地下滴灌技术在农作物生产中的应用

地下滴灌技术在农作物生产中的应用

2000年10月，在南非召开的第四次国际微灌木大会上，地下灌溉技术在各个方面上都已成为微灌木发展的主要趋势之一。新疆位于欧亚大陆腹地,蒸发强烈,降水稀少,农业生产用水主要靠灌溉,属于典型的绿洲灌溉农业,在进行节水灌溉系统规划设计时,一般不考虑降雨的影响。棉花是新疆主要的农作物之一,普遍采用膜下滴灌灌溉方式。王振华等通过对新疆兵团棉花地下滴灌应用的思考,提出了棉花移栽地下滴灌技术。对于不同灌水量对无膜移栽地下滴灌作物产量的影响已有一定的报道,本文在前期试验研究的基础上主要探索不同灌水次数对地下滴灌无膜移栽棉花生长发育和产量的影响,期望对无膜移栽地下滴灌棉花高产高效节水栽培提供参考。1试验总结1.1苏集山水势场分布2009年3-10月在现代节水灌溉兵团重点实验室试验基地进行试验。试验地点位于新疆石河子市西郊石河子大学农试场二连,东经85°59′47″,北纬44°19′28″,海拔412m,平均地面坡度6×10-3,年平均日照时间达2865h,大于10℃积温为3463.5℃,大于15℃积温为2960.0℃,无霜期达到170d,多年平均降雨量207mm,平均蒸发量1660mm,年平均风速1.5m/s,静风占32%,偏南风占22%,偏西风17%,偏北风占15%,偏东风占14%。全生育期内日平均气温19℃,日最低气温6.1℃,日最高气温37℃。试验地地下水埋深大于8m,土壤质地为中壤土,小区0～30cm土层土壤平均容重1.45g/cm3,40～80cm土层土壤平均容重1.61g/cm3,田间持水率为31.88%(体积百分比)。1.2灌水量组合试验试验小区南北走向,由西向东逐次排列12个,小区大小为18.6m×4.5m,试验棉花品种为惠远710,设计4个灌溉定额水平分别为3300、3900、4500和5100m3/hm2和3个灌水次数水平(19次,16次和13次)进行相关灌水量组合试验(如表1所示)。每个处理由一个球阀单独控制灌水,且各个处理布设5根滴管带,选用澳大利亚T-Tape地下滴灌专用滴灌带,埋设深度35cm,间距90cm,滴头间距30cm,单滴头流量为0.99～1.21L/h;供水系统以水泵加压。在各个处理选取6株棉花,并用标签标记。定时观察记录各处理整个生育期内棉花生理性状(株高、叶片数、生育期、蕾、花、铃数、吐絮数)及产量,并在各个处理内抽取3株棉花测其叶面积,并计算其平均值。2结果与分析2.1地下灌溉棉田灌浆后的需水规律表2为地下滴灌条件下无膜移栽棉花的灌溉制度计划表,从表中可以看出,由于棉花各个生育阶段灌水密度不同,以及整个生育期灌水次数分配的不同,则各次灌水量也不相同。由于地下滴灌条件下无膜移栽棉花,棉花须经过移栽度过缓苗期进入正式生长阶段才能成活,即棉花未封行前到封行后需水量及需水规律与常规的膜下滴灌、覆膜移栽不同,有其自身的特点。在灌溉定额相同的情况下,增加灌水次数,说明无膜移栽棉花在前期灌水定额较大,已经在深层有一定的水分储存,且地下滴灌出水点在地表以下30cm左右,滴头流量很小,在1.1L/h左右,灌溉水很易被根系吸收利用。对于灌水时间而言,试验中实际上按照棉花各生育阶段的灌水比重进行分配,从而保证了棉花灌水时间相对合理。2.2不同的灌溉不同灌溉定额对棉花生理形状有一定的影响,而在相同灌溉定额下,不同灌水次数对棉花生理形状的影响也是不同的。2.2.1灌溉次数对棉花株高的影响株高是棉花生长发育状况的首要指标,其高矮直接影响着棉花的株型、种植密度配置及光能利用率,从而影响棉花结铃的多少,最终影响棉花的产量。如果植株过高则容易造成疯长,不但增加水分的消耗,而且会使棉花现蕾、开花、结铃数量明显减少;如果植株过矮则表明生长发育不良,而现蕾、开花、结铃数量也会大大降低。不同灌水次数对小、中、高定额灌溉处理棉花株高的影响程度也是不同的,从图1、2、3和4中可以看出,多次灌溉普遍有利于各个处理棉花的株高生长,整体上随着生育进程的推进,不同处理的棉花株高都在增加,在生育期前半段棉花株高生长较为缓慢即苗期,当棉花度过缓苗期进入正式生长阶段,各个处理棉花株高迅速生长,到7月中旬实行棉花统一打顶,防止徒长,打顶后棉花基本不再生长或保持打顶前的株高。但对于同一灌溉定额由于灌水次数不同,随生育进程的推进各个处理之间的差异逐渐显著。从图中可以看出,增加灌水次数对小定额处理(3300m3/hm2)棉花株高影响相对明显,且灌水次数越多,株高相对越高;对于中等(3900～4500m3/hm2)及大定额灌溉处理(5100m3/hm2),增加灌水次数对各个处理棉花株高影响不是很明显,但到中后期均是灌水次数越多,株高也略高。2.1.2多次灌溉对棉花现枝及生长的影响棉花产量的高低,从根本上说取决于棉株群体光能利用情况,而叶片是进行光合作用的主要器官,叶面积的大小决定了植物光合作用速率的大小,叶片的数量和空间分布,对光合生产率和总干物质的积累均有重大影响,保持棉花各生育阶段适宜的叶面积动态,是获得高产的基础。一般而言,叶片数越多,叶面积越大,越易进行光合作用,光合产物积累越多,越易增强根系活力和吸收养分的能力,加快棉铃发育,提高成铃率,从而提高棉花产量。不同灌水次数对各个处理棉花叶片数及叶面积有着明显的影响。从表3中可以看出,对于小、中等以及大定额灌溉处理而言,多次灌溉处理棉花的果枝数均多于少次灌溉处理的棉花,叶面积也均大于少次灌溉处理棉花的叶面积。对于果枝数而言,在小定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次、灌水13次依次增加5.80%,7.24%;在中等定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加9.90%(取两次中等定额的平均值,下同)和18.24%;在大定额灌水处理情况下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加7.0%和9%。叶面积而言,在小定额灌溉处理下,花铃前期灌水19次比灌水16次、灌水13次依次增加2.32%,10.36%;在中等定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加7.06%和11.83%;在大定额灌水处理情况下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加5.3%和11%。在小定额灌溉处理下,花铃后期灌水19次比灌水16次、灌水13次依次增加7.14%,15.4%;在中等定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加10.07%和16.69%;在大定额灌水处理情况下,灌水19次比灌水16次及13次依次增加8.0%和16%。综合上述分析,多次灌溉有利于各个定额灌溉各个处理棉花叶片的发育,尤其对中等定额处理(3900～4500m3/hm2)棉花的影响较为明显,且增加幅度相对较大。不同灌水次数处理的棉花现蕾时间,蕾数及蕾数脱落率,以及最终体现经济产量的铃数也明显不同。从表3中可以看出,对于各种定额灌溉处理,多次灌溉处理的棉花现蕾时间较少次灌溉处理的提前,多次灌溉处理棉花的蕾铃数多于少次灌溉处理。小定额灌溉处理下,现蕾时间灌水19次比灌水16次及灌水13次依次提前2d和1d,中等定额的灌溉处理,灌水19次比灌水16次和灌水13次依次提前1d和3d,对于大定额灌溉处理,灌水19次比灌水16次及13次依次提前2d和2d。蕾数而言,在小定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加7.55%和16.98%,在中等定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加10.44%和19.34%,在大定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加9%和18%。对于各种定额灌溉处理,多次灌溉处理的棉花脱蕾率均低于少次灌溉处理棉花的脱蕾率。就铃数而言,在小定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加11.63%和18.6%,在中等定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加14.41%和22.04%,在大定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次增加13%和20%。综合上述分析,多次灌溉均有利于各个定额灌溉的各个处理棉花现蕾时间提前,脱蕾率降低,蕾数和早期铃数均多于少次灌溉,增加灌水次数尤其对中等定额处理(3900～4500m3/hm2)棉花影响较大,增加幅度较为明显。2.1.3小定额灌溉与现有生育进程比较在灌溉定额相同的情况下,由于灌水次数不同,各个处理棉花的现蕾时间不同,则现花,现铃、吐絮时间也各不相同,进而各个处理棉花的全生育进程天数也不相同,最终导致各个处理棉花产量的不同。从表4可以看出,对于各种定额灌溉处理的棉花,增加灌水次数对棉花生育进程影响是明显的。在小定额灌溉处理下,现花时间灌水19次比灌水16次和13次依次提前2d和1d,中等定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次提前1.5d和2.5d,对于大定额灌溉处理,灌水19次比灌水16次和13次依次提前2d和1d。就现铃时间而言,在小定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次提前1d和2d,中等定额灌水处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次提前1.5d和3d,在大定额灌溉处理下,灌水19次比灌水16次和13次依次提前1d和2d。吐絮时间上,小定额灌水处理灌水19次比灌水16次和13次依次提前9d和13d,中等定额灌溉处理灌水19次比灌水16次和13次依次提前10d和14d,大定额灌溉处理灌水19次比灌水16次和13次依次提前6d和11d。就整个生育进程而言,小定额灌溉处理灌水19次比灌水16次和13次依次提前1d和3d,中等定额灌水处理灌水19次比灌水16次和13次依次提前1.5d和2.5d,大定额灌水处理灌水19次比灌水16次和13次依次提前1d和1d。新疆热量资源有限,生长期较短,过长的生育进程对棉花后期的产量影响较大。2.2多次灌溉对中等定额灌溉处理的影响不同的灌溉定额对棉花产量有一定的影响,而在同一灌溉定额下,不同灌水次数不仅对地下滴灌棉花的生理性状产生一定影响,而且对最终棉花的产量也产生一定的影响,这一影响是棉花前期生长发育变化累积的反映。种植棉花最终目的是获得高产,而产量是由单位土地面积上的总铃数、单铃重等因素构成的。由表5可以看出,在各种定额灌溉处理下,多次灌水处理棉花的总铃数和单铃重均优于少次灌水处理的棉花,均以灌水19次的为最大。就总铃数而言,小定额灌溉处理灌水19次比灌水16次和13次依次增加3.59%和12.71%,中等定额灌溉处理灌水19次比灌水16次和13次依次增加6.22%和14.52%,大定额灌溉处理灌水19次比灌水16次和13次依次增加2.04%和10.66%(以取样面积为基准),即多次灌溉对中等定额灌溉处理影响最大,增加幅度为6.22%和14.52%;在棉花单铃重方面,灌水19次比灌水16次分别重0.1、0.15和0.2g,差别不是很大。同一灌溉定额,产量与灌水次数的规律性明显,随着灌水次数增多,产量呈明显增高趋势,均以灌19次水处理的棉花产量最高。即小定额灌溉处理灌水19次比灌水16次和13次依次增产206.96和626.80kg/hm2,中等定额灌溉处理灌水19次比灌水16次和13次依次增产510.63kg/hm2(取2个中等定额增产的平均值)和897.65kg/hm2(取2个中等定额增产的平均值),大定额灌溉处理灌水19次比灌水16次和13次依次增产321.36kg/hm2和664.01kg/hm2。增产幅度以灌19次水累计的增产幅度(与灌13次水相比),依次为33.02%,56.88%和48.40%,可知多次灌溉对中等定额灌溉处理棉花影响最大,即增产幅度为56.88%.从以上分析可得,对于各种定额灌溉处理的棉花,多次灌溉处理棉花的理论产量均优于少次灌溉处理棉花的产量,说明采用多次灌溉更有利于棉花产量的提高,该影响对于3900～4500m3/hm2的中等定额灌溉处理的棉花尤其显著,即平均增产幅度最大为5