寧夏引揚黃灌區密植作物小麥滴灌帶合理設計及布設參數優化

靳韋 陳永偉 夏學智 王昊 卜建華 楊飛 楊桂麗 馬文禮

摘要 為明確寧夏引揚黃灌區密植作物小麥滴灌帶的最優鋪設方案，采用4因素3水平正交試驗，研究不同滴灌帶布設參數對小麥生長發育、產量構成因素和滴灌帶成本投入的影響，確定小麥滴灌帶田間鋪設間距、滴頭流量、灌水量等指標。結果表明，滴灌帶在60、80 cm鋪設間距下，土壤滴灌濕潤寬度可以相接，滿足小麥密植種植作物的需水要求，且同一鋪設間距下滴灌帶垂直方向不同距離小麥生長指標（株高、葉綠素含量）和穗粒數無顯著差異;滴灌管帶鋪設間距為80 cm的3個處理平均收獲穗數明顯高于其他處理，其產量整體上也高于其他鋪設間距處理。滴頭流量太大不利于小麥產量的提升，其中滴頭流量2.0和3.0 L/h有利于提高小麥產量。灌水量越小，平均收獲穗數減少越明顯，其產量也越低;對比不同滴灌帶鋪設用量投入成本，鋪設間距80 cm的處理優于其他處理，有利于節約成本。

關鍵詞 密植作物;滴灌帶;布設參數

中圖分類號 S275.6文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2021）07-0203-05

Abstract In order to clarify the optimal layout plan of drip irrigation belt for the denselyplanted wheat in the Yellow River Irrigation Area in Ningxia，the fourfactor，threelevel orthogonal experiment was taken to investigate the effects of different layout parameters of drip irrigation belt on the growth，yield components and cost input of drip irrigation belt，and determine the paving space， dripper flow， irrigation volume and other indices of drip irrigation belt of wheat. The results showed that when the paving space of drip irrigation belt was 60 or 80 cm， the wet width of soil drip irrigation could be connected，the water requirements of denselyplanted wheat. The growth indices（plant height， chlorophyll content） and the number of grains per spike of wheat at different distances in the vertical direction of drip irrigation belt at the same laying spacing had no significant difference. When the paving space was 80 cm， the average number of harvested spikes in the three treatments was obviously higher than that in other treatments，the yield was higher than that in other treatments with different paving space. Too large dripper flow was indeed adverse to the increase of wheat yield，while dripper flow at 2.0 and 3.0 L/h was? favorable for the increase of wheat yield. The lower the irrigation volume was，the more obvious the decrease of the number of harvested spikes was，the lower the yield was. When the cost for the paving of drip irrigation belts was compared， a paving space of 80 cm has an advantage over other situations， which was favorable for saving cost.

Key words Denselyplanted crops;Drip irrigation belts;Layout parameters

作者簡介 靳韋（1988—），女，陜西西安人，助理農藝師，碩士，從事作物高效節水栽培研究。*通信作者，高級農藝師，碩士，從事作物高效節水栽培研究。

滴灌方式旨在提高水分利用效率，從而達到節水、增產的目的，特別是在干旱缺水地區，滴灌技術的應用對于緩減水資源短缺問題顯得尤為重要[1]。寧夏地處西北干旱荒漠地區，水資源缺乏，發展節水灌溉技術是該地區緩解水資源供需矛盾的重要途徑。目前，寧夏高效節水灌溉技術已大面積推廣，其中滴灌是一種被廣泛應用的節水灌溉技術，從以前的高經濟價值設施農業向經濟價值較低的大田農業發展，存在生產成本和水分高效利用等問題[2-4]。目前，寧夏引揚黃灌區小麥等密植作物高效節水發展比較緩慢，小麥等密植作物田間滴灌帶布設不合理、滴灌帶成本較高是較大的限制因素[5]。目前，關于小麥等密植作物田間滴灌系統布設鮮有研究，其中滴灌帶鋪設間距有少量報道。新疆生產建設兵團相關研究表明，小麥等密植作物滴灌帶鋪設間距從60 cm到90 cm不等[6-7]。據調查寧夏地區一般鋪設間距在60 cm，鋪設間距在90 m以上理論上可以節省1/3的成本，而且新疆建設兵團和寧夏地質條件不一樣[8-12]，需進一步研究。合理的田間滴灌系統布設可以有效提高水分利用效率和灌水質量，從而最大限度地發揮滴灌這一新型灌水技術的節水、增產作用[1]。針對寧夏引揚黃灌區滴灌水肥一體化條件密植作物小麥滴水不均、滴灌帶用量較大等突出問題，筆者通過設置不同組合滴灌帶鋪設間距、滴頭流量、滴頭間距和額定灌水量的4因素3水平正交試驗，研究不同滴灌帶布設參數水平對密植作物小麥滴灌入滲下土壤水分濕潤寬度、小麥生長發育、產量構成因素和滴灌帶成本投入的影響，以期為寧夏引揚黃灌區密植作物小麥田間滴灌帶合理設計參數的確定及田間合理布設提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗區位于銀川市西南14 km平吉堡六隊，地理位置106°01′E，38°24′N，海拔1 120 m。該地區年平均年降水量169 mm，無霜期約130 d，日照時數3 039.6 h，年平均氣溫8.5 ℃，活動積溫3 298.1 ℃。供試作物為寧夏春小麥“寧春50”。前茬作物為小麥，地力條件均勻一致。土壤類型為淡灰鈣土，土壤質地為輕壤土，土壤肥力中等偏下，鹽堿程度輕。試驗地0～20 cm土壤基礎肥力如下：有機質含量12.21 g/kg，全氮含量0.80 g/kg，全磷含量0.52 g/kg，堿解氮含量34.11 mg/kg，速效磷含量19.29 mg/kg，速效鉀含量84.25 mg/kg，pH為7.70。

1.2 試驗設計

試驗為4因素3水平正交試驗設計（表1），共計9個處理（表2），重復3次。種植方式為條播，灌水方式為滴灌水肥一體化方式，供試滴灌帶采用內鑲貼片式，壁厚2 mm。各處理施肥水平一致，施肥量為N 241.5 kg/hm.2，P2O5 174.0 kg/hm.2，K2O 144.0 kg/hm.2。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 濕潤半徑寬度測定。以滴灌帶為中心，滴灌結束24 h后使用直尺測定濕潤半徑寬度。

1.3.2 生長指標測定。以滴灌帶不同鋪設間距為準，測定不同處理滴灌帶滴頭垂直方向0、30、40、50 cm小麥葉綠素含量、株高和成熟期穗粒數，其中葉綠素含量使用日本柯尼卡美能達SPAD-502PLUS便攜式葉綠素儀測定，株高使用直尺測定。

1.3.3 收獲穗數和產量測定。小麥成熟時每小區收獲1 m.2測定平均收獲穗數和產量。

1.4 數據統計與分析

使用Excel 2010和SPSS 22.0軟件進行數據整理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤濕潤半徑寬度對比

從表3可以看出，60、80、100 cm 3種滴灌管帶鋪設間距滴灌結束24 h后，60和80 cm土壤濕潤半徑寬度可以相接，滿足密植作物小麥的需水要求。鋪設間距為100 cm的3個處理中，處理⑧濕潤半徑寬度最大（47.4 cm），與鋪設間距為100 cm滴灌帶所需的濕潤半徑寬度50 cm相差2.6 cm，表明鋪設間距100 cm的滴灌模式不適用于小麥種植。極差分析結果表明，滴頭流量2.0 L/h，滴頭間距60 cm，不利于增加滴灌條件下水分的橫向擴散;灌水量3個水平間濕潤半徑寬度差異顯著，且灌水量越大，濕潤半徑寬度越大（表4）。

2.2 滴灌帶垂直方向不同距離小麥葉綠素含量對比

由表5可知，對比不同處理滴灌帶垂直方向不同距離小麥葉綠素含量，滴灌帶鋪設間距60、80 cm下各處理不同距離（0、30、40 cm）小麥葉綠素含量無明顯差異;滴灌帶鋪設間距100 cm下的處理⑦和⑨滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥葉綠素含量與滴灌帶垂直方向40、50 cm存在極顯著差異，處理⑧滴灌帶垂直方向0、30、40 cm小麥葉綠素含量與滴灌帶垂直方向50 cm存在極顯著差異。這表明在滴灌帶流量額定壓力（0.1 MPa）下肥料隨著滴灌不能運移或者較少運移到40和50 cm，這就使得葉綠素含量較低，說明不同鋪設間距下滴灌帶最多只能鋪設80 cm。

2.3 滴灌帶垂直方向不同距離小麥株高對比

從表6可以看出，對比不同處理滴灌帶垂直方向不同距離小麥株高，滴灌帶鋪設間距60 cm下各處理不同距離（0、30 cm）小麥株高無顯著差異;滴灌帶鋪設間距80 cm下處理④滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥株高與滴灌帶垂直方向40 cm存在顯著差異;處理⑤和⑥小麥長勢均勻，株高無顯著差異;滴灌帶鋪設間距100 cm下的處理⑦、⑧、⑨滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥株高與滴灌帶垂直方向40、50 cm差異極顯著，且滴灌帶垂直方向40與50 cm小麥株高差異顯著。這表明在滴灌帶流量額定壓力（0.1 MPa）下肥料隨著滴灌無法運移或者較少運移到40和50 cm，這就使得滴灌帶垂直方向40、50 cm小麥長勢低，說明滴灌帶不同鋪設間距下最大只能鋪設80 cm。

2.4 滴灌帶垂直方向不同距離小麥穗粒數對比

由表7可知，對比不同處理滴灌帶垂直方向不同距離小麥穗粒數，滴灌帶鋪設間距60、80 cm下各處理不同距離（0、30、40 cm）小麥穗粒數無顯著差異;滴灌帶鋪設間距100 cm下處理⑨滴灌帶垂直方向0、30、40 cm小麥穗粒數與滴灌帶垂直方向50 cm存在顯著差異，處理⑦和⑧滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥穗粒數與滴灌帶垂直方向40、50 cm存在顯著差異，表明在滴灌帶流量額定壓力（0.1 MPa）下肥料無法運移到或者較少運移到40和50 cm，這就使得滴灌帶垂直方向40和50 cm穗粒數較少，說明滴灌帶不同鋪設間距下最大只能鋪設80 cm。

2.5 不同處理對小麥產量構成因素和平均收獲穗數的影響

從表8可以看出，對比同一滴灌帶鋪設間距下不同灌水量對小麥收獲穗數的影響，鋪設間距100 cm下最小灌水量375 m.3/hm.2的處理⑨平均收獲穗數顯著低于其他處理，處理⑨平均收獲穗數分別比處理⑦和⑧減少105.00萬和43.95萬/hm.2。

極差分析表明，試驗設置的4個因素（鋪設間距、滴頭流量、滴頭間距、灌水量）均對小麥平均收獲穗數產生影響，其中鋪設間距80 cm各處理下平均收獲穗數整體上高于鋪設間距60、100 cm。當滴頭流量為4.0 L/h時，平均收獲穗數最小;灌水量越小，平均收獲穗數減少越明顯（表9）。

2.6 不同處理對小麥產量的影響

從表10可以看出，對比試驗設置的4個因素對小麥產量的影響，其中滴頭間距的3個水平（40、50、60 cm）對小麥產量的影響無顯著差異，其他3個因素（鋪設間距、滴頭流量、灌水量）均對小麥產量產生影響。對比不同滴灌帶鋪設間距下小麥產量，鋪設間距80 cm下小麥產量高于鋪設間距60、100 cm;對比不同滴頭流量下小麥的產量，滴頭流量2.0和3.0 L/h下小麥產量高于滴頭流量4.0 L/h，表明滴頭流量2.0和3.0 L/h的滴頭可延長滴灌時間，保證肥水的充分運移和滲透，有利于提高小麥產量;同一間距下不同處理產量與灌水量呈負相關（表11）。因此，處理⑨（鋪設間距100 cm、滴頭流量4.0 L/h、灌水量375 m.3/hm.2）產量最低，為7 899.0 kg/hm.2。

2.7 滴灌帶投入對比分析

從表12可以看出，滴灌帶鋪設間距與滴灌帶用量成反比，滴灌帶鋪設間距越大，滴灌帶用量越少，滴灌帶費用越少。對比不同鋪設間距處理滴灌帶平均用量，鋪設間距100 cm用量最大，鋪設間距60 cm處理用量最小，但結合前面分析結果可知，鋪設間距為100 cm處理不適用于小麥種植生長和產量提升，因此予以排除。對比滴灌帶鋪設間距80和60 cm滴灌帶用量和費用，滴灌帶鋪設間距80 cm處理比滴灌帶鋪設間距60 cm處理滴灌帶用量減少4 167.00 m/hm.2，折合費用減少625.05元/hm.2，表明滴灌帶鋪設間距80 cm有利于節約成本。

3 結論與討論

3.1 討論

通過設置不同的滴灌帶鋪設間距、滴頭流量、滴頭間距和額定灌水量的4因素3水平正交試驗，測定不同處理滴灌帶土壤濕潤寬度和小麥生長性狀。滴灌帶流量額定壓力（0.1 MPa）下，對比不同間距滴灌帶土壤濕潤寬度以及滴灌結束24 h后土壤水分遷移規律，鋪設間距為60和80 cm土壤水分濕潤鋒可以相接，而鋪設間距為100 cm肥水不能有效到達邊行，表明60和80 cm鋪設間距時可滿足小麥密植種植作物需水要求。對比不同處理與滴灌帶垂直方向不同距離小麥生長指標（株高、葉綠素）和產量構成因素中穗粒數，滴灌帶鋪設間距起主導影響因素，滴灌帶鋪設間距100 cm下滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥葉綠素、株高、葉面積、穗粒數與鋪設間距40、50 cm存在顯著差異，表明在滴灌帶流量額定壓力（01 MPa）下，肥料隨著滴灌不能運移或者較少運移到40和50 cm，這就使得邊行小麥葉綠素含量較少，說明滴灌帶不同鋪設間距下最大只能鋪設80 cm。

收獲穗數是產量的構成因素之一，研究表明在收獲穗數、穗粒重、產量構成因素中，收獲穗數占據主動地位，收獲穗數越多，往往為高產打下基礎。該試驗結果表明，滴灌管帶鋪設間距為80 cm處理收獲穗數明顯高于其他處理，其產量整體上也高于其他鋪設間距處理。對比滴頭流量與產量的關系，同一間距下不同處理小麥產量與滴頭流量呈負相關，滴頭流量太大不利于小麥產量提升，滴頭流量2.0和3.0 L/h的滴頭可延長滴灌時間，保證肥和水的充分運移和滲透，有利于提高小麥產量，因此滴頭流量不宜超過3.0 L/h。對比灌水量與收獲穗數、產量的關系，灌水量越小，平均收獲穗數減少越明顯，其產量也越低，因此灌水量不宜小于30 m.3。

通過對比不同滴灌帶鋪設用量投入成本，鋪設間距為80 cm優于其他處理，滴灌帶鋪設間距80 cm處理比滴灌帶鋪設間距60 cm處理滴灌帶用量減少4 167.00 m/hm.2，折合費用減少625.05元/hm.2，表明滴灌帶鋪設間距為80 cm有利于節約成本。

3.2 結論

對于寧夏引揚黃灌區小麥滴灌系統，滴灌帶流量額定壓力0.1 MPa的條件下，適合的滴灌帶鋪設間距最大不能超過80 cm，以70～80 cm為宜;滴頭流量不能超過3.0 L/h，以2.0 L/h或3.0 L/h為宜;灌水量不能小于30 m.3，且以30 m.3左右為宜，可滿足小麥密植作物需水要求，可達到節本增效的目的，有利于提高小麥產量。以上滴灌帶鋪設方案是基于該試驗條件得出的數據，試驗數據還需進一步驗證，實際運用中需結合土壤條件、土壤水分遷移的觀測確定。

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