玉米限額補(bǔ)充灌溉制度研討

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自2009年開(kāi)始，寧夏中部干旱帶以固海、紅寺堡、固海擴(kuò)灌、鹽環(huán)定四大揚(yáng)水工程為水源，延伸揚(yáng)黃灌區(qū)供水范圍，在揚(yáng)黃灌區(qū)周邊規(guī)劃發(fā)展限額補(bǔ)充灌溉面積7．67萬(wàn)hm2，其中設(shè)施農(nóng)業(yè)0．76萬(wàn)hm2，特色農(nóng)業(yè)6．91萬(wàn)hm2，限額灌溉定額控制在750m3/hm2，現(xiàn)工程建設(shè)已經(jīng)完成70%。揚(yáng)黃延伸區(qū)限額灌溉定額的實(shí)施，只能根據(jù)水資源狀況和作物需水規(guī)律，在充分利用自然降水的基礎(chǔ)上，在作物關(guān)鍵生育期實(shí)施有限補(bǔ)充灌溉。研究在限量供水條件下的作物限額灌溉制度，保障作物關(guān)鍵生育期最低需水要求，對(duì)提高限額灌溉區(qū)水資源利用效率具有重要意義。

1試驗(yàn)區(qū)基本概況

試驗(yàn)區(qū)位于2010年建成的寧夏中部干旱帶下馬關(guān)高效節(jié)水限額灌溉區(qū)內(nèi)，該區(qū)總面積1萬(wàn)hm2。區(qū)域設(shè)計(jì)供水流量1m3/s，設(shè)計(jì)灌溉定額750m3/hm2。試驗(yàn)區(qū)選擇在下馬關(guān)限額灌溉區(qū)的以色列滴灌技術(shù)示范區(qū)西三單元，采用蓄水池調(diào)蓄，庫(kù)容80萬(wàn)m3，年供水總量540萬(wàn)m3，蓄水池正常水位與試驗(yàn)區(qū)相對(duì)高差40～125m，實(shí)施自壓滴灌。試驗(yàn)區(qū)主要土壤類型為黃綿土及灰鈣土，0～30cm土壤容重為1．43g/cm3，30～60cm土壤容重為1．56g/cm3，試驗(yàn)區(qū)土壤田間最大持水量為16．3%、pH值8．36、土壤有機(jī)質(zhì)5．23g/kg、速效氮35mg/kg、速效磷5．3mg/kg、速效鉀151mg/kg。試驗(yàn)區(qū)多年平均降水量257mm，其中7－9月降水量占全年的58%。試驗(yàn)區(qū)種植的主要特色作物為紅棗，套種作物有馬鈴薯、玉米、向日葵、大蔥、西瓜。本研究選擇玉米作為主要研究對(duì)象，開(kāi)展限額灌溉制度研究。

2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)玉米品種為寧原單1號(hào)，限額補(bǔ)灌方式采用滴灌、穴灌方式［1］。滴灌試驗(yàn)采用3因素(覆膜、灌溉次數(shù)、灌溉定額)、3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中各因素試驗(yàn)水平為:覆膜(雙壟溝全覆膜、平地起壟半覆膜);灌溉次數(shù)(3次、4次、5次);灌溉定額(225、450、675m3/hm2)，共有10個(gè)處理。穴灌試驗(yàn)采用3因素(覆膜情況、灌溉次數(shù)、灌溉量)、3水平正交設(shè)計(jì)，各因素試驗(yàn)水平為:覆膜(全覆膜、平地起壟半覆膜)、灌溉次數(shù)(3次、4次、5次)、灌溉定額(225、375、450m3/hm2)，共有7個(gè)處理。(2)試驗(yàn)小區(qū)布設(shè)。玉米滴灌灌溉制度試驗(yàn)共布置2種集成模式［2］［3］的試驗(yàn)處理10個(gè)，其中半覆膜膜側(cè)種植小區(qū)5個(gè)，雙壟溝全覆膜種植小區(qū)5個(gè)，每個(gè)處理重復(fù)3次。玉米穴灌灌溉試驗(yàn)共布置2種集成模式的試驗(yàn)處理7個(gè)，其中半覆膜膜側(cè)種植小區(qū)4個(gè)，雙壟溝全覆膜種植小區(qū)3個(gè)。每個(gè)小區(qū)寬6m、長(zhǎng)100m。雙壟溝全覆膜為機(jī)械覆膜，半覆膜均為人工覆膜，播前施復(fù)合肥300kg/hm2。在玉米生長(zhǎng)過(guò)程中追施二銨1次、75kg/hm2，鋤草2次。全覆膜種植在寬6m的小區(qū)內(nèi)覆膜3條，每條膜種植2行玉米，每行玉米配置1條毛管;半覆膜種植小區(qū)覆膜4條，每條膜種植2行玉米，每2行玉米配置1條毛管、玉米株距為35cm。

3試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果

(1)玉米限額灌水監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)區(qū)灌水用水表計(jì)量。實(shí)際各試驗(yàn)區(qū)灌水與設(shè)計(jì)存在一定的差別。各試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)灌溉定額、供水次數(shù)、灌水量與設(shè)計(jì)灌水情況的對(duì)比見(jiàn)表1。(2)生育期土壤含水率監(jiān)測(cè)。對(duì)作物生育期土壤含水量的變化進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。根據(jù)試驗(yàn)監(jiān)測(cè)成果，各試驗(yàn)中，玉米種植期、孕穗期及收獲期土壤含水率比較充分，在10%～18%范圍內(nèi)。但在玉米拔節(jié)期、抽雄期前期、乳熟期土壤含水率偏低，在7月中旬至8月中旬，土壤含水量在6%～12%，土壤含水率低于玉米灌溉關(guān)鍵期控制灌溉下限指標(biāo)［4－5］:拔節(jié)期50%θf(wàn)(8．2%)、抽雄前期60%θf(wàn)(9．8%)的標(biāo)準(zhǔn)。只是在試驗(yàn)灌溉定額大于35m3時(shí)缺水期稍短，灌溉定額小的缺水期稍長(zhǎng)，總體上在7月上旬至8月中旬均缺水受旱，說(shuō)明7－8月實(shí)際試驗(yàn)灌水量仍不能滿足作物關(guān)鍵生育期最低下限含水率的指標(biāo)要求，作物的產(chǎn)量受到影響。(3)產(chǎn)量監(jiān)測(cè)結(jié)果。由于寧夏中部揚(yáng)黃延伸限額灌溉區(qū)作物全部采用套種農(nóng)業(yè)措施，下馬關(guān)試驗(yàn)基地采取紅棗套種玉米農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。在套種前提下，種植的玉米單位面積留苗數(shù)量較正常單種有較大的差別，留苗數(shù)量在2．5～4．0萬(wàn)株/hm2，其留苗數(shù)量為單種玉米留苗數(shù)量的47%～76%，為方便與單種作物作比較，同時(shí)將產(chǎn)量折算為正常種植留苗5．25萬(wàn)株/hm2時(shí)的產(chǎn)量。測(cè)產(chǎn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，根據(jù)折算單種產(chǎn)量，全覆膜膜上滴灌產(chǎn)量最高，其次為全覆膜穴灌，再次為半覆膜膜下滴灌，產(chǎn)量最低的是半覆膜穴灌。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)產(chǎn)結(jié)果分析，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的灌水量與產(chǎn)量之間的關(guān)系不顯著，但不同覆膜方式對(duì)作物的產(chǎn)量影響極顯著，主要的主要因素。結(jié)合試驗(yàn)中作物生育期土壤含水率分析，實(shí)際灌水量和灌溉定額，均不能滿足作物關(guān)鍵生育期土壤含水率下限指標(biāo)要求，各試驗(yàn)均因關(guān)鍵期受旱，造成不同幅度的減產(chǎn)。(4)水分利用效率試驗(yàn)結(jié)果分析各灌溉制度試驗(yàn)小區(qū)水分利用效率分析見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，在滴灌灌溉制度試驗(yàn)中，全覆膜雙壟溝種植+膜上滴灌模式的平均產(chǎn)量為11040kg/hm2，灌溉水生產(chǎn)效率達(dá)到16．65kg/m3，考慮降水資源的利用，總體水分利用效率達(dá)到3．2kg/m3。半覆膜膜側(cè)種植+膜下滴灌模式的平均產(chǎn)量為9360kg/hm2，灌溉水生產(chǎn)效率達(dá)到33．3kg/m3，考慮降水資源的利用，總體水分利用效率達(dá)到3．42kg/m3。在穴灌灌溉制度試驗(yàn)中，半覆膜膜側(cè)種植+膜下穴灌模式的平均產(chǎn)量為5700kg/hm2，灌溉水生產(chǎn)效率達(dá)到21．4kg/m3，考慮降水資源的利用，總體水分利用效率達(dá)到2．03kg/m3，全覆膜雙壟溝種植+膜下穴灌模式的平均產(chǎn)量為10800kg/hm2，灌溉水生產(chǎn)效率達(dá)到20．3kg/m3，考慮降水資源的利用，總體水分利用效率達(dá)到3．0kg/m3。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，不同覆膜種植時(shí)玉米滴灌灌溉制度試驗(yàn)均達(dá)到了較高的水分利用率，其中半覆膜膜側(cè)種植+膜下滴灌模式的水資源利用效率較全覆膜雙壟溝種植+膜上滴灌模式的水資源利用效率提高了6．2%，是值得在揚(yáng)黃延伸限額灌溉區(qū)推廣應(yīng)用的玉米滴灌灌溉技術(shù)模式，能夠提高水資源的利用率和利用效率。玉米穴灌灌溉試驗(yàn)?zāi)Ｊ揭簿_(dá)到了較高的水分利用率，其中全覆膜雙壟溝種植+穴灌模式的水資源利用效率較半覆膜膜側(cè)種植+膜下穴灌模式的水資源利用效率提高了47．8%，是值得在揚(yáng)黃延伸限額灌溉區(qū)推廣應(yīng)用的玉米穴灌灌溉技術(shù)模式，能夠提高降水資源的利用率和利用效率。

4玉米限額灌溉制度分析

玉米全覆膜雙壟膜上滴灌灌溉制度試驗(yàn)產(chǎn)量11042kg/hm2，灌水4次、灌溉定額600m3/hm2，平均水分利用效率3．22kg/m3;玉米半覆膜平壟膜下滴灌灌溉試驗(yàn)產(chǎn)量9360/hm2，灌水4次、灌溉定額600m3/hm2，平均水分利用效率3．42kg/m3;玉米半覆膜平壟穴灌灌溉試驗(yàn)產(chǎn)量5704kg/hm2，灌水4次、灌溉定額300m3/hm2，平均水分利用效率2．03kg/m3;玉米全覆膜雙壟穴灌灌溉制度試驗(yàn)產(chǎn)量10796kg/hm2，灌水4次、灌溉定額300m3/hm2，平均水分利用效率3．0kg/m3。不同補(bǔ)灌量時(shí)的產(chǎn)量均小于寧夏揚(yáng)黃灌區(qū)12000～15000kg/hm2的最高產(chǎn)量。經(jīng)過(guò)綜合分析試驗(yàn)過(guò)程勝利特征，玉米滴灌和穴灌限額灌溉條件下，作物關(guān)鍵生育期補(bǔ)水量與最終產(chǎn)量呈正相關(guān)，補(bǔ)水量越大，產(chǎn)量越高;在玉米關(guān)鍵生育期保證最低下限土壤含水率的條件下，產(chǎn)量才能維持在正常水平，否則玉米產(chǎn)量會(huì)受到一定影響。根據(jù)各試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合灌溉生產(chǎn)成本分析，以及灌水量對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，總結(jié)推薦玉米在限額灌溉定額下，不同栽培、灌溉模式下的限額灌溉制度:生育期補(bǔ)水灌溉4次，主要在玉米生長(zhǎng)的種植、拔節(jié)、抽雄、大喇叭口其(5月上旬、6月中旬、7月中旬、8月中旬)灌水，灌水定額150m3/hm2，在套種情況下，產(chǎn)量5000～6000kg/hm2，單種情況下產(chǎn)量10000～11000kg/hm2，總水分利用效率可達(dá)3．0～3．4kg/m3，灌溉水利用效率可達(dá)20～30kg/m3。