多年生牧草地埋式滴灌綜合節(jié)水技術(shù)集成模式研究

白巴特爾，鄭和祥，李和平，張 松(中國水利水電科學(xué)研究院牧區(qū)水利科學(xué)研究所，呼和浩特 010020)

0 引 言

目前，我國水資源供需矛盾日益突出 。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和生態(tài)等用水單位中，農(nóng)業(yè)用水量約占全國總用水量的70%以上，其中灌溉用水占農(nóng)業(yè)用水的90%以上；然而灌水技術(shù)整體水平有待提高，灌溉水利用系數(shù)和水分生產(chǎn)率較低[1-3]。因此，農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力較大，發(fā)展節(jié)水灌溉新技術(shù)勢在必行。在該背景下，隨著灌水技術(shù)的進步和灌溉新材料的發(fā)展，地埋式滴灌和痕量灌溉等更具節(jié)水潛力的灌溉技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用，并逐步形成規(guī)模，特別是在缺水的內(nèi)蒙古、新疆和寧夏等地具有較好推廣應(yīng)用前景[4]。

紫花苜蓿屬于多年生豆科牧草，是多年生牧草的最典型代表，是廣大牧區(qū)主要種植的優(yōu)質(zhì)牧草之一，其特點是適應(yīng)性強、分布廣和品質(zhì)好，在牧業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位[5,6]。地埋式滴灌可較好的解決紫花苜蓿等多年生牧草地面滴灌無法解決的難題。首先是機械化操作問題：紫花苜蓿等多年生牧草每年刈割1～3茬，地面滴灌條件下難于對其進行機械化刈割、摟草和打捆[7-9]。其次是滴灌帶更新問題：地面滴灌條件下滴灌帶一般需要每年更新1次，更新成本在2 250元/hm2左右，農(nóng)牧民難于承擔(dān)該項費用。再次是膜下滴灌白色污染問題：地下滴灌無需覆膜，其可以保持表面土壤干燥，減少了表層土壤水分的無效蒸發(fā)，同時提高了地溫，地溫與土壤水分含量成反比，避免了白色污染問題[10]。本文結(jié)合紫花苜蓿等多年生牧草地埋式滴灌灌溉試驗成果，提出紫花苜蓿地埋式滴灌綜合節(jié)水技術(shù)集成模式，成果對提高干旱、半干旱牧區(qū)高效節(jié)水灌溉技術(shù)水平有指導(dǎo)作用。

1 模式構(gòu)成

1.1 模式集成方法

將地埋式滴灌技術(shù)、農(nóng)藝技術(shù)、農(nóng)機技術(shù)、管理技術(shù)有機組合，在多年生牧草實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)中統(tǒng)一整地、統(tǒng)一播種、統(tǒng)一刈割、統(tǒng)一灌溉、統(tǒng)一施肥、統(tǒng)一病蟲害防治的管理，施行規(guī)模化、規(guī)范化、機械化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)作業(yè)，形成多年生牧草地埋式滴灌綜合節(jié)水技術(shù)集成模式，實現(xiàn)牧草節(jié)水節(jié)肥增產(chǎn)提質(zhì)綜合效益。

多年生牧草綜合節(jié)水技術(shù)集成方法：研究優(yōu)選出地埋式滴灌條件下適宜的灌水技術(shù)參數(shù)組合、適宜于多年生牧草種植和管理的農(nóng)機和農(nóng)藝配套技術(shù)、灌水種植管理綜合技術(shù)，并通過進行優(yōu)化組合形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、實用的技術(shù)集成模式。即：地埋式滴灌技術(shù)+農(nóng)機配套技術(shù)+農(nóng)藝配套技術(shù)+種植和灌水管理技術(shù)=多年生牧草地埋式滴灌綜合節(jié)水技術(shù)集成模式，其集成技術(shù)模式路線見圖1。

圖1 技術(shù)集成模式路線圖Fig.1 The route of integrated technology model

1.2 模式集成內(nèi)容

多年生牧草綜合節(jié)水技術(shù)主要集成內(nèi)容包括：地埋式滴灌多年生牧草灌水技術(shù)、適宜于多年生牧草播種鋪管和機械刈割的農(nóng)機機配套技術(shù)、適宜于多年生牧草施肥施藥和病蟲害防治的農(nóng)藝配套技術(shù)、于多年生牧草地埋式滴灌灌水方法的種植和灌溉管理技術(shù)。

其中灌水技術(shù)的主要參數(shù)包括多年生牧草生育期有效降雨量、地埋式滴灌條件下牧草需水量和優(yōu)化灌溉制度；農(nóng)機配套技術(shù)包括多年生牧草播種鋪管一體化技術(shù)、刈割打捆一體化技術(shù)；農(nóng)藝配套技術(shù)主要包括多年生牧草品種篩選、水肥一體化技術(shù)和牧草病蟲害防治技術(shù)；管理技術(shù)要點主要包括多年生牧草各生育期種植管理要點、灌水管理技術(shù)要點和刈割期灌水管理要點等。

2 紫花苜蓿綜合節(jié)水技術(shù)集成模式

對內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂托克前旗昂素鎮(zhèn)牧區(qū)多年生牧草(紫花苜蓿)地埋式滴灌綜合節(jié)水技術(shù)集成模式進行典型設(shè)計。鄂托克前旗位于毛烏素沙地，屬中溫帶半干旱大陸性氣候，其主要特點是降雨稀少、蒸發(fā)強烈，積溫較高，適合于多年生牧草紫花苜蓿等的生長，其多年平均氣溫7.9 ℃，多年平均日照時數(shù)2 957.8 h；多年平均降水量260.9 mm，主要集中在每年的6-8月份，雨熱同季，年平均蒸發(fā)量2 497.6 mm，年平均風(fēng)速2.58 m/s，年平均無霜期150 d，最大凍土深度1.5 m；該地區(qū)土壤砂性強，有機質(zhì)含量很低，土壤十分貧瘠，不利于農(nóng)作物生長，通過紫花苜蓿等多年生牧草的種植可有效改良土壤。

2.1 地埋式滴灌灌水技術(shù)參數(shù)

(1)地埋式滴灌條件下牧草需水量。根據(jù)鄂托克前旗示范區(qū)灌溉試驗成果，對應(yīng)紫花苜蓿每個生育階段計算得出各月份的作物需水量及總需水量見表1。從表1中可以看出：牧草生育期總需水量為409.5 mm；而多年平均有效降雨量為171.0 mm，其灌溉需水量為238.5 mm；其中6、7、8月份牧草需水量最大，占牧草總需水量的63.96%，4月份牧草總需水量最小，占作物總需水量的5.69%。

(2)多年生牧草地埋式滴灌關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。根據(jù)研究區(qū)對比試驗成果，多年生牧草地埋式滴灌采用貼片式滴灌帶，壁厚不小于0.4 mm；滴頭流量不大于2.0 L/h；滴灌帶埋設(shè)深度20～25 cm；滴頭間距30 cm；滴灌帶間距40～60 cm；滴灌帶布設(shè)長度60～80 m；滴灌工作壓力8～10 m。

表1 地埋式滴灌條件下紫花苜蓿需水量 mmTab.1 Alfalfa water requirement in underground drip irrigation

(3)多年生牧草地埋式滴灌推薦灌溉制度。根據(jù)上述紫花苜蓿生育期多年平均有效降水量、灌溉需水量和作物需水量，并結(jié)合該地區(qū)的土壤特性得出平水年紫花苜蓿推薦灌溉制度：每年灌水9次，灌溉定額240 mm；其中4月中旬苜蓿第一茬返青期灌水1次，灌水定額20 mm；5月上下旬紫花苜蓿第一茬各灌水1次，灌水量均為22.5 mm；6月中旬第二茬返青期灌水1次，灌水定額20 mm；6月下旬和7月中旬各灌水1次，灌水量均為22.5 mm； 8月上旬第三茬返青期灌水1次；灌水量20 mm；8月下旬和9月中旬各灌水1次，灌水量均為22.5 mm。

2.2 農(nóng)機配套技術(shù)指標(biāo)

(1)播種鋪管技術(shù)要點。播種前耕深18～20 cm，達(dá)到土地平整，適合播種作業(yè)要求；紫花苜蓿宜采用條播，播量15～22.5 kg/hm2，播種深度1.0～2.0 cm，行距15～20 cm；地埋滴灌實現(xiàn)紫花苜蓿播種、鋪管、施肥一體化，滴灌帶埋深10～20 cm為宜。

(2)刈割打捆技術(shù)要點。采用紫花苜蓿專用機械進行刈割，刈割留茬高度以5～7 cm為宜；刈割后應(yīng)均勻攤開，翻曬1～2 d，牧草含水量降至25%以下時打捆。

2.3 農(nóng)藝配套技術(shù)指標(biāo)

(1)品種篩選。根據(jù)鄂托克前旗的氣候特點和土壤特性，并根據(jù)實際應(yīng)用效果，該地區(qū)推薦使用的紫花苜蓿品種有：草原1號、草原2號、甘農(nóng)2號、巨人和金皇后等。

(2)施肥技術(shù)要點。5月上旬紫花苜蓿第一茬拔節(jié)期結(jié)合滴灌追施尿素75～120 kg/hm2；6月下旬苜蓿第二茬拔節(jié)期結(jié)合滴灌追施尿素75～120 kg/hm2；8月下旬苜蓿第三茬拔節(jié)期結(jié)合滴灌追施尿素75～120 kg/hm2、硝酸鉀45～75 kg/hm2；全年合計：尿素225～360 kg/hm2、施硝酸鉀45～75 kg/hm2。

(3)病蟲害防治技術(shù)。紫花苜蓿的主要病害有苜蓿銹病；可用代森錳鋅0.20 kg/hm2噴霧防治；紫花苜蓿的主要蟲害有苜蓿葉象蟲、苜蓿蚜蟲；苜蓿葉象蟲可用50%二嗪農(nóng)2.25～3 kg/hm2、80%西維因可濕性粉劑1.5 kg/hm2進行藥物防治；苜蓿蚜蟲可用40%樂果乳油1 000～1 500倍液進行化學(xué)防治。

2.4 管理技術(shù)指標(biāo)

(1)播種管理要點。紫花苜蓿苜?？梢詮?-8月全年播種，早播當(dāng)年可以收割1茬，晚播保證安全越冬即可。

(2)灌水管理要點。灌水前提早檢查水源井和滴灌首部的完好情況，做好灌水準(zhǔn)備；苜蓿每次收割后不要立即灌水，3～5 d后灌水較好；收割后第1次灌水不要追肥，第2次灌水時結(jié)合滴灌按定額統(tǒng)一追肥；使用化學(xué)藥物防治后， 半月內(nèi)不可放牧或收割曬制干草。

3 結(jié) 語

(1)將地埋式滴灌技術(shù)、農(nóng)藝技術(shù)、農(nóng)機技術(shù)、管理技術(shù)有機組合，形成“多年生牧草地埋式滴灌綜合節(jié)水技術(shù)集成模式”；主要集成內(nèi)容包括：地埋式滴灌你多年生牧草灌水技術(shù)、適宜于多年生牧草播種鋪管和機械刈割的農(nóng)機機配套技術(shù)、適宜于多年生牧草施肥施藥和病蟲害防治的農(nóng)藝配套技術(shù)、于多年生牧草地埋式滴灌灌水方法的種植和灌溉管理技術(shù)。

(2)通過統(tǒng)一整地、統(tǒng)一播種、統(tǒng)一刈割、統(tǒng)一灌溉、統(tǒng)一施肥、統(tǒng)一病蟲害防治的管理，實現(xiàn)了多年生牧草地埋式滴灌規(guī)?；?、規(guī)范化、機械化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)作業(yè)，達(dá)到了節(jié)水節(jié)肥增產(chǎn)提質(zhì)目標(biāo)。

[1] 仵 峰，宰松梅，叢佩娟.國內(nèi)外地下滴灌研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].節(jié)水灌溉，2004,(1):25-28.

[2] 吳興榮，華根福，莫樹志.新疆北部苜蓿耗水規(guī)律及灌溉制度研究[J].節(jié)水灌溉,2012,(2):38-40.

[3] 曹雪松，李和平，鄭和祥，等.地埋滴灌紫花苜蓿灌水均勻性研究[J]．灌溉排水學(xué)報，2015，34(z1)：72-74.

[4] 胡笑濤，康紹忠，馬孝義.地下滴灌灌水均勻度研究現(xiàn)狀及展望[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2000，18(2):113-117.

[5] 鄭和祥, 李和平, 程滿金.紫花苜蓿中心支軸式噴灌綜合節(jié)水技術(shù)集成模式[J]. 內(nèi)蒙古水利, 2014,(3):11-12.

[6] 黃興法，李光永.地下滴灌技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2002，18(2):176-181.

[7] 程先軍，許 迪，張 昊.地下灌溉技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].節(jié)水灌溉，1999，(4):13-15.

[8] 馬富裕，嚴(yán)以綏.棉花膜下滴灌技術(shù)理論與實踐[M].烏魯木齊：新疆大學(xué)出版社，2002.

[9] 宰松梅，仵 峰，溫 季，等.大田地下滴灌土壤水分分布均勻度評價方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2009，25(12)：51-57,

[10] 何 華，康紹忠，曹紅霞，等．地下滴灌埋管深度對冬小麥根冠生長及水分利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2001,17(6):31-33.