膜下滴灌對(duì)旱地菜豆水分利用和產(chǎn)量的影響

韓彥龍，劉恩科，張 偉，姜春霞，張冬梅，劉化濤，張小寧

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，山西太原030006）

滴灌是一種較為先進(jìn)的灌水方式和節(jié)水灌溉技術(shù)，能減少水分下滲，有效地將水分、養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)阶魑锔?，從而提高水分利用效率[1-2]。地膜覆蓋栽培種植技術(shù)在我國(guó)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)被廣泛應(yīng)用，有增溫保墑、使作物提早成熟、增加產(chǎn)量等作用[3-5]，而膜下滴灌是將先進(jìn)的滴灌技術(shù)與覆膜種植技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，已有的研究和示范推廣顯示，膜下滴灌技術(shù)具有明顯的節(jié)水增產(chǎn)作用[6-7]。結(jié)合集雨蓄水工程，將有限的降水量合理集蓄，再利用膜下滴灌技術(shù)在作物不同生育階段進(jìn)行合理調(diào)配，可實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用[8-9]。

菜豆（Phaseolus vulgaris）在我國(guó)栽培普遍，其在蔬菜生產(chǎn)和供應(yīng)中占有重要地位。因其栽培效益好，在山西省中北部旱地覆膜栽培研究面積較大[10-12]。但目前關(guān)于大田旱地菜豆覆膜栽培多集中于栽培管理技術(shù)方面，覆膜滴灌條件下的旱地菜豆水分高效利用方面的研究尚未見報(bào)道。

本試驗(yàn)在膜下滴灌條件下，研究不同滴灌水量對(duì)旱地菜豆耗水量、水分利用效率和產(chǎn)量的影響，旨在為旱地菜豆膜下滴灌的應(yīng)用提供一定理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2010年5—9月在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心河村旱作節(jié)水試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于山西省太原市陽(yáng)曲縣凌井店鄉(xiāng)河村，海拔1 270 m，年平均氣溫6～7℃，年平均降雨量441.2 mm，年無(wú)霜期120 d。試驗(yàn)地土壤為黃土質(zhì)淡褐土性土，土層深厚。耕作層有機(jī)質(zhì)含量為12.45 g/kg、全氮為 0.69 g/kg、速效磷為 7.93 mg/kg、速效鉀為119.34 mg/kg，容重為1.17 g/cm3。前茬作物為玉米。整地前施 N225kg/hm2，P2O5150kg/hm2，K2O150 kg/hm2作基肥。

1.2 供試材料

供試菜豆品種為天馬95-33架豆王。品種特點(diǎn)是中熟、蔓生、莢至完熟無(wú)筋無(wú)纖維，覆膜種植，株行距0.50 m×0.60 m，每穴1株。嫩莢充分變大，莢內(nèi)略有種子時(shí)為最佳采摘時(shí)期。

滴灌材料是北京綠源塑料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，外徑16mm、壁厚0.6mm、滴頭間距0.3 m，首部安裝水表控制滴灌水量。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理（表1），每個(gè)處理3次重復(fù)，每重復(fù)1個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積5.0 m×4.0 m，隨機(jī)排列。

表1 旱地菜豆不同生育時(shí)期的滴灌水量 m3/hm2

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 土壤水分測(cè)定 每小區(qū)定位地埋中子管，用CPN-503中子儀測(cè)定0～1.8 m內(nèi)每20 cm的土壤層含水量。試驗(yàn)開始后每隔10 d測(cè)定一次，每次滴灌前加測(cè)一次。

根據(jù)水量平衡方程ET＝I＋P－SW（ET為耗水量，I為灌水量，P為降水量，SW為土壤貯水量）計(jì)算耗水量（mm）。根據(jù)方程WUE＝Y(jié)/TET（WUE為水分利用效率，Y為產(chǎn)量，TET為總耗水量）計(jì)算水分利用效率。

1.4.2 降水量測(cè)定 應(yīng)用氣象站自動(dòng)記錄整個(gè)生育期內(nèi)降水量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用DPS和Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌水量對(duì)旱地菜豆各生育階段耗水量的影響

不同階段的耗水量反映各生育期的需水規(guī)律和需水特性[13]。從表2可以看出，不同滴灌水量條件下，旱地菜豆各生育期耗水量不同，且隨著滴灌水量的增加而增大；在旱地菜豆整個(gè)生長(zhǎng)周期中，中后期耗水量高于前期，依次為結(jié)莢盛花期＞始花期＞抽蔓期＞苗期，結(jié)莢盛花期耗水量最大，其中，T5處理耗水最高，達(dá)207.1 mm。這主要是由于旱地菜豆盛莢期正值7月至8月上旬，時(shí)間較長(zhǎng)，植株茂盛，葉片蒸騰強(qiáng)烈，而且開花、結(jié)莢和側(cè)枝抽蔓并進(jìn)，水分和養(yǎng)分需求強(qiáng)烈；在始花期，花芽萌芽開始分化，植株莖蔓營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，耗水量也較高；而抽蔓期和苗期持續(xù)時(shí)間較短，植株相對(duì)嬌小，需水、耗水量較低。說(shuō)明在旱地菜豆生產(chǎn)中，進(jìn)入開花期后尤其是結(jié)莢盛花期是菜豆獲得高產(chǎn)的水分關(guān)鍵期要加大灌水量，而在菜豆生長(zhǎng)前期，耗水量小，可適當(dāng)控制水分供給。

表2 不同滴灌水量下旱地菜豆各生育階段耗水量的變化

2.2 不同滴灌水量對(duì)旱地菜豆總耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率的影響

從表3可以看出，在旱地菜豆整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)，不同滴灌水量處理對(duì)旱地菜豆總耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率的影響差異顯著，且耗水量隨滴灌水量的增加而呈增加的趨勢(shì)，不滴灌水的T0處理總耗水量最少，為273.4 mm；滴灌水量最大的T5處理總耗水量最大，達(dá)364.6 mm，比處理 T1，T2，T3，T4 分別提高 22.8%，20.8%，11.3%，3.8%。從表3還可以看出，不適宜的滴灌水量均不利于產(chǎn)量和水分利用效率的增加，T3處理的水分利用效率和產(chǎn)量均最高，分別達(dá)到80.8 kg/（mm·hm2）和26 456.2 kg/hm2，比其他灌水處理T1，T2，T4，T5的水分利用效率分別提高29.7%，16.8%，11.3%，20.7%，產(chǎn)量分別提高29.1%，15.0%，3.9%，8.6%。

表3 不同滴灌水量下旱地菜豆總耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率

2.3 膜下滴灌條件下，旱地菜豆產(chǎn)量和水分利用效率與總耗水量間的關(guān)系

從圖1可以看出，旱地菜豆產(chǎn)量和水分利用效率與生育期總耗水量之間均呈2次曲線關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.945 8，0.867 4，均達(dá)到0.01極顯著相關(guān)水平；產(chǎn)量和水分利用效率均基本隨著滴灌水量的增加而增加，但當(dāng)灌水量增加到一定值時(shí)，產(chǎn)量和水分利用效率分別達(dá)到極大值，此后滴灌水量繼續(xù)增加，產(chǎn)量和水分利用效率反而下降。

2.4 膜下滴灌條件下，旱地菜豆的日均耗水規(guī)律

從圖2可以看出，旱地菜豆在整個(gè)生育期中對(duì)土壤水分的日消耗強(qiáng)度變化均呈線性增加，不同滴灌量處理下趨勢(shì)相同，從抽蔓后期開始日耗水量明顯增大，日均耗水強(qiáng)度為2.00 mm/d，表明從菜豆抽蔓開始應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)水分供給；到結(jié)莢開花盛期，日平均耗水強(qiáng)度最高，達(dá)4.71 mm/d，此期間菜豆耗水量大，如缺水將會(huì)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生較大的影響。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)通過(guò)研究膜下滴灌條件下不同滴灌量對(duì)旱地菜豆產(chǎn)量、耗水量、水分利用效率的影響，結(jié)果表明，旱地菜豆從抽蔓后期日耗水量開始明顯增大，日均耗水強(qiáng)度為2.00 mm/d；到結(jié)莢盛花期，日平均耗水強(qiáng)度最高可達(dá)4.71 mm/d，并且在旱地菜豆整個(gè)生育階段中，結(jié)莢盛花期耗水量最大，可達(dá)207.1 mm，說(shuō)明旱地菜豆生產(chǎn)中，從抽蔓后期就應(yīng)加強(qiáng)水分管理供給，到結(jié)莢盛花期，應(yīng)加大補(bǔ)灌水量，防止缺水引起對(duì)產(chǎn)量的不利影響。在整個(gè)生育期中，適宜的滴灌水量可得到較高的產(chǎn)量和水分利用效率，滴灌水量為330 m3/hm2時(shí)，產(chǎn)量和水分利用效率均最高，分別達(dá)26 456.2 kg/hm2和80.8 kg/（mm·hm2），此滴灌量可作為旱地菜豆膜下滴灌高產(chǎn)種植的一種指導(dǎo)。

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