王二英 劉印良 劉思琦

摘 要 為探索適宜河北省中南部地區(qū)大田作物高效節(jié)水灌溉新模式，有效壓減農(nóng)業(yè)用水量，特別是冬小麥的灌溉用水量，以節(jié)水、穩(wěn)產(chǎn)為目標，開展了冬小麥在地下滴灌模式下的耗水規(guī)律試驗研究。通過對冬小麥生育期多年降雨量資料進行分析，確定了試驗年度的水文年型。在對試驗數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，提出地下滴灌條件下冬小麥不同年型適宜的灌溉制度，為大田作物發(fā)展高效節(jié)水灌溉工程的規(guī)劃設計提供科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞 冬小麥;地下滴灌;灌溉制度

中圖分類號：S512.12 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.06.027

華北平原是我國小麥主產(chǎn)區(qū)之一，受季風氣候影響，華北地區(qū)約70%的降水集中在每年的6—8月，冬小麥全生育期耗水量為400 mm左右，而生育期內(nèi)的降水量只有50～150 mm，灌溉水需求大。在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下，冬小麥灌溉用水量約占農(nóng)業(yè)灌溉用水總量的70%，是名副其實的農(nóng)業(yè)用水大戶。如何在保證穩(wěn)產(chǎn)或少量減產(chǎn)（不充分灌溉）的情況下，減少冬小麥的蒸騰蒸發(fā)量，實現(xiàn)既保糧食安全又減少地下水超采雙贏目標，是我們目前亟待解決的問題。滴灌技術(shù)作為現(xiàn)階段最先進的灌溉技術(shù)在我國的西北部地區(qū)得到了比較廣泛的應用（在河北省則主要應用于瓜果蔬菜的灌溉上），節(jié)水效果和經(jīng)濟效益顯著[1-3]。近年來，陜、甘、蒙地區(qū)已開始在大田糧食作物的灌溉上推廣應用滴灌技術(shù)，且取得了較好的成效[4-5]。但是，目前華北平原半濕潤易旱區(qū)冬小麥滴灌技術(shù)，尤其是冬小麥地下滴灌技術(shù)仍處于研究階段[6-7]。通過對冬小麥地下滴灌不同灌水量條件下的耗水規(guī)律及產(chǎn)量等方面的研究，尋求大田作物地下滴灌的適宜灌溉制度，為華北平原地區(qū)糧食作物地下滴灌技術(shù)的應用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗設計

試驗于2014年10月至2017年6月在河北省灌溉中心試驗站大田試驗場進行。位于北緯38°06′，東經(jīng)114°26′，場內(nèi)設有自動氣象場。試驗區(qū)土壤屬粉質(zhì)土，0～1 m的土壤容重為1.642 g·cm-3、田間持水量21.54%;耕作層0～20 cm的有機質(zhì)含量16.26 g·kg-1，堿解氮含量64.19 mg·kg-1，速效磷含量12.22 mg·kg-1，速效鉀含量138.6 mg·kg-1。小麥生育期降雨量見表1。

采用大禹節(jié)水集團公司生產(chǎn)的內(nèi)鑲式扁平滴頭地埋式滴灌管，管道直徑16 mm，額定流量1.38 L·h-1，滴頭間距40 cm，鋪設行距50 cm。小區(qū)長25 m、寬5 m，小區(qū)間隔離行寬2.0 m。

試驗設計滴灌管埋置深度為30 cm，灌水次數(shù)分別為2次、3次、4次和5次，共設4個處理，每個處理重復3次，每次灌水定額45 mm。試驗處理編號依次為W1、W2、W3、W4，見表2。

2014年種植小麥品種為泰山21，2015和2016年生長季種植品種均為魯墾麥9號，機條播，播種量225 kg·hm-2。2014年與2015年、2016年小麥種子雖品種不一，但其株高、畝成穗數(shù)、千粒質(zhì)量、抗病性、畝均產(chǎn)量等性狀基本一致。

試驗采取隨機區(qū)組設計（見圖1），每個處理3個重復，根據(jù)灌水量和灌水時期不同，試驗共設4個處理（Wi），見表2。灌水量由每個小區(qū)獨立的水表控制、計量。各處理實施相同的除草、施肥、噴藥等管理措施，底肥為沃夫特摻混肥料，隨旋耕施入，總養(yǎng)分≥45%，N-P2O5-K2O=18-22-5，施用量為720 kg·hm-2，生長期內(nèi)不再追肥。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 土壤水分測定

用取土烘干法和土壤剖面水分速測儀TRIME測定0～100 cm土層的水分，每小區(qū)取一個代表性樣點，每20 cm為一層。每月10日、20日、30日用取土烘干法測定。土壤剖面水分速測儀TRIME在每周二、播種前、收獲后、各生育期及灌水前后測定，降雨后加測。

1.2.2 考種和田間測產(chǎn)

收獲時從每個小區(qū)取2.0 m×3.0 m的樣區(qū)，并隨機抽取20株測量穗長、每穗粒數(shù)、實粒數(shù)、千粒質(zhì)量，千粒質(zhì)量測量3次取平均值。按樣區(qū)測產(chǎn)計算理論產(chǎn)量。

1.2.3 利用土壤含水率計算蒸發(fā)蒸騰量

2 結(jié)果與分析

2.1 典型年確定

農(nóng)作物典型年雨量是計算農(nóng)田蒸發(fā)量的依據(jù)。因此，在計算農(nóng)田蒸發(fā)量的過程中，首先必須計算農(nóng)作物典型年降雨量，以確定作物典型年雨量條件下的蒸發(fā)量，為制定灌溉計劃，合理調(diào)配農(nóng)業(yè)用水提供依據(jù)。

冬小麥歷年生育期降雨量資料來自石家莊氣象站1956—2017年共62年的降雨實測資料。根據(jù)配線法對冬小麥生育期歷年降雨量數(shù)據(jù)進行處理。經(jīng)驗曲線如圖2所示，配線結(jié)果見圖3。

通過查圖3理論頻率曲線得出，冬小麥生育期豐水年（頻率P=25%）降雨量147.27 mm，冬小麥生育期平水年（頻率P=50%）降雨量112.19 mm，冬小麥生育期中等干旱年（頻率P=75%）降雨量81.59 mm，冬小麥生育期特大干旱年（頻率P=95%）降雨量56.09 mm。

根據(jù)2014—2017年冬小麥生育期降雨量可對應其相應年型，詳見表3。

2.2 耗水量與產(chǎn)量分析

根據(jù)蒸發(fā)蒸騰量公式（式2）和考種結(jié)果分別計算耗水量和產(chǎn)量，詳見表4。由于處理不同，產(chǎn)量和耗水量都有差異，為研究差異顯著性，主要對地下滴灌試驗進行單因素方差分析及LSD法多重比較，結(jié)果詳見表4。

根據(jù)不同土壤水分條件下冬小麥的產(chǎn)量與耗水量，對其進行回歸分析，耗水量與產(chǎn)量呈二次拋物線關(guān)系，見圖4、圖5、圖6。

3 結(jié)論

根據(jù)耗水量與產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系曲線，冬小麥的生長發(fā)育與其耗水量之間存在著一個相對產(chǎn)量最高的耗水量，也就是拋物線的頂點，分別為x=324.7 mm、405.6 mm、402.7 mm，這說明當冬小麥全生育期耗水量小于該值時，產(chǎn)量隨著耗水量的增加而增加，而當耗水量大于該值時，隨著耗水量的增加產(chǎn)量將呈現(xiàn)遞減的趨勢。由此認為324.7 mm為2014—2015年度冬小麥的最適宜耗水量，也就是冬小麥生育期的需水量，405.6 mm為2015—2016年度冬小麥的需水量，402.7 mm為2016—2017年度冬小麥的需水量。

通過研究作物耗水量與產(chǎn)量的關(guān)系，并綜合考慮作物生育期降雨量，確定了冬小麥在試驗年度適宜的灌溉制度。1）干旱年適宜的灌溉制度為：灌水定額45 mm，灌水時期分別是越冬、拔節(jié)、孕穗、抽穗開花、灌漿5個時期，灌水次數(shù)為5次，灌溉定額225 mm。2）平水年適宜的灌溉制度為：灌水定額45 mm，灌水時期分別是越冬、拔節(jié)、孕穗、抽穗開花4個時期，灌水次數(shù)為4次，灌溉定額180 mm。3）豐水年適宜的灌溉制度為：灌水定額45 mm，灌水時期分別是越冬、拔節(jié)、孕穗、抽穗開花4個時期，灌水次數(shù)為4次，灌溉定額180 mm。

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（責任編輯：趙中正）