地下滴灌技術(shù)在農(nóng)作物生產(chǎn)中的應用

地下滴灌技術(shù)在農(nóng)作物生產(chǎn)中的應用

2000年10月，在南非召開的第四次國際微灌木大會上，地下灌溉技術(shù)在各個方面上都已成為微灌木發(fā)展的主要趨勢之一。新疆位于歐亞大陸腹地,蒸發(fā)強烈,降水稀少,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水主要靠灌溉,屬于典型的綠洲灌溉農(nóng)業(yè),在進行節(jié)水灌溉系統(tǒng)規(guī)劃設計時,一般不考慮降雨的影響。棉花是新疆主要的農(nóng)作物之一,普遍采用膜下滴灌灌溉方式。王振華等通過對新疆兵團棉花地下滴灌應用的思考,提出了棉花移栽地下滴灌技術(shù)。對于不同灌水量對無膜移栽地下滴灌作物產(chǎn)量的影響已有一定的報道,本文在前期試驗研究的基礎(chǔ)上主要探索不同灌水次數(shù)對地下滴灌無膜移栽棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響,期望對無膜移栽地下滴灌棉花高產(chǎn)高效節(jié)水栽培提供參考。1試驗總結(jié)1.1蘇集山水勢場分布2009年3-10月在現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團重點實驗室試驗基地進行試驗。試驗地點位于新疆石河子市西郊石河子大學農(nóng)試場二連,東經(jīng)85°59′47″,北緯44°19′28″,海拔412m,平均地面坡度6×10-3,年平均日照時間達2865h,大于10℃積溫為3463.5℃,大于15℃積溫為2960.0℃,無霜期達到170d,多年平均降雨量207mm,平均蒸發(fā)量1660mm,年平均風速1.5m/s,靜風占32%,偏南風占22%,偏西風17%,偏北風占15%,偏東風占14%。全生育期內(nèi)日平均氣溫19℃,日最低氣溫6.1℃,日最高氣溫37℃。試驗地地下水埋深大于8m,土壤質(zhì)地為中壤土,小區(qū)0～30cm土層土壤平均容重1.45g/cm3,40～80cm土層土壤平均容重1.61g/cm3,田間持水率為31.88%(體積百分比)。1.2灌水量組合試驗試驗小區(qū)南北走向,由西向東逐次排列12個,小區(qū)大小為18.6m×4.5m,試驗棉花品種為惠遠710,設計4個灌溉定額水平分別為3300、3900、4500和5100m3/hm2和3個灌水次數(shù)水平(19次,16次和13次)進行相關(guān)灌水量組合試驗(如表1所示)。每個處理由一個球閥單獨控制灌水,且各個處理布設5根滴管帶,選用澳大利亞T-Tape地下滴灌專用滴灌帶,埋設深度35cm,間距90cm,滴頭間距30cm,單滴頭流量為0.99～1.21L/h;供水系統(tǒng)以水泵加壓。在各個處理選取6株棉花,并用標簽標記。定時觀察記錄各處理整個生育期內(nèi)棉花生理性狀(株高、葉片數(shù)、生育期、蕾、花、鈴數(shù)、吐絮數(shù))及產(chǎn)量,并在各個處理內(nèi)抽取3株棉花測其葉面積,并計算其平均值。2結(jié)果與分析2.1地下灌溉棉田灌漿后的需水規(guī)律表2為地下滴灌條件下無膜移栽棉花的灌溉制度計劃表,從表中可以看出,由于棉花各個生育階段灌水密度不同,以及整個生育期灌水次數(shù)分配的不同,則各次灌水量也不相同。由于地下滴灌條件下無膜移栽棉花,棉花須經(jīng)過移栽度過緩苗期進入正式生長階段才能成活,即棉花未封行前到封行后需水量及需水規(guī)律與常規(guī)的膜下滴灌、覆膜移栽不同,有其自身的特點。在灌溉定額相同的情況下,增加灌水次數(shù),說明無膜移栽棉花在前期灌水定額較大,已經(jīng)在深層有一定的水分儲存,且地下滴灌出水點在地表以下30cm左右,滴頭流量很小,在1.1L/h左右,灌溉水很易被根系吸收利用。對于灌水時間而言,試驗中實際上按照棉花各生育階段的灌水比重進行分配,從而保證了棉花灌水時間相對合理。2.2不同的灌溉不同灌溉定額對棉花生理形狀有一定的影響,而在相同灌溉定額下,不同灌水次數(shù)對棉花生理形狀的影響也是不同的。2.2.1灌溉次數(shù)對棉花株高的影響株高是棉花生長發(fā)育狀況的首要指標,其高矮直接影響著棉花的株型、種植密度配置及光能利用率,從而影響棉花結(jié)鈴的多少,最終影響棉花的產(chǎn)量。如果植株過高則容易造成瘋長,不但增加水分的消耗,而且會使棉花現(xiàn)蕾、開花、結(jié)鈴數(shù)量明顯減少;如果植株過矮則表明生長發(fā)育不良,而現(xiàn)蕾、開花、結(jié)鈴數(shù)量也會大大降低。不同灌水次數(shù)對小、中、高定額灌溉處理棉花株高的影響程度也是不同的,從圖1、2、3和4中可以看出,多次灌溉普遍有利于各個處理棉花的株高生長,整體上隨著生育進程的推進,不同處理的棉花株高都在增加,在生育期前半段棉花株高生長較為緩慢即苗期,當棉花度過緩苗期進入正式生長階段,各個處理棉花株高迅速生長,到7月中旬實行棉花統(tǒng)一打頂,防止徒長,打頂后棉花基本不再生長或保持打頂前的株高。但對于同一灌溉定額由于灌水次數(shù)不同,隨生育進程的推進各個處理之間的差異逐漸顯著。從圖中可以看出,增加灌水次數(shù)對小定額處理(3300m3/hm2)棉花株高影響相對明顯,且灌水次數(shù)越多,株高相對越高;對于中等(3900～4500m3/hm2)及大定額灌溉處理(5100m3/hm2),增加灌水次數(shù)對各個處理棉花株高影響不是很明顯,但到中后期均是灌水次數(shù)越多,株高也略高。2.1.2多次灌溉對棉花現(xiàn)枝及生長的影響棉花產(chǎn)量的高低,從根本上說取決于棉株群體光能利用情況,而葉片是進行光合作用的主要器官,葉面積的大小決定了植物光合作用速率的大小,葉片的數(shù)量和空間分布,對光合生產(chǎn)率和總干物質(zhì)的積累均有重大影響,保持棉花各生育階段適宜的葉面積動態(tài),是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。一般而言,葉片數(shù)越多,葉面積越大,越易進行光合作用,光合產(chǎn)物積累越多,越易增強根系活力和吸收養(yǎng)分的能力,加快棉鈴發(fā)育,提高成鈴率,從而提高棉花產(chǎn)量。不同灌水次數(shù)對各個處理棉花葉片數(shù)及葉面積有著明顯的影響。從表3中可以看出,對于小、中等以及大定額灌溉處理而言,多次灌溉處理棉花的果枝數(shù)均多于少次灌溉處理的棉花,葉面積也均大于少次灌溉處理棉花的葉面積。對于果枝數(shù)而言,在小定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次、灌水13次依次增加5.80%,7.24%;在中等定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加9.90%(取兩次中等定額的平均值,下同)和18.24%;在大定額灌水處理情況下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加7.0%和9%。葉面積而言,在小定額灌溉處理下,花鈴前期灌水19次比灌水16次、灌水13次依次增加2.32%,10.36%;在中等定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加7.06%和11.83%;在大定額灌水處理情況下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加5.3%和11%。在小定額灌溉處理下,花鈴后期灌水19次比灌水16次、灌水13次依次增加7.14%,15.4%;在中等定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加10.07%和16.69%;在大定額灌水處理情況下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加8.0%和16%。綜合上述分析,多次灌溉有利于各個定額灌溉各個處理棉花葉片的發(fā)育,尤其對中等定額處理(3900～4500m3/hm2)棉花的影響較為明顯,且增加幅度相對較大。不同灌水次數(shù)處理的棉花現(xiàn)蕾時間,蕾數(shù)及蕾數(shù)脫落率,以及最終體現(xiàn)經(jīng)濟產(chǎn)量的鈴數(shù)也明顯不同。從表3中可以看出,對于各種定額灌溉處理,多次灌溉處理的棉花現(xiàn)蕾時間較少次灌溉處理的提前,多次灌溉處理棉花的蕾鈴數(shù)多于少次灌溉處理。小定額灌溉處理下,現(xiàn)蕾時間灌水19次比灌水16次及灌水13次依次提前2d和1d,中等定額的灌溉處理,灌水19次比灌水16次和灌水13次依次提前1d和3d,對于大定額灌溉處理,灌水19次比灌水16次及13次依次提前2d和2d。蕾數(shù)而言,在小定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加7.55%和16.98%,在中等定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加10.44%和19.34%,在大定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加9%和18%。對于各種定額灌溉處理,多次灌溉處理的棉花脫蕾率均低于少次灌溉處理棉花的脫蕾率。就鈴數(shù)而言,在小定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加11.63%和18.6%,在中等定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加14.41%和22.04%,在大定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加13%和20%。綜合上述分析,多次灌溉均有利于各個定額灌溉的各個處理棉花現(xiàn)蕾時間提前,脫蕾率降低,蕾數(shù)和早期鈴數(shù)均多于少次灌溉,增加灌水次數(shù)尤其對中等定額處理(3900～4500m3/hm2)棉花影響較大,增加幅度較為明顯。2.1.3小定額灌溉與現(xiàn)有生育進程比較在灌溉定額相同的情況下,由于灌水次數(shù)不同,各個處理棉花的現(xiàn)蕾時間不同,則現(xiàn)花,現(xiàn)鈴、吐絮時間也各不相同,進而各個處理棉花的全生育進程天數(shù)也不相同,最終導致各個處理棉花產(chǎn)量的不同。從表4可以看出,對于各種定額灌溉處理的棉花,增加灌水次數(shù)對棉花生育進程影響是明顯的。在小定額灌溉處理下,現(xiàn)花時間灌水19次比灌水16次和13次依次提前2d和1d,中等定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次提前1.5d和2.5d,對于大定額灌溉處理,灌水19次比灌水16次和13次依次提前2d和1d。就現(xiàn)鈴時間而言,在小定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次提前1d和2d,中等定額灌水處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次提前1.5d和3d,在大定額灌溉處理下,灌水19次比灌水16次和13次依次提前1d和2d。吐絮時間上,小定額灌水處理灌水19次比灌水16次和13次依次提前9d和13d,中等定額灌溉處理灌水19次比灌水16次和13次依次提前10d和14d,大定額灌溉處理灌水19次比灌水16次和13次依次提前6d和11d。就整個生育進程而言,小定額灌溉處理灌水19次比灌水16次和13次依次提前1d和3d,中等定額灌水處理灌水19次比灌水16次和13次依次提前1.5d和2.5d,大定額灌水處理灌水19次比灌水16次和13次依次提前1d和1d。新疆熱量資源有限,生長期較短,過長的生育進程對棉花后期的產(chǎn)量影響較大。2.2多次灌溉對中等定額灌溉處理的影響不同的灌溉定額對棉花產(chǎn)量有一定的影響,而在同一灌溉定額下,不同灌水次數(shù)不僅對地下滴灌棉花的生理性狀產(chǎn)生一定影響,而且對最終棉花的產(chǎn)量也產(chǎn)生一定的影響,這一影響是棉花前期生長發(fā)育變化累積的反映。種植棉花最終目的是獲得高產(chǎn),而產(chǎn)量是由單位土地面積上的總鈴數(shù)、單鈴重等因素構(gòu)成的。由表5可以看出,在各種定額灌溉處理下,多次灌水處理棉花的總鈴數(shù)和單鈴重均優(yōu)于少次灌水處理的棉花,均以灌水19次的為最大。就總鈴數(shù)而言,小定額灌溉處理灌水19次比灌水16次和13次依次增加3.59%和12.71%,中等定額灌溉處理灌水19次比灌水16次和13次依次增加6.22%和14.52%,大定額灌溉處理灌水19次比灌水16次和13次依次增加2.04%和10.66%(以取樣面積為基準),即多次灌溉對中等定額灌溉處理影響最大,增加幅度為6.22%和14.52%;在棉花單鈴重方面,灌水19次比灌水16次分別重0.1、0.15和0.2g,差別不是很大。同一灌溉定額,產(chǎn)量與灌水次數(shù)的規(guī)律性明顯,隨著灌水次數(shù)增多,產(chǎn)量呈明顯增高趨勢,均以灌19次水處理的棉花產(chǎn)量最高。即小定額灌溉處理灌水19次比灌水16次和13次依次增產(chǎn)206.96和626.80kg/hm2,中等定額灌溉處理灌水19次比灌水16次和13次依次增產(chǎn)510.63kg/hm2(取2個中等定額增產(chǎn)的平均值)和897.65kg/hm2(取2個中等定額增產(chǎn)的平均值),大定額灌溉處理灌水19次比灌水16次和13次依次增產(chǎn)321.36kg/hm2和664.01kg/hm2。增產(chǎn)幅度以灌19次水累計的增產(chǎn)幅度(與灌13次水相比),依次為33.02%,56.88%和48.40%,可知多次灌溉對中等定額灌溉處理棉花影響最大,即增產(chǎn)幅度為56.88%.從以上分析可得,對于各種定額灌溉處理的棉花,多次灌溉處理棉花的理論產(chǎn)量均優(yōu)于少次灌溉處理棉花的產(chǎn)量,說明采用多次灌溉更有利于棉花產(chǎn)量的提高,該影響對于3900～4500m3/hm2的中等定額灌溉處理的棉花尤其顯著,即平均增產(chǎn)幅度最大為5