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河西绿洲灌区覆土浅埋滴灌对春小麦耗水特性的影响

2024-11-13 87 上传者：管理员

摘要：为探索河西绿洲灌区覆土浅埋滴灌条件下春小麦耗水特性，于2023年在张掖市甘州区上秦镇开展了覆土浅埋滴灌试验，以地面滴灌（灌溉定额480 mm）为对照，设置覆土浅埋滴灌3个灌溉定额（480 mm、384 mm和288 mm）处理，分析春小麦各生育期耗水量和日耗水强度的变化规律。结果表明，随着春小麦生育期推进，各生育阶段耗水量呈现先降低后升高再降低趋势，抽穗期各处理耗水量最高，为139.79～162.43 mm，对照地面滴灌480 mm处理各生育阶段耗水量均高于覆土浅埋滴灌处理；在覆土浅埋滴灌条件下，春小麦各生育阶段耗水量随灌溉定额降低呈降低趋势，各处理全生育期耗水量表现为地面滴灌480 mm>覆土浅埋滴灌480 mm>覆土浅埋滴灌384 mm>覆土浅埋滴灌288 mm。春小麦日耗水强度随生育期推进呈先升高后降低的趋势，在拔节期达到最大，为5.78～8.12 mm/d，且各生育阶段对照地面滴灌480 mm处理日耗水强度高于覆土浅埋滴灌3个灌溉定额处理，各处理全生育期日耗水强度表现为地面滴灌480 mm>覆土浅埋滴灌480 mm>覆土浅埋滴灌384 mm>覆土浅埋滴灌288 mm。可见，在河西绿洲灌区应用覆土浅埋滴灌方式灌溉可降低春小麦耗水强度。本研究结果可为河西绿洲灌区春小麦节水灌溉提供参考。

关键词：
日耗水强度
春小麦
耗水特性
耗水量
覆土浅埋滴灌
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目前，全球农业生产面临的巨大挑战有两点：一是为满足人口增长对粮食的需求，要持续提高作物产量；二是在提高作物产量的同时要降低水资源的投入[1]。我国是水资源十分匮乏的国家，人均水资源拥有量仅为世界平均水平的1/4，水资源的高效利用对我国农业发展具有重要意义[2-3]。然而，我国水土资源匹配状况却不容乐观，约23%的耕地资源要使用80%的水资源，空间分布严重错位，致使水资源与粮食生产的格局严重不匹配，这给粮食安全也带来了极大挑战[4]。加之极端天气频繁发生对水文过程的影响，更加突出了水资源的供需矛盾[5]。

滴灌是干旱区充分、合理利用和节约水资源的一项重要节水技术。采用滴灌方式灌溉是提高作物生产效益的有效措施，在全球得到广泛使用，其中膜下滴灌是采用最多的节水灌溉方法之一[6]。

刘梦洁等[7]研究表明，与细流沟灌相比，膜下滴灌能增加玉米根系土壤水分含量，有利于玉米生长发育，促进玉米干物质积累、转运及分配，且产量和灌溉水利用效率均高于细流沟灌，是节水增产的重要措施。刘伟等[8]研究表明，与畦灌方式相比，膜下滴灌方式能显著改善土壤水热条件，改善小麦根系土壤环境，提高小麦产量和品质。可见，膜下滴灌技术在作物节水和增产方面起到重要作用，但长期的地膜覆盖也会对农田土壤微环境产生不利影响[9]。

地下滴灌技术是在滴灌技术的基础上形成的一种新的高效节水灌溉技术，即将滴灌管网铺设在作物耕层中，将水分和肥料以小流量均匀、长时间地直接灌入作物根系，进而达到节水、省肥和增产的目的[10-11]。目前，浅埋滴灌技术作为一种新兴节水技术[12]，相关研究较少。因此，本研究采用大田试验方法，以地面滴灌为对照，对覆土浅埋滴灌设置3个灌溉定额，系统研究覆土浅埋滴灌条件下春小麦各生育期耗水量和日耗水强度变化规律，旨在为河西绿洲灌区春小麦覆土浅埋滴灌研究提供技术支撑。

1、材料与方法

1.1试验地概况

大田试验于2023年3—8月在甘肃省张掖市甘州区上秦镇进行。该试验地区属温带干旱半干旱气候，平均海拔1 501 m，年均气温7.6℃，年均无霜期150 d左右，年均日照时数3 000 h左右，年均降水量198.4 mm。试验地土质为沙壤土，耕层土壤最大田间持水量为23.76%，土壤容重为1.45 g/cm3。

1.2试验设计

以武春11号小麦为研究对象，采用双因素试验设计，双因素包括滴灌方式和灌溉定额，其中：滴灌方式设2种，即覆土浅埋滴灌（F）和地面滴灌（D）；滴灌定额设置3个水平，分别是480 mm(W1）、384 mm(W2）、288 mm(W3）。覆土浅埋滴灌设3个处理，即FW1、FW2、FW3；地面滴灌设1个处理，即DW1，共4个处理，其中以DW1（地面滴灌480 mm）为对照。每个处理3次重复，共12个小区，小区随机区组排列，每个小区间隔40 cm，小区面积35 m2(7 m×5 m）。于2023年3月31日播种，小麦全生育期共计灌水9次，苗期灌水1次，分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期各灌水2次。其中，覆土浅埋滴灌深度为5 cm。7月16日收获。

1.3测定项目及方法

1.3.1春小麦各生育阶段耗水量

土壤含水量使用烘干法测定，在麦田用土钻取土样，取样深度为0～100 cm，以20 cm为梯度，每个处理共取5个土样，间隔10 d取样1次。采用田间水量平衡法计算春小麦各生育阶段的耗水量，计算公式如下：

式中，ET表示生育阶段的耗水量（mm),i表示土层编号，n表示土层总数，Hi表示第i层土层厚度（mm),θi1、θi2分别表示第i层土壤在生育阶段初和生育阶段末的含水量（%），I为灌水量（mm),P表示该生育阶段内有效降雨量（mm）。

1.3.2春小麦日耗水强度

春小麦日耗水强度计算方法如下：日耗水强度（mm/d）=生育阶段耗水量（mm）/该生育时段时间（d）。

1.4数据处理

使用Microsoft Excel 2019软件对测定数据进行计算，采用SPSS 24.0分析各处理数据差异显著性。

2、结果与分析

2.1对春小麦各生育期耗水量的影响

由表1可以看出，随着春小麦生育期推进，耗水量呈现先降低后升高再降低的趋势。苗期，地面滴灌处理（DW1）春小麦耗水量显著高于覆土浅埋滴灌处理（FW1、FW2、FW3），处理DW1较处理FW1、FW2、FW3分别提高9.59%、15.85%和28.37%；在覆土浅埋滴灌条件下，春小麦耗水量随灌溉定额降低呈持续降低趋势，处理FW1较处理FW2和FW3分别提高5.72%和17.14%，其中较处理FW2提升幅度较小，无显著差异（P>0.05）；较处理FW3提升幅度大，且差异显著（P<0.05）。分蘖期，处理DW1耗水量最高，为57.36 mm，较处理FW1、FW2、FW3分别提高15.58%、33.24%和55.49%；在覆土浅埋滴灌条件下，春小麦耗水量随灌溉定额降低呈降低趋势，处理FW1耗水量为49.36 mm，处理FW2耗水量为43.05 mm，较处理FW3分别提高34.54%和16.70%。拔节期，各处理春小麦耗水量在63.58～89.27 mm之间，其中处理DW1耗水量较处理FW1、FW2、FW3分别提高11.53%、22.81%和40.41%；在覆土浅埋滴灌条件下，耗水量表现为FW1>FW2>FW3，处理FW1、FW2较处理FW3分别提高25.89%和13.84%。抽穗期，春小麦耗水量变化趋势与拔节期相似，处理DW1耗水量最高，为162.43 mm，较处理FW1、FW2、FW3分别提高3.25%、7.29%和16.20%，其中较处理FW1提升幅度较小且无显著差异（P>0.05）；较处理FW2、FW3提升幅度大且差异显著（P<0.05）；在覆土浅埋滴灌条件下，处理FW1耗水量较高，较处理FW2、FW3分别提高3.90%和12.53%，较处理FW3提升幅度大且差异显著（P<0.05）；处理FW2耗水量为151.40 mm，较处理FW3显著提高8.31%(P<0.05）。灌浆期，处理DW1耗水量最高，为88.62 mm，较处理FW1、FW2、FW3分别提高9.04%、26.91%和46.38%，提升幅度大且差异显著（P<0.05）；其次是处理FW1，耗水量为81.27 mm，较处理FW2、FW3分别提高16.38%和34.24%，提升幅度较大且差异显著（P<0.05）；处理FW2春小麦耗水量为69.83 mm，较处理FW3显著提高15.35%(P<0.05）。成熟期，处理DW1耗水量仍然最高，为84.53 mm，较处理FW1、FW2、FW3分别提高13.63%、29.69%和61.10%，且在覆土浅埋滴灌条件下春小麦耗水量随着灌溉定额降低呈持续降低的趋势。处理DW1春小麦全生育期耗水量最高，为546.23 mm，较处理FW1、FW2、FW3分别显著提高9.01%、19.42%和35.49%(P<0.05）；其次是处理FW1，为501.06 mm，较处理FW2、FW3分别提高9.54%和24.29%，提升幅度较大且差异显著（P<0.05）。

表1 不同处理对春小麦各生育期耗水量的影响

2.2对春小麦日耗水强度的影响

由表2可以看出，随着春小麦生育期推进，日耗水强度呈上升趋势，至拔节期日耗水强度最大，为5.78～8.12 mm/d，抽穗期至成熟期呈现降低趋势，但大于苗期和分蘖期。苗期，各处理春小麦日耗水强度在1.85～2.37 mm/d之间，其中处理DW1最大，较处理FW1、FW2、FW3分别提高9.72%、15.61%和28.11%，提升幅度大且差异显著（P<0.05）；在覆土浅埋滴灌条件下，随灌溉定额降低，春小麦日耗水强度呈现降低趋势，处理FW1较处理FW2、FW3分别提高5.37%和16.76%，其中较处理FW3提升幅度最大且差异显著（P<0.05）。分蘖期，处理DW1日耗水强度最大，为4.41 mm/d，较处理FW1、FW2、FW3分别显著提高15.45%、33.23%和55.28%(P<0.05）；其次是处理FW1(3.82 mm/d），较处理FW2、FW3分别显著提高15.41%和34.51%(P<0.05）；处理FW3日耗水强度最小，仅2.84 mm/d。拔节期，各处理间日耗水强度差异显著（P<0.05），表现为DW1>FW1>FW2>FW3，其中处理DW1较处理FW1、FW2、FW3分别显著提高11.54%、22.84%和40.48%，处理FW3日耗水强度最小，仅为5.78 mm/d。抽穗期，处理DW1日耗水强度较处理FW1仅提高3.31%，无显著差异（P>0.05）；处理FW1日耗水强度较处理FW2仅提高3.95%，无显著差异（P>0.05），且在覆土浅埋滴灌条件下，日耗水强度随灌溉定额减少呈现降低趋势。灌浆期，处理DW1日耗水强度较处理FW1、FW2、FW3分别显著提高9.06%、27.06%和46.56%(P<0.05），处理FW1较处理FW2、FW3分别显著提高16.51%和34.39%。成熟期，处理DW1日耗水强度最大，较处理FW1、FW2、FW3分别显著提高13.47%、29.77%和60.84%(P<0.05）；处理FW1日耗水强度较大，为4.38 mm/d，较处理FW2、FW3分别提高14.36%和41.75%，提升幅度大且差异显著（P<0.05）。全生育期，处理DW1日耗水强度最大，为4.97 mm/d，较处理FW1、FW2、FW3分别提高8.99%、19.47%和35.79%，提升幅度大且差异显著（P<0.05）；其次是处理FW1，日耗水强度为4.56 mm/d，较处理FW2、FW3分别显著提高9.62%和24.59%(P<0.05）。

表2 不同处理对春小麦日耗水强度的影响

3、结论与讨论

本研究结果表明，相同灌溉定额下，地面滴灌春小麦各生育阶段耗水量要高于覆土浅埋滴灌，地面滴灌480 mm处理耗水量较覆土浅埋滴灌480 mm处理提高3.25%～15.58%，这与田旭浪等[13]的研究结果相似，但因试验区环境、作物品种、田间管理模式等原因有所差异。在覆土浅埋滴灌条件下，春小麦耗水量随灌溉定额降低呈现降低趋势，各生育时期耗水量表现为覆土浅埋滴灌480 mm>覆土浅埋滴灌384 mm>覆土浅埋滴灌288 mm，其中覆土浅埋滴灌480 mm较覆土浅埋滴灌284 mm、覆土浅埋滴灌288 mm分别提高3.90%～16.38%和12.53%～41.78%，说明灌溉定额的大小显著影响春小麦耗水量，且耗水量变化与灌溉定额成正比关系。同时本研究还发现，随生育期推移，各处理春小麦耗水量呈先降低后升高再降低的趋势，在抽穗期耗水量达到最高，在139.79～162.43 mm之间，这与陈凯丽等[14]的研究结果相似。本试验中，随生育期推进，春小麦日耗水强度在拔节期达到最大，在5.78～8.12 mm/d之间，随后呈现降低趋势，但抽穗期、灌浆期和成熟期日耗水强度均大于苗期和分蘖期，其中各生育期均以地面滴灌480 mm处理日耗水强度最大，较覆土浅埋滴灌480 mm、覆土浅埋滴灌384 mm、覆土浅埋滴灌288 mm处理分别提高3.31%～15.45%、7.39%～33.23%和16.17%～60.84%。在覆土浅埋滴灌条件下，各处理全生育期日耗水强度表现为地面滴灌480 mm>覆土浅埋滴灌480 mm>覆土浅埋滴灌384 mm>覆土浅埋滴灌288 mm，这说明灌溉定额减少会降低春小麦日耗水强度。综上，在河西绿洲灌区应用覆土浅埋滴灌方法可降低春小麦耗水强度，覆土浅埋滴灌是河西绿洲灌区理想的节水灌溉方式。

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