玉米膜下滴灌节水技术研究

玉米膜下滴灌节水技术研究

1发展节水农业技术的意义武威市位于河西走廊东端的石羊河流域，是一个缺水、缺水的农业经济区。农业生产完全依赖于灌溉。如果没有灌溉，就没有农业。人均耕地面积为2203亩，分别是全国的1.3%和1.8%，人均耕地面积为700亩，是全省的1.2%和全国的1.3%。水资源严重不足是制约本地区国民经济可持续发展的主要因素。可用水资源量远远不能满足社会发展对水资源的需求量。为保持经济持续发展而大量超采地下水的行为,导致地下水位急剧下降,植被退化,土地沙漠化,生态环境恶化,沙尘天气日益增多。因此,在本地区大力推广节水农业技术,发展节水型农业经济,对社会经济的可持续发展和人与自然的和谐共存具有十分重大的意义。武威市的农作物以春小麦和玉米为主,玉米的播种面积约为种植面积的1/3。20世纪90年代初,武威市开始推广玉米覆膜种植技术,由于玉米覆膜技术增产效益明显,目前除春小麦-玉米带田以外,在单种玉米上已全面普及。2不同栽植方式玉米2001~2003年,武威市水利局与西北农林科技大学水利与工程建筑学院在民勤县小坝口灌溉试验站和武威市中心灌溉试验站承担完成的省、市水利重点科研项目《沙漠绿洲区膜下滴灌条件下作物节水机理和需水规律试验研究》成果表明,玉米膜下滴灌技术与常规灌溉技术比较,可节水35%~50%,增产12%以上。膜下滴灌玉米试验地秋冬储水灌水定额为120~140m3/亩,播前补墒安种水灌水定额为60~80m3/亩,全生育期灌溉定额干旱年份为180m3/亩、湿润年份为200m3/亩,各次灌水定额均为20m3/亩。栽培与滴灌布置形式为一膜一管三行式和一膜一管四行式两种。一膜一管三行式的薄膜覆盖宽度为90cm,空行宽度为60cm,滴灌管间距150cm,滴头间距30cm,选用100cm幅宽地膜,玉米点种行距30cm,株距24cm,保苗密度为5000株/亩;一膜一管四行式的薄膜覆盖宽度为120cm,空行宽度为60cm,滴灌管间距180cm,滴头间距30cm,选用140cm幅宽地膜,玉米点种行距30cm,株距27cm,保苗密度为5000株/亩。播前施基肥硫酸钾5kg/亩,过磷酸钙150kg/亩,尿素25kg/亩,硫酸锌200g/亩。在拔节期、大喇叭口期、灌浆期利用滴灌设备随水分别追施尿素15、10、10kg/亩。玉米参试品种为当地群众普遍种植的“武禾三号”和“金穗2002”。在相同灌水定额情况下,一管三行较一管四行各项生理指标都高,产量也高7.37%。2003年,在180m3/亩相同灌溉定额下,一管三行式膜下滴灌玉米的产量为987.75kg/亩、总耗水量为326.45m3/亩、耗水模数为0.330m3/kg、水分生产率为3.03kg/m3,常规畦灌条件下玉米对照田的产量为839.33kg/亩、总耗水量为290.79m3/亩、耗水模数为0.346m3/kg、水分生产率为2.89kg/m3,亩增产148.42kg,增产17.7%。3膜下灌注栽培2005年,武威市水利技术推广中心在武威市精准农业示范园推广玉米膜下滴灌节水灌溉技术成果。精准农业示范园位于武市凉州区东河乡王景寨村,该区域属腾格里沙漠边缘纯井灌区,地理位置为东经102°50′50″,北纬37°52′20″,海拔1581m,属典型的内陆性荒漠生态区,西北风发生频率高,生育期内多年平均降水量164.4mm。土壤质地属灰钙质轻砂壤土,土壤肥力较低,田间持水率20%,地下水埋深30m。推广区条田规格整齐,东西向布置,条田南北向宽50m,东西向长200m。前茬为甘草地,在本年度4月上旬甘草起苗后,随即进行播种前深耕耙耱,4月10日浇灌播前安种水100m3/亩,施基肥磷二铵25kg/亩、尿素5kg、钾肥5kg/亩、锌肥2kg/亩。喷施地乐胺200倍液防治杂草。4月19日铺设毛管、地膜,铺膜提升地温3d后,于4月23日人工点播,品种为“豫玉”。由于一膜四行播种方式为当地群众的习惯种植方式,故采用一膜二管四行式种植方式,行向为南北向,滴灌管滴头间距50cm,滴头流量2.3L/h,薄膜幅宽140cm,覆膜宽度120cm,空行宽度60cm。行株距30cm×30cm,点种密度5000株/亩,出苗后实测保苗密度为4320株/亩。在灌第一水时(6月14日)用点播器人工点施尿素30kg/亩,生育期喷施“杀螨3分钟”2次。生育期灌溉情况见表1,全生育期灌溉定额为194m3/亩。从4月23日播种至9月20日成熟收获,全生育期152从整个生长期看,膜下滴灌玉米生育期各项生理指标均优常规灌溉的大田玉米。膜下滴灌推广田样本室内考种结果值为1194.6kg/亩,实际测产结果均值为937.9kg/亩。当常规灌溉的玉米亩产为750~800kg/亩,膜下滴灌玉米比规灌溉玉米实测增产量为187.9~137.9kg/亩之间,增产17.2%~25.0%;常规灌溉大田作物生育期灌水定额在300~4m3/亩之间,膜下滴灌作物生育期灌溉定额在180~200m3/之间,膜下滴灌技术较常规灌溉的节水率为40%~50%。由可见,玉米膜下滴灌节水灌溉技术具有显著的节水与增产益,能够显著提高水资源的生产效率,是农业经济和水资可持续发展的实用技术。2006年,继续在上述推广区推广玉米膜下滴灌技术,仍采用一膜二管四行种植模式,前茬作物为玉米,秋收后没有翻地,也没有浇秋冬泡地水,本年度在春播前深翻耙耱,没有进行播前补墒灌溉。在铺膜点种后亩均滴灌出苗水30m3,目前正值玉米苗期阶段,但幼苗长势明显优于常规灌溉的地膜大田玉米。因此,可以初步断定,采用玉米膜下滴灌技术,可以不进行秋冬储水灌溉,也可以不进行春季补墒灌溉,在玉米点种后滴灌30~40m3/亩的出苗水是可以的。可以找到佐证,在陇东干旱山区,春旱年份,农民采用戳孔点浇点播的方式种植薄膜玉米,也能获得较好的收成。如此,少浇一个秋冬泡地水或春季补墒灌溉水,亩均可节水100m3左右,使膜下滴灌技术的节水效果变得更加显著,亩均节水200m3是可以实现的。武威市的地膜玉米种植面积60~80万亩,亩均节水200m3,总节水量可达1.2亿~1.6亿m3,这对水资源的可持续利用和经济社会的可持续发展是一个重大的贡献。4玉米膜下灌溉的经济效益分析在推广工作中,之所以采用一膜二管四行种植灌溉方式,是为了节约开支,挪用了其它项目上剩余的滴灌管材料,在正常的情况下宜采用一膜一管三行种植灌溉方式。采用一膜一管三行种植灌溉方式,亩均需滴灌管450~500m,需输水管20~25m,加上各种配件,亩均投资600~800元。这些设备材料可以使用5~10a,年分摊费用120~160元/亩。采用膜下滴灌技术后的亩均增产值按150元计,增产值与设备材料投资年分摊费用大体相抵。玉米膜下滴灌的效益主要体现在节水方面,玉米膜下节水灌溉技术效益的大小,关键在于节约的水的价值的大小。对于一个严重缺水的地区而言,如何定位水资源的价值是很重要的。包括出苗水在内,玉米膜下滴灌的灌溉定额按220m3/亩计,产量按987.75kg/亩计,则水资源的生产效率为4.5kg/m3,玉米单价按0.8元/kg计,则单方水资源的产值为3.6元/m3,水资源效益分摊系数按0.5取值,