滴灌條件下黑土水分濕潤特征及對大豆產量的影響*

劉偉卓，董守坤，趙恩龍，龔振平**，馬春梅，劉麗君

（1.東北農業(yè)大學農學院，哈爾濱 150030；2.黑龍江省科技成果轉化中心，哈爾濱 150001）

干旱是限制作物生長的主要因素之一。我國干旱半干旱區(qū)面積約占全國土地面積的52.5%[1]，黑龍江省是全國春旱發(fā)生頻率最高的地區(qū)之一，發(fā)生春旱的頻率高達70%左右。近年來，夏季干旱也時有發(fā)生，且水資源分布極不平衡，年際間降水量變化較大，嚴重影響了黑龍江的農業(yè)生產。

滴灌是解除干旱最有效的措施，滴灌必須使作物根區(qū)得到充分的水，一般情況下作物根系體積的1/3～3/4應得到充分濕潤[2]。大豆根重、根長多集中于0～20c m土層[3]，根系以植株為中心向外展開，滴灌使20c m土層和植株一側的區(qū)域得到充分濕潤，就可以基本達到灌溉的目的。

為了明確黑土條件下土壤水分濕潤特征，本試驗進行滴灌模擬試驗，以試驗結果為依據設置了110c m大壟滴灌模式，研究滴灌對大豆產量的影響，并分析其效益，以期為大豆高產栽培提供一定的理論依據和實踐經驗。

1 材料與方法

滴灌模擬試驗：試驗在東北農業(yè)大學阿城試驗基地進行，試驗以玻璃吊瓶和靜脈輸液管為工具模擬水分滴灌，用輸液器控制水分速度，試驗用水量為1600m L，分為兩組，一組滴定速度為320m L/h，另一組為355m L/h，滴定后0h和18h（次日）測定水平和垂直擴散距離，重復3次。根據土壤水分擴散距離確定壟上雙行大豆的行距。

大田試驗：試驗在東北農業(yè)大學阿城試驗基地進行，設置常規(guī)壟寬65c m和壟寬110c m，壟上雙行種植大豆。采用貼片式滴灌帶，管徑16m m，毛管滴頭間距20c m，單管雙行滴灌方式。壟寬65c m的大豆雙行間距為12c m，分為不灌水和滴灌2個處理；壟寬110c m的大豆雙行間距為40c m，分為不灌水和滴灌2個處理；共4個處理，每個處理3335m2（5畝），品種為黑農48，種植密度為25萬株/h m2，滴灌處理根據天氣條件進行灌水2次，每次灌水20m m，灌水量為13.3t，常規(guī)田間管理。

2 結果與分析

2.1 滴灌條件下土壤水分濕潤特征

在自然降雨時，通常認為降雨量10m m時為有效降雨量，為了明確水分在土壤中的濕潤特征，試驗以玻璃吊瓶和靜脈輸液管為工具模擬滴灌。第一組滴定速度為320m L/h，耗時5.0h，測量濕潤土壤表面直徑和深度；滴灌結束時，濕潤土壤表面直徑為38c m，中心深度為16c m；次日（18h）土壤表面直徑為42c m，中心深度為19c m（見表1、圖1）。第二組滴灌速度為355m L/h，耗時4.5h，測量濕潤土壤表面直徑和深度；滴灌結束時，濕潤土壤表面直徑為38c m，中心深度為17c m；次日（18h）土壤表面直徑為42c m，中心深度為19c m（見表1、圖1）。根據研究，滴灌必須使20c m土層和植株一側的區(qū)域得到充分濕潤，才可以基本達到灌溉的目的。因此，為滿足雙行大豆滴灌時能夠使大豆根區(qū)得到充分的水分，大豆植株距離滴灌點應該為20c m左右，即大豆雙行之間的距離應≤40c m。

2.2 滴灌對大豆產量的影響

根據以上依據，建立了大豆大壟雙行滴灌模式，其大壟底寬110c m，壟頂寬70c m，壟高20c m，壟上雙行大豆間距40c m，滴灌毛管放在2行大豆中間，距大豆的距離為20c m。在遇到干旱時進行灌水，2009年灌水2次，每次灌水20m m。

試驗產量效果見圖2。不灌溉條件下，65c m傳統(tǒng)壟作處理大豆產量為190.3kg/667m2，110c m大壟大豆產量為188.3kg/667m2，二者產量沒有顯著差異；滴灌條件下，65c m傳統(tǒng)壟作處理大豆產量為272.3kg/667m2，110c m大壟種植的大豆產量為261.3kg/667m2，二者產量也沒有顯著差異。65c m傳統(tǒng)壟作滴灌處理與不灌溉處理相比，產量增加82.0kg/667m2，增幅為43.1%，差異達到極顯著水平；110c m大壟滴灌處理與不灌溉處理相比，產量增加73.0kg/667m2，增幅為38.8%，差異達到極顯著水平；110c m大壟滴灌處理與傳統(tǒng)壟作不灌溉處理相比，產量增加71.0kg/667m2，增幅為37.3%，差異達到極顯著水平。

表1 滴灌土壤水分擴散特征

由此可見，灌溉能夠極顯著增加大豆產量，110c m大壟滴灌模式與65c m傳統(tǒng)壟作效果相同。

2.3 滴灌條件下大豆效益分析

大豆滴灌的投入情況見表2，在具備水源工程條件下，110c m大壟滴灌模式和65c m傳統(tǒng)壟作滴灌模式當年投入分別為426.5元/667m2、531.5元/667m2，每年平均投入134.8元/667m2、204.8元/667m2，鋪設滴灌管的人工費、水電費50.0元/667m2，合計年均投入184.8元/667m2、254.8元/667m2。灌溉可以使大豆單產穩(wěn)定在220～260kg/667m2，較目前大豆平均單產（130kg/667m2）提高90～130kg/667m2，大豆價格國家保護價4.0元/kg計算，110c m大壟滴灌模式增加的收入為175.3～335.3元/667m2，65c m小壟滴灌模式增加的收入為105.3～265.3元/667m2，110c m大壟滴灌模式效益明顯高于65c m小壟滴灌模式。

圖1 滴灌結束時及次日的濕潤距離

圖2 不同處理條件下大豆產量比較

表2 大豆滴灌的投入情況

由此可見，灌溉能夠極顯著增加大豆產量，110c m大壟雙行滴灌模式效益明顯高于傳統(tǒng)壟作，因此，在生產上可以大力推廣。

3 結論

試驗結果表明，點源供水條件下黑土水分擴散半徑約為20c m，中心深度為20c m；滴灌條件下，壟上雙行大豆間距離以≤40c m為宜。以此為依據，建立了大豆大壟雙行滴灌模式，壟底寬為110c m，壟頂寬70c m，大豆雙行間距40c m；與不灌溉相比，該模式下大豆產量達到261.3kg/667m2，產量增加73.0kg/667m2，增幅為38.8%，其效益明顯大于65c m傳統(tǒng)壟作。

［1］顧賀.地面不同壟溝形式對土壤水分的影響[J].草原與草坪,2012,32(5):1-6.

［2］張振華,蔡煥杰,郭永昌,等.滴灌土壤濕潤體影響因素的實驗研究[J].農業(yè)工程學報,2002,18(2):17-20.

［3］崔毅.農業(yè)節(jié)水灌溉技術及應用實例[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.