地下滴灌條件下冬小麥灌溉制度探討

王二英 劉印良 劉思琦

摘 要 為探索適宜河北省中南部地區大田作物高效節水灌溉新模式，有效壓減農業用水量，特別是冬小麥的灌溉用水量，以節水、穩產為目標，開展了冬小麥在地下滴灌模式下的耗水規律試驗研究。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。在對試驗數據進行系統分析的基礎上，提出地下滴灌條件下冬小麥不同年型適宜的灌溉制度，為大田作物發展高效節水灌溉工程的規劃設計提供科學依據。

關鍵詞 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區之一，受季風氣候影響，華北地區約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，而生育期內的降水量只有50～150 mm，灌溉水需求大。在現有農業生產條件下，冬小麥灌溉用水量約占農業灌溉用水總量的70%，是名副其實的農業用水大戶。如何在保證穩產或少量減產（不充分灌溉）的情況下，減少冬小麥的蒸騰蒸發量，實現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。滴灌技術作為現階段最先進的灌溉技術在我國的西北部地區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），節水效果和經濟效益顯著[1-3]。近年來，陜、甘、蒙地區已開始在大田糧食作物的灌溉上推廣應用滴灌技術，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冬小麥滴灌技術，尤其是冬小麥地下滴灌技術仍處于研究階段[6-7]。通過對冬小麥地下滴灌不同灌水量條件下的耗水規律及產量等方面的研究，尋求大田作物地下滴灌的適宜灌溉制度，為華北平原地區糧食作物地下滴灌技術的應用提供理論依據。

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114°26′，場內設有自動氣象場。試驗區土壤屬粉質土，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。

采用大禹節水集團公司生產的內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。小區長25 m、寬5 m，小區間隔離行寬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、千粒質量、抗病性、畝均產量等性狀基本一致。

試驗采取隨機區組設計（見圖1），每個處理3個重復，根據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，總養分≥45%，N-P2O5-K2O=18-22-5，施用量為720 kg·hm-2，生長期內不再追肥。

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

收獲時從每個小區取2.0 m×3.0 m的樣區，并隨機抽取20株測量穗長、每穗粒數、實粒數、千粒質量，千粒質量測量3次取平均值。按樣區測產計算理論產量。

1.2.3 利用土壤含水率計算蒸發蒸騰量

2 結果與分析

2.1 典型年確定

農作物典型年雨量是計算農田蒸發量的依據。因此，在計算農田蒸發量的過程中，首先必須計算農作物典型年降雨量，以確定作物典型年雨量條件下的蒸發量，為制定灌溉計劃，合理調配農業用水提供依據。

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。根據配線法對冬小麥生育期歷年降雨量數據進行處理。經驗曲線如圖2所示，配線結果見圖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 耗水量與產量分析

根據蒸發蒸騰量公式（式2）和考種結果分別計算耗水量和產量，詳見表4。由于處理不同，產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，結果詳見表4。

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

3 結論

根據耗水量與產量相關關系曲線，冬小麥的生長發育與其耗水量之間存在著一個相對產量最高的耗水量，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量將呈現遞減的趨勢。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量的關系，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、孕穗、抽穗開花、灌漿5個時期，灌水次數為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、孕穗、抽穗開花4個時期，灌水次數為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、孕穗、抽穗開花4個時期，灌水次數為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律研究[J].干旱地區農業研究，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].新疆農業科學，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量的影響[J].新疆農業大學學報，2013，36（4）：322-328.

[6] 彭世彰，索麗生.節水灌溉條件下作物系數和土壤水分修正系數試驗研究[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）