環(huán)境因子遠程監(jiān)測技術(shù)對枸杞園土壤水分動態(tài)變化規(guī)律的影響

李鋒　劉曉彤　羅健航　趙營　王海廷　張學軍

摘要? ? 以寧杞7號為研究對象，設(shè)置精準滴灌區(qū)（PI）和常規(guī)滴灌區(qū)（CI）2個水肥處理，研究降雨、土壤溫度、滴灌對枸杞園土壤水分動態(tài)變化規(guī)律的影響，以及不同水肥處理對枸杞產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，該地區(qū)降雨對枸杞園表層土壤水分影響較大，對50 cm土層土壤水分影響不大;土壤溫度與土壤水分成負相關(guān)的關(guān)系，滴灌水量在短時間內(nèi)可以調(diào)節(jié)土壤溫度;2種水肥處理土壤水分動態(tài)變化規(guī)律具有一致性，土壤水分含量主要受滴灌量的影響較大，CI處理土壤水分變化范圍為15%～35%，PI處理土壤水分變化范圍為5%～20%，CI處理各土層土壤水分明顯高于PI處理;PI處理較CI處理增產(chǎn)13.3%，節(jié)本增效3.12萬元/hm2。

關(guān)鍵詞? ? 枸杞;土壤水分;動態(tài)變化;降雨;土壤溫度

中圖分類號? ? S567.1+9? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）02-0061-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

Abstract? ? Taking Ningqi 7 as the research object，two water and fertilizer treatments，namely precise drip irrigation area（PI） and conventional drip irrigation area（CI） were set up to study the influences of rainfall，soil temperature and drip irrigation on the dynamic change rule of soil moisture in wolfberry garden，and the influences of different treatments on the yield of wolfberry.The results showed that rainfall in this area had a great influence on the surface soil moisture of the wolfberry garden，and had little influence on the soil moisture in the 50 cm soil layer.There was a negative correlation between soil temperature and soil moisture.Drip irrigation could regulate soil temperature in a short time.The dynamic change rules of soil moisture in the two water and fertilizer treatments were consistent，and the soil moisture content was mainly influenced by drip irrigation.The change range of soil moisture in CI treatment was 15%-35%，while that in PI treatment was 5%-20%.The soil moisture in CI treatment was significantly higher than that in PI treatment.The yield of PI treatment was higher than that of CI treatment，with a yield increase rate of 13.3%，saving 31 200 yuan/hm2.

Key words? ? wolfberry;soil moisture;dynamic change;rainfall;soil temperature

土壤環(huán)境與作物的生長息息相關(guān)[1-3]，土壤水分、溫度等環(huán)境因子是干旱區(qū)作物生存和發(fā)展的主要限制因子[4-5]。隨著精準農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展和人們對農(nóng)業(yè)食品安全的日益重視，實時取得農(nóng)田信息、農(nóng)田土壤因子變得更加重要[6]。土壤墑情實時監(jiān)測系統(tǒng)對土壤溫濕度、含水率等參數(shù)進行在線實時監(jiān)測，將這些參數(shù)應(yīng)用于節(jié)水滴灌，有助于按照科學的方案進行農(nóng)田水分管理工作，傳統(tǒng)的土壤墑情監(jiān)測信息手段落后，方法單一，且耗費人力，不能實時連續(xù)在線監(jiān)測，在生產(chǎn)實踐中大多處于試運行狀態(tài)[7]?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)為土壤信息的實時獲取提供了準確有效的手段，該技術(shù)可以不受地域時空限制，對各土壤生態(tài)因子進行實時監(jiān)測控制，獲得數(shù)據(jù)的精確度和效率都顯著提高[8]。枸杞是寧夏主要優(yōu)勢作物之一，枸杞土壤環(huán)境因子的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)對限制枸杞生長的主要環(huán)境因子的調(diào)控有重要作用[9]。在寧夏引黃灌區(qū)對枸杞園土壤水分、溫度等環(huán)境因子實時監(jiān)測的基礎(chǔ)上調(diào)控枸杞水肥的研究較少。本文以寧杞7號枸杞為研究對象，設(shè)置精準滴灌區(qū)和常規(guī)滴灌區(qū)2個水肥處理，研究降雨、土壤溫度、滴灌等因素對枸杞園土壤水分動態(tài)變化規(guī)律的影響，以期為寧夏枸杞滴灌區(qū)枸杞水肥管理提供科學的參考。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗區(qū)概況

試驗示范區(qū)在中寧縣恩和鎮(zhèn)大地生態(tài)有限公司枸杞基地，地理位置為東經(jīng)105°46′03″、北緯37°29′39″;本區(qū)域年均氣溫9.5 ℃，年均日照時數(shù)2 979.9 h，年均降雨量209 mm，地貌平坦，土層厚，土壤類型為砂質(zhì)土。試驗示范區(qū)面積4.72 hm2。

1.2? ? 試驗材料

枸杞品種選用寧杞7號，樹齡3年，行株距3 m×1 m，密度3 300株/hm2。供試肥料：氮肥為尿素（含純N 46%），磷肥為磷酸一銨（含純N 12.0%、P2O5 61.0%），鉀肥為硫酸鉀（含K2O 52.0%）。

引進國外先進的水肥一體化智能裝備，包括CaiposWeb物聯(lián)網(wǎng)中央數(shù)據(jù)平臺、IrriWave物聯(lián)網(wǎng)無線自動滴灌控制器、CaipoWave+物聯(lián)網(wǎng)無線控制節(jié)點電磁閥及環(huán)境監(jiān)測設(shè)備。

1.3? ? 試驗設(shè)計

試驗采用大區(qū)試驗設(shè)計，設(shè)置2個處理，分別為精準滴灌區(qū)（PI）與常規(guī)滴灌區(qū)（CI），PI比CI滴灌量、施肥總量分別減少11.4%、63.5%;從5月上旬到7月下旬枸杞的關(guān)鍵物候期（現(xiàn)蕾期—開花期—夏果期），PI滴灌總量232.4 mm，施純N 178.2 kg/hm2、P2O5 105.4 kg/hm2、K2O 60.4 kg/hm2;CI滴灌總量262.4 mm，施純N 325.6 kg/hm2、P2O5 316.2 kg/hm2、K2O 300.0 kg/hm2，具體的水肥管理記錄見表1;PI為1個獨立的滴灌單元，控灌面積為1.14 hm2，CI為3個獨立的滴灌單元，控灌面積為3.58 hm2;試驗示范區(qū)布設(shè)氣象站1套，每個處理分別布設(shè)無線土壤水分監(jiān)測設(shè)備1套，每套監(jiān)測設(shè)備分別在20 cm和50 cm各埋設(shè)1個土壤水分傳感器。具體試驗和數(shù)據(jù)采集設(shè)備布置見圖1。

1.4? ? 調(diào)查分析

監(jiān)測數(shù)據(jù)包括降雨量、風速、風向、太陽輻射、空氣溫濕度、氣壓和土壤水分。在枸杞采摘期選取長勢均勻的枸杞觀測樣株，共計20株。在枸杞夏果期，對觀測樣株單獨采摘，將每次采摘量相加，按照1∶4.5折成干果產(chǎn)量。

所測數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel軟件進行處理。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 降雨對枸杞園土壤水分動態(tài)變化規(guī)律的影響

由圖2、3可知，常規(guī)滴灌區(qū)（CI）和精準滴灌區(qū)（PI）土壤水分在6月以后出現(xiàn)較大的波動。5—8月總共降雨17次，平均降雨量為5.6 mm，最大降雨量為27.5 mm（7月27日）。其中7月27日在沒有滴水肥的條件下，20 cm土層土壤水分最大增加至24.3%，而50 cm土層土壤水分不但沒有增加反而略有減少。由此可知，該地區(qū)降雨對枸杞園表層土壤水分影響較大，對50 cm土層土壤水分影響不大。

2.2? ? 土壤溫度對土壤枸杞園土壤水分動態(tài)變化規(guī)律的影響

由圖4、5可以看出，精準滴灌區(qū)（PI）和常規(guī)滴灌區(qū)（CI）土壤溫度和土壤水分變化規(guī)律一致，即土壤溫度升高，土壤水分降低;土壤溫度降低，土壤水分升高。在常規(guī)灌區(qū)（CI）6—7月之間土壤水分出現(xiàn)了幾個高峰期，而這時土壤溫度并不是最低的，這主要受滴灌量的影響，其間處理CI滴灌量較處理PI滴灌量增加15%。由此可知，滴灌量在短時間內(nèi)可以調(diào)節(jié)土壤溫度。

2.3? ? 滴灌對土壤枸杞園土壤水分動態(tài)變化規(guī)律的影響

由圖6、7可知，土壤水分含量主要受滴灌量的影響較大，處理CI土壤水分變化范圍為15%～35%，處理PI土壤水分變化范圍為5%～20%，處理CI各土層土壤水分高于處理PI?？梢钥闯?，土壤含水量主要隨灌水量的增大而增大。在每次滴灌后土壤水分有迅速增加的趨勢，5月14日對枸杞進行了第1次滴水滴肥，20 cm土層土壤水分明顯增加，而50 cm土層土壤水分基本沒有發(fā)生變化，這主要是因為氣候干燥土壤含水量低，再加上枸杞處在營養(yǎng)生長期需要大量水分造成的;7月22日以后枸杞生長主要消耗土壤中的水分，由于沒有降雨，對土壤水分的補充較少，土壤含水量隨時間的推移呈下降的趨勢。處理CI灌水量較大，灌水前后土壤含水量變化幅度較大，深層滲漏較大;處理PI土壤含水量的變化相對比較平穩(wěn)，灌水前后變化幅度較小，說明223.4 mm的滴灌量可以滿足枸杞生長階段對水分的需要。

2.4? ? 不同水肥處理對枸杞產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響

由表2可以看出，處理PI較處理CI產(chǎn)量高，增產(chǎn)率為13.3%，節(jié)本增效3.12萬元/hm2。與處理CI相比，處理PI在節(jié)水11.4%、節(jié)肥63.5%的基礎(chǔ)上產(chǎn)量沒有降低，產(chǎn)值增加。因此，利用環(huán)境因子遠程監(jiān)測技術(shù)對枸杞水肥進行精準管理是提高枸杞產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的有效手段。

3? ? 結(jié)論與討論

有關(guān)干旱區(qū)降雨對土壤水分的研究結(jié)果表明，20 mm左右降雨量只能影響30 cm土層以上的土壤水分，而對30 cm以下土層的土壤水分影響不大[4，10-11]。本研究中，7月27日降雨量為27.5 mm，在沒有滴水肥的條件下，20 cm土層土壤水分最大增加至24.3%，而50 cm土層土壤水分不但沒有增加反而略有減少，與上述研究結(jié)果一致。有研究表明，土壤溫度升高，土壤水分降低;土壤溫度降低，土壤水分升高[5]。本試驗中，精準滴灌區(qū)和常規(guī)滴灌區(qū)土壤溫度和土壤水分變化規(guī)律一致，都呈現(xiàn)負相關(guān)，并且滴灌量在短時間內(nèi)可以調(diào)節(jié)土壤溫度。有關(guān)滴灌對土壤水分的影響的研究表明，隨著滴灌量的增多，土壤水分增加[12-13]。本研究中，土壤水分含量受滴灌量的影響較大，常規(guī)滴灌區(qū)土壤水分變化范圍為15%～35%，精準滴灌區(qū)土壤水分變化范圍為5%～20%之間，常規(guī)滴灌區(qū)各土層土壤水分明顯高于精準滴灌區(qū)，由此可以看出，土壤含水量主要隨灌水量的增大而增大。適當?shù)乃士梢蕴岣哞坭疆a(chǎn)量，過高或過低都不利于枸杞生長[14-15]。本研究結(jié)果顯示，精準滴灌區(qū)在節(jié)水11.4%、節(jié)肥63.5%的基礎(chǔ)上，較常規(guī)滴灌區(qū)增產(chǎn)13.3%，節(jié)本增效3.12萬元/hm2。

4? ? 參考文獻

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