臨汾汾西灌區(qū)龍子祠泉冬小麥非充分灌溉模式初探

楊 業(yè)

(山西省臨汾市汾西水利管理局,山西臨汾 041000)

水資源不足已成為制約農(nóng)業(yè)和整個國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要因素,隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,工業(yè)和城市用水進(jìn)一步增加,農(nóng)業(yè)用水會更趨緊張,在這種形勢下,非充分灌溉必然成為解決農(nóng)業(yè)用水的最終選擇。

非充分灌溉模式就是在有限的灌溉水量條件下,為獲取最佳的產(chǎn)量目標(biāo),對灌水時間和灌水定額進(jìn)行最優(yōu)分配的優(yōu)化灌溉模式。為探索這種模式,本單位進(jìn)行了三年的田間試驗。

1 汾西灌區(qū)簡介

龍子祠泉位于山西省臨汾市堯都區(qū)金殿鎮(zhèn)龍祠村西,隸屬臨汾市汾西水利管理局管理,據(jù) 1955-2007年統(tǒng)計資料,多年年平均流量為 4.92 m3/s,最大為 8.39 m3/s,最小為2.85m3/s。該泉不僅要保證 0.6萬 hm2土地面積的灌溉,而且還擔(dān)負(fù)著臨汾市工業(yè)和城市用水的任務(wù)。

2 冬小麥需水量與降雨量、地下水補給量的比較

冬小麥所需要的水分主要來源于灌水、降水、地下水,在制定作物灌溉制度時,首先應(yīng)進(jìn)行需水量、降水量、地下水補給量的比較,以便把有限的水量用在既是作物對水分最敏感的需水期(臨界期),又是降水和地下水補給量較少的關(guān)鍵灌水期。龍子祠泉灌區(qū)冬小麥多年平均需水量、降水量、地下水補給量見表 1。

由表 1可知,在當(dāng)?shù)刈匀粭l件下,降水量與地下水補給量不能滿足冬小麥的需水要求,缺少約 300mm,在進(jìn)行供需水量平衡計算時,還應(yīng)考慮播前的土壤有效儲水量,大量試驗表明：1m土層內(nèi)的有效儲水量(其值為 80%田持與凋萎系數(shù)之差)約 120 mm,平衡結(jié)果尚缺 180 mm。晚秋、冬季、早春的降水和土壤中的有效儲水,基本能滿足冬小麥拔節(jié)前的需水要求,缺水主要表現(xiàn)在拔節(jié)期、抽穗期及灌漿期。

表1 龍子祠泉灌區(qū)冬小麥多年平均需水量、降水量、地下水補給量比較表

2 冬小麥非充分灌溉模式試驗設(shè)計

2.1 試區(qū)概況

該試驗在本單位試驗田中進(jìn)行,(地址：臨汾市堯都區(qū)劉村鎮(zhèn)東宜村西),地處東徑 111°18′38″,北緯 36°06′00″,海拔449.00 m,多年平均降水量 468.5 mm,水面蒸發(fā)(20 cm口徑)1 765.6mm,年平均氣溫 12.6℃,日照時數(shù) 2 686.0h,土質(zhì)為中壤土,肥力中等,干容重 1.42 g/cm3,田間持水率25.7%,有機(jī)質(zhì) 0.367%,含氮 0.0 104%,含磷 0.018%,含鉀 0.051%,地下水埋深平均 2～3 m,耕作制度為冬小麥 -夏玉米一年兩作,施肥管理水平較高。

2.2 冬小麥非充分灌溉灌水指標(biāo)

有關(guān)冬小麥灌水指標(biāo)的試驗,全國各地試驗站都已取得了較多的數(shù)據(jù)和資料,但大多數(shù)是在充分灌溉條件下取得的,數(shù)值也偏高,不適用于非充分灌溉。經(jīng)大量試驗表明：在灌足底墑水的情況下,當(dāng)拔節(jié)期的灌水指標(biāo)降至田持的 55%～60%,灌漿期降至田持的 50%～55%,冬小麥仍可獲得 6 t/hm2的較高產(chǎn)量,與充分灌溉的處理相比只減產(chǎn) 3%～5%。

2.3 處理設(shè)計

該試驗采用小區(qū)和大田相結(jié)合的方法,小區(qū)面積 6.6 m2(3.33 m×2m),設(shè)有防雨棚,每個處理重復(fù) 3次,大田面積每個處理 333m2,重復(fù) 2次。根據(jù)非充分灌溉灌水指標(biāo),灌水模式的試驗處理設(shè)計見表2 。

該試驗采用小區(qū)和大田相結(jié)合的方法,小區(qū)面積 6.6 m2(3.33m×2m),設(shè)有防雨棚,每個處理重復(fù) 3次,大田面積每個處理 333m2,重復(fù) 2次。根據(jù)非充分灌溉灌水指標(biāo),灌水模式的試驗處理設(shè)計見表2 。

表2 冬小麥非充分灌溉模式試驗處理設(shè)計表 mm

3.4 試驗結(jié)果

我們根據(jù)提出的灌溉模式進(jìn)行了三年的田間試驗,試驗結(jié)果見表3 ,由表3 可知：全生育期內(nèi)灌水 2次的處理 3(拔節(jié)期 90mm+灌漿期 60 mm)較為理想,平均耗水量為352.4 mm,產(chǎn)量達(dá)到 6.05 t/hm2,與四水的處理 1和三水的處理 2相比,產(chǎn)量雖減少 0.15和 0.16 t/hm2,減產(chǎn)率為 2.36和 2.56%,耗水量卻減少了 133和 81mm,水分生產(chǎn)率最高。

在僅灌一水的 4、5、6、7四個處理中,以拔節(jié)期間灌水的處理 5最為理想,耗水量 326.5 mm,產(chǎn)量 4.933 t/hm2,水分生產(chǎn)率為 1.51 kg/m3。

表3 2000～2003年冬小麥非充分灌溉模式試驗結(jié)果

4 結(jié)論

根據(jù)三年試驗結(jié)果,得出了冬小麥非充分灌溉模式。該模式以拔節(jié)期為界將冬小麥的整個生育期分為兩個階段,在足墑播種的情況下,拔節(jié)期前不灌水,此階段冬小麥的需水量完全來自降水和土壤中的有效儲水,把灌溉的水量用在拔節(jié)期以后。該模式適用于平水年,豐水年、枯水年可酌情增減灌水次數(shù)及灌水定額。

在生產(chǎn)實踐中應(yīng)注意以下 3點。

4.1 灌足底墑水

龍子祠泉灌區(qū)冬小麥播種時間在 10月上旬,該時期降水較少,一般年份均需造墑播種,使 1m土層內(nèi)土壤含水率達(dá)到田持的 80%以上,足墑播種主要考慮以下原因：

1)足墑播種有利于小麥出苗

根據(jù)多年試驗資料分析：1 m土層土壤含水率為田持的80%～85%時,小麥種子出苗最好且出苗整齊、均勻健壯。

2)足墑播種有利于冬前分蘗

在正常播種情況下,冬小麥于播后 7天出苗,此后半個月開始分蘗,再后半個月為分蘗高峰,試驗結(jié)果表明：當(dāng)冬前分蘗的含水率為田持的 70% ～80%時,單株分蘗多,植株生長壯。

3)足墑播種有利于根系發(fā)育

小麥根系發(fā)育有兩個高峰期,一個是冬前分蘗期,另一個是拔節(jié)期,試驗結(jié)果表明：當(dāng)土壤含水率在 60%～70%田持時,最有利于小麥根系發(fā)育,在此范圍內(nèi),含水量越少,根扎得越深,最深可達(dá) 2 m。

4)播前灌水有儲水灌溉的作用

播種前,若 1 m土層的平均含水率在 80%田持以上時,該土層能儲存 120mm的有效水量。這些水分既可保證小麥正常出苗、分蘗和根系發(fā)育,又可保證返青期時作物的需水。

底墑水可在前茬作物收獲前進(jìn)行灌水,以爭取時間早播種,播前灌水定額一般為 90mm,要求灌水均勻。

圖1 冬小麥非充分灌溉模式簡圖

4.2 確保拔節(jié)水

進(jìn)入拔節(jié)期以后,冬小麥由營養(yǎng)生長為主轉(zhuǎn)為營養(yǎng)生長和生殖生長并進(jìn)時期,生長速度加快,生長發(fā)育中心轉(zhuǎn)入以莖、葉、穗為主的階段,光合作用的產(chǎn)物主要用于莖、葉、穗的生長。此期間若發(fā)生水分虧損,不僅穗數(shù)減少,而且穗粒數(shù)顯著減少。同時又值降水稀少季節(jié),降水和地下水補給已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足冬小麥的生長需要,因此應(yīng)適時灌水。據(jù)多年試驗資料分析：拔節(jié)初期土壤水分應(yīng)稍低一些,以使小麥桿臂增厚、提高抗伏力,在拔節(jié)中期,當(dāng) 1m土層含水率降至 55%～60%田持時,進(jìn)行灌水較為適宜,灌水定額不宜超過90 mm,因地下水位平均為 2.3m,否則會引起深層滲漏,造成水肥流失、污染地下水源。

4.3 輕澆灌漿水

灌漿期是冬小麥爭取籽粒飽滿的關(guān)鍵時期。試驗觀測表明：灌漿高峰期一般在小麥揚花 15天左右,此階段是小麥功能葉片光合作用最強最活躍的時期,又是氣溫高、空氣干燥、葉面蒸騰強烈時期,此時作物對水分的需求仍較強烈,一般情況下,在此時期都應(yīng)進(jìn)行灌水,灌水定額一般為 60 mm,若灌水定額過大,易造成作物貪青、晚熟甚至減產(chǎn)。

[1]陳玉民,郭國雙,等.中國主要作物需水量與灌溉.水利電力出版社,1995.

[2]山西省水利局.陜西省水科所.灌溉試驗操作方法,1979.