北疆春小麥滴灌毛管布置模式優(yōu)化試驗(yàn)研究

雷呈剛　張薈薈

(1.新疆新潤灌溉工程有限公司， 新疆 烏魯木齊　830002；

2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所， 新疆 烏魯木齊　830000)

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北疆春小麥滴灌毛管布置模式優(yōu)化試驗(yàn)研究

雷呈剛1張薈薈2

(1.新疆新潤灌溉工程有限公司， 新疆 烏魯木齊830002；

2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所， 新疆 烏魯木齊830000)

【摘要】通過不同毛管布置模式下北疆春小麥滴灌試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，拔節(jié)期、抽穗期是春小麥兩個(gè)需水關(guān)鍵期，一管四行(13cm+20cm、18cm+20cm)模式能夠顯著提高春小麥抽穗期的耗水模系數(shù)； 小麥株高基本呈現(xiàn)出隨毛管間距增大而降低的趨勢(shì)，增大毛管間距將對(duì)植株整齊度產(chǎn)生不利影響； 一管六行模式(10cm+10cm +20cm、15cm +15cm +20cm)降低春小麥單穗粒數(shù)、千粒重，勢(shì)必造成減產(chǎn)，而一管四行模式(13cm +20cm、18cm +20cm)下春小麥產(chǎn)量雖略有降低，但基本能夠保產(chǎn)，且能夠取得較高的經(jīng)濟(jì)效益，其中“18cm +20cm”模式經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)。本研究綜合分析認(rèn)為，該地區(qū)滴灌春小麥采用一管四行模式(18cm +20cm)比較適宜，經(jīng)濟(jì)效益最大。

【關(guān)鍵詞】北疆； 春小麥； 滴灌毛管； 布置模式

新疆地處我國西北內(nèi)陸的亞歐大陸中部，屬典型的干旱灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。長(zhǎng)期以來，干旱缺水嚴(yán)重阻礙著該區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，水資源嚴(yán)重匱乏與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的矛盾愈演愈烈。滴灌作為當(dāng)今最先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，已成為該區(qū)解決缺水問題的主要途徑之一，因其優(yōu)秀的節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)、改善作物及果實(shí)品質(zhì)的特點(diǎn)，越來越受到農(nóng)場(chǎng)及廣大農(nóng)民的青睞[1-3]。

小麥滴灌技術(shù)可以充分利用有限的水資源，促進(jìn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種發(fā)揮其增產(chǎn)潛力和品質(zhì)優(yōu)勢(shì)，有效緩解新疆水資源的緊張狀況，穩(wěn)定和保持小麥的有效供給和持續(xù)發(fā)展，在新疆糧食安全戰(zhàn)略中占有突出的地位[4-5]。目前，對(duì)于小麥滴灌方面的研究，多數(shù)學(xué)者更關(guān)注灌溉制度對(duì)小麥的水分利用效率(water use efficiency，WUE)、生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響[6-8]，并多采用單一的小麥行距、毛管間距，忽略了小麥不同行距、毛管間距對(duì)研究成果的影響。本文通過布置不同小麥行距、毛管間距，開展毛管布置模式對(duì)滴灌春小麥耗水規(guī)律、生長(zhǎng)及產(chǎn)量影響研究，并對(duì)不同毛管布置模式下小麥的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為該區(qū)小麥滴灌技術(shù)工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于新疆畜牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)部旱生牧草原種基地，地理位置為東經(jīng)86°37′41.32″、北緯44°14′08.47″，海拔504m。土壤pH值8.64，有機(jī)質(zhì)10.3%，全氮0.063%，全磷500mg/kg，全鉀1.96%，有效磷2.9mg/kg，堿解氮35mg/kg，水溶性鹽分中量3.61 g/kg，年平均氣溫6.7℃，無霜期170天，年平均降水量160mm。

1.2試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)供試春小麥品種為“昌春7號(hào)”，該品種抗折能力強(qiáng)、灌漿速度快，生育期約90天。按播種量360kg/hm2進(jìn)行人工條播(3月5—15日)。翻耕前施基肥：磷肥600kg/hm2，鉀肥150kg/hm2，尿素75kg/hm2，有機(jī)肥15000kg/hm2，4葉期開始隨水施尿素150kg/hm2。試驗(yàn)所用滴灌管為內(nèi)鑲貼片式，外徑16mm，壁厚0.3mm，滴頭流量1.38L/h，滴頭間距30cm，灌水壓力0.1MPa。

試驗(yàn)共設(shè)置5種春小麥毛管布置模式(見表1)，均按照“寬窄行”布置，滴灌帶布置在寬行中部，每種模式重復(fù)三次。試驗(yàn)采用相同的灌溉制度，春小麥全生育期灌水11次，灌溉定額250m3/畝，見表2。

表1　春小麥毛管布置模式　單位：cm

表2　春小麥灌溉制度　單位：m3/畝

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤水分采用取土烘干法測(cè)定，每隔7天測(cè)定一次，在播種前、降雨后及灌水前后加測(cè)一次，測(cè)定深度為0～100cm，分別在0～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm和80～100cm土層測(cè)定。各處理在距滴灌帶近、中、遠(yuǎn)三處各隨機(jī)選取5株春小麥作為標(biāo)準(zhǔn)株，定期觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)株的株高及葉面積。春小麥成熟后測(cè)定各處理的產(chǎn)量及產(chǎn)量要素(穗粒數(shù)、千粒重)。

2結(jié)果與分析

2.1不同毛管布置模式下春小麥耗水規(guī)律

作物的日耗水強(qiáng)度反映了作物不同生育期的需水情況，是研究作物耗水規(guī)律的重要指標(biāo)。如圖1所示，不同毛管布置模式下春小麥的耗水規(guī)律均呈現(xiàn)出“先增大后減小”的變化趨勢(shì)，且T1處理的日耗水強(qiáng)度始終處于最大。在出苗期，各處理的日耗水強(qiáng)度均最小，且無明顯差異；春小麥的日耗水強(qiáng)度在分蘗期增加約1倍，各處理間差異不大；進(jìn)入拔節(jié)期，各處理的日耗水強(qiáng)度迅速增大至3.2～4.5mm，且T5與其余各處理差距顯著；各處理日耗水強(qiáng)度在抽穗期均達(dá)到峰值，在4.0～5.2mm之間，且各處理之間呈現(xiàn)明顯的“階梯”狀差異；各處理日耗水強(qiáng)度在灌漿期降至2.5～3.0mm，各處理之間無明顯差異?？梢姡喂?jié)期、抽穗期是春小麥兩個(gè)需水關(guān)鍵期，在灌水管理中應(yīng)引起足夠的重視。

圖1　春小麥日耗水強(qiáng)度變化動(dòng)態(tài)

耗水模系數(shù)反映了作物各生育期耗水量占全生育期總耗水量的權(quán)重程度，是研究作物耗水規(guī)律的重要依據(jù)。圖2為春小麥耗水模系數(shù)的變化動(dòng)態(tài)，從中可以看出，各處理的耗水模系數(shù)變化規(guī)律和日耗水強(qiáng)度相似，在抽穗期達(dá)到最大為40～45mm，且T2、T3最大，并與T1、T4、T5差異顯著。可見，一管四行(13cm+20cm、18cm+20cm)模式能夠顯著提高春小麥抽穗期的耗水模系數(shù)，對(duì)春小麥抽穗期補(bǔ)水、保證籽粒結(jié)實(shí)具有重要意義。

圖2　春小麥耗水模系數(shù)變化動(dòng)態(tài)

2.2不同毛管布置模式下春小麥生長(zhǎng)及產(chǎn)量情況

不同毛管布置模式下春小麥生長(zhǎng)及產(chǎn)量情況見表3，從中可以看出，不同毛管布置模式對(duì)小麥株高影響的差異比較顯著，基本呈現(xiàn)出隨毛管間距增大而降低的趨勢(shì)。從株高整齊度系數(shù)(變異系數(shù)的倒數(shù)，該值越大，表示指數(shù)越整齊)角度看，T1整齊度系數(shù)最高，說明一管兩行模式(20cm+20cm)有利于提高春小麥植株的整齊度；隨著毛管間距的增大，至一管六行模式(T4、T5)下，整齊度系數(shù)下降了34.1%～49.7%，說明增大毛管間距將對(duì)植株整齊度產(chǎn)生不利影響。不同毛管布置模式下春小麥的葉面積指數(shù)變化較小，各處理間差異不明顯。

產(chǎn)量方面，T1處理的穗粒數(shù)最高，T2、T3較T1分別下降了6.8%、8.4%，降幅較??；T4、T5較T1分別下降了21.6%、33.1%，降幅較大，說明一管六行模式(10cm+10cm+20cm、15cm+15cm+20cm)嚴(yán)重降低春小麥單穗粒數(shù)。T5處理的千粒重最低，較T1下降了32.8%，將對(duì)最終產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響。T1處理春小麥的單產(chǎn)達(dá)最高值7638.55kg/hm2，T2、T3、T4、T5較T1分別降低了2.0%、2.9%、10.3%、19.2%?？梢?，一管兩行模式(20cm+20cm)有利于春小麥產(chǎn)量的提高；一管四行模式(13cm+20cm、18cm+20cm)下春小麥產(chǎn)量略有降低，但基本保產(chǎn)；而一管六行模式(10cm+10cm+20cm、15cm+15cm+20cm)下春小麥單產(chǎn)降幅較大，尤其是“15cm+15cm+20cm”模式，單產(chǎn)降幅近20%，對(duì)春小麥產(chǎn)量造成嚴(yán)重的不利影響。

表3　不同毛管布置模式對(duì)春小麥生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

2.3不同毛管布置模式下春小麥經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

不同毛管布置模式下春小麥經(jīng)濟(jì)效益分析見表4，從中可以看出，各處理成本隨毛管間距的增大而降低，其中T1處理成本最高，T5處理成本最低。其中，材料費(fèi)是決定總成本高低的關(guān)鍵因素，而滴灌帶成本則是決定總成本高低的決定性因素。利潤方面，T3處理的純(凈)收入最高，T2處理次之，T5處理最低。可見，一管四行模式(13cm+20cm、18cm+20cm)下春小麥能夠取得較高的經(jīng)濟(jì)效益，其中“18cm+20cm”模式(T3)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。

表4　不同毛管布置模式下春小麥經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)　單位：元/hm2

注表中材料費(fèi)包括麥種、滴灌帶等材料的費(fèi)用，價(jià)格參照當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)計(jì)算，水費(fèi)0.18元/m3，滴灌帶0.2元/m，春小麥種子價(jià)格按3元/kg計(jì)算，春小麥按官方價(jià)格2.2元/kg計(jì)算。

3結(jié)語

通過不同毛管布置模式下北疆春小麥滴灌試驗(yàn)研究，初步得到不同毛管布置模式對(duì)該地區(qū)滴灌春小麥耗水規(guī)律、生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，并通過投入產(chǎn)出關(guān)系分析評(píng)價(jià)各毛管布置模式的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過研究分析發(fā)現(xiàn)，拔節(jié)期、抽穗期是春小麥兩個(gè)需水關(guān)鍵期，一管四行(13cm+20cm、18cm+20cm)模式能夠顯著提高春小麥抽穗期的耗水模系數(shù)；小麥株高基本呈現(xiàn)出隨毛管間距增大而降低的趨勢(shì)，增大毛管間距將對(duì)植株整齊度產(chǎn)生不利影響；一管六行模式(10cm+10cm+20cm、15cm+15cm+20cm)降低春小麥單穗粒數(shù)、千粒重，勢(shì)必造成減產(chǎn)，而一管四行模式(13cm+20cm、18cm+20cm)下春小麥產(chǎn)量雖略有降低，但基本能夠保產(chǎn)，且能夠取得較高的經(jīng)濟(jì)效益，其中“18cm+20cm”模式經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)。

滴灌毛管成本是影響滴灌總成本的主要因素，不同的毛管配置模式成本差別較大。隨著毛管間距的增大，滴灌帶消耗量和成本隨之降低，相應(yīng)的產(chǎn)量也會(huì)受到一定影響而出現(xiàn)降低的趨勢(shì)。如何尋求滴灌投入與產(chǎn)出的最佳結(jié)合點(diǎn)，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益是當(dāng)前節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中亟待解決的科學(xué)問題。本研究綜合分析認(rèn)為，該地區(qū)滴灌春小麥采用一管四行模式(18cm+20cm)比較適宜，經(jīng)濟(jì)效益最大。而土壤質(zhì)地、土地平整度及地域氣候等因素對(duì)春小麥毛管配置模式的影響，尚需進(jìn)一步研究。

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Research on spring wheat drip capillary arrangement mode optimization experiment in northern Xinjiang

LEI Chenggang1, ZHANG Huihui2

(1.XinjiangXinrunIrrigationEngineeringCo.,Ltd.,Urumqi830002,China;2.XinjiangAnimalHusbandryAcademyGrasslandResearchInstitute,Urumqi830000,China)

Abstract：Spring wheat drip experiments under different capillary arrangement modes are studied. It is discovered that jointing stage and heading stage are two critical periods of water consumption for spring wheat. One pipe is responsible for four lines (13cm + 20cm, 18cm + 20cm), which can prominently improve water consumption mode coefficient of spring wheat during heading stage. Wheat plant height basically shows the trend of decreasing with the increase of capillary spacing. Increase of capillary spacing will be harmful to plant uniformity. One pipe is responsible for six lines (10cm + 10cm + 20cm, 15cm + 15cm + 20cm), which can reduce grain quantity per spike and single panicle of spring wheat, thereby it must reduce output reduction. Output of spring wheat under one-pipe-four-lie mode (13cm + 20cm, 18cm + 20cm) will be slightly reduced, but the yield can be basically maintained with higher economic efficiency, wherein the economic benefits of ‘18cm + 20cm’ mode can be the optimal. In the study, it is believed that through comprehensive analysis one-pipe-four-line mode (18cm + 20cm) is more suitable for the drip spring wheat in the region, which can achieve the maximum economic benefits.

Key words：northern Xinjiang; spring wheat; drip capillary; layout mode

中圖分類號(hào)：TV93

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1005- 4774(2016)01-0041-04

DOI:10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.01.012