地下滴灌条件下冬小麦灌溉制度探讨

王二英 刘印良 刘思琦

摘 要 为探索适宜河北省中南部地区大田作物高效节水灌溉新模式，有效压减农业用水量，特别是冬小麦的灌溉用水量，以节水、稳产为目标，开展了冬小麦在地下滴灌模式下的耗水规律试验研究。通过对冬小麦生育期多年降雨量资料进行分析，确定了试验年度的水文年型。在对试验数据进行系统分析的基础上，提出地下滴灌条件下冬小麦不同年型适宜的灌溉制度，为大田作物发展高效节水灌溉工程的规划设计提供科学依据。

关键词 冬小麦;地下滴灌;灌溉制度

中图分类号：S512.12 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.06.027

华北平原是我国小麦主产区之一，受季风气候影响，华北地区约70%的降水集中在每年的6—8月，冬小麦全生育期耗水量为400 mm左右，而生育期内的降水量只有50～150 mm，灌溉水需求大。在现有农业生产条件下，冬小麦灌溉用水量约占农业灌溉用水总量的70%，是名副其实的农业用水大户。如何在保证稳产或少量减产（不充分灌溉）的情况下，减少冬小麦的蒸腾蒸发量，实现既保粮食安全又减少地下水超采双赢目标，是我们目前亟待解决的问题。滴灌技术作为现阶段最先进的灌溉技术在我国的西北部地区得到了比较广泛的应用（在河北省则主要应用于瓜果蔬菜的灌溉上），节水效果和经济效益显著[1-3]。近年来，陕、甘、蒙地区已开始在大田粮食作物的灌溉上推广应用滴灌技术，且取得了较好的成效[4-5]。但是，目前华北平原半湿润易旱区冬小麦滴灌技术，尤其是冬小麦地下滴灌技术仍处于研究阶段[6-7]。通过对冬小麦地下滴灌不同灌水量条件下的耗水规律及产量等方面的研究，寻求大田作物地下滴灌的适宜灌溉制度，为华北平原地区粮食作物地下滴灌技术的应用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验设计

试验于2014年10月至2017年6月在河北省灌溉中心试验站大田试验场进行。位于北纬38°06′，东经114°26′，场内设有自动气象场。试验区土壤属粉质土，0～1 m的土壤容重为1.642 g·cm-3、田间持水量21.54%;耕作层0～20 cm的有机质含量16.26 g·kg-1，碱解氮含量64.19 mg·kg-1，速效磷含量12.22 mg·kg-1，速效钾含量138.6 mg·kg-1。小麦生育期降雨量见表1。

采用大禹节水集团公司生产的内镶式扁平滴头地埋式滴灌管，管道直径16 mm，额定流量1.38 L·h-1，滴头间距40 cm，铺设行距50 cm。小区长25 m、宽5 m，小区间隔离行宽2.0 m。

试验设计滴灌管埋置深度为30 cm，灌水次数分别为2次、3次、4次和5次，共设4个处理，每个处理重复3次，每次灌水定额45 mm。试验处理编号依次为W1、W2、W3、W4，见表2。

2014年种植小麦品种为泰山21，2015和2016年生长季种植品种均为鲁垦麦9号，机条播，播种量225 kg·hm-2。2014年与2015年、2016年小麦种子虽品种不一，但其株高、亩成穗数、千粒质量、抗病性、亩均产量等性状基本一致。

试验采取随机区组设计（见图1），每个处理3个重复，根据灌水量和灌水时期不同，试验共设4个处理（Wi），见表2。灌水量由每个小区独立的水表控制、计量。各处理实施相同的除草、施肥、喷药等管理措施，底肥为沃夫特掺混肥料，随旋耕施入，总养分≥45%，N-P2O5-K2O=18-22-5，施用量为720 kg·hm-2，生长期内不再追肥。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 土壤水分测定

用取土烘干法和土壤剖面水分速测仪TRIME测定0～100 cm土层的水分，每小区取一个代表性样点，每20 cm为一层。每月10日、20日、30日用取土烘干法测定。土壤剖面水分速测仪TRIME在每周二、播种前、收获后、各生育期及灌水前后测定，降雨后加测。

1.2.2 考种和田间测产

收获时从每个小区取2.0 m×3.0 m的样区，并随机抽取20株测量穗长、每穗粒数、实粒数、千粒质量，千粒质量测量3次取平均值。按样区测产计算理论产量。

1.2.3 利用土壤含水率计算蒸发蒸腾量

2 结果与分析

2.1 典型年确定

农作物典型年雨量是计算农田蒸发量的依据。因此，在计算农田蒸发量的过程中，首先必须计算农作物典型年降雨量，以确定作物典型年雨量条件下的蒸发量，为制定灌溉计划，合理调配农业用水提供依据。

冬小麦历年生育期降雨量资料来自石家庄气象站1956—2017年共62年的降雨实测资料。根据配线法对冬小麦生育期历年降雨量数据进行处理。经验曲线如图2所示，配线结果见图3。

通过查图3理论频率曲线得出，冬小麦生育期丰水年（频率P=25%）降雨量147.27 mm，冬小麦生育期平水年（频率P=50%）降雨量112.19 mm，冬小麦生育期中等干旱年（频率P=75%）降雨量81.59 mm，冬小麦生育期特大干旱年（频率P=95%）降雨量56.09 mm。

根据2014—2017年冬小麦生育期降雨量可对应其相应年型，详见表3。

2.2 耗水量与产量分析

根据蒸发蒸腾量公式（式2）和考种结果分别计算耗水量和产量，详见表4。由于处理不同，产量和耗水量都有差异，为研究差异显著性，主要对地下滴灌试验进行单因素方差分析及LSD法多重比较，结果详见表4。

根据不同土壤水分条件下冬小麦的产量与耗水量，对其进行回归分析，耗水量与产量呈二次抛物线关系，见图4、图5、图6。

3 結论

根据耗水量与产量相关关系曲线，冬小麦的生长发育与其耗水量之间存在着一个相对产量最高的耗水量，也就是抛物线的顶点，分别为x=324.7 mm、405.6 mm、402.7 mm，这说明当冬小麦全生育期耗水量小于该值时，产量随着耗水量的增加而增加，而当耗水量大于该值时，随着耗水量的增加产量将呈现递减的趋势。由此认为324.7 mm为2014—2015年度冬小麦的最适宜耗水量，也就是冬小麦生育期的需水量，405.6 mm为2015—2016年度冬小麦的需水量，402.7 mm为2016—2017年度冬小麦的需水量。

通过研究作物耗水量与产量的关系，并综合考虑作物生育期降雨量，确定了冬小麦在试验年度适宜的灌溉制度。1）干旱年适宜的灌溉制度为：灌水定额45 mm，灌水时期分别是越冬、拔节、孕穗、抽穗开花、灌浆5个时期，灌水次数为5次，灌溉定额225 mm。2）平水年适宜的灌溉制度为：灌水定额45 mm，灌水时期分别是越冬、拔节、孕穗、抽穗开花4个时期，灌水次数为4次，灌溉定额180 mm。3）丰水年适宜的灌溉制度为：灌水定额45 mm，灌水时期分别是越冬、拔节、孕穗、抽穗开花4个时期，灌水次数为4次，灌溉定额180 mm。

参考文献：

[1] 程裕伟，马富裕，冯治磊，等.滴灌条件下春小麦耗水规律研究[J].干旱地区农业研究，2012，30（2）：112-117.

[2] 赛力汗·赛，薛丽华，胡锐，等.滴灌条件下冬小麦土壤水分变化特征研究初报[J].新疆农业科学，2012，49（4）：595-601.

[3] 薛丽华，胡锐，赛力汗，等.滴灌量对冬小麦耗水特性和干物质积累分配的影响[J].麦类作物学报，2013，33（1）：78-83.

[4] 聂紫瑾，陈源泉，张建省，等.黑龙港流域不同滴灌制度下的冬小麦产量和水分利用效率[J].作物学报，2013，39（9）：1687-1692.

[5] 程裕伟，马富裕，王光全，等.不同水分处理对滴灌春小麦水分利用效率及产量的影响[J].新疆农业大学学报，2013，36（4）：322-328.

[6] 彭世彰，索丽生.节水灌溉条件下作物系数和土壤水分修正系数试验研究[J].水利学报，2004（1）：17-21.

[7] 肖俊夫，刘站东，段爱旺，等.不同灌水处理对冬小麦产量及水分利用效率的影响研究[J].灌溉排水学报，2006（2）：20-23.

（责任编辑：赵中正）