极端干旱区滴灌葡萄耗水规律与产量变化研究

苗壮

（新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

极端干旱区滴灌葡萄耗水规律与产量变化研究

苗壮

（新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

本文在和田地区于田县，设计5892m3/hm2、6714m3/hm2、7916m3/hm2、9353m3/hm2等四个灌水定额，针对滴灌葡萄进行试验研究，主要研究土壤水分分布规律、葡萄耗水规律以及葡萄的产量和水分利用效率，并对数据进行回归分析.研究表明：当灌水定额为573m3/hm2时葡萄一行两管布置模式土壤剖面含水量分布最优；葡萄的耗水高峰在果实膨大期，日均耗水量都在15mm左右.灌水量为5892m3/hm2时葡萄受到明显的水分胁迫，葡萄生育期提前.灌水量7916m3/hm2时葡萄产量最大，达到18450kg/hm2，且葡萄水分生产效率最大，回归分析分析表明当灌水量为8727.5m3/hm2时，葡萄产量最高.研究结论可以为极端干旱区葡萄节水灌溉提供技术支持.

极端干旱区；滴灌葡萄；耗水规律；产量变化

滴灌是利用专门设备或自然水头获取压力，通过压力管道及末端灌水器，将有压水流变成细小的水滴，直接送到作物根区附近，均匀、适量地施于作物根层所在部分土壤的灌水方法[1-3].这种灌溉方式不破坏土壤结构，湿润区土壤水、肥、气、热状况良好[4，5]，同时对透水性强、保水性差的砂质土壤和咸水地区也有很好的发展前景.该技术具有省水、灌水均匀、土壤和地形的适应性强、增产、省工、方便田间作业；其缺点为灌水器对水质要求高，投资较高.从产量、品质、生理性状、根系分布及土壤水分状况分析表明，滴灌与地面灌相比，均能增产10%以上，减少灌溉定额40%以上[6，7].农业高效节水灌溉技术在新疆的南部和田干旱地区的大力推广应用，是解决该地区水资源供需矛盾、节约水资源、提高水资源利用效率和产出率、保障移民安居乐业的重要措施和有效途径，本文针对南疆干旱区滴灌葡萄耗水规律与产量变化了研究制定符合当地实际情况的滴灌大枣灌溉制度.

1 试验材料与方法

1.1 研究区概况

试验地点位于和田地区于田县，地处新疆塔里木盆地南缘、喀喇昆仑山北麓，东临民丰县，西接策勒县，南部与西藏接壤，北部靠沙雅县，总土地面积4.01×104km2，地理座标东经81°09～82°51、北纬35°14～39°30′之间.平均海拔1450m，年平均降水量45.8mm，年蒸发量高达2479.8mm.土质均为沙性土壤，无盐碱危害，有效土层厚度多在1.0m以上，经土壤测试，土壤田间持水量24%.碱解氮含量在88.4mg/kg左右，速效磷11mg/kg，速效钾120mg/kg，适应多种作物生长.

根据于田气象站的观测资料（59-2010年），平原区多年平均气温为11.6℃，平均最高气温19.4℃，平均最低气温4.7℃，极端最高气温42.2℃，极端最低气温-24.3℃，平均年较差30.8℃.平均日较差14.7℃.

平原区多年平均降水量为47.7mm，山前努尔买买提兰干水文站为124.4mm，山区为150～300，沙漠区约为11mm.全年降水量集中在5-8月，于田气象站降水量为35.0mm占全年73%，努努买买提兰干水文站89.3mm.占全年72%.试验区多年平均蒸发量2432.1mm.水质PH值：8.0-8.5，略呈碱性；矿化度：1-4月为666mg/L，5-8月为400mg/L，9-12月为535mg/L.依据《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）[8]，天然水质符合国家规定农田灌溉水质控制标准.

1.2 试验设计

试验在于田葡萄园内进行，试验日期为2012.5.21.葡萄品种为红提，树龄为12年，葡萄行距3.5米，株距1米，滴灌带布设在葡萄根基部两侧各20cm处，滴头间距30cm，滴头流量3.2L/h.试验设置灌水时间分别为12h、16h、20h、24h四个处理.

在水分消耗相对稳定的地点，预埋中子管，埋设深度为120cm，在距离管10-15cm处每10cm深度取土样四个，利用烘干法测土壤含水率标定中子仪中子仪读数和土壤重量含水率的换算.表1为2012年葡萄整个生育期的灌水量，从2012年4月20日-10月30日生育期内一共灌水10次.

表1 2012年葡萄灌水时间和灌水量表 单位：m3/hm2

2 试验结果与分析

2.1 含水量分布特征

在生产实践中，研究线源入渗在一定时间内的湿润范围和不同位置土壤含水量的大小，以便判断湿润体能否满足作物的水分需求.湿润体所含水量大小、体积、分布特征直接影响根系的吸收，了解湿润体内的含水量分布状况对于制定正确的滴灌灌溉制度有着重要的指导意义.为了方便对湿润体进行研究，考虑灌溉技术的线源方式，因此取一截面来研究湿润体的变化.本文将6月22日灌水定额分别为922m3/hm2、573m3/hm2、526m3/hm2、441m3/hm2四个处理的土壤含水量进行测定，将试验所得数据利用surfer软件绘制成含水量分布等值线剖面图，含水量等值线图可以给出平面上含水率变化的趋势.含水量等值线图如图1（a-d）.

图2 含水量等值线图

图中葡萄一行两管布置模式分布在+20cm和-20cm处，由图a-d可知，不同灌水量下土壤含水量在剖面上的分布特征大致相似.在线源水平方向，距线源由近到远的位置上，等值线图由疏到密分布，这表明水势梯度逐渐变小，土壤含水量也在逐渐减小.随着灌水量的增加，湿润范围扩大，含水量也有所增加，当灌水量从441m3/hm2增加到922m3/hm2时，达到田间持水率的湿润体水平湿润半径增加了39cm，线源+20cm处和线源-20处的土壤含水量分别从18.8%、26%增大到21%、28%，增加幅度分别达11.7%、7.7%.线源下方的土壤含水量较高，但在线源+20cm处的土壤含水量较小，这是因为在线源边缘一侧有22cm左右高的土垄，水分在重力势作用下由地势较高处向地势较低处运动，因此靠近土垄的线源处土壤水分含量较小.

2.2 耗水规律

土壤水分的变化，可以调节葡萄的耗水强度，四个不同处理葡萄萌芽、开花、果实膨大、成熟等各生育期耗水水变化.试验结果显示，苗期深度为10cm-30cm耗水量与灌水量呈正相关性，在葡萄萌芽根系主要分布在10cm-30cm之间，在深度10cm处土壤的主要耗水为棵间蒸发，原因是灌水量较大时，土壤水基质势造成水分上移较多，接近地表，地面棵间蒸发明显.不同水分处理的葡萄花期长势差别明显，根据在试验小区的观测发现，处理1、2的葡萄长势好，10cm深度耗水差别已经不大，主要原因是处理1、2葡萄长势好，葡萄冠层大，20-30cm深度层耗水变化与灌水量一致.葡萄果实膨大期是耗水需肥的最高峰，耗水最高深度层是40-60cm，处理1、2、3比较接近，日均耗水量都在2mm左右，而处理4明显地减少，仅有1.3mm.处理4的葡萄受到明显的水分胁迫，出现“逃旱现象”生育期提前，耗水开始减弱.成熟期的耗水量与灌水量相关性好，各层日均耗水量之和为9.85mm、7.66mm，处理1、2分别为4.91mm、4.08mm.当大部分葡萄处在成熟期时，处理1、2还处在成熟期初，耗水仍在高峰.处理3、4的20-50cm深度层的耗水已经很小，根系衰退，耗水减弱.

2.3 产量变化

“有收无收在于水”，水对作物的产量起决定作用，在新疆南疆干旱区，年均降雨量不足100mm，葡萄需水主要靠灌溉，在气候正常的条件下，从一定程度上讲，总水量决定葡萄的总产量，本试验所得的灌水量和葡萄产量结果见表2.

表2 不同处理葡萄的产量及水分生产率

试验结果显示，处理3葡萄产量最高，水分生产效率最大；处理4产量也比较高，但是水分生产效率最低，对于解释高效不利.将水分与产量的关系进行回归分析.

对得到的拟合方程

进行求导，并令

解得：x=8727.5

当灌水量为8727.5m3/hm2时，葡萄产量最大.

3 结论与讨论

当灌水定额为573m3/hm2时葡萄一行两管布置模式土壤剖面含水量分布最优，且不易产生深层渗漏；滴灌葡萄萌芽、开花、果实膨大、成熟等各生育期中，葡萄的耗水高峰在果实膨大期，日均耗水量都在15mm左右.灌水量为5892m3/hm2时葡萄受到明显的水分胁迫，葡萄生育期提前.灌水量7916m3/hm2时葡萄产量最大，产量18450kg/hm2且葡萄水分生产效率最大，进行回归分析分析表明：当灌水量为8727.5m3/hm2时，葡萄产量会有更好表现.

〔1〕马富裕，周治国，郑重，等.新疆棉花膜下滴灌技术的发展与完善 [J].干旱地区农业研究，2004 (03).

〔2〕顾烈烽.新疆生产建设兵团棉花膜下滴灌技术的形成与发展[J].节水灌溉，2003(01).

〔3〕徐飞鹏，李云开，任树梅.新疆棉花膜下滴灌技术的应用与发展的思考[J].农业工程学报，2003 (01).

〔4〕串志强，盛钰，赵成义，等.膜下滴灌条件下绿洲棉田土壤水分运动数值模拟 [J].干旱区地理，2008(05).

〔5〕邵光成，蔡焕杰，吴磊，张振华.新疆大田膜下滴灌的发展前景[J].干旱地区农业研究，2001(03).

〔6〕张文娟.节水滴灌何时从示范走向大田[J].中国农村科技，2011(02).

〔7〕汪志荣，王文焰，王全九，等.点源入渗土壤水分运动规律实验研究[J].水利学报，2000，169(06)：39-44.

〔8〕微灌工程技术规范 （GB/T50485-2009）[S].北京：中国计划出版社，2009.

S275.6

A

1673-260 X（2013）10-0032-0 3