河西綠洲林果業(yè)灌溉制度研究

王文娟，王以兵，丁 林

(甘肅省水利科學(xué)研究院，蘭州 730000)

現(xiàn)代林業(yè)具有強(qiáng)大的生態(tài)功能、經(jīng)濟(jì)功能和社會功能。只有加快民勤地區(qū)林果產(chǎn)業(yè)發(fā)展，才能充分體現(xiàn)林業(yè)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)功能，為實(shí)施生態(tài)安全戰(zhàn)略，構(gòu)筑綠色生態(tài)屏障，建立完善的生態(tài)防護(hù)體系和繁榮的生態(tài)文化體系提供物質(zhì)保障，最大限度地滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對林業(yè)建設(shè)的多種需求，實(shí)現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。民勤縣的生態(tài)縣情決定了農(nóng)業(yè)發(fā)展必須走節(jié)水、高效、集約化道路，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)、資源的循環(huán)利用。隨著石羊河流域重點(diǎn)治理規(guī)劃的深入推進(jìn)，全縣可供種植的土地資源越來越少，寄希望于擴(kuò)大種植面積而獲得更多農(nóng)業(yè)收入的外延式發(fā)展途徑已不符合科學(xué)發(fā)展觀的要求，充分考慮生產(chǎn)系統(tǒng)的效率及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，從調(diào)整結(jié)構(gòu)入手，大力發(fā)展林果產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)自然資源持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)，完全符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的內(nèi)在要求。通過發(fā)展節(jié)水灌溉，可促進(jìn)發(fā)展優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)農(nóng)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)在甘肅省水利科學(xué)研究院民勤節(jié)水農(nóng)業(yè)暨生態(tài)建設(shè)試驗(yàn)示范基地進(jìn)行，試驗(yàn)站位于河西走廊北部，石羊河流域下游的民勤縣大灘鄉(xiāng)(東經(jīng)103°36′，北緯39°03′)。平均海拔1 400 m，多年平均降雨量為110 mm左右，年蒸發(fā)量2 644 mm，日照時數(shù)在3 010 h以上，地下水埋深18～25 m，全年無霜期210 d，屬大陸性荒漠干旱區(qū)。土壤參數(shù)：質(zhì)地為沙壤土，0～60 cm土層干密度1.48 g/m3，田間持水率θf=24%，速效鉀179 mg/kg，速效磷72 mg/kg，有機(jī)質(zhì)13%，液態(tài)氮含量11 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)處理與農(nóng)藝措施

試驗(yàn)作物為紅棗、枸杞、葡萄，試驗(yàn)面積為0.183 hm2。灌水方式為溝灌、滴灌、小管出流。參照“民勤縣紅棗栽培標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)規(guī)范”、“民勤縣枸杞栽培標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)規(guī)范”、“民勤縣釀造葡萄栽培標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)規(guī)范”的要求，確定紅棗定植株距為2 m、枸杞和葡萄均為1 m，3種苗木的定植行距均為3 m，定植方向?yàn)槟媳毕颉?/p>

試驗(yàn)以灌水方式和灌溉水量做處理因子，其中灌水方式設(shè)3個水平，分別為溝灌(N1)、滴灌(N2)、小管出流(N3)；灌水定額設(shè)3個水平，分別為對照灌水量CK(T1)、80%CK(T2)、60%CK(T3)、50%CK(T4)。灌水時間相同。處理采用裂區(qū)布置方式，主因素為灌水方式，副因素為灌水定額，共9個處理(見表1)，3次重復(fù)，27個小區(qū)。每個小區(qū)寬度為3 m，長度為17 m、小區(qū)面積0.003 3 hm2。按照每個樹種的不同株行距設(shè)計(jì)，共栽植苗木853株(其中紅棗171株、枸杞343株、葡萄341株)。除灌水外，施肥等其他農(nóng)藝措施與當(dāng)?shù)貙?shí)際一致。

表1 林果灌溉試驗(yàn)設(shè)計(jì) m3/hm2

1.3 測定項(xiàng)目與方法

(1)土壤含水量。在每次灌水前后及生育階段的始末，于第二重復(fù)內(nèi)各小區(qū)選擇兩個取樣點(diǎn)，分10層(10、20、30、40、50、60、70、80、90和100 cm處)取土，烘干法測定土壤水分。

(2)作物株高與莖粗。每次灌水后，在各小區(qū)隨機(jī)取樣3株，用鋼卷尺測定株高，用游標(biāo)卡尺測定節(jié)間長度、莖粗。

(3)作物耗水量(ETc)。根據(jù)灌溉試驗(yàn)規(guī)范，作物耗水量ETc用水量平衡法計(jì)算。

ETc=I+ΔW+P-R-D

(1)

式中：ETc為作物耗水量，mm；I為灌水量，mm；ΔW為階段土壤含水量變化量，mm；P為有效降雨量，mm；R為地表徑流，考慮到試驗(yàn)地地勢平坦，試驗(yàn)期間無徑流發(fā)生，故R=0；D為滲漏量，根據(jù)對土壤含水量的測定，60 cm深處沒有滲漏，故D=0。

則上式變?yōu)椋?/p>

ECc=I+ΔW+P

(2)

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對葡萄、枸杞、紅棗土壤分布的影響

圖1為枸杞的各處理在整個生育期內(nèi)的各層土壤平均含水率變化圖?？傮w來看，N1條件下的土壤含水率變化幅度最大，90 cm處各處理土壤含水率無明顯差異，200～50 cm處土壤含水率變化最活躍。各處理受近期灌水的影響，均呈增-減-增的趨勢，呈“S”曲線，且50～60 cm處土壤含水率最大；T1呈先增后減的趨勢，60 cm處土壤含水率最大，且大于其他處理。是因?yàn)門1處理50 cm處水分緩慢向80 cm處入滲，同時又通過毛管作用傳導(dǎo)水分到土面供蒸發(fā)，且50～60 cm處枸杞根系較發(fā)達(dá)，植株自身耗水也較快。T2和T3處理都呈類似T1處理趨勢，50～60 cm處含水率最大，且T2>T3>T4，因80%CK灌水定額>60%CK>50%CK造成?？傮w來看，含水率N1>N2>N3，說明溝灌條件下對植株的生長狀況較好，滴管條件次之，小管出流條件下最低，可能是因?yàn)樾」艹隽鞴嗨绞较庐a(chǎn)生地面徑流，造成地面蒸騰增加，引起水量損耗。葡萄與紅棗土壤水分情況類似枸杞。

圖1 不同處理對枸杞土壤含水率的影響

2.2 不同處理對葡萄、枸杞、紅棗株高、莖粗的影響

研究林果的株高與莖粗規(guī)律對林果的生長發(fā)育與果實(shí)品質(zhì)有很重要的意義。以枸杞新梢生長量為例，增長快慢用來衡量植株的生長發(fā)育及營養(yǎng)生長狀況，見圖2。

由圖2可以看出，枸杞新梢增長速率呈“單峰型”生長趨勢，從4月8日至5月10日之間新梢增長比較緩慢，從5月10日至6月8日增長速率達(dá)到最高值，日均生長量高達(dá)1.38 cm，6月8日以后新梢生長速率逐漸減小；就灌水方式而言，溝灌條件下T1處理新梢增長速率在4月8日至8月15日內(nèi)明顯高于其他處理，其次是T2處理和T3處理，滴管條件下T1處理與T2處理新梢增長量差別不明顯，說明T2處理較T1處理節(jié)水20%對新梢增長影響不大。整體來看，新梢增長量與灌水量之間呈現(xiàn)正相關(guān)性。

2.3 不同處理對葡萄、枸杞、紅棗土壤耗水量的影響

圖3為葡萄在整個生育期內(nèi)土壤耗水量的變化規(guī)律，由圖3可知，各處理的耗水量從灌水初期4月26日到6月20時段內(nèi)均呈下降趨勢，原因是抽蔓期植株生長加快，葉面積迅速增長，植株?duì)I養(yǎng)生長較旺盛，蒸騰蒸發(fā)量均較大；6月20日至7月20日，植株?duì)I養(yǎng)生長速度減慢，且此生育期時長較短，生育期耗水量較少；漿果膨大期，營養(yǎng)生長和生殖生長共同發(fā)育，至7月20日，生殖生長達(dá)到巔峰，植株需水量大幅提高，耗水急劇加強(qiáng)；之后至9月10日，植株的生理活動開始減慢，耗水量逐漸減小。溝灌條件下葡萄的量較滴管和小管出流大，原因是溝灌條件下土壤表面的蒸騰量增加，滴管次之，小管出流蒸騰量最少。枸杞與紅棗土壤耗水量情況類似葡萄。

圖2 不同處理對枸杞新梢增長量的影響

圖3 不同處理對葡萄土壤耗水量的影響

3 討 論

土壤中的水、肥、氣、熱等環(huán)境條件對作物的生長發(fā)育起著決定性作用，這4個因素相互影響、相互制約。本試驗(yàn)研究表明，N1條件下的土壤含水率變化幅度最大，90 cm處各處理土壤含水率無明顯差異，200～50 cm處土壤含水率變化最活躍。T1呈先增后減的趨勢，60 cm處土壤含水率最大，且大于其他處理。這與柴向斌[1]的研究結(jié)果一致，與本研究結(jié)果不同的是，不同處理?xiàng)l件對葡萄0～60 cm土層含水率影響較明顯，可能是因?yàn)檠芯康貐^(qū)不同，導(dǎo)致土壤質(zhì)地不同。目前水肥調(diào)控對林果土壤含水率分布的研究較少，還有待于進(jìn)一步考證?？傮w來看，含水率N1>N2>N3，說明溝灌條件下對植株的生長狀況較好，滴管條件次之，小管出流條件下最低，可能是因?yàn)樾」艹隽鞴嗨绞较庐a(chǎn)生地面徑流，造成地面蒸騰增加，引起水量損耗。這與馮耀祖[2]的研究結(jié)果一致。

枸杞新梢增長速率呈“單峰型”生長趨勢，5月10日至6月8日增長速率達(dá)到最高值，日均生長量高達(dá)1.38 cm，6月8日以后新梢生長速率逐漸減?。痪凸嗨绞蕉?，溝灌條件下T1處理新梢增長速率在4月8日至8月15日內(nèi)明顯高于其他處理，其次是T2處理和T3處理，滴管條件下T1處理與T2處理新梢增長量差別不明顯，說明T2處理較T1處理節(jié)水20%對新梢增長影響不大。整體來看，新梢增長量與灌水量之間呈現(xiàn)正相關(guān)性[3]。

葡萄在整個生育期內(nèi)土壤耗水量的變化規(guī)律，各處理的耗水量從灌水初期4月26日到6月20時段內(nèi)均呈下降趨勢，原因是抽蔓期植株生長加快，葉面積迅速增長，植株?duì)I養(yǎng)生長較旺盛，蒸騰蒸發(fā)量均較大；6月20日至7月20日，植株?duì)I養(yǎng)生長速度減慢，且此生育期時長較短，生育期耗水量較少；漿果膨大期，營養(yǎng)生長和生殖生長共同發(fā)育，至7月20日，生殖生長達(dá)到巔峰，植株需水量大幅提高，耗水急劇加強(qiáng)；之后至9月10日，植株的生理活動開始減慢，耗水量逐漸減小[4]。溝灌條件下葡萄的量較滴管和小管出流大，原因是溝灌條件下土壤表面的蒸騰量增加，滴管次之，小管出流蒸騰量最少[5,6]。

4 結(jié) 語

灌水量和灌水方式是影響林果土壤水分與株高莖粗以及產(chǎn)量與品質(zhì)的兩大重要因子。在該試驗(yàn)條件下，采用80%T1灌水量處理對林果土壤水分和株高無顯著影響，而60%T1和50%T1灌水量處理則影響明顯。采用溝灌條件灌水方式對林果各個指標(biāo)的影響明顯，而滴管條件和小管出流條件對其影響不明顯。綜合考慮不同灌水量與不同灌水方式對林果土壤水分與株高莖粗的影響，本研究初步認(rèn)為，采用80%T1灌水量及N1(溝灌)灌水方式條件下，干旱區(qū)林果業(yè)影響較為明顯，適宜在生產(chǎn)中推廣引用。

[1] 柴向斌. 蓄水單坑水肥灌施條件下水氮運(yùn)移分布規(guī)律試驗(yàn)研究[D].太原:太原理工大學(xué),2011.

[2] 馮耀祖.滴灌施肥條件下全球紅葡萄水肥耦合效應(yīng)研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2006.

[3] Ismail S M, Ozawa K, Khondaker N A. Influence of single and multiple water application timings on yield and water use efficiency in tomato[J]. Agricultural Water Management, 2008,95(2):116-122.

[4] 馬福生,康紹忠,王密俠,等.調(diào)虧灌溉對溫室梨棗樹水分利用效率與棗品質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,22(1):37-43.

[5] Rawson H M, Turner N C. Irrigation timing and sun flowers[J]. Irrigation Science, 1983,(4):167-175.

[6] 張志亮. 灌水和施氮對果樹幼苗水分傳輸和耗水規(guī)律的影響[D].陜西楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2008.