寧夏引揚(yáng)黃灌區(qū)密植作物小麥滴灌帶合理設(shè)計(jì)及布設(shè)參數(shù)優(yōu)化

靳韋 陳永偉 夏學(xué)智 王昊 卜建華 楊飛 楊桂麗 馬文禮

摘要 為明確寧夏引揚(yáng)黃灌區(qū)密植作物小麥滴灌帶的最優(yōu)鋪設(shè)方案，采用4因素3水平正交試驗(yàn)，研究不同滴灌帶布設(shè)參數(shù)對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量構(gòu)成因素和滴灌帶成本投入的影響，確定小麥滴灌帶田間鋪設(shè)間距、滴頭流量、灌水量等指標(biāo)。結(jié)果表明，滴灌帶在60、80 cm鋪設(shè)間距下，土壤滴灌濕潤(rùn)寬度可以相接，滿足小麥密植種植作物的需水要求，且同一鋪設(shè)間距下滴灌帶垂直方向不同距離小麥生長(zhǎng)指標(biāo)（株高、葉綠素含量）和穗粒數(shù)無(wú)顯著差異;滴灌管帶鋪設(shè)間距為80 cm的3個(gè)處理平均收獲穗數(shù)明顯高于其他處理，其產(chǎn)量整體上也高于其他鋪設(shè)間距處理。滴頭流量太大不利于小麥產(chǎn)量的提升，其中滴頭流量2.0和3.0 L/h有利于提高小麥產(chǎn)量。灌水量越小，平均收獲穗數(shù)減少越明顯，其產(chǎn)量也越低;對(duì)比不同滴灌帶鋪設(shè)用量投入成本，鋪設(shè)間距80 cm的處理優(yōu)于其他處理，有利于節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞 密植作物;滴灌帶;布設(shè)參數(shù)

中圖分類號(hào) S275.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2021）07-0203-05

Abstract In order to clarify the optimal layout plan of drip irrigation belt for the denselyplanted wheat in the Yellow River Irrigation Area in Ningxia，the fourfactor，threelevel orthogonal experiment was taken to investigate the effects of different layout parameters of drip irrigation belt on the growth，yield components and cost input of drip irrigation belt，and determine the paving space， dripper flow， irrigation volume and other indices of drip irrigation belt of wheat. The results showed that when the paving space of drip irrigation belt was 60 or 80 cm， the wet width of soil drip irrigation could be connected，the water requirements of denselyplanted wheat. The growth indices（plant height， chlorophyll content） and the number of grains per spike of wheat at different distances in the vertical direction of drip irrigation belt at the same laying spacing had no significant difference. When the paving space was 80 cm， the average number of harvested spikes in the three treatments was obviously higher than that in other treatments，the yield was higher than that in other treatments with different paving space. Too large dripper flow was indeed adverse to the increase of wheat yield，while dripper flow at 2.0 and 3.0 L/h was? favorable for the increase of wheat yield. The lower the irrigation volume was，the more obvious the decrease of the number of harvested spikes was，the lower the yield was. When the cost for the paving of drip irrigation belts was compared， a paving space of 80 cm has an advantage over other situations， which was favorable for saving cost.

Key words Denselyplanted crops;Drip irrigation belts;Layout parameters

作者簡(jiǎn)介 靳韋（1988—），女，陜西西安人，助理農(nóng)藝師，碩士，從事作物高效節(jié)水栽培研究。*通信作者，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事作物高效節(jié)水栽培研究。

滴灌方式旨在提高水分利用效率，從而達(dá)到節(jié)水、增產(chǎn)的目的，特別是在干旱缺水地區(qū)，滴灌技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于緩減水資源短缺問(wèn)題顯得尤為重要[1]。寧夏地處西北干旱荒漠地區(qū)，水資源缺乏，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)是該地區(qū)緩解水資源供需矛盾的重要途徑。目前，寧夏高效節(jié)水灌溉技術(shù)已大面積推廣，其中滴灌是一種被廣泛應(yīng)用的節(jié)水灌溉技術(shù)，從以前的高經(jīng)濟(jì)價(jià)值設(shè)施農(nóng)業(yè)向經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低的大田農(nóng)業(yè)發(fā)展，存在生產(chǎn)成本和水分高效利用等問(wèn)題[2-4]。目前，寧夏引揚(yáng)黃灌區(qū)小麥等密植作物高效節(jié)水發(fā)展比較緩慢，小麥等密植作物田間滴灌帶布設(shè)不合理、滴灌帶成本較高是較大的限制因素[5]。目前，關(guān)于小麥等密植作物田間滴灌系統(tǒng)布設(shè)鮮有研究，其中滴灌帶鋪設(shè)間距有少量報(bào)道。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)相關(guān)研究表明，小麥等密植作物滴灌帶鋪設(shè)間距從60 cm到90 cm不等[6-7]。據(jù)調(diào)查寧夏地區(qū)一般鋪設(shè)間距在60 cm，鋪設(shè)間距在90 m以上理論上可以節(jié)省1/3的成本，而且新疆建設(shè)兵團(tuán)和寧夏地質(zhì)條件不一樣[8-12]，需進(jìn)一步研究。合理的田間滴灌系統(tǒng)布設(shè)可以有效提高水分利用效率和灌水質(zhì)量，從而最大限度地發(fā)揮滴灌這一新型灌水技術(shù)的節(jié)水、增產(chǎn)作用[1]。針對(duì)寧夏引揚(yáng)黃灌區(qū)滴灌水肥一體化條件密植作物小麥滴水不均、滴灌帶用量較大等突出問(wèn)題，筆者通過(guò)設(shè)置不同組合滴灌帶鋪設(shè)間距、滴頭流量、滴頭間距和額定灌水量的4因素3水平正交試驗(yàn)，研究不同滴灌帶布設(shè)參數(shù)水平對(duì)密植作物小麥滴灌入滲下土壤水分濕潤(rùn)寬度、小麥生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量構(gòu)成因素和滴灌帶成本投入的影響，以期為寧夏引揚(yáng)黃灌區(qū)密植作物小麥田間滴灌帶合理設(shè)計(jì)參數(shù)的確定及田間合理布設(shè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)區(qū)位于銀川市西南14 km平吉堡六隊(duì)，地理位置106°01′E，38°24′N，海拔1 120 m。該地區(qū)年平均年降水量169 mm，無(wú)霜期約130 d，日照時(shí)數(shù)3 039.6 h，年平均氣溫8.5 ℃，活動(dòng)積溫3 298.1 ℃。供試作物為寧夏春小麥“寧春50”。前茬作物為小麥，地力條件均勻一致。土壤類型為淡灰鈣土，土壤質(zhì)地為輕壤土，土壤肥力中等偏下，鹽堿程度輕。試驗(yàn)地0～20 cm土壤基礎(chǔ)肥力如下：有機(jī)質(zhì)含量12.21 g/kg，全氮含量0.80 g/kg，全磷含量0.52 g/kg，堿解氮含量34.11 mg/kg，速效磷含量19.29 mg/kg，速效鉀含量84.25 mg/kg，pH為7.70。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為4因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表1），共計(jì)9個(gè)處理（表2），重復(fù)3次。種植方式為條播，灌水方式為滴灌水肥一體化方式，供試滴灌帶采用內(nèi)鑲貼片式，壁厚2 mm。各處理施肥水平一致，施肥量為N 241.5 kg/hm.2，P2O5 174.0 kg/hm.2，K2O 144.0 kg/hm.2。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 濕潤(rùn)半徑寬度測(cè)定。以滴灌帶為中心，滴灌結(jié)束24 h后使用直尺測(cè)定濕潤(rùn)半徑寬度。

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定。以滴灌帶不同鋪設(shè)間距為準(zhǔn)，測(cè)定不同處理滴灌帶滴頭垂直方向0、30、40、50 cm小麥葉綠素含量、株高和成熟期穗粒數(shù)，其中葉綠素含量使用日本柯尼卡美能達(dá)SPAD-502PLUS便攜式葉綠素儀測(cè)定，株高使用直尺測(cè)定。

1.3.3 收獲穗數(shù)和產(chǎn)量測(cè)定。小麥成熟時(shí)每小區(qū)收獲1 m.2測(cè)定平均收獲穗數(shù)和產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

使用Excel 2010和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤濕潤(rùn)半徑寬度對(duì)比

從表3可以看出，60、80、100 cm 3種滴灌管帶鋪設(shè)間距滴灌結(jié)束24 h后，60和80 cm土壤濕潤(rùn)半徑寬度可以相接，滿足密植作物小麥的需水要求。鋪設(shè)間距為100 cm的3個(gè)處理中，處理⑧濕潤(rùn)半徑寬度最大（47.4 cm），與鋪設(shè)間距為100 cm滴灌帶所需的濕潤(rùn)半徑寬度50 cm相差2.6 cm，表明鋪設(shè)間距100 cm的滴灌模式不適用于小麥種植。極差分析結(jié)果表明，滴頭流量2.0 L/h，滴頭間距60 cm，不利于增加滴灌條件下水分的橫向擴(kuò)散;灌水量3個(gè)水平間濕潤(rùn)半徑寬度差異顯著，且灌水量越大，濕潤(rùn)半徑寬度越大（表4）。

2.2 滴灌帶垂直方向不同距離小麥葉綠素含量對(duì)比

由表5可知，對(duì)比不同處理滴灌帶垂直方向不同距離小麥葉綠素含量，滴灌帶鋪設(shè)間距60、80 cm下各處理不同距離（0、30、40 cm）小麥葉綠素含量無(wú)明顯差異;滴灌帶鋪設(shè)間距100 cm下的處理⑦和⑨滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥葉綠素含量與滴灌帶垂直方向40、50 cm存在極顯著差異，處理⑧滴灌帶垂直方向0、30、40 cm小麥葉綠素含量與滴灌帶垂直方向50 cm存在極顯著差異。這表明在滴灌帶流量額定壓力（0.1 MPa）下肥料隨著滴灌不能運(yùn)移或者較少運(yùn)移到40和50 cm，這就使得葉綠素含量較低，說(shuō)明不同鋪設(shè)間距下滴灌帶最多只能鋪設(shè)80 cm。

2.3 滴灌帶垂直方向不同距離小麥株高對(duì)比

從表6可以看出，對(duì)比不同處理滴灌帶垂直方向不同距離小麥株高，滴灌帶鋪設(shè)間距60 cm下各處理不同距離（0、30 cm）小麥株高無(wú)顯著差異;滴灌帶鋪設(shè)間距80 cm下處理④滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥株高與滴灌帶垂直方向40 cm存在顯著差異;處理⑤和⑥小麥長(zhǎng)勢(shì)均勻，株高無(wú)顯著差異;滴灌帶鋪設(shè)間距100 cm下的處理⑦、⑧、⑨滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥株高與滴灌帶垂直方向40、50 cm差異極顯著，且滴灌帶垂直方向40與50 cm小麥株高差異顯著。這表明在滴灌帶流量額定壓力（0.1 MPa）下肥料隨著滴灌無(wú)法運(yùn)移或者較少運(yùn)移到40和50 cm，這就使得滴灌帶垂直方向40、50 cm小麥長(zhǎng)勢(shì)低，說(shuō)明滴灌帶不同鋪設(shè)間距下最大只能鋪設(shè)80 cm。

2.4 滴灌帶垂直方向不同距離小麥穗粒數(shù)對(duì)比

由表7可知，對(duì)比不同處理滴灌帶垂直方向不同距離小麥穗粒數(shù)，滴灌帶鋪設(shè)間距60、80 cm下各處理不同距離（0、30、40 cm）小麥穗粒數(shù)無(wú)顯著差異;滴灌帶鋪設(shè)間距100 cm下處理⑨滴灌帶垂直方向0、30、40 cm小麥穗粒數(shù)與滴灌帶垂直方向50 cm存在顯著差異，處理⑦和⑧滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥穗粒數(shù)與滴灌帶垂直方向40、50 cm存在顯著差異，表明在滴灌帶流量額定壓力（0.1 MPa）下肥料無(wú)法運(yùn)移到或者較少運(yùn)移到40和50 cm，這就使得滴灌帶垂直方向40和50 cm穗粒數(shù)較少，說(shuō)明滴灌帶不同鋪設(shè)間距下最大只能鋪設(shè)80 cm。

2.5 不同處理對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素和平均收獲穗數(shù)的影響

從表8可以看出，對(duì)比同一滴灌帶鋪設(shè)間距下不同灌水量對(duì)小麥?zhǔn)斋@穗數(shù)的影響，鋪設(shè)間距100 cm下最小灌水量375 m.3/hm.2的處理⑨平均收獲穗數(shù)顯著低于其他處理，處理⑨平均收獲穗數(shù)分別比處理⑦和⑧減少105.00萬(wàn)和43.95萬(wàn)/hm.2。

極差分析表明，試驗(yàn)設(shè)置的4個(gè)因素（鋪設(shè)間距、滴頭流量、滴頭間距、灌水量）均對(duì)小麥平均收獲穗數(shù)產(chǎn)生影響，其中鋪設(shè)間距80 cm各處理下平均收獲穗數(shù)整體上高于鋪設(shè)間距60、100 cm。當(dāng)?shù)晤^流量為4.0 L/h時(shí)，平均收獲穗數(shù)最小;灌水量越小，平均收獲穗數(shù)減少越明顯（表9）。

2.6 不同處理對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

從表10可以看出，對(duì)比試驗(yàn)設(shè)置的4個(gè)因素對(duì)小麥產(chǎn)量的影響，其中滴頭間距的3個(gè)水平（40、50、60 cm）對(duì)小麥產(chǎn)量的影響無(wú)顯著差異，其他3個(gè)因素（鋪設(shè)間距、滴頭流量、灌水量）均對(duì)小麥產(chǎn)量產(chǎn)生影響。對(duì)比不同滴灌帶鋪設(shè)間距下小麥產(chǎn)量，鋪設(shè)間距80 cm下小麥產(chǎn)量高于鋪設(shè)間距60、100 cm;對(duì)比不同滴頭流量下小麥的產(chǎn)量，滴頭流量2.0和3.0 L/h下小麥產(chǎn)量高于滴頭流量4.0 L/h，表明滴頭流量2.0和3.0 L/h的滴頭可延長(zhǎng)滴灌時(shí)間，保證肥水的充分運(yùn)移和滲透，有利于提高小麥產(chǎn)量;同一間距下不同處理產(chǎn)量與灌水量呈負(fù)相關(guān)（表11）。因此，處理⑨（鋪設(shè)間距100 cm、滴頭流量4.0 L/h、灌水量375 m.3/hm.2）產(chǎn)量最低，為7 899.0 kg/hm.2。

2.7 滴灌帶投入對(duì)比分析

從表12可以看出，滴灌帶鋪設(shè)間距與滴灌帶用量成反比，滴灌帶鋪設(shè)間距越大，滴灌帶用量越少，滴灌帶費(fèi)用越少。對(duì)比不同鋪設(shè)間距處理滴灌帶平均用量，鋪設(shè)間距100 cm用量最大，鋪設(shè)間距60 cm處理用量最小，但結(jié)合前面分析結(jié)果可知，鋪設(shè)間距為100 cm處理不適用于小麥種植生長(zhǎng)和產(chǎn)量提升，因此予以排除。對(duì)比滴灌帶鋪設(shè)間距80和60 cm滴灌帶用量和費(fèi)用，滴灌帶鋪設(shè)間距80 cm處理比滴灌帶鋪設(shè)間距60 cm處理滴灌帶用量減少4 167.00 m/hm.2，折合費(fèi)用減少625.05元/hm.2，表明滴灌帶鋪設(shè)間距80 cm有利于節(jié)約成本。

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

通過(guò)設(shè)置不同的滴灌帶鋪設(shè)間距、滴頭流量、滴頭間距和額定灌水量的4因素3水平正交試驗(yàn)，測(cè)定不同處理滴灌帶土壤濕潤(rùn)寬度和小麥生長(zhǎng)性狀。滴灌帶流量額定壓力（0.1 MPa）下，對(duì)比不同間距滴灌帶土壤濕潤(rùn)寬度以及滴灌結(jié)束24 h后土壤水分遷移規(guī)律，鋪設(shè)間距為60和80 cm土壤水分濕潤(rùn)鋒可以相接，而鋪設(shè)間距為100 cm肥水不能有效到達(dá)邊行，表明60和80 cm鋪設(shè)間距時(shí)可滿足小麥密植種植作物需水要求。對(duì)比不同處理與滴灌帶垂直方向不同距離小麥生長(zhǎng)指標(biāo)（株高、葉綠素）和產(chǎn)量構(gòu)成因素中穗粒數(shù)，滴灌帶鋪設(shè)間距起主導(dǎo)影響因素，滴灌帶鋪設(shè)間距100 cm下滴灌帶垂直方向0、30 cm小麥葉綠素、株高、葉面積、穗粒數(shù)與鋪設(shè)間距40、50 cm存在顯著差異，表明在滴灌帶流量額定壓力（01 MPa）下，肥料隨著滴灌不能運(yùn)移或者較少運(yùn)移到40和50 cm，這就使得邊行小麥葉綠素含量較少，說(shuō)明滴灌帶不同鋪設(shè)間距下最大只能鋪設(shè)80 cm。

收獲穗數(shù)是產(chǎn)量的構(gòu)成因素之一，研究表明在收獲穗數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量構(gòu)成因素中，收獲穗數(shù)占據(jù)主動(dòng)地位，收獲穗數(shù)越多，往往為高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。該試驗(yàn)結(jié)果表明，滴灌管帶鋪設(shè)間距為80 cm處理收獲穗數(shù)明顯高于其他處理，其產(chǎn)量整體上也高于其他鋪設(shè)間距處理。對(duì)比滴頭流量與產(chǎn)量的關(guān)系，同一間距下不同處理小麥產(chǎn)量與滴頭流量呈負(fù)相關(guān)，滴頭流量太大不利于小麥產(chǎn)量提升，滴頭流量2.0和3.0 L/h的滴頭可延長(zhǎng)滴灌時(shí)間，保證肥和水的充分運(yùn)移和滲透，有利于提高小麥產(chǎn)量，因此滴頭流量不宜超過(guò)3.0 L/h。對(duì)比灌水量與收獲穗數(shù)、產(chǎn)量的關(guān)系，灌水量越小，平均收獲穗數(shù)減少越明顯，其產(chǎn)量也越低，因此灌水量不宜小于30 m.3。

通過(guò)對(duì)比不同滴灌帶鋪設(shè)用量投入成本，鋪設(shè)間距為80 cm優(yōu)于其他處理，滴灌帶鋪設(shè)間距80 cm處理比滴灌帶鋪設(shè)間距60 cm處理滴灌帶用量減少4 167.00 m/hm.2，折合費(fèi)用減少625.05元/hm.2，表明滴灌帶鋪設(shè)間距為80 cm有利于節(jié)約成本。

3.2 結(jié)論

對(duì)于寧夏引揚(yáng)黃灌區(qū)小麥滴灌系統(tǒng)，滴灌帶流量額定壓力0.1 MPa的條件下，適合的滴灌帶鋪設(shè)間距最大不能超過(guò)80 cm，以70～80 cm為宜;滴頭流量不能超過(guò)3.0 L/h，以2.0 L/h或3.0 L/h為宜;灌水量不能小于30 m.3，且以30 m.3左右為宜，可滿足小麥密植作物需水要求，可達(dá)到節(jié)本增效的目的，有利于提高小麥產(chǎn)量。以上滴灌帶鋪設(shè)方案是基于該試驗(yàn)條件得出的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)還需進(jìn)一步驗(yàn)證，實(shí)際運(yùn)用中需結(jié)合土壤條件、土壤水分遷移的觀測(cè)確定。

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