壤水分充足，以后肥水緊跟，土壤含水量保持在160～210 g/kg，0～30 cm土層含水量達田間持水量的80%以上，表明滴灌水量偏大。從平均補充水量和平均消耗水量來看，沙壤土0～30 cm土層補充水量比消耗水量高20.9 g/kg，說明補水充分。但田間局部砂斑出現旱相。應進行局部、短周期、小水量灌溉，以保證棉花關鍵生育時期對水分的需求，提高水分利用率。

3 不同土壤類型適宜含水量

合理的灌水有利于提高棉株結鈴率和成桃率，吐絮期保持較低的土壤含水量，有利于棉桃吐絮成熟。高延軍、裴冬等[3]，孟兆江、卞新明等[4]和貢萬輝[5]等的研究結果表明，土壤含水量苗期宜維持在田間持水量的55%～60%，蕾期維持在田間持水量的65%～70%，花鈴期土壤含水量維持在75%左右，不宜過分供水。吐絮期控制水分供應，土壤含水量維持在田間持水量的55%左右。

《土壤學》[2]中列出了不同土壤田間持水量的參考值：砂壤土一般180 g/kg，壤土一般240 g/kg。由此我們可以得出本試驗棉花田間不同土壤、不同時期土壤適宜的含水量（見表3）。

表3 砂壤土和壤土棉田不同生育期適宜土壤含水量 g/kg

4 測墑精量灌水

測墑是為了確定灌水量。確定棉田生育期灌水量總的原則是計算土壤含水量與相應土質的田間持水量的百分比，從而推導出需要補充的灌水量。通過調整水泵壓力、滴頭流量和灌水時間，準確調節灌水量，從而實現測墑配水。

4.1 計算公式

首先，要了解土壤質地，根據田間持水量[2]確定土壤類型。不同土壤質地的田間持水量標準：砂壤土為12%，砂壤土為18%，輕壤土為22%，中壤土為24%，重壤土為26%，粘土為30%。其次，灌水前，測定土壤體積含水量，與棉田最佳含水量相比，得到需補充的含水量，換算成一定土層的灌水量。最后，用灌水量除以滴灌帶毛管的滴孔數和滴頭流量，得出需要滴水的時間，由此精確控制灌水量。

4.2 應用實例

以本試驗沙壤土為例，6月8日砂壤土試驗點60 cm以上各層土壤平均含水量為72.2 g/kg，而其適宜的范圍應為117～126 g/kg，兩者差44.8～53.8 g/kg，砂壤土容重實測為1.36 g/cm3，需補充的容積含水量為6.09%～7.32%。應用公式（1）可計算出滴灌水量為24～29m3/667m2。試驗用滴灌帶規格為滴孔間距30cm，滴頭流量3.0 L/h，滴灌帶內徑1.6 cm，由此得出滴灌帶滴孔數為2 613個/667 m2，利用公式2可以得出：灌水時間=（24～29）/（2 613×0.003）=3～4 h。

5 小結

本試驗結果表明：（1）1膜4行2帶條件下，棉田0～60 cm土層中水分水平方向分布基本均勻。（2）壤土棉田前期水分耗損少，盛蕾期棉花需水量增加，但土壤各層含水量仍在最佳含水量范圍內，可適當推遲灌頭水。砂壤土棉田現蕾期，土壤含水量就明顯減少，盛蕾期時已出現干旱現象，可適當提前灌水。（3）利用作物生長需水規律和土壤水分運移規律建立測墑精量灌水模式，對農業生產節水增收具有重要的意義。

[1]LY/T1251-1999.森林土壤水溶性鹽分分析[S].

[2]黃昌勇.土壤學（第一版）[M].北京：中國農業出版社，2000，100-102.

[3]高延軍，裴冬，張喜英，等.棉花調虧灌溉效應研究[J].中國生態農業學報，2004，12（1）：136-139.

[4]孟兆江，卞新民，劉安能，等.調虧灌溉對棉花生長發育及其產量和品質的影響[J].棉花學報，2008，20（1）：39～44.

[5]蔡利華，貢萬輝.新疆阿拉爾滴灌棉田栽培技術.中國棉花[J]，2012，39（5）：38-39.

2015—04—06

*

：貢萬輝，男，農藝師。從事棉花大田生產技術指導和玉米引種研究工作。E-mail：2970697269@qq.com。