遼西北地區(qū)抗旱技術(shù)篩選與應(yīng)用探討

任媛媛

(遼寧省朝陽(yáng)水文局，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

遼寧西部屬于旱災(zāi)發(fā)生影響程度較大的區(qū)域，因此影響區(qū)域糧食的穩(wěn)定安全生產(chǎn)，為保障糧食安全需要對(duì)灌溉抗旱技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和篩選[1]。按照遼西地理位置以及水資源分布特點(diǎn)，采用常規(guī)農(nóng)業(yè)灌溉方式，對(duì)膜下噴灌、膜上微噴灌溉等節(jié)水灌溉技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，篩選出適合于遼西地區(qū)的最優(yōu)灌溉方式，從而為春、伏旱玉米的穩(wěn)定高產(chǎn)提高重要的保障[2]。當(dāng)前，噴、微灌在節(jié)水灌溉模式中應(yīng)用范圍逐步加大，而國(guó)內(nèi)外噴、微灌方式正在向節(jié)能、高效、多功能以及自動(dòng)化管理方式逐步轉(zhuǎn)變[3-13]。任何一種灌溉節(jié)水模式都在不同區(qū)域有其適用條件，需要因地制宜的對(duì)噴、微灌技術(shù)進(jìn)行推廣和普及[14]。我國(guó)由于覆蓋范圍廣，需要采用激光控制、畦田灌溉等自動(dòng)化灌溉以及墑情監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)灌溉管理措施進(jìn)行不同程度的改進(jìn)，從而使得精細(xì)灌溉在田間逐步得到有效控制[15]。為提高遼西北地區(qū)節(jié)水灌溉能力，亟需對(duì)區(qū)域抗旱技術(shù)進(jìn)行篩選，選擇適合于遼西北地區(qū)的節(jié)水灌溉模式。研究成果對(duì)于遼西北地區(qū)節(jié)水灌溉能力提升具有重要的參考意義。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于東經(jīng)119°18′及北緯41°17′的老哈河?xùn)|岸，地處遼寧西部的建平縣中西部，區(qū)域?qū)儆诖箨懠撅L(fēng)型氣候，處于氣候過(guò)度區(qū)，區(qū)域多年平均氣溫為7.1℃，多年平均降水量為410mm，屬于典型的半濕潤(rùn)半干旱氣候。區(qū)域多年蒸發(fā)量均值為1200～1600mm，積溫有效值為3200℃，砂壤土為試驗(yàn)區(qū)域主要土壤質(zhì)地類型，土壤比重和容重分別為2.71以及1.4g/cm3，有機(jī)質(zhì)在土壤中的比例為1.66%，土壤中速效氮、磷、鉀分別為40、12.55以及80ppm，田間持水量為10.5%～20.0%，為中等酸堿度土壤，地下水埋深最高值3.6m。初霜和終霜日多年分別為9月22日以及5月9日，無(wú)霜期在125～133d之間。

2 試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)與方法

2.1 試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)

根據(jù)玉米不同生育階段的需水特點(diǎn)，設(shè)定對(duì)應(yīng)的土壤含水量條件，試驗(yàn)設(shè)置結(jié)果見(jiàn)表1。丹玉42為玉米試驗(yàn)樣本，試驗(yàn)玉米種子密度為3200株/畝。春播前進(jìn)行土地翻耕和整平，按照每畝施用1000kg農(nóng)家肥(雞糞)。

表1 玉米不同生育階段土壤水分下限控制標(biāo)準(zhǔn) 單位：%

2.2 試驗(yàn)方法

在建平縣灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行玉米地面灌溉技術(shù)的試驗(yàn)對(duì)比，6種灌溉技術(shù)應(yīng)用模式分別為膜下微潤(rùn)灌(MWR)、微潤(rùn)灌(WR)、膜下滴灌(MD)、膜下微噴(MWP)、低壓管灌與微噴聯(lián)合灌溉(WPGG)和低壓管灌(GG)。各試驗(yàn)小區(qū)種植相同玉米品種，種植模式采用大壟雙行方式。重復(fù)進(jìn)行3次對(duì)比觀測(cè)試驗(yàn)，壤水分測(cè)量?jī)x用于測(cè)定土壤含水率。土壤濕度作為玉米每個(gè)生育階段的控制指標(biāo)，降水前后作物根系土壤含水量用有效降水量確定，水量平衡原理用于計(jì)算作物耗水量，試驗(yàn)站的氣象觀測(cè)資料作為氣象資料。

2.3 生育期灌水量分析

2019年，受春旱影響，各灌溉模式在玉米苗期灌溉2次，WP模式采用微噴帶灌溉，各模式的灌水量約占GG模式的2/3；玉米生長(zhǎng)后期，WP和DG均采用管灌，灌水量90mm。2017年MWR、MDG、MWP、WR、WPGG模式灌水量分別較GG模式減少106.4、124、109.2、33.8和32.4mm；2018年MWR、MDG、MWP、WR、WPGG模式灌水量分別較GG模式減少50.7、60.6、54.0、50.7和23.8mm。2018年MWR、MDG、MWP、WR、WPGG模式灌水量分別較GG模式減少56.5、60.8、59.8、55.9和35.2mm。說(shuō)明采用滴灌、微灌、微噴及壓片式微噴帶灌溉可明顯減少灌溉水量，最省水的灌溉模式為膜下滴灌，其次為膜下微噴，依次為膜下微潤(rùn)灌、微潤(rùn)灌和微噴帶與管灌聯(lián)合灌溉模式。不同灌溉模式玉米生育期內(nèi)灌水情況見(jiàn)表2。

表2 不同灌溉模式玉米生育期內(nèi)灌水情況 單位：mm

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 不同灌溉技術(shù)模式的玉米株高動(dòng)態(tài)

在7種灌溉模式中，2017年MWP和GG玉米的株高略高其余灌溉模式，2018和2019年各種灌溉模式在成熟期株高比較接近。植株高大健壯，莖葉繁茂是高產(chǎn)的基礎(chǔ)，這些灌溉模式的株高均在抽穗期就達(dá)到了生育期的最高值。由于灌溉前2個(gè)生育期的水分控制，不同灌水模式的玉米長(zhǎng)勢(shì)不同，結(jié)果為膜下微潤(rùn)灌>膜下微噴>膜下滴灌>傳統(tǒng)灌溉>管灌與微噴聯(lián)合灌>微潤(rùn)灌>無(wú)灌溉，在后期水分補(bǔ)充上植株迅速恢復(fù)，最后趨于一致。WPGG、GG未覆膜，前期植株長(zhǎng)勢(shì)較低，后期明顯增加，MWR前期植株長(zhǎng)勢(shì)較好，后期逐漸平緩。2017—2019年不同灌水模式下玉米生育期株高數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 不同灌水模式下玉米生育期株高數(shù)據(jù)

3.2 不同灌溉技術(shù)模式的玉米葉面積動(dòng)態(tài)

2017—2019年不同灌水模式下玉米生育期葉面積數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。玉米高產(chǎn)不僅要保證足夠大的葉面積，而且要求葉面積的增長(zhǎng)及消減進(jìn)程合理，才能保證玉米的高產(chǎn)。

由表4可知，不同灌水技術(shù)模式下玉米葉面積指數(shù)均呈單峰曲線變化，表現(xiàn)為在拔節(jié)期前增長(zhǎng)緩慢，拔節(jié)后迅速增長(zhǎng)，在灌漿期達(dá)到最大值，而后緩慢下降。在玉米的全生育期內(nèi)，玉米葉面積指數(shù)與灌溉模式、農(nóng)藝措施比較密切，覆膜處理的各種灌溉模式均高于未覆膜處理；WR和CK在苗期和拔節(jié)期，葉面積指數(shù)較其余灌溉模式小。在整個(gè)生育期內(nèi)，無(wú)灌溉的葉面積指數(shù)較同期各種灌溉模式的葉面積指數(shù)小。

表4 不同灌水模式下玉米生育期葉面積數(shù)據(jù)

2017—2019年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，WPGG與GG相比，在苗期與拔節(jié)期，WPGG因采用節(jié)水灌溉模式，其葉面積指數(shù)小于同期GG葉面積指數(shù)。MWR與WR相比，在苗期與拔節(jié)期，MWR的葉面積指數(shù)均高于同期WR葉面積指數(shù)。

3.3 不同灌溉技術(shù)模式的玉米產(chǎn)量與灌溉水分生產(chǎn)效率

2017—2019年不同灌溉技術(shù)模式下玉米生育期需水量、產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率見(jiàn)表5。

由表5可知，2017年MDG、MWP、MWR的玉米水分生產(chǎn)效率較GG分別提高了0.44、0.64 、0.48kg/m3，2018年MDG、MWP、MWR的玉米水分生產(chǎn)效率較GG分別提高了0.48、0.71、0.62kg/m3，2019年MDG、MWP、MWR的玉米水分生產(chǎn)效率較GG分別提高了0.48、0.74、0.63kg/m3，提高幅度在14%以上，表明了覆膜微灌能有效提高水分生產(chǎn)效率。

表5 2017—2019年玉米水分生產(chǎn)效率計(jì)算

2017—2019年MWR的玉米水分生產(chǎn)效率較WR分別提高了0.25、0.21、0.19kg/m3，提高幅度為8.05%、6.73%和5.94%，說(shuō)明同一種灌溉模式覆膜后，能提高水分生產(chǎn)效率。

2017—2019年WR的水分生產(chǎn)效率較GG分別提高了0.19、0.27、0.29kg/m3，提高幅度為6.62%、9.47%和9.97%，說(shuō)明微灌較低壓管灌能顯著提高水分生產(chǎn)效率。

3.4 示范區(qū)應(yīng)用效果分析

在朝陽(yáng)建平縣太平莊鄉(xiāng)建立示范區(qū)640畝，在阜新彰武縣雙廟子鄉(xiāng)建立示范區(qū)320畝，共計(jì)960畝，示范的灌溉技術(shù)包括MWR、MDG、WP+GG，見(jiàn)表6。

表6 示范區(qū)建設(shè)面積

示范區(qū)玉米生育期內(nèi)灌溉次數(shù)、灌水量和產(chǎn)量，見(jiàn)表7。

表7 示范區(qū)應(yīng)用效果觀測(cè)分析

通過(guò)示范區(qū)應(yīng)用效果分析可知，建平縣項(xiàng)目區(qū)MWR、MDG生育期內(nèi)灌水5次，灌水量分別為100和90m3，WP+GG生育期內(nèi)灌水4次，灌水量為120m3，MWR 、MDG較WP+GG節(jié)約水量分別為20和30m3，畝產(chǎn)量分別提高了-29、24kg，灌溉水分生產(chǎn)效率分別提高了1.3和2.8 kg/m3，提高幅度為14.9%和27.2%。說(shuō)明MDG灌溉技術(shù)較WP+GG灌溉技術(shù)不但可以節(jié)水，還能夠?qū)崿F(xiàn)小幅的增產(chǎn)，大大提高了灌溉水分生產(chǎn)效率。MWR灌溉技術(shù)較WP+GG灌溉技術(shù)產(chǎn)量有所小降，但節(jié)水效果明顯，灌溉水分生產(chǎn)效率顯著提高。

彰武縣項(xiàng)目區(qū)MDG生育期內(nèi)灌水8次，灌水量分別為96m3。因土壤性質(zhì)決定，該區(qū)域只能采用微灌等灌溉技術(shù)，與無(wú)灌溉相比，畝產(chǎn)量分別提高了270kg，增產(chǎn)了3/4，效益可觀，說(shuō)明膜下滴灌灌溉技術(shù)適合彰武地區(qū)應(yīng)用。

4 結(jié)論

(1)不同灌水技術(shù)模式下玉米葉面積指數(shù)均呈單峰曲線變化，在拔節(jié)期前增長(zhǎng)緩慢，拔節(jié)后迅速增長(zhǎng)，在灌漿期達(dá)到最大值，而后緩慢下降。

(2)玉米的全生育期內(nèi)，玉米葉面積指數(shù)與灌溉模式、農(nóng)藝措施比較密切，各種灌溉模式的覆膜處理均高于未覆膜處理；WR和CK在苗期和拔節(jié)期，玉米的葉面積指數(shù)較其余灌溉模式小。在整個(gè)生育期內(nèi)，無(wú)灌溉的玉米葉面積指數(shù)較同期任何灌溉模式的玉米葉面積指數(shù)小。

(3)遼西北地區(qū)水分利用效率與效益比較高的灌溉技術(shù)模式在后續(xù)研究中還需要對(duì)其方案操作的難易程度進(jìn)行重點(diǎn)分析。