旱地农田壤中防渗对灌溉水水分利用率的影响_朱浩勇.pdf

节水灌溉Water Saving Irrigation旱地农田壤中防渗对灌溉水水分利用率的影响朱浩勇1，方竹玲1，梁沥方1，李宏昌2，王延平1，2（1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西 杨凌 712100；2.西北农林科技大学富平现代农业综合试验示范站，陕西 富平 711700）摘 要：在干旱半干旱地区，节水灌溉是农田增产的重要措施。为给壤中防渗措施在节水灌溉中应用提供理论依据。利用大型称重式蒸渗仪研究了两种防渗措施下冬小麦生育期灌溉水入渗再分布、蒸散、作物根系生长、产量和水分利用效率等。研究结果表明：在冬小麦生育期，采用壤中防渗措施能显著提高防渗层（040 cm）之上的土壤平均贮水量，壤中压实（C）和铺膜处理（P）分别比对照组（CK）提高6.8%和10.0%；明显提高蒸腾（T）在蒸散（ET）中的占比，促进作物对灌溉水的吸收利用；促进冬小麦根系生长发育，C和P处理0100 cm根系生物量分别增加了10.4%和28.0%；C和P处理的产量分别比CK处理提高5.4%和18.3%，水分利用效率分别比对照提高0.94和3.19个百分点。在考虑环境因素的前提下，壤中压实防渗处理更适用于在西北旱地农业生产中应用。关键词：旱地农田；壤中防渗；壤中压实防渗；壤中铺膜防渗；灌溉水利用率中图分类号：S275.4 文献标识码：A DOI：10.12396/jsgg.2022414朱浩勇，方竹玲，梁沥方，等.旱地农田壤中防渗对灌溉水水分利用率的影响 J.节水灌溉，2023（6）：91-99.DOI：10.12396/jsgg.2022414.ZHU H Y，FANG Z L，LIANG L F，et al.Effect of soil anti-seepage on irrigation water utilization rate in dryland farmland J.Water Saving Irrigation，2023（6）：91-99.DOI：10.12396/jsgg.2022414.Effect of Soil Anti-seepage on Irrigation Water Utilization Rate in Dryland FarmlandZHU Hao-yong1，FANG Zhu-ling1，LIANG Li-fang1，LI Hong-chang2，WANG Yan-ping1，2（1.College of Environment and Resource，Northwest AF University，Yangling 712100，Shaanxi Province，China；2.Fuping Modern Agriculture Comprehensive Experimental Station，Northwest AF University，Fuping 711700，Shaanxi Province，China）Abstract：In arid and semi-arid areas,water-saving irrigation is an important measure to increase crop yield.In order to provide theoretical basis for the application of soil seepage control measures in water saving irrigation,in this paper,the infiltration redistribution,evapotranspiration,crop root growth,yield and water use efficiency of irrigation water during winter wheat growth period under two anti-seepage measures were studied by using a large-scale weighing lysimeter.The results showed that during the growth period of winter wheat,the mean soil water storage above the impervious layer(040 cm)was significantly increased by soil compaction(C)and film treatment(P),which were 6.8%and 10.0%higher than that of the control group(CK),respectively.The proportion of transpiration(T)in evapotranspiration(ET)was significantly increased to promote the absorption and utilization of irrigation water by crops.The root biomass of 0100 cm in C and P treatments increased by 10.4%and 28.0%,respectively.The yield of C and P treatments was 5.4%and 18.3%higher than that of CK treatment,and the WUE was 0.94%and 3.19%higher than that of CK treatment,respectively.Considering the environmental factors,soil compaction treatment is more suitable for dryland agricultural production in northwest China.文章编号：1007-4929（2023）06-0091-09收稿日期：2022-12-15基金项目：国家自然科学基金项目(41571218）；陕西省科技攻关项目（2021NY-204）。作者简介：朱浩勇(1998-)，男，硕士研究生，主要从事旱地农田土壤水分与节水灌溉方面的研究。E-mail：。通讯作者：王延平(1968-)，男，副教授，主要从事土壤水分与植物生长、旱作节水等方面的研究。E-mail：。91旱地农田壤中防渗对灌溉水水分利用率的影响 朱浩勇 方竹玲 梁沥方 等Key words：dry farmland；soil anti-seepage；soil compaction and anti-seepage；soil membrane anti-seepage；utilization rate of irrigation water0引 言西北地区是我国重要粮食生产地区之一，总面积约为369 万hm2，2020年粮食产量达4 547 万t。然而，该地区降雨量小（200750 mm），且分布不均匀，时段干旱频繁发生，严重影响作物生长发育1,2。节水灌溉是改善农田水分供应、提高粮食产量的有效策略3-5。但传统的节水灌溉措施忽视了灌溉水进入土壤后水分再分布对水分利用产生的影响，导致灌溉水资源无效损失较大，水分利用效率低下。壤中防渗是指在作物根区铺设防渗层减少水分下渗，将更多的土壤水分保持在根区，为作物生长发育及时供应水分，从而实现节水增产。胡治强等6在新疆石河子地区棉花田地下40 cm和60 cm铺设聚乙烯防渗膜，发现在低灌溉量条件下，0100 cm土壤含水量分别比对照增加 11%和 20%，中灌溉量条件下增加 5%和20%。Guo F等7在陕西米脂苹果园发现地下压实防渗能降低或阻断土壤水分深层下渗，使有限的雨水资源长时间集中在果树根部周围，改善土壤水分调控能力，060 cm土层含水量较对照提高24.0%43.9%。索改弟等8在陕西长武发现果树株间地下布设压实防渗可有效提高0100 cm土壤含水量，产量提高21.8%。相较于雨水而言，过量灌溉水更易发生渗漏而损失，但目前关于壤中防渗措施对于灌溉水利用效率的研究还未见报道。此外，壤中防渗措施在蒸散、作物根系生长和不同防渗措施的横向比较研究方面也尚不够深入。为评估壤中防渗措施对灌溉水的应用效果，本文探究了两种防渗措施对旱作地区冬小麦灌溉水的水分利用效率和作物生长的影响，利用大型称重式蒸渗仪评估了农田水分平衡与蒸腾-蒸散比，并量化了小麦根系与产量对土壤水分变化的响应。本研究旨在为节水灌溉技术提供新的研究思路和更多理论依据。1材料与方法1.1试验区概况试验在陕西省富平县淡村镇西北农林科技大学现代农业综合试验站（10857E，3442N）进行。试验地地处关中平原和陕北高原的过渡地带，属暖温带半干旱型气候，四季干湿冷暖分明，年平均气温12.5，10 的积温为4 400.4，无霜期为 222 d，年降水量为 460685 mm，主要集中在 7-9月，年蒸发量为1 826.7 mm，属于典型的旱作农业区。该区土壤质地为粉砂质土壤，土壤类型为灰塿土，属塿土亚类塿黄土土属，地下水深度在50 m以下。试验前耕层土壤容重1.35 g/cm3，pH 值为 8.34，田间持水量 20%，萎蔫系数为 10.4%。含有机质 11.40 g/kg，全氮 0.58 g/kg，全磷 0.41 g/kg，全钾12.02 g/kg。试验地2021年和2022年的温度和光照强度如图1所示。1.2试验设计试验在称重式蒸渗仪内进行，各蒸渗仪体积均为8 m3（2 m2 m2 m），内部土壤层次、干湿度和当地大田土壤保持一致，在蒸渗仪上方有遮雨棚，降雨时会自动遮挡，灌溉水是作物整个生育期水分的唯一来源。试验设3种处理：，对照（CK），无防渗处理。，行间压实防渗（C），如图2所示，小麦播种之前，用挖沟机将土壤挖至 40 cm 深（由于小麦根系主要集中于 040 cm 的土层中9,10，故将防渗层布设在40 cm深处，为了减小防渗层对小麦根系呼吸的影响，故只在行间布设防渗层），宽度为25 cm，然后用机械将沟底夯实，并按原土层回填土壤，每隔15 cm进行一次处理；夯实层厚度约为 5 cm，土壤容重在夯实前为1.44 g/cm3，夯实后为1.62 g/cm3。，行间塑膜防渗（P），用挖沟机将土壤挖至40 cm深，宽度为25 cm，沟底铺设聚乙烯塑料膜，并按原土层回填土壤，每隔15 cm进行一次处理。每个处理重复3次，共9个蒸渗仪小区。每个小区灌水量和灌溉时间一致，灌水量和灌水时间根据土壤墒情和小麦生育期一般需水量确定（土壤含水量保持在田间持水量的80%以上），灌溉方式为漫灌。作物生育期内及时清除杂草，期间不施肥。冬小麦品种为西农100号，于2021年10月20号用播种机将种子播种在不同处理沟与沟之间。1.3测定内容与方法（1）土壤水分：各处理蒸渗仪中的土壤水分利用蒸渗仪内壁安装的 Em 50 水分探针进行测定，深度为 10 cm、30 图1冬小麦生育期内的温度和光照强度Fig.1Temperature and light intensity during winter wheat growth图2试验布设图Fig.2 Test layout92旱地农田壤中防渗对灌溉水水分利用率的影响 朱浩勇 方竹玲 梁沥方 等cm、50 cm、70 cm 和 95 cm，每 3天收集 1次数据进行绘图。在所有实验小区的中心，小麦行间和株间位置不同深度分别安置有 Em 50 水分探头测定 0100 cm 土壤含水量，其中040 cm 土层每隔 10 cm 可测定 1个数值，40100 cm 每隔 20 cm 可测定 1 个数值，每 3 d 测定 1 次。土壤贮水量计算公式为：S=v h（1）式中：S为土壤贮水量，mm；v为土壤体积含水量；h为土层厚度