高寒干旱區(qū)膜下滴灌甜菜灌溉制度的研究

樊福義，蘇文斌，宮前恒，黃春燕，郭曉霞，任霄云，李智

（內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院特色作物研究所，呼和浩特010031）

高寒干旱區(qū)膜下滴灌甜菜灌溉制度的研究

樊福義，蘇文斌，宮前恒，黃春燕，郭曉霞，任霄云，李智

（內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院特色作物研究所，呼和浩特010031）

通過對高寒干旱區(qū)膜下滴灌甜菜灌溉制度的試驗研究，摸索出在生育期有效降雨量為350mm的正常年份，膜下滴灌綜合效果最好的是生育期灌四水的處理，灌溉定額120m3/667m2（1800m3/hm2），灌水時間為4月20日，6月20日，7月25日，8月30日，其次是灌三水的處理。

甜菜；膜下滴灌；產(chǎn)糖量；水利用率；水生產(chǎn)率

甜菜屬于二年生的草本植物，生育期需水量較多，而內(nèi)蒙古甜菜主要種植在高寒干旱地區(qū)，水資源嚴重缺乏，加之灌水不科學(xué)、灌溉技術(shù)落后和農(nóng)民節(jié)水意識淡薄，造成水資源浪費嚴重，灌溉水利用效率低于40%。膜下滴灌技術(shù)是利用直徑約10mm毛管將水通過管道上的滴頭或孔口輸送到作物根部進行局部灌溉的一種技術(shù)，研究表明滴灌可以使水的利用率提高到90%以上，所以把膜下滴灌技術(shù)用到甜菜種植上是解決干旱地區(qū)水資源不足的有效途徑。

本課題經(jīng)過多年的研究，通過對內(nèi)蒙古高寒干旱地區(qū)膜下滴灌甜菜最適灌水量、灌水時間和生育期需水規(guī)律研究，旨在明確高寒干旱地區(qū)甜菜生育期的需水規(guī)律，為甜菜大田生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間地點和條件

1.1.1 試驗概況 供試甜菜品種：KWS7156丸粒種子。試驗時間是2015年4月20日至10月初，地點在內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院試驗田，位于呼和浩特市南郊，東經(jīng)111°41′，北緯40°49′，海拔1063m。試驗地處于土默川平原，屬于大陸性半干旱氣候。特點是：光照充沛，降雨較少，蒸發(fā)劇烈。冬季漫長而嚴寒，夏季短促而炎熱，年、日溫差大，春秋兩季氣溫變化劇烈，冬春風(fēng)大，時遭寒潮侵襲。雨熱同季，有效積溫較高。土壤類型屬于中壤土，土壤肥力中等。地下水埋深8m。

1.1.2 氣候條件狀況 甜菜整個生育期，從5月初到9月底日照時數(shù)為1600h，有效降雨量350mm，屬于正常年份，≥5℃有效積溫2900℃。

1.1.3 土壤基本情況測定 播種前對試驗地0～40cm土層土壤測定，質(zhì)地為中壤土，pH 7.77，平均容重為1.44 g/cm3，含有機質(zhì) 21.5 g/kg，全氮 1.35 g/kg，全磷 1.01 g/kg，全鉀 24.5 g/kg，堿解氮 94.8 mg/kg，有效磷 8.72 mg/kg，速效鉀 241 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試 驗 設(shè) A、B、C、D、E、F、G、H八個處理，灌溉量、灌溉次數(shù)、灌溉時間見表1。4次重復(fù)，隨機排列，試驗區(qū)面積45m2。

1.3 試驗方法及測定項目

生育期劃分，苗期：4月19日至6月10日；葉叢繁茂期：6月11日至7月31日；塊根糖分增長期：8月1日至8月31日；糖分積累期：9月1日至10月8日。

試驗地播種日期在4月20日，人工手點播種，每穴3粒。播種前埋滴灌管和鋪膜，播后4月25日膜下滴灌出苗水每畝（667m2）30m3，此后各次滴灌量均按每畝30 m3執(zhí)行。5月4日出苗，5月10日鋤草圍苗，5月20日定苗。甜菜生育期內(nèi)適時進行防蟲、防病等管理，除滴灌水時間、次數(shù)不同其他均一致。試驗在10月12日收獲并測產(chǎn)檢糖。葉面積指數(shù)采用打孔稱重法測定。耗水量是指有效降雨和灌溉之和，水利用效率是產(chǎn)量與耗水量的比值，水生產(chǎn)率（1m3水生產(chǎn)的產(chǎn)量）是產(chǎn)量（kg/667m2）與灌水量（m3/667m2）的比值，單位：kg/m3。邊際產(chǎn)量（每增加1m3水相對增加的產(chǎn)量）=（某處理產(chǎn)量-處理A產(chǎn)量）/（某處理灌水量-處理A灌水量）。

表1 不同滴灌處理情況

2 試驗結(jié)果與分析

圖1 膜下不同滴灌量對甜菜葉面積指數(shù)的影響

2.1 膜下不同滴灌量對甜菜葉面積指數(shù)的影響

由圖1可知，在整個生育期甜菜葉面積指數(shù)整體呈先增加后降低再增加的變化趨勢，不僅是甜菜老葉衰老枯黃所致，主要由于8月份甜菜褐斑病的發(fā)生，造成大量葉片死亡，之后再生長新葉片造成的，導(dǎo)致甜菜葉面積指數(shù)在7月份各處理間的差異最大。以7月10日為例，甜菜葉面積指數(shù)不同處理間總體表現(xiàn)為 F＞H＞G＞E＞D＞B＞C＞A，依次較A處理增加47.52%、34.99%、33.24%、19.39%、15.07%、9.62%、7.00%。甜菜葉面積指數(shù)總體變化趨勢與甜菜葉片鮮干重變化趨勢一致，不同滴灌量處理間，總體隨著滴灌量的增加葉面積指數(shù)呈增加的變化趨勢，在灌水量較低水平時由于水分不足，甜菜生長相對緩慢，造成葉面積指數(shù)較低，不同處理間以F處理最高，A處理最低。

2.2 甜菜不同灌水處理對土壤含水量的影響

2015年甜菜生育期降雨量為350mm，所以灌水對土壤含水量影響較大，從表2中可以看出，不同灌水處理在整個生育期土壤含水量的變化范圍為7.92%～20%，與往年相比，土壤含水量明顯降低。甜菜不同灌水處理受灌水次數(shù)的影響較明顯，土壤含水量隨著灌水次數(shù)的增加而增加，灌水次數(shù)越多，土壤含水量越高，灌水次數(shù)多的處理明顯高于灌水次數(shù)少的處理。

表2 甜菜生育期不同灌水處理土嚷含水量變化

2.3 甜菜各生育期需水量及占全生育期需水量的比率從表3可以看出：甜菜各生育期需水量2015年最佳處理是D處理，苗期需水量為59.34m3/667m2，占全生育期需水量的23.98%；葉叢繁茂期需水量為70.67m3/667m2，占全生育期需水量的28.56%；塊根糖分增長期需水量為47.17m3/667m2，占全生育期需水量的19.06%；糖分積累期需水量為70.28m3/667m2，占全生育期需水量的28.40%。2015年由于降雨量偏少，且分布不均，所以4個時期的需水量相差不是很大。

2.4 不同水分處理對甜菜根產(chǎn)量，含糖率，產(chǎn)糖量，水利用效率和水生產(chǎn)率的影響

2.4.1 根產(chǎn)量 根據(jù)表4，隨著灌水次數(shù)的增加，甜菜根產(chǎn)量呈增加趨勢。處理H與其它處理差異達顯著水平，與處理A、B、C、D、E、F相比較差異達極顯著水平；與處理G達顯著水平。相比較處理A產(chǎn)量最低。

2.4.2 含糖率 含糖率隨灌水量的增加而降低；處理A與其它處理相比較差異達極顯著水平；處理B與處理C相比較差異達顯著水平；與其他處理相比較差異達極顯著水平；處理C與處理D相比較差異不顯著，與處理E、F、G、H處理相比較差異達極顯著水平；處理D與其他處理相比較差異達極顯著水平。

2.4.3 產(chǎn)糖量 隨灌水量的增加，產(chǎn)糖量呈先增加后降低的趨勢，最高的為D處理，D處理與其它處理相比較差異達極顯著水平。處理C與處理E、F相比較差異不顯著，與處理G、H、B、A相比較差異達極顯著。

表3 甜菜各生育期需水量（m2）及占全生育期需水量的比率

表4 各處理對甜菜產(chǎn)質(zhì)量、水參數(shù)及經(jīng)濟效益的影響

2.4.4 水利用效率和水生產(chǎn)率 從表4可以得出：不同水分處理隨著灌水量的增加，甜菜耗水量也隨著增加；水利用效率和水生產(chǎn)率也隨灌水量的增加而降低。

2.5 需水量和產(chǎn)量、含糖率的關(guān)系

從圖2A可以看出，甜菜不同水分處理需水量與產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系，隨著灌水量的增加，甜菜產(chǎn)量呈增長的趨勢，灌水量適中的D處理產(chǎn)量為5866.75kg/667m2，需水量為247.45m3；不同水分處理需水量與含糖率呈線性關(guān)系（圖2B），隨著灌水量的增加，含糖率呈下降趨勢。

圖2 甜菜不同水分處理需水量與產(chǎn)量（A）和含糖率（B）的關(guān)系

2.6 甜菜灌溉制度的經(jīng)濟效益分析

（1）在水源能夠充分滿足灌溉要求時：從表4看出，隨著灌水量的增加產(chǎn)量也增加，總產(chǎn)值是逐漸增加，生產(chǎn)成本也是增加的；產(chǎn)糖量、凈收益是先增加后減少；含糖率是逐漸減少。綜合分析：灌水少產(chǎn)質(zhì)量好，凈收益高。灌四水的D處理最好。（2）在水源不能充分滿足灌溉要求時：當(dāng)水源不能充分滿足灌溉要求時，不能按甜菜的需水要求進行充分的灌溉，這就要求在甜菜最需水的時期灌，要按每立方米水的生產(chǎn)率最大或總產(chǎn)量最高為原則。計算干旱年各處理的水生產(chǎn)率（1m3水生產(chǎn)的產(chǎn)量）和邊際產(chǎn)量（每增加1m3水相對增加的產(chǎn)量）。從表4可以看出干旱年以灌1次水的A處理的生產(chǎn)率最大，而灌四水D處理的邊際產(chǎn)量最大，即灌1次水的A處理水能生產(chǎn)甜菜121.03kg/m3；灌四水D處理每增加1m3水能增加24.84kg甜菜，即干旱年甜菜應(yīng)灌四次水，水的經(jīng)濟效益最大。

3 討論與結(jié)論

在甜菜整個生育期，有效降雨量350mm與常年相同。甜菜生育期土壤含水量和植株需水量隨灌水量的增加而增加，以較優(yōu)處理D為例，在苗期、葉叢繁茂期、塊根糖分增長期和糖分積累期需水量分別占全生育期需水量的23.98%、28.56%、19.06%和28.40%。從甜菜塊根產(chǎn)量看：H處理 （灌水8次，灌水量為240 m3/667m2，灌水時間為 4月20日、6月 20日、7月 10日、7月30日、8月10日、8月 20日、8月30日、9月 10日）產(chǎn)量最高，達到6045.50kg/667 m2，高于其他處理。從甜菜塊根含糖率結(jié)果看：A處理（灌水1次，灌水量為30 m3/667m2，灌水時間為4月20日）含糖率最高，平均達到18.94%，高于其他處理。從塊根產(chǎn)糖量看：D處理（灌水4次，灌水量為120 m3/667m2，灌水時間為4月20日、6月20日、7月25日、8月30日）優(yōu)于其他處理，產(chǎn)糖量達957.56kg/667 m2。從水生產(chǎn)率和凈收益看：A處理的水分生產(chǎn)率最高；D處理凈收益最高。甜菜需水量與產(chǎn)量和含糖率密切相關(guān)，各處理隨著灌水量的增加，產(chǎn)量呈增加的趨勢，而含糖率、水分利用效率和水生產(chǎn)率呈降低的趨勢，產(chǎn)糖量呈先增加后降低的趨勢。

綜合考慮甜菜產(chǎn)量、含糖率和產(chǎn)糖量以及需水量和凈收益分析，得出灌四次水的D處理不僅產(chǎn)糖量和凈收益最高，而且需水量適中、水分利用效率也較高。

[1]李毅，王文焰，王全九.論膜下滴灌技術(shù)在干旱-半干旱地區(qū)節(jié)水抑鹽灌溉中的應(yīng)用[J].灌溉排水，2001，20（2）：42-46.

[2]李援農(nóng)，孫志武，馮東玲，等.膜下滴灌技術(shù)研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報，2001，29（4）：89-92.

[3]徐志剛，徐慧麗.膜下滴灌技術(shù)在大田灌區(qū)的應(yīng)用[J].新疆農(nóng)業(yè)科技，2011（6）：42.

[4]馬富裕，嚴以綏.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.

[5]Jianhua Zheng，Guanhua Huang，Dongdong Jia.Responses of drip irrigated tomato （Solanum lycopersicum L.） yield，quality and water productivity to various soil matric potential thresholds in an arid region of Northwest China[J].Agricultural Water Management，2013，129（6）：181-193

[6]朱士江，孫愛華，杜平，等.不同節(jié)水灌溉模式對水稻分蘗、株高及產(chǎn)量的影響[J].節(jié)水灌溉，2013，（12）：16-19.

[7]劉廣明，楊勁松，張秀勇，等.節(jié)水灌溉條件下水稻需水規(guī)律及水分利用效率研究[J].灌溉排水學(xué)報，2005，24（6）：49-52.

Study on Drip Irrigation Program under Film of Beet in High Cold and Arid Areas

FAN Fu-yi,SU Wen-bin,GONG Qian-heng,HUANG Chun-yan,GUO Xiao-xia,REN Xiao-yun,LI Zhi
（Specialty Crop Research Institute,Inner Mongolia Agricultural and Animal Husbandry Academy of Sciences,Hohhot 010031）

The study on drip irrigation system under film of beet in high cold and arid area was carried out under normal year,effective rainfall in the growth period was 350 mm,the best integrated effect of drip irrigation under film was four frequency irrigations during sugarbeet growth period,irrigation quota was 120 m3/667m2（1800 m3/ha）,and irrigation time was April 20th,June 20th,July 25th,August 30th;followed by the three irrigation treatment.

beet;drip irrigation under film;sugar yield;water use efficiency;water production rate

S566.3

A

1007－2624（2017）06－0039－03

10.13570/j.cnki.scc.2017.06.011

2017-06-08

國家甜菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系華北區(qū)栽培（CARS-210302）。

樊福義（1962-），男，內(nèi)蒙古包頭市人，副研究員，碩士，主要從事甜菜栽培技術(shù)研究工作，Email：nmgnkyffy@163.com