肖 讓,張永玲*,吳克倩,俞海英,劉文凱
(1.河西學(xué)院土木工程學(xué)院,甘肅張掖734000;2.河西走廊水資源保護利用研究所,甘肅張掖734000)
張掖市作為我國高質(zhì)量玉米制種基地之一,優(yōu)越的自然條件具有無可挑剔的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢[1,2]。張掖市雖降水少,但是黑河流經(jīng)此地,為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了豐富的水資源。張掖市玉米制種基地可利用水量為15.65 億m3。此外,張掖市大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù),全市灌溉面積25.2 萬hm2,田間配套面積8.87萬hm2,已建成的高效節(jié)水農(nóng)業(yè)面積達到4.39 萬hm2,同時積極推廣常規(guī)農(nóng)業(yè)節(jié)水面積,目前已達16.53 萬hm2。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展,灌溉面積逐年遞增,水資源日漸緊缺,基于水資源供需矛盾日益突出[3,4],針對張掖市制種玉米開展滴灌條件下代表性土壤灌水參數(shù)對其根際土壤水分分布規(guī)律做調(diào)查研究,探索有利于提高制種玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的科學(xué)合理的灌水參數(shù),對于制定該地區(qū)節(jié)水灌溉制度具有重要的理論和實際意義,也是提高制種玉米品質(zhì)的保障和基礎(chǔ)。
試驗地位于張掖市甘州區(qū)黨寨鎮(zhèn)“旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣水肥一體化示范區(qū)”,東經(jīng)100°6′~100°52′、北緯38°32′~39°24′,海拔1474~1482 m,屬于溫帶大陸性氣候,氣候干燥,降雨稀少,蒸發(fā)量大,多風(fēng)。一年四季日照時間長,太陽輻射強,每年平均日照時長超過3000 h,年平均氣溫7.5℃。試驗示范區(qū)制種玉米種植面積為33.35 hm2,土質(zhì)類型以灌漠土為主。
調(diào)查顯示,2017年和2018年膜下滴灌制種玉米整個生育期的需水量為4676.66 m3/hm2,其中自然降雨量9357.8 m3/hm2。在制種玉米的全生育期內(nèi),6—8月需水量較大。由于6、7月份降雨較為集中,因此在這一時段的灌水量相對減少。
在充分了解和掌握該地區(qū)的氣候特征及膜下滴灌制種玉米的耗水特征前提下,于2019年進行灌溉制度試驗。試驗設(shè)4 個處理,3 次重復(fù),行長7 m,區(qū)組間溝寬1 m,各小區(qū)之間挖溝覆膜隔離,深度0.6 m,每小區(qū)四周筑埂,埂高40 cm、寬50 cm,避免串水串肥。試驗采用的作物品種為制種玉米NC242,栽培方式為50 cm×50 cm 等行距覆膜穴播,父母本滿天星配置。施肥及管理與農(nóng)民習(xí)慣方式相同。于2019年4月17日前后播種母本,8 d 后播種父本。基肥施用復(fù)合肥(21-17-7)570 kg/hm2、尿素147 kg/hm2、硫酸鉀147 kg/hm2。追肥施尿素720 kg/hm2、硫酸鋅28.2 kg/hm2。膜下滴灌制種玉米灌溉制度試驗方案如表1 所示,灌水均為6 次。
旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣水肥一體化示范區(qū)采用深井泵輸水,PVC 有壓管道配水,恒壓配水系統(tǒng)提高了滴灌農(nóng)業(yè)的灌水均勻性,此外在每個試驗小區(qū)灌水管網(wǎng)上設(shè)置水表,精確監(jiān)測每個小區(qū)的灌水量,每個試驗小區(qū)設(shè)置多個觀測點,每個觀測點分別以10 cm 為梯度,取0~100 cm 土層的土樣,動態(tài)監(jiān)測土壤含水率的變化。為了更好地了解試驗田的土壤狀況,試驗同時測定了土壤的田間持水率、土壤容重、土壤滲透系數(shù)等灌水參數(shù),田間持水率平均值為23.08%,容重為1.67 g/cm3。
由表2 可知,作物產(chǎn)量隨著灌水量的增加而增加,但產(chǎn)量的增長幅度逐漸變得緩慢。當(dāng)灌水量為4407.83 m3/hm2時,作物產(chǎn)量最大;當(dāng)灌水量小于4407.83 m3/hm2時,作物產(chǎn)量的增長幅度較大;當(dāng)灌水量超過5142.42 m3/hm2時,作物產(chǎn)量的增長幅度極小,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是土壤的氣通量、溫度等因素影響了作物對養(yǎng)分的吸收,或是供水充足時,作物的生長以營養(yǎng)生長為主,抑制了作物的生殖生長。因此,作物供水量超過4407.83 m3/hm2時,通過增加灌水量來提高作物產(chǎn)量的效果不夠顯著。
作物產(chǎn)量是水分、光照、土壤肥力、溫度、管理水平等多種因素共同作用的結(jié)果,以作物單位面積的產(chǎn)量來衡量生產(chǎn)效率是不夠全面、不夠科學(xué)的。在西北干旱地區(qū),以水分為主導(dǎo)因素的作物種植方式中,依據(jù)農(nóng)作物的產(chǎn)量和耗水量之間的關(guān)系,綜合性評價作物的生產(chǎn)效率更為科學(xué)、合理。當(dāng)灌水量在3613.0~4407.83 m3/hm2時,作物的單方水產(chǎn)量隨著灌水量的增加而增加,最大可達1.71 kg,但當(dāng)灌水量超過4407.83 m3/hm2時,單方水產(chǎn)量隨著灌水量的增加而減小,充分說明處理W2 試驗方案基本可以滿足制種玉米各生育期的耗水需求,灌溉水的經(jīng)濟效益高,可實現(xiàn)節(jié)水增產(chǎn)的目標(biāo)。
表2 試驗灌溉定額、產(chǎn)量、單方水產(chǎn)量
當(dāng)灌溉定額為4407.83 m3/hm2時,制種玉米的產(chǎn)量為7521.14 kg/hm2,單方水產(chǎn)量為1.71 kg,這一灌水方案最為經(jīng)濟,可為該區(qū)域優(yōu)化灌溉制度提供一定的參考。
表1 膜下滴灌制種玉米灌溉制度試驗方案 單位:m3/hm2