覆膜滴灌下枸杞耗水規(guī)律研究

杜宇旭，王建東，鮑子云，張彥群，趙月芬

（1.寧夏固海揚(yáng)水管理處，寧夏 固海 755100；2.中國水利水電科學(xué)研究院水利研究所，北京 100083；3.寧夏水利科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750021；4.北京中水科工程總公司，北京 100083）

覆膜滴灌下枸杞耗水規(guī)律研究

杜宇旭1，王建東2，鮑子云3，張彥群2，趙月芬4

（1.寧夏固海揚(yáng)水管理處，寧夏 固海 755100；2.中國水利水電科學(xué)研究院水利研究所，北京 100083；3.寧夏水利科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750021；4.北京中水科工程總公司，北京 100083）

通過大田枸杞滴灌和傳統(tǒng)畦灌對照處理試驗(yàn)，研究了覆膜滴灌下枸杞耗水規(guī)律、水分利用效率和產(chǎn)量的變化規(guī)律，結(jié)果表明，枸杞覆膜滴灌生育期內(nèi)耗水量相比傳統(tǒng)畦灌平均減少了34%，生育期內(nèi)灌溉定額相比傳統(tǒng)畦灌平均節(jié)約了52%。當(dāng)覆膜滴灌枸杞耗水量為612 mm時(shí)，枸杞的水分效率和干果產(chǎn)量達(dá)到最優(yōu)組合水平。

寧夏；枸杞；覆膜滴灌；耗水量；水分利用效率

1 研究背景

寧夏枸杞一直在寧夏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位，為寧夏優(yōu)勢特色農(nóng)產(chǎn)品中的四大戰(zhàn)略性主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。寧夏中部干旱帶揚(yáng)黃灌區(qū)尤其是中寧枸杞占有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，氣候條件和地質(zhì)條件優(yōu)良，日照時(shí)間長，熱量充足，晝夜溫差大，而且灌區(qū)地面多為清水河灌淤土，土質(zhì)肥沃，加上優(yōu)越的氣候條件，適宜枸杞生長發(fā)育。一直以來，許多種植區(qū)依然沿用傳統(tǒng)的大水漫灌方式，仍然依靠水、肥等資源的大量投入來追求高產(chǎn)，這種種植方式不僅水資源浪費(fèi)嚴(yán)重、水分生產(chǎn)效益低和品質(zhì)差，而且形成了“高水肥-高投入-高產(chǎn)量-低品質(zhì)-低價(jià)格-低效益”的惡性循環(huán)局面，與近年來連續(xù)干旱缺水的現(xiàn)狀，一起成為了制約枸杞產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)民增收的“瓶頸”因素。

因此，針對枸杞開展高效節(jié)水灌溉技術(shù)灌溉制度和耗水規(guī)律的試驗(yàn)研究是十分必要和緊迫的。而目前相關(guān)研究更多關(guān)注的是枸杞品質(zhì)與氣象和土壤環(huán)境因子的關(guān)系［1］，以及虧缺灌溉對枸杞果實(shí)糖積累和蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響等方面的內(nèi)容［2］，一些研究對畦灌和溝灌條件下的枸杞生長與產(chǎn)量進(jìn)行了比較分析［3］，鮮有針對滴灌條件下的枸杞耗水規(guī)律和灌溉制度優(yōu)化的研究成果。

通過大田試驗(yàn)，設(shè)置了4組滴灌試驗(yàn)處理和1組傳統(tǒng)畦灌對照處理，研究了覆膜滴灌不同處理下枸杞耗水規(guī)律、水分利用效率和產(chǎn)量的變化規(guī)律，相關(guān)研究結(jié)論對寧夏地區(qū)枸杞滴灌灌溉定額配置和枸杞節(jié)水優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)高效灌溉制度的制定具有重要理論參考價(jià)值。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)設(shè)在中寧縣大戰(zhàn)場鄉(xiāng)花豹灣村。該區(qū)域地處西北內(nèi)陸，屬典型的中溫帶大陸性干旱氣候，氣候干燥，晝夜溫差大，無霜期多年平均168 d；多年平均降雨量為184 mm，多集中于七、八、九月份；多年平均蒸發(fā)量2 100 mm。試驗(yàn)地塊的土壤類型為砂壤土，容重1.41 m3，田間持水量24%，試驗(yàn)地耕作層（0～40 cm）有機(jī)質(zhì)含量為1.01%，全氮0.56 g/kg，堿解氮64.33 mg/kg、速效鉀318.15 mg/kg、速效磷161.89 mg/kg、pH8.44，土壤全鹽0.34 g/kg。

2.2試驗(yàn)材料與方法枸杞供試品種為5年生寧杞4號，枸杞滴灌耗水規(guī)律試驗(yàn)在2013年4—10月期間進(jìn)行。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的面積為30 m2，采取覆膜滴灌栽植模式，每小區(qū)定植14棵，株×行距為1×3 m，各小區(qū)間以1.2 m寬塑料薄膜分隔開，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的灌水量通過水表（精度0.001 m3）控制。滴灌管平行于枸杞種植方向，鋪設(shè)方式為一行二管，間距為40 cm，滴頭間距為1 m，滴頭流量為4 L/h。試驗(yàn)水源為寧夏固海揚(yáng)黃水，從花豹灣支渠引水到蓄水池，在蓄水池旁設(shè)置獨(dú)立的加壓泵、首部過濾裝置和輸水管網(wǎng)系統(tǒng)，確保試驗(yàn)區(qū)灌溉試驗(yàn)用水。試驗(yàn)管理采取與大田相統(tǒng)一樹形、修剪技術(shù)、施肥種類及方法、病蟲害防治用藥與濃度等［4］。

2013年試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理（含對照處理），每個(gè)處理3次重復(fù)，共15個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，試驗(yàn)小區(qū)設(shè)計(jì)采用隨機(jī)區(qū)組排列。鑒于5年生寧杞4號枸杞的絕大部分根系分布在0～100 cm范圍內(nèi)，各生育期灌水計(jì)劃濕潤層取100 cm，各處理在不同生育期內(nèi)的灌溉定額和灌水次數(shù)如表1所示，其中在果熟期，各試驗(yàn)處理都灌水4次，在其它生育期，各處理的灌水次數(shù)均為1次。對照處理（CK）采用當(dāng)?shù)亓?xí)慣的畦灌灌水方式，灌溉定額參照當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)，生育期內(nèi)的灌溉定額為720 mm，每次灌水量控制在90 mm，共灌水8次。

表1 2013年枸杞灌溉試驗(yàn)處理設(shè)計(jì) （單位：mm）

2.3觀測參數(shù)及方法

（1）降雨量和蒸發(fā)量。降雨量和蒸發(fā)量參照試驗(yàn)地附近試驗(yàn)站監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（2）產(chǎn)量的測定。從第1批枸杞果實(shí)成熟時(shí)開始采摘測定果實(shí)產(chǎn)量，連續(xù)采摘全年果實(shí)。分小區(qū)、選3株進(jìn)行單株定點(diǎn)測定，累計(jì)枸杞產(chǎn)量，根據(jù)單株產(chǎn)量核算單位面積產(chǎn)量。在采果初期、7月中旬、8月上旬，分別實(shí)測枸杞單株干果產(chǎn)量、百粒濕果重、鮮干比等。每次采摘后立即計(jì)測鮮果質(zhì)量，隨后送入烘干房制干，計(jì)測干果質(zhì)量。整個(gè)采摘期結(jié)束后，統(tǒng)計(jì)各品種全年鮮、干果單位面積產(chǎn)量。

（3）水分利用效率。不同處理下枸杞的水分利用效率則是通過式（1）計(jì)算所得：

式中：WUE為水分利用效率，kg/m3；Y為枸杞干果產(chǎn)量，kg/hm2；ETc為枸杞生育期內(nèi)的耗水量，mm，通過水量平衡法計(jì)算得出：

式中：ΔS為計(jì)劃濕潤層100 cm土體生育期內(nèi)首次灌水前和末次灌水后儲(chǔ)水量的變化量，mm，采用取土烘干法確定；P為降雨量，mm；I為灌水量，mm；Wg為地下水補(bǔ)給量，mm，鑒于本試驗(yàn)小區(qū)的地下水埋深較大，Wg可忽略不計(jì)；D為通過地表以下100 cm處的水分滲漏量，mm，D=αI，α與土壤質(zhì)地和灌水量有關(guān)，參考文獻(xiàn)［5-6］關(guān)于α的規(guī)定，α取0.15。

2.4數(shù)據(jù)結(jié)果分析與處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2003作圖和SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1灌水總量、降雨量和蒸發(fā)量2013年4—10月份期間，試驗(yàn)區(qū)的降雨主要集中在6—9月份，4—10月累計(jì)降雨247 mm，其中6—9月份的降雨約占全年總降雨量的88%。試驗(yàn)區(qū)蒸發(fā)量4月10日—10月31日蒸發(fā)總量1 186.6 mm，遠(yuǎn)大于同時(shí)期當(dāng)?shù)氐慕涤炅?。可見，對于寧夏固海地區(qū)，補(bǔ)充灌溉是枸杞能夠豐收的關(guān)鍵。

從各試驗(yàn)處理生育期內(nèi)最終的灌水總量（灌溉定額）分析來看，滴灌T1的灌水總量為277.2 mm，為最少，而對照處理傳統(tǒng)地面畦灌的灌水總量為720 mm，為最多。滴灌處理T1、T2、T3和T4的灌水總量僅為傳統(tǒng)地面畦灌處理灌水總量的38%～58%，言之，滴灌各處理的灌水總量相比地面畦灌而言，平均節(jié)約了52%。

3.2不同處理下枸杞各生育階段耗水規(guī)律就不同處理下枸杞各生育階段耗水規(guī)律而言，結(jié)合表1中各處理不同生育階段的灌溉定額，從表2和圖1中分析可以看出，各生育階段內(nèi)灌溉定額的變化對枸杞生育階段耗水量的影響非常明顯，各處理下枸杞生育階段耗水量基本都隨著該生育階段內(nèi)灌溉定額的增加而增加。各處理下果熟期階段的耗水量最大，占總生育期耗水量的51%～58%范圍之間，其中以對照處理下的耗水量最大，達(dá)到442 mm，顯著高于其它處理。各處理在萌芽期、花蕾期、果實(shí)膨大期、秋果期耗水量差異為：T1＜T2＜T3＜T4＜對照CK。各處理在萌芽期、花蕾期、果實(shí)膨大期和秋果期等耗水量總和占生育期總耗水量的42%～49%之間。可見，枸杞各階段耗水量與該生育階段灌溉定額存在明顯正相關(guān)。

就整個(gè)生育期而言，各處理下枸杞整個(gè)生育期內(nèi)的耗水量依然為T1＜T2＜T3＜T4＜對照CK。對照處理下的枸杞耗水量最大，達(dá)到870 mm，顯著高于其它處理，T1處理下枸杞耗水量為對照處理耗水量的59%，T4處理下枸杞耗水量為對照處理下的76%，枸杞覆膜滴灌生育期內(nèi)耗水量相比傳統(tǒng)畦灌平均減少了34%，這是滴灌局部灌水技術(shù)與農(nóng)藝覆膜集成措施下的綜合節(jié)水效應(yīng)體現(xiàn)。各滴灌處理中，T4處理生育期內(nèi)的耗水量顯著高于其它3個(gè)處理。由此可見，滴灌作為一種局部灌水方式，大大減少了行間棵間蒸發(fā)量，相比傳統(tǒng)的地面灌水方式而言，其節(jié)水的優(yōu)勢還是非常顯著的。

表2 不同處理對枸杞生育期階段耗水量 （單位：mm）

圖1 不同處理下枸杞不同生育期階段耗水量的影響

3.3不同處理下枸杞產(chǎn)量和水分利用效率分析

（1）不同處理下枸杞產(chǎn)量和水分利用效率。從表3可以看出，各處理下的枸杞干果產(chǎn)量存在顯著差異，其中T3處理下的枸杞干果產(chǎn)量最大，達(dá)到近3 900 kg/hm2，顯著高于T1處理。T1處理下的枸杞干果產(chǎn)量最小，為3 422 kg/hm2。對照處理下的枸杞干果產(chǎn)量也顯著高于T1處理。從水分利用效率的角度分析來看，各處理間的枸杞水分利用效率存在顯著差異。其中，T1處理的水分利用效率最高，顯著高于對照處理。T1、T2、T3和T4滴灌各處理間的枸杞水分利用效率沒有顯著差異。

表3 不同處理下枸杞產(chǎn)量和水分利用效率

從試驗(yàn)結(jié)果的角度考慮，綜合考慮枸杞水分利用效率和最終產(chǎn)量，T3處理可以推薦作為寧夏中部干旱帶揚(yáng)黃灌區(qū)枸杞適宜的灌溉制度。

（2）滴灌條件下枸杞耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率關(guān)系。以本次不同滴灌試驗(yàn)處理下的枸杞耗水量ETc（mm）、枸杞干果產(chǎn)量Y（kg/hm2）和水分利用效率WUE（kg/m3）的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行線性回歸分析，建立了枸杞耗水量與產(chǎn)量、枸杞耗水量與水分利用效率之間的線性回歸關(guān)系，如圖2所示。

圖2 枸杞耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率之間的關(guān)系

由圖2可知，枸杞產(chǎn)量以及枸杞水分利用效率與枸杞生育期內(nèi)耗水量之間均呈現(xiàn)二次曲線關(guān)系，且均具有很好的線性回歸相關(guān)性（R2＞0.93），枸杞產(chǎn)量和水分利用效率達(dá)到最大值時(shí)所對應(yīng)的枸杞耗水量是不相同的。枸杞產(chǎn)量與耗水量對應(yīng)的二次曲線關(guān)系為：Y=-0.05ET2c+61.209ETc-14884，對其求最大值可知，當(dāng)耗水量ETc＝612 mm時(shí)，枸杞產(chǎn)量達(dá)到最大值，為3 849 kg/hm2，此時(shí)對應(yīng)的水分利用效率為0.56 kg/m3。對枸杞水分利用效率而言，WUE=-7×10-6ET2c+0.007 4ETc-1.348，同樣對其求最大值可知，當(dāng)耗水量ETc＝529 mm時(shí)，枸杞水分利用效率達(dá)到最大值，為0.61 kg/m3，此時(shí)對應(yīng)的枸杞產(chǎn)量為3 500 kg/hm2。

借助建立的線性回歸模型進(jìn)行分析，當(dāng)耗水量從529 mm增加到612 mm的時(shí)候，枸杞產(chǎn)量從3 500 kg/hm2顯著提高到3 849 kg/hm2，與此同時(shí)，枸杞水分利用效率從0.61減少到0.56，并沒有發(fā)生顯著的降低（表3）。從兼顧枸杞水分利用效率和最終高產(chǎn)的角度考慮，滴灌枸杞生育期最優(yōu)耗水量應(yīng)該在529～612 mm之間。在水分利用效率沒有顯著差異前提下，可著重考慮枸杞的最高產(chǎn)量，因此可認(rèn)為當(dāng)?shù)喂鄺l件下枸杞耗水量達(dá)到612 mm左右的時(shí)候，枸杞的水分效率和產(chǎn)量達(dá)到最優(yōu)組合水平，結(jié)合本次試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)，T3處理的枸杞耗水量為608 mm，其產(chǎn)量和水分利用效率也是所有滴灌試驗(yàn)處理中的最優(yōu)組合。

從以上分析不難看出，無論從試驗(yàn)結(jié)果還是線性回歸分析結(jié)果來看，T3處理可以推薦作為寧夏中部干旱帶揚(yáng)黃灌區(qū)枸杞優(yōu)化適宜的灌溉制度，即滴灌枸杞的優(yōu)化灌溉制度是生育期（不含冬灌）8次水，灌水生育期為萌芽期、花蕾期、果實(shí)膨大期、果熟期和秋果期，灌水次數(shù)分別為1次、1次、1次、4次、1次，除萌芽期為52.5 mm外，其余生育期內(nèi)的每次灌水定額為45 mm，生育期內(nèi)的灌溉定額為367.5 mm，生育期內(nèi)的耗水量為608 mm左右。

4 結(jié)論

（1）滴灌條件下，枸杞生育期內(nèi)耗水量相比傳統(tǒng)畦灌平均減少24%～42%，生育期內(nèi)灌溉定額相比傳統(tǒng)畦灌條件下平均節(jié)約了42%～62%。

（2）滴灌條件下枸杞耗水量為612 mm左右的時(shí)候，枸杞的水分效率和干果產(chǎn)量達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的水平，枸杞生育期（不含冬灌）滴灌8次，生育期內(nèi)的灌溉定額為367.5 mm，耗水量為608 mm左右，可推薦作為寧夏中寧地區(qū)枸杞滴灌適宜的優(yōu)化灌溉制度。

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Study on water consumption characteristics of Chinese wolfberry under mulch drip irrigation

Du Yuxu1，WANG Jiandong2，BAO Ziyun3，ZHANG Yanqun2，ZHAO Yuefen4
（1.Ningxia Guhai Water Pumping Management Office，Guhai755100，China；2.Irrigation and Drainage Department，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100048，China；3.Ningxia Water Rresources Research Institute，Yinchuan 750021，China；4.Beijing IWHR Corporation，Beijing 100048，China）

The ETc，water use efficiency and yield variation of Chinese wolfberry were studied through field drip irrigation and border irrigation，the result showed that the ETcof Chinese wolfberry under mulch drip irrigation was reduced by 34%on average compared with the traditional border irrigation，and saving 52% of irrigation quota compared with the traditional border irrigation.When the ETcof Chinese wolfberry under mulch drip irrigation is about 612 mm，the water efficiency and dried fruit production of Chinese wolfberry reached the optimal combined levels.

Ningxia；Chinese wolfberry；mulch drip irrigation；ETc；water use efficiency

S275.6

：Adoi：10.13244/j.cnki.jiwhr.20140350

11672-3031（2015）03-0166-05

（責(zé)任編輯：王學(xué)鳳）

2014-12-12

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題（2014BAD12B05）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51279211）

杜宇旭（1965-），男，寧夏中寧人，高級工程師，主要從事節(jié)水灌溉技術(shù)研究。E-mail：nxghdyx@163.com

王建東（1978-），男，湖南茶陵人，博士，高級工程師，主要從事節(jié)水灌溉技術(shù)及原理研究。E-mail：wangjd@iwhr.com