干旱區(qū)滴灌蕃茄灌溉需水量分析

楊 靜

（新疆水利水電科學(xué)研究院，烏魯木齊 830049）

新疆農(nóng)業(yè)灌區(qū)的膜下滴灌面積約為229萬(wàn)hm2，占總灌溉面積的46%，是干旱區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水的主要模式，在水肥調(diào)控、節(jié)水增產(chǎn)、水資源總量與灌溉用水定額管理方面發(fā)揮著重要作用。近年來，灌區(qū)幾乎所有大田作物均滴灌技術(shù)實(shí)施灌溉，為大面積推廣應(yīng)用滴灌及膜下滴灌技術(shù)提供保障。因此，采用灌區(qū)調(diào)研方法對(duì)蕃茄滴灌作物灌溉需水量進(jìn)行分析。

1 灌區(qū)調(diào)查及方法

1.1 灌區(qū)概況

調(diào)研的農(nóng)業(yè)灌區(qū)位于新疆昌吉二六工鎮(zhèn)，海拔6 00 m。地處天山北坡帶頭屯河流域沖積、洪積南緣，平均降水量 181.7 mm，平均蒸發(fā)量 1 739.1 mm，平均日照時(shí)數(shù)7.8 h，平均氣溫13.1℃，屬典型內(nèi)陸干旱氣候。灌區(qū)主要分布棕漠土，質(zhì)地為中、輕壤土，0～120 cm 土壤干容重 1.50～1.65 g/cm3，耕層土壤容重 1.50～1.60 g/cm3，0～120 cm 田間持水量 18.8%～23.9%，耕層持水 20.1%～23.4%。 耕層土壤全鹽為 0.12%，無鹽漬化，土壤pH為8.7，呈堿性。耕層土壤有機(jī)質(zhì)1.51%， 全氮、 全磷、全鉀分別為 0.09%，0.07%，1.51%，肥力中等偏下，表現(xiàn)為缺氮少磷富鉀。蕃茄滴灌為井加壓式灌溉方式，農(nóng)田毛管間距0.6 m，滴頭間距 0.20 m，滴頭流量 2.1 L/h，額定工作壓力 0.1 Mpa。蕃茄滴灌生長(zhǎng)期主要施尿素和速溶性二銨滴灌肥，共施肥 3 次，施肥量為 375 ～450 kg/hm2。

1.2 分析方法

對(duì)蕃茄滴灌種植區(qū)進(jìn)行作物產(chǎn)量、灌溉用水量、灌水次數(shù)等現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，收集灌區(qū)年度農(nóng)業(yè)灌溉供用水及氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合灌溉水量平衡等方法分析作物灌溉需水量等相關(guān)參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 作物需水量

基于蕃茄作物生長(zhǎng)期內(nèi)不同階段的天數(shù)、灌溉用水量、氣象數(shù)據(jù)信息，應(yīng)用灌溉水量平衡分析蕃茄滴灌生長(zhǎng)階段及生育期的需水量和需水強(qiáng)度，結(jié)果見表1。

表1 滴灌蕃茄需水量分析Table 1 Analysis of irrigation water requirement of tomato drip irrigation

由表1可看出，滴灌階段需水量最大體現(xiàn)在快速生育期，需水強(qiáng)度最大體現(xiàn)在生育中期，初始生長(zhǎng)期和成熟期的需水量和需水強(qiáng)度相對(duì)較?。晦训喂嗳诘男杷繛?08～558 mm，平均需水量為533 mm，與灌區(qū)近年灌溉用水定額（500～580 mm）基本一致。分析結(jié)果表明，灌區(qū)蕃茄滴灌灌溉用水定額供給與作物需水量要求相適應(yīng)。

2.2 需水量影響因素分析

基于灌區(qū)近年來的有效降水P0、蒸發(fā)W、氣溫T等氣象因素，獲得蕃茄需水量M調(diào)查統(tǒng)計(jì)信息，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)建立氣象因素與需水量M關(guān)系，經(jīng)擬合得到多元線性回歸方程：

擬合方程分析表明，有效降水量P0系數(shù)為-0.195，對(duì)蕃茄滴灌需水量M具有負(fù)效應(yīng)，說明有效降水量可減少作物需水量，對(duì)作物需水有補(bǔ)給作用；蒸發(fā)量 W 系數(shù)（0.199）和氣溫 T 系數(shù)（0.741），對(duì)作物需水量M表現(xiàn)正效應(yīng)，說明蒸發(fā)尤其是氣溫增量對(duì)作物需水量影響較大，反映出降水少、氣溫高、蒸發(fā)強(qiáng)烈的干旱區(qū)與灌溉農(nóng)業(yè)作物需水關(guān)系。

2.3 灌溉用水定額分析

蕃茄滴灌灌溉用水情況調(diào)查結(jié)果見表2。

表2 滴灌蕃茄灌溉用水定額調(diào)查結(jié)果Table 2 Survey results of irrigation water quota for tomato drip irrigation

由表2可知，蕃茄滴灌灌水次數(shù)為10～11次，第一次滴灌灌水采用“干播濕出”方法，灌水定額30～45 mm，平均灌水定額38 mm；灌溉用水定額5 00～5 80 mm，平均灌溉用水定額5 40 mm，蕃茄產(chǎn)量114.60～136.50 t/hm2，平均產(chǎn)量 125.55 t/hm2。

由表2還可以看出，每次灌水定額為30～45 mm，灌溉用水定額為500～580 mm。灌水定額及灌溉用水定額能較好適應(yīng)蕃茄滴灌用水需求，為此，對(duì)蕃茄滴灌種植區(qū)不同灌水定額m（mm）、不同灌溉用水定額 M（mm），以及所對(duì)應(yīng)的蕃茄滴灌產(chǎn)量 y（kg/hm2）進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，并擬合函數(shù)方程，結(jié)果見表3。

表3 蕃茄滴灌因素與產(chǎn)量分析模型Table 3 Analysis model of factor and yield of tomato drip irrigation

由擬合函數(shù)結(jié)果可看出：觀測(cè)分析因素與作物產(chǎn)量之間呈非線性多項(xiàng)式模型，擬合效果較好。對(duì)表3擬合方程進(jìn)行一階求導(dǎo)，優(yōu)化分析結(jié)果為：蕃茄滴灌灌水定額47 mm，灌溉用水定額519 mm，相應(yīng)的平均產(chǎn)量 12 993 t/hm2。

優(yōu)化分析結(jié)果表明：蕃茄滴灌作物灌水定額為38 mm，低于優(yōu)化灌水定額（47 mm）；實(shí)際灌溉用水定額為540 mm，略多于優(yōu)化的灌溉用水定額（519 mm）。因此，建議本灌區(qū)蕃茄作物滴灌宜用較大灌水定額，這樣符合作物滴灌局部灌溉用水特征，既可保持土壤水分有效貯存利用，也能適當(dāng)減少灌水次數(shù)，還可獲得一定的節(jié)水增產(chǎn)效果。

3 結(jié)論與討論

通過昌吉二六工灌區(qū)蕃茄滴灌作物2016-2017年田間調(diào)研分析，初步獲得蕃茄滴灌用水相關(guān)技術(shù)參數(shù)。結(jié)果表明，蕃茄全生育期滴灌平均需水量為533 mm，平均需水強(qiáng)度4.43 mm/d，實(shí)際灌溉用水定額500～580 mm，灌溉供、需水之間基本適應(yīng)。從灌溉用水定額優(yōu)化分析結(jié)果可看出，灌水定額為38 mm，優(yōu)化分析灌水定額（47 mm）明顯多于實(shí)際灌水定額；平均灌溉用水定額為540 mm，優(yōu)化分析灌溉用水定額為519 mm，略低于實(shí)際應(yīng)用的灌溉用水定額。蕃茄滴灌作物尚有進(jìn)一步節(jié)水增產(chǎn)空間，可為滴灌作物實(shí)施農(nóng)業(yè)高效節(jié)水管理提供依據(jù)。

灌區(qū)蕃茄滴灌作物調(diào)研分析取得初步結(jié)果，但需進(jìn)一步研究。鑒于灌溉農(nóng)業(yè)氣候年際變化差異性，需對(duì)滴灌其他作物進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研統(tǒng)計(jì)分析，以期獲得更多滴灌作物及對(duì)比分析結(jié)果。