不同灌溉方式对苜蓿土壤水分与灌溉水利用效率的影响.pdf

新疆农业科学():./.不同灌溉方式对苜蓿土壤水分与灌溉水利用效率的影响马明杰赵经华李冬民杨胜春王克贤李 池(新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐.克拉玛依绿城农业开发有限责任公司新疆克拉玛依)摘 要:【目的】研究西北干旱半干旱地区苜蓿种植适宜的灌溉方式【方法】设计滚移式喷灌、指针式喷灌、浅埋滴灌 种灌溉方法并对比研究各种灌水方法对土地水分和紫花苜蓿产量以及灌溉用水效率等的定量影响【结果】浅埋滴灌处理在苜蓿生长期内 土壤含水量都显著高于滚移式喷灌处理和指针式喷灌处理()浅埋滴灌能够有效提高土壤水分含量 浅埋滴灌四茬总产量为 /较滚移式喷灌和指针式喷灌提高了 、四茬平均灌溉水利用效率提高了 、浅埋滴灌的纯利润为 元/较滚移式喷灌、指针式喷灌分别提高了 、【结论】浅埋滴灌可以明显改善土壤水分状况提高紫花苜蓿产量和灌溉水利用效率增加种植紫花苜蓿的利润水资源短缺地区选用浅埋滴灌作为灌溉方式关键词:紫花苜蓿灌溉方式土壤水分产量灌溉水利用效率中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期():基金项目:新疆维吾尔自治区“十四五”重大专项项目()作者简介:马明杰()男新疆呼图壁人硕士研究生研究方向为节水灌溉().通信作者:赵经华()男新疆奇台人教授博士研究方向为节水灌溉().引 言【研究意义】水资源短缺严重威胁农业的发展 新疆水资源时空分布极不平衡 水资源匮乏影响农牧业生产 紫花苜蓿()是高蛋白的豆科饲草作物 年优质苜蓿新增种植面积超过 主要种植区位于西北干旱半干旱地区 苜蓿耗水量较大每产出 的干物质需水约 的水 寻求如何节约有限的水资源提高灌溉水的利用效率减弱干旱对农牧业的胁迫对干旱半干旱地区水资源高效利用有重要意义【前人研究进展】陶雪等研究表明浅埋滴灌埋深 的土壤含水率高于喷灌、畦灌、无灌水处理的土壤含水率同时苜蓿株高、茎粗、分枝数和产草量能有效提高干草产量比喷灌处理提高了 郭学良等研究表明浅埋滴灌埋深 相比较喷灌和漫灌不仅能降低杂草危害还能有效增产 且滴灌较喷管的节水率提高了 彭文栋等通过研究发现地下滴灌与浅埋式滴灌的苜蓿产量和水分效率均优于喷灌【本研究切入点】由于苜蓿根系不耐淹故漫灌在其灌溉中应用较少喷灌在苜蓿灌溉中应用较为广泛 喷灌的类型多种多样且不同类型喷灌有不同的灌水效果 需研究干旱半干旱条件下苜蓿的灌溉方式【拟解决的关键问题】设置埋深 的浅埋滴灌、滚移式喷灌和指针式喷灌 种灌溉方式的田间试验对比研究不同灌溉方式对土壤含水率、苜蓿产量、灌溉水分利用效率和灌溉水生产效益的影响分析不同灌溉方式对农田土壤含水率和苜蓿生长的影响为苜蓿的种植选择科学合理的灌溉方式提供参考 材料与方法 材 料试验于 年在克拉玛依市农业综合开发区试验田进行()海拔高度 左右 多年平均气温为 日照时数 第 期马明杰等:不同灌溉方式对苜蓿土壤水分与灌溉水利用效率的影响占可照时数的 无霜期 左右属于典型的温带大陆性干旱荒漠气候 年均降水量为 蒸发量是降水量的 倍多年平均风速 /多年平均最大冻土深 试验地土壤为湖泊干沼土土壤质地以壤质土为主 地表至地下 平均容重 /最大田间持水量 试验区深度 土壤化学特性:有机质 /、全氮 /、全磷/、全钾 /、碱解氮 /、速效磷 /、速 效 钾 /、值 农业综合开发区灌溉用水主要靠管道引水灌溉每年水库大约供水 灌溉方式采用滴灌、喷灌 年灌溉用水量的增加导致开发区约 的土地地下水位埋深小于 但水位上升速度减小至 /年地下水位仅上升了 年上升至 年时开发区四周及开发区中心“洼地”地下水位上升量较小平均为 试验区近年水位在 选用建植 年的“三得利”紫花苜蓿作为试验品种 方 法 试验设计设置 个处理分别是滚移式喷灌()、指针式喷灌()、浅埋滴灌()个处理各有 个重复共 个小区 表 图 表 不同灌溉方式种植紫花苜蓿试验设计 灌溉方式 参数喷头型号 型(美国雨鸟公司)入机压力 喷头间距 喷洒间距 随机设计灌水小区面积 喷灌机入机实际流量/设备转一圈 喷头间距 每个喷头辐射面积 随机设计小区面积 贴片式滴灌带内径 壁厚 滴头流量 /滴头间距 滴灌带行距 埋深 随机设计小区面积 图 苜蓿种植模式及智墒的布置 苜蓿施肥在第一茬返青期前采用的施肥量具体 为 氮 肥 用 量 /钾 肥 用 量/磷肥用量 /每茬苜蓿刈割后追施磷酸二铵 /尿素 /灌溉水由输水管道上的水表记录 在第一茬、第二茬、第三茬期间均采用无人机打药主要防治苜蓿叶象甲、苜蓿青虫、蚜虫 苜蓿第一茬的时间 月 日 月 日、第二茬的时间 月 日 月 日、第三茬时间 月 日 月 日、第四茬时间 月 日 月 日 表 测定指标 土壤含水率采用北京东方润泽生态科技股份有限公司生产的智墒 在每个重复苜蓿主根一侧布置 根智墒管每根智墒管的观测深度为、和 每月 日、日、日记录 次 苜蓿收割各处理小区的上中下部分分别收割 风干至含水量低于 时(风干 到用手可以将苜蓿干清脆的掰断时)称干草重再取各处理 个重复的平均值并折算出单位面积产量 灌溉水利用效率各处理苜蓿各茬风干草的产量(/)除以各茬灌溉水量()得到灌溉水利用效率新新疆疆农农业业科科学学第 卷 产 量苜蓿风干草全年产量(/)乘以 元/(该年度苜蓿市场价格)减去苜蓿种植全年投入成本(元/)苜蓿水分利用效益苜蓿一年纯利润除以全年生育期灌溉水量()得出水产值(元/)数据处理利用 软件进行数据整理、简单统计分析和 软件绘图用 软件进行方差分析和显著性检验表 苜蓿灌溉制度 茬数灌溉方式 灌水定额()灌水周期()灌水次数(次)灌溉定额()第一茬、第二茬 第三茬 第四茬 结果与分析 不同灌溉方式土壤水分变化研究表明浅埋滴灌显著高于指针式喷灌和滚移式喷灌处理(指针式喷灌 滚移式喷灌浅埋滴灌较指针式喷灌和滚移式喷灌处理高出 、在地表以下 处浅埋滴灌的土壤含水率与喷灌差异性显著()表现为浅埋滴灌 滚移式喷灌 指针式喷灌 在地表以下 处浅埋滴灌与 种喷灌差异均显著()表现为浅埋滴灌 指针式喷灌 滚移式喷灌 表层()土壤的土壤含水率偏高主要因为灌溉方式不同导致喷灌地表土壤板结毛细现象及无效蒸发强烈浅埋滴灌直接将水输送至耕作层土壤减少了地表无效损失 在 的土层中浅埋滴灌的土壤含水率均显著高于指针式喷灌和滚移式喷灌的土壤含水率()浅埋滴灌、滚移式滴灌、指针式喷灌的土壤含水量曲线呈现单峰变化峰值大都出现在 的土层与该土层土壤土质有关 为重壤土 为偏沙性的壤土再往下为粘性土图 注:小写字母表示差异性:图 不同灌溉方式下各层的土壤含水量 第 期马明杰等:不同灌溉方式对苜蓿土壤水分与灌溉水利用效率的影响 不同灌溉方式对紫花苜蓿产草量的影响研究表明浅埋滴灌的全年产量最高为 /较滚移式喷灌、指针式喷灌全年产量具有显著差异()浅埋滴灌与滚移式喷灌处理、指针式喷灌处理的第一茬、第二茬、第四茬的干草产量均显著(移式喷灌 指针式喷灌浅埋滴灌的值最高为 /与滚移式喷灌和指针式喷灌的差幅分别为 、各种灌溉方式全生育期均表现出相似的规律后面三茬苜蓿的灌溉水利用效率显著小于第一茬()第一茬的平均灌溉水利用效率表现最高为 /比后三茬平均高出了 、表 表 不同灌溉方式下灌溉水利用效率 (/)灌溉方式 第一茬 第二茬 第三茬 第四茬 平均值 平均值 不同灌溉方式对灌溉水生产效益的影响研究表明浅埋滴灌与滚移式喷灌、指针式喷灌的 水 分 利 用 效 率 分 别 是 、/分别提高了 、差异性显著()浅埋滴灌与滚移式喷灌、指针式喷灌的纯利润分别是 、元/分别提高了 、浅埋滴灌与 滚 移 式 喷 灌、指 针 式 喷 灌 差 异 性 显 著()种处理单位体积水产值分别为 、元/浅埋滴灌相比较滚移式喷灌和指针式喷灌各提高了 、不同灌溉方式下单位体积水产值和单位体积水利润均是浅埋滴灌最优 表 讨 论 不同的灌溉方式会影响作物的生长发育是因为可以提高作物产量和灌溉水利用效率以及土壤含水量 试验研究发现浅埋滴灌的表层土壤含水量高于指针式喷灌和滚移式喷灌与新新疆疆农农业业科科学学第 卷表 不同灌溉方式下的灌溉水利用效率与效益比较 灌溉方式全年灌水定额(/)投入(元/)产量(/)产值(元/)纯利润(元/)水生产效益 水分利用效率(/)单位体积水产值 (元/)单位体积水利润 (元/)郭学良、陶雪等 研究结果相似 郭学良等认为喷灌相比较浅埋滴灌更容易使土壤表层板结试验地气候干燥、光照时间长等因素使毛细作用加强棵间蒸发变大而丢失大量水分导致的 浅埋滴灌是将水直接注入作物根系附近的土壤中所以大部分水存在被根系吸收利用的可能当植被覆盖率高时只有少部分渗到地表的被蒸发 喷灌灌溉时凌空喷出的水雾会随风飘散干燥的气候也会造成大量的的水汽蒸发其损失不能忽略 由于埋深 的浅埋滴灌埋深浅表层土壤的土壤水分含量很高无效蒸发也很大 土壤含水量呈现单峰变化与张树振等的研究结果相似 郭学良等研究发现埋深 的浅埋滴灌的灌溉水量主要集中在 的土层中喷灌灌溉水量主要集中在 的土层中 研究表明埋深 的浅埋滴灌和喷灌的土壤含水量峰值都出现在 深度的土壤中 造成灌溉水峰值不同的原因是郭学良等所在试验地土质为粘土导致灌溉水的水平扩散大于垂直扩散 彭文栋等研究结果表明埋深 的浅埋滴灌与喷灌灌溉水主要在 与研究结果一致 浅埋滴灌在保持土壤水分含量方面更优于指针式喷管和滚移式喷灌在种植苜蓿时优先选择浅埋滴灌作为灌溉方式 研究表明整个生育期不同茬次间灌溉水利用效率有明显的差异随收获茬数的增加产量和灌溉水利用效率降低与张前兵等得出的结论相似 主要原因第三、四茬气温降低日照时间变短导致光合能力减弱有机物的积累减少并且收割的茬数对苜蓿的活性也有负面效应 因此气候、茬次、灌溉量灌溉方式等条件影响紫花苜蓿水分利用效率 研究表明第一茬苜蓿的产量占全年产量的 与张前兵、彭文栋等的研究一致 赵经华、李天琪等研究表明苜蓿产量各茬呈现先曾后减的趋势与研究发现存在差异可能为各茬灌水量的不同赵经华等的灌溉制度设计为全年同水平每次灌水量一致李天琪等的灌溉制度设计为第二茬灌溉水为全年灌溉水量的 试验浅埋滴灌第一茬灌溉水量占全年灌溉水量的 其余各茬逐渐降低 研究发现第三茬、第四茬苜蓿平均值分别占总产量平均值的 、差异并不显著原因是第四茬苜蓿有机物积累的速度更低但有机物积累的时间比前三茬多一半浅埋滴灌与两种喷灌相比浅埋式滴灌的苜蓿产量和灌溉水利用效率更优结果与陶雪及 等的研究一致 结 论浅埋滴灌的土壤平均含水量在试验期内是最高的指针式喷灌与滚移式喷灌差异不显著 浅埋滴灌苜蓿的总产量和灌溉水利用效率最优总产量较滚移式喷灌和指针式喷灌高出 、灌 溉 水 利 用 效 率 分 别 高 出 、浅埋滴灌单位体积水产值分别高出滚移式喷灌与指针式喷灌 、单位体积水利润分别高出 、浅埋滴灌可以优先作为苜蓿种植的灌溉方式参考文献()胡雅琪 吴文勇 中国农业非常规水资源灌溉现状与发展策略 中国工程科学():():李江 龙爱华 近 年新疆水资源变化及可持续利用思考第 期马明杰等:不同灌溉方式对苜蓿土壤水分与灌溉水利用效率的影响 水利规划与设计():():邹宇锋 山立 有限水资源条件下西北旱区农业发展途径 干旱地区农业研究():():邓铭江 新疆十大水生态环境保护目标及其对策探析 干旱区地理():():杨庭瑞 赵经华 杨磊 等 基于正交试验的玉米最优产量渗灌技术组合分析 新疆农业科学():():宫恒瑞 王健 郑玉萍 乌鲁木齐 年春夏季气象条件对农牧业生产的影响分析 新疆农业科技():():李斌 古丽恰尔班木尔扎哈里 王鹏 等 新疆奎屯地区气象灾害对农业生产的影响及防范措施 新疆农业科技():():肖知新 王洋 刘国富 等 寒地黑土区春季施肥期对紫花苜蓿生产性能及营养品质的影响 中国农业科学():():姚泽英 李军 宋连昭 等 垂穗披碱草与紫花苜蓿不同时期交叉混播效果研究 草地学报():():周栋昌 沈禹颖 武慧娟 等 陇中黄土高原混播草地生产性能 草业科学():():李春萍 邱轶辉 夏厚胤 等 紫花苜蓿多父本 代低蒸腾及产量性状的隶属函数分析 草地学报():():徐文婷 苏德荣 刘自学 等 地下滴灌条件下水钾耦合对紫花苜蓿的